CA2693054A1 - Procede de purification d'un gaz contenant du co2 - Google Patents

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CA2693054A1
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Christophe Claeys
Philippe Court
Arthur Darde
Guillaume De Smedt
Bao Ha
Vladimir Hasanov
Simon Jallais
Christian Monereau
Serge Moreau
Elise Renou
Ivan Sanchez-Molinero
Jean-Pierre Tranier
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Abstract

Procédé de purification d'un flux de gaz d'alimentation contenant du CO2 et au moins une impureté, comprenant les étapes successives suivantes : a) étape de prétraitement; b) étape de compression; c) étape d'élimination d'au moins une impureté, présente dans le flux de gaz comprimé, choisie parmi l'azote, l'oxygène l'argon et les gaz rares à l'aide d'échangeurs combinés à des séparateurs dans un cycle froid, c'est-à-dire à une température < 5°C, de préférence négative; d) étape de récupération d'un flux de gaz purifié, enrichi en CO2, sous forme liquide, gazeuse ou supercritique;
caractérisé en ce qu'entre les étapes a) et c) on réalise une étape de purification permettant d'éliminer au moins partiellement au moins une impureté choisie parmi les NOx et l'eau.

Claims (26)

1. Procédé de purification d'un flux de gaz d'alimentation contenant du CO de l'eau et au moins une impureté choisie parmi l'azote, l'oxygène, l'argon, les gaz rares, les SOx, CS2 H2S, NOx, HCN, HCl, CHCl3, HF, les composés organiques volatils, les métaux suivants : le mercure, l'arsenic, le fer, le nickel, l'étain, le plomb, le cadmium, le vanadium, le molybdène et le sélénium, et les composés issus de ces métaux, comprenant les étapes successives suivantes :
a) étape de prétraitement du flux de gaz d'alimentation visant à éliminer au moins partiellement une des impuretés ;
b) étape de compression du flux de gaz prétraité à une pression comprise entre et50bars;
c) étape d'élimination à une température < 5°C d'au moins une impureté, présente dans le flux de gaz comprimé, choisie parmi l'azote, l'oxygène l'argon et les gaz rares à
l'aide d'échangeurs combinés à des séparateurs;
d) étape de récupération d'un flux de gaz purifié, enrichi en CO2, à l'état liquide, gazeux ou supercritique;
caractérisé en ce qu'entre les étapes a) et c) on réalise une étape de purification permettant d'éliminer au moins partiellement l'eau contenue dans le flux gazeux et au moins partiellement au moins une autre impureté choisi parmi l'azote, l'oxygène, l'argon, les gaz rares, les SOx, CS2, H2S, NOx, HCN, HCl, CHCl3, HF, les composés organiques volatils, les métaux suivants : le mercure, l'arsenic, le sélénium, le cadmium, le fer et le nickel, et les composés issus de ces métaux, de préférence au moins partiellement les SOx.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après l'étape d), le flux de gaz est :
- à l'état liquide et stocké ; ou - à l'état supercritique et transporté et/ou stocké ; ou - à l'état gazeux et transporté.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'étape de purification est réalisée entre l'étape a) et l'étape b).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'étape de purification est réalisée entre l'étape b) et l'étape c).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'étape de compression b) comprend des phases de compression successives et en ce que l'étape de purification est réalisée entre deux phases de compressions successives de ladite étape de compression b).
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de purification est réalisée à une pression comprise entre 2 bars absolus et 25 bar absolus, préférentiellement entre 3 et 9 bar absolus, encore préférentiellement entre 3,5 et 6 bar absolus.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à
l'étape de purification on met en oeuvre un ou plusieurs matériaux organiques ou inorganiques pour éliminer au moins partiellement l'eau contenue dans le flux gazeux.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'à l'étape de purification, on met également en uvre un ou plusieurs matériaux organiques ou inorganiques, identiques ou différents de ceux pour éliminer l'eau, pour éliminer au moins partiellement au moins une impureté choisie parmi l'azote, l'oxygène, l'argon, les gaz rares, les SOx, CS2, H2S, NOx, HCN, HCl, CHCl3, HF, les composés organiques volatils, les métaux suivants :
le mercure, l'arsenic, le sélénium, le cadmium, le fer et le nickel de carbonyle, et les composés issus de ces métaux, de préférence au moins partiellement les SOx.
9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les matériaux organiques ou inorganiques sont des matériaux adsorbants.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les matériaux adsorbants sont mis en oeuvre dans au moins un réacteur à lit fluidisé.
11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les matériaux adsorbants sont mis en oeuvre dans au moins un réacteur à lit fixe.
12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'à chaque réacteur à lit fluidisé
en phase d'adsorption correspond au moins un réacteur à lit fluidisé ou à lit tombant en phase de régénération.
13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que tous les réacteurs sont soumis à un même cycle de type PSA, VSA ou TSA.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'au moins un des réacteurs est soumis à un cycle TSA et au moins un des réacteurs est soumis à un cycle PSA.
15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'au moins un réacteur est soumis à la fois à un cycle TSA et à un cycle PSA.
16. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un gaz résiduaire est récupéré lors de l'étape de purification.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'à l'étape de purification on récupère un premier gaz résiduaire ayant une teneur en NOx T1 et un deuxième gaz résiduaire ayant une teneur en NOx T2 tel que T2 < T1.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le premier gaz résiduaire est recyclé dans une oxy-chaudière.
19. Procédé selon l'une des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce qu'au moins un gaz résiduaire, préférentiellement le premier gaz résiduaire, est recyclé en amont de l'étape de purification dans le flux principal.
20. Procédé selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que le second gaz résiduaire est soit rejeté directement à l'atmosphère, soit traité puis rejeté
à l'atmosphère.
21. Procédé selon l'une des revendications 17 à 20, caractérisé en ce que le second gaz résiduaire est traité par lavage et/ou réfrigération suivie d'une séparation gaz-liquide.
22. Procédé selon l'une des revendications 9 à 21, caractérisé en ce qu'au moins une partie du flux de gaz enrichi en CO2 issu de l'étape de purification permet de régénérer au moins en partie les matériaux adsorbants de l'unité de purification.
23. Procédé selon l'une des revendications 9 à 22, caractérisé en ce qu'à
l'étape de purification on met en oeuvre un lit de charbon puis ledit charbon usagé est mélangé au combustible d'une chaudière d'oxy-combustion.
24. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le flux de gaz d'alimentation est une fumée d'oxy-combustion.
25. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les composés organiques volatils sont choisis parmi le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, l'acide formique,l'acroléine, et l'acide acétique.
26. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de prétraitement a) comprend au moins l'un des traitements suivants : catalyse, filtration, lavage et désulfuration, avec le lavage pouvant être couplé avec un refroidissement du flux de gaz d'alimentation.
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