EP2149021A2 - Capacite de stockage, appareil et procede de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogene par separation cryogenique integrant une telle capacite - Google Patents

Capacite de stockage, appareil et procede de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogene par separation cryogenique integrant une telle capacite

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EP2149021A2
EP2149021A2 EP08805790A EP08805790A EP2149021A2 EP 2149021 A2 EP2149021 A2 EP 2149021A2 EP 08805790 A EP08805790 A EP 08805790A EP 08805790 A EP08805790 A EP 08805790A EP 2149021 A2 EP2149021 A2 EP 2149021A2
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EP
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liquid
column
carbon monoxide
capacity
enclosure
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EP08805790A
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Alain Briglia
Arthur Darde
Natacha Haik-Beraud
Antoine Hernandez
Guillaume Teixeira
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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 storage capacity and to an apparatus and a process for producing carbon monoxide and / or hydrogen by cryogenic separation, incorporating such a capacity.
  • this capacity is divided into several pots, which possibly hinders the flexibility of operation. In other units, this capacity is dedicated, which implies the need for additional equipment.
  • the present invention proposes to solve these problems, while having other advantages.
  • the condenser is bathed in cryogenic liquid, it overflows around the condenser over a hydraulic guard internal to the pot, the reserve of liquid is in the crown around this hydraulic guard. There is therefore only one equipment under pressure.
  • a liquid storage capacity adapted to be incorporated in a cryogenic separation apparatus comprising an enclosure, a heat exchanger disposed inside the enclosure, a barrier dividing the two-part enclosure, the heat exchanger being located in the first portion and the second portion being disposed around the first portion, the barrier having a height less than the height of the enclosure, at least at certain points, so to allow the passage of liquid from the first part to the second part over the barrier, when the capacity is in use, and possibly being sealed in the bottom of the enclosure, means for sending liquid to the inside the first part enclosure and means for withdrawing liquid from the second part of the enclosure and means for sending a fluid to the exchanger and to take a fluid from the exchanger.
  • the barrier has a substantially cylindrical shape
  • the barrier is coaxial with the enclosure
  • the first part of the enclosure, out of use, contains only the exchanger and the fluid transport means connected to this exchanger.
  • the second part is supplied with liquid only by the overflow of liquid from the first part.
  • a distillation column comprising a liquid storage capacity as described above in which the exchanger is a bottom reboiler or a top condenser.
  • the distillation column is located outside the enclosure. According to another object of the invention, there is provided a process for producing carbon monoxide and / or hydrogen by cryogenic separation comprising a capacity as described above, said capacity being integrated with a separator pot.
  • an apparatus for producing carbon monoxide and / or hydrogen by cryogenic separation comprising a column as described above in which the column is a separation column of carbon monoxide. carbon and methane or a carbon monoxide and nitrogen separation column.
  • the apparatus comprises: - means for sending liquid inside the first part from at least two different sources and / or means for withdrawing liquid from the second part for then send them to two different destinations; a washing column and means for sending the sampled liquid at least to the cooler of the washing column, for example a methane or carbon monoxide washing column;
  • a carbon monoxide and methane separation column or a carbon monoxide and nitrogen separation column and means for sending the sampled liquid to at least one head condenser of the carbon monoxide separation column and methane or the carbon monoxide and nitrogen separation column;
  • a depletion column having a vessel reboiler and means for sending liquid from the reboiler vessel to the first part of the capacity;
  • a carbon monoxide and nitrogen separation column having a bottom reboiler and means for sending liquid from the bottom reboiler to the first part of the capacity
  • a carbon monoxide and methane separation column having a bottom reboiler and means for sending liquid from the bottom reboiler to the first part of the capacity; an exchange line and means for sending a liquid from the exchange line to the first part of the capacity.
  • a process for producing carbon monoxide and / or hydrogen by cryogenic separation in an apparatus comprising a capacity as described above, said capacity being integrated with a separator pot .
  • a process for producing carbon monoxide and / or hydrogen by cryogenic separation in an apparatus comprising a column as described above in which the column is a separation column. carbon monoxide and methane or a carbon monoxide and nitrogen separation column.
  • the apparatus comprises a washing column and the liquid sampled is sent at least to the cooler of the washing column;
  • the apparatus comprises an exchange line and the feed fluid is sent from the apparatus to the exchange line to cool thereon and the sampled liquid is sent at least to the exchange line;
  • the apparatus comprises a carbon monoxide and methane separation column or a carbon monoxide and nitrogen separation column and the at least one withdrawn liquid is sent to a head condenser of the monoxide separation column; carbon and methane or the separation column of carbon monoxide and nitrogen;
  • the apparatus comprises a depletion column having a bottom reboiler and liquid is sent from the bottom reboiler to the first part of the capacity;
  • the apparatus comprises a carbon monoxide and nitrogen separation column having a bottom reboiler and liquid is sent from the bottom reboiler to the first part of the capacity;
  • the apparatus comprises a carbon monoxide and methane separation column having a bottom reboiler and liquid is sent from the bottom reboiler to the first part of the capacity;
  • the apparatus comprises an exchange line and a liquid is sent from the exchange line to the first part of the capacity;
  • This device has several advantages.
  • a single capacity serves at least two functions: on the one hand it stores an "independent" cooling reserve and on the other hand it is necessary for an element of the process (condenser, exchanger thermosiphon, etc.).
  • This capacity can be fed by all the currents producing liquid in the cold box.
  • the capacity is fed by at least two high-pressure flows through the reboilers, the high-pressure flow bypassing them. It can be powered by other flows, at different pressures.
  • the fact of gathering all the currents in a single capacity brings a great flexibility if different cases of march are to be considered, rather than attributing to each high pressure fluid one or more uses low pressure (thermosiphon, condenser, etc.). In addition to flexibility, we also gain in standardization. If the pressure of the capacity allows it, all the liquid needs can thus pass through this capacity.
  • the overflow makes it impossible to regulate the condensing power (in the example) by the liquid level, however, it is possible to regulate the energy exchanged in the condenser by adjusting the pressure of the capacity.
  • the liquid reserve makes it possible to regulate the level by turbine or by flow rate. This also allows a reserve of liquid to operate the device when the turbine is down and before starting the vaporization of nitrogen feeding.
  • FIG. 1 represents a capacitor and a column according to the invention
  • FIGS. 2 to 4 diagrammatically show apparatus for producing carbon monoxide by cryogenic separation according to FIG. 'invention.
  • a column 1 is surmounted by a top condenser 3 fed with a top gas from the column. This gas condenses at least partially in the condenser 3 and is returned to the top of the column.
  • the condenser 3 is surrounded by a cylindrical barrier 5 sealingly attached to the bottom of a cylindrical chamber 21 enclosing the condenser.
  • the barrier and the enclosure are substantially concentric with the condenser 3.
  • the barrier 5 is lower than the enclosure 21.
  • the barrier may comprise cutouts at the top of the wall for the passage of liquid.
  • the barrier divides the enclosure into two parts A and B, the first part A being between the condenser and the barrier 5 and the second part B being located between the barrier 5 and the wall of the enclosure 21. Pipes 15, 17, 19 feed the first part A and a pipe 7 is attached to the second part B, then being divided into lines 9, 11.
  • the condenser In use, the condenser is fed with liquid from at least one of the lines 15, 17, 19. This liquid is partially vaporized and the vapor thus formed is withdrawn from the chamber 21. When the liquid level reaches the top of barrier 5, the collected liquid overflows and falls in the second part
  • the illustrated capacity functions as described above and has the same structure as that described for FIG. 1.
  • the process of FIG. 2 is a methane washing process comprising a methane scrubbing column K01, a K02 exhaustion column, K03 carbon monoxide and methane separation column and K04 carbon monoxide and nitrogen separation column.
  • the flows fed to the columns and produced by the columns are not illustrated for the sake of simplification.
  • the method could include fewer columns or more columns.
  • the separation column of carbon monoxide and nitrogen is not an essential element of the invention.
  • the K01 column is fed with a feed rate, a fluid of the hydrogen depleted column is sent to the K02 exhaust column, the bottom liquid of the exhaust column is sent to the CO separation column. / CH 4 K03 and K04 column is fed with a fluid from column K03, allowing the production of pure carbon monoxide at the top of column K04.
  • the capacitor C is fed with a liquid 21 coming from at least two different sources but having substantially the same composition. This liquid is rich in carbon monoxide.
  • the liquid 15 sent in the first part of the chamber comes from the reboiler Q6 of the exhaust column K02.
  • the liquid 17 sent in the first part of the chamber comes from the reboiler Q7 of a carbon monoxide and methane separation column.
  • the liquid 19 sent in the first part of the chamber comes from the exchanger 49.
  • Part X is sent to a cooling exchanger of the washing column K01.
  • the Y part is sent to a pot 41 and then to the main exchange line where the mixture feeding the apparatus cools.
  • Part 7 is sent to the top condenser of the CO / nitrogen separation column K04.
  • Part X evaporates in the cooling exchanger to form a flow 39. It is mixed with the vaporized flow rates 25, 37 from the condensers of column K03 and column K04 respectively.
  • the mixed flow 43 joins the overhead gas of the separator pot 41 and cools in the exchanger 51.
  • This flow 43 is compressed by a compressor C1.
  • a compressed portion 45 is sent to the exchanger 49 and then is divided, the portion 31 feeding the column K04 and the remainder constituting the flow 19.
  • the remainder of the flow 43 is compressed in the compressor C2 to form part of the flow 47 which, cooled in the exchanger 51, becomes the flow 15 for the capacity C.
  • the compressor C3 compresses the rest of the flow to form the flow 49 which is divided in two. Part of the flow mixes with flow 49 and the remainder becomes flow 17.
  • the illustrated capacity functions as described above and has the same structure as that described for FIG. 1.
  • the method of FIG. 3 can be a partial condensation or methane washing process comprising at least one column of exhaustion, a carbon monoxide and methane separation column and a carbon monoxide and nitrogen separation column.
  • the method could include fewer columns or more columns.
  • the apparatus comprises a methane scrubbing column.
  • the capacitor C is fed with a liquid coming from at least two different sources but having substantially the same composition.
  • This liquid may for example be a liquid rich in carbon monoxide, rich in nitrogen or a mixture containing mainly hydrogen and carbon monoxide.
  • the liquid 15 sent in the first part of the chamber comes from the reboiler Q6 of a depletion column.
  • the liquid 17 sent in the first part of the chamber comes from the reboiler Q7 of a carbon monoxide and methane separation column.
  • the liquid 19 sent to the first part of the enclosure comes from the reboiler Q8 of a carbon monoxide and nitrogen separation column, if there is one.
  • the liquid 7 having overflowed over the barrier is divided into three parts 9, 11, 12.
  • the part 9 is sent to a cooling exchanger of a washing column, if there is one.
  • Part 11 is sent to the main exchange line where the mixture feeding the apparatus cools.
  • Part 12 is sent to the head condenser of a column other than column 1, for example a carbon monoxide and nitrogen separation column, such as column K04 of FIG. 2.
  • Each of these portions 9, 11, 12 vaporizes and is mixed with the vaporized liquid from the condenser 3.
  • the mixed flow forms a cycle gas which is compressed in a multi-stage compressor, called compressors C1, CV and C2, connected in series.
  • the compressor C1 compressed the gas to form a flow 45 which becomes the flow 19 downstream of the reboiler Q8.
  • There may be a CV compressor which forms a flow 47 which is sent in part (147) to the reboiler Q6 and partly (149) to the reboiler Q8.
  • the compressor C2 produces a flow 49 which feeds the reboilers Q6, Q7, the remainder forming the flow 20 also sent to the condenser 13.
  • the process of Figure 4 represents a process for producing carbon monoxide and hydrogen by partial condensation.
  • the apparatus comprises a separator pot 405, a depletion column 411 and a carbon monoxide and nitrogen separation column 1.
  • Column 1 comprises a storage capacity according to the invention.
  • Part of the synthesis gas is used to reboil the depletion column 411 by means of the reboiler 405.
  • the gas of The partially condensed synthesis exits the exchange line 403 and is sent to the separator pot 405.
  • the overhead gas 407 heats up in the exchange line and serves as a hydrogen-rich product.
  • the liquid 409 is sent to the top of the depletion column 411.
  • the overhead gas 410 of the depletion column 411 leaves the apparatus after heating in the exchange line 403.
  • the tank liquid 415 of the column depletion 411 is sent to an intermediate point of the exchange line 403 where it cools and is divided into two.
  • Part 419 is sent to separation column 1 after expansion.
  • the remainder 417 heats up in the exchange line and is sent to the separation column 1 at a lower level.
  • the tank liquid 449 of the separation column 1 is sent to the head condenser thereof where it partially vaporizes.
  • the vaporized liquid rich in carbon monoxide 425 is sent to the exchange line 403 to heat up and then to the compressor C1.
  • Carbon monoxide is cooled with water.
  • a portion 453 serves as a product after a compression step in the compressor C2.
  • the rest 451 cools in the exchange line.
  • a portion 431 is expanded in a turbine T to provide frigories at separation and recycled to the compressor C1.
  • the rest 433 is divided in two.
  • Part 435 is sent to an intermediate temperature of the exchange line 403 at the bottom of the column 1 and at the top condenser (flow 437) after cooling in the exchanger 451 against a flow of liquid nitrogen 441.
  • the remains 453 is sent to the condenser at the temperature of the cold end of the exchange line 403.
  • the compressed cycle gas in the compressor C1 may be a gas rich in carbon monoxide, a gas rich in nitrogen or a gaseous mixture of hydrogen and carbon monoxide.

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Abstract

Une capacité de stockage de liquide (C) comprend une enceinte (21 ), un échangeur de chaleur (3) disposé à l'intérieur de l'enceinte, une barrière (5) divisant l'enceinte en deux parties, l'échangeur de chaleur étant situé dans la première partie (A) et la deuxième partie (B) étant disposée autour de la première partie, la barrière étant fixée en manière étanche au fond de l'enceinte mais ayant une hauteur moins que la hauteur de l'enceinte, des moyens (15, 17, 19) pour envoyer du liquide à l'intérieur de la première partie de l'enceinte ainsi que des moyens (7, 9, 11 ) pour prélever du liquide de la deuxième partie de l'enceinte et des moyens pour envoyer un fluide à l'échangeur et pour prélever un fluide de l'échangeur.

Description

Capacité de stockage, appareil et procédé de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène par séparation cryogénique intégrant une telle capacité
La présente invention est relative à une capacité de stockage et à un appareil et un procédé de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène par séparation cryogénique, intégrant une telle capacité.
Dans une boite froide, il est important de posséder au moins une capacité de liquide permettant de contrôler l'évolution du bilan frigorifique de la boite. Les variations de niveau de liquide contrôlent ainsi les appoints de froid, par biberonnage, par turbine et éventuellement par cycle.
Dans différentes unités, cette capacité est répartie en plusieurs pots, ce qui entrave éventuellement la flexibilité d'opération. Dans d'autres unités, cette capacité est dédiée, ce qui implique le besoin d'un équipement supplémentaire. La présente invention se propose de résoudre ces problèmes, tout en présentant d'autres avantages.
Il s'agit d'utiliser le même pot pour stocker la capacité frigorifique et héberger, par exemple, un condenseur de colonne. Il peut aussi être envisagé d'utiliser un autre type de capacité existante, comme un rebouilleur, un pot de thermosiphon, etc.... Dans l'exemple, le condenseur est baigné dans du liquide cryogénique, celui-ci déborde autour du condenseur par-dessus une garde hydraulique interne au pot, la réserve de liquide se trouve dans la couronne autour de cette garde hydraulique. Il y a donc bien un seul équipement sous pression.
Selon un objet de l'invention, il est prévu une capacité de stockage de liquide adaptée à être incorporée dans un appareil de séparation cryogénique comprenant une enceinte, un échangeur de chaleur disposé à l'intérieur de l'enceinte, une barrière divisant l'enceinte en deux parties, l'échangeur de chaleur étant situé dans la première partie et la deuxième partie étant disposée autour de la première partie, la barrière ayant une hauteur moins élevée que la hauteur de l'enceinte, au moins à certains points, afin de permettre le passage de liquide de la première partie à la deuxième partie par-dessus la barrière, quand la capacité est en service, et étant éventuellement fixée en manière étanche au fond de l'enceinte, des moyens pour envoyer du liquide à l'intérieur de la première partie de l'enceinte ainsi que des moyens pour prélever du liquide de la deuxième partie de l'enceinte et des moyens pour envoyer un fluide à l'échangeur et pour prélever un fluide de l'échangeur. Optionnellement : - la barrière a une forme essentiellement cylindrique
- la barrière est coaxiale avec l'enceinte
- aucun moyen d'envoi de liquide provenant de l'extérieur de l'enceinte et directement à la deuxième partie n'est prévu
- les moyens pour prélever du liquide de la deuxième partie ne sont par reliés à la première partie
- l'échangeur est situé vers le fond de l'enceinte
- la première partie de l'enceinte, hors usage, ne contient que l'échangeur et les moyens de transport de fluides reliés à cet échangeur.
Ainsi la deuxième partie n'est alimentée en liquide que par le débordement de liquide provenant de la première partie.
Selon un autre objet de l'invention, il est prévu une colonne de distillation comprenant une capacité de stockage de liquide telle que décrite ci-dessus dans laquelle l'échangeur est un rebouilleur de cuve ou un condenseur de tête.
La colonne de distillation est située en dehors de l'enceinte. Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un procédé de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène par séparation cryogénique comprenant une capacité telle que décrite ci-dessus, ladite capacité étant intégrée avec un pot séparateur.
Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène par séparation cryogénique comprenant une colonne telle que décrite ci-dessus dans lequel la colonne est une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane ou une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote.
Selon d'autres aspects facultatifs, l'appareil comprend : - des moyens pour envoyer du liquide à l'intérieur de la première partie provenant d'au moins deux sources différentes et/ou des moyens pour prélever du liquide de la deuxième partie pour ensuite les envoyer à deux destinations différentes ; - une colonne de lavage et des moyens pour envoyer le liquide prélevé au moins au refroidisseur de la colonne de lavage, par exemple une colonne de lavage au méthane ou au monoxyde de carbone ;
- une ligne d'échange, des moyens pour envoyer le fluide d'alimentation de l'appareil à la ligne d'échange pour s'y refroidir et des moyens pour envoyer le liquide prélevé au moins à la ligne d'échange ;
- une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane ou une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote et des moyens pour envoyer le liquide prélevé au moins à un condenseur de tête de la colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane ou la colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote ;
- une colonne d'épuisement ayant un rebouilleur de cuve et des moyens pour envoyer du liquide du rebouilleur de cuve à la première partie de la capacité ;
- une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote ayant un rebouilleur de cuve et des moyens pour envoyer du liquide du rebouilleur de cuve à la première partie de la capacité ;
- une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane ayant un rebouilleur de cuve et des moyens pour envoyer du liquide du rebouilleur de cuve à la première partie de la capacité ; - une ligne d'échange et des moyens pour envoyer un liquide de la ligne d'échange à la première partie de la capacité.
Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un procédé de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène par séparation cryogénique dans un appareil comprenant une capacité telle que décrite ci-dessus, ladite capacité étant intégrée avec un pot séparateur.
Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un procédé de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène par séparation cryogénique dans un appareil comprenant une colonne telle que décrite ci-dessus dans lequel la colonne est une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane ou une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote. Selon d'autres aspects facultatifs :
- on envoie du liquide à l'intérieur de la première partie provenant d'au moins deux sources différentes et/ou on prélève du liquide de la deuxième partie pour ensuite les envoyer à deux destinations différentes ; - l'appareil comprend une colonne de lavage et on envoie le liquide prélevé au moins au refroidisseur de la colonne de lavage ;
- l'appareil comprend une ligne d'échange et on envoie le fluide d'alimentation de l'appareil à la ligne d'échange pour s'y refroidir et on envoie le liquide prélevé au moins à la ligne d'échange ; - l'appareil comprend une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane ou une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote et on envoie le liquide prélevé au moins à un condenseur de tête de la colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane ou la colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote ; - l'appareil comprend une colonne d'épuisement ayant un rebouilleur de cuve et on envoie du liquide du rebouilleur de cuve à la première partie de la capacité ;
- l'appareil comprend une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote ayant un rebouilleur de cuve et on envoie du liquide du rebouilleur de cuve à la première partie de la capacité ;
- l'appareil comprend une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane ayant un rebouilleur de cuve et on envoie du liquide du rebouilleur de cuve à la première partie de la capacité ;
- l'appareil comprend une ligne d'échange et on envoie un liquide de la ligne d'échange à la première partie de la capacité ;
- la plupart des liquides, voire tous les liquides, de l'appareil ayant substantiellement la même composition sont envoyés à une capacité unique.
Cet appareil présente plusieurs avantages.
Une seule capacité sert au moins deux fonctions : d'une part elle stocke une réserve frigorifique « indépendante » et d'autre part elle est nécessaire à un élément du procédé (condenseur, thermosiphon d'échangeur, etc....).
Cette capacité peut être alimentée par tous les courants produisant du liquide dans la boite froide. Par exemple sur un appareil de lavage au méthane, la capacité est alimentée par au moins les deux débits haute pression passant par les rebouilleurs, le débit haute pression les contournant. Elle peut être alimentée par d'autres débits, à différentes pressions. Le fait de rassembler tous les courants dans une seule capacité apporte une grande flexibilité si différents cas de marche sont à considérer, plutôt que d'attribuer à chaque fluide haute pression une ou plusieurs utilisations basse pression (thermosiphon, condenseur, etc.). En plus de la flexibilité, on gagne aussi en standardisation. Si la pression de la capacité le permet, tous les besoins en liquide peuvent ainsi transiter par cette capacité.
Le débordement rend impossible la régulation de la puissance de condensation (dans l'exemple) par le niveau de liquide, cependant, il est possible de réguler l'énergie échangée dans le condenseur par réglage de la pression de la capacité.
Dans la deuxième partie, la réserve de liquide permet d'assurer la régulation du niveau par turbine ou par débit de biberonnage. Ceci permet également d'avoir une réserve de liquide permettant de faire fonctionner l'appareil quand la turbine est en panne et avant de démarrer la vaporisation d'azote de biberonnage.
L'invention sera décrite en plus de détail en se référant aux figures, où la Figure 1 représente une capacité et une colonne selon l'invention et les Figures 2 à 4 représentent schématiquement des appareils de production de monoxyde de carbone par séparation cryogénique selon l'invention.
Dans la Figure 1 , une colonne 1 est surmontée d'un condenseur de tête 3 alimenté par un gaz de tête de la colonne. Ce gaz se condense au moins partiellement dans le condenseur 3 et est renvoyé en tête de la colonne. Le condenseur 3 est entouré d'une barrière cylindrique 5 fixée de manière étanche au fond d'une enceinte cylindrique 21 renfermant le condenseur. La barrière et l'enceinte sont substantiellement concentriques avec le condenseur 3. La barrière 5 est moins haute que l'enceinte 21. Alternativement ou additionnellement la barrière peut comporter des découpes en haut de la paroi permettant le passage de liquide.
La barrière divise l'enceinte en deux parties A et B, la première partie A se trouvant entre le condenseur et la barrière 5 et la deuxième partie B étant située entre la barrière 5 et la paroi de l'enceinte 21. Des conduites 15, 17, 19 alimentent la première partie A et une conduite 7 est rattachée à la deuxième partie B, étant ensuite divisé en des conduites 9, 11.
En l'usage, le condenseur est alimenté par du liquide provenant d'au moins une des conduites 15, 17, 19. Ce liquide est partiellement vaporisé et la vapeur 25 ainsi formée est soutirée de l'enceinte 21. Quand le niveau de liquide atteint le haut de la barrière 5, le liquide recueilli déborde et tombe dans la deuxième partie
B.
Selon la Figure 2, la capacité illustrée fonctionne comme décrit ci-dessus et a la même structure que celle décrite pour la Figure 1. Le procédé de la Figure 2 est un procédé de lavage au méthane comprenant une colonne de lavage au méthane K01 , une colonne d'épuisement K02, une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane K03 et une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote K04. Les débits alimentant les colonnes et produits par les colonnes ne sont pas illustrés dans un but de simplification. Des appareils classiques pouvant être adaptés pour fonctionner selon l'invention sont illustrés dans « Herstellung von Kohlenmonoxyd und Wasserstoff aus Erdgas » de Linde Berichte 33/1973, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5eme édition, page 270, « Progress in H2/CO Low Température Séparation, » de Berninger, Linde Berichte, 44/1988, page 20-21 , Tieftemperaturtechnik, 2ème édition, pages 417-418, Research Disclosure 42654 de octobre 1999, DE-A- 3741906, FR-A-2015667, US2002/134243, US-A-6269657, US-A-6094938, US-A- 6082134, US-A-6073461 , US-A-6062042, US-A-5592831 , US-A-5295356, US-A- 5133793 et US-A-4888035.
Il sera aisément compris que le procédé pourrait comprendre moins de colonnes ou plus de colonnes. En particulier la colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote n'est pas un élément essentiel de l'invention.
Brièvement, la colonne K01 est alimentée par un débit d'alimentation, un fluide de la colonne appauvri en hydrogène est envoyé à la colonne d'épuisement K02, le liquide de cuve de la colonne d'épuisement est envoyé à la colonne de séparation CO/CH4 K03 et la colonne K04 est alimentée par un fluide provenant de la colonne K03, permettant la production de monoxyde de carbone pur en tête de la colonne K04. La capacité C est alimentée par un liquide 21 provenant d'au moins deux sources différentes mais ayant substantiellement la même composition. Ce liquide est riche en monoxyde de carbone. Le liquide 15 envoyé en la première partie de l'enceinte provient du rebouilleur Q6 de la colonne d'épuisement K02. Le liquide 17 envoyé en la première partie de l'enceinte provient du rebouilleur Q7 d'une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane.
Le liquide 19 envoyé en la première partie de l'enceinte provient de l'échangeur 49.
Le liquide ayant débordé par-dessus la barrière est divisé en trois parties. La partie X est envoyée à un échangeur de refroidissement de la colonne de lavage K01. La partie Y est envoyée à un pot 41 et ensuite à la ligne d'échange principale où se refroidit le mélange alimentant l'appareil. La partie 7 est envoyée au condenseur de tête de la colonne de séparation CO/azote K04. La partie X s'évapore dans l'échangeur de refroidissement pour former un débit 39. Il est mélangé avec les débits vaporisés 25, 37 provenant des condenseurs de la colonne K03 et la colonne K04 respectivement. Le débit mélangé 43 rejoint le gaz de tête du pot séparateur 41 et se refroidit dans l'échangeur 51.
Ce débit 43 est comprimé par un compresseur C1. Une partie comprimée 45 est envoyée à l'échangeur 49 et ensuite est divisée, la partie 31 alimentant la colonne K04 et le reste constituant le débit 19.
Le reste du débit 43 est comprimé dans le compresseur C2 pour former en partie le débit 47 qui, refroidi dans l'échangeur 51 , devient le débit 15 destiné à la capacité C. Le compresseur C3 comprime le reste du débit pour former le débit 49 qui est divisé en deux. Une partie du débit se mélange avec le débit 49 et le reste devient le débit 17.
Selon la Figure 3, la capacité illustrée fonctionne comme décrit ci-dessus et a la même structure que celle décrite pour la Figure 1. Le procédé de la Figure 3 peut être un procédé de condensation partielle ou de lavage au méthane comprenant au moins une colonne d'épuisement, une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane et une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote.
Il sera aisément compris que le procédé pourrait comprendre moins de colonnes ou plus de colonnes. Par exemple dans le cas d'un procédé de lavage au méthane, l'appareil comprend une colonne de lavage au méthane.
La capacité C est alimentée par un liquide provenant d'au moins deux sources différentes mais ayant substantiellement la même composition. Ce liquide peut par exemple être un liquide riche en monoxyde de carbone, riche en azote ou un mélange contenant majoritairement de l'hydrogène et du monoxyde de carbone. Le liquide 15 envoyé en la première partie de l'enceinte provient du rebouilleur Q6 d'une colonne d'épuisement. Le liquide 17 envoyé en la première partie de l'enceinte provient du rebouilleur Q7 d'une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane.
Le liquide 19 envoyé en la première partie de l'enceinte provient du rebouilleur Q8 d'une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote, s'il y en a une.
Le liquide 7 ayant débordé par-dessus la barrière est divisé en trois parties 9, 11 , 12. La partie 9 est envoyée à un échangeur de refroidissement d'une colonne de lavage, s'il y en a une. La partie 11 est envoyée à la ligne d'échange principale où se refroidit le mélange alimentant l'appareil. La partie 12 est envoyée au condenseur de tête d'une colonne autre que la colonne 1 , par exemple une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote, telle que la colonne K04 de la Figure 2.
Chacune de ces parties 9, 11 , 12 se vaporise et est mélangée avec le liquide vaporisé 25 provenant du condenseur 3. Le débit mélangé forme un gaz de cycle qui est comprimé dans un compresseur à plusieurs étages, appelés compresseurs C1 , CV et C2, connectés en série. Le compresseur C1 comprimé le gaz pour former un débit 45 qui devient le débit 19 en aval du rebouilleur Q8. Il peut y avoir un compresseur CV qui forme un débit 47 qui est envoyé en partie (147) au rebouilleur Q6 et en partie (149) au rebouilleur Q8. Le compresseur C2 produit un débit 49 qui alimente les rebouilleurs Q6, Q7, le reste formant le débit 20 également envoyé au condenseur 13. Le procédé de la Figure 4 représente un procédé de production de monoxyde de carbone et d'hydrogène par condensation partielle. L'appareil comprend un pot séparateur 405, une colonne d'épuisement 411 et une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote 1. La colonne 1 comprend une capacité de stockage selon l'invention.
Un débit de gaz de synthèse 401 contenant de l'azote mais substantiellement sans méthane se refroidit dans la ligne d'échange 403. Une partie du gaz de synthèse sert à rebouillir la colonne d'épuisement 411 au moyen du rebouilleur 405. Le gaz de synthèse partiellement condensé sort de la ligne d'échange 403 et est envoyé au pot séparateur 405. Le gaz de tête 407 se réchauffe dans la ligne d'échange et sert de produit riche en hydrogène. Le liquide 409 est envoyé en tête de la colonne d'épuisement 411. Le gaz de tête 410 de la colonne d'épuisement 411 sort de l'appareil après réchauffement dans la ligne d'échange 403. Le liquide de cuve 415 de la colonne d'épuisement 411 est envoyé à un point intermédiaire de la ligne d'échange 403 où il se refroidit et est divisé en deux. Une partie 419 est envoyée à la colonne de séparation 1 après détente. Le reste 417 se réchauffe dans la ligne d'échange et est envoyé à la colonne de séparation 1 à un niveau inférieur. Le liquide de cuve 449 de la colonne de séparation 1 est envoyé au condenseur de tête de celle-ci où il se vaporise partiellement. Le liquide vaporisé riche en monoxyde de carbone 425 est envoyé à la ligne d'échange 403 pour se réchauffer et ensuite au compresseur C1. Le monoxyde de carbone est refroidi avec de l'eau. Une partie 453 sert de produit après une étape de compression dans le compresseur C2. Le reste 451 se refroidit dans la ligne d'échange. Une partie 431 est détendue dans une turbine T pour fournir des frigories à la séparation et recyclé au compresseur C1. Le reste 433 est divisé en deux. Une partie 435 est envoyée à une température intermédiaire de la ligne d'échange 403 en bas de la colonne 1 et au condenseur de tête (débit 437) après refroidissement dans l'échangeur 451 contre un débit d'azote liquide de biberonnage 441. Le reste 453 est envoyé au condenseur à la température du bout froid de la ligne d'échange 403.
Le gaz de cycle comprimé dans le compresseur C1 peut être un gaz riche en monoxyde de carbone, un gaz riche en azote ou un mélange gazeux d'hydrogène et de monoxyde de carbone.

Claims

REVENDICATIONS
1. Capacité de stockage (C) de liquide, adaptée à être incorporée dans un appareil de séparation cryogénique, comprenant une enceinte (21 ), un échangeur de chaleur (3) disposé à l'intérieur de l'enceinte, une barrière (5) divisant l'enceinte en deux parties, l'échangeur de chaleur étant situé dans la première partie (A) et la deuxième partie (B) étant disposée autour de la première partie, la barrière ayant une hauteur moins élevée que la hauteur de l'enceinte, au moins à certains points, afin de permettre le passage de liquide de la première partie à la deuxième partie par-dessus la barrière, quand la capacité est en service, et étant éventuellement fixée en manière étanche au fond de l'enceinte, des moyens (15, 17, 19) pour envoyer du liquide à l'intérieur de la première partie de l'enceinte ainsi que des moyens (7) pour prélever du liquide de la deuxième partie de l'enceinte et des moyens pour envoyer un fluide à l'échangeur et pour prélever un fluide de l'échangeur.
2. Colonne de distillation (1) comprenant une capacité de stockage de liquide (C ) selon la revendication 1 dans laquelle l'échangeur est un rebouilleur de cuve ou un condenseur de tête.
3. Appareil de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène par séparation cryogénique comprenant une capacité (C ) selon la revendication 1 , ladite capacité étant intégrée avec un pot séparateur.
4. Appareil de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène par séparation cryogénique comprenant une colonne selon la revendication 2 dans lequel la colonne est une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane (K03) ou une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote (K04).
5. Appareil selon la revendication 3 ou 4 comprenant des moyens (15, 17, 19, 449, 451 , 453) pour envoyer du liquide à l'intérieur de la première partie provenant d'au moins deux sources différentes et/ou des moyens (7, 7A, 11 , 12) pour prélever du liquide de la deuxième partie pour ensuite les envoyer à deux destinations différentes.
6. Appareil selon la revendication 5 comprenant une colonne de lavage (K01 ) et des moyens pour envoyer le liquide prélevé au moins au refroidisseur (X) de la colonne de lavage.
7. Appareil selon la revendication 5 ou 6 comprenant une ligne d'échange (51 ), des moyens pour envoyer le fluide d'alimentation de l'appareil à la ligne d'échange pour s'y refroidir et des moyens (11 ) pour envoyer le liquide prélevé au moins à la ligne d'échange.
8. Appareil selon la revendication 5, 6 ou 7 comprenant une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane (K03) ou une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote (K04) et des moyens pour envoyer le liquide prélevé au moins à un condenseur de tête de la colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane ou la colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote.
9. Appareil selon la revendication 5 comprenant une colonne d'épuisement (K02, 411 , 511 ) ayant un rebouilleur de cuve et des moyens (15) pour envoyer du liquide condensé dans le rebouilleur de cuve à la première partie de la capacité.
10. Appareil selon l'une des revendications 5 à 9 comprenant une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote (K04) ayant un rebouilleur de cuve et des moyens pour envoyer du liquide condensé dans le rebouilleur de cuve à la première partie de la capacité.
11. Appareil selon l'une des revendications 5 à 10 comprenant une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane (1 ) ayant un rebouilleur de cuve (521 ) et des moyens (17) pour envoyer du liquide condensé dans le rebouilleur de cuve à la première partie de la capacité.
12. Appareil selon l'une des revendications 5 à 11 comprenant une ligne d'échange (51 , 403, 503) et des moyens (435, 437, 535, 537) pour envoyer un liquide de la ligne d'échange à la première partie de la capacité.
13. Procédé de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène par séparation cryogénique dans un appareil comprenant une capacité selon la revendication 1 , ladite capacité étant intégrée avec un pot séparateur.
14. Procédé de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène par séparation cryogénique dans un appareil comprenant une colonne selon la revendication 2 dans lequel la colonne est une colonne de séparation de monoxyde de carbone et de méthane (K03) ou une colonne de séparation de monoxyde de carbone et d'azote (K04).
15. Procédé selon la revendication 13 ou 14 dans lequel on envoie du liquide à l'intérieur de la première partie provenant d'au moins deux sources différentes et/ou on prélève du liquide de la deuxième partie pour ensuite les envoyer à deux destinations différentes.
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