Séchage des gaz

Les moyens pour sécher les gaz peuvent appartenir à cinq catégories:

• les dessicants réactifs et consommables
• l'acide sulfurique
• le chlorure de calcium
• l'anhydride phosphorique
• les adsorbeurs d'humidité régénérables
• l'alumine activée
• l'argile activée
• les tamis moléculaires
• le silica gel
• les liquides absorbants régénérables
• les glycols (TEG, DEG)
• carbonate de propylène
• les condenseurs
• les membranes

Hygromètrie

C'est l'expression de la quantité de vapeur d'eau présente dans un gaz.

L'humidité spécifique ou  humidité absolue, est la masse de vapeur d'eau contenue dans l'unité de volume de gaz.
Elle peut être exprimée en:
- gramme ou kilogramme d'eau / m³ de gaz humide
- gramme ou kilogramme d'eau / kg de gaz humide
- gramme ou kilogramme d'eau / kg de gaz sec
- ppm volume de vapeur d'eau
- pression partielle de vapeur d'eau
- température de rosée
- température du bulbe humide.

L'humidité relative est le rapport de:
pression partielle de vapeur / pression de vapeur saturante de l'eau
Elle est généralement exprimée en %.

La température de rosée (ou point de rosée) est la température pour laquelle l'eau contenue  dans le gaz, commence à condenser.

Alumine activée

L'alumine activée est un adsorbeur d'humidité fait d'oxyde d'aluminium extrêmement poreux avec une très grand surface spécifique. Elle résiste parfaitement aux chocs mécaniques ou thermiques ainsi qu'à l'abrasion. Elle est fournie en billes de diamètres uniformes ce qui limite les passages préférentiels dans un lit.
Elle peut être employée pour sécher tous types de gaz. Elle est fréquemment employée dans des sécheurs fonctionnant en cycles de pression (PSA).
Sur l'air comprimé, elle permet de produire un air avec un point de rosée inférieur à -70°C.

Argile activée

L'argile activée est une argile naturelle séchée pour lui donner un caractère absorbant d'humidité. Elle a une bonne capacité d'adsorption à température ambiante, ne se dégrade pas lorsqu'elle est humide et est facilement régénérable par chauffage.
Elle est inerte et sans impact sur la santé ou l'environnement et généralement peu coûteuse.
Son principal inconvénient est de facilement libérer l'humidité adsorbée à température aussi basse que 50°C.

Tamis moléculaires

Les tamis moléculaires sont des zéolithes cristallines synthétiques, dont l'arrangement d'atomes défini des cavités de dimensions uniformes.
Elles ne permettent le passage que des molécules plus petites ou de même taille que ces cavités. C'est ce qui justifie leur nom.
Pour l'adsorption de l'eau, les tamis moléculaires suivants sont généralement utilisés:

• 3A: séchage des hydrocarbures insaturés
• 4A: séchage des circuits fermés
• 13X: séchage des gaz en général et du gaz naturel en particulier

Silica Gel

Le silica gel est obtenu par précipitation de silice depuis une solution de silicate de sodium, au moyen d'acide sulfurique. Cela conduit à un produit très poreux, capable d'adsorber environ 30% de son poids en eau à température ambiante.
Le silica gel est normalement incolore, mais en lui incorporant environ 1% de chlorure de cobalt, il prend une coloration bleue lorsqu'il est sec et rose lorsqu'il est humide c'est-à-dire proche de la saturation. Cette indication colorée est très utile pour indiquer quand remplacer ou régénérer le dessicant.
Le silica gel est régénérable par chauffage, mais cela provoque sa désagrégation et limite sa capacité d'adsorption future. La température de régénération doit toujours rester inférieure à 120°C.

Chlorure de Calcium

Le chlorure de calcium est capable d'absorber jusqu'à 4 à 5 fois son poids en eau. Il devient déliquescent et se dissous dans l'eau absorbée. Dans ces conditions il n'est pas régénérable.
Le chlorure de calcium a longtemps été utilisé pour déshydrater les gaz de forage pétroliers, avant d'être remplacé par les procédés aux glycols pour les grosses capacités. Cependant ce dernier émettant un flux très pollué lors de la phase de régénération, le chlorure de calcium reste recommandé pour les petites unités.

Glycols

Les glycols sont des liquides utilisés pour déshydrater des gaz dans des unités de grande capacité. Ces unités sont faciles à exploiter, facilement automatisables. Le procédé est continu, avec une section d'absorption où le gaz est déshydraté et une section de régénération où le glycol est débarrassé de l'eau absorbée.
Les glycols employés sont principalement le DEG (diéthylène glycol), le TEG (triéthylène glycol) et le TREG (tétraéthylène glycol).

Les sécheurs frigorifiques

Ils refroidissent le gaz comprimé jusqu'à une température de +2°C à +5°C. L'eau condensée est purgée. La température de refroidissement est volontairement maintenue au dessus de 0°C pour éviter la formation de glace dans le condenseur.
Le gaz ensuite réchauffé, ou bien détendu, est relativement sec.

Pour un point de rosée sous pression de +2°C, la teneur en eau sera:

Pression [bars eff]	Pt de rosée à P atm	g eau/Nm3
4	-18°C	1,1
7	-23°C	0,7
13	-29°C	0,4

A noter que, la température de rosée ne dépend pas de la nature du gaz; elle ne dépend que de la pression et de la nature de la substance condensable.
Ainsi, les valeurs de points de rosée des tables pour l'air humide qui sont très courantes, sont utilisables pour tout autre gaz.

Séchage par membranes

Les membranes permettent un séchage en continu du gaz, sans la nécessité de régénérer ou de remplacer l'absorbant. Elles permettent d'atteindre un point de rosée de -40°C en pression.
Les membranes peuvent être faites de polymères, de zéolithes ou de carbone.
Elles sont dites asymétriques quand une fine couche d'un matériau sélectivement perméable, est déposé sur un support assurant la résistance mécanique.
Les membranes employées pour le séchage sont perméables à la vapeur d'eau et retiennent le gaz à sécher.
Elles se présentent généralement sous la forme fibres creuses,assemblées en faisceau. Le gaz à sécher chemine sous pression à l'intérieur des fibres, tandis que l'eau est éliminée à une pression plus basse, dans l'espace autour des fibres.
Leur performance est caractérisée par une perméabilité et une sélectivité vis à vis de l'eau et les autres composants du gaz à sécher.
Le gaz alimentant le séparateur doit être exempt de poussières, d'eau liquide ou d'huile. Un prétraitement doit être appliqué.
Pour éviter toute condensation d'eau le long du tube, le gaz est préchauffé pour assurer une marge de sécurité au delà de son point de rosée.