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EXEMPLE D’APPLICATION PROSIMPLUS
DESHYDRATATION DE GAZ NATUREL
AVEC DU TRI ETHYLENE GLYCOL
INTERET DE L'EXEMPLE
Cet exemple traite d’un procédé de déshydratation de gaz naturel à l’aide de Tri Ethylène Glycol (TEG) à travers
un contacteur et une boucle de régénération de TEG. L’intérêt de l’exemple réside dans la mise en œuvre du
module « Absorbeur », qui joue le rôle du contacteur et dans la représentation de deux colonnes en série par un
unique module « Stripper » de ProSimPlus. D’autre part, le module Windows Script est utilisé en différents endroits
du procédé pour effectuer certains calculs complémentaires (point de rosée d’un gaz en fonction de sa teneur en
eau, pertes de TEG pour calculer l’appoint nécessaire).
DIFFUSION ���� Libre Internet ���� Réservé clients ProSim ���� Restreinte ���� Confidentiel
FICHIER PROSIMPLUS CORRESPONDANT E12_TEG_Dehydration.pmp3
Il est rappelé au lecteur que ce cas d'utilisation est un exemple et ne doit pas être utilisé à d'autres fins. Bien que cet exemple soit basé sur un
cas réel il ne doit pas être considéré comme un modèle de ce type de procédé et les données utilisées ne sont pas toujours les plus exactes
disponibles. ProSim ne pourra en aucun cas être tenu pour responsable de l'application qui pourra être faite des calculs basés sur cet exemple.
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TABLE DES MATIÈRES
1. MODELISATION DU PROCEDE............................ .........................................................................................3
1.1. Présentation du procédé......................................................................................................................3
1.2. Schéma du procédé.............................................................................................................................4
1.3. Schéma de simulation .........................................................................................................................5
1.4. Constituants .........................................................................................................................................6
1.5. Modèle thermodynamique ...................................................................................................................6
1.6. Conditions opératoires.........................................................................................................................7
1.7. Initialisation ........................................................................................................................................10
1.8. "Trucs et astuces" ..............................................................................................................................10
2. RESULTATS.......................................... ........................................................................................................11
2.1. Bilans matière et énergie ...................................................................................................................11
2.2. Température de rosée .......................................................................................................................13
2.3. Profils des colonnes...........................................................................................................................13
3. ANALYSE ET OPTIMISATION DU PROCEDE ................. ...........................................................................17
4. BIBLIOGRAPHIE...................................... .....................................................................................................18
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Spécifications complémentaires
Température au plateau N° 1 (°C) 100
Température au plateau N° 4 (°C) 204
Rebouilleur Intermédiaire Au plateau 4, avec un apport
thermique de 10 kw
Initialisation : température en tête (°C) 100
Initialisation : température en pied (°C) 194
� Échangeur E202
Paramètres de fonctionnement Valeur
Type d’échangeur Contre courant ou multi passes
Spécification Courant froid
Température de sortie (°C) 150
� Échangeur E203
Paramètres de fonctionnement Valeur
Type d’échangeur Consignateur de température
Température de sortie (°C) 28,7
� Mélangeur R200
Paramètres de fonctionnement Valeur
Type de mélangeur Autre mélangeur
Pression La plus faible des alimentations
� Pompe P200 A/B
Paramètres de fonctionnement Valeur
Type de pompe Pompe centrifuge
Pression de refoulement (barg) 70,75
Efficacité volumétrique 0,65
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1.7. Initialisation
Le débit de TEG tournant dans la boucle est fixé en initialisant le courant d’entrée du ballon de flash B200 (courant
5). La connaissance de ce courant permet de calculer B200, C201 / C202 puis l’alimentation en TEG du contacteur
D 200. L’initialisation est fixée de manière à obtenir un point de rosée du gaz sec de -40°C.
1.8. "Trucs et astuces"
Les modules Windows Script (Dew_C_1 et Dew_C_200 placés sur le courant du gaz humide et du gaz sec
effectuent un calcul de point de rosée sur leurs flux respectifs. Le calcul est fait en utilisant les données de McKetta
et Wehe [MKW58].
Un autre module Windows Script (« TEG loss ») est utilisé pour calculer l’appoint de TEG nécessaire, à partir des
pertes de TEG dans le gaz sec et dans les effluents gazeux.
D’autre part, le condenseur intégré en tête de colonne C201 a été dédoublé sur le schéma de simulation : la
quantité de chaleur à enlever dans le condenseur de la colonne C201 est transférée par un courant d’information
dans le module échangeur E200. La conversion nécessaire à ce calcul est effectuée à l’aide d’un module de
manipulation de courant d’information.
Les colonnes C201 et C202 sont modélisées dans un seul modèle de colonne puisqu’elles fonctionnent en série. Le
rebouilleur de la colonne C201 est déclaré dans le module comme rebouilleur sur un plateau intermédiaire. Ceci
permet de simplifier le schéma de simulation mais n’est pas obligatoire. Il aurait été possible d’utiliser un modèle de
colonne à distiller pour C201 et un modèle de colonne d’absorption pour C202 et de les connecter en série.
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3. ANALYSE ET OPTIMISATION DU PROCEDE
Pour optimiser le fonctionnement de l’unité, l’impact des paramètres suivants peut être facilement étudié avec le
modèle de simulation présenté dans le présent document :
· Le nombre d’étages théoriques du contacteur D200
· Le débit de circulation de glycol
· La température du rebouilleur du TEG
· La pression du ballon B200
Il est à noter que la température du rebouilleur de TEG est limitée par la température de dégradation thermique du
glycol. La pression du ballon B200 fait varier la quantité de gaz de stripping et donc les performances du
régénérateur. Ces deux paramètres font varier la teneur en eau dans le TEG sec.
D’autres paramètres peuvent également avoir une influence, plus limitée. Le nombre d’étages théoriques du
régénérateur de TEG a un impact faible sur la pureté du TEG recyclé. De même la température de sortie du
récupérateur de chaleur E202 influe sur la puissance du rebouilleur.
La température du TEG à l’entrée du contacteur affecte la tension de vapeur de l’eau sur l’étage de tête. En
conséquence, une température du TEG plus faible diminuera la teneur en eau dans le gaz sec. En pratique, la
diminution de cette température augmente aussi la quantité de gaz absorbée avec le TEG et donc les pertes de
gaz. Cette température est contrôlée par la régulation de température en sortie de l’échangeur E202.
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4. BIBLIOGRAPHIE
[ABR75] D.S. Abrams, J.M. Prausnitz
Statistical thermodynamics of liquid mixtures: A new expression for the excess Gibbs energy of
partly or complete miscible systems.
AIChE. Journal, 1975, Vol. 21, No 3, p. 116-128
[AND78] T.F. Anderson, J.M. Prausnitz
Application of the UNIQUAC equation to calculation of multicomponent phase-equilibria. 1-Vapor-
liquid equilibria.
Industrial & Engineering Chemistry Process Design & Development, 1978, Vol. 17, No 4, p. 552-
560
[DAH 90] Dahl S. Michelsen, M.L,
AIChE Journal, 1990, Vol. 36, p 1829-1836
[MIC 90b] Michelsen M.L.
A modified Huron-Vidal mixing rule for cubic Equation of state
Fluid Phase Equilibria, 60, pp. 213-219 (1990)
[MKW58] MC Ketta and Wehe
Water contents of natural gases with correlations for salinity and relative density
Hydrocarbon Processing, 1958
[PEN76] Y.D. Peng, D.B. Robison
A new two constant equation of state.
Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, 1976, Vol. 15, No 1, p. 59-64
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DESHYDRATATION DE GAZ NATUREL
AVEC DU TRI ETHYLENE GLYCOL
INTERET DE L'EXEMPLE
Cet exemple traite d’un procédé de déshydratation de gaz naturel à l’aide de Tri Ethylène Glycol (TEG) à travers
un contacteur et une boucle de régénération de TEG. L’intérêt de l’exemple réside dans la mise en œuvre du
module « Absorbeur », qui joue le rôle du contacteur et dans la représentation de deux colonnes en série par un
unique module « Stripper » de ProSimPlus. D’autre part, le module Windows Script est utilisé en différents endroits
du procédé pour effectuer certains calculs complémentaires (point de rosée d’un gaz en fonction de sa teneur en
eau, pertes de TEG pour calculer l’appoint nécessaire).
DIFFUSION ���� Libre Internet ���� Réservé clients ProSim ���� Restreinte ���� Confidentiel
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Il est rappelé au lecteur que ce cas d'utilisation est un exemple et ne doit pas être utilisé à d'autres fins. Bien que cet exemple soit basé sur un
cas réel il ne doit pas être considéré comme un modèle de ce type de procédé et les données utilisées ne sont pas toujours les plus exactes
disponibles. ProSim ne pourra en aucun cas être tenu pour responsable de l'application qui pourra être faite des calculs basés sur cet exemple.
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1. MODELISATION DU PROCEDE............................ .........................................................................................3
1.1. Présentation du procédé......................................................................................................................3
1.2. Schéma du procédé.............................................................................................................................4
1.3. Schéma de simulation .........................................................................................................................5
1.4. Constituants .........................................................................................................................................6
1.5. Modèle thermodynamique ...................................................................................................................6
1.6. Conditions opératoires.........................................................................................................................7
1.7. Initialisation ........................................................................................................................................10
1.8. "Trucs et astuces" ..............................................................................................................................10
2. RESULTATS.......................................... ........................................................................................................11
2.1. Bilans matière et énergie ...................................................................................................................11
2.2. Température de rosée .......................................................................................................................13
2.3. Profils des colonnes...........................................................................................................................13
3. ANALYSE ET OPTIMISATION DU PROCEDE ................. ...........................................................................17
4. BIBLIOGRAPHIE...................................... .....................................................................................................18
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Température au plateau N° 1 (°C) 100
Température au plateau N° 4 (°C) 204
Rebouilleur Intermédiaire Au plateau 4, avec un apport
thermique de 10 kw
Initialisation : température en tête (°C) 100
Initialisation : température en pied (°C) 194
� Échangeur E202
Paramètres de fonctionnement Valeur
Type d’échangeur Contre courant ou multi passes
Spécification Courant froid
Température de sortie (°C) 150
� Échangeur E203
Paramètres de fonctionnement Valeur
Type d’échangeur Consignateur de température
Température de sortie (°C) 28,7
� Mélangeur R200
Paramètres de fonctionnement Valeur
Type de mélangeur Autre mélangeur
Pression La plus faible des alimentations
� Pompe P200 A/B
Paramètres de fonctionnement Valeur
Type de pompe Pompe centrifuge
Pression de refoulement (barg) 70,75
Efficacité volumétrique 0,65
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1.7. Initialisation
Le débit de TEG tournant dans la boucle est fixé en initialisant le courant d’entrée du ballon de flash B200 (courant
5). La connaissance de ce courant permet de calculer B200, C201 / C202 puis l’alimentation en TEG du contacteur
D 200. L’initialisation est fixée de manière à obtenir un point de rosée du gaz sec de -40°C.
1.8. "Trucs et astuces"
Les modules Windows Script (Dew_C_1 et Dew_C_200 placés sur le courant du gaz humide et du gaz sec
effectuent un calcul de point de rosée sur leurs flux respectifs. Le calcul est fait en utilisant les données de McKetta
et Wehe [MKW58].
Un autre module Windows Script (« TEG loss ») est utilisé pour calculer l’appoint de TEG nécessaire, à partir des
pertes de TEG dans le gaz sec et dans les effluents gazeux.
D’autre part, le condenseur intégré en tête de colonne C201 a été dédoublé sur le schéma de simulation : la
quantité de chaleur à enlever dans le condenseur de la colonne C201 est transférée par un courant d’information
dans le module échangeur E200. La conversion nécessaire à ce calcul est effectuée à l’aide d’un module de
manipulation de courant d’information.
Les colonnes C201 et C202 sont modélisées dans un seul modèle de colonne puisqu’elles fonctionnent en série. Le
rebouilleur de la colonne C201 est déclaré dans le module comme rebouilleur sur un plateau intermédiaire. Ceci
permet de simplifier le schéma de simulation mais n’est pas obligatoire. Il aurait été possible d’utiliser un modèle de
colonne à distiller pour C201 et un modèle de colonne d’absorption pour C202 et de les connecter en série.
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3. ANALYSE ET OPTIMISATION DU PROCEDE
Pour optimiser le fonctionnement de l’unité, l’impact des paramètres suivants peut être facilement étudié avec le
modèle de simulation présenté dans le présent document :
· Le nombre d’étages théoriques du contacteur D200
· Le débit de circulation de glycol
· La température du rebouilleur du TEG
· La pression du ballon B200
Il est à noter que la température du rebouilleur de TEG est limitée par la température de dégradation thermique du
glycol. La pression du ballon B200 fait varier la quantité de gaz de stripping et donc les performances du
régénérateur. Ces deux paramètres font varier la teneur en eau dans le TEG sec.
D’autres paramètres peuvent également avoir une influence, plus limitée. Le nombre d’étages théoriques du
régénérateur de TEG a un impact faible sur la pureté du TEG recyclé. De même la température de sortie du
récupérateur de chaleur E202 influe sur la puissance du rebouilleur.
La température du TEG à l’entrée du contacteur affecte la tension de vapeur de l’eau sur l’étage de tête. En
conséquence, une température du TEG plus faible diminuera la teneur en eau dans le gaz sec. En pratique, la
diminution de cette température augmente aussi la quantité de gaz absorbée avec le TEG et donc les pertes de
gaz. Cette température est contrôlée par la régulation de température en sortie de l’échangeur E202.
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4. BIBLIOGRAPHIE
[ABR75] D.S. Abrams, J.M. Prausnitz
Statistical thermodynamics of liquid mixtures: A new expression for the excess Gibbs energy of
partly or complete miscible systems.
AIChE. Journal, 1975, Vol. 21, No 3, p. 116-128
[AND78] T.F. Anderson, J.M. Prausnitz
Application of the UNIQUAC equation to calculation of multicomponent phase-equilibria. 1-Vapor-
liquid equilibria.
Industrial & Engineering Chemistry Process Design & Development, 1978, Vol. 17, No 4, p. 552-
560
[DAH 90] Dahl S. Michelsen, M.L,
AIChE Journal, 1990, Vol. 36, p 1829-1836
[MIC 90b] Michelsen M.L.
A modified Huron-Vidal mixing rule for cubic Equation of state
Fluid Phase Equilibria, 60, pp. 213-219 (1990)
[MKW58] MC Ketta and Wehe
Water contents of natural gases with correlations for salinity and relative density
Hydrocarbon Processing, 1958
[PEN76] Y.D. Peng, D.B. Robison
A new two constant equation of state.
Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, 1976, Vol. 15, No 1, p. 59-64
