EP2901094A1 - Procédé et appareil de séparation d'un mélange contenant du dioxyde de carbone par distillation cryogénique - Google Patents

Procédé et appareil de séparation d'un mélange contenant du dioxyde de carbone par distillation cryogénique

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EP2901094A1
EP2901094A1 EP13782750.7A EP13782750A EP2901094A1 EP 2901094 A1 EP2901094 A1 EP 2901094A1 EP 13782750 A EP13782750 A EP 13782750A EP 2901094 A1 EP2901094 A1 EP 2901094A1
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EP
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exchanger
column
heat exchanger
carbon dioxide
liquid
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Withdrawn
Application number
EP13782750.7A
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Arthur Darde
Mathieu LECLERC
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
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    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for separating a mixture containing carbon dioxide by cryogenic distillation.
  • it relates to the purification of a liquid mixture of CO 2 and dissolved impurities by cryogenic distillation, the bottom liquid of the distillation column being reboiled and superheated.
  • the purification of liquid CO 2 containing more volatile dissolved impurities is mainly by cryogenic distillation. To do this, it feeds the liquid CO 2 distillation column and vaporizes a portion of the liquid in the bottom of the column to generate the steam that will go against the current of the liquid throughout the column.
  • a reboiler is most often used: a hot fluid will warm the liquid up to its boiling point to generate the vapor at a temperature as close as possible to its liquid / vapor equilibrium temperature to improve distillation at the bottom of the column.
  • the nature of the hot fluid can be various: a utility (liquid water or steam, electricity ...) a fluid of the process ... Indeed, the heat exchange in the reboiler allows to cool the hot fluid. We can therefore value the cold exchanged.
  • the gas to be purified In the case of a cryogenic separation of CO 2 (partial condensation, solidification, permeation, etc.), the gas to be purified must be cooled to enrich CO 2 production. This gas can therefore be cooled against the liquid of the column vessel to be distilled in the reboiler. Since the gas must often be cooled to lower temperatures than the column vessel, it will continue to be cooled in another exchanger against another cold fluid, as seen in EP-A-1953486.
  • US-A-201 1/029867 illustrates only in the figures a pipe for sending liquid tank from the carbon dioxide distillation column to a heat exchanger where the mixture to be cooled is cooled.
  • a pipe also allows the return of a fluid to the column but the document does not specify in what state this fluid is.
  • Percentages for purity in this text are molar percentages.
  • a method for separating at least one lighter impurity from a gaseous mixture containing at least 30 mol% of carbon dioxide in which:
  • the gaseous mixture is cooled in a heat exchanger, entering the heat exchanger at the hot end thereof, and then separated by means comprising a distillation column, the gaseous mixture or a fluid derived from the gaseous mixture , this fluid containing at least 60% of carbon dioxide, being sent to the distillation column,
  • At least a portion of the carbon dioxide enriched liquid is sent into the exchanger characterized in that the at least a portion of the liquid sent to the exchanger is vaporized and then heated to a first temperature above its temperature d boiling in the exchanger and exiting the exchanger at the hot end thereof, and at least a portion of the vaporized and heated liquid is sent from the hot end of the exchanger to the first temperature, without being cooled in the exchanger and without being compressed, to the lower part of the distillation column, where it participates in the distillation by enriching itself with at least one light impurity.
  • the gas mixture may contain at least 40%, at least 45% or at least 60% carbon dioxide.
  • the first temperature may be at least 5 ° C higher than the boiling temperature.
  • the first temperature may be greater than 0 ° C or greater than
  • the gaseous mixture can enter the heat exchanger at the hot end thereof at a temperature between 2 and 10 ° C higher than the first temperature.
  • the vaporized tank liquid in the exchanger can be divided into two, one part being returned to the column at the first temperature and the other part constituting at least a part of a final product. This simplifies the structure of the exchanger since a passage is used to transport a single fluid that will have two different purposes.
  • an apparatus for separating at least one lighter impurity from a gaseous mixture containing at least 30 mol% of carbon dioxide comprising a heat exchanger having a first end and a second end, separation means comprising at least one distillation column, a first conduit for sending the gaseous mixture to cool in the heat exchanger connected to the first end of the heat exchanger to allow the entry of the gaseous mixture a second conduit for feeding the cooled gaseous mixture from the heat exchanger of the second end to the separation means, a third conduit for feeding the gaseous mixture or fluid derived from the gaseous mixture to the distillation column or one of the columns of distillation, a fourth pipe for withdrawing a carbon dioxide-enriched liquid in the bottom of the column connected to the reactor heat exchanger to allow the heating of at least a portion of the withdrawn liquid, a fifth pipe for withdrawing a carbon dioxide depleted gas and enriched in at least one lighter impurity at the column head connected to the heat exchanger for allow the reheat
  • the apparatus may include a seventh line connected to the first point of the first end of the exchanger to exit the vapor resulting from the vaporization of the apparatus as the final product.
  • a seventh line connected to the first point of the first end of the exchanger to exit the vapor resulting from the vaporization of the apparatus as the final product.
  • the apparatus does not include a heat exchanger in the column vessel.
  • the apparatus does not include means for reducing the vapor pressure in the sixth conduit between the first point of the exchanger and the column.
  • the apparatus does not comprise means for compressing the vapor resulting from the vaporization.
  • the steam is produced at the pressure of the column vessel.
  • a gaseous mixture 1 containing at least 30% or even at least 45% of carbon dioxide and at least one light impurity, which may be oxygen, carbon monoxide, nitrogen, argon, hydrogen, methane or at least two of these constituents are separated to form a fluid richer in carbon dioxide.
  • the gaseous mixture comes from a source 100 which may be an oxy-fuel combustion unit followed by purification units to remove water and other contaminants, such as dust, SOx, ⁇ .
  • the gaseous mixture is compressed as required, for example at a pressure above 6 bar abs.
  • the gas mixture 1 under pressure is cooled in a heat exchanger 43 with brazed aluminum plates or tubes.
  • the cooled gas mixture is, if necessary, treated in a treatment means, for example a separation means 1 13.
  • This separation means 1 13 may constitute a phase separator or several phase separators in series to increase the dioxide content carbon of the gaseous mixture upstream of the column 25, for example to achieve at least 80% carbon dioxide for the liquid of a phase separator.
  • the separating means 11 may alternatively or additionally comprise adsorbent beds and / or a distillation column, for example a column for removing NOx.
  • the liquid 1 1 enriched in carbon dioxide is sent to the top of the separation column at low temperature 10.
  • the overhead gas is withdrawn in column head and is enriched in light components with respect to the liquid 1 1.
  • a portion 106 of the gas is discharged into the atmosphere and the remainder 6 is heated in the exchanger 43.
  • the trough liquid 101 contains more than 90% carbon dioxide and is separated into two parts.
  • a portion 31 is expanded in a valve 39 and vaporizes in the heat exchanger to form a gaseous product rich in carbon dioxide.
  • the remainder 27 is sent to an intermediate level of the heat exchanger 43, vaporizes and is heated to the hot end of the exchanger at a first temperature.
  • the vaporized flow exits the heat exchanger at the hot end at the first temperature and is then divided in two, a portion 23 serving as a product and the remainder 31 being returned to the column 25.
  • the gas 31 is neither compressed nor relaxed between the hot end and the column 25.
  • the gas 31 at the first temperature is returned to the bottom of the column 25, without having been heated or cooled, in or out of the exchanger 43, and goes up in the column 25. enriching with light impurities.
  • the inlet for the flow 27 serves to vaporize liquid to produce frigories for the process and to produce the reboil gas.
  • a wet gas 1 containing carbon dioxide and oxygen oxide on carbon dioxide is compressed in a compressor 3.
  • This compressor 3 comprises four stages 3A, 3B, 3C, 3D, each being monitored. by a cooling means 5A, 5B, 5C, 5D.
  • the gas 1 is cooled by the cooler 5 E to form the gas 7 and sent to a purification unit 9 to remove the moisture.
  • the dry gas formed 1 1 is cooled in a first exchanger 43 where it cools and is partially condensed.
  • the partially condensed gas is sent to a phase separator 13.
  • the liquid of the phase separator 13 is sent to a valve 21 to form the liquid 23 and gas generated by the expansion which feed the distillation column 25 at the head.
  • a gas enriched with oxygen and / or nitrogen 6 is withdrawn from the top of the column and sent upstream of the cooler 5D. Alternatively it can be returned to the oxy-fuel unit from which gas 1 comes.
  • the remainder of the tank liquid 29 is not heated in the exchanger but is subcooled in the subcooler 63 and then mixed with a cycle fluid 51.
  • the subcooling can also be done in the exchanger 43.
  • the formed mixture 31 is divided into three parts. Part 37 is expanded by valve 41 at a low pressure and sent to a phase separator.
  • the phase separator gas is heated in the first exchanger and the phase separator liquid is vaporized in the first exchanger 43 and then the gas and the vaporized liquid are compressed in a compressor 47.
  • the portion 35 is expanded by the valve 39 at medium pressure, vaporized in the first exchanger 43 and then compressed by a compressor 45.
  • the mixture 49 thus formed by mixing the gas 61 and the compressed gases in the compressors 45, 47 is compressed in a compressor 51, condensed and then divided into two.
  • a portion 56 is pressurized by a pump 53 to form a liquid product.
  • the remainder 55 cools in the first exchanger 43, is expanded in the valve 57 and mixed with the flow 29 to be returned to the first exchanger 43 in the refrigeration cycle.
  • the gas 15 of the phase separator 13 is heated in the first exchanger 43 to form a flow 17 which is heated by the heaters 5F, 5G and expanded by two turbines 19F, 19G in series to form the expanded flow 19.

Abstract

Dans un procédé de séparation d'au moins une impureté plus légère d'un mélange gazeux contenant au moins 30% mol de dioxyde de carbone, un liquide (101) enrichi en dioxyde de carbone est soutiré encuve d'unecolonne de distillation ((25), au moins une partie (27) du liquide enrichi en dioxyde de carbone est vaporisée et puis chauffée à une première température supérieure à sa température d'ébullition dans l'échangeur et sort de l'échangeur au bout chaud de celui-ci etau moins une partie du liquide vaporisé et chauffé est envoyé du bout chaud de l'échangeur à la première température, sans être refroidi dans l'échangeur et sans avoir été comprimé, jusqu'à la partie inférieure de la colonne de distillation, où elle participe à la distillation en s'enrichissant.

Description

Procédé et appareil de séparation d'un mélange contenant du dioxyde de carbone par distillation cryogénique
La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de séparation d'un mélange contenant du dioxyde de carbone par distillation cryogénique.
Pour une variante, elle concerne la purification d'un mélange liquide de CO2 et d'impuretés dissoutes par distillation cryogénique, le liquide de cuve de la colonne de distillation étant rebouilli et surchauffé.
La purification de CO2 liquide contenant des impuretés dissoutes plus volatiles se fait majoritairement par distillation cryogénique. Pour ce faire, on alimente la colonne de distillation en CO2 liquide et on vaporise une part du liquide en cuve de colonne pour générer la vapeur qui ira à contre courant du liquide tout au long de la colonne. Pour générer la vapeur, un rebouilleur est le plus souvent utilisé : un fluide chaud va réchauffer le liquide jusqu'à son point d'ébullition pour générer la vapeur à une température la plus proche possible de sa température d'équilibre liquide/vapeur pour améliorer la distillation dans le bas de la colonne.
La nature du fluide chaud peut être diverse : une utilité (eau liquide ou vapeur, électricité...) un fluide du procédé... En effet, l'échange de chaleur dans le rebouilleur permet de refroidir le fluide chaud. On peut donc valoriser le froid échangé.
Dans le cas d'une séparation du CO2 par voie cryogénique (condensation partielle, solidification, perméation etc.), le gaz à purifier doit être refroidi pour enrichir la production en CO2. On peut donc refroidir ce gaz contre le liquide de la cuve de colonne à distiller dans le rebouilleur. Le gaz devant souvent être refroidi à des températures plus basses que la cuve de colonne, on continuera à le refroidir dans un autre échangeur contre un autre fluide froid, comme l'on voit dans EP-A-1953486.
US-A-201 1/029867 illustre uniquement dans les figures une conduite permettant l'envoi de liquide de cuve de la colonne de distillation de dioxyde de carbone vers un échangeur de chaleur où se refroidit le mélange à séparer. Une conduite permet également le renvoi d'un fluide vers la colonne mais le document ne précise pas en quel état ce fluide se trouve.
Les pourcentages relatifs à la pureté dans ce texte sont des pourcentages molaires.
Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de séparation d'au moins une impureté plus légère d'un mélange gazeux contenant au moins 30% mol de dioxyde de carbone dans lequel :
i) le mélange gazeux est refroidi dans un échangeur de chaleur , rentrant dans l'échangeur de chaleur au bout chaud de celui-ci, et puis séparé par des moyens comprenant une colonne de distillation , le mélange gazeux ou un fluide dérivé du mélange gazeux, ce fluide contenant au moins 60% de dioxyde de carbone, étant envoyé à la colonne de distillation,
ii) un liquide enrichi en dioxyde de carbone est soutiré en cuve de la colonne,
iii) un gaz appauvri en dioxyde de carbone et enrichi en au moins une impureté plus légère est soutiré en tête de colonne et réchauffé dans l'échangeur de chaleur,
iv) au moins une partie du liquide enrichi en dioxyde de carbone est envoyée dans l'échangeur caractérisé en ce que l'au moins une partie du liquide envoyée à l'échangeur est vaporisée et puis chauffée à une première température supérieure à sa température d'ébullition dans l'échangeur et sort de l'échangeur au bout chaud de celui-ci, et au moins une partie du liquide vaporisé et chauffé est envoyé du bout chaud de l'échangeur à la première température, sans être refroidi dans l'échangeur et sans être comprimé, jusqu' à la partie inférieure de la colonne de distillation, où elle participe à la distillation en s'enrichissant en au moins une impureté légère.
Le mélange gazeux peut contenir au moins 40 %, au moins 45% ou au moins 60% de dioxyde de carbone.
La première température peut être supérieure d'au moins 5°C à la température d'ébullition.
La première température peut être supérieure à 0°C ou supérieure à
10°C. Le mélange gazeux peut rentrer dans l'échangeur de chaleur au bout chaud de celui-ci à une température entre 2 et 10°C supérieure à la première température.
Le liquide de cuve vaporisé dans l'échangeur peut être divisé en deux, une partie étant renvoyée à la colonne à la première température et l'autre partie constituant au moins une partie d'un produit final. Ceci simplifie la structure de l'échangeur puisqu'un passage sert à transporter un seul fluide qui aura deux finalités différentes.
1 . Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de séparation d'au moins une impureté plus légère d'un mélange gazeux contenant au moins 30% mol de dioxyde de carbone comprenant un échangeur de chaleur ayant une première extrémité et une deuxième extrémité, des moyens de séparation comprenant au moins une colonne de distillation, une première conduite pour envoyer le mélange gazeux se refroidir dans l'échangeur de chaleur reliée à la première extrémité de l'échangeur de chaleur pour permettre l'entrée du mélange gazeux, une deuxième conduite pour envoyer le mélange gazeux refroidi de l'échangeur de chaleur de la deuxième extrémité vers les moyens de séparation, une troisième conduite pour envoyer le mélange gazeux ou un fluide dérivé du mélange gazeux vers la colonne de distillation ou une des colonnes de distillation, une quatrième conduite pour soutirer un liquide enrichi en dioxyde de carbone en cuve de la colonne reliée à l'échangeur de chaleur pour permettre le réchauffage d'au moins une partie du liquide soutiré, une cinquième conduite pour soutirer un gaz appauvri en dioxyde de carbone et enrichi en au moins une impureté plus légère en tête de colonne reliée à l'échangeur de chaleur pour permettre le réchauffage du gaz appauvri et une sixième conduite reliée à l'échangeur de chaleur pour amener une vapeur résultant de la vaporisation du bout chaud de l'échangeur de chaleur vers la partie inférieure de la colonne pour y être séparée, sans passer par l'échangeur de chaleur ou par un moyen de compression caractérisé en ce que la sixième conduite est reliée à un premier point de la première extrémité.
L'appareil peut comprendre une septième conduite reliée au premier point de la première extrémité de l'échangeur pour sortir de la vapeur résultant de la vaporisation de l'appareil comme produit final. Utiliser une même passe d'échangeur pour sortir du produit à la pression de colonne et effectuer le rebouillage permet de ne pas ajouter ou modifier d'équipement pour le rebouillage puisque l'on profite de la vaporisation du produit pour sortir le courant de rebouillage
De préférence l'appareil ne comprend pas d'échangeur de chaleur dans la cuve de la colonne.
De préférence, l'appareil ne comprend pas de moyens de réduire la pression de la vapeur dans la sixième conduite entre le premier point de l'échangeur et la colonne.
De préférence, l'appareil ne comprend pas de moyens de compression de la vapeur résultant de la vaporisation. La vapeur est produite à la pression de la cuve de la colonne.
L'invention sera décrite en plus de détails en se référant aux figures 1 et 2, qui représentent des procédés selon l'invention.
Selon l'invention, dans la Figure 1 , un mélange gazeux 1 contenant au moins 30% , voire au moins 45% de dioxyde de carbone ainsi qu'au moins une impureté légère, pouvant être de l'oxygène, du monoxyde de carbone, de l'azote, de l'argon, de l'hydrogène, du méthane ou au moins deux de ces constituants est séparé pour former un fluide plus riche en dioxyde de carbone. Le mélange gazeux provient d'une source 100 pouvant être une unité d'oxycombustion suivie d'unités d'épuration pour enlever l'eau et d'autres contaminants, tels que la poussière, les SOx, les ΝΟχ. Le mélange gazeux est comprimé au besoin par exemple à une pression au-dessus de 6 bars abs. Le mélange gazeux 1 sous pression est refroidi dans un échangeur de chaleur 43 à plaques d'aluminium brasé ou à tubes. Le mélange gazeux refroidi est, au besoin, traité dans un moyen de traitement, par exemple un moyen de séparation 1 13. Ce moyen de séparation 1 13 peut constituer un séparateur de phases ou plusieurs séparateurs de phases en série pour augmenter le contenu en dioxyde de carbone du mélange gazeux en amont de la colonne 25, par exemple pour atteindre au moins 80% de dioxyde de carbone pour le liquide d'un séparateur de phases. Le moyen de séparation 1 13 peut alternativement ou en addition comprendre des lits d'adsorbants et/ou une colonne de distillation, par exemple une colonne pour éliminer les NOx.
Le liquide 1 1 enrichi en dioxyde de carbone est envoyé en tête de la colonne de séparation à basse température 10. Le gaz de tête est soutiré en tête de la colonne et est enrichi en composants légers par rapport au liquide 1 1 . Une partie 106 du gaz est rejetée à l'atmosphère et le reste 6 se réchauffe dans l'échangeur 43.
Le liquide de cuve 101 contient plus que 90% de dioxyde de carbone et est séparé en deux parties. Une partie 31 est détendue dans une vanne 39 et se vaporise dans l'échangeur de chaleur pour former un produit gazeux riche en dioxyde de carbone. Le reste 27 est envoyé à un niveau intermédiaire de l'échangeur de chaleur 43, s'y vaporise et est chauffé jusqu' au bout chaud de l'échangeur à une première température. Le débit vaporisé sort de l'échangeur au bout chaud à la première température et est ensuite divisé en deux, une partie 23 servant de produit et le reste 31 étant renvoyé à la colonne 25. Le gaz 31 n'est ni comprimé ni détendu entre le bout chaud et la colonne 25. Le gaz 31 à la première température est renvoyé dans la partie inférieure de la colonne 25, sans avoir été réchauffé ou refroidi, dans ou en dehors de l'échangeur 43, et monte dans la colonne 25 en s'enrichissant en impuretés légères.
Toutes les frigories pou r la séparation , à part celles générées par détente Joule Thomson, sont produites par vaporisation des débits 27, 31 . Ainsi l'entrée pour le débit 27 sert à vaporiser du liquide pour produire des frigories pour le procédé et pour produire le gaz de rebouillage.
Si une part ou l'intégralité du froid de la boite froide est générée par la va porisation d u l iq u id e issu d e l a colon n e à un niveau de pression correspondant à celui de la colonne, on pourra donc profiter de la même entrée intermédiaire.
Le soutirage du gaz 31 , 49 au bout chaud de l'échangeur permet de simplifier l'échangeur principal . Aucune sortie intermédiaire n'est requise. On réduit donc le coût de l'échangeur et des connections autour de l'échangeur de cette manière. Le gaz rentrant dans la colonne 25 ne sera plus au point d'ébullition ou au point de rosée mais très largement surchauffé. Le tableau ci-dessus donne des compositions pour la Figure 1 .
Débit
d'alimentation 1 Débit 1 1 Débit 101 Débit 31
Compositions
(% mol)
C02 79.4 99 >99.99 >99.99 o2 7.6 0.4 1 ppmv 1 ppmv
N2 8.5 0.2 <1 ppmv <1 ppmv
Ar 4.5 0.4 <1 ppmv <1 ppmv
Pression (bara) 21 1 1 1 1 1 1
Température
(°C) 35 -47.3 -37.6 +32
Débit (kg/h) 212 066 151 123 156 721 9 925
La vapeur 31 n'étant pas à l'équilibre, une part du contact liquide/gaz dans le bas de la colonne ne fera pas l'objet de distillation mais de transfert de chaleur pour ce qui concerne ce cas. Comme la pureté du gaz 6 est sans conséquence, la détérioration de la distillation qui en résulte n'est pas néfaste.
Ainsi cette colonne 25 s'apparente à une colonne d'épuisement. Mais cet effet est très atténué car la quantité de vapeur nécessaire est plus faible quand le gaz est plus chaud (pour atteindre la même pureté de CO2 liquide). Il n'y a pas d'impact sur la consommation énergétique globale. Ainsi on réduit le prix de l'appareil sans augmenter les coûts d'opération.
On notera pour ce schéma l'absence de tout compresseur de dioxyde de carbone.
Dans la Figure 2, un gaz humide 1 contenant du dioxyde de carbone et d e l 'oxyg è n e o u d u m on oxyd e d e ca rbo n e est comprimé dans un compresseur 3. Ce compresseur 3 comprend quatre étages 3A, 3B, 3C, 3D, chacun étant suivi par un moyen de refroidissement 5A, 5B, 5C, 5D. Après refroidissement dans le moyen de refroidissement 5D, le gaz 1 est refroidi par le refroidisseur 5 E pour former le gaz 7 et envoyé dans une unité d'épuration 9 pour enlever l'humidité. Le gaz sec formé 1 1 est refroidi dans un premier échangeur 43 où il se refroidit et est partiellement condensé. Le gaz partiellement condensé est envoyé à un séparateur de phases 13. Le liquide du séparateur de phases 13 est envoyé à une vanne 21 pour former le liquide 23 et du gaz généré par la détente qui alimentent la colonne de distillation 25 en tête.
Un gaz enrich i en oxygène et/ou azote 6 est soutiré de la tête de la colonne et envoyé en amont du refroidisseur 5D. Alternativement il peut être renvoyé à l'unité d'oxycombustion dont provient le gaz 1 .
Une partie 27 du liquide de cuve de la colonne 25, riche en dioxyde de carbone, est envoyée au premier échangeur 43. Cette partie du liquide de cuve 27 se vaporise et se réchauffe en traversant entièrement le premier échangeur 43 et est divisé en deux. Une partie 61 est envoyée en aval du compresseur 47 et le reste 31 est envoyé à travers une vanne 62 de contrôle en cuve de la colonne 25.
Il est également possible de traiter le liquide de cuve 27 dans une deuxième colonne de distillation pour produire un deuxième liquide de cuve qui est ensuite vaporisé dans l'échangeur 43.
Le reste du liquide de cuve 29 n'est pas chauffé dans l'échangeur mais est sous-refroidi dans le sous-refroidisseur 63 puis mélangé avec un fluide de cycle 51 . Le sous-refroidissement peut aussi se faire dans l'échangeur 43. Le mélange formé 31 est divisé en trois parties. La partie 37 est détendue par la vanne 41 à une basse pression et envoyée à un séparateur de phases. Le gaz du séparateur de phases se réchauffe dans le premier échangeur et le liquide du séparateur de phases est vaporisé dans le premier échangeur 43 et puis le gaz et le liquide vaporisé sont comprimés dans un compresseur 47. La partie 35 est détendue par la vanne 39 à une moyenne pression, vaporisée dans le premier échangeur 43 et puis comprimée par un compresseur 45. Le mélange 49 ainsi formé en mélangeant le gaz 61 et les gaz comprimés dans les compresseurs 45,47 est comprimé dans un compresseur 51 , condensé puis divisé en deux. Une partie 56 est pressurisée par une pompe 53 pour former un produit liquide. Le reste 55 se refroidit dans le premier échangeur 43, est détendu dans la vanne 57 et mélangé avec le débit 29 pour être renvoyé au premier échangeur 43, en cycle de réfrigération.
Le gaz 1 5 du séparateur de phases 13 se réchauffe dans le premier échangeur 43 pour former un débit 17 qui est réchauffé par les réchauffeurs 5F, 5G et détendu par deux turbines 19F, 19G en série pour former le débit détendu 19.

Claims

Revendications
1 . Procédé de séparation d'au moins une impureté plus légère d'un mélange gazeux contenant au moins 30% mol de dioxyde de carbone dans lequel : i) le mélange gazeux est refroidi dans un échangeur de chaleur (43), rentrant dans l'échangeur de chaleur au bout chaud de celui-ci, et puis séparé par des moyens comprenant une colonne de distillation (25), le mélange gazeux (1 ) ou un fluide (1 1 ) dérivé du mélange gazeux, ce fluide contenant au moins 60% de dioxyde de carbone, étant envoyé à la colonne de distillation, ii) un liquide (101 ) enrichi en dioxyde de carbone est soutiré en cuve de la colonne,
iii) un gaz appauvri en dioxyde de carbone et enrichi en au moins une impureté plus légère (6) est soutiré en tête de colonne et réchauffé dans l'échangeur de chaleur,
iv) au moins une partie (27) du liquide enrichi en dioxyde de carbone est envoyée dans l'échangeur caractérisé en ce que l'au moins une partie du liquide envoyée à l'échangeur est vaporisée et puis chauffée à une première température supérieure à sa température d'ébullition dans l'échangeur et sort de l'échangeur au bout chaud de celui-ci, et au moins une partie du liquide vaporisé et chauffé est envoyé du bout chaud de l'échangeur à la première température, sans être refroidi dans l'échangeur et sans avoir été comprimé, jusqu' à la partie inférieure de la colonne de distillation, où elle participe à la distillation en s'enrichissant en au moins une impureté plus légère.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la première température est supérieure d'au moins 5°C à la température d'ébullition.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la première température est supérieure à 0°C.
4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel la première température est supérieure à 10°C.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le mélange gazeux rentre dans l'échangeur de chaleur (43) au bout chaud de celui-ci à u n e tem pératu re entre 2 et 1 0°C su périeu re à la première température.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le liquide de cuve vaporisé dans l'échangeur (43) est divisé en deux, une partie (31 ) étant renvoyée à la colonne à la première température et l'autre partie (49) constituant au moins une partie d'un produit final.
7. Appareil de séparation d'au moins une impureté plus légère d'un mélange gazeux contenant au moins 30% mol de dioxyde de carbone comprenant un échangeur de chaleur (45) ayant une première extrémité et une deuxième extrémité, des moyens de séparation (1 13, 25) comprenant au moins une colonne de distillation (25), une première conduite pour envoyer le mélange gazeux se refroidir dans l'échangeur de chaleur reliée à la première extrémité de l'échangeur de chaleur pour permettre l'entrée du mélange gazeux, une deuxième conduite pour envoyer le mélange gazeux refroidi de l'échangeur de chaleur de la deuxième extrémité vers les moyens de séparation, une troisième conduite pour envoyer le mélange gazeux ou un fluide dérivé du mélange gazeux vers la colonne de distillation ou une des colonnes de distillation, une quatrième conduite pour soutirer un liquide enrichi en dioxyde de carbone en cuve de la colonne reliée à l'échangeur de chaleur pour permettre le réchauffage d'au moins une partie du liquide soutiré, une cinquième conduite pour soutirer un gaz appauvri en dioxyde de carbone et enrichi en au moins une impureté plus légère en tête de colonne reliée à l'échangeur de chaleur pour permettre le réchauffage du gaz appauvri et une sixième conduite reliée à l'échangeur de chaleur pour amener une vapeur résultant de la vaporisation du bout chaud de l'échangeur de chaleur vers la partie inférieure de la colonne pour y être enrich ie en au moins une impureté légère, sans passer par l'échangeur de chaleur ou par un moyen de compression caractérisé en ce que la sixième conduite est reliée à un premier point de la première extrémité.
8. Appareil selon la revendication 7 comprenant une septième conduite reliée au premier point de la première extrémité de l'échangeur (43) pour sortir de la vapeur résultant de la vaporisation de l'appareil comme produit final.
9. Appareil selon l'une des revendications 7 et 8 ne comprenant pas d'échangeur de chaleur dans la cuve de la colonne (25).
10. Appareil selon l'une des revendications 7, 8 ou 9 ne comprenant pas de moyens de réduire la pression de la vapeur dans la sixième conduite entre le premier point de l'échangeur (43) et la colonne (25).
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