EP2059476A2 - Procédé de séparation d'un gaz de synthèse contenant de l'hydrogène et du monoxyde de carbone mais aussi au moins du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau - Google Patents

Procédé de séparation d'un gaz de synthèse contenant de l'hydrogène et du monoxyde de carbone mais aussi au moins du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau

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EP2059476A2
EP2059476A2 EP07823687A EP07823687A EP2059476A2 EP 2059476 A2 EP2059476 A2 EP 2059476A2 EP 07823687 A EP07823687 A EP 07823687A EP 07823687 A EP07823687 A EP 07823687A EP 2059476 A2 EP2059476 A2 EP 2059476A2
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EP
European Patent Office
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flow
gas
separation
pressure
gas mixture
Prior art date
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EP07823687A
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German (de)
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Pascal Marty
Bernd Polster
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Definitions

  • the present invention relates to a process for the separation of a gaseous mixture in a separation unit of the type in which the gaseous mixture is derived from a reaction unit and comprises, as main constituents of hydrogen (H 2 ) and / or carbon monoxide (CO).
  • gaseous mixtures which in addition to CO and H 2 generally also contain other constituents, in particular carbon dioxide (CO 2 ), methane and water as well as nitrogen and others. impurities.
  • CO 2 carbon dioxide
  • Such mixtures constitute syngas for various productions. They are indeed used as raw material for the production of fluids, for example hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, or H 2 / CO mixture in a predetermined ratio for various chemical syntheses, particularly the synthesis of methanol, acetic acid or the synthesis of reducing atmospheres for surface treatments, for metallurgical operations, etc.
  • reaction units treating such reaction media include steam reforming units of liquid or gaseous hydrocarbons, auto-thermal reforming, carbon dioxide reforming, reforming or cracking. methanol, or partial oxidation of gaseous, liquid or solid compounds containing carbon and hydrogen.
  • PSA product at least one relatively pure gas known as "PSA product" is obtained.
  • PSA waste at low pressure.
  • a permeation separation is carried out through a membrane, a part of the molecules crosses the membrane, forming a gaseous flow at low pressure called “permeate”, while others, retained by the membrane, constitute the "residue Gas stream available at high pressure.
  • a known solution to this problem is to provide stainless steel equipment, especially for compression steps of said low pressure fluid so that they are protected against acid attacks, or to provide a step of prior drying of the gas stream when must be separated cryogenically, an expensive step because applied to a low pressure stream.
  • the object of the present invention is to provide a less expensive solution to this problem by proposing a separation process of the above type in wherein the risks associated with the presence of water during subsequent treatments during the use of these low pressure fluids resulting from the separation are eliminated by eliminating the water molecules upstream of the low pressure flow generation steps.
  • the invention consists in a process for separating a gas mixture containing essentially hydrogen and carbon monoxide, but also at least carbon dioxide and water vapor, comprising at least the steps of: a) separating S from the gas mixture at a pressure PO into at least two streams I and II in which the stream I is a gas stream at a low pressure P1 containing all the compounds contained in the gas mixture to be separated, in variable proportions, and the flow II is a gaseous flow at a so-called high PII pressure, greater than P1, containing all the compounds contained in the gas mixture to be separated, in variable proportions and different from those of the flow I b) use of the high pressure stream II, c) use of the low pressure stream I, for at least partial upgrading of said stream I, characterized in that prior to step a), the gas mixture to be separated is subjected to a step from: a 0 ) drying the gas mixture containing the water vapor for the removal of the water molecules and obtaining a dry mixture.
  • low pressure is meant a low pressure conventionally obtained at the exit of separation steps, it is a function of the separation mode chosen to perform this step S.
  • the pressure P1 is thus preferably between 1 .1 and 5 bara. for a PSA type process. It is between PO / 100 to PO / 2 for a permeation separation process.
  • the high pressure PII is a high pressure conventionally obtained at the outlet of separation steps, it corresponds to the supply pressure reduced by the pressure losses related to the separation process.
  • the flow I is a dry low pressure stream that can therefore be used without prejudice to the presence of water molecules, whether compressed, directly sent into a cryogenic separation, upgraded by a combination of the two, or directly sent in a network.
  • the separation step S is a permeation separation step with production of at least one permeate I at the pressure P1 and a residue II at the high pressure PII.
  • the product of the separation is found here in the permeate.
  • it In the case of hydrogen, it is generally obtained at a purity of the order of 95%. Given the relatively large percentage of impurities in the permeate, it contains CO 2 , as well as water vapor (when the product to be separated contains). This joint presence of water vapor and CO 2 in the product is harmful since the product obtained at a low pressure will have to be compressed for its external use (additional purification, export via a network or other).
  • the process of the invention makes it possible here, by drying the mixture feeding the permeation step, to solve this problem without the use of stainless steel equipment parts or the step of drying a low pressure fluid (which would require larger dimensions and therefore more expensive).
  • this waste is it also frequently used to provide a product or products, and to do this, given its low pressure, it should generally be compressed, and / or treated by cryogenics, and / or washing.
  • the process of the invention makes it possible, by drying the mixture feeding the permeation step, to solve the problem of the presence of vapor liable to condense, without the use of a piece of stainless steel equipment and without step of drying a low pressure fluid.
  • the step of using the stream I comprises a step of compressing said stream I to obtain a flow at the pressure PIII greater than P1.
  • This compression step can then be performed in a machine whose the elements in contact with said gas stream I are made of steel called "carbon steel" less expensive than the stainless steel elements.
  • the step of using the stream I comprises a cryogenic separation step, subsequent to the compression step when it exists, to obtain at least one purified product.
  • This step is intended to separate and purify a type of molecule contained in said stream I.
  • This molecule may for example be carbon dioxide.
  • the drying step of the invention must be distinguished from a water separation step conventionally present during the treatment of synthesis gas which aims to remove the water present in liquid form in the cooled synthesis gas. .
  • This water separation step delivers a gas stream at its dew point, under pressure and temperature conditions existing locally, which will be subjected to the separation process according to the invention.
  • dry gases are obtained, which is particularly advantageous in the presence of carbon dioxide.
  • Dry gas according to the invention means a gas whose water content is sufficiently low to avoid condensing water in the subsequent steps; it may contain less than 1000 ppm of water, and more particularly less than 100 ppm of water.
  • the drying step according to the invention is carried out upstream of the separation S, ie on a gas stream available under pressure (generally from 15 to 100 bars), which makes it possible to limit the size of the driers.
  • the separation of the gaseous mixture into at least two streams may be carried out by permeation or by pressure modulation adsorption or by combination of these separation modes, in parallel or in series.
  • this relates to an installation for the separation of a gas mixture containing essentially hydrogen and carbon monoxide, but also at least carbon dioxide and water, as well as possibly methane, nitrogen and other impurities, said plant comprising a source of the mixture of the gas to be separated, a separation unit for separating the gas mixture into at least two streams I and II in which the flow I is a gaseous flow at a low pressure Pl, containing all the compounds contained in the gas mixture to be separated, in proportions variables and the flow II is a gaseous flow at a high pressure PII, containing all the compounds contained in the gas mixture to be separated, in variable proportions and different from those of the flow I, a flow utilization module II high pressure, a low-pressure flow I-use module for at least partial upgrading of said flow I, as well as ducts connecting the separation unit to the use module of the gas flow I and the separation unit to the module use of the gas stream II, characterized in that it further comprises a drying unit of the gas mixture to be
  • this compression is advantageously carried out using compressor (s). ) carbon steel less expensive than compressors whose elements of certain stages in contact with the flow at risk of formation of carbonic acid should be provided in stainless steel.
  • the installation comprises a cryogenic separation unit, intended for the treatment of the flow of low pressure gas from the separation unit, where appropriate after compression.
  • FIG. 1 is a diagram of a plant for producing hydrogen from a hydrocarbon vapor reforming unit with purification of hydrogen in a PSA and production of CO 2 from the PSA waste.
  • FIG. 1 The installation shown for illustrative purposes in FIG. 1 essentially comprises a feed module 1 made of a wet gas mixture, a drying unit 2, a PSA type separation unit 3 which produces two gas streams I and II, a means of compression 4 for compressing the flow of gas I, a cryogenic unit or cold box 5 for the production of carbon dioxide.
  • the installation works as follows: -
  • the feed module 1 typically comprises a reformer which, fed with a light hydrocarbon feedstock produces a reforming gas or synthesis gas, which contains predominantly hydrogen and CO, substantial amounts methane, water and CO 2 , as well as nitrogen; this gas is cooled, then the condensed water is removed in a condensate separation flask, the gas from the separator constituting the gaseous mixture 6 containing water vapor to be separated,
  • Unit 3 is a PSA unit that produces the two gas streams I and II.
  • the gas stream II, referenced 8, provides hydrogen produced by the installation.
  • the gas stream I, referenced 9 is the waste gas of the PSA. It contains CO, CO 2 , methane and nitrogen present in the gas supplying the purification unit 3 as well as hydrogen molecules. It is generally obtained at very low pressure of the order of a few hundred millibars.
  • the stream 9 is then treated in the cryogenic unit 5 to supply carbon dioxide 10. For this, the stream 9 is first compressed in the compressor 4, then treated in the cryogenic unit 5 for separation and purification carbon dioxide molecules.
  • the cryogenic unit 5 supplies in addition to pure liquid carbon dioxide 10, hydrogen 1 1, a gaseous stream 12 containing methane, hydrogen, carbon monoxide which will be recycled as fuel, and a purge of nitrogen 13.
  • the process is for the production of hydrogen as well as carbon dioxide.
  • the process conventionally provides, at the end of the cooling step of the synthesis gas, a decarbonation step which aims to eliminate most of the CO 2 molecules. present in the synthesis gas.
  • the drying step according to the invention is then subsequent to this decarbonation step.
  • two adsorbents are combined in the dryers: one (Al 2 O 3 for example) has its function is to eliminate water, while the second (activated carbon for example) has the function of removing residual CO 2 .

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Abstract

Dans un procédé de séparation d'un mélange gazeux contenant de l'hydrogène (H<SUB>2</SUB>) et du monoxyde de carbone (CO) en tant que constituants principaux, mais aussi au moins du dioxyde de carbone (CO<SUB>2</SUB>) et de la vapeur d'eau, le mélange gazeux à séparer est soumis à une étape de séchage préalable à la séparation.

Description

Procédé de séparation d'un gaz de synthèse contenant de l'hydrogène et du monoxyde de carbone mais aussi au moins du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau
La présente invention concerne un procédé pour la séparation d'un mélange gazeux dans une unité de séparation du type dans lequel le mélange gazeux est issu d'une unité réactionnelle et comporte, comme constituants principaux de l'hydrogène (H2) et/ou du monoxyde de carbone (CO).
De nombreuses industries utilisent ces mélanges gazeux lesquels, outre CO et H2 contiennent en général aussi d'autres constituants, notamment du dioxyde de carbone (CO2), du méthane et de l'eau ainsi que de l'azote et d'autres impuretés. De tels mélanges constituent des gaz de synthèse servant à diverses productions. Ils sont en effet utilisés comme matière première pour la production de fluides, par exemple d'hydrogène, de monoxyde de carbone, de dioxyde de carbone, ou de mélange H2/CO suivant un rapport prédéterminé en vue de synthèses chimiques diverses, notamment la synthèse de méthanol, d'acide acétique ou la synthèse d'atmosphères réductrices pour des traitements de surface, pour des opérations métallurgiques, etc.
Ces mélanges gazeux sont généralement obtenus à partir d'un ou plusieurs milieux réactionnels, eux-mêmes alimentés par des fluides gazeux de charge. A titre d'exemples d'unités réactionnelles traitant de tels milieux réactionnels, on peut citer les unités de reformage à la vapeur d'hydrocarbures liquides ou gazeux, de reformage auto-thermique, de reformage de dioxyde de carbone, de reformage ou de craquage de méthanol, ou d'oxydation partielle de composés gazeux, liquides ou solides contenant du carbone et de l'hydrogène.
Afin de préparer, à partir d'un mélange gazeux de ce type alimentant une étape de séparation, à une pression d'alimentation PO, un ou plusieurs fluides produits requis, on a recours à différentes techniques de séparation. On obtient alors en sortie des étapes de séparation au moins deux flux distincts, à au moins deux pressions distinctes. Un de ces flux est en général obtenu à une pression dite basse correspondant à une pression pouvant être de l'ordre de PO/8 à PO/40, de telle sorte que ce flux sera fréquemment comprimé pour être utilisé, notamment pour valoriser tout ou partie des molécules qu'il contient ; l'autre flux est obtenu à une pression dite haute, correspondant à la pression d'alimentation diminuée des pertes de charge liées au procédé de séparation, il y a parfois cependant nécessité de le comprimer pour l'utiliser.
Ainsi, lorsqu'on réalise une séparation d'un mélange gazeux du type ci- dessus par adsorption à modulation de pression (PSA ou pressure swing adsorption en langue anglaise), on obtient au moins un gaz relativement pur dit « produit du PSA» à pression élevée et un gaz ou mélange gazeux dit « résiduaire du PSA » à basse pression. Lorsqu'on réalise une séparation par perméation au travers d'une membrane, une partie des molécules traverse la membrane, formant un flux gazeux à basse pression dit « perméat », tandis que d'autres, retenues par la membrane, constituent le « résidu », flux gazeux disponible à pression élevée. Quel que soit le mode de séparation, chacun des deux flux I et II contient l'ensemble des composés contenus dans le mélange à séparer, mais dans des proportions très différentes (il s'agit parfois de traces ) . Lorsque l'on veut utiliser, en tant que produit, des molécules contenues dans un « résiduaire de PSA », un « perméat de membrane », ou un autre fluide gazeux issu à pression basse d'une étape de séparation, que ce soit de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, par exemple , il est parfois nécessaire: - de comprimer le gaz considéré dans un compresseur,
- de séparer par voie cryogénique ou par lavage les constituants présents afin de purifier au moins un type de molécule contenu dans le fluide considéré,
- d'associer une compression et une séparation cryogénique ou un lavage.
Cependant, la présence conjointe éventuelle d'humidité et de dioxyde de carbone peut conduire au phénomène bien connu de formation d'acide carbonique et par conséquent à la corrosion du matériel utilisé.
Une solution connue à ce problème consiste à prévoir des équipements en acier inoxydable, notamment pour des étapes de compression dudit fluide basse pression afin qu'ils soient protégés contre les attaques acides, ou à prévoir une étape de séchage préalable du flux gazeux lorsqu'il doit être séparé par voie cryogénique, étape coûteuse car appliquée à un flux basse pression.
Le but de la présente invention est d'apporter une solution moins coûteuse à ce problème en proposant un procédé de séparation du type ci-dessus dans lequel les risques liés à la présence d'eau lors de traitements ultérieurs lors de l'utilisation de ces fluides basse pression issus de la séparation sont supprimés grâce à une élimination des molécules d'eau en amont des étapes de génération du flux basse pression. Dans ce but, l'invention consiste en un procédé de séparation d'un mélange de gaz contenant essentiellement de l'hydrogène et du monoxyde de carbone, mais aussi au moins du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau, comprenant au moins les étapes de : a) séparation S du mélange de gaz à une pression PO en au moins deux flux I et II dans lequel le flux I est un flux gazeux à une pression Pl basse contenant l'ensemble des composés contenus dans le mélange de gaz à séparer, en proportions variables et le flux II est un flux gazeux à une pression PII dite haute, supérieure à Pl, contenant l'ensemble des composés contenus dans le mélange de gaz à séparer, en proportions variables et différentes de celles du flux I, b) utilisation du flux II haute pression, c) utilisation du flux I basse pression, pour une valorisation au moins partielle dudit flux I, caractérisé en ce que préalablement à l'étape a), le mélange de gaz à séparer est soumis à une étape de : a0) séchage du mélange de gaz contenant la vapeur d'eau pour l'élimination des molécules d'eau et l'obtention d'un mélange sec.
Par pression basse, on entend une pression basse obtenue de façon classique en sortie d'étapes de séparation, elle est fonction du mode de séparation choisi pour réaliser cette étape S. La pression Pl est ainsi de préférence comprise entre 1 .1 et 5 bara pour un procédé de type PSA. Elle est comprise entre PO/100 à PO/2 pour un procédé de séparation par perméation.
De la même manière, la pression haute PII est une pression haute obtenue de façon classique en sortie d'étapes de séparation, elle correspond à la pression d'alimentation diminuée des pertes de charge liées au procédé de séparation.
Ainsi, le flux I est un flux basse pression sec qui pourra donc être utilisé sans préjudice lié à la présence de molécules d'eau, qu'il soit comprimé, directement envoyé dans une séparation cryogénique, valorisé par une combinaison des deux, ou directement envoyé dans un réseau. Selon une première variante, l'étape de séparation S est une étape de séparation par perméation avec production d'au moins un perméat I à la pression Pl et d'un résidu II à la pression haute PII.
Le produit de la séparation se retrouve ici dans le perméat. Dans le cas de l'hydrogène, il est en général obtenu à une pureté de l'ordre de 95%. Compte tenu du pourcentage relativement important d'impuretés dans le perméat, on y retrouve du CO2, ainsi que de la vapeur d'eau (lorsque le produit à séparer en contient). Cette présence conjointe de vapeur d'eau et de CO2 dans le produit est nuisible dès lors que le produit obtenu à une pression basse devra être comprimé pour son utilisation extérieure (purification supplémentaire, exportation via un réseau ou autre). Le procédé de l'invention permet ici, grâce au séchage du mélange alimentant l'étape de perméation de résoudre ce problème, sans utilisation de pièce d'appareillage en inox ni étape de séchage d'un fluide basse pression (qui exigerait des sécheurs de dimensions plus importantes et donc plus coûteux).
Selon une deuxième variante de l'invention, l'étape de séparation S est une étape de séparation par adsorption à modulation de pression (PSA) avec production d'au moins un produit gazeux II pur à la pression haute PII et un gaz résiduaire I de PSA à valoriser, obtenu à la pression basse Pl. L'adsorption à modulation de pression fournit un produit très pur, d'une pureté généralement supérieure à 99,9%. Le résiduaire obtenu contient l'ensemble des produits contenus dans le mélange de départ, y compris le produit. Ainsi par exemple un PSA H2 produit de l'hydrogène très pur, mais le résiduaire contient quant à lui une proportion variable d'hydrogène de l'ordre de 30% ou plus. Aussi, ce résiduaire est-il lui aussi fréquemment utilisé pour fournir un ou des produits, et pour ce faire, compte tenu de sa pression basse, il devra en général être comprimé, et/ou traité par cryogénie, et/ou lavage. Dans ce cas aussi, le procédé de l'invention permet, grâce au séchage du mélange alimentant l'étape de perméation, de résoudre le problème de la présence de vapeur susceptible de se condenser, sans utilisation de pièce d'appareillage en inox et sans étape de séchage d'un fluide basse pression.
De préférence, l'étape d'utilisation du flux I comprend une étape de compression dudit flux I pour l'obtention d'un flux à la pression PIII supérieure à Pl. Cette étape de compression peut alors être réalisée dans une machine dont les éléments en contact avec ledit flux gazeux I sont en acier dit « acier carbone » moins coûteux que les éléments en acier inoxydable.
De préférence encore, l'étape d'utilisation du flux I comprend une étape de séparation cryogénique, postérieure à l'étape de compression lorsque celle-ci existe, pour l'obtention d'au moins un produit purifié. Cette étape a pour but de séparer et purifier un type de molécule contenu dans ledit flux I. Cette molécule pourra par exemple être du dioxyde de carbone.
L'étape de séchage de l'invention doit être distinguée d'une étape de séparation d'eau classiquement présente lors du traitement des gaz de synthèse qui a pour but d'éliminer l'eau présente sous forme liquide dans le gaz de synthèse refroidi. Cette étape de séparation d'eau délivre un flux gazeux à son point de rosée, dans les conditions de pression et de température existant localement, qui sera soumis au procédé de séparation selon l'invention. En éliminant l'eau, susceptible de condenser lors des étapes ultérieures, contenue dans le mélange gazeux préalablement à l'étape de séparation S, on obtient en sortie de ladite étape de séparation S des gaz secs, ce qui est particulièrement avantageux en présence de dioxyde de carbone. Par gaz sec selon l'invention, on entend un gaz dont la teneur en eau est suffisamment basse pour éviter de condenser de l'eau lors des étapes ultérieures ; il pourra contenir moins de 1000 ppm d'eau, et plus particulièrement moins de 100 ppm d'eau. L'étape de séchage selon l'invention est mise en œuvre en amont de la séparation S, soit sur un flux gazeux disponible sous pression (généralement de 15 à 100 bars ) ce qui permet de limiter la taille des sécheurs.
En fonction de la pureté ou de la composition requise pour les produits recherchés, la séparation du mélange gazeux en au moins deux flux pourra être réalisée par perméation ou par adsorption à modulation de pression ou par association de ces modes de séparation, en parallèle ou en série.
Selon un autre objet de l'invention, celle-ci concerne une installation pour la séparation d'un mélange de gaz contenant essentiellement de l'hydrogène et du monoxyde de carbone, mais aussi au moins du dioxyde de carbone et de l'eau, ainsi qu'éventuellement du méthane, de l'azote et d'autres impuretés, ladite installation comprenant une source du mélange du gaz à séparer, une unité de séparation pour séparer le mélange de gaz en au moins deux flux I et II dans lequel le flux I est un flux gazeux à une pression Pl basse, contenant l'ensemble des composés contenus dans le mélange de gaz à séparer, en proportions variables et le flux II est un flux gazeux à une pression PII haute, contenant l'ensemble des composés contenus dans le mélange de gaz à séparer, en proportions variables et différentes de celles du flux I, un module d'utilisation du flux II haute pression, un module d'utilisation du flux I basse pression pour une valorisation au moins partielle dudit flux I, ainsi que des conduits reliant l'unité de séparation au module d'utilisation du flux de gaz I et l'unité de séparation au module d'utilisation du flux de gaz II, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre une unité de séchage du mélange du gaz à séparer, ainsi que des conduits reliant la source à l'unité de séchage et l'unité de séchage à l'unité de séparation. Selon des variantes d'installation préférées, l'unité de séparation de l'installation ci-dessus comprend une unité de séparation par perméation et/ou une unité de séparation par adsorption à modulation de pression apte à la mise en œuvre de procédés définis ci-dessus.
Quand l'installation comprend un moyen de compression pour la compression d'un flux de gaz basse pression sortant de l'étape de séparation et destiné à être valorisé après re-compression, cette compression est avantageusement effectuée à l'aide de compresseur(s) en acier carbone moins onéreux que les compresseurs dont les éléments de certains étages en contact avec le flux à risque de formation d'acide carbonique devraient être prévus en acier inox .
Selon une autre variante préférée, l'installation comprend une unité de séparation cryogénique, destinée au traitement du flux de gaz basse pression issu de l'unité de séparation, le cas échéant après compression.
Un exemple de mise en œuvre de l'invention est maintenant décrit au regard de la figure 1 annexée qui est un schéma d'une installation de production d'hydrogène à partir d'une unité de reformage à la vapeur d'hydrocarbures avec purification de l'hydrogène dans un PSA et production de CO2 à partir du résiduaire de PSA.
L'installation représentée à titre illustratif sur la Figure 1 comprend essentiellement un module d'alimentation 1 en mélange gazeux humide, une unité 2 de séchage, une unité 3 de séparation du type PSA qui produit deux flux gazeux I et II, un moyen de compression 4 destinée à comprimer le flux de gaz I, une unité cryogénique ou boîte froide 5 pour la production de dioxyde de carbone. L'installation fonctionne de la manière suivante : - le module d'alimentation 1 (non détaillé sur la figure) comprend typiquement un reformeur qui, alimenté par une charge hydrocarbonée légère produit un gaz de reformage ou gaz de synthèse, qui contient majoritairement de l'hydrogène et du CO, des quantités substantielles de méthane, d'eau et de CO2, ainsi que de l'azote ; ce gaz est refroidi, puis l'eau condensée est éliminée dans un ballon de séparation des condensas, le gaz issu du séparateur constituant le mélange gazeux 6 contenant de la vapeur d'eau à séparer,
- le mélange 6 issu de l'unité 1 traverse alors l'unité de séchage 2 qui absorbe l'eau contenue dans le flux I pour produire un mélange gazeux sec 7,
- le mélange sec 7 issu de l'unité 2 passe alors dans l'unité de séparation 3 qui fonctionne de la manière suivante : l'unité 3 est une unité PSA qui produit les deux flux gazeux I et II. Le flux gazeux II, référencé 8, fournit de l'hydrogène produit par l'installation. Le flux gazeux I, référencé 9 est le gaz résiduaire du PSA. Il contient le CO, le CO2, le méthane et l'azote présents dans le gaz alimentant l'unité de purification 3 ainsi que des molécules d'hydrogène. Il est en général obtenu à très basse pression de l'ordre de quelques centaines de millibars. - le flux 9 est alors traité dans l'unité cryogénique 5 pour fournir du dioxyde de carbone 10. Pour cela, le flux 9 est tout d'abord comprimé dans le compresseur 4, puis traité dans l'unité cryogénique 5 pour séparation et purification des molécules de dioxyde de carbone. L'unité cryogénique 5 fournit outre du dioxyde de carbone liquide pur 10, de l'hydrogène 1 1 , un flux gazeux 12 contenant du méthane, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone qui sera recyclé en tant que combustible, ainsi q'une purge d'azote 13.
Dans l'exemple ci-dessus, le procédé a pour objet une production d'hydrogène, ainsi que de dioxyde de carbone. Dans le cas où on ne souhaite pas produire du CO2, le procédé prévoit de façon classique à l'issue de l'étape de refroidissement du gaz de synthèse une étape de décarbonatation qui vise à éliminer la plus grande partie des molécules de CO2 présentes dans le gaz de synthèse. L'étape de séchage selon l'invention est alors postérieure à cette étape de décarbonatation. Avantageusement, on associe alors dans les sécheurs deux adsorbants : l'un (AI2O3 par exemple) a pour fonction d'éliminer l'eau, tandis que le second (charbon actif par exemple) a pour fonction d'éliminer le CO2 résiduel.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de séparation d'un mélange de gaz contenant essentiellement de l'hydrogène et du monoxyde de carbone, mais aussi au moins du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau, ledit procédé comprenant au moins les étapes de : a) séparation S du mélange de gaz à une pression PO en au moins deux flux I et II dans lequel le flux I est un flux gazeux à une pression Pl dite basse contenant l'ensemble des composés contenus dans le mélange de gaz à séparer, en proportions variables et le flux II est un flux gazeux à une pression PII haute, supérieure à Pl contenant l'ensemble des composés contenus dans le mélange de gaz à séparer, en proportions variables et différentes de celles du flux I, b) utilisation du flux II haute pression, c) utilisation du flux I basse pression, pour une valorisation au moins partielle dudit flux I, caractérisé en ce que préalablement à l'étape a), le mélange de gaz à séparer est soumis à une étape de : a0) séchage du mélange de gaz contenant contenant la vapeur d'eau pour l'élimination des molécules d'eau et l'obtention d'un mélange sec.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'étape de séparation S est une étape de séparation par perméation avec production d'au moins un perméat I à la pression basse Pl et un résidu II à la pression haute PII.
3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'étape a) de séparation est une étape de séparation par adsorption à modulation de pression (PSA) avec production d'au moins un produit gazeux II pur à la pression haute PII et un gaz résiduaire I de PSA à valoriser à la pression basse Pl.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel l'étape c) d'utilisation du flux I comprend une étape de compression C0 dudit flux I pour l'obtention d'un flux à la pression PIII supérieure à Pl.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel l'étape c) d'utilisation du flux I comprend une étape de séparation cryogénique Ci, postérieure à l'étape C0 lorsqu'elle existe, pour l'obtention d'au moins un produit purifié.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le mélange de gaz à traiter est un gaz de synthèse.
7. Installation pour la séparation d'un mélange de gaz contenant essentiellement de l'hydrogène et du monoxyde de carbone, mais aussi au moins du dioxyde de carbone et de l'eau, comprenant : - une source du mélange du gaz à séparer, une unité de séparation pour séparer le mélange de gaz en au moins deux flux I et II dans lequel le flux I est un flux gazeux à une pression Pl basse, contenant l'ensemble des composés contenus dans le mélange de gaz à séparer, en proportions variables et le flux II est un flux gazeux à une pression PII haute, contenant l'ensemble des composés contenus dans le mélange de gaz à séparer, en proportions variables et différentes de celles du flux I, un module d'utilisation du flux II haute pression, un module d'utilisation du flux I basse pression pour une valorisation au moins partielle dudit flux I, ainsi que, des conduits reliant l'unité de séparation au module d'utilisation du flux de gaz I et l'unité de séparation au module d'utilisation du flux de gaz II, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre : une unité de séchage du mélange du gaz à séparer, ainsi que, - des conduits reliant la source à l'unité de séchage et l'unité de séchage à l'unité de séparation.
8. Installation selon la revendication 7 caractérisée en ce que l'unité de séparation comprend une unité de séparation par perméation et/ou une unité de séparation par adsorption à modulation de pression pour la mise en œuvre du procédé tel que défini aux revendications 2 ou 3.
9. Installation selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen de compression en acier carbone pour la mise en œuvre du procédé de la revendication 4 .
10. Installation selon l'une des revendications 8 ou 9 caractérisée en ce qu'elle comprend une unité de séparation cryogénique pour la mise en œuvre du procédé de la revendication 5.
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