FR3016436A1 - METHOD AND APPARATUS FOR LIQUEFACTING A GASEOUS CO2 CURRENT - Google Patents

METHOD AND APPARATUS FOR LIQUEFACTING A GASEOUS CO2 CURRENT Download PDF

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Abstract

Un appareil de liquéfaction d'un débit gazeux contenant au moins 90% mol. de dioxyde de carbone comprend au moins un premier étage de compression (C3,C4) dans lequel le débit gazeux d'alimentation (1) est comprimé, des moyens de condensation du débit comprimé, pour le condenser au moins partiellement pour produire un débit liquide, un premier échangeur de chaleur (9) qui est un échangeur de chaleur à tubes et à calandre, des moyens pour envoyer au moins une partie du débit liquide dans les tubes du premier échangeur de chaleur, des moyens pour sortir comme produit liquide (11) une première partie du liquide refroidi dans le premier échangeur, ensuite détendue, une vanne (V4), des moyens pour envoyer une deuxième partie du liquide refroidi dans le premier échangeur ou d'un liquide produit en détendant et vaporisant partiellement ce liquide se détendre dans la vanne et se vaporiser dans la calandre du premier échangeur pour former un débit vaporisé (15), des moyens pour comprimer (3A, 3B) au moins une partie du débit vaporisé et la mélanger avec le débit gazeux d'alimentation.A liquefaction apparatus with a gas flow rate containing at least 90 mol%. of carbon dioxide comprises at least a first compression stage (C3, C4) in which the supply gas flow (1) is compressed, condensing means of the compressed flow, for condensing it at least partially to produce a liquid flow a first heat exchanger (9) which is a tube and shell heat exchanger, means for sending at least a portion of the liquid flow into the tubes of the first heat exchanger, means for exiting as a liquid product (11). ) a first part of the liquid cooled in the first exchanger, then expanded, a valve (V4), means for sending a second part of the cooled liquid into the first exchanger or a liquid produced by partially relaxing and vaporizing this liquid to relax in the valve and vaporizing in the shell of the first heat exchanger to form a vaporized flow (15), means for compressing (3A, 3B) at least a portion of the vaporized flow and melting anger with the feed gas flow.

Description

La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de liquéfaction d'un courant de CO2 gazeux. Le courant contient au moins 90% mol de CO2, voire au moins 95% mol de CO2. L'invention consiste en un procédé permettant de liquéfier un courant de CO2 contenant des impuretés (par exemple H2, N2).The present invention relates to a method and apparatus for liquefying a stream of CO2 gas. The current contains at least 90 mol% of CO2 or at least 95 mol% of CO2. The invention consists of a process for liquefying a CO2 stream containing impurities (for example H2, N2).

Il est connu de JP-A-64084087 de liquéfier un débit contenant majoritairement du CO2 en séchant le débit à liquéfier dans un sécheur, en le refroidissant pour le liquéfier partiellement, en l'envoyant dans un premier séparateur de phases, en envoyant le liquide du premier séparateur de phases à un deuxième séparateur de phases et en extrayant le débit liquéfié du deuxième séparateur de phases. Le gaz du deuxième séparateur de phases est réchauffé et envoyé en amont du sécheur. Ce procédé ne permet pas de sous-refroidir le liquide produit, ce qui se révèle utile quand le liquide doit être utilisé à une pression plus basse que la pression de liquéfaction. Un but de la présente invention est de pallier les défauts de l'art antérieur.It is known from JP-A-64084087 to liquefy a flow containing a majority of CO2 by drying the flow rate to be liquefied in a drier, by cooling it to partially liquefy it, by sending it to a first phase separator, by sending the liquid from the first phase separator to a second phase separator and extracting the liquefied flow of the second phase separator. The gas of the second phase separator is reheated and sent upstream of the dryer. This process does not allow the liquid produced to be subcooled, which is useful when the liquid is to be used at a pressure lower than the liquefaction pressure. An object of the present invention is to overcome the defects of the prior art.

Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de liquéfaction d'un débit gazeux contenant au moins 90% mol., voire au moins 95% mol. de dioxyde de carbone dans lequel : a) le débit gazeux d'alimentation est comprimé dans au moins un premier étage de compression, b) le débit comprimé est refroidi pour le condenser au moins partiellement pour produire un débit liquide c) au moins une partie du débit liquide est refroidi dans les tubes d'un premier échangeur de chaleur qui est un échangeur de chaleur à tubes et à calandre d) i) une première partie du liquide refroidi dans le premier échangeur, ensuite détendue, ou ii) une première partie d'un liquide produit en détendant et en vaporisant partiellement le liquide refroidi dans le premier échangeur sert de produit liquide e) une deuxième partie du liquide refroidi dans le premier échangeur ou d'un liquide produit en détendant et vaporisant partiellement ce liquide est détendue dans une vanne et se vaporise dans la calandre du premier échangeur pour former un débit vaporisé f) au moins une partie du débit vaporisé est comprimé et mélangé avec le débit gazeux d'alimentation. Selon d'autres objets facultatifs - le débit d'alimentation contient au moins 95% mol, voire au moins 99% mol., de dioxyde de carbone et dans lequel le débit comprimé est refroidi pour le condenser partiellement pour produire un débit liquide en étant refroidi dans un deuxième échangeur de chaleur autre que le premier échangeur de chaleur pour le condenser partiellement, le débit partiellement condensé est détendu et envoyé à un premier séparateur de phases, un liquide du premier séparateur de phases est détendu envoyé à un deuxième séparateur de phases et le débit liquide est soutiré du deuxième séparateur de phases. - un gaz du premier séparateur de phases et/ou un gaz du deuxième séparateur de phases est/sont mélangés avec le débit gazeux d'alimentation. - le débit d'alimentation contient au plus 99% de dioxyde de carbone, voire 15 au plus 95% de dioxyde de carbone et dans lequel le débit comprimé est refroidi pour le condenser complètement dans l'étape b) dans un deuxième échangeur de chaleur autre que le premier échangeur. - au moins une première portion du liquide condensé dans le deuxième échangeur de chaleur est détendue dans une vanne, vaporisé contre le liquide 20 condensé et mélangé avec le débit d'alimentation. - le liquide refroidi dans le premier échangeur est détendu, partiellement vaporisé et envoyé à un séparateur de phases et le liquide formé sert en partie de produit liquide alors qu'une autre partie du liquide est détendue dans une vanne et se vaporise dans la calandre du premier échangeur pour former le débit vaporisé. 25 - un gaz provenant du séparateur de phases est mélangé avec le débit vaporisé. - un gaz provenant du séparateur de phases est comprimé puis au moins partiellement condensé et le liquide produit par la condensation au moins partielle sert de produit ou est envoyé en amont du séparateur de phases. 30 Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de liquéfaction d'un débit gazeux contenant au moins 90% mol., voire au moins 95% mol. de dioxyde de carbone comprenant au moins un premier étage de compression dans lequel le débit gazeux d'alimentation est comprimé, des moyens de condensation du débit comprimé, pour le condenser au moins partiellement pour produire un débit liquide, 35 un premier échangeur de chaleur qui est un échangeur de chaleur à tubes et à calandre, des moyens pour envoyer au moins une partie du débit liquide est refroidi dans les tubes du premier échangeur de chaleur, des moyens pour sortir comme produit liquide i) une première partie du liquide refroidi dans le premier échangeur, ensuite détendue, ou ii) une première partie d'un liquide produit en détendant et en vaporisant partiellement le liquide refroidi dans le premier échangeur, une vanne, des moyen pour envoyer une deuxième partie du liquide refroidi dans le premier échangeur ou d'un liquide produit en détendant et vaporisant partiellement ce liquide se détendre dans la vanne et se vaporiser dans la calandre du premier échangeur pour former un débit vaporisé, des moyens pour comprimer au moins une partie du débit vaporisé et la mélanger avec le débit gazeux d'alimentation. Selon d'autres objets facultatifs - l'appareil comprend un deuxième échangeur de chaleur autre que le premier échangeur de chaleur dans lequel le débit comprimé est refroidi pour le condenser partiellement, des moyens de détente du débit partiellement condensé, un premier séparateur de phases dans lequel le débit détendu est envoyé, des moyens pour détendre un liquide du premier séparateur de phases, un deuxième séparateur de phases, des moyens pour envoyer le liquide détendu au deuxième séparateur de phases et des moyens pour soutirer le débit liquide du deuxième séparateur de phases. - des moyens pour mélanger un gaz du premier séparateur de phases et/ou un gaz du deuxième séparateur de phases avec le débit gazeux d'alimentation. - un deuxième échangeur de chaleur autre que le premier échangeur pour refroidir le débit comprimé pour le condenser complètement. - au moins une vanne et des moyens pour envoyer au moins une première 25 portion du liquide condensé dans le deuxième échangeur de chaleur à la vanne, des moyens pour le vaporiser contre le liquide condensé et le mélanger avec le débit d'alimentation. - un séparateur de phases, des moyens pour détendre le liquide refroidi dans le premier échangeur et l'envoyer au séparateur de phases - un gaz provenant 30 du séparateur de phases est mélangé avec le débit vaporisé. - des moyens pour comprimer un gaz provenant du séparateur de phases, des moyens pour au moins partiellement condenser le gaz comprimé, des moyens pour extraire le liquide produit par la condensation au moins partielle comme produit ou pour l' envoyer en amont du séparateur de phases. 35 L'invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures.According to one object of the invention, there is provided a method for liquefying a gas flow rate containing at least 90 mol%, or even at least 95 mol%. carbon dioxide in which: a) the feed gas flow rate is compressed in at least a first compression stage, b) the compressed flow rate is cooled to at least partially condense it to produce a liquid flow rate c) at least a portion of the liquid flow is cooled in the tubes of a first heat exchanger which is a tube and shell heat exchanger d) i) a first part of the liquid cooled in the first exchanger, then expanded, or ii) a first part a liquid produced by partially expanding and vaporizing the cooled liquid in the first exchanger serves as a liquid product; e) a second part of the liquid cooled in the first exchanger or a liquid produced by partially expanding and vaporizing the liquid is released in a valve and vaporizes in the shell of the first heat exchanger to form a vaporized flow f) at least a portion of the vaporized flow is compressed and mixed with the feed gas flow. According to other optional objects - the feed rate contains at least 95 mol%, or even at least 99 mol%, of carbon dioxide and wherein the compressed flow rate is cooled to partially condense it to produce a liquid flow rate. cooled in a second heat exchanger other than the first heat exchanger to partially condense it, the partially condensed flow is expanded and sent to a first phase separator, a liquid of the first phase separator is expanded to a second phase separator and the liquid flow is withdrawn from the second phase separator. a gas of the first phase separator and / or a gas of the second phase separator is mixed with the supply gas flow. the feed rate contains at most 99% of carbon dioxide, or even at most 95% of carbon dioxide, and in which the compressed flow rate is cooled in order to condense it completely in step b) in a second heat exchanger other than the first exchanger. at least a first portion of the condensed liquid in the second heat exchanger is expanded in a valve, vaporized against the condensed liquid and mixed with the feed rate. the liquid cooled in the first heat exchanger is expanded, partially vaporized and sent to a phase separator and the liquid formed partly serves as liquid product while another part of the liquid is expanded in a valve and vaporizes in the calender of first exchanger to form the vaporized flow. A gas from the phase separator is mixed with the vaporized flow rate. - A gas from the phase separator is compressed and at least partially condensed and the liquid produced by the at least partial condensation serves as product or is sent upstream of the phase separator. According to another object of the invention, there is provided an apparatus for liquefying a gas flow rate containing at least 90 mol%, or even at least 95 mol%. carbon dioxide comprising at least a first compression stage in which the feed gas flow rate is compressed, compressed flow condensing means for condensing at least partially to produce a liquid flow, a first heat exchanger which is a tube and shell heat exchanger, means for sending at least a portion of the liquid flow is cooled in the tubes of the first heat exchanger, means for outputting as liquid product i) a first portion of the cooled liquid in the first exchanger, then expanded, or ii) a first part of a liquid produced by partially expanding and vaporizing the cooled liquid in the first exchanger, a valve, means for sending a second part of the cooled liquid into the first exchanger or d a liquid produced by relaxing and partially vaporizing this liquid relax in the valve and vaporize in the shell of the premie exchanger to form a vaporized flow, means for compressing at least a portion of the vaporized flow and mixing it with the feed gas flow. According to other optional objects - the apparatus comprises a second heat exchanger other than the first heat exchanger in which the compressed flow is cooled to partially condense, partially condensed flow expansion means, a first phase separator in wherein the expanded flow is fed, means for expanding a liquid of the first phase separator, a second phase separator, means for supplying the expanded liquid to the second phase separator and means for withdrawing the liquid flow of the second phase separator . means for mixing a gas of the first phase separator and / or a gas of the second phase separator with the gas supply flow. a second heat exchanger other than the first exchanger for cooling the compressed flow to completely condense it. at least one valve and means for sending at least a first portion of the condensed liquid in the second heat exchanger to the valve, means for vaporizing it against the condensed liquid and mixing it with the feed rate. a phase separator, means for expanding the cooled liquid in the first exchanger and sending it to the phase separator; a gas from the phase separator is mixed with the vaporized flow rate. means for compressing a gas coming from the phase separator, means for at least partially condensing the compressed gas, means for extracting the liquid produced by the at least partial condensation as a product or for sending it upstream of the phase separator . The invention will be described in more detail with reference to the figures.

Dans la figure 1, le procédé de liquéfaction d'un débit 1 contenant au moins 95% mol, voire au moins 99% mol de dioxyde de carbone s'effectue par refroidissement par échange de chaleur indirect avec une source froide. L'alimentation en CO2, en fonction de sa pression, est faite en inter-étage d'un compresseur de cycle 3, entre les étages 3B et 3C. Les deux derniers étages 3C, 3D de ce compresseur 3 compriment le débit 1 jusqu'à atteindre une pression suffisante permettant de condenser le courant gazeux en face de la source froide 5 disponible sur site (par exemple de l'eau glacée) dans un échangeur de chaleur 7.In FIG. 1, the liquefaction process of a flow rate 1 containing at least 95 mol% or even at least 99 mol% of carbon dioxide is carried out by cooling by indirect heat exchange with a cold source. The CO2 supply, as a function of its pressure, is made inter-stage of a cycle compressor 3, between the stages 3B and 3C. The last two stages 3C, 3D of this compressor 3 compress the flow rate 1 until a sufficient pressure is obtained to condense the gaseous flow in front of the cold source 5 available on site (for example ice-cold water) in a heat exchanger of heat 7.

Le CO2 ainsi condensé à haute pression va subir une succession de détentes dans des vannes V1, V2, afin de s'auto-refroidir par génération d'un gaz. La première détente dans la vanne V1 se fera préférentiellement à la pression d'entrée de la dernière roue 3D du compresseur de cycle 3. Ainsi, le gaz généré 4 suite à la détente du liquide à l'équilibre détendu provenant du séparateur de phases 15 S1 peut être recyclé en amont de la dernière roue du compresseur de cycle. Une seconde étape de détente du liquide du séparateur de phases S1 dans une seconde vanne V2 est préférentiellement envisagée afin de réduire la pression du CO2 liquéfié, avant d'entrée dans l'échangeur principal 9, permettant ainsi un gain CAPEX sur ce même échangeur. Là encore, la pression de détente est choisie afin 20 de permettre le recyclage d'un gaz 6 d'un deuxième séparateur de phases S2 en amont de l'avant dernière roue 3C de compression. Cette succession de détentes dans les vannes V1, V2 permet de refroidir le CO2 liquéfié 18 tout en limitant l'impact OPEX en recyclant le plus possible dans les derniers étages de compressions. 25 Une fois partiellement détendu et refroidi, le courant de CO2 liquide 18 va entrer dans un échangeur de chaleur 9 afin d'y être fortement sous-refroidi. Après sous-refroidissement le liquide 18 est divisé en deux parties. La partie 11 est détendue dans une vanne V3 pour former un produit liquide à la pression requise par le client, typiquement 7bara. Une partie 13 se vaporise contre le liquide 18 dans l'échangeur 30 de chaleur 9, après détente dans une vanne V4. La détente dans la vanne V4 amène le liquide jusqu'à atteindre une température la plus proche possible de celle du point triple (-56.5°C). Le CO2 basse pression vaporisé 15 est ensuite recyclé aux premiers étages 3A, 3B du compresseur de cycle 3 afin d'assurer un rendement de liquéfaction de 35 100%. Entre les étages 3B et 3, il est mélangé avec le débit 1.The CO2 thus condensed at high pressure will undergo a succession of detents in valves V1, V2, in order to self-cool by generating a gas. The first expansion in the valve V1 will preferably be at the inlet pressure of the last 3D wheel of the cycle compressor 3. Thus, the gas generated 4 following expansion of the relaxed equilibrium liquid from the phase separator 15 S1 can be recycled upstream of the last wheel of the cycle compressor. A second stage of expansion of the liquid of the phase separator S1 in a second valve V2 is preferably envisaged in order to reduce the pressure of the liquefied CO2 before entering the main exchanger 9, thus enabling a CAPEX gain on the same exchanger. Here again, the expansion pressure is chosen so as to allow the recycling of a gas 6 of a second phase separator S2 upstream of the penultimate compression wheel 3C. This succession of detents in the valves V1, V2 makes it possible to cool the liquefied CO2 while limiting the OPEX impact by recycling as much as possible in the last stages of compression. Once partially expanded and cooled, the liquid CO2 stream 18 will enter a heat exchanger 9 to be strongly subcooled therein. After subcooling the liquid 18 is divided into two parts. Part 11 is expanded in a valve V3 to form a liquid product at the pressure required by the customer, typically 7bara. A part 13 vaporizes against the liquid 18 in the heat exchanger 9, after expansion in a valve V4. The expansion in valve V4 brings the liquid up to a temperature as close as possible to that of the triple point (-56.5 ° C). The vaporized low pressure CO 2 is then recycled to the first stages 3A, 3B of the cycle compressor 3 to provide a liquefaction efficiency of 100%. Between stages 3B and 3, it is mixed with flow 1.

L'échangeur de chaleur 9 mentionné ci-dessus sera un échangeur de type à tubes et à calandre (en anglais « Shell and Tubes »), avec le débit 18 à refroidir dans les tubes et le liquide détendu 13 à une pression proche de celle du point triple dans la calandre, afin d'éviter tout risque d'accident, suite à une éventuelle prise en glace de ce même courant (notamment dans le cas où le compresseur de cycle 3, dans lequel va retourner le liquide vaporisé 15, aspire trop et fasse chuter la pression en dessous de celle du point triple du CO2). Pour le cas de la Figure 2, où le CO2 à liquéfier 1 est plus impur que celui de la Figure 1, contenant par exemple H2 et/ou N2, la Figure 1 nécessite certaines adaptations. Le débit gazeux 1 contenant du CO2 peut contenir par exemple entre 1 et 5% d'azote. Il peut contenir par exemple entre 95 et 99% de CO2. Le courant gazeux 1 est comprimé dans les étages 3C, 3D du compresseur 3 et ensuite condensé dans l'échangeur de chaleur 7 par échange de chaleur avec la source froide 5. Une fois condensé à haute pression, le gaz condensé peut être refroidi à travers un échangeur de chaleur 10, 12 en face d'une partie 4A, 6A de ce même CO2 condensé qui aura été détendue dans une vanne V6, V8 à une pression permettant son recyclage en amont d'une roue 3C, 3D du compresseur de cycle. En fonction de la teneur en impureté du CO2 d'alimentation, les pressions de 20 détente du CO2 condensé en aval de chaque sous-refroidisseur 10, 12seront ajustées pour éviter si possible de flasher. Préférentiellement, plusieurs étapes de refroidissement/détente seront privilégiées. Comme précédemment, le CO2 18 refroidi dans les échangeurs 10, 12 et 25 détendu dans la vanne V7 est ensuite introduit dans un échangeur de type à tubes et à calandre 9 afin d'y être sous-refroidi. La détente du CO2 dans la vanne V9 jusqu'à 7bars, du fait de la présence d'impuretés qui n'ont pas encore été purgées du procédé, va entrainer une production de gaz importante. La température de refroidissement en sortie de 30 l'échangeur de chaleur 9 sera ajustée afin de contrôler la température en sortie de la vanne de détente V9 à 7bars. Ainsi le liquide sous-refroidi est envoyé à un séparateur de phases S3 dont une partie 11 du liquide sert de produit.The heat exchanger 9 mentioned above will be a tube and shell type heat exchanger (in English "shell and tubes"), with the flow 18 to be cooled in the tubes and the expanded liquid 13 at a pressure close to that of the triple point in the calender, in order to avoid any risk of accident, following a possible ice setting of this same current (especially in the case where the cycle compressor 3, in which will return the vaporized liquid 15, aspires too much and drop the pressure below that of the triple point of CO2). For the case of Figure 2, where the CO2 liquefying 1 is more impure than that of Figure 1, containing for example H2 and / or N2, Figure 1 requires some adaptations. The gas flow 1 containing CO 2 may contain, for example, between 1 and 5% of nitrogen. It can contain for example between 95 and 99% of CO2. The gas stream 1 is compressed in the stages 3C, 3D of the compressor 3 and then condensed in the heat exchanger 7 by heat exchange with the cold source 5. Once condensed at high pressure, the condensed gas can be cooled through a heat exchanger 10, 12 facing a portion 4A, 6A of the same condensed CO2 which has been expanded in a valve V6, V8 at a pressure allowing its recycling upstream of a wheel 3C, 3D of the cycle compressor . Depending on the feed CO2 impurity content, the expansion pressures of the condensed CO2 downstream of each subcooler 10, 12 will be adjusted to avoid flashing if possible. Preferably, several stages of cooling / relaxation will be preferred. As before, the CO 2 18 cooled in the exchangers 10, 12 and 25 expanded in the valve V7 is then introduced into a tube-type and shell-type exchanger 9 in order to be subcooled therein. The expansion of the CO2 in the valve V9 up to 7bar, due to the presence of impurities that have not yet been purged from the process, will cause a significant gas production. The cooling temperature at the outlet of the heat exchanger 9 will be adjusted to control the temperature at the outlet of the 7 bar expansion valve V9. Thus the subcooled liquid is sent to a phase separator S3, a portion 11 of the liquid serves as a product.

Une autre partie 13 du liquide est détendue dans une vanne V10, réchauffée et vaporisée dans l'échangeur de chaleur 9 pour former le gaz 15 et comprimée dans les premiers étages 3A, 3B du compresseur 3. En fonction de la teneur en impureté du CO2 d'alimentation, le gaz 17 généré (contenant la grande majorité des impuretés) pourra être soutiré du séparateur S3 et recyclé comme débit 21, entièrement ou partiellement, dans le compresseur de cycle afin d'améliorer le rendement du liquéfacteur. Sinon, le gaz 19 peut être rejeté. Dans le cas d'un CO2 d'alimentation très impur (ou contenant notamment de l'H2), une autre variante peut être envisagée. Ce cas, illustré dans la Figure 3, correspond à un débit 1 contenant au moins 5% mol d'azote et au plus 95% de dioxyde de carbone. Il pourrait également correspondre à un débit 1 contenant au plus 99% de dioxyde de carbone, ainsi que de l'hydrogène et éventuellement de l'azote. Cette figure est basée sur la Figure 2 mais comprend en plus des moyens de séparer le gaz 17 du séparateur de phases S3 en aval de l'échangeur de chaleur de sous-refroidissement 9 et/ou un séparateur de phases S4 en aval d'un refroidisseur 10 du gaz condensé. En effet, suite à la présence d'une grande quantité d'impuretés (ou à la présence d'une impureté très volatile comme l'H2), il est très difficile d'éviter la production importante de gaz au niveau des refroidisseurs 10,12 successifs, tout en 20 assurant un taux de détente correct. Dans la Figure 3, le liquide condensé dans l'échangeur 7 est refroidi dans le refroidisseur 10 contre le fluide détendu 4A, détendu dans la vanne V5 puis divisé en deux. Une partie du fluide est le fluide 4A envoyé dans le refroidisseur pour se réchauffer et le reste est envoyé à un séparateur de phases S4. Le liquide du 25 séparateur de phases S4 est envoyé à un refroidisseur 12 et est détendu dans la vanne V7 avant d'être divisé en deux. Une partie du liquide est envoyée comme débit 18 au sous-refroidisseur 9 et le reste 6A est détendu dans la vanne V8 avant de se réchauffer dans le refroidisseur 12. Le ou les débits de gaz 21 alors générés dans le séparateur S4 contiennent une 30 grande majorité des impuretés mais également (à cause de leur température élevée) une grande quantité de CO2. Afin d'assurer un rendement élevé, le gaz 21 (qui est encore à une pression élevée) provenant du séparateur S4 est mélangé avec le gaz 17 issu de la détente du CO2 liquide à 7bars dans la vanne V9, le gaz 17 contenant lui aussi une grande 35 quantité de CO2.Another portion 13 of the liquid is expanded in a valve V10, heated and vaporized in the heat exchanger 9 to form the gas 15 and compressed in the first stages 3A, 3B of the compressor 3. Depending on the impurity content of the CO2 In the feed, the generated gas 17 (containing the great majority of the impurities) can be withdrawn from the separator S3 and recycled as flow 21, completely or partially, into the cycle compressor in order to improve the efficiency of the liquefier. Otherwise, the gas 19 can be rejected. In the case of a very impure feed CO2 (or containing in particular H2), another variant can be envisaged. This case, illustrated in FIG. 3, corresponds to a flow rate 1 containing at least 5 mol% of nitrogen and at most 95% of carbon dioxide. It could also correspond to a flow 1 containing not more than 99% of carbon dioxide, as well as hydrogen and possibly nitrogen. This figure is based on FIG. 2 but additionally comprises means for separating the gas 17 from the phase separator S3 downstream of the subcooling heat exchanger 9 and / or an S4 phase separator downstream of a cooler 10 condensed gas. Indeed, following the presence of a large amount of impurities (or the presence of a very volatile impurity such as H2), it is very difficult to avoid the large production of gas at the chillers 10, 12 while ensuring a correct rate of relaxation. In Figure 3, the condensed liquid in the exchanger 7 is cooled in the cooler 10 against the expanded fluid 4A, expanded in the valve V5 and then divided into two. Part of the fluid is the fluid 4A sent into the cooler to heat up and the remainder is sent to a phase separator S4. The liquid of the phase separator S4 is sent to a cooler 12 and is expanded in the valve V7 before being split in two. Part of the liquid is sent as flow 18 to the subcooler 9 and the remainder 6A is expanded in the valve V8 before heating in the cooler 12. The gas flow rate (s) 21 then generated in the separator S4 contain a large amount of gas. most of the impurities but also (because of their high temperature) a large amount of CO2. In order to ensure a high efficiency, the gas 21 (which is still at a high pressure) from the separator S4 is mixed with the gas 17 resulting from the expansion of the liquid CO2 at 7bar in the valve V9, the gas 17 also containing a large amount of CO2.

Un compresseur dédié C qui comprime le gaz 17 assure la cohérence des pressions. Ce courant gazeux 23, formé en mélangeant les débits 17, 21, contenant ainsi la très grande majorité des impuretés du système ainsi que beaucoup de CO2 va être partiellement condensé dans un second échangeur de chaleur 25, là encore de type à tubes et à calandre, jusqu'à atteindre une température la plus proche possible du point triple du CO2. Un pot séparateur S5 en sortie de cet échangeur 25 permettra d'isoler le liquide 27 (quasi exclusivement constitué de CO2) du gaz 29 qui sera purgé.A dedicated compressor C which compresses the gas 17 ensures the consistency of the pressures. This gaseous stream 23, formed by mixing the flows 17, 21, thus containing the great majority of the impurities of the system as well as a lot of CO2 will be partially condensed in a second heat exchanger 25, again of the tube and shell type. until a temperature as close as possible to the triple point of CO2 is reached. A separator pot S5 at the outlet of this exchanger 25 will isolate the liquid 27 (almost exclusively consisting of CO2) of the gas 29 which will be purged.

Le CO2 liquide 27 est alors recyclé au niveau du premier liquide issu du premier échangeur de chaleur de type à tubes et à calandre 9, en amont de la détente à 7bars dans la vanne V9. Le deuxième échangeur de chaleur 25 est refroidi au moyen d'un débit 27 du liquide du séparateur S3 qui est détendu dans la vanne V13, se vaporise dans l'échangeur de chaleur 215 et est mélangé avec le gaz à recycler 15.The liquid CO2 27 is then recycled to the first liquid from the first tube-type heat exchanger and shell 9, upstream of the 7-ball trigger in the valve V9. The second heat exchanger 25 is cooled by means of a flow 27 of the liquid of the separator S3 which is expanded in the valve V13, vaporizes in the heat exchanger 215 and is mixed with the gas to be recycled 15.

Claims (9)

REVENDICATIONS1. Procédé de liquéfaction d'un débit gazeux contenant au moins 90% mol., voire au moins 95% mol. de dioxyde de carbone dans lequel : a) le débit gazeux d'alimentation (1) est comprimé dans au moins un premier étage (3C, 3D) de compression, b) le débit comprimé est refroidi pour le condenser au moins partiellement pour produire un débit liquide c) au moins une partie du débit liquide est refroidi dans les tubes d'un premier échangeur de chaleur (9) qui est un échangeur de chaleur à tubes et à calandre d) i) une première partie (11) du liquide refroidi dans le premier échangeur, ensuite détendue, ou ii) une première partie d'un liquide produit en détendant et en vaporisant partiellement le liquide refroidi dans le premier échangeur sert de produit liquide e) une deuxième partie (13) du liquide refroidi dans le premier échangeur ou d'un liquide produit en détendant et vaporisant partiellement ce liquide est détendue dans une vanne (V4, V10) et se vaporise dans la calandre du premier échangeur pour former un débit vaporisé (15) f) au moins une partie du débit vaporisé est comprimé et mélangé avec le débit gazeux d'alimentation. 25REVENDICATIONS1. Process for liquefying a gas flow rate containing at least 90 mol% or at least 95 mol%. carbon dioxide in which: a) the feed gas flow (1) is compressed in at least a first compression stage (3C, 3D), b) the compressed flow is cooled to at least partially condense it to produce a liquid flow c) at least a part of the liquid flow is cooled in the tubes of a first heat exchanger (9) which is a tube and shell heat exchanger d) i) a first part (11) of the cooled liquid in the first exchanger, then expanded, or ii) a first portion of a liquid produced by partially expanding and vaporizing the cooled liquid in the first exchanger serves as a liquid product e) a second portion (13) of the cooled liquid in the first exchanger or liquid produced by partially expanding and vaporizing this liquid is expanded in a valve (V4, V10) and vaporizes in the shell of the first exchanger to form a vaporized flow (15) f) at least a portion of the flow vaporized is compressed and mixed with the feed gas flow. 25 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le débit d'alimentation (1) contient au moins 95% mol, voire au moins 99% mol., de dioxyde de carbone et dans lequel le débit comprimé est refroidi pour le condenser partiellement pour produire un débit liquide en étant refroidi dans un deuxième échangeur de chaleur (7) autre que 30 le premier échangeur de chaleur pour le condenser partiellement, le débit partiellement condensé est détendu et envoyé à un premier séparateur de phases (S1), un liquide du premier séparateur de phases est détendu envoyé à un deuxième séparateur de phases (S2) et le débit liquide est soutiré du deuxième séparateur de phases. 35The process according to claim 1 wherein the feed rate (1) contains at least 95 mol%, or even at least 99 mol%, of carbon dioxide and wherein the compressed flow is cooled to partially condense it to produce a liquid flow being cooled in a second heat exchanger (7) other than the first heat exchanger to partially condense it, the partially condensed flow is expanded and sent to a first phase separator (S1), a liquid of the first phase separator is expanded to a second phase separator (S2) and the liquid flow is withdrawn from the second phase separator. 35 3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel un gaz (4) du premier séparateur de phases (S1) et/ou un gaz (6) du deuxième séparateur de phases (S2) est/sont mélangé(s) avec le débit gazeux d'alimentation.3. Method according to claim 2 wherein a gas (4) of the first phase separator (S1) and / or a gas (6) of the second phase separator (S2) is / are mixed with the gas flow rate. 'food. 4. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le débit d'alimentation contient au plus 99% de dioxyde de carbone, voire au plus 95% de dioxyde de carbone et dans lequel le débit comprimé est refroidi pour le condenser complètement dans l'étape b) dans un deuxième échangeur de chaleur (7) autre que le premier échangeur.The method of claim 1 wherein the feed rate contains at most 99% carbon dioxide, or at most 95% carbon dioxide, and wherein the compressed flow rate is cooled to fully condense in step b. ) in a second heat exchanger (7) other than the first exchanger. 5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel au moins une première portion (4A, 6A) du liquide condensé dans le deuxième échangeur de chaleur est détendue dans une vanne (V6, V8), vaporisé contre le liquide condensé et mélangé avec le débit d'alimentation.5. The method of claim 4 wherein at least a first portion (4A, 6A) of the condensed liquid in the second heat exchanger is expanded in a valve (V6, V8), vaporized against the condensed liquid and mixed with the flow rate. 'food. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5 dans lequel le liquide refroidi dans le premier échangeur est détendu, partiellement vaporisé et envoyé à un séparateur de phases (S4) et le liquide formé sert en partie de produit liquide alors qu'une autre partie du liquide est détendue dans une vanne (V7) et se vaporise dans la calandre du premier échangeur (9) pour former le débit vaporisé.6. Method according to claim 4 or 5 wherein the liquid cooled in the first exchanger is expanded, partially vaporized and sent to a phase separator (S4) and the liquid formed is partly used as a liquid product while another part of the liquid is expanded in a valve (V7) and vaporizes in the shell of the first exchanger (9) to form the vaporized flow. 7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel un gaz (21) provenant du séparateur de phases (S4) est mélangé avec le débit vaporisé (15).The method of claim 6 wherein a gas (21) from the phase separator (S4) is mixed with the vaporized flow (15). 8. Procédé selon la revendication 6 dans lequel un gaz (17) provenant du séparateur de phases (S3) est comprimé puis au moins partiellement condensé et le liquide (27) produit par la condensation au moins partielle sert de produit ou est envoyé en amont du séparateur de phases.8. The method of claim 6 wherein a gas (17) from the phase separator (S3) is compressed and at least partially condensed and the liquid (27) produced by the at least partial condensation serves as product or is sent upstream phase separator. 9. Appareil de liquéfaction d'un débit gazeux contenant au moins 90 mol.%, voire au moins 95% mol. de dioxyde de carbone comprenant au moins un premier étage de compression (C3,C4) dans lequel le débit gazeux d'alimentation (1) est comprimé, des moyens de condensation du débit comprimé, pour le condenser au moins partiellement pour produire un débit liquide, un premier échangeur de chaleur (9) qui est un échangeur de chaleur à tubes et à calandre, des moyens pour envoyerau moins une partie du débit liquide dans les tubes du premier échangeur de chaleur, des moyens pour sortir comme produit liquide (11) i) une première partie du liquide refroidi dans le premier échangeur, ensuite détendue, ou ii) une première partie d'un liquide produit en détendant et en vaporisant partiellement le liquide refroidi dans le premier échangeur, une vanne (V4, V10), des moyens pour envoyer une deuxième partie du liquide refroidi dans le premier échangeur ou d'un liquide produit en détendant et vaporisant partiellement ce liquide se détendre dans la vanne et se vaporiser dans la calandre du premier échangeur pour former un débit vaporisé (15), des moyens pour comprimer (3A,3B) au moins une partie du débit vaporisé et la mélanger avec le débit gazeux d'alimentation.9. Apparatus for liquefying a gas flow rate containing at least 90 mol%, or even at least 95 mol%. carbon dioxide composition comprising at least a first compression stage (C3, C4) in which the feed gas flow (1) is compressed, condensing means of the compressed flow, to condense it at least partially to produce a liquid flow a first heat exchanger (9) which is a tube and shell heat exchanger, means for sending at least a portion of the liquid flow into the tubes of the first heat exchanger, means for output as a liquid product (11) i) a first portion of the liquid cooled in the first exchanger, then expanded, or ii) a first portion of a liquid produced by partially expanding and vaporizing the cooled liquid in the first exchanger, a valve (V4, V10), means for sending a second portion of the cooled liquid to the first exchanger or a liquid produced by partially relaxing and vaporizing this liquid to relax in the valve and vaporizing in the callus andre of the first exchanger to form a vaporized flow (15), means for compressing (3A, 3B) at least a portion of the vaporized flow and mixing it with the feed gas flow.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4102163A1 (en) 2021-06-09 2022-12-14 Technip Energies France Method for recovering a stream of liquefied co2 from an industrial residual gas and associated installation

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108895765A (en) * 2018-05-22 2018-11-27 中石化宁波工程有限公司 A kind of co 2 liquefaction device and liquifying method
FR3088416B1 (en) * 2018-11-08 2020-12-11 Air Liquide METHOD AND APPARATUS FOR LIQUEFACTION OF A GAS CURRENT CONTAINING CARBON DIOXIDE
WO2020205750A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-08 Bright Energy Storage Technologies, Llp Co2 separation & liquefaction system and method
US11635255B1 (en) 2022-04-08 2023-04-25 Axip Energy Services, Lp Liquid or supercritical carbon dioxide capture from exhaust gas

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080173585A1 (en) * 2007-01-23 2008-07-24 Vincent White Purification of carbon dioxide
WO2012140369A2 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for liquefying a gas or cooling a feed gas at supercritical pressure
WO2013055115A1 (en) * 2011-10-11 2013-04-18 한국가스공사 Carbon dioxide reliquefaction process

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4778497A (en) * 1987-06-02 1988-10-18 Union Carbide Corporation Process to produce liquid cryogen
JPS6484087A (en) 1987-09-24 1989-03-29 Jgc Corp Manufacture of liquefied carbon dioxide
US5141543A (en) * 1991-04-26 1992-08-25 Air Products And Chemicals, Inc. Use of liquefied natural gas (LNG) coupled with a cold expander to produce liquid nitrogen
EP1051587A4 (en) * 1998-01-08 2002-08-21 Satish Reddy Autorefrigeration separation of carbon dioxide
US5974829A (en) * 1998-06-08 1999-11-02 Praxair Technology, Inc. Method for carbon dioxide recovery from a feed stream
GB2416389B (en) * 2004-07-16 2007-01-10 Statoil Asa LCD liquefaction process
CN100565060C (en) * 2007-04-28 2009-12-02 重庆大山燃气设备有限公司 A kind of method of natural gas liquefaction and device thereof
EP2457048B1 (en) * 2009-07-24 2020-07-01 BP Technology Ventures Limited Separation of carbon dioxide and hydrogen
CN101666573B (en) * 2009-09-21 2011-06-08 华北电力大学 CO2 separation and compression integrated method
FR2972792B1 (en) * 2011-03-16 2017-12-01 L'air Liquide Sa Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude METHOD AND APPARATUS FOR CO2 LIQUEFACTION
CN102269509B (en) * 2011-07-14 2013-10-09 华北电力大学 CO2 compression and liquefaction system combined with waste heat driven refrigeration

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080173585A1 (en) * 2007-01-23 2008-07-24 Vincent White Purification of carbon dioxide
WO2012140369A2 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for liquefying a gas or cooling a feed gas at supercritical pressure
WO2013055115A1 (en) * 2011-10-11 2013-04-18 한국가스공사 Carbon dioxide reliquefaction process

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ASPELUND ET AL: "Gas conditioning-The interface between CO2 capture and transport", 20070616, vol. 1, no. 3, 16 June 2007 (2007-06-16), pages 343 - 354, XP022119495 *
THONON ET AL: "Advanced and high performances heat exchangers for the gas processing industry", PROCEEDINGS GAS PROCESSORS ASSOCIATION. GPA MEETING/ANNUALCONVENTION, XX, XX, 1 February 2003 (2003-02-01), pages Complete, XP007908433 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4102163A1 (en) 2021-06-09 2022-12-14 Technip Energies France Method for recovering a stream of liquefied co2 from an industrial residual gas and associated installation

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