FR2962994A1

FR2962994A1 - Making flow comprising nitrogen comprises combusting hydrocarbon fuel, capturing carbon dioxide in smoke flow having nitrogen and carbon dioxide and separating the first residual flow into flow comprising nitrogen and second residual flow

Info

Publication number: FR2962994A1
Application number: FR1055900A
Authority: FR
Inventors: Sylvain Gerard; Augustin Guillemont; Simon Jallais
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2012-01-27

Abstract

Producing a flow (3a) comprising at least 95 vol.% of nitrogen comprises: (a) combusting (1) at least a hydrocarbon fuel (1a) to obtain at least one smoke flow (1d) comprising at least 50 vol.% of nitrogen and carbon dioxide; capturing (2) carbon dioxide in the smoke flow to obtain at least one flow rich in carbon dioxide and at least a first residual flow including at least 80 vol.% of nitrogen; and (c) separating the first residual flow into at least one flow comprising at least 95 vol.% of nitrogen and at least one second residual flow.

Description

L'invention concerne un procédé de production d'un flux riche en azote. The invention relates to a method for producing a nitrogen-rich stream.

Les emplois classiques de flux riches en azote sont par exemple l'inertage de certains conteneurs ou bien, lorsque ce flux est à une certaine pression, de l'ordre de 5 à 10 bars, l'actionnement de certains instrument tels que des vannes. Lorsque la pureté du flux est suffisante, il peut avoir des applications alimentaires. En sidérurgie, de l'azote est utilisé dans les fours à arc et pour la galvanisation. The standard uses of nitrogen-rich streams are, for example, the inerting of certain containers or, when this stream is at a certain pressure, of the order of 5 to 10 bars, the actuation of certain instruments such as valves. When the purity of the flow is sufficient, it can have food applications. In the iron and steel industry, nitrogen is used in arc furnaces and for galvanizing.

L'invention est plus particulièrement adaptée à certains sites ou bassins industriels où il n'y aurait pas, ou pas assez, de source(s) d'azote utilisable(s). En effet, si le site est équipé d'une unité de séparation d'air par distillation (ou ASU) destinées à produire de l'oxygène, il est intéressant de récupérer l'azote obtenu comme flux résiduaire de l'ASU. En l'absence d'azote résiduaire provenant d'un ASU, on a en général recours à une production dédiée d'azote à partir de l'air. Certaines technologies utilisent l'adsorption sélective des gaz de l'air sur certains produits ; il s'agit des PSA azote (en anglais : Pressure Swing Adsorption, ou adsorption par changement de pression). D'autres technologies utilisent la perméation sélective des gaz de l'air à travers des membranes. Il existe aussi des procédés par distillation cryogénique qui permettent de produire spécifiquement de l'azote lorsqu'il n'y a pas de besoin en oxygène. The invention is more particularly adapted to certain sites or industrial basins where there would be no, or not enough, source (s) of usable nitrogen (s). Indeed, if the site is equipped with a distillation air separation unit (or ASU) for producing oxygen, it is interesting to recover the nitrogen obtained as residual flow of the ASU. In the absence of residual nitrogen from an ASU, dedicated nitrogen production from the air is usually used. Some technologies use selective adsorption of air gases on certain products; it is the PSA nitrogen (in English: Pressure Swing Adsorption, or adsorption by pressure change). Other technologies use selective permeation of air gases through membranes. There are also cryogenic distillation processes which make it possible to specifically produce nitrogen when there is no need for oxygen.

Ces technologies sont maintenant éprouvées, mais ont le désavantage de conduire à un coût unitaire de l'azote relativement élevé, lié notamment à l'investissement et à l'énergie de séparation nécessaires. Ces paramètres varient en fonction de la quantité d'azote et de la pureté requise. Le problème à résoudre est dès lors de remédier à tout ou partie de ces inconvénients, c'est-à-dire notamment de produire de l'azote à un coût inférieur à celui obtenu par ces technologies. These technologies are now proven, but have the disadvantage of leading to a relatively high unit cost of nitrogen, particularly related to the investment and the necessary separation energy. These parameters vary depending on the amount of nitrogen and the purity required. The problem to be solved is therefore to remedy all or part of these disadvantages, that is to say in particular to produce nitrogen at a lower cost than that obtained by these technologies.

30 A cette fin, la solution de l'invention porte sur un procédé de production d'un flux comprenant au moins 95% d'azote en volume comprenant les étapes suivantes : a) combustion d'au moins un combustible hydrocarboné de façon à obtenir au moins un flux de fumées comprenant au moins 50% d'azote en volume et du dioxyde de carbone ; b) capture de dioxyde de carbone dans ledit flux de fumées obtenu à l'étape a) de 35 façon à obtenir au moins un flux riche en dioxyde de carbone et au moins un premier flux résiduaire comprenant au moins 80% d'azote en volume ; et c) séparation du premier flux résiduaire obtenu à l'étape b) en au moins ledit flux comprenant au moins 95% d'azote en volume et au moins un second flux résiduaire.25 Le flux d'azote produit est en général gazeux et d'une pureté d'au moins 95% en volume. Selon un mode particulier de réalisation, la pureté est d'au moins 99% en volume. Le débit produit peut être constant ou variable et prendre n'importe quelle valeur. Cette valeur est conditionnée par le besoin en azote et la quantité de fumées produites à l'étape a). Les autres constituants éventuellement présents dans ce flux produit peuvent être notamment de l'eau, de l'oxygène, du dioxyde de carbone, de l'argon, des NOx (oxydes d'azote), des SOx (oxydes d'azote) et du mercure. Cette liste n'est pas limitative. To this end, the solution of the invention relates to a process for producing a stream comprising at least 95% nitrogen by volume comprising the following steps: a) combustion of at least one hydrocarbon fuel so as to obtain at least one flue gas stream comprising at least 50% nitrogen by volume and carbon dioxide; b) capturing carbon dioxide in said flue gas stream obtained in step a) so as to obtain at least one stream rich in carbon dioxide and at least one first residual stream comprising at least 80% nitrogen by volume ; and c) separating the first residual stream obtained in step b) into at least said stream comprising at least 95% nitrogen by volume and at least a second residual stream. The flow of nitrogen produced is generally gaseous and of a purity of at least 95% by volume. According to a particular embodiment, the purity is at least 99% by volume. The flow produced can be constant or variable and take any value. This value is conditioned by the nitrogen requirement and the amount of fumes produced in step a). The other constituents that may be present in this product stream may be in particular water, oxygen, carbon dioxide, argon, NOx (nitrogen oxides), SOx (nitrogen oxides) and mercury. This list is not exhaustive.

A l'étape a), on réalise la combustion d'un combustible hydrocarboné, qui peut être de tout type, notamment les combustibles fossiles ou leurs dérivés, etc. Selon un mode particulier, il s'agit de gaz naturel ou de fioul. Selon un autre mode particulier, le combustible est du charbon. Plusieurs types de combustible peuvent être utilisés, en même temps ou successivement, selon les possibilités de l'installation réalisant la combustion ainsi que la disponibilité des combustibles. In step a), the combustion of a hydrocarbon fuel, which may be of any type, including fossil fuels or their derivatives, etc., is carried out. According to a particular mode, it is natural gas or fuel oil. In another particular embodiment, the fuel is coal. Several types of fuel can be used, at the same time or successively, according to the possibilities of the installation carrying out the combustion as well as the availability of the fuels.

Cette combustion dégage de l'énergie, qui peut servir à produire de la vapeur à un ou plusieurs niveaux de pression. Cette vapeur est utilisée et/ou éventuellement transformée en électricité ou en travail mécanique. L'énergie dégagée peut aussi servir à chauffer de l'huile utilisée comme fluide thermique incompressible. This combustion releases energy, which can be used to produce steam at one or more pressure levels. This steam is used and / or possibly converted into electricity or mechanical work. The energy released can also be used to heat oil used as incompressible thermal fluid.

La combustion réalisée à l'étape a) produit aussi des fumées comprenant au moins 50% d'azote gazeux (de formule N2) en volume. Dans tout le présent document, les compositions données en % volume se rapportent au mélange considéré comme sec, c'est-à- dire en ne comptant pas l'eau (composition après séchage parfait). La composition des fumées peut varier selon le type de combustible. Elle varie aussi selon le type de comburant. Selon un mode particulier, le comburant est de l'air. Dans ce cas, les fumées contiennent toujours au moins 50% d'azote en volume. The combustion carried out in step a) also produces fumes comprising at least 50% nitrogen gas (of formula N 2) by volume. Throughout the present document, the compositions given in% volume refer to the mixture considered dry, that is to say by not counting water (composition after perfect drying). The composition of the fumes may vary according to the type of fuel. It also varies according to the type of oxidizer. According to a particular mode, the oxidizer is air. In this case, the flue gas always contains at least 50% nitrogen by volume.

Selon un autre mode de réalisation, le comburant peut être de l'air enrichi à l'oxygène, en général issu d'une unité de distillation de l'air ou bien d'une unité VSA (en anglais : Vacuum Swing Adsorption, ou adsorption par alternance de pression à vide). Le comburant peut être constitué de plusieurs flux, par exemple un flux d'air et un flux très riche en oxygène pour faciliter la combustion d'un combustible difficile, tel qu'un goudron. According to another embodiment, the oxidant may be oxygen-enriched air, generally derived from an air distillation unit or from a VSA unit (in English: Vacuum Swing Adsorption, or alternating adsorption of vacuum pressure). The oxidant may consist of several streams, for example a flow of air and a very rich oxygen flow to facilitate the combustion of a difficult fuel, such as a tar.

La limite à l'enrichissement du comburant en oxygène est donnée par le fait qu'on souhaite que les fumées contiennent au moins 50%, de préférence 75%, d'azote en volume. Cette limite dépend aussi du type de combustible et des entrées d'air non contrôlées dans l'unité de combustion. The limit to the oxygen enrichment of the oxidant is given by the fact that it is desired that the fumes contain at least 50%, preferably 75%, nitrogen by volume. This limit also depends on the type of fuel and uncontrolled air intakes in the combustion unit.

En tout état de cause, il ne paraît pas possible, ni sans doute souhaitable, de réaliser une oxycombustion, c'est-à-dire une combustion où le comburant serait de l'oxygène à pureté très élevée (disons au moins 90% en volume). En effet, il n'y aurait plus alors assez d'azote introduit lors de la combustion pour obtenir des fumées contenant au moins 50% d'azote en volume. En outre, le procédé ayant permis l'obtention de cet oxygène relativement pur, par exemple une unité de séparation d'air, permettrait très probablement d'obtenir lui-même de l'azote à bas coût. L'invention s'applique donc plutôt à une aérocombustion, ou à une combustion avec un enrichissement à l'oxygène tel qu'on puisse obtenir au moins 50% d'azote dans les fumées. In any case, it does not seem possible, nor undoubtedly desirable, to achieve oxy-fuel combustion, that is to say a combustion in which the oxidant would be oxygen at very high purity (say at least 90% by weight). volume). Indeed, there would then be enough nitrogen introduced during combustion to obtain fumes containing at least 50% nitrogen by volume. In addition, the process which made it possible to obtain this relatively pure oxygen, for example an air separation unit, would very probably make it possible to obtain nitrogen itself at a low cost. The invention therefore applies rather to an aerocombustion, or a combustion with oxygen enrichment such that one can obtain at least 50% of nitrogen in the fumes.

A l'étape b), on réalise une capture de tout ou partie du CO2 contenu dans un flux de fumées produit à l'étape a). Cette capture produit au moins un flux riche en CO2, c'est-à-dire contenant au moins 50%, de préférence au moins 90%, de CO2 en volume. En général, ce flux est ensuite utilisé localement, ou transporté par canalisations, trains ou camions, pour être utilisé ou stocké ailleurs. La capture produit également au moins un premier flux résiduaire, où se retrouve tout ou partie, normalement l'essentiel, de l'azote contenu dans le flux de fumées soumis à la capture de CO2. On règle la capture CO2 pour que le premier flux résiduaire contienne au moins 80% d'azote en volume. De manière préférée, il contient au moins 85% d'azote en volume et de manière encore plus préférée au moins 90% en volume. In step b), a capture of all or part of the CO2 contained in a flue gas produced in step a) is carried out. This capture produces at least one flow rich in CO2, that is to say containing at least 50%, preferably at least 90%, of CO2 by volume. In general, this stream is then used locally, or transported by pipeline, train or truck, to be used or stored elsewhere. The capture also produces at least a first residual stream, where all or part, normally the essential part, of the nitrogen contained in the flow of fumes subjected to the capture of CO2 is found. The CO2 capture is adjusted so that the first residual stream contains at least 80% nitrogen by volume. Preferably, it contains at least 85% nitrogen by volume and even more preferably at least 90% by volume.

A l'étape c), ce flux est séparé de façon à obtenir au moins un flux plus riche en azote, contenant au moins 95% d'azote en volume. Selon un mode particulier, il en contient au moins 99% en volume. Cette séparation peut être réalisée par tout moyen approprié. L'avantage réside dans le fait que la séparation est faite en partant d'un flux déjà enrichi en azote par rapport à l'air, puisqu'il contient au moins 80%, voire plus, d'azote et qu'il a été prétraité. Cela permet une économie en investissement et/ou en énergie de séparation des installations concernées. In step c), this stream is separated so as to obtain at least one stream richer in nitrogen, containing at least 95% nitrogen by volume. According to a particular mode, it contains at least 99% by volume. This separation can be carried out by any appropriate means. The advantage lies in the fact that the separation is made starting from a stream already enriched in nitrogen with respect to air, since it contains at least 80% or more of nitrogen and that it has been pretreated. This allows a saving in investment and / or energy separation of the facilities concerned.

Les étapes a) et b) présentent un certain coût. L'étape a) permet de produire de l'énergie. Elle est normalement rentable par elle-même. L'étape b) permet de capturer du CO2. Dans le futur, il sera de plus en plus nécessaire de capturer le CO2 émis par les combustions industrielles. Le résiduaire riche azote issu de l'étape de capture sera disponible de façon croissante sur les sites industriels. La mise en oeuvre de l'invention permettra de produire de l'azote à bas coût, en tout cas inférieur au coût de l'azote produit directement à partir de l'air ambiant. Steps a) and b) have a certain cost. Step a) makes it possible to produce energy. It is normally profitable on its own. Step b) captures CO2. In the future, it will be increasingly necessary to capture the CO2 emitted by industrial combustions. The rich nitrogen waste resulting from the capture stage will be increasingly available on industrial sites. The implementation of the invention will produce nitrogen at low cost, in any case lower than the cost of nitrogen produced directly from the ambient air.

Par ailleurs, selon des modes de réalisation particuliers, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : Furthermore, according to particular embodiments, the invention may include one or more of the following features:

- l'étape b) comprend les étapes suivantes : . bl) prétraitement du flux de fumées obtenu à l'étape a), de manière à produire au moins un flux prétraité comprenant de l'azote et du dioxyde de carbone ; . b2) traitement du flux prétraité obtenu à l'étape bl), de manière à obtenir au moins ledit premier flux résiduaire et au moins un flux riche en dioxyde de carbone ; et . b3) post-traitement du flux riche en dioxyde de carbone obtenu à l'étape b2), de manière à obtenir au moins ledit flux riche en dioxyde de carbone. step b) comprises the following steps: bl) pretreatment of the flue gas stream obtained in step a), so as to produce at least one pretreated stream comprising nitrogen and carbon dioxide; . b2) treating the pretreated flow obtained in step b1) so as to obtain at least said first residual stream and at least one stream rich in carbon dioxide; and. b3) post-treatment of the carbon dioxide rich stream obtained in step b2), so as to obtain at least said carbon dioxide rich stream.

- l'étape b2) comprend une mise en contact du flux prétraité obtenu à l'étape bl) 15 avec au moins un solvant apte et destiné à fixer du dioxyde de carbone. step b2) comprises contacting the pretreated flow obtained in step b1) with at least one suitable solvent for fixing carbon dioxide.

- le solvant mis en oeuvre à l'étape b2) est une solution d'une ou plusieurs amines ou de l'ammoniaque. the solvent used in step b2) is a solution of one or more amines or ammonia.

20 - l'étape b3) comprend le fait de laver ledit premier flux résiduaire et/ou ledit flux riche en dioxyde de carbone, de manière à réduire dans ce ou ces flux la concentration en ledit solvant optionnellement présent dans ce ou ces flux à l'issue de l'étape b2). Step b3) comprises washing said first residual stream and / or said carbon dioxide-rich stream, so as to reduce in this or these streams the concentration of said solvent optionally present in this stream or streams; from step b2).

- l'étape b2) comprend une condensation liquide ou solide de tout ou partie du 25 dioxyde de carbone présent dans le flux prétraité obtenu à l'étape bl). step b2) comprises a liquid or solid condensation of all or part of the carbon dioxide present in the pretreated flow obtained in step b1).

- l'étape bl) comprend le fait de retirer dudit flux de fumées tout ou partie de certains des composants de type NOx, SOx, eau, mercure et/ou poussières optionnellement présents dans ledit flux de fumées. - l'étape b3) comprend une compression du flux riche en dioxyde de carbone obtenu à l'étape b2). - l'étape b3) comprend un séchage du flux riche en dioxyde de carbone obtenu à 35 l'étape b2). Ce séchage peut intervenir avant ou après la compression. - le séchage du flux riche en dioxyde de carbone réalisé à l'étape b3) comprend le fait de faire passer ledit flux riche en dioxyde de carbone sur au moins un produit apte et 10 30 destiné à adsorber l'eau éventuellement présente dans ledit flux riche en dioxyde de carbone et le fait de régénérer ledit produit en utilisant une partie du flux comprenant au moins 95% d'azote obtenu à l'étape c). - la séparation réalisée à l'étape c) met en oeuvre une ou plusieurs membranes polymériques semi-perméables et/ou au moins un PSA azote. step b1) comprises removing from said stream of fumes all or part of some of the NOx, SOx, water, mercury and / or dust components optionally present in said flue gas stream. step b3) comprises a compression of the flow rich in carbon dioxide obtained in step b2). step b3) comprises drying the carbon dioxide rich stream obtained in step b2). This drying can take place before or after compression. drying the carbon dioxide rich stream produced in step b3) comprises passing said carbon dioxide rich stream over at least one suitable product and intended to adsorb any water present in said stream rich in carbon dioxide and regenerating said product using a portion of the stream comprising at least 95% nitrogen obtained in step c). the separation carried out in step c) uses one or more semipermeable polymeric membranes and / or at least one nitrogen PSA.

L'étape b) de capture peut se décomposer elle-même en plusieurs étapes. Selon un mode particulier, il y a trois étapes. Une première étape bl) réalise un prétraitement des fumées avant l'étape b2) qui constitue l'opération de capture proprement dite. Il peut s'agir de retirer tout ou partie de certains composés, par exemple parce qu'ils sont nocifs pour des traitements réalisés en aval, ou encore parce qu'ils sont indésirables dans les flux produits par le procédé de l'invention. Par exemple on peut vouloir retirer, c'est-à-dire en fait abaisser la concentration à un seuil acceptable, des SOx, NOx, de l'eau ou encore des poussières qui peuvent être présents dans les fumées en fonction du combustible et de la manière dont la combustion est réalisée. En ce sens l'invention est applicable à tout type de combustion, pourvu que les prétraitements adaptés soient réalisés à l'étape bl). Step b) capture can decompose itself in several steps. In a particular fashion, there are three steps. A first step b1) performs a pre-treatment of the fumes before step b2) which constitutes the actual capture operation. It may be to remove all or part of certain compounds, for example because they are harmful for downstream treatments, or because they are undesirable in the streams produced by the process of the invention. For example we may want to withdraw, that is to say lower the concentration to an acceptable threshold, SOx, NOx, water or dust that may be present in the fumes depending on the fuel and the way in which combustion is performed. In this sense, the invention is applicable to any type of combustion, provided that the appropriate pretreatments are carried out in step b1).

Selon un mode particulier, l'étape b2) comprend le fait de mettre en contact le flux de fumées prétraité avec un ou plusieurs solvants aptes à fixer une partie du CO2 présent dans ce flux. Ces solvants sont en général une solution d'amines ou de l'ammoniaque, c'est-à-dire une solution aqueuse d'ammoniac. Ils absorbent du CO2 au contact du flux riche en CO2. On peut les régénérer par chauffage, c'est-à-dire désorber le CO2 qui est récupéré sous forme gazeuse, et les réutiliser. According to a particular embodiment, step b2) comprises bringing the pre-treated flue gas stream into contact with one or more solvents capable of fixing a portion of the CO2 present in this stream. These solvents are generally a solution of amines or ammonia, that is to say an aqueous solution of ammonia. They absorb CO2 in contact with the flow rich in CO2. They can be regenerated by heating, that is, desorbing the CO2 that is recovered in gaseous form, and reusing them.

Selon un autre mode de réalisation, l'étape b2) comprend une condensation totale ou partielle du CO2, qui peut être obtenue en refroidissant le mélange. La condensation peut être une liquéfaction. Elle peut aller jusqu'à l'apparition de CO2 solide, ou même faire apparaître directement du CO2 solide à partir de l'état gazeux selon une transformation physique qui est l'inverse de la sublimation. On parle parfois alors d'anti-sublimation. According to another embodiment, step b2) comprises a total or partial condensation of CO2, which can be obtained by cooling the mixture. Condensation can be liquefaction. It can go as far as the appearance of solid CO2, or even show solid CO2 directly from the gaseous state according to a physical transformation that is the opposite of sublimation. Sometimes we talk about anti-sublimation.

L'étape b2) peut mettre en oeuvre d'autres technologies connues en elles-mêmes ou bien associer plusieurs technologies. Step b2) can implement other known technologies in themselves or combine several technologies.

L'étape b3) est un post-traitement du flux riche en CO2 et éventuellement du premier flux résiduaire obtenus à l'étape b2). Elle dépend des spécificités voulues pour ces flux. Elle peut comporter un lavage, par exemple à l'eau, ou encore à l'acide, par exemple sulfurique ou nitrique, permettant de retirer des traces de solvants qui auraient été emportées par ces flux au cours de l'étape b2). Elle peut comprendre un séchage et/ou une compression, notamment en vue de transporter le flux riche en CO2. Selon un mode particulier, on réalise le lavage éventuel, puis la compression, ensuite le séchage, dans cet ordre. Une nouvelle compression peut être réalisée après le séchage. Step b3) is a post-treatment of the CO2-rich stream and possibly the first residual stream obtained in step b2). It depends on the specificities required for these flows. It may include a washing, for example with water, or with acid, for example sulfuric or nitric, to remove traces of solvents that would have been carried by these flows during step b2). It may include drying and / or compression, in particular for the purpose of transporting the CO2-rich stream. According to a particular embodiment, the possible washing is carried out, then the compression, then the drying, in this order. A new compression can be performed after drying.

A l'étape c), le premier flux résiduaire, déjà plus riche en azote que l'air, est purifié jusqu'à la pureté voulue. Ceci peut se faire notamment en utilisant au moins un PSA azote. Selon un second mode de réalisation, on utilise des membranes polymériques semi-perméables, éventuellement en combinaison avec le premier mode. In step c), the first residual stream, already richer in nitrogen than air, is purified to the desired purity. This can be done in particular using at least one nitrogen PSA. According to a second embodiment, semi-permeable polymeric membranes are used, possibly in combination with the first mode.

D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence à la figure 1, qui représente schématiquement un procédé selon l'invention. Other features and advantages will appear on reading the description below, made with reference to Figure 1, which schematically shows a method according to the invention.

15 Dans une chaudière classique 1, on brûle un combustible la tel que du charbon. Le comburant est de l'air lb. Un appoint d'oxygène (non-représenté) peut être réalisé, par exemple par addition d'oxygène dans l'air lb ou injection directe dans la chaudière. Globalement l'enrichissement en oxygène reste modeste si l'on considère la composition moyenne du comburant. Cette combustion sert à chauffer de l'eau pour produire de la 20 vapeur le envoyée à une turbine produisant 550 MW électriques. In a conventional boiler 1, a fuel such as coal is burned. The oxidant is air lb. Additional oxygen (not shown) may be provided, for example by adding oxygen to the air 1b or direct injection into the boiler. Overall oxygen enrichment remains modest considering the average composition of the oxidant. This combustion is used to heat water to produce steam to a turbine producing 550 MW of electricity.

On réalise ensuite un prétraitement 4 consistant d'une part à sécher les fumées 1d par passage sur des lits de zéolites 13X et d'autre part à les dépoussiérer. Le lit de zéolites est régénéré par passage d'une partie du flux 3a riche en azote produit, préalablement 25 chauffé à 150°C par passage dans la chaudière 1. A pretreatment 4 is then carried out, consisting firstly of drying the fumes 1d by passing them over 13X zeolite beds and secondly to dusting them off. The zeolite bed is regenerated by passing a portion of the nitrogen-rich stream 3a produced previously heated to 150 ° C by passing through the boiler 1.

Le flux de fumées séché et dépoussiéré 4a est envoyé dans une unité 5 de séparation du CO2. Celle-ci met par exemple en oeuvre deux réacteurs (non-représentés). Dans le premier, le flux 4a est mis en contact avec une solution d'amines et cède une partie du CO2 30 qu'il contient. Il en sort un premier flux résiduaire 2b dont la composition volumique est la suivante : H2O (%) 1.6 N2 (%) 91 02 (%) 4.3 CO2 (%) 1.7 Ar (%) 1 S02 (ppm) 50 10 Sa pression est d'environ 1 bar absolu et sa température de 25°C. The dried and dusted flue gas stream 4a is sent to a CO2 separation unit. This involves for example two reactors (not shown). In the first, the flow 4a is brought into contact with a solution of amines and gives up part of the CO2 contained therein. There emerges a first residual stream 2b whose volume composition is as follows: H2O (%) 1.6 N2 (%) 91 02 (%) 4.3 CO2 (%) 1.7 Ar (%) 1 SO2 (ppm) 50 10 Its pressure is about 1 bar absolute and its temperature of 25 ° C.

La solution d'amines chargée de CO2 est envoyée à un second réacteur où elle est chauffée. Ceci entraîne un dégagement de gaz 5a riche en CO2. La solution ainsi régénérée 5 est renvoyée au premier réacteur. The amine solution charged with CO2 is sent to a second reactor where it is heated. This results in a release of gas 5a rich in CO2. The solution thus regenerated is returned to the first reactor.

Le flux 5a contient au moins 95% de CO2 en volume. Il est envoyé à un post-traitement 6, comprenant un lavage, par exemple à l'eau, pour enlever les traces d'amines, un séchage et une compression pour délivrer un flux 2a apte à être transporté par 10 canalisations (non-représentées) vers un lieu de stockage. Stream 5a contains at least 95% CO2 by volume. It is sent to a post-treatment 6, comprising a washing, for example with water, to remove traces of amines, drying and compression to deliver a stream 2a suitable for being transported by pipes (not shown). ) to a storage place.

Le premier flux résiduaire est purifié dans une unité de perméation 3 après avoir été éventuellement comprimé jusqu'à 30 bar abs, et de préférence jusqu'à 10 bar abs. Celle-ci met en oeuvre des membranes polymériques de type polyimide. On produit ainsi un flux 3a 15 comprenant 99% d'azote en volume et un second flux résiduaire 3b. Par exemple, une unité de perméation contenant 22 modules de 12" alimentée par une portion du flux résiduaire 2b permet de produire 1000 Nm3/h d'azote d'une pureté de 98 vol% à une pression de 2 bar abs, pour une consommation énergétique de l'ordre de 260 kWh. The first residual stream is purified in a permeation unit 3 after being optionally compressed to 30 bar abs, and preferably up to 10 bar abs. This uses polymeric membranes of polyimide type. A stream 3a comprising 99% nitrogen by volume and a second residual stream 3b are thus produced. For example, a permeation unit containing 22 12 "modules fed with a portion of the residual stream 2b makes it possible to produce 1000 Nm3 / h of nitrogen with a purity of 98 vol% at a pressure of 2 bar abs, for consumption. energy consumption of about 260 kWh.

20 Des calculs montrent que l'unité 3 nécessite, toutes choses égales par ailleurs, un investissement environ deux fois moins important que celui d'une unité de perméation alimentée en air. De même, la dépense énergétique pour réaliser l'étape c) de purification est alors deux fois moindre. En conséquence, le prix de l'azote peut être divisé par un facteur d'environ deux grâce au procédé selon l'invention. 25 Calculations show that unit 3 requires, all else being equal, an investment about half as large as that of a permeate unit supplied with air. Similarly, the energy expenditure to perform step c) of purification is then twice less. As a result, the price of nitrogen can be divided by a factor of about two thanks to the process according to the invention. 25

Claims

REVENDICATIONS1. A process for producing a stream (3a) comprising at least 95% nitrogen by volume comprising the following steps: a) burning (1) at least one hydrocarbon fuel (1a) so as to obtain at least one flow of fumes (1d) comprising at least 50% nitrogen by volume and carbon dioxide; b) capture (2) of carbon dioxide in said flue gas stream (ld) obtained in step a) so as to obtain at least one stream (2a) rich in carbon dioxide and at least one first residual stream (2b ) comprising at least 80% nitrogen by volume; and c) separating the first residual stream (2b) obtained in step b) into at least said stream (3a) comprising at least 95% of nitrogen by volume and at least one second residual stream (3b).

2. Method according to claim 1, characterized in that step b) comprises the following steps: bl) pretreatment (4) of the flue gas stream (1d) obtained in step a), so as to produce at least one pre-treated stream (4a) comprising nitrogen and carbon dioxide; b2) treating (5) the pretreated flow (4a) obtained in step b1) so as to obtain at least said first residual stream (2b) and at least one stream rich in carbon dioxide (5a); and b3) post-treating (6) the carbon dioxide rich stream (5a) obtained in step b2) so as to obtain at least said carbon dioxide rich flux (2a).

3. Method according to claim 2, characterized in that step b2) comprises contacting the pretreated flow (4a) obtained in step b1) with at least one suitable solvent for fixing carbon dioxide.

4. Method according to claim 3, characterized in that the solvent used in step b2) is a solution of one or more amines or ammonia.

5. Method according to any one of claims 3 or 4, characterized in that step b3) comprises washing said first residual stream (2b) and / or said carbon dioxide-rich stream (5a), of so as to reduce in this or these streams (2b, 5a) the concentration of said solvent optionally present in this or these streams (2b, 5a) at the end of step b2).

6. Method according to claim 2, characterized in that step b2) comprises a liquid or solid condensation of all or part of the carbon dioxide present in the pretreated flow (4a) obtained in step bl).

7. Method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that step b1) comprises removing from said stream of fumes (id) all or part of some of the components of NOx, SOx, water type, mercury and / or dust optionally present in said flue gas stream (id).

8. Process according to any one of claims 2 to 7, characterized in that step b3) comprises a compression of the carbon dioxide-rich stream (5a) obtained in step b2).

9. Process according to any one of claims 2 to 8, characterized in that step b3) comprises a drying of the carbon dioxide-rich stream (5a) obtained in step b2).

The method of claim 9, characterized in that drying the carbon dioxide rich stream (5a) performed in step b3) comprises passing said carbon dioxide rich stream (5a) over at least one a product adapted and intended to adsorb any water present in said carbon dioxide rich stream (5a) and regenerating said product using a portion of the stream (3a) comprising at least 95% nitrogen obtained at step c).

11. Process according to any one of Claims 1 to 10, characterized in that the separation carried out in stage c) uses one or more semipermeable polymeric membranes and / or at least one nitrogen PSA.