COSWEET^TM: A New Process to Reach Very High COS Specification on Natural Gas Treatment Combined with Selective H₂S Removal

COSWEET^TM : procédé innovant de traitement du gaz naturel combinant une élimination sélective de l’H₂S et une spécification poussée sur le COS

¹ IFP Energies nouvelles, Rond-point de l’Échangeur de Solaize, BP 3, 69360 Solaize - France
² Prosernat, Tour Franklin, 100/101 Terrasse Boieldieu, 92042 Paris La Défense - France
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Abstract

COSWEET^TM, developed for the treatment of COS containing natural gases, is based on a combination of deacidification with any alkanolamine solution and COS hydrolysis on a metal oxide based catalyst. Nearly complete COS conversion is reached, even at a relatively low operating temperature. Coupled with a classical sweetening unit, in which an adapted alkanolamine solvent is used in order to optimise the removal of H₂S, CO₂, as well as the H₂S/CO₂ selectivity, the high catalyst activity and the original integration of the scheme secure the COS removal at minimum extra cost. Benefits on capital and operating expenditures of the plant result both from the reduction of the absorption column and solvent flow rate and from the quality of the acid gas which has positive consequences on the design of the sulfur recovery facilities units, including Claus unit.

This paper presents the complete development process approach and the results obtained on COS conversion, the model and simulation tool as well as a case study showing the advantages of coupling COSWEET^TM to amine based solvent.

Résumé

COSWEET^TM, procédé développé pour le traitement du gaz naturel comportant du COS, est une intégration entre un procédé de désacidification à base d’une solution d’alcanolamine et une section catalytique assurant l’hydrolyse du COS à l’aide d’un catalyseur à base d’oxyde métallique. Ce procédé permet d’atteindre des conversions du COS proches de 100 % à basses températures. Lorsque la section catalytique est couplée à une section de désacidification mettant en œuvre un solvant à base d’une alcanolamine adaptée de telle manière à optimiser l’élimination de l’H₂S et du CO₂ et également la sélectivité H₂S/CO₂, la forte activité du catalyseur et l’intégration originale des deux sections permettent de garantir une spécification sur le COS tout en minimisant les coûts de traitement. Les gains sur les coûts d’investissements et opératoires sont dus non seulement à la réduction de la taille de l’absorbeur et du débit de solvant mais également à la qualité du gaz acide, qui impacte la chaîne soufre en aval, comprenant l’unité Claus.

Cet article présente la méthodologie de développement du procédé et les performances obtenues sur la conversion du COS, ainsi que les modèles et outils de simulation qui ont été développés et deux cas d’études qui montrent les gains et avantages du procédé COSWEET^TM selon le couplage réalisé avec une colonne d’absorption aux amines.