EP2576005A1 - Procede et appareil de production de dioxyde de carbone liquide - Google Patents

Procede et appareil de production de dioxyde de carbone liquide

Info

Publication number
EP2576005A1
EP2576005A1 EP11723581.2A EP11723581A EP2576005A1 EP 2576005 A1 EP2576005 A1 EP 2576005A1 EP 11723581 A EP11723581 A EP 11723581A EP 2576005 A1 EP2576005 A1 EP 2576005A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carbon dioxide
cooling
compression
refrigeration cycle
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11723581.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alain Briglia
Alain Guillard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP2576005A1 publication Critical patent/EP2576005A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0027—Oxides of carbon, e.g. CO2
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0045—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by vaporising a liquid return stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/008—Hydrocarbons
    • F25J1/0087—Propane; Propylene
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/0095—Oxides of carbon, e.g. CO2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0201—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration
    • F25J1/0202—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration in a quasi-closed internal refrigeration loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0203—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0204—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow SCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0235—Heat exchange integration
    • F25J1/0237—Heat exchange integration integrating refrigeration provided for liquefaction and purification/treatment of the gas to be liquefied, e.g. heavy hydrocarbon removal from natural gas
    • F25J1/0238—Purification or treatment step is integrated within one refrigeration cycle only, i.e. the same or single refrigeration cycle provides feed gas cooling (if present) and overhead gas cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/202—Alcohols or their derivatives
    • B01D2252/2021—Methanol
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/22—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/40—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using hybrid system, i.e. combining cryogenic and non-cryogenic separation techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/50—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using absorption, i.e. with selective solvents or lean oil, heavier CnHm and including generally a regeneration step for the solvent or lean oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/70—Flue or combustion exhaust gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/08—Cold compressor, i.e. suction of the gas at cryogenic temperature and generally without afterstage-cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed stream
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the present invention is applicable to a method and apparatus for producing a carbon dioxide rich liquid.
  • gas separation and purification processes based on the principle of physical absorption which require operation at temperatures below 0 ° C such as Rectisol ® or Selexol ® on which carbon dioxide must be produced either in liquid form or in tablet form for purposes such as sequestration, EOR (Enhanced Oil Recovery), or any other application dedicated to the reduction of carbon dioxide emissions.
  • the separated carbon dioxide In the context of reducing carbon dioxide emissions by pre-combustion processes, the separated carbon dioxide must be produced either in liquid form for transport by road, river or sea, or in compressed form in order to be transported by pipeline.
  • These processes generally use a compressor operating with the fluid to be liquefied (carbon dioxide) to ensure the refrigeration balance necessary for the production of carbon dioxide in liquid form, or compressed
  • FIG. 1 illustrates an apparatus according to the prior art.
  • a Rectisol® 10 gas separation and purification unit separates a gas to be treated containing carbon dioxide 1 to produce a purified gas 2 and a gas rich in carbon dioxide.
  • the separation unit 10 is cooled by means of an external refrigerating unit 11 using a refrigerant 3,3 '.
  • the carbon dioxide is liquefied in a liquefier 12 to produce carbon dioxide in liquid form 5.
  • a process for producing a liquid rich in carbon dioxide as the final product in which:
  • a feed gas comprising carbon dioxide is separated by physical washing with a solvent at a temperature below 0 ° C.
  • step ii) cooling the solvent necessary for the physical washing of step i) iii) producing a gas rich in carbon dioxide by separation according to step i), compressing it and liquefying it
  • step iv) the same refrigeration cycle, using carbon dioxide as a refrigerant, provides the cooling frigories for step iv) and for a cooling necessary in step i), at least a portion of the carbon dioxide used as a refrigerant from the liquefaction of step iii).
  • the same refrigeration cycle serves to cool the solvent upstream of the washing
  • the solvent is methanol
  • step iii) the gas rich in carbon dioxide is liquefied after the compression of step iii).
  • an apparatus for producing a liquid rich in carbon dioxide as final product comprising
  • a separation unit comprising a physical washing column with a solvent and means for cooling a fluid of the separation unit
  • a unit for compressing and liquefying a gas rich in carbon dioxide, derived from the separation unit to produce liquid carbon dioxide as the final product comprising means for cooling the gas upstream and / or downstream of the compression
  • the apparatus comprises means for cooling the solvent upstream of the wash by means of the refrigeration cycle.
  • the invention consists in using the same refrigeration cycle providing the frigories for cooling necessary for the gas separation and purification unit, for example of the Rectisol® type, in particular for cooling the washing solvent, and for the cooling a flow of carbon dioxide-rich gas from the gas separation and purification unit.
  • a unit for separating and purifying gas by physical washing with a solvent at a temperature below 0 ° C of type Rectisol® 10 separates a gas to be treated 1 containing carbon dioxide to produce a purified gas 2 and a gas rich in dioxide
  • the separation unit 10 is cooled by means of a cycle using a refrigerant 103,103 'from a treatment unit 12 of the carbon dioxide-rich gas 4.
  • the treatment unit 12 of dioxide The carbon dioxide-rich gas compressed by the compression unit C is liquefied by the unit L to produce the final product 5.
  • a portion 103 of the formed liquid can cool the compressed flow downstream and / or upstream of the compression unit C by means of the exchangers E1, E2.
  • the refrigerant 103 sent to the unit 10 can be used to cool a flow of solvent used in a washing step of the process.
  • This same fluid can be used to cool the carbon dioxide upstream and / or downstream of the compression in the unit 12.
  • the fluid is carbon dioxide and comes from the gas 4 treated in the unit 12.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Abrégé Un appareil de production d'un liquide riche en dioxyde de carbone comprend une unité de séparation (10) comprenant une colonne de lavage physique avec un solvant et des moyens pour refroidir un fluide de l'unité de séparation, et une unité de compression et de liquéfaction (12) d'un gaz riche en dioxyde de carbone (4), dérivé de l'unité de séparation comprenant des moyens pour refroidir le gaz en amont et/ou en aval de la compression, un même cycle de réfrigération, utilisant du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène, étant adapté pour fournir des frigories aux moyens pour refroidir le fluide de l'unité de séparation et aux moyens pour refroidir le gaz en amont et/ou en aval de la compression et des moyens pour envoyer une partie du liquide de l'unité de liquéfaction au cycle de réfrigération. Figure 2

Description

Procédé et appareil de production de dioxyde de carbone liquide
La présente invention s'applique à un procédé et à un appareil de production d'un liquide riche en dioxyde de carbone. En particulier elle s'applique aux procédés de séparation et purification de gaz basés sur le principe de l'absorption physique qui nécessitent de fonctionner à des températures inférieures à 0°C tel que le Rectisol ® ou le Selexol ® sur lesquels le dioxyde de carbone doit être produit soit sous forme liquide, soit sous forme comprimé à des fins tels que la séquestration, l'EOR (Enhanced Oil Recovery), ou toute autre application dédiée à la réduction des émissions de dioxyde de carbone.
Dans une unité de séparation et purification de gaz basé sur le principe de l'absorption physique qui nécessite de fonctionner à des températures inférieures à 0°C tel que le Rectisol ® ou le Selexol ®, il est nécessaire d'apporter des quantités importantes de froid afin que le procédé puisse fonctionner de façon efficace. Communément ce froid est apporté par des groupes frigorifiques fonctionnant sur des fluides externes au procédé tel que par exemple de l'ammoniac ou du propylène.
Dans le cadre de réduction des émissions de dioxyde de carbone par des procédés de précombustion, le dioxyde de carbone séparé, doit être produit soit sous forme liquide afin d'être transporté par route, voie fluviale ou maritime, soit sous forme comprimée afin d'être transporté par canalisation. Ces procédés utilisent généralement un compresseur fonctionnant avec le fluide à liquéfier (dioxyde de carbone) pour assurer le bilan frigorifique nécessaire à la production de dioxyde de carbone sous forme liquide, ou comprimé
La Figure 1 illustre un appareil selon l'art antérieur. Une unité de séparation et purification de gaz de type Rectisol ® 10 sépare un gaz à traiter contenant du dioyxde de carbone 1 pour produire un gaz épuré 2 et un gaz riche en dioxyde de carbone. L'unité de séparation 10 est refroidie au moyen d'un groupe frigorifique externe 1 1 utilisant un fluide frigorigène 3,3'. Le dioxyde de carbone est liquéfié dans un liquéfacteur 12 pour produire du dioxyde de carbone sous forme liquide 5. Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de production d'un liquide riche en dioxyde de carbone comme produit final dans lequel :
i) on sépare un gaz d'alimentation comprenant du dioxyde de carbone par lavage physique avec un solvant à une température inférieure à 0°C
ii) on refroidit le solvant nécessaire au lavage physique de l'étape i) iii) on produit un gaz riche en dioxyde de carbone par séparation selon l'étape i), on le comprime et on le liquéfie
iv) on refroidit le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression de l'étape iii) et
v) un même cycle de réfrigération, utilisant du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène, apporte les frigories pour le refroidissement de l'étape iv) et pour un refroidissement nécessaire à l'étape i), au moins une partie du dioxyde de carbone utilisé comme fluide frigorigène provenant de la liquéfaction de l'étape iii).
Selon d'autres aspects facultatifs :
le même cycle de réfrigération sert à refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression
- le même cycle de réfrigération sert à refroidir le solvant en amont du lavage ;
le solvant est le méthanol ;
on liquéfie le gaz riche en dioxyde de carbone après la compression de l'étape iii).
Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de production d'un liquide riche en dioxyde de carbone comme produit final comprenant
i) une unité de séparation comprenant une colonne de lavage physique avec un solvant et des moyens pour refroidir un fluide de l'unité de séparation et
ii) une unité de compression et de liquéfaction d'un gaz riche en dioxyde de carbone, dérivé de l'unité de séparation pour produire du dioxyde de carbone liquide comme produit final, l'unité de compression et de liquéfaction comprenant des moyens pour refroidir le gaz en amont et/ou en aval de la compression,
iii) un même cycle de réfrigération, utilisant du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène, étant adapté pour fournir des frigories aux moyens pour refroidir le fluide de l'unité de séparation et aux moyens pour refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression et iv) des moyens pour envoyer une partie du dioxyde de carbone liquide de l'unité de liquéfaction au cycle de réfrigération.
Eventuellement l'appareil comprend des moyens pour refroidir le solvant en amont du lavage au moyen du cycle de réfrigération.
L'invention consiste à utiliser un même cycle de réfrigération apportant les frigories pour un refroidissement nécessaire à l'unité de séparation et de purification de gaz, par exemple de type Rectisol ®, en particulier pour le refroidissement du solvant du lavage, et pour le refroidissement d'un débit de gaz riche en dioxyde de carbone provenant de l'unité de séparation et de purification de gaz.
Un tel procédé permet de réduire l'investissement en combinant les fonctions. L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la Figure 2.
Une unité de séparation et purification de gaz par lavage physique avec un solvant à une température inférieure à 0°C de type Rectisol ® 10 sépare un gaz à traiter 1 contenant du dioxyde de carbone pour produire un gaz épuré 2 et un gaz riche en dioxyde de carbone 4. L'unité de séparation 10 est refroidie au moyen d'un cycle utilisant un fluide frigorigène 103,103' provenant d'une unité de traitement 1 2 du gaz riche en dioxyde de carbone 4. L'unité de traitement 12 de dioxyde de carbone est une unité de compression C suivie d'une unité de liquéfaction L produisant du dioxyde de carbone sous forme liquide 5. Le gaz riche en d ioxyde de carbone comprimé par l 'u nité de compression C est liquéfié par l'unité L pour produire le produit final 5. Une partie 103 du liquide formé peut refroidir le débit comprimé en aval et/ou en amont de l'unité de compression C au moyen des échangeurs E1 ,E2.
En particulier, le fluide frigorigène 103 envoyé à l'unité 10 peut servir à refroidir un débit de solvant utilisé dans une étape de lavage du procédé.
Ce même fluide peut servir à refroidir le dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression dans l'unité 12.
Le fluide est du dioxyde de carbone et provient du gaz 4 traité dans l'unité 12.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de production d'un liquide riche en dioxyde de carbone comme produit final dans lequel :
i) on sépare un gaz d'alimentation comprenant du dioxyde de carbone par lavage physique avec un solvant à une température inférieure à 0°C
ii) on refroidit le solvant nécessaire au lavage physique de l'étape i) iii) on produit un gaz riche en dioxyde de carbone par séparation selon l'étape i), on le comprime et on le liquéfie
iv) on refroidit le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression de l'étape iii) et
v) un même cycle de réfrigération, utilisant du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène, apporte les frigories pour le refroidissement de l'étape iv) et pour un refroidissement nécessaire à l'étape i), au moins une partie du dioxyde de carbone utilisé comme fluide frigorigène provenant de la liquéfaction de l'étape iii).
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le même cycle de réfrigération sert à refroidir le solvant en amont du lavage.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le solvant est le méthanol.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on liquéfie le gaz riche en dioxyde de carbone après la compression de l'étape iii).
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on refroidit le gaz riche en dioxyde de carbone en amont de la compression de l'étape iii) au moyen du cycle de réfrigération.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on refroidit le gaz riche en dioxyde de carbone en aval de la compression de l'étape iii) au moyen du cycle de réfrigération.
7. Appareil de production d'un liquide riche en dioxyde de carbone comme produit final comprenant
i) une unité de séparation (10) comprenant une colonne de lavage physique avec un solvant et des moyens pour refroidir un fluide de l'unité de séparation,
ii) une unité de compression et de liquéfaction (12, C, L) d'un gaz riche en d ioxyde de carbone (4) dérivé de l'unité de séparation, l'unité de compression et de liquéfaction comprenant des moyens (E1 , E2) pour refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression, iii) un même cycle de réfrigération (103, 103'), utilisant du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène, étant adapté pour fournir des frigories aux moyens pour refroidir le fluide de l'unité de séparation et aux moyens pour refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression et
iv) des moyens pour envoyer une partie du liquide riche en dioxyde de carbone de l'unité de séparation et de liquéfaction au cycle de réfrigération.
8. Appareil selon la revendication 7 dans lequel le cycle de réfrigération est adapté pour fournir des frigories en amont de la compression du gaz riche en dioxyde de carbone.
9. Appareil selon la revendication 7 ou 8 dans lequel le cycle de réfrigération est adapté pour fournir des frigories en aval de la compression du gaz riche en dioxyde de carbone.
10. Appareil selon l'une des revendications 7 à 9 comprenant des moyens pour refroidir le solvant en amont du lavage au moyen du cycle de réfrigération.
EP11723581.2A 2010-06-01 2011-05-06 Procede et appareil de production de dioxyde de carbone liquide Withdrawn EP2576005A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1054244A FR2960445A1 (fr) 2010-06-01 2010-06-01 Procede et appareil de separation et production de dioxyde de carbone
PCT/FR2011/051030 WO2011151549A1 (fr) 2010-06-01 2011-05-06 Procede et appareil de production de dioxyde de carbone liquide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2576005A1 true EP2576005A1 (fr) 2013-04-10

Family

ID=43365276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11723581.2A Withdrawn EP2576005A1 (fr) 2010-06-01 2011-05-06 Procede et appareil de production de dioxyde de carbone liquide

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20130139542A1 (fr)
EP (1) EP2576005A1 (fr)
JP (1) JP2013528562A (fr)
CN (1) CN102917771A (fr)
AU (1) AU2011260176A1 (fr)
CA (1) CA2800736A1 (fr)
FR (1) FR2960445A1 (fr)
WO (1) WO2011151549A1 (fr)
ZA (1) ZA201208910B (fr)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3086187B1 (fr) * 2018-09-25 2021-02-26 Air Liquide Procede de production de biomethane a partir d'un flux de biogaz comprenant une solidification des impuretes
US20230213246A1 (en) * 2022-01-02 2023-07-06 AirMyne, Inc. Using Carbon Dioxide From A Direct Air Capture System As A Low Global Warming Car And Industrial Refrigerant
US11801476B2 (en) 2022-01-02 2023-10-31 AirMyne, Inc. Efficient and fully automated catalytic direct carbon dioxide capture from air system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3314381A1 (de) * 1983-04-21 1984-10-25 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren zum abtrennen von co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) aus rauchgasen
US4675035A (en) * 1986-02-24 1987-06-23 Apffel Fred P Carbon dioxide absorption methanol process
US4704146A (en) * 1986-07-31 1987-11-03 Kryos Energy Inc. Liquid carbon dioxide recovery from gas mixtures with methane
JP2792777B2 (ja) * 1992-01-17 1998-09-03 関西電力株式会社 燃焼排ガス中の炭酸ガスの除去方法
JP3675980B2 (ja) * 1996-08-28 2005-07-27 三菱重工業株式会社 高圧原料ガス中の二酸化炭素の高度除去及び高圧回収方法並びにその装置
GB0709433D0 (en) * 2007-05-16 2007-06-27 Gasconsult Ltd Process for removal of carbon dioxide from gases
WO2009003238A1 (fr) * 2007-07-03 2009-01-08 Dut Pty Ltd Récupération du dioxyde de carbone perfectionnée

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011151549A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011151549A1 (fr) 2011-12-08
CA2800736A1 (fr) 2011-12-08
FR2960445A1 (fr) 2011-12-02
US20130139542A1 (en) 2013-06-06
JP2013528562A (ja) 2013-07-11
CN102917771A (zh) 2013-02-06
AU2011260176A1 (en) 2013-01-10
ZA201208910B (en) 2013-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200378680A1 (en) Gas separation system with auto-refrigeration and selective recycle for carbon dioxide capture and compression
WO2009010690A3 (fr) Procede de purification d'un gaz contenant du co2
FR2872890A1 (fr) Procede integre d'adsorption et de separation cryogenique pour la production de co2 et installation pour la mise en oeuvre du procede
TW201235087A (en) Compression of a carbon dioxide containing fluid
RU2580566C2 (ru) Способ охлаждения одно- или многокомпонентного потока
EP2791602A2 (fr) Procede et appareil de liquefaction de co2
EP2788699B1 (fr) Procédé et appareil de liquéfaction d'un gaz riche en co2
US20090145167A1 (en) Methods, apparatuses and systems for processing fluid streams having multiple constituents
EP2576005A1 (fr) Procede et appareil de production de dioxyde de carbone liquide
JP2010536003A (ja) 極低温蒸留によって空気を分離する方法及び装置
EP2619455B1 (fr) Procede et installation de purification d'un flux gazeux
EP2736627B1 (fr) Procédé et appareil de refroidissement et de compression d'un gaz humide riche en dioxyde de carbone
WO2018020091A1 (fr) Procédé et appareil de lavage à température cryogénique pour la production d'un mélange d'hydrogène et d'azote
FR2924357A1 (fr) Procede et appareil de sechage d'un debit de gaz riche en dioxyde de carbone
FR2971044A1 (fr) Procede et appareil de separation d'un gaz contenant du dioxyde de carbone pour produire un debit liquide riche en dioxyde de carbone
CN108955085A (zh) 一种小型撬装式煤层气液化系统和方法
EP2652291B1 (fr) Procede et appareil integres de compression d'air et de production d'un fluide riche en dioxyde de carbone
RU2275562C2 (ru) Способ разделения газа и устройство для его осуществления
FR3013107A1 (fr) Procede et appareil de deazotation d’un fluide riche en monoxyde de carbone
EP4086550A1 (fr) Procédé et appareil de séparation d'un mélange d' hydrogène et de monoxyde de carbone à basse température
FR2953914A1 (fr) Procede et appareil de separation et production de dioxyde de carbone
FR2974166A1 (fr) Procede et appareil de liquefaction d'un gaz d'alimentation
FR2848650A1 (fr) Procede et appareil de detente d'un fluide cryogenique
TH68944A (th) การผลิต lng ในการดำเนินกระบวนการกับแก๊สธรรมชาติแบบภาวะเย็นยิ่งยวด
RU2001107558A (ru) Способ сжижения многокомпонентной газовой смеси и устройство для его осуществления

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20130102

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20131011