WO2012140381A2 - Procede et appareil de separation d'un gaz d'alimentation - Google Patents

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    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for separating feed gas, in particular a gas rich in carbon dioxide, in particular containing at least 60 mol%. of carbon dioxide.
  • An industrial route envisaged for the transport of CO 2 is that of transport by boats, requiring the liquefaction of CO 2 coming from different sources: gas from coal-fired power plants, iron and steel units, SMR, gasification processes, etc.
  • This liquefaction may be preceded by one or more treatments of the fumes (or synthesis gas) by physical and / or chemical separation methods.
  • a gas for example impure CO 2 from one or more sources via a cycle compressor at the desired pressure to condense the gas, for example the CO 2 -rich gas at room temperature.
  • Part of this condensed gas for example the condensed gas rich in CO 2 is directly compressed at a pressure sufficient for the transport of CO 2 by pipeline, the other part of the CO 2 is used in a separating unit at subambient temperature.
  • the liquid CO 2 sent to the separation unit at subambient temperature has two uses: one part is subcooled for the production of liquid CO 2 , the other provides the refrigeration balance by expansion of the liquid CO 2 .
  • a process for separating a feed gas containing at least 60 mol% of carbon dioxide in which: i) the feed gas is mixed with a cycle gas for form a gaseous mixture,
  • the gas mixture is cooled or condensed to form a cooled or condensed mixture
  • a second of the at least two fractions is treated by separation at a subambient temperature to form a carbon dioxide-rich liquid, the second fraction and / or at least one flow derived from the second fraction being heated and / or cooled in a second exchanger, distinct from the first exchanger, and
  • a liquid part of the cooled flow rate or a liquid derived from the cooled flow rate is vaporized in the second exchanger and mixed with the cycle gas or the gaseous mixture characterized in that the first fraction is heated and vaporized only in the first exchanger, the second fraction and / or at least one flow derived from the second fraction is cooled and / or reheated only in the second exchanger, and the liquid portion of the cooled flow or the liquid derived from the cooled flow heats up and vaporizes only in the second exchanger.
  • the liquid is derived from the cooled flow taking part of the cooled flow, by relaxing to form a two-phase mixture and taking a portion of the liquid of the two-phase mixture to form the liquid.
  • the first fraction and / or the second fraction and / or the liquid part has the same composition as the cooled flow rate and / or the gaseous mixture.
  • the liquid part or the liquid derived from the cooled flow vaporizes in the second exchanger and the first fraction vaporizes in the first exchanger at substantially the same pressure.
  • the second fraction is treated by distillation and / or separation in at least one phase separator.
  • the first fraction and / or the liquid part and / or the liquid derived from the cooled flow vaporizes at a pressure lower than that at which at least a part of the condensed mixture cools in the first exchanger (E1).
  • the feed gas is mixed with the cycle gas at a pressure greater than the vaporization pressure of the liquid part or of the derivative liquid in the second exchanger.
  • the feed gas is mixed with the cycle gas at a pressure greater than the vaporization pressure of the first fraction in the first exchanger.
  • an apparatus for separating a feed gas containing at least 60 mol% of carbon dioxide comprising a first exchanger, a second exchanger, a subambient temperature separation unit, a cycle compressor, a supply gas line, a cycle gas line, the supply gas line being connected to the cycle gas line for mixing the feed gas with the cycle gas to form a gaseous mixture, a cooler for condensing the gaseous mixture to form a condensed mixture, a conduit for sending at least a portion of the condensed mixture to cool, possibly in the first exchanger, to form a cooled flow, means for deriving at least two cooled flow fractions including a first fraction and a second fraction by dividing the cooled flow into at least two fractions, a line for sending the first of the two fractions vaporize in the first exchanger, a pipe for sending the first fraction vaporized to the cycle compressor as a cycle gas, upstream or downstream of the mixture with the feed gas, a pipe for sending the second fraction
  • the apparatus does not include means for sending the second fraction or a flow derived from the second fraction to the first exchanger.
  • the apparatus may include an expansion valve and a phase separator for diverting the third fraction of the cooled flow by taking a portion of the cooled flow rate, by expanding it in the valve to form a two-phase mixture, the valve being connected to the phase separator and a pipe for withdrawing the third fraction as liquid from the phase separator
  • the separation unit may comprise at least one phase separator and / or at least one distillation column.
  • the separation unit may comprise a compressor for compressing a gas derived from the second fraction, a pipe for sending the gas from the compressor to the second heat exchanger and / or a pipe for sending the gas derived from the second fraction of the second heat exchanger to the compressor .
  • the impurity composition of the gas to be treated influences the efficiency of the system. Without efficiency compressor in the subambient temperature separation unit, the efficiency decreases.
  • the main heat exchanger can therefore have the same characteristics, whatever the purity of the gas to be treated, for example a standardized main exchanger can be sized with a given KS, a number of passages by given fluid ... etc.
  • a standardized main exchanger can be sized with a given KS, a number of passages by given fluid ... etc.
  • the KS of the main heat exchanger is about 2.3 ⁇ 10 ⁇ 6 kcal / C / h and that of the exchanger dedicated to the booster efficiency of 1, 8 ⁇ 10 ⁇ 5 is a factor of 10 between the two).
  • an exchanger E1 and an exchanger E1A are used.
  • the exchanger E1 will be standardized while the exchanger E1 A will be adapted to the different processes required by the customer.
  • This flow 3 is cooled in an exchanger E4 and part of the flow formed can serve as product. All or part of the flow 3 is sent to a brazed aluminum plate heat exchanger E1 where it cools again.
  • the flow 3 will be condensed in the exchanger E4 if its pressure is sufficiently low. It is also conceivable to cool the flow 3 completely outside the exchanger E1, for example by using an ammonia refrigeration unit.
  • a first liquid part 4 at very high pressure is expanded in a valve 6.
  • the expanded liquid vaporizes in the exchanger E1 and is sent to the inlet of the compressor C4.
  • a second high pressure liquid portion 5 is expanded in a valve 15.
  • the expanded liquid vaporizes in the exchanger E1 and is sent to the inlet of the compressor C3.
  • a third liquid portion 7 at medium pressure is expanded in a valve.
  • the expanded liquid vaporizes in the exchanger E1 and is sent to the inlet of the compressor C2.
  • a fourth liquid portion 9 is expanded in a valve and then sent to a phase separator 35.
  • the liquid 39 of the phase separator 35 is vaporized in the exchanger E1.
  • the gas 37 of the phase separator 35 is sent to the exchanger E1 to heat up and is then mixed with the vaporized liquid 39 to form a flow 41.
  • the flow 41 is expanded in a valve 43 and then sent to the inlet of the compressor C1.
  • Another part of the cooled liquid in the exchanger E1 is expanded in a valve 19 to form a flow 13.
  • the flow 13 is sent to the phase separator P1.
  • the liquid phase separator 23 is vaporized in the exchanger E1 A and then sent to the phase separator P3 to produce a flow of liquid CO2 at -50 ° C., 7 bar abs.
  • the overhead gas 27 of the separator P3 and the overhead gas of the separator P1 are mixed, heated in the exchanger E1 A, compressed by a compressor C5, optionally, cooled in an exchanger 31 and then cooled in the exchanger E1 A before be sent to a P2 phase separator.
  • the overhead gas 33 of the separator P2 is heated in the exchanger E1 A and the tank liquid 36 is sent to the separator P1.
  • An additional liquid flow 1 1 is expanded in the valve 17 to the pressure at which the flow 7 is expanded.
  • the expanded flow rate is vaporized in the exchanger E1 A.
  • Figure 5 shows a variant of the invention with a third exchanger
  • Figure 6 is a somewhat more complex variant of Figure 5 with vaporization of liquids at three different pressures.
  • the feed gas 1 can be sent upstream of one of the compressors C1, C2, C3, C4 or downstream of the compressor C4 according to the pressure at which it is available.
  • At least one of the phase separators P1, P2, P3 may be replaced by a distillation column.
  • the flow processing method 18 can be carried out in at least one phase separator.
  • the presence of three phase separators is not essential.

Abstract

Dans un procédé de liquéfaction d'un gaz d'alimentation contenant au moins 60% mol de dioxyde de carbone, le gazest mélangé avec un gaz de cycle (11,43)pour former un mélange gazeux, le mélange gazeux est condensé pour former un mélange condensé, au moins une partie du mélange condensé se refroidit pour former un débit refroidi, au moins trois fractions sont dérivées du débit refroidi, éventuellement en divisant le débit refroidi, au moins une première des trois fractions se vaporise dans un premier échangeur (E1) et est comprimé dans un compresseur de cycle (C1,C2,C3,C4), avant ou après d'être mélangé avec le gaz d'alimentation comme gaz de cycle, une deuxième fraction (13) est traitée par séparation à température subambiante pour former un liquide riche en dioxyde de carbone,la deuxième fraction et/ou au moins un débit dérivé de la deuxième fraction étant réchauffé et/ou refroidi dans un deuxième échangeur (E1A), distinct du premier échangeur, et une troisième fraction est vaporisée dans le deuxième échangeur et mélangé avec le gaz de cycle ou le mélange gazeux.

Description

Procédé et appareil de séparation d'un gaz d'alimentation
La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de séparation de gaz d'alimentation, en particulier d'un gaz riche en dioxyde de carbone, en particulier contenant au moins 60% mol. de dioxyde de carbone.
Une voie industrielle envisagée pour le transport du CO2 est celle du transport par bateaux, nécessitant la liquéfaction du CO2 issu de différentes sources : gaz de centrales à charbon, d'unités sidérurgiques, de SMR, de procédés de gazéification, etc.
Cette liquéfaction peut être précédée d'un ou plusieurs traitements des fumées (ou gaz de synthèse) par des méthodes de séparation physique et/ou chimique.
Un procédé de séparation du CO2 selon le préambule de la revendication 1 est décrit dans Aspelund et al « Gas conditioning » dans International Journal of Greenhouse Gas Control (2007), pages 343-354. L'invention permet de mieux standardiser des équipements des unités de liquéfaction d'un gaz.
Il est proposé de comprimer un gaz, par exemple le CO2 impur issu d'une ou plusieurs sources via un compresseur de cycle à la pression désirée pour condenser le gaz, par exemple le gaz riche en CO2 à température ambiante. Une partie de ce gaz condensé, par exemple le gaz condensé riche en CO2 est directement comprimée à une pression suffisante pour le transport du CO2 par canalisation, l'autre partie du CO2 est utilisée dans une unité de séparation à température subambiante. Le CO2 liquide envoyé dans l'unité de séparation à température subambiante a deux utilités : une partie est sous-refroidie pour la production de CO2 liquide, l'autre assure le bilan frigorifique par détente du CO2 liquide.
Afin d'améliorer le rendement, on pourra rajouter un compresseur de recyclage et un pot de rendement supplémentaires.
On peut classiquement envisager d'optimiser l'énergie au niveau du bloc échangeur en étageant la pression et donc avoir différents paliers de vaporisation. On pourra recycler ces flux en les introduisant aux inter-étages du compresseur centrifuge multi-intégré de cycle. Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de séparation d'un gaz d'alimentation contenant au moins 60% mol de dioxyde de carbone dans lequel : i) le gaz d'alimentation est mélangé avec un gaz de cycle pour former un mélange gazeux,
ii) le mélange gazeux est refroidi ou condensé pour former un mélange refroidi ou condensé,
iii) au moins une partie du mélange refroidi ou condensé se refroidit pour former un débit refroidi,
iv) le débit refroidi est divisé en au moins deux fractions,
v) au moins une première des au moins deux fractions se vaporise dans un premier échangeur et est comprimée dans un compresseur de cycle, avant ou après d'être mélangée avec le gaz d'alimentation comme gaz de cycle,
vi) une deuxième des au moins deux fractions est traitée par séparation à température subambiante pour former un liquide riche en dioxyde de carbone, la deuxième fraction et/ou au moins un débit dérivé de la deuxième fraction étant réchauffé et/ou refroidi dans un deuxième échangeur , distinct du premier échangeur, et
une partie liquide du débit refroidi ou un liquide dérivé du débit refroidi est vaporisé dans le deuxième échangeur et mélangé avec le gaz de cycle ou le mélange gazeux caractérisé en ce que la première fraction est réchauffée et vaporisée uniquement dans le premier échangeur, la deuxième fraction et/ou au moins un débit dérivé de la deuxième fraction est refroidi et/ou réchauffé uniquement dans le deuxième échangeur, et la partie liquide du débit refroidi ou le liquide dérivé du débit refroidi se réchauffe et se vaporise uniquement dans le deuxième échangeur.
Selon d'autres aspects facultatifs :
- le liquide est dérivé du débit refroidi en prenant une partie du débit refroidi, en la détendant pour former un mélange diphasique et en prenant une partie du liquide du mélange diphasique pour constituer le liquide.
- la première fraction et/ou la deuxième fraction et/ou la partie liquide a la même composition que le débit refroidi et/ou le mélange gazeux.
- la partie liquide ou le liquide dérivé du débit refroidi se vaporise dans le deuxième échangeur et la première fraction se vaporise dans le premier échangeur à substantiellement la même pression. - la deuxième fraction est traitée par distillation et/ou par séparation dans au moins un séparateur de phases.
- la première fraction et/ou la partie liquide et/ou le liquide dérivé du débit refroidi se vaporise à une pression inférieure à celle à laquelle au moins une partie du mélange condensé se refroidit dans le premier échangeur (E1 ).
- le gaz d'alimentation est mélangé avec le gaz de cycle à une pression supérieure à la pression de vaporisation de la partie liquide ou du liquide dérivé dans le deuxième échangeur.
- le gaz d'alimentation est mélangé avec le gaz de cycle à une pression supérieure à la pression de vaporisation de la première fraction dans le premier échangeur.
Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de séparation d'un gaz d'alimentation contenant au moins 60% mol de dioxyde de carbone comprenant un premier échangeur, un deuxième échangeur, une unité de séparation à température subambiante, un compresseur de cycle, une conduite de gaz d'alimentation, une conduite de gaz de cycle, la conduite de gaz d'alimentation étant reliée à la conduite de gaz de cycle pour mélanger le gaz d'alimentation avec le gaz de cycle pour former un mélange gazeux, un refroidisseur pour condenser le mélange gazeux pour former un mélange condensé, une conduite pour envoyer au moins une partie du mélange condensé se refroidir, éventuellement dans le premier échangeur, pour former un débit refroidi, des moyens pour dériver au moins deux fractions du débit refroidi dont une première fraction et une deuxième fractions en divisant le débit refroidi en au moins deux fractions, une conduite pour envoyer la première des deux fractions se vaporiser dans le premier échangeur, une conduite pour envoyer la première fraction vaporisée au compresseur de cycle comme gaz de cycle, en amont ou en aval du mélange avec le gaz d'alimentation, une conduite pour envoyer la deuxième fraction à l'unité de séparation à température subambiante pour former un liquide riche en dioxyde de carbone, au moins une conduite pour envoyer la deuxième fraction et/ou au moins un débit dérivé de la deuxième fraction se réchauffer et/ou se refroidir dans le deuxième échangeur, distinct du premier échangeur, une conduite pour envoyer la troisième fraction se vaporiser dans le deuxième échangeur et une condu ite pour mélanger la troisième fraction vaporisée avec le gaz de cycle ou le mélange gazeux caractérisé en ce que la conduite pour envoyer la première fraction se vaporiser dans le premier échangeur est reliée directement au premier échangeur sans passer le deuxième échangeur, une unité de séparation à température subambiante étant reliée uniquement au deuxième échangeur pour refroidir et réchauffer les fluides séparées et une conduite pour envoyer la troisième fraction se vaporiser dans le deuxième échangeur est reliée de sorte que la partie liquide ou le liquide dérivé du débit refroidi se réchauffe et se vaporise uniquement dans le deuxième échangeur.
De préférence l'appareil ne comprend pas de moyens pour envoyer la deuxième fraction ou u n débit dérivé de la deuxième fraction au premier échangeur.
L'appareil peut comprendre une vanne de détente et un séparateur de phases pour dériver la troisième fraction du débit refroidi en prenant une partie du débit refroidi, en le détendant dans la vanne pour former un mélange diphasique, la vanne étant reliée au séparateur de phases et une conduite pour soutirer la troisième fraction comme liquide du séparateur de phases
- l'unité de séparation peut comprendre au moins un séparateur de phases et/ou au moins une colonne de distillation.
- l'unité de séparation peut comprendre un compresseur pour comprimer un gaz dérivé de la deuxième fraction, une conduite pour envoyer le gaz du compresseur au deuxième échangeur et/ou une conduite pour envoyer le gaz dérivé de la deuxième fraction du deuxième échangeur au compresseur.
La composition en impuretés du gaz à traiter influe sur le rendement du système. Sans compresseur de rendement dans l'unité de séparation à température subambiante, le rendement diminue.
Figure imgf000006_0001
Afin de conserver un bon rendement, il est donc nécessaire d'adapter le compresseur de rendement. En affectant un échangeur dédié à l'unité de séparation à température subambiante, en particulier au compresseur de rendement s'il y en a un, il est également envisageable d'avoir l'opportunité de conserver le même échangeur principal que dans le cas où le gaz à traiter est pur puis de faire jouer toutes les variations sur un échangeur déd ié à l'unité de séparation à température subambiante qu'on équilibrera avec une débit de CO2 liquide afin d'assurer le bilan frigorifique de la boucle de rendement.
L'échangeur principal pourra donc avoir les mêmes caractéristiques, quelle que soit la pureté du gaz à traiter, par exemple un échangeur principal standardisé peut être dimensionné avec un KS donné, un nombre de passages par fluide donné... etc. Ainsi seul l'échangeur auxiliaire dédié à l'unité de séparation à température subambiante sera modifié selon les particularités de chaque projet et on adaptera uniquement cet échangeur bien plus petit aux spécificités du projet.
On pourra alors standardiser l'échangeur principal et faire porter les coûts d'adaptation sur l'échangeur annexe beaucoup plus petit.
Le KS de l'échangeur principal est de 2,3 χ10Λ6 kcal/C/h environ et celui de l'échangeur dédié au booster de rendement de 1 ,8 χ10Λ5 soit un facteur 10 entre les deux).
L'invention sera décrite en plus de détail en se référant aux figures dont les Figures 1 à 6 représentent des procédés selon l'invention.
Selon l'invention, dans la Figure 1 pour réchauffer un fluide de cycle, on utilise un échangeur E1 et un échangeur E1A. L'échangeur E1 sera standardisé alors que l'échangeur E1 A sera adapté aux procédés différents requis par le client.
Un gaz d'alimentation à refroidir ou à liquéfier 1 , par exemple un gaz contenant au moins 60% mol. de dioxyde de carbone, est envoyé à l'entrée d'un compresseur C3, refroidi dans un refroidisseur R3, comprimé dans un compresseur C4 et refroidi dans un refroidisseur R4 pour former le débit 3 à 80 bars. Ce débit 3 est refroidi dans un échangeur E4 et une partie du débit formé peut servir de produit. Tout ou une partie du débit 3 est envoyé à un échangeur à plaques en aluminium brasé E1 où il se refroidit encore. Le débit 3 se trouvera condensé dans l'échangeur E4 si sa pression est suffisamment basse. Il est également envisageable de refroidir le débit 3 complètement en dehors de l'échangeur E1 , par exemple en utilisant un groupe frigorifique à ammoniac. Le ,
6
débit refroid i est d ivisé en quatre parties. Une première partie liquide 4 à très haute pression est détendue dans une vanne 6. Le liquide détendu se vaporise dans l'échangeur E1 et est envoyé à l'entrée du compresseur C4. Une deuxième partie liquide 5 à haute pression est détendue dans une vanne 15. Le liquide détendu se vaporise dans l'échangeur E1 et est envoyé à l'entrée du compresseur C3. Une troisième partie liquide 7 à moyenne pression est détendue dans une vanne. Le liquide détendu se vaporise dans l'échangeur E1 et est envoyé à l'entrée du compresseur C2. Une quatrième partie liquide 9 est détendue dans une vanne puis envoyée à un séparateur de phases 35. Le liquide 39 du séparateur de phases 35 est vaporisé dans l'échangeur E1 . Le gaz 37 du séparateur de phases 35 est envoyé à l'échangeur E1 pour se réchauffer puis est mélangé avec le liquide vaporisé 39 pour former un débit 41 . Le débit 41 est détendu dans une vanne 43 puis envoyé à l'entrée du compresseur C1 .
Une autre partie du liquide refroidie dans l'échangeur E1 est détendue dans une vanne 19 pour former un débit 13. Le débit 13 est envoyé au séparateur de phases P1 . Le liquide 23 du séparateur de phases est vaporisé dans l'échangeur E1 A puis envoyé au séparateur de phases P3 pour produire un débit de CO2 liquide 25 à -50°C, 7 bar abs. Le gaz de tête 27 du séparateur P3 et le gaz de tête du séparateur P1 sont mélangés, réchauffés dans l'échangeur E1 A, comprimé par un compresseur C5 éventuellement, refroidis dans un échangeur 31 puis refroidi dans l'échangeur E1 A avant d'être envoyés à un séparateur de phases P2. Le gaz de tête 33 du séparateur P2 se réchauffe dans l'échangeur E1 A et le liquide de cuve 36 est envoyé au séparateur P1 .
Un débit supplémentaire de liquide 1 1 est détendu dans la vanne 17 jusqu'à la pression à laquelle est détendue le débit 7. Le débit détendu est vaporisé dans l'échangeur E1 A.
Dans la Figure 2, une version particulièrement simple de l'invention est illustrée. Ici seul le débit basse pression 9 se vaporise dans l'échangeur E1 . Le l iqu ide du pot séparateur est d ivisé en deux, un débit 39 se vaporise dans l'échangeur E1 et un débit 39A dans l'échangeur E1 A.
Dans la Figure 3, c'est de nouveau le débit de liquide du pot séparateur 35 qui est divisé en deux et envoyé aux deux échangeurs mais dans le contexte d'une vaporisation à plusieurs pressions dans l'échangeur E1 . Dans la Figure 4, un débit supplémentaire d'alimentation 51 se refroidit dans l'échangeur E1 avant d'être envoyé à la séparation subambiante, par exemple en étant envoyé à un des pots séparateurs, ici le pot P3, après s'être mélangé au débit 23.
La Figure 5 montre une variante de l'invention avec un troisième échangeur
E2 qui sert à assurer le premier refroidissement du liquide provenant du condenseur E4 en amont de l'échangeur E1 . Le réchauffage des liquides est fait à une seule pression comme pour la Figure 2
La Figure 6 est une variante un peu plus complexe de la Figure 5 avec vaporisation de liquides à trois pressions différentes.
Le gaz d'alimentation 1 peut être envoyé en amont d'un des compresseurs C1 , C2, C3, C4 ou en aval du compresseur C4 selon la pression à laquelle il est disponible.
Au moins un des séparateurs de phase P1 , P2, P3 peut être remplacé par une colonne de distillation.
Le procédé de traitement du débit 18 peut s'effectuer en au moins un séparateur de phases. La présence de trois séparateurs de phase n'est pas essentielle.
Pour toutes les figures, il est également envisageable de refroidir le débit 3 complètement en dehors de l'échangeur E1 , par exemple en utilisant un groupe frigorifique à ammoniac.

Claims

Revendications
1 . Procédé de séparation d'un gaz d'alimentation contenant au moins 60% mol de dioxyde de carbone dans lequel :
i) le gaz d'alimentation (1 ) est mélangé avec un gaz de cycle (1 1 , 43) pour former un mélange gazeux,
ii) le mélange gazeux est refroidi ou condensé pour former un mélange refroidi ou condensé
iii) au moins une partie du mélange refroidi ou condensé se refroidit pour former un débit refroidi,
iv) le débit refroidi est divisé en au moins deux fractions
v) au moins une première (4, 7,9) des au moins deux fractions se vaporise dans un premier échangeur (E1 ) et est comprimée dans un compresseur de cycle
(C1 , C2, C3, C4), avant ou après d'être mélangée avec le gaz d'alimentation comme gaz de cycle,
vi) une deuxième (13) des au moins deux fractions est traitée par séparation à température subambiante pour former un liquide riche en dioxyde de carbone (25), la deuxième fraction et/ou au moins un débit dérivé de la deuxième fraction étant réchauffé et/ou refroidi dans un deuxième échangeur (E1 A), distinct du premier échangeur, et
une partie liquide (1 1 ) du débit refroidi ou un liqu ide (39, 39A) dérivé du débit refroidi est vaporisé dans le deuxième échangeur et mélangé avec le gaz de cycle ou le mélange gazeux caractérisé en ce que la première fraction est réchauffée et vaporisée uniquement dans le premier échangeur, la deuxième fraction et/ou au moi n s u n d éb it dérivé d e l a deuxième fraction est refroidi et/ou réchauffé uniquement dans le deuxième échangeur, et la partie liquide du débit refroidi ou le liquide dérivé du débit refroidi se réchauffe et se vaporise uniquement dans le deuxième échangeur.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le liquide (39, 39A) est dérivé du débit refroidi en prenant une partie du débit refroidi, en la détendant pour former un mélange diphasique et en prenant une partie du liquide du mélange diphasique pour constituer le liquide.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la première fraction et/ou la deuxième fraction et/ou la partie liquide (1 1 ) a la même composition que le débit refroidi (13) et/ou le mélange gazeux.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 ou 3 dans lequel la partie l iq u ide ou le l iqu ide dérivé d u débit refroid i se vaporise dans le deuxième échangeur (E1 A) et la première fraction se vaporise dans le premier échangeur (E1 ) à substantiellement la même pression.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la deuxième fraction est traitée par distillation et/ou par séparation dans au moins un séparateur de phases (P1 , P2, P3).
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la première fraction et/ou la partie liquide et/ou le liquide dérivé du débit refroidi se vaporise à une pression inférieure à celle à laquelle au moins une partie du mélange condensé se refroidit dans le premier échangeur (E1 ).
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le gaz d'alimentation est mélangé avec le gaz de cycle à une pression supérieure à la pression de vaporisation de la partie liquide ou du liquide dérivé dans le deuxième échangeur.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le gaz d'alimentation est mélangé avec le gaz de cycle à une pression supérieure à la pression de vaporisation de la première fraction dans le premier échangeur.
9. Appareil de séparation d'un gaz d'alimentation contenant au moins 60% mol de dioxyde de carbone comprenant un premier échangeur (E1 ), un deuxième échangeur (E1 A), une unité de séparation à température subambiante (P1 , P2, P3), u n com presseu r de cycl e (C1 , C2, C3, C4), une conduite de gaz d'alimentation, une conduite de gaz de cycle, la conduite de gaz d'alimentation étant reliée à la conduite de gaz de cycle pour mélanger le gaz d'alimentation avec le gaz de cycle pour former un mélange gazeux, un refroidisseur pour condenser le mélange gazeux pour former un mélange condensé, une conduite pour envoyer au moins une partie du mélange condensé se refroidir, éventuellement dans le premier échangeur, pour former un débit refroidi, des moyens pour dériver au moins deux fractions du débit refroidi dont une première fraction et une deuxième fractions en divisant le débit refroidi en au moins deux fractions, une conduite pour envoyer la première des deux fractions se vaporiser dans le premier échangeur, une conduite pour envoyer la première fraction vaporisée au compresseur de cycle comme gaz de cycle, en amont ou en aval du mélange avec le gaz d'alimentation, une conduite pour envoyer la deuxième fraction à l'unité de séparation à température subambiante (P1 , P2, P3) pour former un liquide riche en dioxyde de carbone, au moins une conduite pour envoyer la deuxième fraction et/ou au moins un débit dérivé de la deuxième fraction se réchauffer et/ou se refroidir dans le deuxième échangeur, distinct du premier échangeur, une conduite pour envoyer la troisième fraction se vaporiser dans le deuxième échangeur et une conduite pour mélanger la troisième fraction vaporisée avec le gaz de cycle ou le mélange gazeux caractérisé en ce que la conduite pour envoyer la première fraction se vaporiser dans le premier échangeur est reliée directement au premier échangeur sans passer le deuxième échangeur, une unité de séparation à température subambiante étant reliée uniquement au deuxième échangeur pour refroid ir et réchauffer les fluides séparées et une conduite pour envoyer la troisième fraction se vaporiser dans le deuxième échangeur est reliée de sorte que la partie liquide ou le l iquide dérivé du débit refroidi se réchauffe et se vaporise uniquement dans le deuxième échangeur.
10. Appareil selon la revendication 9 ne comprenant pas de moyens pour envoyer la deuxième fraction ou un débit dérivé de la deuxième fraction au premier échangeur.
1 1 . Appareil selon la revendication 9 ou 10 comprenant une vanne de détente et un séparateur de phases (35) pour dériver la troisième fraction du débit refroidi en prenant une partie du débit refroidi, en le détendant dans la vanne pour former un mélange diphasique, la vanne étant reliée au séparateur de phases et une conduite pour soutirer la troisième fraction comme liquide du séparateur de phases.
12. Appareil selon l'une des revendications 9,10 ou 1 1 dans lequel l'unité de séparation comprend au moins un séparateur de phases (P1 , P2, P3).
13. Appareil selon l'une des revendications 9 à 12 dans lequel l'unité de séparation comprend au moins une colonne de distillation.
14. Appareil selon l'une des revendications 9 à 13 dans lequel l'unité de séparation comprend un compresseur (C5) pour comprimer un gaz dérivé de la deuxième fraction, une conduite pour envoyer le gaz du compresseur au deuxième échangeur (E1A) et/ou une conduite pour envoyer le gaz dérivé de la deuxième fraction du deuxième échangeur au compresseur.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022184794A1 (fr) * 2021-03-03 2022-09-09 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de liquéfaction d'un courant riche en co2

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8505689D0 (en) * 1985-03-05 1985-04-03 Atkins & Partners W S Liquefaction of carbon dioxide
US20090013868A1 (en) * 2007-07-11 2009-01-15 Arthur Darde Process and apparatus for the separation of a gaseous mixture
FR2949553B1 (fr) * 2009-09-02 2013-01-11 Air Liquide Procede de production d'au moins un gaz pauvre en co2 et d'un ou plusieurs fluides riches en co2
FR2972792B1 (fr) * 2011-03-16 2017-12-01 L'air Liquide Sa Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et appareil de liquefaction de co2

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ASPELUND ET AL.: "Gas conditioning", INTERNATIONAL JOURNAL OF GREENHOUSE GAS CONTROL, 2007, pages 343 - 354, XP022119495

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022184794A1 (fr) * 2021-03-03 2022-09-09 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de liquéfaction d'un courant riche en co2
FR3120429A1 (fr) * 2021-03-03 2022-09-09 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de liquéfaction d’un courant riche en CO2

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