FR2944217A1 - Method for collecting carbon dioxide in flue gases from e.g. power station, involves recycling heated refrigerant to constitute part of purging gas introduced into adsorbing solid loaded with carbon dioxide to regenerate solid - Google Patents

Method for collecting carbon dioxide in flue gases from e.g. power station, involves recycling heated refrigerant to constitute part of purging gas introduced into adsorbing solid loaded with carbon dioxide to regenerate solid Download PDF

Info

Publication number
FR2944217A1
FR2944217A1 FR0901766A FR0901766A FR2944217A1 FR 2944217 A1 FR2944217 A1 FR 2944217A1 FR 0901766 A FR0901766 A FR 0901766A FR 0901766 A FR0901766 A FR 0901766A FR 2944217 A1 FR2944217 A1 FR 2944217A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
solid
carbon dioxide
refrigerant
adsorption
temperature
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.)
Granted
Application number
FR0901766A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2944217B1 (en
Inventor
Pierre Antoine Bouillon
Gerhard Pirngruber
Sylvain Louret
Rodrigues Tania Janeiro
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.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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 IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority to FR0901766A priority Critical patent/FR2944217B1/en
Publication of FR2944217A1 publication Critical patent/FR2944217A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2944217B1 publication Critical patent/FR2944217B1/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/02Separation 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 adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation 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 adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047Pressure swing adsorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16Alumino-silicates
    • B01J20/18Synthetic zeolitic molecular sieves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/223Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material containing metals, e.g. organo-metallic compounds, coordination complexes
    • B01J20/226Coordination polymers, e.g. metal-organic frameworks [MOF], zeolitic imidazolate frameworks [ZIF]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/3408Regenerating or reactivating of aluminosilicate molecular sieves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/3425Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids comprising organic materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/345Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture
    • B01J20/3458Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the gas phase
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/3491Regenerating or reactivating by pressure treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106Silica or silicates
    • B01D2253/108Zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/20Organic adsorbents
    • B01D2253/204Metal organic frameworks (MOF's)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40043Purging
    • B01D2259/4005Nature of purge gas
    • B01D2259/40056Gases other than recycled product or process gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402Further details for adsorption processes and devices using two beds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/50Aspects relating to the use of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/60Use in several different columns
    • B01J2220/603Use in several different columns serially disposed columns
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

The method involves making flue gases to contact with solid adsorbing carbon dioxide (CO2). Purging gas is introduced into adsorbing solid loaded with carbon dioxide to regenerate a solid for obtaining a gas flow rich in carbon dioxide. The gas flow rich in carbon dioxide compressed to obtain a compressed gas flow. The compressed gas flow is cooled by transferring heat to refrigerant for obtaining heated refrigerant. The heated refrigerant is recycled to constitute a part of the purging gas selected from water and alcohol. The solid adsorbing carbon dioxide is selected from solids obtained by immobilization of amine on a support, zeolite and metal oxide framework (MOF).

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de captage du CO2 dans des fumées de combustion par adsorption et la compression du CO2 purifié pour son transport et stockage. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a process for capturing CO2 in combustion fumes by adsorption and compression of purified CO2 for its transport and storage.

CONTEXTE Une grande partie de l'énergie est produite par la combustion des ressources fossiles qui rejette du CO2 dans l'atmosphère. Ces émissions font augmenter la concentration du CO2 dans l'atmosphère et provoquent un réchauffement climatique. Pour limiter l'ampleur de ce réchauffement, il est nécessaire de réduire les émissions de 002 liées à la production d'énergie. Une solution consiste à capter puis stocker le CO2 émis par combustion, notamment dans des centrales électriques. Un procédé de captage du CO2 sépare le CO2 des autres constituants des fumées issues de la combustion des ressources fossiles et permet ainsi de transporter le CO2 sous forme concentrée dans un lieu de stockage souterrain. De cette façon, le CO2 est séquestré dans réservoir souterrain au lieu de le rejeter dans l'atmosphère. Un inconvénient des procédés de captage de CO2 est qu'ils consomment eux même de l'énergie. Dans une centrale électrique, l'installation d'un procédé de captage réduit alors le rendement énergétique dans la centrale : une partie de l'énergie produite par la combustion des ressources fossiles est consommée par l'unité de captage. Pour éviter la production de CO2 par le procédé dont l'objet est d'éviter le rejet de CO2, il est primordial de minimiser la consommation énergétique, notamment la consommation des ressources fossiles, du procédé de captage. Pour capter le CO2, le procédé de référence est à ce jour l'absorption du CO2 par une solution basique, par exemple par une solution aqueuse de monoethanolamine. Ce procédé présente plusieurs inconvénients : la consommation énergétique pour la régénération de l'amine est importante et la dégradation de l'amine cause des problèmes de corrosion. Il existe plusieurs alternatives au procédé d'absorption par solvant, par exemple, la séparation du CO2 par membrane ou la séparation du CO2 par adsorption. L'adsorption sur un solide évite les problèmes de corrosion et peut potentiellement réduire le coût énergétique de la régénération. ÉTAT DE L'ART ANTERIEUR BACKGROUND Much of the energy is produced by burning fossil fuels that release CO2 into the atmosphere. These emissions increase the concentration of CO2 in the atmosphere and cause global warming. To limit the magnitude of this warming, it is necessary to reduce the emissions of 002 related to the production of energy. One solution is to capture and store the CO2 emitted by combustion, especially in power plants. A CO2 capture process separates CO2 from the other components of the fumes from the combustion of fossil fuels and thus allows CO2 to be transported in concentrated form to an underground storage facility. In this way, CO2 is sequestered in the underground reservoir instead of being released into the atmosphere. A disadvantage of CO2 capture processes is that they themselves consume energy. In a power plant, the installation of a capture process then reduces the energy efficiency in the plant: part of the energy produced by the combustion of fossil resources is consumed by the capture unit. To avoid the production of CO2 by the process whose object is to avoid the release of CO2, it is essential to minimize the energy consumption, especially the consumption of fossil resources, the capture process. To capture CO2, the reference process is currently absorption of CO2 by a basic solution, for example by an aqueous solution of monoethanolamine. This method has several disadvantages: the energy consumption for the regeneration of the amine is important and the degradation of the amine causes corrosion problems. There are several alternatives to the solvent absorption process, for example, the separation of CO2 by membrane or the separation of CO2 by adsorption. Adsorption on a solid avoids corrosion problems and can potentially reduce the energy cost of regeneration. STATE OF THE PRIOR ART

Un procédé d'adsorption est un procédé cyclique dans lequel on effectue une étape d'adsorption de CO2 en alternance avec une étape de régénération de l'adsorbant. Il y a deux possibilités pour régénérer l'adsorbant : par modulation de la température ou par modulation de la pression partielle du composé à adsorber ou désorber. An adsorption process is a cyclic process in which a CO2 adsorption step is carried out alternately with a regeneration step of the adsorbent. There are two possibilities for regenerating the adsorbent: by modulating the temperature or by modulating the partial pressure of the compound to be adsorbed or desorbed.

Les procédés utilisant une modulation de la température sont couramment nommés "TSA" ou "Temperature Swing Adsorption". L'adsorbant est chauffé par une source de chaleur externe ou, plus souvent, par un gaz chaud traversant le lit contenant le solide adsorbant. A cause de l'inertie thermique, les "TSA" sont caractérisés par un temps de cycle relativement long. Les procédés utilisant une modulation de la pression, plus précisément la pression partielle, sont couramment nommés "PSA" ou "Pressure Swing Adsorption". Pour régénérer l'adsorbant, la pression dans l'adsorbeur est abaissée. Si la pression de désorption est inférieure à la pression atmosphérique on utilise aussi le terme "VSA" ou "Vacuum Swing Adsorption". La réduction de la pression peut être utilisée en combinaison avec un gaz de purge qui assiste à la désorption. Les procédés "PSA" sont bien connus pour la purification de flux composé d'H2, mais sont rarement utilisés pour le captage du CO2 dans les fumées de combustion. Le document JP 7080246 A2 décrit l'utilisation d'un "VSA" pour traiter les fumées d'une centrale au charbon. Les fumées sont d'abord déshumidifiées (par adsorption), le CO2 est ensuite adsorbé dans une deuxième colonne. L'adsorbant est régénéré sous vide. Le document propose une solution pour réduire la consommation de gaz nécessaire pour régénérer la colonne de déshumidification. Néanmoins le déshumidificateur en amont de l'adsorbeur du CO2 pénalise l'efficacité du procédé parce qu'une partie de l'énergie est dépensée pour adsorber et désorber l'eau dans le déshumidificateur. Un procédé d'adsorption qui ne nécessite pas une charge sèche serait donc largement préférable. Le document US 6,755,892 B2 décrit l'utilisation des solides dans un procédé de captage du CO2 par adsorption, alternant entre des étapes d'adsorption et de désorption. Trois modes de désorption sont proposées : (i) la désorption en température via une source de chaleur externe, (ii) la désorption en température par un chauffage directe avec de la vapeur d'eau, (iii) la désorption sous vide. Aucune préférence n'est donnée entre ces trois modes de désorption. Or, la consommation énergétique d'une régénération en température ou sous vide n'est pas du tout équivalente. La présente invention propose d'optimiser l'étape de désorption afin de minimiser le coût énergétique du procédé de captage. Une unité de captage de CO2 est composée d'une section de captage et d'une section de compression du CO2 capté. Le CO2 est comprimé généralement à 110 bar pour pouvoir le transporter sous forme supercritique jusqu'à un site de stockage. La chaîne de compression du CO2 génère de la chaleur à une température relativement basse. Methods using temperature modulation are commonly referred to as "TSA" or "Temperature Swing Adsorption". The adsorbent is heated by an external heat source or, more often, by a hot gas passing through the bed containing the adsorbent solid. Because of thermal inertia, "TSA" is characterized by a relatively long cycle time. Processes using pressure modulation, more precisely partial pressure, are commonly referred to as "PSA" or "Pressure Swing Adsorption". To regenerate the adsorbent, the pressure in the adsorber is lowered. If the desorption pressure is lower than the atmospheric pressure, the term "VSA" or "Vacuum Swing Adsorption" is also used. The pressure reduction can be used in combination with a purge gas that assists desorption. "PSA" processes are well known for purifying H 2 -compound but are rarely used for CO2 capture in combustion fumes. JP 7080246 A2 discloses the use of a "VSA" to treat fumes from a coal-fired power plant. The fumes are first dehumidified (by adsorption), the CO2 is then adsorbed in a second column. The adsorbent is regenerated under vacuum. The document proposes a solution to reduce the gas consumption necessary to regenerate the dehumidification column. Nevertheless the dehumidifier upstream of the CO2 adsorber penalizes the efficiency of the process because some of the energy is spent to adsorb and desorb the water in the dehumidifier. An adsorption process that does not require a dry charge would therefore be greatly preferable. US 6,755,892 B2 describes the use of solids in a process for adsorptive CO2 capture, alternating between adsorption and desorption steps. Three desorption modes are proposed: (i) temperature desorption via an external heat source, (ii) temperature desorption by direct heating with water vapor, (iii) vacuum desorption. No preference is given between these three modes of desorption. However, the energy consumption of a regeneration temperature or vacuum is not at all equivalent. The present invention proposes to optimize the desorption step in order to minimize the energy cost of the capture process. A CO2 capture unit is composed of a capture section and a captured CO2 compression section. CO2 is usually compressed to 110 bar to be transported in supercritical form to a storage site. The CO2 compression chain generates heat at a relatively low temperature.

Le procédé selon l'invention propose de récupérer la chaleur générée par la compression du CO2 et d'adapter les conditions de régénération du solide adsorbant afin de pouvoir utiliser la chaleur disponible pour effectuer la régénération de l'adsorbant. L'enjeux est d'adapter les conditions opératoires de l'adsorption et de désorption afin d'optimiser l'intégration thermique avec la chaîne de compression du CO2. The method according to the invention proposes to recover the heat generated by the compression of the CO2 and to adapt the regeneration conditions of the adsorbent solid in order to be able to use the available heat to carry out the regeneration of the adsorbent. The challenge is to adapt the operating conditions of adsorption and desorption in order to optimize thermal integration with the CO2 compression chain.

RÉSUMÉ DE L'INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION

Procédé pour capter le CO2 contenu dans des fumées de combustion, dans lequel on effectue les étape suivantes : a) les fumées de combustion sont mises en contact avec un solide adsorbant le CO2 de 10 manière à obtenir un gaz appauvri en 002 et un solide adsorbant chargé en 002, puis b) on introduit un gaz de purge dans le solide adsorbant chargé en CO2 pour régénérer le solide et obtenir un flux gazeux riche en CO2, c) on effectue au moins une compression du flux gazeux riche en 002 pour obtenir un flux gazeux comprimé, puis 15 d) on effectue un refroidissement du flux gazeux comprimé par échange de chaleur avec un fluide frigorigène pour condenser une portion liquide dudit flux gazeux comprimé et obtenir un fluide frigorigène réchauffé, e) on recycle le fluide frigorigène réchauffé pour constituer au moins une partie dudit gaz de purge à l'étape b). 20 Selon l'invention, après l'étape d), on peut séparer la portion liquide dudit flux gazeux comprimé et dans lequel on peut recycler au moins une première partie de ladite portion liquide pour constituer au moins une partie dudit fluide frigorigène. On peut recycler au moins une deuxième partie de ladite portion liquide condensée à 25 l'étape b) pour constituer une partie dudit gaz de purge. On peut vaporiser ladite deuxième partie de ladite portion liquide condensée. On peut effectuer : l'étape a) à une pression comprise entre 1 bar absolu et 3 bars absolu et à une température comprise entre 50°C et 90°C, 30 l'étape b) à une pression comprise entre 0,05 bar absolu et 0,8 bars absolu et à une température comprise entre 50°C et 110°C. Process for capturing the CO2 contained in combustion fumes, in which the following steps are carried out: a) the combustion fumes are brought into contact with a solid that adsorbs CO2 so as to obtain a gas depleted in 002 and an adsorbent solid charged at 002, then b) a purge gas is introduced into the adsorbent solid charged with CO2 to regenerate the solid and obtain a gaseous flow rich in CO2, c) at least one compression of the gas stream rich in 002 to obtain a compressed gaseous stream, then d) cooling of the compressed gas stream by heat exchange with a refrigerant to condense a liquid portion of said compressed gas stream and obtain a heated refrigerant, e) recycle the heated refrigerant to form at least a portion of said purge gas in step b). According to the invention, after step d), the liquid portion of said compressed gas stream can be separated and in which at least a first portion of said liquid portion can be recycled to constitute at least a portion of said refrigerant. At least a second portion of said condensed liquid portion in step b) may be recycled to form a portion of said purge gas. The second portion of said condensed liquid portion may be vaporized. Step a) can be carried out at a pressure of between 1 bar absolute and 3 bar absolute and at a temperature of between 50 ° C. and 90 ° C., step b) at a pressure of between 0.05 bar. absolute and 0.8 bar absolute and at a temperature of between 50 ° C and 110 ° C.

Le gaz de purge peut être choisi parmi l'eau et un alcool. Le solide adsorbant peut être choisi parmi un solide obtenu par immobilisation d'une 35 amine sur un support, une zéolithe, un MOF. The purge gas may be selected from water and an alcohol. The adsorbent solid may be selected from a solid obtained by immobilizing an amine on a support, a zeolite or an MOF.

Les fumées de combustions peuvent être produites par l'une des installations suivantes : une centrale électrique, une raffinerie, une cimenterie, une installation de sidérurgie. Combustion fumes can be produced by one of the following facilities: a power plant, a refinery, a cement plant, a steel plant.

L'intégration thermique avec la chaîne de compression, selon l'invention, permet de chauffer le gaz de purge à la température nécessaire, en minimisant l'apport d'énergie externe. De plus, puisque le gaz de purge provoque la désorption du CO2, la pression dans l'adsorbeur pendant la phase de désorption peut être augmentée par rapport à un mode de régénération sous vide sans gaz de purge. Le fait de pouvoir augmenter la pression de l'absorbeur lors de la désorption, permet de diminuer la consommation d'énergie électrique des compresseurs. Il est également possible de réduire le nombre d'étages de compression et ainsi diminuer les coûts d'investissement. The thermal integration with the compression chain, according to the invention, makes it possible to heat the purge gas to the necessary temperature, while minimizing the supply of external energy. In addition, since the purge gas causes the desorption of CO2, the pressure in the adsorber during the desorption phase can be increased compared to a vacuum regeneration mode without purge gas. The fact of being able to increase the pressure of the absorber during desorption makes it possible to reduce the electrical energy consumption of the compressors. It is also possible to reduce the number of stages of compression and thus reduce investment costs.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION D'autres avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite ci-après en se référant aux figures parmi lesquelles : la figure 1 représente un mode de réalisation du procédé selon l'invention, la figure 2 un procédé d'adsorption dépourvu de l'intégration thermique selon la présente invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Other advantages of the invention will be better understood and will appear more clearly on reading the description given below with reference to the figures, in which: FIG. 1 represents an embodiment of the method according to the invention, Figure 2 an adsorption process devoid of thermal integration according to the present invention.

En référence à la figure 1, le procédé de captage du CO2 par adsorption utilise au moins deux colonnes de solide adsorbant, représentées par les colonnes Cl et C2. Selon l'invention, les solides adsorbants sont mis en oeuvre selon un procédé de type "PSA". Une colonne est en mode adsorption pendant que l'autre colonne est en mode régénération ou désorption. Les colonnes fonctionnent alternativement et successivement entre le mode adsorption et le mode régénération. Les procédés "PSA" sont bien connus de l'homme de l'art et il y a évidemment la possibilité de construire des cycles plus complexes avec plus que deux colonnes, pour améliorer le rendement etlou la pureté du CO2. L'objet de la présente invention ne dépend pas du choix de cycle, ni du nombre de colonnes utilisées. With reference to FIG. 1, the adsorption CO2 capture method uses at least two columns of adsorbent solid, represented by the columns C1 and C2. According to the invention, the adsorbent solids are used according to a "PSA" type process. One column is in adsorption mode while the other column is in regeneration or desorption mode. The columns work alternately and successively between the adsorption mode and the regeneration mode. "PSA" processes are well known to those skilled in the art and there is obviously the possibility of building more complex cycles with more than two columns, to improve the efficiency and / or purity of CO2. The object of the present invention does not depend on the choice of cycle, nor the number of columns used.

Le gaz à décarbonater arrive par le conduit 1. Le gaz est une fumée de combustion 35 comportant du CO2, par exemple dans une teneur comprise entre 5% et 30%. Les fumées de combustion peuvent être produites par une centrale thermique pour la production d'électricité. Le procédé de captage selon l'invention peut également être appliqué à toutes les fumées de combustion, produite par exemple dans une raffinerie, dans une cimenterie, dans une installation de sidérurgie. The gas to be decarbonated arrives via line 1. The gas is a combustion smoke comprising CO 2, for example in a content of between 5% and 30%. Combustion fumes can be produced by a thermal power plant for the generation of electricity. The capture process according to the invention can also be applied to all combustion fumes, produced for example in a refinery, in a cement plant, in a steel plant.

Etape d'adsorption : Dans la description ci-après, la colonne Cl fonctionne en mode adsorption, tandis que la colonne C2 fonctionne en mode régénération. Le gaz à traiter arrivant par le conduit 1 à la température d'adsorption est introduit par le conduit la dans la colonne d'adsorption Cl. Le CO2 s'adsorbe sur le solide dans la colonne et un gaz purifié sort de la colonne Cl pour être évacué par les conduits 2a et 2. La durée de l'étape d'adsorption, c'est-à-dire le temps pendant lequel la fumées circule à travers le solide adsorbant dans la colonne Cl, dépend notamment du taux de récupération de 002, de la pureté du 002 requis, de la nature du cycle choisi, etc. De préférence, la température des fumées entrant dans la colonne Cl est régulée à une température proche de la température de régénération décrite ci-après pour limiter la consommation énergétique qui serait nécessaire pour modifier la température de l'adsorbant entre l'étape d'adsorption et l'étape de régénération. Par exemple les fumées arrivant par le conduit 1 sont à une température comprise entre 50°C et 90°C. Ainsi lors de l'étape d'adsorption, le solide dans la colonne Cl est à une température comprise entre 50°C et 90°C. Lors de l'adsorption la pression des fumées arrivant par le conduit 1 et introduites dans Cl est comprise entre 1 bar et 3 bars absolus. Ainsi la pression partielle en CO2 des fumées traversant le solide adsorbant dans Cl est suffisante pour provoquer l'adsorption du 002 par le solide. Adsorption step: In the description below, the column C1 operates in adsorption mode, while column C2 operates in regeneration mode. The gas to be treated arriving via line 1 at the adsorption temperature is introduced via line 1a into the adsorption column Cl. The CO2 is adsorbed on the solid in the column and a purified gas leaves the column Cl for The duration of the adsorption stage, that is to say the time during which the fumes circulate through the adsorbent solid in the Cl column, depends in particular on the recovery rate of 002, the purity of the required 002, the nature of the cycle chosen, etc. Preferably, the flue gas temperature entering the Cl column is regulated at a temperature close to the regeneration temperature described below to limit the energy consumption that would be necessary to change the temperature of the adsorbent between the adsorption step and the regeneration step. For example, the fumes arriving via line 1 are at a temperature of between 50 ° C. and 90 ° C. Thus, during the adsorption step, the solid in column Cl is at a temperature of between 50 ° C. and 90 ° C. During adsorption, the pressure of the fumes arriving via line 1 and introduced into Cl is between 1 bar and 3 bars absolute. Thus, the CO2 partial pressure of the fumes passing through the adsorbent solid in Cl is sufficient to cause the adsorption of 002 by the solid.

A la fin de l'étape d'adsorption le débit de fumées circulant par le conduit la est arrêté. Le solide adsorbant dans Cl est chargé en CO2 et il est à une pression comprise entre 1 bar et 3 bars. At the end of the adsorption stage the flue gas flow flowing through the duct is stopped. The adsorbent solid in Cl is charged with CO2 and is at a pressure between 1 bar and 3 bar.

Etape de régénération : Dans la description ci-après, on intervertit le mode de fonctionnement de Cl avec celui de C2 et vice-versa : la colonne Cl fonctionne en mode régénération, tandis que la colonne C2 fonctionne en mode adsorption. La colonne Cl est mise sous vide à l'aide d'une pompe à vide. Eventuellement, avant d'effectuer la mise sous vide de la colonne Cl, on peut effectuer une étape d'égalisation de pression avec une autre colonne. Par exemple la colonne Cl est connectée à une autre colonne dont la pression est inférieure à la pression dans Cl. Regeneration step: In the following description, the operating mode of C1 is reversed with that of C2 and vice-versa: column C1 operates in regeneration mode, while column C2 operates in adsorption mode. Column C1 is evacuated using a vacuum pump. Optionally, before carrying out the evacuation of the column Cl, one can perform a pressure equalization step with another column. For example the column Cl is connected to another column whose pressure is lower than the pressure in Cl.

On introduit un gaz de purge arrivant par les conduits 3 et 3a dans la colonne Cl. Lors de la régénération, le gaz de purge circule dans la colonne à contre-courant par rapport au sens de circulation des fumées lors de l'étape d'adsorption. Le gaz de purge provoque la désorption de CO2 et entraîne le 002 vers la sortie de la colonne par les conduits 4a et 4. A purge gas arriving via the ducts 3 and 3a is introduced into the column C1. During the regeneration, the purge gas circulates in the countercurrent column with respect to the direction of flow of the fumes during the step of flushing. adsorption. The purge gas causes the desorption of CO2 and leads the 002 to the outlet of the column through the ducts 4a and 4.

L'effluent issu de la colonne Cl pendant l'étape de régénération est donc essentiellement composé d'un mélange de 002 et du gaz de purge. Le 002 doit donc être séparé du gaz de purge. Selon l'invention, pour faciliter la séparation, le gaz de purge est préférentiellement un composé condensable, par exemple de la vapeur d'eau ou un alcool. Les conditions de pression et de température dans la colonne Cl lors de l'étape de désorption sont choisies en fonction du solide mis en oeuvre, de façon à optimiser l'intégration thermique entre l'étape de désorption et l'étape de compression du 002. La pression est choisie suffisamment basse de manière à ce que le fluide de purge soit sous forme vapeur lorsqu'il circule dans le solide adsorbant lors de la régénération. Par exemple, la pression, peut être comprise entre 0,05 bar et 0,8 bar absolu, préférentiellement entre 0,1 bar et 0,5 bar absolu. Le débit est ajusté au moyen de la vanne VE1 qui règle l'arrivée de gaz de purge dans Cl, ainsi que du compresseur K1 et de la pompe P1 qui agissent sur l'évacuation du gaz de purge par les conduits 4a et 4. La température est choisie de manière à obtenir le meilleur compromis entre la performance du solide en terme d'adsorption/désorption et l'intégration thermique décrite ci-après. Par exemple, le gaz de purge est à une température comprise entre 50°C et 110°C, de manière à ce que le solide adsorbant soit à une température entre 50°C et 110°C. De préférence, la température du solide adsorbant lors de l'étape de régénération est compris entre +20°C et -10°C par rapport à la température de ce solide lors de l'étape d'adsorption. The effluent from the column Cl during the regeneration step is essentially composed of a mixture of 002 and purge gas. The 002 must be separated from the purge gas. According to the invention, to facilitate the separation, the purge gas is preferably a condensable compound, for example water vapor or an alcohol. The conditions of pressure and temperature in the column C1 during the desorption stage are chosen as a function of the solid used, so as to optimize the thermal integration between the desorption stage and the compression step of 002. The pressure is chosen sufficiently low so that the purge fluid is in vapor form as it circulates in the adsorbent solid during regeneration. For example, the pressure may be between 0.05 bar and 0.8 bar absolute, preferably between 0.1 bar and 0.5 bar absolute. The flow rate is adjusted by means of the valve VE1 which regulates the arrival of purge gas in Cl, as well as the compressor K1 and the pump P1 which act on the evacuation of the purge gas via the ducts 4a and 4. temperature is chosen so as to obtain the best compromise between the performance of the solid in terms of adsorption / desorption and the thermal integration described below. For example, the purge gas is at a temperature between 50 ° C and 110 ° C, so that the adsorbent solid is at a temperature between 50 ° C and 110 ° C. Preferably, the temperature of the adsorbent solid during the regeneration step is between + 20 ° C and -10 ° C relative to the temperature of this solid during the adsorption step.

Etape de compression : L'effluent issu de la purge d'une des colonnes Cl ou C2 par le conduit 4 est condensé, entre 5°C et 50°C, de préférence à température ambiante, par refroidissement dans l'échangeur de chaleur El. L'effluent partiellement condensé est envoyé dans un ballon séparateur B1 par le conduit 5. Les condensats récupérés en fond du ballon B1 sont évacués par le conduit 7. Le flux riche en 002 sortant de B1 par le conduit 61 est ensuite successivement comprimé par plusieurs compresseurs K1 à K6 agencés en étage, jusqu'à une pression comprise entre 20 et 150 bars, de préférence entre 50 et 110 bars. Entre deux compresseurs, le flux riche en 002 est refroidi par un des échangeurs de chaleurs E11 à E15, à une température comprise entre 5 et 50°C, de préférence à la température ambiante. Compression step: The effluent resulting from the purge of one of the columns C1 or C2 through line 4 is condensed, between 5 ° C. and 50 ° C., preferably at room temperature, by cooling in the heat exchanger El The partially condensed effluent is sent to a separator tank B1 via line 5. The condensates recovered at the bottom of the flask B1 are discharged through line 7. The rich flow 002 leaving B1 through line 61 is then successively compressed by several compressors K1 to K6 arranged in stages, up to a pressure of between 20 and 150 bars, preferably between 50 and 110 bars. Between two compressors, the flow rich in 002 is cooled by one of the heat exchangers E11 to E15, at a temperature between 5 and 50 ° C, preferably at room temperature.

Une partie du fluide de purge contenu dans le flux riche en CO2 est condensé par refroidissement dans les échangeurs de chaleur E11 à E15. Après le refroidissement effectué dans l'un des échangeurs E11 à E15, le flux riche en CO2 contenant une partie condensée est introduit dans l'un des ballons séparateur B2 à B6. Les condensats sont respectivement récupérés en fond des ballons B2 à B6 et la fraction liquide est évacuée par le conduit 7. Les pompes P1 à p6 permettent de soutirer le liquide en fond des ballons B1 à B6. Part of the purge fluid contained in the CO2-rich stream is condensed by cooling in the heat exchangers E11 to E15. After cooling in one of the exchangers E11 to E15, the CO2-rich stream containing a condensed portion is introduced into one of the separator balloons B2 to B6. The condensates are respectively recovered at the bottom of the balloons B2 to B6 and the liquid fraction is discharged through the conduit 7. The pumps P1 to p6 are used to withdraw the liquid in the bottom of the balloons B1 to B6.

Après compression dans les compresseurs KI à K6, le flux riche en CO2 obtenu à haute pression est refroidi par l'échangeur E16 entre 5°C et 50°C, préférentiellement à température ambiante, avant d'être envoyé par le conduit 76 vers le réseau de transport. Le flux riche en CO2 peut alors être transporté puis injecté dans un réservoir souterrain pour y être séquestré. After compression in the compressors KI to K6, the CO2-rich stream obtained at high pressure is cooled by the exchanger E16 between 5 ° C. and 50 ° C., preferably at room temperature, before being sent via the pipe 76 to the transport network. The CO2-rich stream can then be transported and injected into an underground reservoir for sequestration.

Le liquide obtenu par condensation et récupéré au fond des ballons BI à B6 est évacué par le conduit 7. The liquid obtained by condensation and recovered at the bottom of the balloons BI to B6 is evacuated via line 7.

Intégration thermique Selon un mode de réalisation, la présente invention propose de réutiliser le liquide 15 récupéré par le conduit 7 pour produire le gaz de purge. Une partie du liquide circulant dans le conduit 7 peut être envoyée par le conduit 8 dans le dispositif CH afin d'y être vaporisée. Le liquide est vaporisé dans CH par échange thermique, par exemple une chaudière. La vapeur produite dans CH est utilisée comme gaz de purge pour effectuer la régénération du solide adsorbant dans l'une des colonnes Cl ou C2. La vapeur générée par CH est envoyée 20 par le conduit 3 vers l'une des colonnes Cl ou C2. Thermal Integration According to one embodiment, the present invention proposes to reuse the liquid recovered through line 7 to produce the purge gas. Part of the liquid flowing in the duct 7 can be sent via the duct 8 into the device CH in order to be vaporized therein. The liquid is vaporized in CH by heat exchange, for example a boiler. The steam produced in CH is used as a purge gas to effect the regeneration of the adsorbent solid in one of the columns C1 or C2. The steam generated by CH is sent through line 3 to one of columns C1 or C2.

Selon l'invention, on récupère la chaleur produite par la compression du flux riche en CO2 dans les compresseurs K1 à K6 pour chauffer, et éventuellement vaporiser, le fluide de purge. Par exemple, une autre partie du liquide circulant dans le conduit 7 est utilisée 25 comme fluide réfrigérant dans la section de compression afin d'en récupérer la chaleur et de l'utiliser pour la régénération des solides adsorbants dans Cl et C2. Une partie du liquide circulant dans le conduit 7 est prélevée par le conduit 10, éventuellement sous-refroidi dans l'échangeur E2 à une température comprise entre 0 et 50°C, de préférence entre 20 et 40°C. Puis le flux liquide évacué de E2 par le conduit 100 est utilisé pour refroidir l'un des flux 30 riches en CO2 comprimé et issu de l'un des compresseurs KI à K6 par échange de chaleur avec respectivement l'un des flux 111, 121, 131, 141, 151 et 161 dans les échangeurs E11 à E16. Eventuellement, une partie du flux liquide évacué de E2 est envoyée par le conduit 101 pour refroidir le gaz sortant de l'étape de désorption par le conduit 4 dans l'échangeur E1. Par effet de cette intégration thermique, tout ou partie du flux liquide de purge est ainsi 35 chauffé, et éventuellement vaporisé, dans les échangeurs El et E11 à E16, puis évacué respectivement par les conduits 130 à 136 dans le ballon séparateur B10. La partie liquide est évacuée en fond du ballon B10 dans l'unité de vaporisation CH via le conduit 12, tandis que la fraction vapeur évacuée en tête du ballon B10 est directement envoyée vers l'étape de désorption via le conduit 13. Par cet effet d'intégration thermique, l'énergie thermique consommée par CH est réduite, permettant une amélioration notable du bilan 002 du procédé selon l'invention. Eventuellement, un appoint de fluide de purge est éventuellement introduit dans le conduit 8 par le conduit 9 afin de compenser les pertes du système. According to the invention, the heat produced by the compression of the CO2-rich stream is recovered in the compressors K1 to K6 for heating, and possibly vaporizing, the purge fluid. For example, another portion of the liquid flowing in the conduit 7 is used as a coolant in the compression section to recover heat and use it for the regeneration of the adsorbent solids in Cl and C2. Part of the liquid flowing in the duct 7 is withdrawn through the duct 10, optionally subcooled in the exchanger E2 at a temperature between 0 and 50 ° C, preferably between 20 and 40 ° C. Then the liquid flow discharged from E2 through line 100 is used to cool one of the compressed CO2-rich streams 30 from one of the compressors K1 to K6 by heat exchange with respectively one of the streams 111, 121 , 131, 141, 151 and 161 in the exchangers E11 to E16. Optionally, a part of the liquid flow discharged from E2 is sent via line 101 to cool the gas leaving the desorption stage via line 4 in exchanger E1. As a result of this thermal integration, all or part of the liquid purge stream is thus heated, and possibly vaporized, in the exchangers E1 and E11 to E16, and then discharged respectively through the conduits 130 to 136 into the separator tank B10. The liquid part is discharged at the bottom of the flask B10 into the vaporization unit CH via the duct 12, while the vapor fraction discharged at the top of the flask B10 is sent directly to the desorption stage via the duct 13. thermal integration, the thermal energy consumed by CH is reduced, allowing a significant improvement in the 002 balance of the method according to the invention. Optionally, an additional purge fluid is optionally introduced into the conduit 8 through the conduit 9 to compensate for losses of the system.

10 Les solides adsorbants qui peuvent être utilisés dans le procédé de l'invention peuvent être choisis de manière à satisfaire les critères suivants : a) une capacité d'adsorption de CO2 en mode cyclique suffisante dans la plage de température qui est la plus favorable à l'intégration thermique. La capacité d'adsorption en mode cyclique est mesuré au laboratoire, en alternant des étapes 15 d'adsorption et de desorption par un gaz de purge. La capacité d'adsorption est ici définie comme la quantité adsorbée de CO2 en régime stationnaire, atteint après plusieurs cycles d'adsorption et de désorption. Le solide adsorbant doit avoir une capacité d'adsorption de 002 en mode cyclique d'au moins 0,3 mol/kg, d'une manière préférée supérieure à 0,5 mol/kg, d'une manière très préférée supérieure à 1 mol/kg. 20 b) une sélectivité importante vis-à-vis du CO2 par rapport aux composés non- condensables dans le gaz à traiter, c'est à dire, par rapport à l'azote, à l'oxygène, etc. La sélectivité a (CO2/N2) entre le CO2 et le N2 , par exemple, est définie comme : a (CO2/N2) = aads,co2/gads,N2 I (Pco2/PN2), avec gads,CO2 = quantité adsorbée du 002 25 gads,N2 = quantité adsorbée du N2 Pco2 = pression partielle de CO2 PN2 = pression partielle de N2. La sélectivité a (002/N2) peut être supérieure à 10, d'une manière préférée supérieure à 20, d'une manière très préférée supérieure à 100. 30 c) Le solide adsorbant peut être capable d'adsorber du CO2 même en présence de la vapeur d'eau, pour éviter une étape de séchage du gaz à traiter en amont du procédé d'adsorption. The adsorbent solids that can be used in the process of the invention can be selected so as to satisfy the following criteria: a) a sufficient cyclic CO2 adsorption capacity in the temperature range that is most favorable to thermal integration. The adsorption capacity in cyclic mode is measured in the laboratory, alternating adsorption and desorption steps by a purge gas. The adsorption capacity is defined here as the adsorbed amount of CO2 in steady state, reached after several cycles of adsorption and desorption. The adsorbent solid must have a cyclic mode adsorption capacity of 002 of at least 0.3 mol / kg, preferably greater than 0.5 mol / kg, very preferably greater than 1 mol / kg. B) a high selectivity with respect to CO2 compared to the non-condensable compounds in the gas to be treated, that is to say, with respect to nitrogen, oxygen, etc. The α (CO2 / N2) selectivity between CO2 and N2, for example, is defined as: a (CO2 / N2) = aads, co2 / gads, N2 I (Pco2 / PN2), with gads, CO2 = adsorbed amount of 002 gads, N2 = adsorbed amount of N2 Pco2 = partial pressure of CO2 PN2 = partial pressure of N2. The α (002 / N2) selectivity may be greater than 10, more preferably greater than 20, most preferably greater than 100. c) The adsorbent solid may be capable of adsorbing CO2 even in the presence of water vapor, to avoid a step of drying the gas to be treated upstream of the adsorption process.

Par exemple, on peut mettre en oeuvre un solide adsorbant préparé par 35 immobilisation, par exemple par une technique d'imprégnation ou de greffage d'amines sur un support. La préparation de ces solides adsorbants est, par exemple, enseignée dans les documents US 4,810,266 ; US 5,492,683 ; US 5,876,488 ; US 7,288,136 B1 ;5 WO 20081021700 Al. Ces solides présentent l'avantage d'être en règle générale, peu affectés par la présence d'humidité dans le gaz. Dans certains cas, l'humidité améliore même la performance de ces solides pour le captage du CO2. Selon l'invention, on peut également utiliser d'autres types de solides, tel que des zéolithes, par exemple la mordenite, le beta, la faujasite désaluminée, le ZSM-5, ou les MOFs (Metal Organic Frameworks) par exemple, le Cu-Btc ou HKUST-1, le ZIF-8, le MIL-91. Dans une réalisation préférée de l'invention, on choisit un solide adsorbant qui permet de minimiser le débit de gaz de purge arrivant par le conduit 3 nécessaire pour la régénération. For example, it is possible to use an adsorbent solid prepared by immobilization, for example by a technique for impregnating or grafting amines onto a support. The preparation of these adsorbent solids is, for example, taught in US 4,810,266; US 5,492,683; US 5,876,488; US 7,288,136 B1; WO 20081021700 A1. These solids have the advantage of being as a rule, little affected by the presence of moisture in the gas. In some cases, moisture even improves the performance of these solids for CO2 capture. According to the invention, it is also possible to use other types of solids, such as zeolites, for example mordenite, beta, dealuminated faujasite, ZSM-5, or MOFs (Metal Organic Frameworks) for example, the Cu-Btc or HKUST-1, the ZIF-8, the MIL-91. In a preferred embodiment of the invention, an adsorbent solid is chosen which makes it possible to minimize the flow of purge gas arriving via the pipe 3 necessary for the regeneration.

Les exemples numérique présentés ci-après permettent d'illustrer le fonctionnement et les avantages du procédé selon l'invention. The numerical examples presented below make it possible to illustrate the operation and advantages of the method according to the invention.

Exemple 1 L'exemple 1 illustre le fonctionnement du procédé de la figure 2. Le procédé schématisé par la figure 2 est identique au procédé selon l'invention de la figure 1, à l'exception du recycle des condensats obtenus en fond des ballons B1 à B6 et à l'exception de l'intégration thermique proposant de récupérer la chaleur dans les échangeurs El et El l à E16 pour produire de la gaz de purge. En effet, dans le procédé de la figure 2, le flux riche en CO2 est refroidi par un fluide externe dans les échangeurs El et El 1 à E16 et le fluide de purge est alimenté par le conduit 9 dans la chaudière CH pour être vaporisé avant d'être envoyé par le conduit 3 dans l'une des colonnes Cl ou C2. EXAMPLE 1 Example 1 illustrates the operation of the process of FIG. 2. The process shown schematically in FIG. 2 is identical to the process according to the invention of FIG. 1, except for the recycle of the condensates obtained in the bottom of the B1 flasks. at B6 and with the exception of thermal integration proposing to recover the heat in the exchangers El and El 1 to E 16 to produce purge gas. Indeed, in the process of FIG. 2, the stream rich in CO2 is cooled by an external fluid in the exchangers E1 and E1 to E16 and the purge fluid is fed via line 9 into the boiler CH to be vaporized before to be sent through the conduit 3 in one of the columns C1 or C2.

Les caractéristiques du gaz à traiter arrivant par le conduit 1 sont résumées dans le tableau 1 : Flux 1 Pression (bar) 1.75 Débit (Nm3lh) 1 750 000 Teneur en CO2 (%) 13.5 Température (°C) 70 Tableau 1 L'adsorption du CO2 contenu dans les fumées est réalisé par un solide composé d'une polyamine imprégnée sur un solide en silice. Un taux d'enlèvement de 90% est considéré dans les exemples pour la partie adsorption. La désorption du CO2 est réalisée à30 0,3 bar et 70°C et sous vapeur d'eau. Le tableau 2 montre le débit d'eau nécessaire à la désorption dans ces conditions. Flux 4 8 9 3 76 Température (°C) 70 37 18 70 25 Pression (bar) 0,3 0,3 0,3 0,3 Etat VAP LIQ LIQ VAP Débit (tlh) 683 263,1 263,8 263,8 419.9 Composition (%mol) CO2 39 0 0 0 99 H2O 61 100 100 100 1 Tableau 2 The characteristics of the gas to be treated arriving via line 1 are summarized in Table 1: Flux 1 Pressure (bar) 1.75 Flow (Nm3lh) 1 750 000 CO2 content (%) 13.5 Temperature (° C) 70 Table 1 Adsorption CO2 contained in the fumes is produced by a solid composed of a polyamine impregnated on a silica solid. A removal rate of 90% is considered in the examples for the adsorption part. The desorption of CO2 is carried out at 0.3 bar and 70 ° C. and under steam. Table 2 shows the flow of water required for desorption under these conditions. Flow 4 8 9 3 76 Temperature (° C) 70 37 18 70 25 Pressure (bar) 0.3 0.3 0.3 0.3 State VAP LIQ LIQ VAP Flow rate (tlh) 683 263.1 263.8 263, 8 419.9 Composition (% mol) CO2 39 0 0 0 99 H2O 61 100 100 100 1 Table 2

On considère dans cet exemple que l'énergie pour la vaporisation de l'eau de purge est apportée par une centrale thermique fonctionnant au charbon (PCI = 25 000kJ/kg, 65%pds Carbone) avec un rendement de 90%. La re-vaporisation de l'eau condensée pour effectuer la désorption va donc générer du CO2. Le tableau 3 montre le bilan CO2 associé à l'opération de captage dans ces conditions en spécifiant fa quantité de CO2 dans les flux circulant dans les conduits 1, 2 et 76, ainsi que la production de CO2 dans la chaudière CH. Le taux d'enlèvement du CO2 correspond au ratio entre CO2 émis au global par le procédé (quantité de CO2 en sortie des colonnes Cl et C2 par le conduit 2 et production de CO2 par la chaudière CH) et le CO2 total traité par le procédé hors captage (quantité de CO2 contenue dans le gaz à traiter arrivant par le conduit 1 et production de CO2 par la chaudière CH). Flux 1 2 76 CH CO2 (t/h) 466,1 46,6 419,5 62,9 Taux d'enlèvement 76.5% Tableau 3 In this example, it is considered that the energy for the vaporization of the purge water is provided by a coal-fired thermal power station (PCI = 25,000kJ / kg, 65% wt. Carbon) with a yield of 90%. Re-vaporization of the condensed water to effect the desorption will therefore generate CO2. Table 3 shows the CO2 balance associated with the capture operation under these conditions by specifying the amount of CO2 in the flows flowing in the ducts 1, 2 and 76, as well as the CO2 production in the CH boiler. The CO2 removal rate corresponds to the ratio of CO2 emitted overall by the process (amount of CO2 at the outlet of the columns C1 and C2 through the duct 2 and CO2 production by the boiler CH) and the total CO2 treated by the process excluding capture (amount of CO2 contained in the gas to be treated arriving via line 1 and CO2 production by boiler CH). Flux 1 2 76 CH CO2 (t / h) 466.1 46.6 419.5 62.9 Removal rate 76.5% Table 3

Exemple 2 selon l'invention L'exemple 2 fait référence à la figure 1. Le gaz à traiter, le taux d'enlèvement, les 25 conditions d'adsorption ainsi que de désorption sont identiques à celles de l'exemple 1. Le tableau 4 montre l'effet de l'intégration thermique sur la réduction du flux d'eau à vaporiser (flux 8). 4217 11 Flux 4 3 8 9 10 12 13 76 100 Température (°C) 70 70 37 18 37 70 70 25 25 Pression (bar) 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Etat VAP VAP LIQ LIQ LIQ LIQ VAP LIQ Débit (t/h) 683 263,8 152,5 0,7 110,6 0 110,6 419.9 110,6 Composition (%mol) CO2 39 0 0 0 0 0 0 99 0 H20 61 100 100 100 100 100 100 1 100 Tableau 4 Example 2 according to the invention Example 2 refers to Figure 1. The gas to be treated, the removal rate, the adsorption and desorption conditions are identical to those of Example 1. The table 4 shows the effect of thermal integration on reducing the flow of water to be sprayed (stream 8). 4217 11 Flow 4 3 8 9 10 12 13 76 100 Temperature (° C) 70 70 37 18 37 70 70 25 25 Pressure (bar) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0, 3 0.3 Status VAP VAP LIQ LIQ LIQ LIQ VAP LIQ Flow rate (t / h) 683 263.8 152.5 0.7 110.6 0 110.6 419.9 110.6 Composition (% mol) CO2 39 0 0 0 0 0 0 99 0 H20 61 100 100 100 100 100 100 1 100 Table 4

Le tableau 5 montre l'effet de l'invention sur le bilan 002 du procédé, exprimé en taux 5 d'enlèvement global : Flux 1 2 76 CH CO2 (th) 466,1 46,6 419,5 36,75 Taux d'enlèvement 82.1% Tableau 5 10 Dans l'exemple 2, le liquide circulant dans le conduit 10 permet de refroidir le flux riche en 002 dans les échangeurs El1 à E15. Les échangeurs E1 et E16 ne sont pas utilisés pour réaliser l'intégration thermique. Le refroidissement est effectué par un fluide externe, par exemple de l'eau de refroidissement. Le flux 9 correspond ici uniquement à un appoint d'eau pour compenser les pertes du système puisque l'eau condensée dans E11 à 15 E15 est recyclée en majorité par le flux 8. Le flux 10 est sous refroidi à 25°C par l'intermédiaire de l'échangeur E2. Table 5 shows the effect of the invention on the process 002 balance, expressed as overall removal rate: Flux 1 2 76 CH CO2 (th) 466.1 46.6 419.5 36.75 In Example 2, the liquid flowing in the duct 10 makes it possible to cool the flow rich in 002 in the exchangers El1 to E15. The exchangers E1 and E16 are not used to achieve thermal integration. The cooling is carried out by an external fluid, for example cooling water. The flow 9 corresponds here only to a makeup of water to compensate for the losses of the system since the water condensed in E11 to E15 is recycled in majority by the flow 8. The flow 10 is undercooled at 25 ° C by the intermediate of the exchanger E2.

L'exemple montre bien l'intérêt de l'invention : un gain de 5,6 points sur le taux d'enlèvement du 002 est obtenu. The example clearly shows the advantage of the invention: a gain of 5.6 points on the removal rate of 002 is obtained.

Claims (8)

REVENDICATIONS5 1) Procédé pour capter le 002 contenu dans des fumées de combustion, dans lequel on effectue les étape suivantes : a) les fumées de combustion sont mises en contact avec un solide adsorbant le CO2 de 10 manière à obtenir un gaz appauvri en CO2 et un solide adsorbant chargé en CO2, puis b) on introduit un gaz de purge dans le solide adsorbant chargé en 002 pour régénérer le solide et obtenir un flux gazeux riche en 002, c) on effectue au moins une compression du flux gazeux riche en CO2 pour obtenir un 15 flux gazeux comprimé, puis d) on effectue un refroidissement du flux gazeux comprimé par échange de chaleur avec un fluide frigorigène pour condenser une portion liquide dudit flux gazeux comprimé et obtenir un fluide frigorigène réchauffé, e) on recycle le fluide frigorigène réchauffé pour constituer au moins une partie dudit 20 gaz de purge à l'étape b). 1) A method for capturing the 002 contained in combustion fumes, wherein the following steps are carried out: a) the combustion fumes are brought into contact with a solid adsorbing the CO2 so as to obtain a gas depleted in CO2 and a solid adsorbent charged with CO2, then b) a purge gas is introduced into the adsorbent solid loaded at 002 to regenerate the solid and obtain a gas stream rich in 002, c) at least one compression of the CO2-rich gas stream is carried out in order to obtain a compressed gaseous flow, then d) the compressed gas stream is cooled by exchanging heat with a refrigerant to condense a liquid portion of said compressed gas stream and obtain a heated refrigerant, e) the refrigerant is recirculated heated to form at least a portion of said purge gas in step b). 2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel, après l'étape d), on sépare la portion liquide dudit flux gazeux comprimé et dans lequel on recycle au moins une première partie de ladite portion liquide pour constituer au moins une partie dudit fluide 25 frigorigène. 2) The method of claim 1, wherein, after step d), separates the liquid portion of said compressed gas stream and wherein at least a first portion of said liquid portion is recycled to form at least a portion of said fluid 25 refrigerant. 3) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel on recycle au moins une deuxième partie de ladite portion liquide condensée à l'étape b) pour constituer une partie dudit gaz de purge. 3) Method according to one of claims 1 or 2, wherein recycling at least a second portion of said condensed liquid portion in step b) to form a portion of said purge gas. 4) Procédé selon la revendication 3, dans lequel on vaporise ladite deuxième partie de ladite portion liquide. 4) Process according to claim 3, wherein said second portion of said liquid portion is vaporized. 5) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on effectue : 35 - l'étape a) à une pression comprise entre 1 bar absolu et 3 bars absolu et à une température comprise entre 50°C et 90°C, 30 10l'étape b) à une pression comprise entre 0,05 bar absolu et 0,8 bars absolu et à une température comprise entre 50°C et 110°C. 5) Method according to one of the preceding claims, wherein is carried out: step a) at a pressure between 1 bar absolute and 3 bar absolute and at a temperature between 50 ° C and 90 ° C, Step b) at a pressure of between 0.05 bar absolute and 0.8 bar absolute and at a temperature between 50 ° C and 110 ° C. 6) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le gaz de purge est 5 choisi parmi l'eau et un alcool. 6. Process according to one of the preceding claims, wherein the purge gas is selected from water and an alcohol. 7) Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le solide adsorbant est choisi parmi un solide obtenu par immobilisation d'une amine sur un support, une zéolithe, un MOF. 7) Method according to one of the preceding claims, wherein the adsorbent solid is selected from a solid obtained by immobilization of an amine on a support, a zeolite, an MOF. 8) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fumées de combustions sont produites par l'une des installations suivantes : une centrale électrique, une raffinerie, une cimenterie, une installation de sidérurgie. 8) Method according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion fumes are produced by one of the following facilities: a power plant, a refinery, a cement plant, a steel plant.
FR0901766A 2009-04-08 2009-04-08 METHOD FOR CAPTURING CARBON DIOXIDE WITH THERMAL INTEGRATION OF REGENERATION WITH THE COMPRESSION CHAIN Expired - Fee Related FR2944217B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0901766A FR2944217B1 (en) 2009-04-08 2009-04-08 METHOD FOR CAPTURING CARBON DIOXIDE WITH THERMAL INTEGRATION OF REGENERATION WITH THE COMPRESSION CHAIN

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0901766A FR2944217B1 (en) 2009-04-08 2009-04-08 METHOD FOR CAPTURING CARBON DIOXIDE WITH THERMAL INTEGRATION OF REGENERATION WITH THE COMPRESSION CHAIN

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2944217A1 true FR2944217A1 (en) 2010-10-15
FR2944217B1 FR2944217B1 (en) 2011-04-01

Family

ID=41217730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0901766A Expired - Fee Related FR2944217B1 (en) 2009-04-08 2009-04-08 METHOD FOR CAPTURING CARBON DIOXIDE WITH THERMAL INTEGRATION OF REGENERATION WITH THE COMPRESSION CHAIN

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2944217B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2972645A1 (en) * 2011-03-14 2012-09-21 IFP Energies Nouvelles Capturing carbon dioxide content in flue gases, comprises e.g. contacting flue gases with adsorbent material, contacting with material loaded with carbon dioxide flow, and then introducing adsorbent material in saturated carbon dioxide
WO2013057387A1 (en) 2011-10-17 2013-04-25 IFP Energies Nouvelles Method for capturing a compound, contained in a gas, by means of adsorption on a vertical bed
FR2999448A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-20 IFP Energies Nouvelles METHOD FOR CAPTURING CO2 BY ADSORPTION
EP2663381B1 (en) * 2010-12-17 2018-05-02 Research Triangle Institute Heat recovery from sorbent-based co2 capture

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3729902A (en) * 1968-08-27 1973-05-01 F Ventriglio Carbon dioxide sorbent for confined breathing atmospheres
FR2719500A1 (en) * 1994-05-06 1995-11-10 Mulder Jantinus Method and device for extracting, by selective adsorption, a volatile hydrocarbon compound from a gas mixture, and applications.
US6471749B1 (en) * 1999-05-11 2002-10-29 Nippon Sanso Corporation Gas purification method
FR2830463A1 (en) * 2001-10-09 2003-04-11 Air Liquide Adsorption process and apparatus, particularly for purifying atmospheric air for separation by distillation, where a residual gas from the distillation is warmed and used to regenerate the adsorbers
EP1495794A1 (en) * 2002-03-22 2005-01-12 Consejo Superior De Investigaciones Cientificas Combustion method with integrated co sb 2 /sb separation by means of carbonation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3729902A (en) * 1968-08-27 1973-05-01 F Ventriglio Carbon dioxide sorbent for confined breathing atmospheres
FR2719500A1 (en) * 1994-05-06 1995-11-10 Mulder Jantinus Method and device for extracting, by selective adsorption, a volatile hydrocarbon compound from a gas mixture, and applications.
US6471749B1 (en) * 1999-05-11 2002-10-29 Nippon Sanso Corporation Gas purification method
FR2830463A1 (en) * 2001-10-09 2003-04-11 Air Liquide Adsorption process and apparatus, particularly for purifying atmospheric air for separation by distillation, where a residual gas from the distillation is warmed and used to regenerate the adsorbers
EP1495794A1 (en) * 2002-03-22 2005-01-12 Consejo Superior De Investigaciones Cientificas Combustion method with integrated co sb 2 /sb separation by means of carbonation

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2663381B1 (en) * 2010-12-17 2018-05-02 Research Triangle Institute Heat recovery from sorbent-based co2 capture
FR2972645A1 (en) * 2011-03-14 2012-09-21 IFP Energies Nouvelles Capturing carbon dioxide content in flue gases, comprises e.g. contacting flue gases with adsorbent material, contacting with material loaded with carbon dioxide flow, and then introducing adsorbent material in saturated carbon dioxide
WO2013057387A1 (en) 2011-10-17 2013-04-25 IFP Energies Nouvelles Method for capturing a compound, contained in a gas, by means of adsorption on a vertical bed
FR2999448A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-20 IFP Energies Nouvelles METHOD FOR CAPTURING CO2 BY ADSORPTION
EP2759328A1 (en) 2012-12-18 2014-07-30 IFP Energies nouvelles Method for capturing CO2 by adsorption

Also Published As

Publication number Publication date
FR2944217B1 (en) 2011-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6217934B2 (en) System and method for integrated gas adsorption separation of combustion gases
US7927568B2 (en) Method of and apparatus for CO2 capture in oxy-combustion
EP2253915B1 (en) Method and apparatus for separating blast furnace gas
US20080127632A1 (en) Carbon dioxide capture systems and methods
US9550142B2 (en) Device for temperature swing process
EP1880754A1 (en) Carbon dioxide capture system
JP2017528318A (en) Steam assisted vacuum desorption process for carbon dioxide recovery
US9132376B2 (en) Method of cleaning a carbon dioxide containing gas, and a carbon dioxide purification system
FR2891013A1 (en) GENERATION OF ENERGY BY GAS TURBINE WITHOUT C02 EMISSION
TW201241366A (en) Apparatus and system for NOx reduction in wet flue gas
FR2848218A1 (en) Method of treating a natural gas containing hydrogen sulfide by placing it in contact successively with two solvents containing an amine to remove the hydrogen sulfide and water respectively
US10029205B2 (en) Two stage adsorbent and process cycle for fluid separations
FR2944217A1 (en) Method for collecting carbon dioxide in flue gases from e.g. power station, involves recycling heated refrigerant to constitute part of purging gas introduced into adsorbing solid loaded with carbon dioxide to regenerate solid
US20220233996A1 (en) Bed regeneration using low value steam
CN116059784A (en) Method and system for capturing carbon dioxide in flue gas by pressure swing adsorption
JP2019511360A (en) Adsorbed gas separation using steam for regeneration
CN111013558A (en) Adsorbent regeneration method based on cyclic heating mode
FR2907025A1 (en) CO2 CAPTURE PROCESS WITH THERMAL INTEGRATION OF REGENERATOR.
KR102524769B1 (en) Uses of Type V adsorbents and gas concentrators for CO2 adsorption and capture
US9316123B2 (en) Power generation system and processes thereof, including adsorbing heat exchangers for CO2 capture from fossil fuel consumption
FR2884304A1 (en) Carbon dioxide separating method for iron and steel industry, involves receiving flow enriched in carbon dioxide from absorption unit, sending it towards homogenization unit and subjecting carbon dioxide to intermediate compression stage
US11813562B2 (en) Systems and methods for capturing carbon dioxide in exhaust gas
WO2023145721A1 (en) Co2 recovery method and co2 recovery device
JP2019069417A (en) Method and installation for recovering carbon dioxide from exhaust gas
JP2018515327A (en) Apparatus and method for separating carbon dioxide from a gas stream

Legal Events

Date Code Title Description
CD Change of name or company name
ST Notification of lapse

Effective date: 20141231