L’épuration des gaz, également connue sous le nom d’absorption de gaz, est un processus dans lequel un gaz est éliminé d’un mélange par contact avec un solvant liquide. L’épuration des gaz est une technique de purification courante dans les industries de transformation chimique et est le plus souvent réalisée dans des structures appelées tours à garnissage ou colonnes à garnissage. Cette technique peut être utilisée pour éliminer les impuretés ou pour récupérer des gaz.
Les laveurs de gaz sont couramment utilisés pour séparer les gaz tels que le sulfure d’hydrogène (H2S) et le dioxyde de carbone (CO2) du gaz naturel, du gaz de synthèse et des gaz de combustion. Dans ces cas, les matériaux solutés doivent être éliminés des gaz produits en raison de problèmes de performance, de santé et d’environnement. Dans d’autres cas, le gaz soluté lui-même peut être le produit final visé et, après avoir été absorbé dans le solvant liquide, il est récupéré.
La théorie sous-jacente de l’épuration des gaz réside dans la solubilité du gaz soluté dans le solvant liquide. Les solvants sont choisis spécifiquement pour extraire le gaz solvant d’un mélange gazeux. Par exemple, le CO2 est soluble dans une solution aqueuse d’éthanolamine. Si un flux gazeux d’azote et de CO2 venait à entrer en contact avec l’éthanolamine, le CO2 serait plus susceptible de se dissoudre dans la solution, laissant derrière lui un mélange gazeux composé principalement d’azote.
Pour que le lavage des gaz fonctionne efficacement, il doit y avoir un bon contact entre les phases liquide et gazeuse. La température et la pression peuvent également affecter la solubilité du gaz soluté dans la phase liquide. Les valeurs appropriées pour ces variables de processus peuvent être déterminées par expérimentation ou déterminées avec un logiciel de simulation de processus. L’équilibre entre la température et la pression dépendra des capacités de la colonne garnie et de la solubilité des autres gaz dans le mélange.
L’épuration des gaz est généralement effectuée dans des tours ou des colonnes à garnissage. Ces colonnes sont de forme similaire aux colonnes de distillation de traitement mais, au lieu de plateaux, elles contiennent des garnissages de tour. Ces garnitures remplissent le milieu de la colonne et se présentent sous plusieurs formes, matériaux et tailles différents. Les anneaux Raschig, les anneaux Pall, les selles Berl et les selles Intalox® sont des types courants de garnitures. Les garnitures permettent d’augmenter la surface et d’assurer un bon contact entre le gaz et le fluide.
En général, le gaz contenant le soluté, ou gaz riche, pénètre dans le bas de la colonne et se déplace vers le haut à travers le garnissage. Le liquide frais pénètre par le haut de la colonne et passe par un distributeur de liquide, qui répartit uniformément le liquide sur le garnissage. Après le lavage, le gaz sans soluté – ou pauvre – sort par le haut de la colonne. Le liquide riche en soluté, ou liqueur forte, sort de la colonne par le bas.