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Plus de 40% des réserves de gaz identifiées à l’échelle mondiale contiennent du dioxyde de carbone (CO2) et du sulfure d’hydrogène (H2S). La valorisation des gaz acides représente donc un véritable challenge pour l’industrie : économicité des traitements utilisés, spécifications environnementales et commerciales de plus en plus sévères, ... Pionnier mondial dans ce domaine, Total a transformé cette contrainte en atout technologique. Nous avons ainsi développé de nombreuses techniques pour exploiter ce type de gisement. Comme par exemple le procédé HySWEET®, qui réalise l’élimination simultanée des gaz acides et des composés soufrés lors du traitement du gaz naturel. Un avantage de taille, qui lui confère déjà un succès commercial.

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Renaud Cadours

GNL

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Claire Weiss

GNL

Les composés soufres, un surcoût important

Corrosifs, toxiques voire inflammables : les risques liés aux gaz acides sont importants. D’où des spécifications commerciales toujours plus exigeantes, pour garantir une production de ces ressources aussi respectueuse que possible de l’environnement. Cela s’applique pour le dioxyde de carbone et le sulfure d’hydrogène, mais aussi pour leurs composés soufrés, tels que les mercaptans (RSH) ou l’oxysulfure de carbone (COS).

Pour ces derniers, l’utilisation des solvants aux amines utilisés pour extraire les gaz acides s’avère toutefois insuffisante. Des étapes de traitement supplémentaires sont donc requises pour éliminer spécifiquement chacune de ces impuretés soufrées, avec de lourdes conséquences sur l’installation finale : augmentation de la consommation énergétique, obtention de sous-produits inexploitables et, bien entendu, augmentation des coûts.

Une solution non envisageable pour notre usine de Lacq (Sud-Ouest de la France). Et pour cause : l’exploitation commerciale de ce gisement de gaz acide en déclin allait bientôt prendre fin. Il n’était donc pas justifié d’investir dans des unités de traitement additionnelles afin d’adapter notre outil industriel. Certains solvants hybrides étaient déjà disponibles sur le marché, mais s’avéraient incompatibles avec nos installations.

HySWEET®, une efficacité prouvée sur le plan industriel

D’où le choix en 2007 d’y tester, à échelle industrielle, la technologie HySWEET® mise au point par nos chercheurs. Fort de nos expertises et savoir-faire en traitement de gaz, ce procédé met en œuvre un solvant hybride, associant les capacités chimiques d’une amine et les propriétés physiques d’un co-solvant pour absorber simultanément CO2, H2S et composés soufrés tels quels les mercaptans et le COS. Avec un avantage de taille, puisqu’il est compatible sur des installations existantes sans besoin de modification.

Le passage du solvant eau-DEA, jusqu’alors utilisé pour adoucir ce gaz contenant 17% de H2S et 10% de CO2, au solvant HySWEET® DEA a été mené à bien, sans aucune modification de l’équipement.

Depuis, la stabilité du procédé a été pleinement démontrée tout au long des opérations qui ont pris fin en 2013. Avec des performances à la hauteur de nos attentes :

  • une optimisation de l’élimination des mercaptans, portée à plus de 95 % (contre 55 % avec le solvant eau-DEA), réalisée simultanément avec l’extraction des gaz acides ;
  • 8 à 15 % de réduction de la consommation énergétique par rapport à l’unité amine ;
  • une co-absorption limitée des hydrocarbures, sans impact sur la qualité du soufre produit en aval.

 

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Une offre élargie

En parallèle à la démonstration industrielle, nous avons poursuivi notre R&D, focalisée sur les aspects physico-chimiques du solvant et des composés soufrés, afin d’enrichir la technologie. Notre gamme comprend désormais, en plus de HySWEET® DEA :

  • HySWEET® MDEA, qui réalise une extraction complète de l’H2S et des composés soufrés et une séparation variable du CO2 ;
  • HySWEET® EnergizedMDEA, qui réalise une extraction complète de l’H2S et contrôlée du CO2. Chimiquement plus stable, elle est également moins énergétivore et corrosive que la DEA.

Des modèles couvrant tous les aspects de cette gamme de procédés ont été développés et intégrés dans un outil de simulation maison qui nous permet de dimensionner des projets.

Des avantages compétitifs qui font la différence

Le positionnement avantageux du procédé vis-à-vis des technologies concurrentes a débouché en 2011, cinq ans seulement après l’identification du solvant, sur la vente de la première unité commerciale de HySWEET® DEA à la société SOBEGI, pour assurer la poursuite des activités thiochimiques sur le bassin de Lacq. Mise en service en 2013, elle a été remplacée en 2018 par le dernier né de notre gamme, HySWEET® EnergizedMDEA.

HySWEET® DEA a également été préférée en 2017 par NCOC (North Caspian Operating Company) pour améliorer l’extraction des deux trains de traitement de gaz de de Kashagan (Kazakhstan), au terme d’une étude ayant démontré la possibilité de changer le solvant sans interrompre la production.

La même année, nous avons remporté un nouveau marché, avec la décision d’ADNOC GAS PROCESSING, filiale gaz d’ADNOC, de considérer le solvant HySWEET® MDEA comme la meilleure option pour deux unités de l’usine Habshan (Émirats Arabes Unis).

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