LE LAVAGE

Les colonnes de lavage par dissolution préférentielle fonctionnent selon un principe physique simple qui prend en compte les différences des solubilités des gaz en présence d'un fluide. En utilisant un raisonnement très approximatif, on comprend que, le CO2 étant 25 fois plus soluble que le méthane, il va se dissoudre 25 fois plus facilement au contact de l'eau.

Le lavage consiste donc à faire passer le mélange de gaz à épurer dans un courant d'eau pure. Pour optimiser les échanges gaz-liquide il faut disperser suffisamment le gaz au sein du liquide : le gaz passe, soit par un plateau perforé, soit par un garnissage permettant de former d'innombrables petites bulles augmentant ainsi la surface d'échanges gaz-liquide. Le CO2 ayant une solubilité supérieure au CH4, au contact de l'eau de lavage il se dissoudra préférentiellement, en conséquence de quoi, la proportion de méthane augmentera.

Principe d'une colonne de lavage à plateaux perforés et à quatre étages.

Nos modélisations ont permis de mettre en évidence l'inutilité d'un lavage poussé du méthane. En effet, lors du lavage, le CO2 passe en solution. Ceci a pour effet d'augmenter la concentration en méthane du gaz extrait.

Tout comme lors de la séparation, les phénomènes de dissolution des différents gaz ne sont pas indépendants. Le CO2 ne passe pas d'abord entièrement en solution avant le méthane. Les deux phénomènes sont simultanés, seule la différence de solubilité de ces deux gaz fait que le CO2 est dissout préférentiellement.

Pour un gaz riche en méthane les opérations de lavage auront pour conséquence néfaste de faire passer en solution d'autant plus de méthane que sa concentration sera élevée ; un facteur d'échelle est à prendre en compte. Bien que le méthane soit 25 fois moins soluble que le CO2, pour enrichir le gaz au-delà de 85 % de méthane il faudrait consentir à une perte de méthane trop importante. Compte tenu de la faible perte relative en pouvoir calorifique entre un méthane pur et un méthane à 85 % il n'est pas justifié de vouloir enrichir le gaz à des teneurs supérieures en consentant un gaspillage de méthane dans les eaux du lac.

Différentes solutions ont été envisagées pour laver le gaz. Il a été décidé de réutiliser les choix faits pour la station du cap Rubona, sauf que les colonnes de lavages se trouveront immergées. Le lavage se fait à l'eau à co-courant, le gaz passant à travers une grille métallique afin d'obtenir une fine dispersion du gaz favorisant le passage en solution du CO2. Les colonnes à structure garnie de type anneaux de Raschig ou anneaux de Pale ont été écartées du fait de leur incompatibilité avec les dimensionnements du matériel.