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Sommaire du brevet 1209489 

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Disponibilité de l'Abrégé et des Revendications

L'apparition de différences dans le texte et l'image des Revendications et de l'Abrégé dépend du moment auquel le document est publié. Les textes des Revendications et de l'Abrégé sont affichés :

  • lorsque la demande peut être examinée par le public;
  • lorsque le brevet est émis (délivrance).
(12) Brevet: (11) CA 1209489
(21) Numéro de la demande: 1209489
(54) Titre français: GAS DEHYDRATION PROCESS
(54) Titre anglais: PROCEDE DE DESHYDRATATION DE GAZ
Statut: Durée expirée - après l'octroi
Données bibliographiques
(51) Classification internationale des brevets (CIB):
  • B1D 53/22 (2006.01)
  • C7C 7/144 (2006.01)
(72) Inventeurs :
  • FOURNIE, FRANCOIS J.C. (France)
  • DELEUZE, CHRISTIAN J.A. (France)
(73) Titulaires :
  • COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE
(71) Demandeurs :
  • COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE (France)
(74) Agent: ROBIC, ROBIC & ASSOCIES/ASSOCIATES
(74) Co-agent:
(45) Délivré: 1986-08-12
(22) Date de dépôt: 1984-02-03
Licence disponible: S.O.
Cédé au domaine public: S.O.
(25) Langue des documents déposés: Français

Traité de coopération en matière de brevets (PCT): Non

(30) Données de priorité de la demande:
Numéro de la demande Pays / territoire Date
83.01815 (France) 1983-02-04

Abrégés

Abrégé français


PRECIS DE LA DIVULGATION:
Procédé de déshydratation de gaz par perméation
à travers une membrane à perméabilité sélective, caracté-
risé en ce que la membrane utilisée est constituée par un
faisceau de fibres creuses ouvertes aux deux extrémités
dont la perméabilité au méthane est au minimum de 10-5 cm3/
cm2-s-cm Hg et dont le facteur de sélectivité de l'eau par
rapport au méthane est supérieur à 100 environ, ce qui permet
de réduire le poids et l'encombrement de l'installation de
déshydratation.


Revendications

Note : Les revendications sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.


Les réalisations de l'invention, au sujet des-
quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est
revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Procédé de déshydratation d'un gaz contenant
des hydrocarbures, utilisant au moins un perméateur qui
forme un compartiment d'alimentation et un compartiment de
perméation séparés l'un de l'autre par une membrane à per-
méabilité sélective et comportant: l'amenée d'un gaz à
déshydrater sous pression dans le compartiment d'alimenta-
tion, le maintien du compartiment de perméabilité à une
pression inférieure à celle du compartiment d'alimentation,
le retrait d'un gaz enrichi en eau du compartiment de per-
méation et la récupération d'un gaz appauvri en eau dans le
compartiment d'alimentation, caractérisé en ce que la mem-
brane utilisée est constituée par un faisceau de fibres
creuses à base de polymères, qui comprennent une couche
active et un support, d'un diamètre interne compris entre
0,1 mm et 0,5 mm, d'une longueur comprise entre 0,5 m et 3 m
et d'une épaisseur comprise entre 0,05 mm et 0,3 mm, l'épais-
seur de la seule couche active étant inférieure à 1 µm, qui
présentent une perméabilité au méthane d'au moins 10-5 cm3/
cm2-s-cm Hg et un facteur de sélectivité de l'eau par
rapport au méthane supérieur à 100 environ et qui sont
ouvertes à leurs deux extrémités longitudinales, l'extérieur
de ces fibres creuses se trouvant dans le compartiment d'ali-
mentation et l'intérieur de ces fibres creuses constituant
le compartiment de perméation.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la perméabilité au méthane de la membrane est de
l'ordre de 10-4 cm3/cm2-s-cm Hg.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac-
térisé en ce que le facteur de sélectivité de l'eau par
16

rapport au méthane dans la membrane est compris entre
environ 200 et 400.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'on installe un système de recyclage pour ren-
voyer une portion du gaz appauvri en eau sur l'amenée de
gaz à déshydrater.
5. Procédé selon la revendication 1 ou 4, carac-
térisé en ce que les pressions et les températures des gaz
ainsi que leurs teneurs en eau sont contrôlées et regulées
de façon à éviter l'apparition d'eau liquide.
6. Procédé selon la revendication 1 ou 4, carac-
térisé en ce que l'on installe un ensemble de deux perméa-
teurs du type défini dans cette revendication, montés en
cascade, le perméateur aval recevant le gaz appauvri en eau
qui sort du perméateur amont et le gaz enrichi en eau qui
sort du perméateur aval étant renvoyé à l'entrée du perméa-
teur amont.
7. Procédé selon la revendication 1 ou 4, carac-
térisé en ce que l'on installe l'ensemble d'un premier et
d'un deuxième perméateurs du type défini dans cette reven-
dication, montés de manière que le deuxième perméateur
reçoive le gaz enrichi en eau sortant du premier perméateur
et que le gaz appauvri en eau sortant du deuxième perméateur
soit renvoyé à l'entrée du premier perméateur.
17

Description

Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.


i20948g
La présente invention concerne la deshydratation de gaz
contenant des hydrocarbures.
On peut citer comme gaz contenant des hydrocarbures : les gaz
de gisement, les gaz de couverture se trouvant dans des coucheS situees
au-dessus des couches de petrole d'un gisement petrolier, les gaz
associes obtenus par la separation d'un melange gaz/petrole et des
gaz provenant de sources diverses, telles que des raffineries
de petrole.
La presence d'eau dans des gaz contenant des hydrocarbures est
tres gênante a cause des risques de formation d'hydrates solides et des
risques de corrosion, lorsque ces gaz contiennent aussi du
dioxyde de carbone et/ou de l'hydrogene sulfure. Il est necessaire
d'abaisser la teneur en eau a des valeurs très faibles lorsqu'on doit
transporter ces gaz ou les conditionner en vue de certains traitements
ulterieurs tels que la liquefaction ou les commercialiser.
On peut dans certains cas particuliers pallier les inconvenients
de la présence d'eau dans un gaz en abaissant la pression du gaz et/ou
en rechauffant le gaz, mais ces procédes ne sont applicables que dans
des cas particuliers d'utilisation; par exemple ils sont economiquement
inacceptables des qu'un transport de gaz sur une longue distance est a
envisager et ils ne conviennent evidemment pas a la commercialisation
des gaz et au respect des specifications imposees à celle-ci.
~ es procedes connus de deshydratation en tete comprennent
notamment la deshydratation par refrigeration, la deshydratation par
mise au contact de glycol, la déshydratation par adsorption sur gels de
silice et la déshydratation sur tamis moleculaires. Tous ces procedés
nécessitent des installations generalement importantes et coûteuses,

lZ09489
notamment lorsque le gaz doit être transporté. De plus, les unités
de deshydratation au glycol posent des problèmes de sécurité de poids
et d'encombrement et les systèmes à gel de silice et a tamis molecu-
laires ne peuvent être envisages que dans des cas tres particuliers,
du fait de leur coût tres elevé~
On peut envisager d'utiliser un systeme passif de permeation
a travers une membrane de perméation avec une couche séparatrice non
poreuse, qui est apte a être automatisé, qui présente une grande
securité, qui convient a une utilisation en mer et qui, mis en oeuvre
de maniere modulaire, peut aisement s'adapter a des champs petroli-
fères evolutifs.
On a effectivement dejà propose d'utiliser de tels systèmes
de permeation pour separer le dioxyde de carbone et l'hydrogène
sulfure d'un gaz par permeation. Cette technique est acceptable
si l'on n'a effectivement qu'a separer le dioxyde de carbone ou l'hydro-
gène sulfure.Si l'on s'interesse, par contre, a la deshydratation d'un
gaz, on est cDnduit avec de tels systemes, a des installations encom-
brantes et coûteuses.
La presente invention a pour objet un procede de deshydratation
d'un gaz par permeation, qui utilise des membranes specifiques a cette
utilisation et qui permet ainsi de reduire considerablement l'encom-
brement, le poids, et le coût de l'installation de deshydratation. Ces
considerations de poids et d'encombrement sont particulierement impor-
tantes pour des applications sur plate-formes en mer. Mrme si l'on envi-
sage a la fois de deshydrater et d'ajuster les teneurs
en elements acides (CO2, H2S) d'un gaz, il peut etre preferable d'utiliser
le procede de deshydratation selon la presente invention et d'installer
separement des yens de desacidification, ce qui permet notamment de
proceder au remplacement plus frequent des seules membranes servant a la
deshydratation, dont la duree de vie peut être plus courte, et d'avoir
une meilleure maîtriSe des operations.

i20g489
-- 3 --
L'Lnvention est essent;~ mPnt ~1 proc~dé de déshydratation d'un gaz
contenant des hydrocarbures, utilisant au moins un perméateur qui forme
un compartiment d'alimentation et un compartiment de perméation séparés
l'un de l'autre par une membrane à perméabilité selective et comportant :
l'amenee d'un gaz a déshydrater sous pre~ssion dans le compartiment d'ali-
mentation, le maintien du compartiment de perméabilite a une pression infe-
rieure à celle du compartiment d'alimentation, le retrait d'un gaz enrichi
en eau du compartiment de permeation et la récuperation d'un gaz appauvri
en eau dans le compartiment d'alimentation, caractérise en ce que la membrane
utilisee est constituée par un faisceau de fibres creuses à base de polymères,
qui comprennent une couche active et un support, d'un diametre interne compriS
entre 0,1 mm et 0,5mm, d'une longueur comprise entre 0,5 m et 3 m et d'une
épaisseur comprise entre 0,05 mm et 0,3 mm, l'épaisseur de la seule couche
active etant inferieure à I ~m, qui presentent une permeabilité au methane
d'au moins 10~5 cm3/cm2-s-cm Hg et un facteur de selectivite de l'eau par
rapport au methane superieur à ]00 environ et qui sont ouvertes à leurs
deux extremites longitudinales, l'exterieur de ces fibres creuses se
trouvant dans le compartiment d'alimentation et l'intérieur de ces fibres
creuses constituant le compartiment de permeation.
On designe par perméabilité d'une membrane a un composé d'un gaz,
le nombre de cm3 de ce composé qui, évalués dans les conditions normalisées
de température et de pression, traversent une surface de I cm2 de cette mem-
brane pendant I seconde, sous une différence de pression entre le compar-
timent d'alimentation et le compartiment de perméation de 1 cm de mercure. On
designera la perméabilite au méthane par exemple par : P/CH4.
On appelle facteur de selectivite de l'eau par rapport au méthane le
rapport entre les perméabilités a l'eau P/H20 et au méthane P/CH4 de cette
membrane, dans les conditions reelles d'emploi.
Il y a lieu de remarquer que la permeabilite au méthane et le
facteur de selectivite de l'eau par rapport au methane d'une membrane
sont des grandeurs reelles de la membrane mise en forme, et sont mesurables
sur celle-ci. Ces grandeurs caractéristiques d'une membrane sont différentes
des caracteristiques intrinseques du materiau utilise mesurees sur une
masse de ce materiau ; le passage du materiau a la membrane necessite en
effet la realisation de couches tres fines dans lesquelles on ne retrouve pas

_ L -- ~20948~
les propriétés intrinsèques du matériau. Il est en particuler très diffi-
cile de conserver un facteur de sélectivité éleve, Une constatation inatten-
due faite au cours des études qui ont conduit à la presente inventiOn a été
d'obtenir d'excellentes perfo~nces avec des membranes à facteurs de sélec-
tivité de l'eau relativement faibles et de ne pas sensiblement améliorer les
performances en utilisant des membranes plus sélectives.
Une particularite de l'invention consiste donc en ce que
l'on choisit une membrane tres pèrmeable au methane tout en se
contentant d'une selectivite a l'eau moyenne, alors que jusqu'ici
l'accent a toujours ete mis sur la necessite d'une selectivite
elevee des membranes pour le compose gazeux que l'on desire
eliminer par rapport a la selectivité aux autres constituantS du
mélange gazeux à traiter et notamment a celui de ces autres
constituants qui permee le plus rapidement a travers les mem-
branes. On remarquera a cet egard que, parmi les constituants
autres que l'eau d'un melange gazeux contenant des hydrocarbures,
le methane n'est generalement pas l'un de ceux qui permeent le
plus rapidement a travers une membrane ; une membrane en acetatP
de cellulose pourra, par exemple, être huit fois plus perméable
au dioxyde de carbone, vingt-sept fois plus permeable a l'hydro-
gene et quatre-vingt fois plus permeable a l'helium qu'elle ne
l'est au methane.
La faible selectivite a l'eau de la membrane utilisee
selon l'invention en facilite la realisation du
fait que les performances des membranes sont tres inferieures
a celles que l'on pourrait attendre du materiau les constituanta
cause des defauts qui apparaissent lors de la fabrication des
films minces formant la partie active de ces membranes.
Des techniques compliquees de fabrication de membranes
ont ete imaginees pour eviter ou masquer ces defauts. Au con-
traire dans le cas de la presente invention, on peut générale-
ment tolerer ces defauts et accepter une diminution de la selec-
tivite de la membrane prête a l'utilisation par rapport à la
selectivite intrinseque du matériau dont elle est constituee.

120948~
-- 5
Les valeurs des limites inférieures données pour la
perméabilite au méthane et pour la sélectivité de l'eau par
rapport au methane sont des valeurs en dessous desquelles on
a constate une brusque degradation des performances et, par
suite, un rapide accroissement de l'aire de membrane necessaire
au traitement d'un debit donne de gaz pour en abaisser la
teneur en eau a une valeur prefixee, comme on le fera bien
ressortir plus loin à l'aide d'un exemple particulier.
De preference, le facteur de selectivite de l'eau par
rapport au methane dans la membrane choisie selon l'invention
est compris entre environ 200 et 400 et la permeabilite au
methane de cette membrane est de l'ordre de 1-4 cm3/cm2-5-cm ~g
On a constate que l'effet d'une double sortie des fibres
creuses etait tres important avec les fortes permeabilites de
membrane et les caracteristiques geometriques des fibres
creuses selon l'invention et permettait de reduire considera-
blement l'aire de membrane a installer.
Les caracteristiques du procede (geometrie des fibres
creuses, permeabilite et selectivite de celles-ci) sont parti-
culierement bien adaptees a de forts debits de ga~ a traiter,
par exemple a des debits de plus de 106 Nm3/jour.
j~

1209489
La grande permeabilité de la membrane permet de traiter
de grands debits de gaz par mètre carré de membrane et
l'invention prévoit de recycler dans certains cas une portion
du gaz appauvri en eau, ce qui reduit la teneur en eau du gaz
entrant dans le permeateur et aùgmente la duree de vie de la
membrane.
Une realisation part;~ l;Pre consiste à installer un
ensemble de deux permeateurs du type defini plus haut, montes
en cascade, le permeateur aval recevant le gaz appauvri en eau
qui sort du perméateur amont et le gaz enrichi en eau qui sort
du perméateur aval étant renvoyé à l'entrée du perméateur
amont.
Une autre realisation part;~ll;~re consiste à installer
l'ensemble d'un premier et d'un deuxieme perméateurs du type
défini plus haut, montés de maniere que le deuxieme permeateur
reçoive le gaz enrichi en eau sortant du premier permeateur
et que le gaz appauvri en eau sortant du deuxieme permeateur
soit renvoyé a l'entree du premier perméateur.
Ces montagec de deux perméateurs en cascade seront
utilisée par exemple pour obtenir des teneurs en eau très
faibles et/ou pour augmenter la récupération du gaz traité.
On va décrire, a titre non limitatif, des exemples
de mise en oeuvre de l'invention en se référant au dessin
joint dans lequel :
La Fig I est un schéma d'un permeateur
La Fig 2 est un schéma d'une réalisation particuliere
du permeateur de la Fig 1 ;
Les Fig 3 a 6 sont des diagrammes montrant la variation

1209489
de l'aire de membrane necessaire en fonction de divers
paramètres ;
La Fig 7 est un schema d'une variante du perméateur
de la Fig 1 , et
Les Fig 8 et 9 sont des schémas d'installation à
.
plusieurs étages de permeateurs.
Sur la Fig 1, un gaz à deshydrater arrive par une
conduite 1 dans un permeateur 2 que l'on a schematise par une
enveloppe 3 dont la capacite interne est séparee par une mem-
brane 4 en un compartiment d'alimentation 5 a relativement haute
pression et en un compartiment de perméation 6 a basse pression.
Une conduite de sortie 7 permet de retirer du gaz qui s'est
appauvri en eau par circulation le long de la membrane 4
tandis qu'une conduite de sortie 8 permet de rejeter ou de
recuperer du gaz qui, en traversant la membrane 4, s'est
enrichi en eau.
_ La pression du gaz arrivant par-la-conduite 1 e~t par
exemple comprise entre 30 et 100 bars. Cette pression pourraiè
~-~ être au minimum d'environ 10 bars ou eIle pourrait s'elever
jusqu'à 150 bars et plus.
La temperature du gaz dans la conduite 1 doit être comprise
entre O et 100 degres Celsius environ si la membrane 4 est
une membrane organique. La pression dans le compartiment 6 peut
être reglee par une vanne, non representee, à une valeur, par
exemple proche de la pression atmospherique. Cette vanne peut
être montee sur la conduite 8.
Le gaz arrivant par la conduite 1 contient du methane
et des hydrocarbures plus lourds, gazeux dans les conditions
thermodynamiques du gaz dans la conduite 1, ainsi qu'eventuel-
lement du dioxyde de carbone et de l'hydrogène sulfure dans des
proportions très diverses et d'autres constituantS ou impu-
retes. La teneur en eau de ce gaz peut etre tres variable

~209489
allant de quelques parties par million jusqu'à la saturation
du gaz en eau. La déshydratation souhaitée doit, suivant les
cas, conduire d'une teneur élevée a une teneur de quelques
parties par million ou simplement effectuer un léger ajus-
tement de la teneur en eau initiale du gaz.
La membrane 4 est choisie, outre sa compatibilité
avec l'eau et les hydrocarbures, essentiellement pour avoir
une bonne perméabilité au méthane en se contentant d'une
sélectivité moyenne de l'eau par rapport au méthane et en ne
se préoccupant pas de la perméabilité aux autres constituants
du mélange à traiter. Cela permet en particulier d'utiliser
une membrane presentant les caracteristiques de permeabilite
au methane et de selectivite de l'eau par rapport au methane
definies plus haut, quel que soit le gaz d'hydrocarbures à
deshydrater.
Par exemple, on choisira une permeabilité au methane
de 10 cm /cm -S-cm Hg et un facteur de selectivite de l~eau
par rapport au méthane de 200.
Pour realiser cette membrane on part d'un materiau,
constitue par un seul corps ou par un melange de composes
tels que des polymères, qui, dans sa masse est moyennement
sélectif à l'eau et on le fac,onne suivant les procédes connus
pour former une membrane en forme de fiDres creuses.
De preference, au moins un des constituants du materiau
choisi est pris dans le groupe des materiaux pouvant compor-
ter des chaînes ou des ramifica~ions a tendance hydrophile
tels que l'acetate de cellulose, les polyamides vendues sous
le nom commercial de NYL0~, le carboxymethyle cellulose,
l'ethyle cellulose, le méthyle cellulose.~. Le matériau

12094~9
selectif peut etre utilise monte sur un support qui lui donne
une meilleure resistance mecanique ou etre utilise dans
l'elaboration d'une membrane composite de structure asymetrique.
On donne a la couche selective l'epaisseur la plus faible
possible pour obtenir une bonne permeabilite et l'on y
parvient d'autant mieux que l'on a une grande latitude dans
le choix du materiau selectif puisqu'il suffit d'avoir une
selectivite moyenne à l'eau~ 11 est donc relativement facile
d'obtenir la permeabilite que l'on a definie plus haut-
La membrane 4 a ete representee très sche~atiquementsur la Fig. 1. En realite, il s'agit d'un faisceau
de fibres creuses que l'on alimente en parallele par l'exterieur
des fibres en gaz à deshydrater, le gaz traversant ensuite
selectivement les membranes de l'exterieur des fibres vers
l'interieur de celles-ci. Le gaz enrichi en eau est collecte
a partir de l'interieur de ces fibres et sort par les deux
extremites longitudinales de chaque fibre comme le montre
la Fig 2.
Le compartiment 5 comprend alors l'ensemble des espaces
entre fibres creuses tandis que le compartiment 6 comprend
l'ensemble des espaces internes aux fibres creuses.
En fait, le procede s'appliquant a un fort debit
de gaz permee, les pertes de charge dans le compartiment 6 doivent
etre considerees avec attention. Il faut donc optimiser le
permeateur 2 forme, dimensions, disposition des compartiments
5 et 6, des membranes 4 et les parametres du procede tels
que pressions, temperatures... et s'efforcer de conserver
un rapport haute pression sur basse pression le plus eleve
possible dans tout le permeateur 2.

12094~9
., o
La membrane 4 permettant à la vapeur d'eau de permeer
plus rapidement que les autres composants du gaz arrivant par
la conduite 1, ce gaz, en parcourant l'enceinte 5 le long
de la membrane 4~ s'appaUvrit en eau et sort dans la conduite
7 avec une teneur en eau reduite. Au contraire, le gaz qui a
traverse la membrane 4 est plus riche en eau que le gaz arri-
vant par la conduite I ; on retire ainsi dans la conduite 8
un gaz enrichi en eau.
Suivant la reduction de la teneur en eau que l'on
desire obtenir, et en utilisant une membrane telle que celle
decrite dans l'exemple qui vient d'être donne, on peut traiter
un debit de gaz de dix millions de Normaux m3/jour avec une
aire de membrane comprise entre 500 et 5000 m2.
Par exemple, un gaz naturel sature en eau à 50 bars
et 20C peut être deshydrate, avec une membrane adaptee a
la deshydratation de caracteristiques PCH4 = 10 cm /cm -s-cm Hg
et facteur de selectivite H20/CH4 de 200, selon l'invention,
d'une surface de 1600 m2, cela pour un debit de gaz à traiter
de 10 millions de Nm3/j.
Par contre, si l'on voulait deshydrater le gaz de cet
exemple au moyen d'une membrane de permeabilite au CH4
de 0,5 cm /cm -s-cm Hg et de facteur de selectivite H20/CH4
de 1000, il faudrait 23 000 m de membrane pour un même debit,
ce qui montre l'avantage d'une membrane specifique à la
deshydratation, possedant une forte permeabilite et une
selectivite moyenne.
Un exemple de membrane convenant a la mise en oeuvre
du procede selon l'invention peut notamment être realise a
partir del'ethylcellulose, materiau hydrophile dont les

12094~
caractéristiques intrinsèques sont : perméabilité au
méthane = 6 x 10 ] cm3-cm/cm2-s-cm ~g et facteur de
sélectivité de l'eau par rapport au méthane 4000. On
a forme selon une methode classique une couche active,mince
- _~ d'éthycellulose, dans un cas particulier de 0,3 ~mm
d'épaisseur et on l'a déposée sur UD support microporeux
pour en assurer la tenue mécanique. Sans effectuer de
masquage des défauts on a ainsi obteDu une membrane ayant
dans ce cas particulier les caractéristiques suivantes :
permeabilite au methane = 5 x 10 cm /cm -s-cm Hg et
facteur de selectivite de l'eau par rapport au methaDe = 140
Le fait que le facteur de sélectivité soit tombé
a 140 alors que le facteur de sélectivite intrinseque du
matériau utilise etait de 4000 montre que cette membrane
presente des defauts, mais ceux-ci ne nuisent pas a son
efiicacite dans la deshydratation de gaz d'hydrocarbures.
~On a recherche pour un exemple de gaz a traiter ayant
--~la composition molaire suivante en pourcentage :
4 - ; 2H6 5,3 ; C3H8-= 2,2 ; C4H = 1 4 ; C H 0
C6H14 = 0,8 ; N2 = 0~2 ; C02 = 3~9 ;H2S 3,2 ; 2
se trouvant a une temperature de 60C et a une pression
de 70 bars et s'ecoulant avec un debit de 280 000 Nm /h,
quelle etait l'aire de membrane nécessaire pour apaisser la
teneur en eau du gaz jusqu'a 145 p.p.m. avec une membrane,
réalisee par exemple comme on vient de le décrire, a~ant un
facteur de sélectivité de l'eau par rapport au methane
de 200 et se presentant sous la forme de fibres creuses
de 0,5 mm de diametre exterieur et de 0,3 mm de diametre
intérieur.
On a ainsi trouve qu'avec des fibres de 1 m de long
et une perméabilite au methane respectivement de ]0

- 12 -
aire de membrane respectivement de 2100 m2 , 13 200 m2
et 129 800 m si les fibres sont fermées à une extrémité
et de 1300 m2, 11 200 m2 et 111 000 m2 si les fibres sont
ouvertes aux deux extrémités.
Avec des fibres de 2 m de long on trouve dans les
mêmes~conditions des aires de 4200 m2, 14 500 m2 et 131 600 m
si les fibres sont fermées a-une extrémité et de 1900 m '
11 500 m et 111 500 m si les fibres sont ouvertes aux
deux extrémités.
On voit ainsi, par exemple qu`avec une perméabilité
au methane de 10 cm /cm -s-cm Hg et des fibres fermees a
une extrémité, il faut deux fois pius d'aire de membrane
avec des fibres de 2 m de long (4200 m ) qu'avec des fibres
de 1 m de long (2100 m ), pour réaliser la même operation
de deshydratatioD. La quantité supplémentaire d'aire de
membrane utilisée avec des fibres de 2 m de long est donc
totalement inefficace,
~ On a représenté sur la Fig. 3 l'aire S en m , portee
_ - en ordonnée, de membrane a installer en fonction de la ~
longueur L en metres de fibres choisie, portée en abscisse
dans un cas A ou les fibres sont fermées a une extrémité et
dans un cas B ou les fibres sont ouvertes aux deux extrémités,
la membrane présentant une perméabilité au méthane de
cm /cm -s-cm Hg.
La courbe B de la Fig, 3 montre le grand intérêt de
l'utilisation de fibres ouvertes aux deux extrémités. Cet
intérêt n'existe toutefois que si la membrane est assez
perméable au méthane, comme le montre la Fig. 4 ou l'on a
porté en abscisse la longueur L des fibres et en ordonnée
le rapport R des aires de membrane nécessaires respectivement
avec des fibres fermées a une extremite et des fibres ouvertes
aux deux extrémités. On a trace les courbes représentatives
C,D,E, respectivement pour des perméabilités au méthane

1:2094~
- 13 ~
de 10 , 10 et 10 6 cm3/cm2-s-cm Hg On voit qu'en dessous
d'une perméabilité de 10 5, il n'y a plus d'intérêt à utiliser
des fibres ouvertes aux deux extrémités puisque le rapport R
est voisin de 1 et qu'au contraire la combinaison d'une
forte perméabilite avec des
fibres ouvertes aux deux extrémités produit un résultat inat-
tendu particulierement intéressant dès que les fibres ont
une longueur supérieure a 0,5 m, le rapport R étant alors
nettement supérieur a 1.
Toujours dans le cas de l'exemple de gaz a traiter
précédent, mais avec une membrane dont la selectivite de
l'eau par rapport au methane est de 100, on a trace sur la
Fig. 5 la courbe de l'aire S en m2 de membrane a installer,
portee en ordonnee, pour une permeabilite P/CH4, portee en
abscisse, de la membrane a fibres de 1 m de long et a
ouverture des deux extremites. On voit que la permeabilite
P/CH4 de iO cm /cm -s-cm Hg correspond a une valeur critique
en dessous de laquelle la surface de membrane a installer
croît tres rapidement, la tangente a la courbe representative
devenant presque verticale.
La Fig. 6 represente, une courbe representative de
l'aire S en m de membrane a installer portee en ordonnee
en fonction du facteur de selectivite, de l'eau par rapport
au methane, de la membrane dans les mêmes conditions que
dans le cas de la Fig. 5 sauf qu'ici la permeabilite au
methane a ete fixee a lO j cm3/cm2-s-cm Hg et la selectivite
a ete rendue variable. On voit que la valeur 100 du facteur
de selectivite est une valeur critique en dessous de laquelle
la surface de membrane crolt tres rapidement.
Le rapprochement des courbes-des Fig. 5 et 6 montre
que l'on pourrait effectuer une representation dans l'espace
de la surface de membrane necessaire en fonction a la fois de
~a permeabilite et de la selectivite. Cette représentation

,J~?~48~
- 14 -
illustrerait le caractére critique des valeurs minimales de
la permeabilite au méthane et de la selectivite 3 l'eau
definies plus haut, tel que le font deja ressortir les Fig. 5
et 6.
, . . . ~
Il arrive que certaines membranes ne puissent pas
- supporter un gaz à deshYdrater sature en eau ou a trop
forte concentration en eau. On peut aussi, pour eviter des
condensations d'eau dans le compartiment 5, désirer reduire la
teneur en eau du gaz entrant dans le permeateur 2. Le schéma
de la Fig. 7 permet de réduire cette teneur en eau. Pour
cela, un conduit de recyclage 9, muni d'un surpresseur ou
compresseur 10, relie la conduite de sortie 7 a la conduite
d'entrée 1. Le surpresseur 1O compense la legere perte de
charge qu'a subie le gaz en s'ecoulant de la conduite 1 a
la conduite 7 à travers le compartiment 5~ Le gaz qui sort du
compartiment 5 est divisé en deux flux dont le premier
constitue le gaz final déshydraté, tandis que l'autre flux,
dérivé, est ramené par le conduit 9 dans la conduite 1 où
cet autre flux de gaz se mélange au gaz arrivant pour être
déshydrate. Le melange gazeux entrant dans le compartiment 5 a
donc une teneur en eau intermédiaire entre celle du gaz
arrivant pour etre traite et celle du gaz sortant du compar-
timent 5 c'est-a-dire une teneur inferieure a celle du gaz
arrivant pour etre traité. On protege ainsi la membrane 4
et on améliore les performances du séparateur 2.
Sur la Fig. 8, un perméateur amont 2 est suivi d'un
permeateur aval 12, d'un type analogue a celui du permeateur
amon~ 2 et pour lequel on a garde les memes nombres de refe-
rence augmentes de dix. La conduite d'entree 11 dans le
permeateur 12 est reliee à la conduite de sortie 7 du per-
meateur 2. Le gaz deshydrate est recupere par la conduite 17
tandis que le gaz enrichi en eau sortant par la conduite 1S,

1~0~489
qui a sensiblement la même teneur en eau que le gaz arrivant
par la conduite 1, est ramené dans la conduite d'entree par
un conduit 21 muni d'un compresseur 22.
Sur la Fig~ 9, un premier permeateur 2 est comhine avec un
__ de~ ~? permeateur 32, d'un type analogue à celui du permeateur 2
...~
et pour lequel on a garde les mêmes nombres de reference augmentes
de trente. Le gaz deshydrate est preleve surla conduite 7 comme dans
le cas des schemas des Fig. I et 2, mais la conduite 8 est reliee à
l'entree 31 du deuxième permeateur 32, eventuellement par l'interme-
diaire d'un compresseur 43, tandis que la conduite de sortie 37 de
celui-ci est reliee à la conduite d'entree I par un conduit 4] muni
d'un compresseur ou d'un surpresseur 42.
Ces divers permeateurs 12 et 32 peuvent evidemment être munis
de conduits de recyclage analogues au conduit 9. De nombreux autres
schemas de combinaisons de permeateurs en cascade peuvent être adoptes
selon les besoins.
__

Dessin représentatif

Désolé, le dessin représentatif concernant le document de brevet no 1209489 est introuvable.

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Inactive : Périmé (brevet sous l'ancienne loi) date de péremption possible la plus tardive 2004-02-03
Accordé par délivrance 1986-08-12

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Description du
Document 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Nombre de pages   Taille de l'image (Ko) 
Page couverture 1993-06-28 1 13
Abrégé 1993-06-28 1 12
Revendications 1993-06-28 2 65
Dessins 1993-06-28 4 48
Description 1993-06-28 15 460