Etude expérimentale de la solubilté du soufre dans le gaz naturel.

Experimental study of solubility of sulphur in natural gas.

• Auteur / Autrice : Sophie Jay
• Direction : Jacques Mercadier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Absorption

Chromatographie en phase gazeuse

Équilibre thermodynamique

Dioxyde de carbone

Soufre

Résumé

Cela fait plusieurs années maintenant que l’on observe l’apparition de dépôts de soufre au sein des réseaux de transport du gaz naturel. Principalement localisés au niveau des zones de détente, ces dépôts sont à l’origine de nombreux problèmes de sécurité entraînant de ce fait un surcoût financier pour l’exploitant. La bibliographie sur ce sujet a montré une absence totale de points expérimentaux de solubilité du soufre dans le gaz naturel dans les conditions température et pression du transport gazier. Un pilote expérimental a donc été développé. Le protocole expérimental repose sur trois étapes successives. La première étape consiste à saturer un gaz en soufre. La seconde est le piégeage du soufre vapeur contenu dans le courant gazeux saturé par absorption réactive après détente du gaz. Enfin, la dernière étape est l’analyse de cette solution de piégeage par Chromatographie en Phase Gazeuse pour quantifier le soufre piégé. Une fois le protocole validé, la solubilité du soufre dans le dioxyde de carbone a été étudié entre 100 et 400 bar pour deux températures (363. 15 K et 333. 15 K). Ces données expérimentales ont alors permis d’optimiser le coefficient d’interaction binaire CO2/S8 d’un modèle thermodynamique du dépôt de soufre dans le gaz naturel développé au sein du LaTEP.

For several years occurrence of sulphur deposits in natural gas transmission facilities is observed. Mainly located downstream of a pressure reduction facility, these deposits lead to many security problems and represent a significant additional financial cost for the operator. The literature review on this topic has shown a total lack of experimental data of sulphur solubility in natural gas under conditions of temperature and pressure of transport of natural gas. So, an experimental apparatus has been developed. The operating procedure is divided into three steps. The first step is to saturate a gas in sulphur. The second step is the trapping of sulphur in vapour phase contained in the saturated gas stream by reactive absorption after a flash. The final step is the analysis of the trapping solution by Gas Chromatography for trapped sulphur quantification. Once the operating procedure validated, the solubility of sulphur in carbon dioxide has been studied between 100 and 400 bar for two temperatures (363. 15 K and 333. 15 K). These experimental data allowed optimizing the CO2/S8 binary interaction coefficient of a thermodynamic model of sulphur deposition in natural gas developed in the LaTEP.