EP2911767A1 - Procédé et installation pour éliminer le monoxyde de carbone d'un flux gazeux comprenant du co2 et récupérer l'énergie d'un flux sortant de ladite installation - Google Patents

Procédé et installation pour éliminer le monoxyde de carbone d'un flux gazeux comprenant du co2 et récupérer l'énergie d'un flux sortant de ladite installation

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EP2911767A1
EP2911767A1 EP13779295.8A EP13779295A EP2911767A1 EP 2911767 A1 EP2911767 A1 EP 2911767A1 EP 13779295 A EP13779295 A EP 13779295A EP 2911767 A1 EP2911767 A1 EP 2911767A1
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EP
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catalytic oxidation
gas stream
unit
oxidation unit
gas
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EP13779295.8A
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Nicolas CHAMBRON
Arthur Darde
Richard Dubettier-Grenier
Mathieu LECLERC
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/07—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases in which combustion takes place in the presence of catalytic material
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    • F23J2219/00—Treatment devices
    • F23J2219/70—Condensing contaminants with coolers

Definitions

  • the present invention relates to an installation and a method for removing CO from a gas stream comprising at least 45% carbon dioxide, more particularly more than 80% carbon dioxide.
  • the invention is particularly applicable to the purification of a gas stream from an oxyfuel combustion process.
  • the increase in the concentration of carbon dioxide in the atmosphere is very much the cause of global warming.
  • the C0 2 of human origin is essentially emitted into the atmosphere by the combustion of fossil fuels in thermal power plants.
  • the thermal power plants allow by combustion of fuels to release usable heat to produce steam and possibly mechanical or electrical energy. Combustion fumes release significant amounts of C0 2 into the atmosphere. In addition to C0 2 , other molecules are emitted to the atmosphere and are pollutants, such as nitrogen oxides (NOx), sulfur (SOx) and carbon monoxide (CO).
  • NOx nitrogen oxides
  • SOx sulfur
  • CO carbon monoxide
  • a problem is to provide an installation for improving the purification of a feed gas stream comprising at least 45% CO2 to reduce atmospheric emissions of carbon monoxide.
  • a solution of the present invention is a plant for purifying a gas stream comprising at least 45% CO 2, and CO, said installation comprising:
  • the heater placed on the line of the overhead gas from the separator pot upstream of the catalytic oxidation unit can heat the gas stream to a temperature between 90 and 140 ° C.
  • the catalytic oxidation must be carried out hot, in other words at a temperature between 90 and 200 ° C.
  • the installation can comprise:
  • This second installation makes it possible to improve the CO 2 recovery efficiency.
  • Another improvement would be to install the catalytic oxidation unit between the first and the second separator pot, preferably between the second compressor and the second separator pot. Indeed, placing a catalytic oxidation unit downstream of the second compressor and upstream of the second separator pot especially makes it possible to increase the CO 2 recovery efficiency of the order of 0.1% for about 700 ppm of carbon monoxide in the fumes of entry.
  • catalytic oxidation unit a unit comprising a catalyst for catalyzing the reaction and an oxidant necessary for oxidation.
  • the catalyst is preferably an aluminum matrix activated with platinum and / or palladium and the oxidant is oxygen.
  • the catalytic oxidation unit 3 makes it possible to oxidize CO to CO 2 and thus to generate a larger portion of CO 2.
  • the turbines 5 in turn recover a portion of the energy associated with the high pressure and the temperature of the gas at the outlet of the catalytic oxidation unit.
  • the installation according to the invention may comprise one or more of the following characteristics:
  • said plant comprises a membrane separation unit 7 for recovering the CO 2 produced by the catalytic oxidation unit 3 and the separator pot (s), and the turbines 5 are placed on the line of the residual gas 9 from the membrane separation unit 7.
  • said installation comprises a heat exchanger 6 making it possible to use the heat at the outlet of the catalytic oxidation unit 3 to preheat the gas flow entering the catalytic oxidation unit 3 and thus to cool the gaseous flow leaving the catalytic oxidation unit 3 3.
  • said installation comprises a heater 10 between the membrane and the turbines.
  • the turbines 5 require heating at a temperature between 50 ° C and 200 ° C before expanding said installation comprises a heat exchanger 6 for using the heat output of the catalytic oxidation unit 3 for heating the residual gas 9 from the membrane 7 and thus cool the gas stream leaving the catalytic oxidation unit 3.
  • the heat exchanger 6 makes it possible to dispense with the heater 10 before the turbines.
  • said installation comprises a refrigerant 4 placed between the heat exchanger and the membrane separation unit 7.
  • the membrane separation unit 7 makes it possible to recover CO 2. Also, placing the catalytic oxidation unit upstream of the membrane separation unit 7 makes it possible to recover the CO 2 generated by the catalytic oxidation unit.
  • the subject of the present invention is also a process for purifying a feed gas stream comprising at least 45% CO 2 and CO, said process implementing an installation as defined in one of Claims 1 to 7 and comprising: a) a step of separating the feed gas stream into at least one separator pot, b) a step of heating the overhead gas from the separator pot within the heater 2, c) a catalytic oxidation step 3 a gaseous flow heated in step b) in the presence of oxygen,
  • the method according to the invention may have one or more of the following characteristics:
  • said process comprises, between steps c) and d), a step of recovering the CO 2 produced in the catalytic oxidation step c) by means of a membrane separation unit 7.
  • the gaseous feed stream comprises oxygen and this oxygen is used in the catalytic oxidation step c).
  • the concentration of CO in said feed gas stream is less than 1%, preferably less than 0.1%.
  • the concentration of CO 2 in said feed gas stream is greater than 45%, preferably greater than 70%.
  • catalytic oxidation step c) is carried out at a pressure of between 5 and 50 bars.
  • the feed gas stream is a flow of oxycombustion fumes.
  • FIG. 1 shows the simplest version of an installation according to the invention. Indeed, this installation does not include a membrane for recovering the CO2 generated by the last catalytic oxidation or heat exchanger.
  • the gas stream 1 leaving the separator pot or pots is heated to a temperature between 90 and 140 ° C in a heater 2 and is introduced into the catalytic oxidation unit 3 between 5 and 50 bar.
  • the oxidant used in this catalytic oxidation unit 3 is the oxygen initially included in the feed gas stream and / or oxygen from an external source. This catalytic oxidation unit 3 makes it possible to obtain a CO concentration of the order of 100 ppm.
  • a gaseous stream depleted in CO and slightly enriched in CO 2 is recovered at a pressure of between 5 and 50 bar.
  • This C02 enriched stream is then cooled in a refrigerant 4 at a temperature between 50 and 200 ° C before being sent into the turbines 5 to recover the pressure energy of the gas stream.
  • the energy recovered will depend on the rate of expansion in the turbine (s), the inlet temperature and the efficiency of the turbines.
  • the temperature at the outlet is between -60 ° C and 100 ° C.
  • FIG. 2 represents the version of an installation according to the invention comprising a heat exchanger 6 making it possible to use the heat at the outlet of the catalytic oxidation unit to preheat the gaseous flow entering the catalytic oxidation unit. and thus cool the gas stream leaving the catalytic oxidation unit.
  • the gaseous flow 1 leaving the separator pot or pots is heated to a temperature of between 90 and 140 ° C. partly by means of the heat exchanger 6 and partly by means of a heater 2.
  • the catalytic reaction being exothermic, some of the heat will be generated by the catalytic oxidation unit. If the CO content is high, this heat production may be sufficient to avoid the use of the heater 2.
  • the gas stream is then introduced into the catalytic oxidation unit 3 between 5 and 50 bar.
  • the oxidant used in this catalytic oxidation unit 3 is the oxygen initially included in the feed gas stream and / or oxygen from an external source.
  • This catalytic oxidation unit 3 makes it possible to obtain a CO concentration of the order of 100 ppm.
  • a gaseous stream depleted in CO and slightly enriched in CO 2 is recovered at a pressure of between 5 and 50 bar.
  • This C02 enriched stream is then cooled by the heat exchanger 6 at a temperature between -50 ° C and 25 ° C. Indeed, a part of the heat of the outflow allows to heat through the heat exchanger 6 the flow entering the catalytic oxidation unit.
  • This operation makes it possible through the heat exchanger 6 to simultaneously cool the gas stream leaving the catalytic oxidation unit.
  • the stream thus cooled is brought into contact with the membrane 7, which will make it possible to recover the CO 2 generated by the catalytic oxidation unit 3.
  • a gas stream enriched with CO 2 8 and a residual gas stream 9 at a pressure between 5 and 50 bar.
  • This residual stream 9 is then reheated in a heater 10 at a temperature between 50 and 200 ° C before being sent into the turbines 5 in order to recover the pressure energy of the gas stream.
  • FIG. 3 represents the version of an installation according to the invention comprising a heat exchanger 6 making it possible to use the heat at the outlet of the catalytic oxidation unit to heat the residual gas coming from the membrane and thus to cool the flow gas leaving the catalytic oxidation unit.
  • the gas stream 1 leaving the separator pot or pots is heated to a temperature between 90 and 140 ° C in a heater 2 and is introduced into the catalytic oxidation unit 3 between 5 and 50 bar.
  • the oxidant used in this catalytic oxidation unit 3 is the oxygen initially included in the feed gas stream and / or oxygen from an external source. This catalytic oxidation unit 3 makes it possible to obtain a CO concentration of the order of 100 ppm.
  • a part of the heat of the flow leaving the catalytic oxidation unit allows, through the heat exchanger, to heat the residual flow 9.
  • This operation allows, in fact, via the of the ref heat exchanger simultaneously stiffen the gas stream leaving the catalytic oxidation unit.
  • the temperature of the gas leaving the catalytic oxidation unit will be between 140 and 150 ° C. for CO contents of between 600 and 800 ppm at the inlet of the first separator pot and an inlet temperature of catalytic oxidation unit of between 125 and 145 ° C.
  • the residual stream 9 thus heated is sent to the turbines 5 in order to recover the pressure energy of the gas stream.

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Abstract

Installation de purification d'un flux gazeux comprenant au moins 45% de CO2, et du CO, ladite installation comprenant: (i) un premier compresseur pour compresser le flux gazeux, (ii) un échangeur de chaleur pour refroidir le flux gazeux comprimé, (iii) un pot séparateur pour séparer le gaz de tête produit dans l'échangeur de chaleur, (iv) un réchauffeur 2 placé sur la ligne du gaz de tête issu du pot séparateur, (v) une unité d'oxydation catalytique 3 pour oxyder le CO compris dans le flux gazeux issu du réchauffeur 2, et (vi) des turbines 5 placées en aval de l'unité d'oxydation catalytique.

Description

Procédé et installation pour éliminer le monoxyde de carbone d'un flux gazeux comprenant du C02 et récupérer l'énergie d'un flux sortant de ladite installation
La présente invention concerne une installation et un procédé pour éliminer le CO d'un flux gazeux comprenant au moins 45% de dioxyde de carbone, plus particulièrement plus de 80% de dioxyde de carbone. L'invention s'applique particulièrement à la purification d'un flux gazeux issu d'un procédé d'oxycombustion.
L'accroissement de la concentration en dioxyde de carbone dans l'atmosphère est en très grande partie la cause du réchauffement global. Le C02 d'origine humaine est essentiellement émis dans l'atmosphère par la combustion des combustibles fossiles dans les centrales thermiques.
Les centrales thermiques permettent par combustion de combustibles de dégager de la chaleur utilisable pour produire de la vapeur d'eau et éventuellement de l'énergie mécanique ou électrique. Les fumées de combustion dégagent des quantités importantes de C02 dans l'atmosphère. En plus du C02, d'autres molécules sont émises à l'atmosphère et sont polluantes, comme les oxydes d'azote (NOx), de soufre (SOx) et le monoxyde de carbone (CO).
La réduction des émissions de monoxyde de carbone est fondamentale compte-tenu en particulier des seuils limites imposés. Jusqu'aujourd'hui, seule une adaptation des conditions de procédés dans le sens de la réduction de la génération de monoxyde de carbone dans la chambre de combustion permet de réduire les émissions de monoxyde de carbone. Pour se faire, on pourra augmenter l'excès d'oxydant (02 de l'air en particulier) pour que l'oxydation du charbon ou du gaz naturel soit maximisée, oxydant ainsi le monoxyde de carbone en dioxyde de carbone. Mais cette réduction n'est pas suffisante.
Les seuils d'émission de monoxyde de carbone atteints avec cette technique restent encore très élevés.
Partant de là, un problème qui se pose est de fournir une installation permettant d'améliorer la purification d'un flux gazeux d'alimentation comprenant au moins 45% de C02 pour réduire les émissions atmosphériques de monoxyde de carbone.
Une solution de la présente invention est une installation de purification d'un flux gazeux comprenant au moins 45% de C02, et du CO, ladite installation comprenant :
(i) un premier compresseur pour compresser le flux gazeux,
(ii) un échangeur de chaleur pour refroidir le flux gazeux comprimé, (iii) un pot séparateur pour séparer le gaz de tête produit dans l'échangeur de chaleur,
(iv) un réchauffeur 2 placé sur la ligne du gaz de tête issu du pot séparateur,
(v) une unité d'oxydation catalytique 3 pour oxyder le CO compris dans le flux gazeux issu du réchauffeur 2, et
(vi) des turbines 5 placées en aval de l'unité d'oxydation catalytique.
Notons que le réchauffeur placé sur la ligne du gaz de tête issu du pot séparateur en amont de l'unité d'oxydation catalytique permet de chauffer le flux gazeux à une température comprise entre 90 et 140°C. En effet, l'oxydation catalytique doit être opérée à chaud, autrement dit à une température comprise entre 90 et 200°C.
Selon une deuxième alternative et afin d'obtenir un meilleur rendement en matière de taux de récupération de C02, l'installation peut comprendre :
(i) un premier compresseur pour compresser le flux gazeux,
(ii) un échangeur de chaleur pour refroidir le flux gazeux comprimé,
(iii) un premier pot séparateur pour séparer le gaz de tête produit dans l'échangeur de chaleur, (iv) un second pot séparateur placé sur la ligne du gaz de tête issu du premier pot séparateur,
(v) un second compresseur placé sur la ligne du gaz de tête issu du premier pot séparateur, entre le premier et le second pot séparateur,
(vi) un réchauffeur 2 placé sur la ligne de gaz de tête issu du second pot séparateur,
(viii) une unité d'oxydation catalytique 3 pour oxyder le CO compris dans le flux gazeux issu du réchauffeur, et
(ix) des turbines 5 placées en aval de la seconde unité d'oxydation catalytique.
Cette deuxième installation permet d'améliorer le rendement de récupération de C02. Une autre amélioration consisterait à installer l'unité d'oxydation catalytique entre le premier et le second pot séparateur, de préférence entre le second compresseur et le second pot séparateur. En effet, placer une unité d'oxydation catalytique en aval du second compresseur et en amont du second pot séparateur surtout permet d'augmenter le rendement de récupération du C02 de l'ordre de 0.1% pour environ 700 ppm de monoxyde de carbone dans les fumées d'entrée.
Par unité d'oxydation catalytique, on entend une unité comprenant un catalyseur pour catalyser la réaction et un oxydant nécessaire à l'oxydation. Dans le cadre de l'invention, le catalyseur est de préférence une matrice d'aluminium activée avec du platine et/ou du palladium et l'oxydant est de l'oxygène.
L'unité d'oxydation catalytique 3 permet d'oxyder le CO en C02 et donc de générer une part plus importante de C02. Les turbines 5 quant à elles permettent de récupérer une part de l'énergie liée à la haute pression et à la température du gaz en sortie de l'unité d'oxydation catalytique.
Selon le cas l'installation selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- ladite installation comprend une unité de séparation membranaire 7 pour récupérer le C02 produit par l'unité d'oxydation catalytique 3 et le ou les pot(s) séparateur(s), et les turbines 5 sont placées sur la ligne du gaz résiduel 9 issu de l'unité de séparation membranaire 7.
- ladite installation comprend un échangeur de chaleur 6 permettant d'utiliser la chaleur en sortie de l'unité d'oxydation catalytique 3 pour préchauffer le flux gazeux entrant dans l'unité d'oxydation catalytique 3 et ainsi refroidir le flux gazeux sortant de l'unité d'oxydation catalytique 3. En effet, il est préférable de refroidir le flux gazeux sortant de l'unité d'oxydation catalytique et donc mis en contact avec la membrane 7 car la membrane fonctionne mieux à une température ambiante, voire à des températures comprises entre 25 et -50°C.
- ladite installation comprend un réchauffeur 10 entre la membrane et les turbines. En effet, les turbines 5 nécessitent de chauffer à une température comprise entre 50°C et 200°C avant de détendre ladite installation comprend un échangeur de chaleur 6 permettant d'utiliser la chaleur en sortie de l'unité d'oxydation catalytique 3 pour chauffer le gaz résiduel 9 issu de la membrane 7 et ainsi refroidir le flux gazeux sortant de l'unité d'oxydation catalytique 3. Dans ce cas, l'échangeur de chaleur 6 permet de se passer du réchauffeur 10 avant les turbines.
- ladite installation comprend un réfrigérant 4 placé entre l'échangeur de chaleur et l'unité de séparation membranaire 7.
L'unité de séparation membranaire 7 permet de récupérer du C02. Aussi placer l'unité d'oxydation catalytique en amont de l'unité de séparation membranaire 7 permet de récupérer le C02 généré par l'unité d'oxydation catalytique.
La présente invention a également pour objet un procédé de purification d'un flux gazeux d'alimentation comprenant au moins 45% de C02 et du CO, ledit procédé mettant en œuvre une installation telle que définie dans l'une des revendications 1 à 7 et comprenant : a) une étape de séparation du flux gazeux d'alimentation dans au moins un pot séparateur, b) une étape de chauffage du gaz de tête issu du pot séparateur au sein du réchauffeur 2, c) une étape d'oxydation catalytique 3 du flux gazeux réchauffé à l'étape b) en présence d'oxygène,
d) une étape de récupération de l'énergie liée à la pression et à la température du flux gazeux récupéré en aval de l'unité d'oxydation catalytique au moyen de turbines 5. Notons qu'au sein des turbines 5, le gaz est détendu d'une pression comprise entre 5 et 50 bar à une pression comprise entre la pression atmosphérique et 4 bar.
Selon le cas, le procédé selon l'invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- que ledit procédé comprend entre les étapes c) et d) une étape de récupération du C02 produit à l'étape c) d'oxydation catalytique au moyen d'une unité de séparation membranaire 7.
- le flux gazeux d'alimentation comprend de l'oxygène et cet oxygène est utilisé à l'étape c) d'oxydation catalytique.
- la concentration en CO dans ledit flux gazeux d'alimentation est inférieure à 1% de préférence inférieure à 0,1%.
- la concentration en C02 dans ledit flux gazeux d'alimentation est supérieure à 45%, de préférence supérieure à 70%>.
- l'étape c) d'oxydation catalytique est effectuée à une pression comprise entre 5 et 50 bars. - le flux gazeux d'alimentation est un flux de fumées d'oxycombustion.
L'invention va maintenant être décrite en détail à l'aide des figures 1 à 3.
Notons que dans chacune des figures, le ou les pots séparateurs ne sont pas représentés. Le flux gazeux 1 sera considéré comme le flux sortant du ou des pots séparateurs.
La figure 1 représente la version la plus simple d'une installation selon l'invention. En effet, cette installation ne comprend ni de membrane permettant de récupérer le C02 généré par la dernière oxydation catalytique ni d'échangeur de chaleur. Le flux gazeux 1 sortant du ou des pots séparateurs est chauffé à une température comprise entre 90 et 140°C dans un réchauffeur 2 puis est introduit dans l'unité d'oxydation catalytique 3 entre 5 et 50 bar. L'oxydant utilisé dans cette unité d'oxydation catalytique 3 est l'oxygène compris initialement dans le flux gazeux d'alimentation et/ou de l'oxygène provenant d'une source extérieure. Cette unité d'oxydation catalytique 3 permet d'obtenir une concentration en CO de l'ordre de lOOppm. On récupère ainsi en sortie de l'unité d'oxydation catalytique un flux gazeux appauvri en CO et légèrement enrichi en C02, à une pression comprise entre 5 et 50 bar. Ce flux enrichi en C02 est ensuite refroidi dans un réfrigérant 4 à une température comprise entre 50 et 200°C avant d'être envoyé dans les turbines 5 afin de récupérer l'énergie de pression du flux gazeux. L'énergie récupérée dépendra du taux de détente dans la ou les turbine(s), de la température d'entrée et de l'efficacité des turbines. La température à la sortie est comprise entre -60°C et 100°C. La figure 2 représente la version d'une installation selon l'invention comprenant un échangeur de chaleur 6 permettant d'utiliser la chaleur en sortie de l'unité d'oxydation catalytique pour préchauffer le flux gazeux entrant dans l'unité d'oxydation catalytique et ainsi refroidir le flux gazeux sortant de l'unité d'oxydation catalytique. Le flux gazeux 1 sortant du ou des pots séparateurs est chauffé à une température comprise entre 90 et 140°C en partie au moyen de l'échangeur de chaleur 6 et en partie au moyen d'un réchauffeur 2. La réaction catalytique étant exothermique, une part de la chaleur va être générée par l'unité d'oxydation catalytique. Si la teneur en CO est élevée, cette production de chaleur peut être suffisante pour pouvoir éviter l'utilisation du réchauffeur 2. Le flux gazeux est ensuite introduit dans l'unité d'oxydation catalytique 3 entre 5 et 50 bar. L'oxydant utilisé dans cette unité d'oxydation catalytique 3 est l'oxygène compris initialement dans le flux gazeux d'alimentation et/ou de l'oxygène provenant d'une source extérieure. Cette unité d'oxydation catalytique 3 permet d'obtenir une concentration en CO de l'ordre de lOOppm. On récupère ainsi en sortie de l'unité d'oxydation catalytique un flux gazeux appauvri en CO et légèrement enrichi en C02, à une pression comprise entre 5 et 50 bar. Ce flux enrichi en C02 est ensuite refroidi grâce à l'échangeur de chaleur 6 à une température comprise entre - 50°C et 25°C. En effet, une partie de la chaleur du flux sortant permet de chauffer par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur 6 le flux entrant dans l'unité d'oxydation catalytique. Cette opération permet de fait par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur 6 de refroidir simultanément le flux gazeux sortant de l'unité d'oxydation catalytique. Le flux ainsi refroidi est mis au contact de la membrane 7 qui va permettre de récupérer le C02 généré par l'unité d'oxydation catalytique 3. En effet, en sortie de la membrane 7 on récupère un flux gazeux enrichi en C02 8 et un flux gazeux résiduel 9 à une pression comprise entre 5 et 50 bar. Ce flux résiduel 9 est ensuite réchauffé dans un réchauffeur 10 à une température comprise entre 50 et 200°C avant d'être envoyé dans les turbines 5 afin de récupérer l'énergie de pression du flux gazeux.
La figure 3 représente la version d'une installation selon l'invention comprenant un échangeur de chaleur 6 permettant d'utiliser la chaleur en sortie de l'unité d'oxydation catalytique pour chauffer le gaz résiduel issu de la membrane et ainsi refroidir le flux gazeux sortant de l'unité d'oxydation catalytique. Le flux gazeux 1 sortant du ou des pots séparateurs est chauffé à une température comprise entre 90 et 140°C dans un réchauffeur 2 puis est introduit dans l'unité d'oxydation catalytique 3 entre 5 et 50 bar. L'oxydant utilisé dans cette unité d'oxydation catalytique 3 est l'oxygène compris initialement dans le flux gazeux d'alimentation et/ou de l'oxygène provenant d'une source extérieure. Cette unité d'oxydation catalytique 3 permet d'obtenir une concentration en CO de l'ordre de lOOppm. On récupère ainsi en sortie de l'unité d'oxydation catalytique un flux gazeux appauvri en CO et légèrement enrichi en C02, à une pression comprise entre 5 et 50 bar Ce flux enrichi en C02 est ensuite refroidi à une température comprise entre - 40°C et 25°C en partie grâce à l'échangeur de chaleur 6 et à un réfrigérant 4. Le flux ainsi refroidi est mis au contact de la membrane 7 qui va permettre de récupérer le C02 généré par l'unité d'oxydation catalytique 3. En effet, en sortie de la membrane 7 on récupère un flux gazeux enrichi en C02 8 et un flux gazeux résiduel 9 à une pression comprise entre 5 et 50 bar Ce flux résiduel 9 est ensuite réchauffé à une température comprise entre 90 et 200°C grâce à l'échangeur de chaleur 6. En effet, une partie de la chaleur du flux sortant de l'unité d'oxydation catalytique permet par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur de chauffer le flux résiduel 9. Cette opération permet de fait par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur de refroidir simultanément le flux gazeux sortant de l'unité d'oxydation catalytique. Dans cette configuration, la température du gaz en sortie de l'unité d'oxydation catalytique sera comprise entre 140 et 150°C pour des teneurs de CO comprise entre 600 et 800ppm en entrée du premier pot séparateur et une température d'entrée de l'unité d'oxydation catalytique comprise entre 125 et 145°C. Le flux résiduel 9 ainsi réchauffé est envoyé dans les turbines 5 afin de récupérer l'énergie de pression du flux gazeux.

Claims

Revendications 1. Installation de purification d'un flux gazeux comprenant au moins 45% de C02, et du CO, ladite installation comprenant :
(i) un premier compresseur pour compresser le flux gazeux,
(ii) un échangeur de chaleur pour refroidir le flux gazeux comprimé,
(iii) un pot séparateur pour séparer le gaz de tête produit dans Γ échangeur de chaleur,
(iv) un réchauffeur (2) placé sur la ligne du gaz de tête issu du pot séparateur,
(v) une unité d'oxydation catalytique (3) pour oxyder le CO compris dans le flux gazeux issu du réchauffeur (2), et
(vi) des turbines (5) placées en aval de l'unité d'oxydation catalytique.
2. Installation de purification d'un flux gazeux comprenant au moins 45% de C02 et du CO, ladite installation comprenant :
(i) un premier compresseur pour compresser le flux gazeux,
(ii) un échangeur de chaleur pour refroidir le flux gazeux comprimé,
(iii) un premier pot séparateur pour séparer le gaz de tête produit dans Γ échangeur de chaleur, (iv) un second pot séparateur placé sur la ligne du gaz de tête issu du premier pot séparateur,
(v) un second compresseur placé sur la ligne du gaz de tête issu du premier pot séparateur, entre le premier et le second pot séparateur,
(vi) un réchauffeur (2) placé sur la ligne de gaz de tête issu du second pot séparateur,
(viii) une unité d'oxydation catalytique (3) pour oxyder le CO compris dans le flux gazeux issu du réchauffeur (2), et
(ix) des turbines (5) placées en aval de la seconde unité d'oxydation catalytique.
3. Installation de purification selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite installation comprend une unité de séparation membranaire (7) pour récupérer le C02 produit par l'unité d'oxydation catalytique (3) et le ou les pot(s) séparateur(s), et les turbines (5) sont placées sur la ligne du gaz résiduel (9) issu de l'unité de séparation membranaire (7).
4. Installation de purification selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite installation comprend un échangeur de chaleur (6) permettant d'utiliser la chaleur en sortie de Γ unité d'oxydation catalytique (3) pour préchauffer le flux gazeux entrant dans l'unité d'oxydation catalytique et ainsi refroidir le flux gazeux sortant de l'unité d'oxydation catalytique.
5. Installation de purification selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite installation comprend un réchauffeur (10) entre la membrane et les turbines.
6. Installation de purification selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite installation comprend un échangeur de chaleur (6) permettant d'utiliser la chaleur en sortie de l'unité d'oxydation catalytique (3) pour chauffer le gaz résiduel (9) issu de la membrane et ainsi refroidir le flux gazeux sortant de l'unité d'oxydation catalytique (3).
7. Installation de purification selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite installation comprend un réfrigérant (4) placé entre l'échangeur de chaleur (6) et l'unité de séparation membranaire (7).
8. Procédé de purification d'un flux gazeux d'alimentation comprenant au moins 45% de C02 et du CO, ledit procédé mettant en œuvre une installation telle que définie dans l'une des revendications 1 à 7 et comprenant :
a) une étape de séparation du flux gazeux d'alimentation dans au moins un pot séparateur, b) une étape de chauffage du gaz de tête issu du pot séparateur au sein du réchauffeur (2), c) une étape d'oxydation catalytique (3) du flux gazeux réchauffé à l'étape b) en présence d'oxygène,
d) une étape de récupération de l'énergie liée à la pression et à la température du flux gazeux récupéré en aval de l'unité d'oxydation catalytique au moyen de turbines (5).
9. Procédé de purification selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit procédé comprend entre les étapes c) et d) une étape de récupération du C02 produit à l'étape c) d'oxydation catalytique au moyen d'une unité de séparation membranaire (7).
10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le flux gazeux d'alimentation comprend de l'oxygène et cet oxygène est utilisé à l'étape c) d'oxydation catalytique.
11. Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la concentration en CO dans ledit flux gazeux d'alimentation est inférieure à 1% de préférence inférieure à 0,1%.
12. Procédé selon l'une des revendications 8 à 1 1, caractérisé en ce que la concentration en C02 dans ledit flux gazeux d'alimentation est supérieure à 45%, de préférence supérieure à 70%.
13. Procédé selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que l'étape c) d'oxydation catalytique est effectuée à une pression comprise entre 5 et 50 bars.
14. Procédé selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que le flux gazeux d'alimentation est un flux de fumées d'oxycombustion.
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