FR3127558A1 - Method and apparatus for the low temperature separation of a CO2-containing gas to produce a CO2-rich fluid - Google Patents

Method and apparatus for the low temperature separation of a CO2-containing gas to produce a CO2-rich fluid Download PDF

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Abstract

Titre : Procédé et appareil de séparation à basse température d’un gaz contenant du CO2 pour produire un fluide riche en CO2 Dans un procédé de séparation à basse température d’un gaz d’alimentation (1) contenant du CO2, au moins un composant plus léger que CO2 et au moins un composant plus lourd que le CO2 pour produire un fluide riche en CO2, le gaz d’alimentation est comprimé (C1, C2, C3, C4), le gaz comprimé étant refroidi dans un premier échangeur de chaleur (E), le gaz refroidi dans le premier échangeur de chaleur est séparé à basse température dans une première colonne de distillation (C) pour produire un liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger que le CO2 (8) et un gaz appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus léger que le CO2 (7) , le gaz appauvri en CO2 se réchauffe dans le premier échangeur de chaleur, une première partie du liquide (15) enrichi en CO2 est détendue et envoyée à une deuxième colonne de distillation (N) sous forme liquide, une deuxième partie (9) du liquide enrichi en CO2 est vaporisée dans le premier échangeur de chaleur puis envoyée sous forme gazeuse en cuve de la deuxième colonne de distillation, un liquide appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus lourd (25) est soutiré de la deuxième colonne et un gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd (21) est soutiré en tête de la deuxième colonne comme produit. Figure de l’abrégé : Figure 2Title: Method and apparatus for the low temperature separation of a gas containing CO2 to produce a CO2-rich fluid In a method for the low temperature separation of a feed gas (1) containing CO2, at least one component lighter than CO2 and at least one component heavier than CO2 to produce a CO2-rich fluid, the feed gas is compressed (C1, C2, C3, C4), the compressed gas being cooled in a first heat exchanger (E), the gas cooled in the first heat exchanger is separated at low temperature in a first distillation column (C) to produce a liquid enriched in CO2 and depleted in the at least one component lighter than CO2 (8 ) and a gas depleted in CO2 and enriched in the at least one component lighter than CO2 (7), the gas depleted in CO2 is heated in the first heat exchanger, a first part of the liquid (15) enriched in CO2 is expanded and sent to a second distillation column (N) in liquid form, a second part (9) of the CO2-enriched liquid is vaporized in the first heat exchanger and then sent in gaseous form to the bottom of the second distillation column, a liquid depleted in CO2 and enriched in the at least one heavier component (25) is drawn off from the second column and a gas enriched in CO2 and depleted in the at least one heavier component (21) is drawn off at the top of the second column as product. Abstract Figure: Figure 2

Description

Procédé et appareil de séparation à basse température d’un gaz contenant du CO2 pour produire un fluide riche en CO2Method and apparatus for the low temperature separation of a CO2-containing gas to produce a CO2-rich fluid

La présente invention est relative à un procédé et appareil de séparation à basse température d’un gaz contenant du CO2 pour produire un fluide riche en CO2. Le mélange à séparer contient du CO2, au moins un composant plus lourd que le CO2, tel que le NO2, et au moins un composant plus léger que le CO2, tel que du monoxyde de carbone, de l’hydrogène, de l’azote, de l’oxygène, du NO, du méthane.The present invention relates to a method and apparatus for the separation at low temperature of a gas containing CO2 to produce a fluid rich in CO2. The mixture to be separated contains CO2, at least one component heavier than CO2, such as NO2, and at least one component lighter than CO2, such as carbon monoxide, hydrogen, nitrogen , oxygen, NO, methane.

En particulier le procédé peut traiter un gaz issu d’une combustion, par exemple un procédé d’oxycombustion, une chaudière, un SMR, pour former un produit riche en CO2, par exemple contenant au moins 80% mol de CO2, voire au moins 90% mol de CO2.In particular, the process can treat a gas resulting from combustion, for example an oxycombustion process, a boiler, an SMR, to form a product rich in CO2, for example containing at least 80% mol of CO2, or even at least 90% mol of CO2.

Un gaz contenant du CO2, par exemple un gaz résiduaire d’un PSA H2 ou d’un PSA CO2.A gas containing CO2, for example a waste gas from an H2 PSA or a CO2 PSA.

Une séparation à basse température opère à des températures inférieures à 0°C, voire inférieures à -40°C.A low temperature separation operates at temperatures below 0°C, or even below -40°C.

Selon l’invention, il est prévu un procédé de séparation à basse température d’un gaz d’alimentation contenant du CO2, au moins un composant plus léger que CO2 et au moins un composant plus lourd que le CO2 pour produire un fluide riche en CO2 dans lequel le gaz d’alimentation est comprimé dans un compresseur comprenant au moins deux étages, le gaz comprimé étant refroidi dans un premier échangeur de chaleur, le gaz refroidi dans le premier échangeur de chaleur est séparé à basse température au moins par distillation dans une première colonne de distillation pour produire un liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger que le CO2 et un gaz appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus léger que le CO2, le gaz appauvri en CO2 se réchauffe dans le premier échangeur de chaleur, une première partie du liquide enrichi en CO2 est détendue et envoyé à une deuxième colonne de distillation sous forme liquide, une deuxième partie du liquide enrichi en CO2 est vaporisé dans le premier échangeur de chaleur puis envoyée sous forme gazeuse en cuve de la deuxième colonne de distillation à un point d’arrivée, la première partie du liquide étant envoyée à la deuxième colonne à un niveau au-dessus du point d’arrivée de la deuxième partie du liquide, un liquide appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus lourd est soutiré de la deuxième colonne et un gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd est soutiré en tête de la deuxième colonne comme produit.According to the invention, there is provided a process for the low temperature separation of a feed gas containing CO2, at least one component lighter than CO2 and at least one component heavier than CO2 to produce a fluid rich in CO2 in which the feed gas is compressed in a compressor comprising at least two stages, the compressed gas being cooled in a first heat exchanger, the gas cooled in the first heat exchanger is separated at low temperature at least by distillation in a first distillation column for producing a liquid enriched in CO2 and depleted in the at least one component lighter than CO2 and a gas depleted in CO2 and enriched in the at least one component lighter than CO2, the depleted gas in CO2 heats up in the first heat exchanger, a first part of the CO2-enriched liquid is expanded and sent to a second distillation column in liquid form, a second part of the CO2-enriched liquid is vaporized in the first heat exchanger and then sent in gaseous form to the bottom of the second distillation column at a point of arrival, the first part of the liquid being sent to the second column at a level above the point of arrival of the second part of the liquid, a liquid depleted in CO2 and enriched in the at least one heavier component is withdrawn from the second column and a gas enriched in CO2 and depleted in the at least one heavier component is withdrawn at the top of the second column as product.

Selon d’autres caractéristiques facultatives :According to other optional features:

-une troisième partie du liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger se vaporise dans le premier échangeur de chaleur et est renvoyée à la première colonne de distillation.-a third part of the liquid enriched in CO2 and depleted in the at least one lighter component vaporizes in the first heat exchanger and is returned to the first distillation column.

-une partie du gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd est condensée et renvoyée en tête de la deuxième colonne.- part of the gas enriched in CO2 and depleted in at least one heavier component is condensed and returned to the top of the second column.

-au moins une partie du froid pour condenser la partie du gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd est produite par un premier cycle de réfrigération fermé.-at least part of the cold to condense the part of the gas enriched in CO2 and depleted in the at least one heavier component is produced by a first closed refrigeration cycle.

-un compresseur du premier cycle de réfrigération est entraîné par une turbine qui détend au moins une partie d’un gaz appauvri en l’au moins un composant léger produit par la séparation du gaz d’alimentation par condensation partielle et/ou par distillation.- a compressor of the first refrigeration cycle is driven by a turbine which expands at least part of a gas depleted in the at least one light component produced by the separation of the feed gas by partial condensation and/or by distillation.

-la deuxième et éventuellement la troisième partie du liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger est pressurisée par une pompe en amont du premier échangeur de chaleur.-the second and possibly the third part of the liquid enriched in CO2 and depleted in the at least one lighter component is pressurized by a pump upstream of the first heat exchanger.

-un cycle de réfrigération fermé produit du froid pour refroidir le premier échangeur de chaleur.-a closed refrigeration cycle produces cold to cool the first heat exchanger.

-le gaz d’alimentation comprimé et refroidi est séparé par condensation partielle pour produire le gaz appauvri en CO2 ainsi qu’un liquide, le liquide est séparé par distillation dans la première colonne de distillation, étant envoyé en tête de la première colonne de distillation.- the compressed and cooled feed gas is separated by partial condensation to produce the gas depleted in CO2 as well as a liquid, the liquid is separated by distillation in the first distillation column, being sent to the top of the first distillation column .

Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de séparation à basse température d’un gaz d’alimentation contenant du CO2, au moins un composant plus léger que CO2 et au moins un composant plus lourd que le CO2 pour produire un fluide riche en CO2 comprenant un compresseur comprenant au moins deux étages, un premier échangeur de chaleur, une première colonne de distillation, une deuxième colonne de distillation, une conduite pour envoyer le gaz d’alimentation pour être comprimé dans le compresseur comprenant au moins deux étages, une conduite pour envoyer le gaz comprimé se refroidir dans le premier échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer le gaz refroidi dans le premier échangeur de chaleur se séparer à basse température au moins par distillation dans la première colonne de distillation pour produire un liquide enrichi en CO2 et appauvri en le composant plus léger que le CO2 et un gaz appauvri en CO2 et enrichi en le composant plus léger que le CO2, une conduite pour envoyer le gaz appauvri en CO2 se réchauffer dans le premier échangeur de chaleur, un moyen de détente, une conduite pour envoyer une première partie du liquide enrichi en CO2 être détendue dans le moyen de détente, une conduite pour envoyer la première partie détendue à la deuxième colonne de distillation sous forme liquide, une conduite pour envoyer une deuxième partie du liquide enrichi en CO2 se vaporiser dans le premier échangeur de chaleur, une conduite pour envoyer la deuxième partie vaporisée en cuve de la deuxième colonne de distillation à un point d’arrivée, la première partie du liquide étant envoyée à la deuxième colonne à un niveau au-dessus du point d’arrivée de la deuxième partie du liquide, des moyens pour soutirer un liquide appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus lourd de la deuxième colonne et des moyens pour soutirer un gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd en tête de la deuxième colonne comme produit.According to another object of the invention, there is provided an apparatus for separating at low temperature a feed gas containing CO2, at least one component lighter than CO2 and at least one component heavier than CO2 to produce a CO2-rich fluid comprising a compressor comprising at least two stages, a first heat exchanger, a first distillation column, a second distillation column, a pipe for sending the feed gas to be compressed in the compressor comprising at least two stages, a pipe for sending the compressed gas to be cooled in the first heat exchanger, means for sending the cooled gas in the first heat exchanger to be separated at low temperature at least by distillation in the first distillation column to produce a liquid enriched in CO2 and depleted in the component lighter than CO2 and a gas depleted in CO2 and enriched in the component lighter than CO2, a pipe for sending the gas depleted in CO2 to be heated in the first heat exchanger, a expansion means, a pipe for sending a first part of the CO2-enriched liquid to be expanded in the expansion means, a pipe for sending the expanded first part to the second distillation column in liquid form, a pipe for sending a second part of the liquid enriched in CO2 to vaporize in the first heat exchanger, a conduit for sending the second part vaporized to the bottom of the second distillation column at a point of arrival, the first part of the liquid being sent to the second column at a level above the arrival point of the second part of the liquid, means for drawing off a liquid depleted in CO2 and enriched in the at least one heavier component from the second column and means for drawing off a gas enriched in CO2 and depleted of the at least one heavier component at the top of the second column as product.

Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de séparation à basse température d’un gaz d’alimentation contenant du CO2, au moins un composant plus léger que CO2 et au moins un composant plus lourd que le CO2 pour produire un fluide riche en CO2 comprenant un compresseur comprenant au moins deux étages, un premier échangeur de chaleur, une première colonne de distillation, une deuxième colonne de distillation, une conduite pour envoyer le gaz d’alimentation pour être comprimé dans le compresseur comprenant au moins deux étages, une conduite pour envoyer le gaz comprimé se refroidir dans le premier échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer le gaz refroidi dans le premier échangeur de chaleur se séparer à basse température au moins par distillation dans la première colonne de distillation pour produire un liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger que le CO2 et un gaz appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus léger que le CO2, une conduite pour envoyer le gaz appauvri en CO2 se réchauffer dans le premier échangeur de chaleur, un moyen de détente, une conduite pour envoyer une première partie du liquide enrichi en CO2 être détendue dans le moyen de détente, une conduite pour envoyer la première partie détendue à la deuxième colonne de distillation sous forme liquide, des moyens pour soutirer un liquide appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus lourd de la deuxième colonne et des moyens pour soutirer un gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd en tête de la deuxième colonne comme produit, un cycle de réfrigération fermé comprenant au moins un compresseur de cycle et comprenant au moins un compresseur de produit, au moins un dit compresseur de cycle et au moins un dit compresseur de produit étant intégrés dans une seule machine de compression.According to another object of the invention, there is provided an apparatus for separating at low temperature a feed gas containing CO2, at least one component lighter than CO2 and at least one component heavier than CO2 to produce a CO2-rich fluid comprising a compressor comprising at least two stages, a first heat exchanger, a first distillation column, a second distillation column, a pipe for sending the feed gas to be compressed in the compressor comprising at least two stages, a pipe for sending the compressed gas to be cooled in the first heat exchanger, means for sending the cooled gas in the first heat exchanger to be separated at low temperature at least by distillation in the first distillation column to produce a liquid enriched in CO2 and depleted in the at least one component lighter than CO2 and a gas depleted in CO2 and enriched in the at least one component lighter than CO2, a pipe for sending the gas depleted in CO2 to be heated in the first heat exchanger, an expansion means, a pipe for sending a first part of the CO2-enriched liquid to be expanded in the expansion means, a pipe for sending the expanded first part to the second distillation column in liquid form, means for withdrawing a liquid depleted in CO2 and enriched in the at least one heavier component from the second column and means for withdrawing a gas enriched in CO2 and depleted in the at least one heavier component at the top of the second column as product, a closed refrigeration cycle comprising at least one cycle compressor and comprising at least one product compressor, at least one said cycle compressor and at least one said product compressor being integrated into a single compression machine.

L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures :The invention will be described in more detail with reference to the figures:

représente schématiquement les étapes qui précèdent un procédé selon l’invention. schematically represents the steps which precede a process according to the invention.

représente schématiquement un procédé selon l’invention. schematically represents a method according to the invention.

représente schématiquement un procédé selon l’invention. schematically represents a method according to the invention.

Le procédé de traitement d’un gaz, par exemple issu d’une combustion, comprend :The process for treating a gas, for example from combustion, includes:

  • le refroidissement du gazgas cooling
  • la compression du gaz refroidicompression of the cooled gas
  • le séchage du gaz comprimécompressed gas drying
  • la séparation du gaz comprimé par adsorption par bascule de pression (désigné par l’acronyme bien connu PSA)the separation of compressed gas by pressure swing adsorption (designated by the well-known acronym PSA)
  • la compression du gaz résiduaire produit par le PSAcompression of the waste gas produced by the PSA
  • la séparation à basse pression du gaz résiduaire comprimé utilisant des moyens de production de froid.the low pressure separation of the compressed waste gas using cold production means.

illustre les premières étapes du procédé selon une variante de l’invention. illustrates the first steps of the method according to a variant of the invention.

Le gaz FG est un gaz de combustion (en anglais « flue gas ») contenant du CO2, de l’azote. Il est refroidi dans une colonne de lavage à l’eau Q (en anglais « quench column »), l’eau 41 étant envoyée en tête de la colonne afin de réduire la température du gaz FG de 160°C à ~40°C. Une partie des condensats pris en cuve de la colonne Q sont refroidis contre de l’eau CW et sont recyclés comme débit 45 pour refroidir le gaz FG.FG gas is a flue gas containing CO2 and nitrogen. It is cooled in a water washing column Q (“quench column”), the water 41 being sent to the top of the column in order to reduce the temperature of the gas FG from 160°C to ~40°C . Part of the condensates taken from the tank of column Q are cooled against water CW and are recycled as flow 45 to cool the gas FG.

Le gaz refroidi 43 pris en tête de la colonne Q est saturé en eau et est comprimé par un compresseur à plusieurs étages C1, C8, C9, C10 jusqu’à une pression d’environ 9 bar abs. La plupart de l’eau dans le gaz 43 est ainsi condensée et les condensats d’eau formés dans les séparateurs S1, S2, S3, entre les étages sont collectés pour former partie du débit 45.The cooled gas 43 taken at the top of column Q is saturated with water and is compressed by a multistage compressor C1, C8, C9, C10 to a pressure of approximately 9 bar abs. Most of the water in the gas 43 is thus condensed and the water condensates formed in the separators S1, S2, S3, between the stages are collected to form part of the flow 45.

Le gaz comprimé est ensuite séché par condensation partielle après refroidissement à l’eau CW et refroidissement à l’eau W provenant d’une tour de refroidissement T pour refroidir le gaz comprimé jusqu’à environ 10°C. L’eau condensée dans le séparateur S4 rejoint le débit 45.The compressed gas is then dried by partial condensation after cooling with water CW and cooling with water W from a cooling tower T to cool the compressed gas down to about 10°C. The water condensed in separator S4 reaches flow 45.

Le gaz est ensuite séché de manière plus dans des sécheurs D avant envoi au PSA, ici indiqué comme CO2 PSA, qui produit un gaz enrichi en CO2 et appauvri en azote à une première pression 1 et un gaz appauvri en CO2 mais enrichi en azote à une deuxième pression plus élevée que la première pression. La régénération du PSA est effectuée par un gaz 3 qui sera décrit plus loin.The gas is then further dried in D dryers before being sent to the PSA, here indicated as CO2 PSA, which produces a gas enriched in CO2 and depleted in nitrogen at a first pressure 1 and a gas depleted in CO2 but enriched in nitrogen at a second pressure higher than the first pressure. The regeneration of the PSA is carried out by a gas 3 which will be described later.

Le gaz enrichi en azote est détendu depuis environ 8 bar jusqu’à la pression atmosphérique, afin de produire une partie de l’énergie pour comprimer le gaz FG. Ensuite il sert pour refroidir l’eau H20 dans la tour T avant d’être envoyé à l’air comme gaz de tête de la tour T. L’eau refroidie W est pompée par la pompe P2 pour refroidir le gaz en amont du séparateur S4 comme déjà décrit.The nitrogen-enriched gas is expanded from around 8 bar to atmospheric pressure to produce some of the energy to compress the FG gas. Then it is used to cool the water H20 in the tower T before being sent to the air as overhead gas from the tower T. The cooled water W is pumped by the pump P2 to cool the gas upstream of the separator S4 as already described.

Le gaz enrichi en CO2 1 provenant de la séparation par adsorption dans l’unité CO2 PSA est comprimé dans un compresseur jusqu’à environ 39 bars et séparé à basse température, c’est-à-dire à une température en dessous de 0°C, voire en dessous de -30°C.The gas enriched in CO2 1 coming from the separation by adsorption in the PSA CO2 unit is compressed in a compressor up to approximately 39 bars and separated at low temperature, i.e. at a temperature below 0° C, even below -30°C.

Deux manières différentes de réaliser ces prochaines étapes seront décrites dans les et .Two different ways to achieve these next steps will be described in the And .

représente schématiquement un procédé selon l’invention. schematically represents a method according to the invention.

Un débit gazeux 1 est comprimé dans un compresseur à plusieurs étages, ici quatre étages C1, C2, C3, C4, ici avec un refroidisseur R1, R2, R3 entre chaque paire d’étages et deux refroidisseurs R4, R5 en aval du dernier étage. Ce débit 1 peut par exemple être le résiduaire d’un PSA H2 ou CO2 et peut être comprimé jusqu’à au moins 35 bars abs dans les étages du compresseur C1 à C4. Les refroidisseurs R1 à R3 sont refroidis uniquement par de l’eau de refroidissement CW, tout comme le refroidisseur R5.A gas flow 1 is compressed in a multistage compressor, here four stages C1, C2, C3, C4, here with a cooler R1, R2, R3 between each pair of stages and two coolers R4, R5 downstream of the last stage . This flow 1 can for example be the waste from a PSA H2 or CO2 and can be compressed to at least 35 bars abs in the compressor stages C1 to C4. The R1 to R3 chillers are cooled only by CW cooling water, just like the R5 chiller.

Le débit gazeux 1 contient du CO2 et au moins un composant plus léger pouvant être de l’hydrogène, du monoxyde de carbone, de l’azote ou de l’oxygène. Dans cet exemple, le débit gazeux est riche en azote. De préférence le débit gazeux 1 contient moins qu’1% mol. de méthane.Gas stream 1 contains CO2 and at least one lighter component which may be hydrogen, carbon monoxide, nitrogen or oxygen. In this example, the gas flow is rich in nitrogen. Preferably the gas flow 1 contains less than 1% mol. of methane.

Le débit gazeux refroidi dans les deux refroidisseurs R4, R5 en aval du dernier étage est refroidi jusqu’à une température en dessous de -50°C dans un premier échangeur de chaleur E par échange de chaleur avec au moins un fluide issu de la séparation froide. Cet échangeur E peut être de type en aluminium brasé à plaques et à ailettes.The gas flow cooled in the two coolers R4, R5 downstream of the last stage is cooled down to a temperature below -50° C. in a first heat exchanger E by heat exchange with at least one fluid resulting from the separation cold. This exchanger E can be of the brazed aluminum type with plates and fins.

Le débit gazeux 1 se condense partiellement dans le premier échangeur de chaleur E et le débit diphasique formé est séparé dans un séparateur de phase S formant un gaz 3 enrichi en l’au moins un composant plus léger, ici au moins l’azote. Ce gaz se réchauffe dans le premier échangeur E et ensuite se réchauffe dans le premier refroidisseur R4 suivant directement le dernier étage C4 du compresseur depuis une température de 30°C jusqu’à une température de 100°C, étant le seul fluide de refroidissement envoyé à ce premier refroidisseur R4. Ensuite le gaz refroidi dans le premier refroidisseur R4 se refroidit dans un deuxième refroidisseur R5 contre de l’eau de refroidissement CW à une température ambiante inférieure à 40°C, voire inférieure à 30°C.The gas flow 1 partially condenses in the first heat exchanger E and the two-phase flow formed is separated in a phase separator S forming a gas 3 enriched in at least one lighter component, here at least nitrogen. This gas heats up in the first exchanger E and then heats up in the first cooler R4 directly following the last stage C4 of the compressor from a temperature of 30°C to a temperature of 100°C, being the only cooling fluid sent to this first R4 cooler. Then the gas cooled in the first cooler R4 is cooled in a second cooler R5 against cooling water CW at an ambient temperature below 40°C, or even below 30°C.

Alternativement le débit gazeux 3 enrichi en l’au moins un composant léger peut refroidir le gaz comprimé dans le deuxième refroidisseur R5, le premier étant refroidi par de l’eau.Alternatively, the gas flow 3 enriched with at least one light component can cool the compressed gas in the second cooler R5, the first being cooled by water.

Alternativement ou en addition, le débit enrichi en l’au moins un composant léger peut refroidir le gaz comprimé dans un refroidisseur R1, R2, R3 entre deux étages du compresseur.Alternatively or in addition, the flow enriched with at least one light component can cool the compressed gas in a cooler R1, R2, R3 between two stages of the compressor.

Ainsi le gaz 3 à détendre dans une turbine T est préchauffé contre le gaz comprimé dans le compresseur C1 à C4, de sorte que la chaleur de compression permet de produire plus d’énergie dans la turbine.Thus the gas 3 to be expanded in a turbine T is preheated against the gas compressed in the compressor C1 to C4, so that the heat of compression makes it possible to produce more energy in the turbine.

Le débit gazeux 3 enrichi en composant léger réchauffé dans le premier refroidisseur R4 se trouve à 8 bar et est détendu dans la turbine T depuis cette pression jusqu’à environ la pression atmosphérique. Le débit gazeux enrichi en composant léger 3 peut servir ensuite à régénérer des adsorbants pour sécher le gaz alimentant le PSA pour produire le débit 1. En addition ou alternativement le débit détendu 3 peut alimenter l’unité PSA pour récupérer le CO2 qu’il contient.The gas flow 3 enriched with light component reheated in the first cooler R4 is at 8 bar and is expanded in the turbine T from this pressure to approximately atmospheric pressure. The gas flow enriched in light component 3 can then be used to regenerate adsorbents to dry the gas supplying the PSA to produce flow 1. In addition or alternatively the expanded flow 3 can supply the PSA unit to recover the CO2 it contains .

Le liquide 5 du séparateur de phases S est envoyé en tête d’une colonne de distillation C dont un liquide 9 enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins composant léger est soutiré en cuve. Au moins une partie du liquide est pressurisée par une pompe P et peut être envoyée se vaporiser dans le premier échangeur de chaleur E, une partie 11 du liquide vaporisé étant éventuellement envoyée en cuve de la colonne C comme rebouillage et l’autre partie 19 étant envoyée alimenter la colonne N en cuve. Le gaz de tête 7 de la colonne C se réchauffe dans le premier échangeur E.Liquid 5 from the phase separator S is sent to the head of a distillation column C from which a liquid 9 enriched in CO2 and depleted in the at least light component is withdrawn from the tank. At least part of the liquid is pressurized by a pump P and can be sent to vaporize in the first heat exchanger E, part 11 of the vaporized liquid possibly being sent to the bottom of column C as reboil and the other part 19 being sent to feed column N in the tank. The overhead gas 7 from column C heats up in the first exchanger E.

La colonne N est une colonne d’élimination de NOx plus lourds que le CO2, le NOx étant une dénomination couvrant les composés suivants : le monoxyde d'azote (NO), le dioxyde d'azote (NO2), le protoxyde d'azote (N2O), le tétraoxyde de diazote (N2O4), le trioxyde d'azote (N2O3). Le NO étant plus léger que le CO2, la colonne N sert à éliminer le dioxyde d'azote (NO2), le protoxyde d'azote (N2O), le tétraoxyde de diazote (N2O4), le trioxyde d'azote (N2O3), si présents dans le liquide.Column N is a column for eliminating NOx heavier than CO2, NOx being a name covering the following compounds: nitric oxide (NO), nitrogen dioxide (NO2), nitrous oxide (N2O), dinitrogen tetraoxide (N2O4), nitrogen trioxide (N2O3). Since NO is lighter than CO2, the N column is used to remove nitrogen dioxide (NO2), nitrous oxide (N2O), dinitrogen tetraoxide (N2O4), nitrogen trioxide (N2O3), if present in the liquid.

Dans cette colonne alimentée par le débit 19, au moins une impureté plus lourde que le CO2 sont lavées par un reflux intermédiaire de CO2 15 et un reflux de tête 23 de CO2 pur pour produire en cuve un liquide enrichi en l’au moins une impureté plus lourde 25, telle que les NOX, par exemple le NO2.In this column fed by the flow 19, at least one impurity heavier than CO2 is washed by an intermediate reflux of CO2 15 and an overhead reflux 23 of pure CO2 to produce in the tank a liquid enriched in the at least one impurity heavier 25, such as NOX, for example NO2.

Le liquide enrichi en l’au moins impureté plus lourde 25 se vaporise dans le premier échangeur E.The liquid enriched in the at least heavier impurity 25 vaporizes in the first exchanger E.

Le gaz de tête 21 de la colonne N constitue le produit épuré en l’au moins une impureté plus lourde et se réchauffe dans le premier échangeur E avant d’être comprimé dans un premier étage de compression C5 entraîné par la turbine T. Après refroidissement en R6, le débit est divisé, une partie 23 étant condensé dans le premier échangeur E et le reste 27 étant comprimé dans les étages de compression C6, C7 pour former un produit gazeux sous pression. Le gaz comprimé dans C7 constitue le produit gazeux riche en CO2 dans cet exemple.The overhead gas 21 from column N constitutes the product purified of at least one heavier impurity and is heated in the first exchanger E before being compressed in a first compression stage C5 driven by the turbine T. After cooling in R6, the flow is divided, a part 23 being condensed in the first exchanger E and the rest 27 being compressed in the compression stages C6, C7 to form a gaseous product under pressure. The compressed gas in C7 is the CO2-rich product gas in this example.

La partie 23 est renvoyée en tête de la colonne N comme reflux.Part 23 is returned to the top of column N as reflux.

L’échangeur E, le séparateur de phase S et la colonne C sont à l’intérieur d’une enceinte CB isolée thermiquement.Exchanger E, phase separator S and column C are inside a thermally insulated enclosure CB.

Deux moyens de production de froid sont utilisés :Two means of cold production are used:

  • Un cycle fermé dans lequel du CO2 est comprimé dans un compresseur de cycle CC et renvoyé au premier échangeur de chaleur où il est refroidi, liquéfié, séparé et détendu dans deux vannes différentes pour former deux débits à 5.5 and 9.5 bar abs. Ces deux débits sont réchauffés dans le premier échangeur de chaleur E pour fournir du froid puis sont renvoyés au compresseur de cycle CC.A closed cycle in which CO2 is compressed in a CC cycle compressor and returned to the first heat exchanger where it is cooled, liquefied, separated and expanded in two different valves to form two flows at 5.5 and 9.5 bar abs. These two flows are reheated in the first heat exchanger E to supply cold and then are returned to the cycle compressor CC.
  • Vaporisation du liquide 9 dans l’échangeur E.Vaporization of liquid 9 in exchanger E.

Evidemment le système peut comprendre plusieurs séparateurs de phase, en série et/ou en parallèle et en amont de la distillation ainsi qu’au moins une colonne de distillation.Obviously the system can comprise several phase separators, in series and/or in parallel and upstream of the distillation as well as at least one distillation column.

Si le système ne comprend pas de séparateur de colonne, le gaz détendu dans la turbine sera pris en haut de la colonne de distillation.If the system does not include a column separator, the gas expanded in the turbine will be taken from the top of the distillation column.

De préférence, au moins un des compresseurs de cycle CC et au moins un compresseur de produit C6,C7, sont intégrés dans une seule machine de compression.Preferably, at least one of the cycle compressors CC and at least one product compressor C6, C7 are integrated into a single compression machine.

représente schématiquement un autre procédé selon l’invention. schematically represents another method according to the invention.

Un débit gazeux 1 est comprimé dans un compresseur à plusieurs étages, ici quatre étages C1, C2, C3, R4, ici avec un refroidisseur R1, R2, R3 entre chaque paire d’étages et un seul refroidisseur R5 en aval du dernier étage C4. Ce débit 1 est le résiduaire d’un PSA CO2 et peut être comprimé jusqu’à au moins 35 bars abs dans les étages du compresseur C1 à C4. Les refroidisseurs R1 à R3 sont refroidis uniquement par de l’eau de refroidissement CW, tout comme le refroidisseur R5.A gas flow 1 is compressed in a compressor with several stages, here four stages C1, C2, C3, R4, here with a cooler R1, R2, R3 between each pair of stages and a single cooler R5 downstream of the last stage C4 . This flow 1 is the residual of a PSA CO2 and can be compressed up to at least 35 bars abs in the compressor stages C1 to C4. The R1 to R3 chillers are cooled only by CW cooling water, just like the R5 chiller.

Le débit gazeux 1 contient du CO2 et au moins un composant plus léger pouvant être de l’hydrogène, du monoxyde de carbone, de l’azote ou de l’oxygène. Dans cet exemple, le débit gazeux est riche en azote. De préférence le débit gazeux 1 contient moins qu’1% mol. de méthane.Gas stream 1 contains CO2 and at least one lighter component which may be hydrogen, carbon monoxide, nitrogen or oxygen. In this example, the gas flow is rich in nitrogen. Preferably the gas flow 1 contains less than 1% mol. of methane.

Le débit gazeux refroidi dans le refroidisseur R5 en aval du dernier étage est refroidi jusqu’à une température en dessous de -50°C dans un premier échangeur de chaleur E par échange de chaleur avec au moins un fluide issu de la séparation froide. Cet échangeur E peut être de type en aluminium brasé à plaques et à ailettes.The gas flow cooled in cooler R5 downstream of the last stage is cooled to a temperature below -50°C in a first heat exchanger E by heat exchange with at least one fluid from the cold separation. This exchanger E can be of the brazed aluminum type with plates and fins.

Le débit gazeux 1 se condense partiellement dans le premier échangeur de chaleur E et le débit diphasique formé est séparé dans un séparateur de phase S formant un gaz 3 enrichi en l’au moins un composant plus léger, ici au moins l’azote. Ce gaz se réchauffe dans le premier échangeur E et ensuite est détendu dans une turbine T. Le gaz 3 contient la plupart de l’azote présent dans le débit 1 ainsi que du dioxyde de carbone.The gas flow 1 partially condenses in the first heat exchanger E and the two-phase flow formed is separated in a phase separator S forming a gas 3 enriched in at least one lighter component, here at least nitrogen. This gas is heated in the first exchanger E and then is expanded in a turbine T. Gas 3 contains most of the nitrogen present in flow 1 as well as carbon dioxide.

Le débit gazeux 3 enrichi en composant léger réchauffé dans le premier refroidisseur R4 se trouve à 8 bar et est détendu dans la turbine T depuis cette pression jusqu’à environ la pression atmosphérique. Le débit gazeux enrichi en composant léger 3 est ensuite réchauffé dans l’échangeur E et peut servir à régénérer des adsorbants pour sécher le gaz alimentant le PSA pour produire le débit 1. Le gaz ayant servi à la régénération des sécheurs D est mélangé avec le gaz à séparer en aval de l’étage C10. De cette façon, le CO2 qu’il contient est récupéré et plus de NOX est absorbé pendant la condensation partielle en amont du séparateur S4.The gas flow 3 enriched with light component reheated in the first cooler R4 is at 8 bar and is expanded in the turbine T from this pressure to approximately atmospheric pressure. The gas flow enriched in light component 3 is then reheated in the exchanger E and can be used to regenerate adsorbents to dry the gas supplying the PSA to produce flow 1. The gas used for the regeneration of the dryers D is mixed with the gas to be separated downstream of stage C10. In this way, the CO2 it contains is recovered and more NOX is absorbed during the partial condensation upstream of the S4 separator.

En addition ou alternativement le débit détendu 3 peut alimenter l’unité PSA pour récupérer le CO2 qu’il contient.In addition or alternatively the expanded flow 3 can supply the PSA unit to recover the CO2 it contains.

Le liquide 5 du séparateur de phases S est détendu jusqu’à environ 14 bars et envoyé en tête d’une colonne de distillation C dont un liquide 9 enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant léger est soutiré en cuve. Le liquide peut être pressurisée par une pompe P ou sinon transféré grâce au différentiel de pression. Une partie du liquide est envoyée se vaporiser dans le premier échangeur de chaleur E, une partie 11 du liquide vaporisé envoyée en cuve de la colonne C comme rebouillage et l’autre partie 19 étant envoyée alimenter la colonne N en cuve sous forme gazeuse. Le reste du liquide pressurisé est envoyé comme reflux intermédiaire à la colonne N sous forme liquide.The liquid 5 from the phase separator S is expanded to about 14 bars and sent to the top of a distillation column C from which a liquid 9 enriched in CO2 and depleted in the at least one light component is withdrawn from the tank. The liquid can be pressurized by a pump P or otherwise transferred thanks to the pressure differential. Part of the liquid is sent to vaporize in the first heat exchanger E, part 11 of the vaporized liquid sent to the bottom of column C as reboil and the other part 19 being sent to supply column N to the bottom in gaseous form. The rest of the pressurized liquid is sent as intermediate reflux to column N in liquid form.

Le gaz de tête 7 de la colonne C se réchauffe dans le premier échangeur E et est enrichi en composants légers du liquide 5, par exemple oxygène et/ou azote et/ou méthane et/ou NO. Il peut être recyclé en amont du PSA.The overhead gas 7 from column C heats up in the first exchanger E and is enriched in light components of the liquid 5, for example oxygen and/or nitrogen and/or methane and/or NO. It can be recycled upstream of the PSA.

La colonne N est une colonne d’élimination de NOx plus lourds que le CO2, le NOx étant une dénomination couvrant les composés suivants : le monoxyde d'azote (NO), le dioxyde d'azote (NO2), le protoxyde d'azote (N2O), le tétraoxyde de diazote (N2O4), le trioxyde d'azote (N2O3). Le NO étant plus léger que le CO2, la colonne N sert à éliminer le dioxyde d'azote (NO2), le protoxyde d'azote (N2O), le tétraoxyde de diazote (N2O4), le trioxyde d'azote (N2O3), si présents dans le liquide.Column N is a column for eliminating NOx heavier than CO2, NOx being a name covering the following compounds: nitric oxide (NO), nitrogen dioxide (NO2), nitrous oxide (N2O), dinitrogen tetraoxide (N2O4), nitrogen trioxide (N2O3). Since NO is lighter than CO2, the N column is used to remove nitrogen dioxide (NO2), nitrous oxide (N2O), dinitrogen tetraoxide (N2O4), nitrogen trioxide (N2O3), if present in the liquid.

Dans cette colonne alimentée par le débit, l’au moins une impuretés plus lourde que le CO2 est lavée par un reflux intermédiaire de CO2 et un reflux de tête de CO2 pur pour produire en cuve un liquide enrichi en l’au moins une impureté plus lourde, telle que les NOX, par exemple le NO2.In this column fed by the flow, the at least one impurity heavier than CO2 is washed by an intermediate reflux of CO2 and an overhead reflux of pure CO2 to produce in the tank a liquid enriched in the at least one impurity heavier heavy, such as NOX, for example NO2.

Le liquide 25 enrichi en NOx plus lourd que le CO2, tel que le NO2, est soutiré en cuve de la colonne N. Le liquide 25 est réchauffé dans l’échangeur E puis recyclé au gaz de combustion FG en amont de la colonne Q.Liquid 25 enriched in NOx heavier than CO2, such as NO2, is withdrawn from the bottom of column N. Liquid 25 is reheated in exchanger E then recycled to combustion gas FG upstream of column Q.

Le compresseur C5 entrainé par la turbine T fait partie d’un cycle de réfrigération au CO2 ou à l’ammoniac. Le gaz est ensuite comprimé par d’autres étages de compression C6, C7, avec un refroidisseur à l’eau CW entre chaque paire d’étages (R6 entre C5 et C6) et un dernier refroidisseur en aval de l’étage C7.The C5 compressor driven by the T turbine is part of a CO2 or ammonia refrigeration cycle. The gas is then compressed by further compression stages C6, C7, with a water cooler CW between each pair of stages (R6 between C5 and C6) and a final cooler downstream of stage C7.

Le gaz de tête 21 de la colonne N constitue le produit gazeux riche en CO2 dans cet exemple. Ce gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant lourd est condensé dans un échangeur de chaleur 22, refroidi par le cycle de réfrigération C22, C23. Une partie 28 est renvoyée à la colonne N comme reflux et le reste 24 du liquide constitue un produit du procédé.The overhead gas 21 from column N constitutes the gaseous product rich in CO2 in this example. This gas enriched in CO2 and depleted in the at least one heavy component is condensed in a heat exchanger 22, cooled by the refrigeration cycle C22, C23. A portion 28 is returned to column N as reflux and the remainder 24 of the liquid is a product of the process.

L’échangeur E, le séparateur de phase S et les colonnes C, N sont à l’intérieur d’une enceinte CB isolée thermiquement.The exchanger E, the phase separator S and the columns C, N are inside a thermally insulated enclosure CB.

Trois moyens de production de froid sont utilisés :Three means of cold production are used:

  • Un cycle fermé dans lequel du CO2 est comprimé dans un compresseur de cycle CC et renvoyé au premier échangeur de chaleur où il est refroidi, liquéfié, séparé et détendu dans deux vannes différentes pour former deux débits à 5.5 and 9.5 bar abs. Ces deux débits sont réchauffés dans le premier échangeur de chaleur E pour fournir du froid puis sont renvoyés au compresseur de cycle CC.A closed cycle in which CO2 is compressed in a CC cycle compressor and returned to the first heat exchanger where it is cooled, liquefied, separated and expanded in two different valves to form two flows at 5.5 and 9.5 bar abs. These two flows are reheated in the first heat exchanger E to supply cold and then are returned to the cycle compressor CC.
  • Vaporisation du liquide 9 dans l’échangeur E.Vaporization of liquid 9 in exchanger E.
  • Un cycle fermé de CO2 ou d’ammoniac utilisant les compresseurs C22, C23.A closed CO2 or ammonia cycle using the C22, C23 compressors.

Evidemment le système peut comprendre plusieurs séparateurs de phase, en série et/ou en parallèle et en amont de la distillation ainsi qu’au moins une colonne de distillation.Obviously the system can comprise several phase separators, in series and/or in parallel and upstream of the distillation as well as at least one distillation column.

Claims (10)

Procédé de séparation à basse température d’un gaz d’alimentation (1) contenant du CO2, au moins un composant plus léger que CO2 et au moins un composant plus lourd que le CO2 pour produire un fluide riche en CO2 dans lequel le gaz d’alimentation est comprimé dans un compresseur (C1, C2, C3, C4) comprenant au moins deux étages, le gaz comprimé étant refroidi dans un premier échangeur de chaleur (E), le gaz refroidi dans le premier échangeur de chaleur est séparé à basse température au moins par distillation dans une première colonne de distillation (C) pour produire un liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger que le CO2 (8) et un gaz (7) appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus léger que le CO2, le gaz appauvri en CO2 (7) se réchauffe dans le premier échangeur de chaleur, une première partie du liquide (10, 15) enrichi en CO2 est détendue et envoyée à une deuxième colonne de distillation (N) sous forme liquide, une deuxième partie (9) du liquide enrichi en CO2 est vaporisée dans le premier échangeur de chaleur puis envoyée sous forme gazeuse en cuve de la deuxième colonne de distillation à un point d’arrivée, la première partie du liquide étant envoyée à la deuxième colonne à un niveau au-dessus du point d’arrivée de la deuxième partie du liquide, un liquide appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus lourd (25) est soutiré de la deuxième colonne et un gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd (21) est soutiré en tête de la deuxième colonne comme produit (24, 27).A process for the low temperature separation of a feed gas (1) containing CO2, at least one component lighter than CO2 and at least one component heavier than CO2 to produce a CO2-rich fluid in which the gas d feed is compressed in a compressor (C1, C2, C3, C4) comprising at least two stages, the compressed gas being cooled in a first heat exchanger (E), the gas cooled in the first heat exchanger is separated at low temperature at least by distillation in a first distillation column (C) to produce a liquid enriched in CO2 and depleted in the at least one component lighter than CO2 (8) and a gas (7) depleted in CO2 and enriched in the at least one component lighter than CO2, the gas depleted in CO2 (7) is heated in the first heat exchanger, a first part of the liquid (10, 15) enriched in CO2 is expanded and sent to a second column of distillation (N) in liquid form, a second part (9) of the CO2-enriched liquid is vaporized in the first heat exchanger and then sent in gaseous form to the bottom of the second distillation column at a point of arrival, the first part of the liquid being sent to the second column at a level above the point of arrival of the second part of the liquid, a liquid depleted in CO2 and enriched in the at least one heavier component (25) is withdrawn from the second column and a gas enriched in CO2 and depleted in the at least one heavier component (21) is drawn off at the top of the second column as product (24, 27). Procédé selon la revendication 1 dans lequel une troisième partie (17) du liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger se vaporise dans le premier échangeur de chaleur (E) et est renvoyée à la première colonne de distillation (C).Process according to Claim 1, in which a third part (17) of the liquid enriched in CO2 and depleted in the at least one lighter component vaporizes in the first heat exchanger (E) and is returned to the first distillation column ( VS). Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel une partie (23, 28) du gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd est condensée et renvoyée en tête de la deuxième colonne (N).Process according to Claim 1 or 2, in which a part (23, 28) of the gas enriched in CO2 and depleted in the at least one heavier component is condensed and returned to the top of the second column (N). Procédé selon la revendication 3 dans lequel au moins une partie du froid pour condenser la partie (28) du gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd est produite par un premier cycle de réfrigération fermé (C21, C22, C23).Process according to Claim 3, in which at least part of the cold for condensing the part (28) of the gas enriched in CO2 and depleted in the at least one heavier component is produced by a first closed refrigeration cycle (C21, C22, C23). Procédé selon la revendication 4 dans lequel un compresseur du premier cycle de réfrigération (C21) est entraîné par une turbine (T) qui détend au moins une partie (3) d’un gaz appauvri en l’au moins un composant léger produit par la séparation du gaz d’alimentation par condensation partielle (S) et/ou par distillation (C).Process according to Claim 4, in which a compressor of the first refrigeration cycle (C21) is driven by a turbine (T) which expands at least a part (3) of a gas depleted in the at least one light component produced by the separation of the feed gas by partial condensation (S) and/or by distillation (C). Procédé selon une des revendications précédentes dans lequel la deuxième (9) et éventuellement la troisième partie (17) du liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger est pressurisée par une pompe (P) en amont du premier échangeur de chaleur (E).Method according to one of the preceding claims, in which the second (9) and optionally the third part (17) of the liquid enriched in CO2 and depleted in the at least one lighter component is pressurized by a pump (P) upstream of the first exchanger heat (E). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel un cycle de réfrigération fermé (C21, C22, C23) produit du froid pour refroidir le premier échangeur de chaleur (E).Method according to one of the preceding claims, in which a closed refrigeration cycle (C21, C22, C23) produces cold to cool the first heat exchanger (E). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le gaz d’alimentation (1) comprimé et refroidi est séparé par condensation partielle (S) pour produire le gaz appauvri en CO2 (3) ainsi qu’un liquide (5), le liquide est séparé par distillation dans la première colonne de distillation (C), étant envoyé en tête de la première colonne de distillation.Process according to one of the preceding claims, in which the compressed and cooled feed gas (1) is separated by partial condensation (S) to produce the gas depleted in CO2 (3) as well as a liquid (5), the liquid is separated by distillation in the first distillation column (C), being sent to the top of the first distillation column. Appareil de séparation à basse température d’un gaz d’alimentation contenant du CO2, au moins un composant plus léger que CO2 et au moins un composant plus lourd que le CO2 pour produire un fluide riche en CO2 comprenant un compresseur (C1, C2, C3,C4) comprenant au moins deux étages, un premier échangeur de chaleur (E), une première colonne de distillation (C), une deuxième colonne de distillation (N), une conduite pour envoyer le gaz d’alimentation pour être comprimé dans le compresseur comprenant au moins deux étages, une conduite pour envoyer le gaz comprimé se refroidir dans le premier échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer le gaz refroidi dans le premier échangeur de chaleur se séparer à basse température au moins par distillation dans la première colonne de distillation pour produire un liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger que le CO2 et un gaz appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus léger que le CO2, une conduite pour envoyer le gaz appauvri en CO2 se réchauffer dans le premier échangeur de chaleur, un moyen de détente, une conduite pour envoyer une première partie du liquide (10,15) enrichi en CO2 être détendue dans le moyen de détente, une conduite pour envoyer la première partie détendue à la deuxième colonne de distillation sous forme liquide, une conduite pour envoyer une deuxième partie du liquide (9) enrichi en CO2 se vaporiser dans le premier échangeur de chaleur, une conduite pour envoyer la deuxième partie vaporisée en cuve de la deuxième colonne de distillation à un point d’arrivée, la première partie du liquide étant envoyée à la deuxième colonne à un niveau au-dessus du point d’arrivée de la deuxième partie du liquide, des moyens pour soutirer un liquide (25) appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus lourd de la deuxième colonne et des moyens pour soutirer un gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd (21) en tête de la deuxième colonne comme produit (24, 27).Apparatus for low temperature separation of a feed gas containing CO2, at least one component lighter than CO2 and at least one component heavier than CO2 to produce a CO2-rich fluid comprising a compressor (C1, C2, C3,C4) comprising at least two stages, a first heat exchanger (E), a first distillation column (C), a second distillation column (N), a pipe for sending the feed gas to be compressed in the compressor comprising at least two stages, a conduit for sending the compressed gas to be cooled in the first heat exchanger, means for sending the cooled gas in the first heat exchanger to be separated at low temperature at least by distillation in the first column for producing a liquid enriched in CO2 and depleted in the at least one component lighter than CO2 and a gas depleted in CO2 and enriched in the at least one component lighter than CO2, a pipe for sending the gas depleted in CO2 to heat up in the first heat exchanger, an expansion means, a pipe to send a first part of the liquid (10,15) enriched in CO2 to be expanded in the expansion means, a pipe to send the first part expanded to the second distillation column in liquid form, a pipe for sending a second part of the liquid (9) enriched in CO2 to vaporize in the first heat exchanger, a pipe for sending the second vaporized part to the bottom of the second distillation column at a point of arrival, the first part of the liquid being sent to the second column at a level above the point of arrival of the second part of the liquid, means for withdrawing a liquid (25) depleted in CO2 and enriched into the at least one heavier component of the second column and means for withdrawing a gas enriched in CO2 and depleted in the at least one heavier component (21) at the top of the second column as product (24, 27) . Appareil selon la revendication 9 comprenant un cycle de réfrigération fermé comprenant au moins un compresseur de cycle (CC) et comprenant au moins un compresseur de produit (C6, C7), au moins un dit compresseur de cycle et au moins un dit compresseur de produit étant intégrés dans une seule machine de compression.Apparatus according to claim 9 comprising a closed refrigeration cycle comprising at least one cycle compressor (CC) and comprising at least one product compressor (C6, C7), at least one said cycle compressor and at least one said product compressor being integrated into a single compression machine.
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