FR2953004A1 - Procede de separation cryogenique d'un melange d'azote et de monoxyde de carbone - Google Patents

Procede de separation cryogenique d'un melange d'azote et de monoxyde de carbone Download PDF

Info

Publication number
FR2953004A1
FR2953004A1 FR0958305A FR0958305A FR2953004A1 FR 2953004 A1 FR2953004 A1 FR 2953004A1 FR 0958305 A FR0958305 A FR 0958305A FR 0958305 A FR0958305 A FR 0958305A FR 2953004 A1 FR2953004 A1 FR 2953004A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
gas
column
liquid
phase separator
carbon monoxide
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
FR0958305A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2953004B1 (fr
Inventor
Antoine Hernandez
Arthur Darde
Bernard Saulnier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Priority to FR0958305A priority Critical patent/FR2953004B1/fr
Priority to EP10792965.5A priority patent/EP2504646B1/fr
Priority to US13/511,812 priority patent/US9625209B2/en
Priority to PCT/FR2010/052368 priority patent/WO2011067492A2/fr
Priority to CN201080053291.0A priority patent/CN102893110B/zh
Priority to JP2012540471A priority patent/JP2013511697A/ja
Publication of FR2953004A1 publication Critical patent/FR2953004A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2953004B1 publication Critical patent/FR2953004B1/fr
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0223—H2/CO mixtures, i.e. synthesis gas; Water gas or shifted synthesis gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0252—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0261—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon monoxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/40—Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/24—Quasi-closed internal or closed external carbon monoxide refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/34—Details about subcooling of liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/80—Retrofitting, revamping or debottlenecking of existing plant

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Dans un procédé de séparation d'un gaz d'alimentation contenant comme composants principaux de l'azote et du monoxyde de carbone et éventuellement de l'hydrogène dans une colonne de distillation (15), on refroidit le gaz d'alimentation dans un échangeur de chaleur (3), on envoie au moins une partie du gaz d'alimentation ou au moins une partie d'un gaz dérivé du gaz d'alimentation à un rebouilleur (5) de la colonne de distillation afin de la condenser au moins partiellement en produisant un liquide et éventuellement un gaz, on envoie au moins une partie du liquide et éventuellement au moins une partie du gaz à la colonne, on soutire un débit enrichi en azote gazeux de la colonne, on soutire un débit enrichi en monoxyde de carbone de la colonne, on le réchauffe dans l'échangeur de chaleur et on le comprime pour fournir un produit enrichi en monoxyde de carbone à une pression de production.

Description

La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de séparation cryogénique d'un mélange d'azote et de monoxyde de carbone. Les unités de production de monoxyde de carbone et d'hydrogène peuvent être séparées en deux parties : - génération du gaz de synthèse (mélange contenant H2, CO, CH4, CO2, Ar et N2 essentiellement). Parmi les diverses voies industrielles de production de gaz de synthèse, celle à base de gazéification de charbon semble se développer de plus en plus notamment dans les pays riches en dépôts de charbon comme la Chine. Le procédé d'oxydation partielle du gaz naturel peut s'avérer également intéressant pour la production de CO seul ou avec des rapports de production H2/CO faible. Une autre voie est le reformage à la vapeur. - purification du gaz de synthèse. On retrouve : - une unité de lavage avec un solvant liquide pour éliminer la plus grande partie des gaz acides contenus dans le gaz de synthèse - une unité d'épuration sur lit d'adsorbants. - une unité de séparation par voie cryogénique dite boite froide pour la production de CO. Dans le cas d'un gaz de synthèse issu d'un four de reformage à la vapeur, pour la production de CO et d'hydrogène sous pression, le procédé cryogénique le plus fréquent est le lavage au méthane, la teneur résiduelle en méthane dans le gaz de synthèse étant compatible avec le procédé lavage au méthane. Dans certains cas il est nécessaire d'inclure une colonne de séparation CO/N2 dans la boite froide notamment quand la teneur en azote dans le gaz naturel n'est pas compatible avec la pureté du produit CO sans cette colonne CO/N2. Un schéma lavage au méthane avec colonne CO/N2 est décrit dans FRA-2910603. Dans le cas de certains procédé de gazéification de charbon, le gaz de synthèse produit est traité dans une boite froide par condensation partielle sans cycle, la teneur en inertes (CH4, Ar et N2) étant très faible et compatible avec la pureté du CO. Un schéma condensation partielle sans colonne de séparation est décrit dans EP-A-1729077 et dans FR-A-2930332.
Un schéma de condensation partielle avec une colonne COIN2 est décrit dans US-A- 4478621. Le rebouillage de la colonne COIN2 étant apporté par une alimentation directe de CO à moyenne pression en cuve de colonne venant du compresseur CO.
Dans le cas où la teneur en méthane dans le gaz de synthèse ne permet pas un procédé de lavage au méthane dans la production combinée de CO et d'hydrogène et où la teneur en azote dans le gaz de synthèse n'est pas compatible avec la pureté de CO sans séparation COIN2, l'appareil selon l'invention est un appareil de condensation partielle incluant une colonne COIN2 avec cycle intégré commun pour le refroidissement du gaz de synthèse et pour l'énergie de séparation COIN2. Au moins une partie de l'énergie de rebouillage de la colonne COIN2 est apportée par un rebouilleur externe où le gaz d'alimentation de la colonne COIN2 est condensé totalement ou partiellement. Cela permet de réduire le débit MPCO du compresseur de cycle et ainsi réduire l'énergie du compresseur de l'ordre de 15%. Le schéma de procédé peut inclure une colonne de distillation COIN2 seule ou bien une colonne COIN2 avec une colonne COICH4. Cette invention peut s'appliquer également lorsque l'on souhaite investir une colonne de séparation COIN2 traitant du CO impur venant d'une boite froide qui ne comprend pas de colonne COIN2. La teneur d'azote dans le CO augmentant dans le temps, il devient alors nécessaire de rajouter une étape de séparation COIN2. La nouvelle colonne est alors installée dans une boite froide dédiée qu'il faut alimenter en frigories et en énergie de rebouillage.
Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de séparation d'un gaz d'alimentation contenant comme composants principaux de l'azote et du monoxyde de carbone et éventuellement de l'hydrogène dans une colonne de distillation dans lequel : i) on refroidit le gaz d'alimentation dans un échangeur de chaleur ii) on envoie au moins une partie du gaz d'alimentation ou au moins une partie d'un gaz dérivé du gaz d'alimentation à un rebouilleur de la colonne de distillation afin de la condenser au moins partiellement en produisant un liquide et éventuellement un gaz iii) on envoie au moins une partie du liquide et éventuellement au moins une partie du gaz à la colonne iv) on soutire un débit enrichi en azote gazeux de la colonne v) on soutire un débit enrichi en monoxyde de carbone de la colonne, on le réchauffe dans l'échangeur de chaleur et on le comprime pour fournir un produit enrichi en monoxyde de carbone à une pression de production. Eventuellement : - on comprime une partie du monoxyde de carbone à une pression inférieure ou égale à la pression de production, on la refroidit dans l'échangeur de chaleur et on l'envoie en cuve de la colonne de distillation ; - on envoie au moins une partie du gaz d'alimentation au rebouilleur ; - on refroidit le gaz d'alimentation et on l'envoie dans un premier séparateur de phases, on détend le liquide du premier séparateur de phases, on envoie le liquide détendu dans un deuxième séparateur de phases et on vaporise au moins une partie du liquide du deuxième séparateur de phases pour dériver le gaz à envoyer au rebouilleur ; - on vaporise au moins une partie du liquide du deuxième séparateur de phases dans l'échangeur de chaleur.
Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de séparation d'un gaz d'alimentation contenant comme composants principaux de l'azote et du monoxyde de carbone et éventuellement de l'hydrogène comprenant : i) une colonne de distillation ayant un rebouilleur de cuve et éventuellement un condenseur de tête ii) un échangeur de chaleur iii) un compresseur iv) des moyens pour envoyer le gaz d'alimentation dans l'échangeur de chaleur v) des moyens pour envoyer au moins une partie du gaz d'alimentation ou au moins une partie d'un gaz dérivé du gaz d'alimentation au rebouilleur afin de la condenser au moins partiellement en produisant un liquide et éventuellement un gaz vi) au moins des moyens pour envoyer au moins une partie du liquide et éventuellement au moins une partie du gaz à la colonne vii) des moyens pour soutirer un débit enrichi en azote gazeux de la colonne viii)des moyens pour soutirer un débit enrichi en monoxyde de carbone de la colonne et pour l'envoyer à l'échangeur de chaleur et ensuite au compresseur pour fournir un produit enrichi en monoxyde de carbone à une pression de production. L'appareil comprend éventuellement : - des moyens pour envoyer une partie du débit enrichi en monoxyde de carbone à une pression inférieure ou égale à la pression de production à l'échangeur de chaleur et ensuite en cuve de la colonne de distillation ; - des moyens pour envoyer au moins une partie du gaz d'alimentation au rebouilleur ; - un premier séparateur de phases, un deuxième séparateur de phases, des moyens pour envoyer le gaz d'alimentation refroidi dans le premier séparateur de phases, une vanne de détente pour détendre le liquide du premier séparateur de phases, des moyens pour envoyer le liquide détendu dans le deuxième séparateur de phases et des moyens pour envoyer au moins une partie du liquide du deuxième séparateur de phases pour dériver le gaz à envoyer au rebouilleur. - l'échangeur de chaleur est relié à la colonne et au deuxième séparateur de phases. L'invention sera décrite en plus de détails en se référant aux figures qui représentent un appareil de séparation selon l'invention d'un gaz ayant comme composants principaux de l'azote et du monoxyde de carbone pour la Figure 1 et un appareil de séparation selon l'invention d'un gaz ayant comme composants principaux de l'azote, de l'hydrogène et du monoxyde de carbone pour la Figure 2 et 3.
Selon la Figure 1, un débit d'azote et de monoxyde de carbone 1 est refroidi dans un échangeur 3. Il se condense au moins partiellement dans un rebouilleur 5 alimenté par le liquide de cuve de la colonne 15. Le liquide vaporisé est renvoyé à la colonne. Le débit au moins partiellement condensé est détendu dans une vanne 7 et envoyé à un séparateur de phases 9. le liquide 11 du séparateur de phases et le gaz 13 du séparateur de phases 9 sont envoyés à la colonne à des hauteurs différentes ou pas. Le liquide de cuve de la colonne est détendu dans une vanne 19 et envoyé au condenseur de tête 23 faisant partie de la colonne. Un débit d'azote est enlevé comme purge 25 et se réchauffe dans l'échangeur 3. Le monoxyde de carbone vaporisé 27 se réchauffe également dans l'échangeur 3 et est comprimé dans la première étage 29 d'un compresseur. Il est refroidi dans un refroidisseur 31 par de l'eau et ensuite divisé en deux. Le débit 33 se refroidit jusqu'à une température intermédiaire dans l'échangeur 3 pour former le débit 45 qui est envoyé en cuve de la colonne 15. Le débit 41 est refroidi très partiellement dans l'échangeur 3, détendu dans une turbine 43 et remélangé avec le débit 27. Le reste du monoxyde de carbone est comprimé à la pression de produit par l'étage 37 du compresseur et refroidi par le refroidisseur 31A pour former le débit produit 39. L'étage 29 se trouve d'autant plus petite qu'une partie du rebouillage est fournie par le débit 1. Selon la Figure 2, un débit d'azote, d'hydrogène et de monoxyde de carbone 1 se refroidit dans un échangeur 3 et ensuite dans un échangeur 3A.
Le débit 1 est envoyé à un premier séparateur de phases 51 où il se sépare en un débit gazeux 53 riche en hydrogène et un débit liquide 57. Le débit 53 se réchauffe dans les échangeurs 3,3A et le débit 57 est détendu dans une vanne 55 et ensuite envoyé à un deuxième séparateur de phases 61. Le gaz du deuxième séparateur de phases se réchauffe dans les échangeurs 3,3A pour former le débit 77. Le liquide 63 est séparé en deux. Une partie 67 est détendue dans une vanne 69, envoyée à un séparateur de phases 71 et ensuite les débits formés 73,75 sont envoyés à la colonne de distillation 5. Le reste 65 du liquide du séparateur 61 est réchauffé dans l'échangeur 3A pour former le débit 65 qui sert à chauffer le rebouilleur 5 alimenté par le liquide de cuve 17 de la colonne 15. Ayant servi à rebouillir la colonne le débit 65 est détendu dans la vanne 7, envoyé au séparateur 9 et ensuite à la colonne de la même manière que pour la Figure 1.
Un débit d'azote est enlevé comme purge 25 et se réchauffe dans l'échangeur 3. Le monoxyde de carbone vaporisé 27 se réchauffe également dans l'échangeur 3 et est comprimé dans la première étage 29 d'un compresseur. Il est refroidi dans un refroidisseur 31 par de l'eau et ensuite divisé en deux. Le débit 33 se refroidit jusqu'à une température intermédiaire dans l'échangeur 3 et est divisé en deux pour former le débit 133. Ce débit 133 se refroidit dans l'échangeur 135 contre de l'azote liquide 137. L'azote liquide 137 se vaporise et se réchauffe dans l'échangeur 3. Le débit 133 est détendu et mélangé avec le débit 21 en aval de la vanne 19. Le débit 45 qui est envoyé en cuve de la colonne 5 après refroidissement dans l'échangeur 3A. Selon la Figure 3, un débit d'azote, d'hydrogène et de monoxyde de carbone 1 se refroidit dans un échangeur 3 et ensuite dans un échangeur 3A. Le débit 1 est envoyé à un premier séparateur de phases 51 où il se sépare en un débit gazeux 53 riche en hydrogène et un débit liquide 57. Le débit 53 se réchauffe dans les échangeurs 3,3A et le débit 57 est détendu dans une vanne 55 et ensuite envoyé à un deuxième séparateur de phases 61. Le gaz du deuxième séparateur de phases se réchauffe dans les échangeurs 3,3A pour former le débit 77. Le liquide 63 est séparé en deux. Une partie 67 est détendue dans une vanne 69, envoyée à un séparateur de phases 71 et ensuite les débits formés 73,75 sont envoyés à la colonne de distillation 5. Le reste 65 du liquide du séparateur 61 est réchauffé dans l'échangeur 3A pour former le débit 65 qui sert à chauffer le rebouilleur 5 alimenté par le liquide de cuve 17 de la colonne 5. Ayant servi à rebouillir la colonne le débit 65 est détendu dans la vanne 7, envoyé au séparateur 9 et ensuite à la colonne de la même manière que pour la Figure 1. Un débit d'azote est enlevé comme purge 25 et se réchauffe dans l'échangeur 3. Le débit enrichi en monoxyde de carbone vaporisé 27 se réchauffe également dans l'échangeur 3 et est comprimé dans la première étage 29 d'un compresseur. Il est refroidi dans un refroidisseur 31 par de l'eau et ensuite divisé en deux. Le débit 33 se refroidit jusqu'à une température intermédiaire dans l'échangeur 3 et est divisé en deux pour former le débit 93. Ce débit 93 se détendu dans la turbine 91 pour former le débit détendu 93 qui est mélangé avec le débit 27 pour se réchauffer dans l'échangeur 3. Le débit 45 provenant de l'étage 29 est envoyé en cuve de la colonne 5 après refroidissement dans l'échangeur 3A.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de séparation d'un gaz d'alimentation contenant comme composants principaux de l'azote et du monoxyde de carbone et éventuellement de l'hydrogène dans une colonne de distillation (15) dans lequel : i) on refroidit le gaz d'alimentation dans un échangeur de chaleur (3) ii) on envoie au moins une partie du gaz d'alimentation ou au moins une partie d'un gaz dérivé du gaz d'alimentation à un rebouilleur (5) de la colonne de distillation afin de la condenser au moins partiellement en produisant un liquide et éventuellement un gaz iii) on envoie au moins une partie du liquide et éventuellement au moins une partie du gaz à la colonne iv) on soutire un débit enrichi en azote gazeux de la colonne v) on soutire un débit enrichi en monoxyde de carbone de la colonne, on le réchauffe dans l'échangeur de chaleur et on le comprime pour fournir un produit enrichi en monoxyde de carbone à une pression de production.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on comprime une partie du monoxyde de carbone à une pression inférieure ou égale à la pression de production, on la refroidit dans l'échangeur de chaleur (3) et on l'envoie en cuve de la colonne de distillation (15).
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel on envoie au moins une partie du gaz d'alimentation au rebouilleur (5).
  4. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel on refroidit le gaz 30 d'alimentation et on l'envoie dans un premier séparateur de phases (51), on détend le liquide du premier séparateur de phases (61), on envoie le liquide détendu dans un deuxième séparateur de phases et on vaporise au moins une25partie du liquide du deuxième séparateur de phases pour dériver le gaz à envoyer au rebouilleur.
  5. 5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel on vaporise l'au moins une partie du liquide du deuxième séparateur de phases (61) dans l'échangeur de chaleur (33).
  6. 6. Appareil de séparation d'un gaz d'alimentation contenant comme composants principaux de l'azote et du monoxyde de carbone et éventuellement de l'hydrogène comprenant : i) une colonne de distillation (15) ayant un rebouilleur de cuve (5) et éventuellement un condenseur de tête (23) ii) un échangeur de chaleur (3) iii) un compresseur (29,37) iv) des moyens pour envoyer le gaz d'alimentation dans l'échangeur de chaleur v) des moyens pour envoyer au moins une partie du gaz d'alimentation ou au moins une partie d'un gaz dérivé du gaz d'alimentation au rebouilleur afin de la condenser au moins partiellement en produisant un liquide et éventuellement un gaz vi) au moins des moyens pour envoyer au moins une partie du liquide et éventuellement au moins une partie du gaz à la colonne vii) des moyens pour soutirer un débit enrichi en azote gazeux de la colonne viii)des moyens pour soutirer un débit enrichi en monoxyde de carbone de la colonne et pour l'envoyer à l'échangeur de chaleur et ensuite au compresseur pour fournir un produit enrichi en monoxyde de carbone à une pression de production.
  7. 7. Appareil selon la revendication 6 comprenant des moyens pour envoyer une partie du débit enrichi en monoxyde de carbone à une pressioninférieure ou égale à la pression de production à l'échangeur de chaleur (3) et ensuite en cuve de la colonne de distillation (15).
  8. 8. Appareil selon la revendication 6 ou 7 comprenant des moyens 5 pour envoyer au moins une partie du gaz d'alimentation au rebouilleur (5).
  9. 9. Appareil selon la revendication 6 ou 7 comprenant un premier séparateur de phases (51), un deuxième séparateur de phases (61), des moyens pour envoyer le gaz d'alimentation refroidi dans le premier séparateur 10 de phases, une vanne de détente (55) pour détendre le liquide du premier séparateur de phases, des moyens pour envoyer le liquide détendu dans le deuxième séparateur de phases et des moyens pour envoyer au moins une partie du liquide du deuxième séparateur de phases pour dériver le gaz à envoyer au rebouilleur (5). 15
  10. 10. Appareil selon la revendication 9 dans lequel l'échangeur de chaleur (3) est relié à la colonne (15) et au deuxième séparateur de phases (61).
FR0958305A 2009-11-24 2009-11-24 Procede de separation cryogenique d'un melange d'azote et de monoxyde de carbone Expired - Fee Related FR2953004B1 (fr)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0958305A FR2953004B1 (fr) 2009-11-24 2009-11-24 Procede de separation cryogenique d'un melange d'azote et de monoxyde de carbone
EP10792965.5A EP2504646B1 (fr) 2009-11-24 2010-11-04 Procédé et appareil de séparation cryogénique d'un mélange d'azote et de monoxyde de carbone
US13/511,812 US9625209B2 (en) 2009-11-24 2010-11-04 Method for cryogenically separating a mixture of nitrogen and carbon monoxide
PCT/FR2010/052368 WO2011067492A2 (fr) 2009-11-24 2010-11-04 Procede de separation cryogenique d'un melange d'azote et de monoxyde de carbone
CN201080053291.0A CN102893110B (zh) 2009-11-24 2010-11-04 用于低温分离氮和一氧化碳的混合物的方法
JP2012540471A JP2013511697A (ja) 2009-11-24 2010-11-04 窒素と一酸化炭素の混合物を極低温で分離するための方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0958305A FR2953004B1 (fr) 2009-11-24 2009-11-24 Procede de separation cryogenique d'un melange d'azote et de monoxyde de carbone

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2953004A1 true FR2953004A1 (fr) 2011-05-27
FR2953004B1 FR2953004B1 (fr) 2013-12-20

Family

ID=42364047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0958305A Expired - Fee Related FR2953004B1 (fr) 2009-11-24 2009-11-24 Procede de separation cryogenique d'un melange d'azote et de monoxyde de carbone

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9625209B2 (fr)
EP (1) EP2504646B1 (fr)
JP (1) JP2013511697A (fr)
CN (1) CN102893110B (fr)
FR (1) FR2953004B1 (fr)
WO (1) WO2011067492A2 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150047390A1 (en) * 2011-11-04 2015-02-19 L 'Air Liquide, Societe Anonyme pour l'Etude ed l'Exploitation des Procedes Georges Claude Process and apparatus for separating a carbon dioxide-rich gas by distillation
EP3599438A1 (fr) * 2018-07-25 2020-01-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et appareil de separation cryogenique d'un melange de monoxyde de carbone, d'hydrogene et de methane pour la production de ch4

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3011069B1 (fr) * 2013-09-24 2015-09-11 Air Liquide Procede et appareil de separation cryogenique d'un melange contenant au moins du monoxyde de carbone, de l'hydrogene et de l'azote
FR3013107A1 (fr) * 2013-11-14 2015-05-15 Air Liquide Procede et appareil de deazotation d’un fluide riche en monoxyde de carbone
DE102020130946B4 (de) * 2020-11-23 2023-02-02 Xenon Holding Gmbh Kryogenes Verfahren zur Wertstoffgewinnung aus einem wasserstoffreichen Einsatzgas
FR3118144A3 (fr) * 2020-12-22 2022-06-24 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et appareil de separation cryogenique d’un melange d’hydrogene, de methane, d’azote et de monoxyde de carbone

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1165524A (en) * 1967-06-22 1969-10-01 Messer Griesheim Gmbh Method of Reducing Compressor Work in a Rectification Circuit
DE2147465A1 (de) * 1971-09-23 1973-04-05 Linde Ag Verfahren zur zerlegung von gasgemischen durch rektifikation
DE3822175A1 (de) * 1988-06-30 1990-01-04 Linde Ag Verfahren zum entfernen von stickstoff aus stickstoffhaltigem erdgas
DE4228784A1 (de) * 1992-08-28 1994-03-03 Linde Ag Verfahren zum Zerlegen eines Gasgemisches durch einstufige Rektifikation bei tiefer Temperatur
US20070151291A1 (en) * 2003-09-30 2007-07-05 Daniele Fauroux Method and installation for producing carbon monoxide by cryogenic distillation
FR2903766A1 (fr) * 2006-12-05 2008-01-18 Air Liquide Appareil et procede de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogene par distillation cryogenique

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3000188A (en) * 1956-11-15 1961-09-19 Kellogg M W Co Gas separation
US4217759A (en) * 1979-03-28 1980-08-19 Union Carbide Corporation Cryogenic process for separating synthesis gas
DE3215829A1 (de) 1982-04-28 1983-11-03 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren zur gewinnung von kohlenmonoxid
DE3736354A1 (de) * 1987-10-27 1989-05-11 Linde Ag Verfahren zur h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)/co-zerlegung mittels partieller kondensation bei tiefer temperatur
FR2664263B1 (fr) * 1990-07-04 1992-09-18 Air Liquide Procede et installation de production simultanee de methane et monoxyde de carbone.
DE4210637A1 (de) * 1992-03-31 1993-10-07 Linde Ag Verfahren zur Gewinnung von hochreinem Wasserstoff und hochreinem Kohlenmonoxid
US6161397A (en) * 1998-08-12 2000-12-19 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated cryogenic and non-cryogenic gas mixture separation
EP1215458B1 (fr) * 2000-12-18 2005-02-09 Air Products And Chemicals, Inc. Procédé et appareil pour la séparation de monoxyde de carbone et d'hydrogène d'un mélange gazeux de ceux-ci
US6568206B2 (en) * 2001-07-18 2003-05-27 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic hydrogen and carbon monoxide production with membrane permeate expander
US6578377B1 (en) * 2002-03-11 2003-06-17 Air Products And Chemicals, Inc. Recovery of hydrogen and carbon monoxide from mixtures including methane and hydrocarbons heavier than methane
ATE504791T1 (de) * 2003-05-19 2011-04-15 Air Liquide Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von gasförmigem kohlenstoff-monoxid und/oder eines gemisches, das kohlenstoff-monoxid enthält
WO2005090887A1 (fr) * 2004-03-11 2005-09-29 Advanced Extraction Technologies, Inc. Utilisation de temperatures cryogeniques pour traiter des gaz contenant des constituants legers avec des solvants physiques
DE102005025651A1 (de) 2005-06-03 2006-12-07 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Produkten aus Synthesegas
FR2910603B1 (fr) 2006-12-21 2009-03-06 Air Liquide Procede de separation d'un melange de monoxyde de carbone, de methane, d'hydrogene et eventuellement d'azote par distillation cryogenetique
FR2930332A1 (fr) 2008-04-18 2009-10-23 Air Liquide Procede et appareil de separation cryogenique d'un melange d'hydrogene et de monoxyde de carbone
US20100251765A1 (en) * 2009-04-01 2010-10-07 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic Separation of Synthesis Gas

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1165524A (en) * 1967-06-22 1969-10-01 Messer Griesheim Gmbh Method of Reducing Compressor Work in a Rectification Circuit
DE2147465A1 (de) * 1971-09-23 1973-04-05 Linde Ag Verfahren zur zerlegung von gasgemischen durch rektifikation
DE3822175A1 (de) * 1988-06-30 1990-01-04 Linde Ag Verfahren zum entfernen von stickstoff aus stickstoffhaltigem erdgas
DE4228784A1 (de) * 1992-08-28 1994-03-03 Linde Ag Verfahren zum Zerlegen eines Gasgemisches durch einstufige Rektifikation bei tiefer Temperatur
US20070151291A1 (en) * 2003-09-30 2007-07-05 Daniele Fauroux Method and installation for producing carbon monoxide by cryogenic distillation
FR2903766A1 (fr) * 2006-12-05 2008-01-18 Air Liquide Appareil et procede de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogene par distillation cryogenique

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BERNINGER R: "FORTSCHRITTE BEI DER H2/CO-TIEFTEMPERATURZERLEGUNG//PROGRESS IN H2/CO LOW TEMPERATURE SEPARATION", BERICHTE AUS TECHNIK UND WISSENSCHAFT, LINDE AG. WIESBADEN, DE, vol. 62, 1 January 1988 (1988-01-01), pages 18 - 32, XP009045782, ISSN: 0942-332X *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150047390A1 (en) * 2011-11-04 2015-02-19 L 'Air Liquide, Societe Anonyme pour l'Etude ed l'Exploitation des Procedes Georges Claude Process and apparatus for separating a carbon dioxide-rich gas by distillation
EP3599438A1 (fr) * 2018-07-25 2020-01-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et appareil de separation cryogenique d'un melange de monoxyde de carbone, d'hydrogene et de methane pour la production de ch4

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013511697A (ja) 2013-04-04
CN102893110A (zh) 2013-01-23
CN102893110B (zh) 2014-11-26
US9625209B2 (en) 2017-04-18
FR2953004B1 (fr) 2013-12-20
WO2011067492A3 (fr) 2014-03-20
WO2011067492A2 (fr) 2011-06-09
EP2504646B1 (fr) 2019-01-02
US20120279254A1 (en) 2012-11-08
EP2504646A2 (fr) 2012-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2268989B1 (fr) Procédé et appareil de séparation cryogénique d'un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone
CA2146736C (fr) Procede et installation de production de monoxyde de carbone
FR2680114A1 (fr) Procede et installation de distillation d'air, et application a l'alimentation en gaz d'une acierie.
EP2504646B1 (fr) Procédé et appareil de séparation cryogénique d'un mélange d'azote et de monoxyde de carbone
EP2147270B1 (fr) Procédé et appareil de séparation d'un mélange d'hydrogène, de méthane et de monoxyde de carbone par distillation cryogénique
EP0968959B1 (fr) Procédé de production de monoxyde de carbone
EP3724573A1 (fr) Procede et appareil de separation cryogenique d'un gaz de synthese contenant une etape de separation de l'azote
FR2942869A1 (fr) Procede et appareil de separation cryogenique d'un melange d'hydrogene, d'azote et de monoxyde de carbone avec colonne de deazotation
EP2959243A1 (fr) Séparation à température subambiante d'un mélange gazeux contenant du dioxyde de carbone et un contaminant plus léger
FR2767317A1 (fr) Procede de conversion d'un debit contenant des hydrocarbures par oxydation partielle
EP3350119B1 (fr) Procédé et appareil de production d'un mélange de monoxyde de carbone et d'hydrogène
FR2911390A1 (fr) Procede et appareil de production de monoxyde de carbone par distillation cryogenique
FR2814229A1 (fr) Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique
FR2843447A1 (fr) Procede et installation de production de monoxyde de carbone par distillation cryogenique
FR3013106A1 (fr) Procede de separation cryogenique pour la production d'un melange d'hydrogene et d'azote contenant une faible teneur en co et en ch4
WO2018020091A1 (fr) Procédé et appareil de lavage à température cryogénique pour la production d'un mélange d'hydrogène et d'azote
EP3599438A1 (fr) Procede et appareil de separation cryogenique d'un melange de monoxyde de carbone, d'hydrogene et de methane pour la production de ch4
FR3013107A1 (fr) Procede et appareil de deazotation d’un fluide riche en monoxyde de carbone
FR3057942A1 (fr) Procede et appareil de separation cryogenique d’un gaz de synthese par condensation partielle
WO2018078249A1 (fr) Procede de separation cryogenique d'un melange d'hydrogene et de monoxyde de carbone
FR3097951A1 (fr) Procede et appareil de separation cryogenique d’un gaz de synthese pour la production de ch4
EP3913310A1 (fr) Procédé et appareil de séparation d'air par distillation cryogénique
EP3542112A1 (fr) Procédé et installation de séparation cryogénique d'un mélange gazeux par lavage au méthane
FR3118144A3 (fr) Procede et appareil de separation cryogenique d’un melange d’hydrogene, de methane, d’azote et de monoxyde de carbone
FR3071827A3 (fr) Procede pour la production d'un produit riche en monoxyde de carbone

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 11

ST Notification of lapse

Effective date: 20210705