Bénéfices environnementaux et économiques liés à l’amélioration des unités d’amine

L’unité d’amine dans les raffineries

Le système d’alkanolamine d’une raffinerie, plus communément appelé « unité d’amine », est utilisé pour éliminer le sulfure d’hydrogène (H₂S), le dioxyde de carbone (CO₂) et les mercaptans (regroupés sous le terme de gaz acides) des gaz de procédé et des flux d’hydrocarbures liquides. Les unités d’amine sont essentielles pour garantir la qualité des produits et le respect des normes environnementales.

Leur rôle devient d’autant plus crucial que les charges d’alimentation des raffineries sont plus « acides » et que les limites de teneur en soufre des produits se resserrent. Une unité d’amine mal exploitée peut entraîner d’importantes pertes de solvant, une fiabilité réduite, une contamination de la solution, des produits non conformes, des difficultés opérationnelles et une hausse significative des coûts.

De plus, pour la capture post-combustion du CO₂ des gaz de cheminée, la technologie à base d’amine est aujourd’hui la solution la plus performante disponible commercialement. Un effort mondial de R&D est en cours pour améliorer ce procédé, notamment afin d’en réduire la consommation énergétique élevée et de limiter la formation de produits de dégradation.

Les défis

Malgré leur importance, les unités d’amine sont souvent mal comprises ou exploitées en deçà de leur potentiel, et ce pour plusieurs raisons :

• Elles permettent à la raffinerie d’être rentable, mais ne produisent pas directement un produit valorisable.
  
• Le circuit est complexe : le solvant pauvre en amine est pompé vers les colonnes d’absorption dans les
  unités de procédé contenant les flux de production, puis le solvant riche est renvoyé vers la colonne de régénération pour extraire les gaz acides – ce qui complique le pilotage global.
  
• De nombreuses unités d’amine fonctionnent largement au-delà de leur capacité de conception initiale.
  
• Les systèmes à base d’amine sont souvent suffisamment robustes pour maintenir la qualité des produits raffinés, même en s’éloignant des meilleures pratiques ou des conditions de conception.
  

Les bénéfices

À l’inverse, optimiser l’exploitation des unités d’amine permet de générer de nombreux avantages :

• Une qualité produit plus constante, réduisant les interventions ponctuelles de reblending ou de retraitement des lots non conformes
  
• Des coûts énergétiques réduits
  
• Une baisse des dépenses liées aux filtres, au charbon actif et au remplacement du solvant d’amine
  
• Une meilleure fiabilité, limitant les frais de réparation ou de remplacement d’équipements
  
• Une amélioration du fonctionnement de l’unité de récupération du soufre, grâce à une alimentation plus régulière et de meilleure qualité.
  
  

Figure 1 Procédé d’électrodialyse de Veolia et l'unité dédiée de régénération d’amine

Les unités d’amine ont tendance à accumuler des sels stables (HSAS), responsables de problèmes de corrosion, d’encrassement, de pertes d’efficacité, de formation de mousse, d’instabilité opérationnelle et de pertes excessives de solvant. Les bonnes pratiques recommandent de maintenir la concentration de HSAS en dessous de 2 % en poids dans la solution d’amine. La clé d’un fonctionnement optimal repose sur un programme rigoureux de gestion de l’amine : suivi de l’état de la solution, contrôle de la qualité des charges et des conditions opératoires, ainsi que gestion proactive du solvant pour éviter les dérives liées à une amine dégradée ou contaminée.Figure 2 Tendances des HSAS et de l’acide formique

Étude de cas

Une raffinerie européenne présentait une concentration élevée de HSAS (>5 % en poids avec de la MDEA) et un taux de formates supérieur à 15 000 ppm, provoquant corrosion, encrassement et pertes importantes de solvant. Veolia Water Technologies & Solutions est intervenue avec une unité mobile d’électrodialyse (ED) spécialement conçue pour la régénération des solutions d’amine.

La technologie ED de Veolia présente plusieurs atouts : en régime stable, sans nécessité de nettoyage, une unité mobile peut fonctionner plusieurs jours voire semaines. Le flux résiduel est une solution saline neutre, facilement traitable. Durant l’opération, aucune eau n’est ajoutée à la solution d’amine, hormis une séquence de rinçage préalable à un éventuel nettoyage en place (CIP).

Le flux d’amine pauvre a été traité dans l’unité de régénération, puis renvoyé vers l’unité d’amine. L’effluent produit (saumure issue des sels neutralisés) a été dirigé vers la station d’épuration de la raffinerie, sans impact négatif.

L’unité mobile ED, pilotée automatiquement par un PLC avec interface HMI, permet un contrôle précis des débits, températures, conductivités et pressions. Son haut degré d’automatisation exige seulement un opérateur par équipe, sans surveillance exclusive.

Résultats :

• 850 m³ de solution d’amine régénérés
  
• Réduction de 90 % de la teneur en formates (à 1 500 ppm, sous la limite de 2 000 ppm)
  
• HSAS abaissés à 0,5 % en poids
  
• Pertes de solvant inférieures à 1 % en poids
  
• Coût de régénération <30 % du coût de remplacement complet, sans inclure les frais d’élimination
  
• Économie totale pour la raffinerie : plus de 400 000 $

L’unité mobile de régénération est polyvalente et adaptée à divers solvants : MDEA, MEA, DEA, DIPA, solvants formulés, etc. Veolia peut également proposer des unités fixes dédiées à la régénération continue (en « feed & bleed »), permettant de maintenir en permanence un faible niveau de HSAS.

Conclusion

Même si elles ne produisent pas directement les produits finis d’une raffinerie, les unités d’amine sont indispensables pour garantir la qualité des produits et gérer en toute sécurité les gaz acides dans les raffineries comme dans les installations de capture du CO₂. Un suivi rigoureux des paramètres de fonctionnement, de l’état du système et des performances permet de réduire les coûts d’exploitation et d’améliorer la fiabilité des unités. Avec ses Total Amine Solutions, Veolia met à disposition un ensemble complet de technologies pour renforcer la fiabilité des unités d’amine, réduire l’empreinte énergétique et limiter à la fois les coûts opérationnels et l’impact environnemental.

Pour en savoir plus sur nos Total Amine Solutions, contactez nos experts ou visitez notre site internet.