WO2023148045A1 - Procédé et appareil de refroidissement de dioxyde de carbone et d'hydrogène - Google Patents

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hydrogen
carbon dioxide
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PCT/EP2023/051580
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Richard Dubettier-Grenier
Martin Raventos
Baptiste PAGES
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L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
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    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for cooling, or even liquefaction, carbon dioxide and cooling, or even liquefaction, of hydrogen. It also relates to such a method which uses cold temperatures from a flow of liquefied natural gas.
  • One object of the invention is to recover vaporization cold from a flow of liquefied natural gas and thus reduce the energy required to liquefy carbon dioxide and hydrogen simultaneously.
  • Carbon dioxide liquefaction typically uses cold from an ammonia cycle or refrigeration cycles.
  • Hydrogen liquefaction conventionally uses two stages; a pre-cooling stage, up to 80K followed by a cooling stage down to 20K, the necessary cold being provided by an independent cooling cycle for each stage.
  • the present invention proposes using the cold produced by the vaporization of a flow of liquefied natural gas to condense a flow of gaseous carbon dioxide and to cool a flow of hydrogen gas. It is not intended, however, to solidify the carbon dioxide.
  • an apparatus for cooling, or even at least partially condensing, gaseous carbon dioxide and for cooling, or even at least partially liquefying, gaseous hydrogen comprising a compressor with a first intermediate flow, a compressor of a second intermediate flow, a first heat exchanger connected to the compressors of the first and second intermediate flows, a second indirect heat exchanger, a third indirect heat exchanger and a supply pipe for a first flow of liquefied natural gas or of a flow of natural gas at a temperature below -50°C in order to exchange heat to cool the first intermediate flow to a temperature T1 between -30°C and -100 °C, or even between -30°C and -100°C, or even between -30°C and -80°C, preferably between -25°C and -60°C and to cool the second intermediate flow to a temperature below T1, preferably between -130°C and -150°C, a pipe for leaving the first intermediate flow cooled to a temperature between T1 between -30°C and -100
  • the first heat exchanger is separate from the second heat exchanger.
  • a process for converting liquefied natural gas into hydrogen in which a flow of natural gas is sent to supply a gaseous hydrogen generation unit as well as a flow containing carbon dioxide.
  • carbon dioxide wherein the hydrogen gas is at least partially liquefied and carbon dioxide derived from the carbon dioxide-containing flow is at least partially condensed as described above, natural gas heated or vaporized according to the method described below above forming at least part of the flow of natural gas sent to the hydrogen generation unit.
  • the liquefied natural gas vaporization device 100 optionally includes a pump P if the liquefied natural gas 1 is not at the required pressure.
  • the liquefied natural gas 1 is divided into two parts, a part 3 being sent to a heat exchanger E1 of the plate and fin type, for example made of brazed aluminium. Liquid 3 travels throughout the heat exchanger from the cold end to the hot end and vaporizes there.
  • the remainder 5 of liquid 1 is sent through valve V1 to a heat exchanger E4 where it exchanges heat and is vaporized by a flow rate 7 of cycle gas.
  • the two gases vaporized in the exchangers E1, E4 are mixed to form the vaporized natural gas 45.
  • the vaporized natural gas 5 leaves the exchanger E1 at a temperature above 0°C.
  • Liquefied natural gas 1,3,5 can be replaced by natural gas at less than -50°C.
  • the carbon dioxide liquefier 500 comprises a compressor C3 for compressing the gaseous carbon dioxide 450.
  • the compressed gas 13 is cooled, purified of water and optionally of methanol, then compressed in a compressor C4, cooled then compressed in a compressor C5.
  • the gas 15 compressed in the compressor C5 partially condenses in a heat exchanger E2 of the plate and fin type, for example made of brazed aluminium.
  • Gas 13 is rich in carbon dioxide and contains at least 90 mol% carbon dioxide, or even at least 95% carbon dioxide.
  • the two-phase fluid formed is sent to a phase separator S1 which produces a gas 17 which heats up in the exchanger E2 and joins the gas to be compressed in the compressor C5.
  • the liquid from the phase separator is partly returned as liquid 21 which is vaporized in the exchanger E2 and joins the gas to be compressed in the compressor C5.
  • the remainder 19 of the liquid from the separator S1 is sent to a stripping column R, the bottom liquid 550 of which, purified of light impurities, constitutes the liquefied CO2.
  • the gas from column R heats up in exchanger E2.
  • the negative calories necessary for this liquefaction in the liquefier E2 are recovered at least in part by a closed cycle.
  • the first cycle gas intermediate fluid 11 heats up in the heat exchanger E2, is compressed in a compressor C1 and then is optionally divided into two. At least part 9 of the cycle gas arrives in the hottest part of the heat exchanger E1 and cools down to an intermediate temperature of the exchanger E2. As a variant, part, or even the rest 7 of the cycle gas is cooled in the exchanger E4 and the two cooled fluids 7.9 are mixed to form the cycle gas 11.
  • the compressor C1 can compress the cycle gas 11 just enough to overcome pressure drops or otherwise can be associated with a turbine which expands the cycle gas.
  • the Hydrogen 300 liquefier includes two heat exchangers, an E3 pre-cooling heat exchanger and an E5 final heat exchanger.
  • the hydrogen to be liquefied 250 cools first in the exchanger E3, then in an exchanger E6 and finally in the exchanger E5 to form the liquefied hydrogen 350.
  • Another closed cycle consisting of a second intermediate fluid transfers the cold from the liquefied natural gas to the heat exchanger E3.
  • the cycle 39 gas is compressed in a compressor C2 then travels through the exchanger E1 from the hot end to the cold end before being divided into two.
  • Part 41 of gas 39 is expanded in a turbine T1.
  • the residue 43 is sent to the cold end of the exchanger E3 where it partially condenses, then is sent to a phase separator 37.
  • the gas from the separator mixed with the turbined flow 41 becomes the gas 39 which heats up in the exchanger E3 by traversing it from the cold end to the hot end.
  • the liquid 35 from the separator is vaporized in an exchanger E6 and joins the separator 37.
  • the molar flow D of the second intermediate fluid 39 and the molar flow D1 of the fraction 3 of the first intermediate fluid exchanging heat with the first flow of liquefied natural gas are chosen so that 0.9D ⁇ D1 ⁇ 1.3D.
  • the first and/or the second intermediate fluid 9, 39 contains at least 50 mol% nitrogen, or even at least 90 mol% nitrogen, or even 99 mol% nitrogen.
  • the first and/or the second intermediate fluid 9, 39 remains in the gaseous state during any cooling of the process.
  • liquefied natural gas LNG is vaporized in a vaporizer 100 to produce natural gas NG.
  • the natural gas feeds a reactor 200 of the SMR, ATR or POX type optionally also fed with oxygen 150 coming from an air separation device ASU.
  • Reactor 200 produces hydrogen gas 250 which is liquefied in a hydrogen liquefier 300 to produce liquid hydrogen 350.
  • the reactor 200 also produces a gas 370 which can be a synthesis gas or a combustion gas ("flue gas").
  • the liquefiers 300 and 500 are integrated with the vaporization device 100, so that at least a part of the negative calories, necessary for the cooling, even the liquefaction of carbon dioxide in the liquefier 500 and for the cooling, even the liquefaction of hydrogen in the liquefier 300 are provided by the vaporization of LNG in the apparatus 100.
  • at least 50% or at least 75% or at least 99% of the negative calories necessary for cooling, or even the liquefaction of carbon dioxide 450 in the liquefier 500 are provided by the vaporization of LNG in the apparatus 100.
  • At least 50% or at least 75% or at least 99% of the negative calories necessary for cooling are provided by the vaporization of LNG in the device 100.

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Abstract

Le froid d'un débit de gaz naturel liquéfié (3) sert à refroidir de l'hydrogène (250) et du dioxyde de carbone (15) en réchauffant le gaz naturel liquéfié dans un échangeur de chaleur où se refroidissent les gaz (9, 39) de deux cycles de transfert de frigories indépendants.

Description

Procédé et appareil de refroidissement de dioxyde de carbone et d’hydrogène
La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de refroidissement, voire de liquéfaction, de dioxyde de carbone et de refroidissement, voire de liquéfaction d’hydrogène. Elle concerne également un tel procédé qui utilise des frigories venant d’un débit de gaz naturel liquéfié.
Un but de l’invention est de récupérer du froid de vaporisation d’un débit de gaz naturel liquéfié et ainsi de réduire l’énergie nécessaire pour liquéfier du dioxyde de carbone et de l’hydrogène de manière simultanée.
Il est connu de récupérer du froid de la vaporisation de gaz naturel liquéfié (GNL) pour un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique.
La liquéfaction de dioxyde de carbone utilise classiquement le froid provenant d’un cycle d’ammoniac ou des cycles de réfrigération.
La liquéfaction d’hydrogène utilise classiquement deux étapes ; une étape de pré-refroidissement, jusqu’à 80K suivie d’une étape de refroidissement jusqu’à 20K, le froid nécessaire étant fourni par un cycle de refroidissement indépendant pour chaque étape.
Il est connu de US20100083695 d’utiliser le froid d’un débit de gaz naturel liquéfié pour refroidir de l’hydrogène à liquéfier à travers un circuit fermé de fluide réfrigérant.
La présente invention propose d’utiliser le froid produit par la vaporisation d’un débit de gaz naturel liquéfié pour condenser un débit de dioxyde de carbone gazeux et pour refroidir un débit d’hydrogène gazeux. Il n’est pas prévu, par contre, de solidifier le dioxyde de carbone.
Selon un objet de l’invention, il est prévu un procédé de refroidissement, voire de condensation au moins partielle, de dioxyde de carbone gazeux et de refroidissement, voire de liquéfaction au moins partielle, d’hydrogène gazeux comprenant
  1. Une étape de compression d’un premier débit intermédiaire et une étape de compression d’un deuxième débit intermédiaire,
  2. Une étape d’échange de chaleur indirect, de préférence dans un premier échangeur de chaleur, entre un premier débit de gaz naturel liquéfié ou avec un débit de gaz naturel à une température inférieure à -50°C et au moins le premier et le deuxième débits intermédiaires comprimés dans l’étape i) pour refroidir le premier débit intermédiaire jusqu’à une température T1 entre -30°C et -100°C, voire entre -30°C et -80°C de préférence entre -25°C et -60°C et pour refroidir le deuxième débit intermédiaire jusqu’à une température inférieure à T1, de préférence entre -130°C et -150°C et pour former un premier débit de gaz liquéfié réchauffé voire vaporisé ou un débit de gaz naturel réchauffé,
  3. Une étape de sortir le premier débit intermédiaire refroidi du premier échangeur à une température T1 et de l’envoyer à un deuxième échangeur de chaleur indirect où il refroidit un débit riche en dioxyde de carbone qui de préférence se condense au moins partiellement,
  4. Une étape d’envoyer le deuxième débit intermédiaire refroidi jusqu’à entre -130°C et -150°C à un troisième échangeur de chaleur indirect où il refroidit un débit d’hydrogène et éventuellement un fluide de cycle, et
  5. Une étape de refroidissement, voire de liquéfaction au moins partielle du débit d’hydrogène refroidi dans l’étape iv).
Selon d’autres aspects facultatifs :
  • le deuxième débit intermédiaire est détendu, par exemple dans une turbine ou une vanne Joule Thomson, avant d’être envoyé au troisième échangeur de chaleur.
  • le premier débit intermédiaire circule dans un circuit fermé comprenant un premier compresseur et traversant le premier échangeur de chaleur et/ou le deuxième débit intermédiaire circule dans un circuit fermé comprenant un deuxième compresseur et traversant le premier échangeur de chaleur.
  • le premier débit intermédiaire traverse le premier échangeur du bout chaud vers un point intermédiaire entre les bouts chaud et froid.
  • le deuxième débit intermédiaire traverse le premier échangeur de chaleur du bout chaud au bout froid.
  • un débit de gaz naturel liquéfie est divisé en deux pour former le premier débit de gaz naturel liquéfie et un deuxième débit de gaz naturel liquéfié, le deuxième débit de gaz naturel liquéfié se réchauffant dans un quatrième échangeur de chaleur indirect avec une partie du premier débit intermédiaire.
  • le quatrième échangeur de chaleur est un échangeur de type à calandre et à tubes ou bobiné.
  • le premier échangeur de chaleur est un échangeur à plaques et à ailettes.
  • le premier échangeur de chaleur est un échangeur à plaques et à ailettes en aluminium brasé.
  • l’écart maximal de températures du premier échangeur de chaleur est de 25°C, voire de 20°C ou même de 15°C.
  • la différence de température entre le deuxième débit de gaz naturel liquéfié et une partie du le premier fluide intermédiaire à l’extrémité la plus froide du quatrième échangeur de chaleur est supérieure à 30°C, voire supérieure à 50°C ou même supérieure à 80°C.
  • l’étape de compression du premier débit intermédiaire et/ou l’étape de compression du deuxième débit intermédiaire est effectuée avec une température de début de compression égale ou inférieure à 28°C, voire inférieure à 0°C.
  • le premier et/ou le deuxième fluide intermédiaire contient au moins 50% mol d’azote, voire au moins 90% mol d’azote, ou même 99% mol d’azote.
  • le premier et/ou le deuxième fluide intermédiaire reste à l’état gazeux pendant tout refroidissement du procédé.
  • le débit molaire D du deuxième fluide intermédiaire et le débit molaire D1 de la fraction du premier fluide intermédiaire échangeant de la chaleur avec le premier débit de gaz naturel liquéfié ou de gaz naturel sont choisis de sorte que 0,9D<D1<1,3D.
  • le gaz riche en dioxyde de carbone contient au moins 90% mol de dioxyde de carbone, voire au moins 95% de dioxyde de carbone.
  • l’étape ii) est une étape d’échange de chaleur indirect, de préférence dans un premier échangeur de chaleur, entre un premier débit de gaz naturel liquéfié et les premier et deuxième fluide intermédiaires.
  • l’étape ii) est une étape d’échange de chaleur indirect, de préférence dans un premier échangeur de chaleur, entre un débit de gaz naturel à une température inférieure à -50°C et les premier et deuxième fluide intermédiaires.
  • le premier débit de gaz naturel liquéfié apporte tout le froid nécessaire pour refroidir, voire liquéfier le dioxyde de carbone et/ou l’hydrogène.
  • le débit de gaz naturel à une température inférieure à -50°C apporte tout le froid nécessaire pour refroidir, voire liquéfier le dioxyde de carbone et/ou l’hydrogène
  • le premier débit intermédiaire ne se refroidit pas à partir de la température T1 dans le premier échangeur de chaleur.
Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de refroidissement, voire de condensation au moins partielle, de dioxyde de carbone gazeux et de refroidissement, voire de liquéfaction au moins partielle, d’hydrogène gazeux comprenant un compresseur d’un premier débit intermédiaire, un compresseur d’un deuxième débit intermédiaire, un premier échangeur de chaleur relié aux compresseurs des premier et deuxième débits intermédiaire, un deuxième échangeur de chaleur indirect, un troisième échangeur de chaleur indirect et une conduite d’amenée d’un premier débit de gaz naturel liquéfié ou d’un débit de gaz naturel à une température inférieure à -50°C afin d’échanger de la chaleur pour refroidir le premier débit intermédiaire jusqu’à une température T1 entre -30°C et -100°C, voire entre -30°C et -100°C, voire entre -30°C et -80°C, de préférence entre -25°C et -60°C et pour refroidir le deuxième débit intermédiaire jusqu’à une température inférieure à T1, de préférence entre -130°C et -150°C, une conduite pour sortir le premier débit intermédiaire refroidi jusqu’à une température entre -30°C et -100°C du premier échangeur de chaleur à T1 et pour l’envoyer au deuxième échangeur de chaleur indirect relié à une conduite d’amenée d’un débit riche en dioxyde de carbone pour que le premier débit intermédiaire refroidisse le débit riche en dioxyde de carbone qui de préférence se condense au moins partiellement, une conduite pour envoyer le deuxième débit intermédiaire refroidi jusqu’à entre -130°C et -150°C au troisième échangeur de chaleur indirect reliée à une conduite d’amenée d’un débit d’hydrogène pour que le deuxième débit intermédiaire refroidisse le débit d’hydrogène et éventuellement un fluide de cycle et des moyens pour refroidir, voir liquéfier au moins partiellement le débit d’hydrogène refroidi dans le troisième échangeur de chaleur indirect.
De préférence, le premier échangeur de chaleur est distinct du deuxième échangeur de chaleur. Pour passer un fluide du premier échangeur de chaleur au deuxième échangeur de chaleur ou vice versa, il est nécessaire de sortir le fluide du premier échangeur de chaleur et de le faire rentrer dans le deuxième échangeur (ou vice versa).
Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un procédé de conversion de gaz naturel liquéfié en hydrogène dans lequel un débit de gaz naturel est envoyé alimenter une unité de génération d’hydrogène gazeux ainsi que d’un débit contenant du dioxyde de carbone, dans lequel l’hydrogène gazeux est liquéfié au moins partiellement et du dioxyde de carbone dérivé du débit contenant du dioxyde de carbone est au moins partiellement condensé tel que décrit ci-dessus, du gaz naturel réchauffé ou vaporisé selon le procédé décrit ci-dessus formant au moins partie du débit de gaz naturel envoyé à l’unité de génération d’hydrogène.
L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures où :
représente un procédé selon l’invention.
représente un procédé selon l’invention.
illustre un procédé intégré de refroidissement de dioxyde de carbone gazeux, de refroidissement d’hydrogène gazeux et de vaporisation de gaz naturel liquéfié. L’appareil de vaporisation 100 de gaz naturel liquéfié comprend optionnellement une pompe P si le gaz naturel liquéfié 1 n’est pas à la pression requise. Le gaz naturel liquéfié 1 est divisé en deux parties, une partie 3 étant envoyée à un échangeur de chaleur E1 de type à plaques et à ailettes, par exemple en aluminium brasé. Le liquide 3 parcourt tout l’échangeur du bout froid au bout chaud et s’y vaporise. Le reste 5 du liquide 1 est envoyé par la vanne V1 à un échangeur de chaleur E4 où il échange de la chaleur et est vaporisé par un débit 7 de gaz de cycle. Les deux gaz vaporisés dans les échangeurs E1, E4 sont mélangés pour former le gaz naturel vaporisé 45. De préférence le gaz naturel vaporisé 5 sort de l’échanger E1 à une température supérieure à 0°C.
Le gaz naturel liquéfié 1,3,5 peut être remplacé par du gaz naturel à moins de -50°C.
Le liquéfacteur 500 de dioxyde de carbone comprend un compresseur C3 pour comprimer le dioxyde de carbone gazeux 450. Le gaz comprimé 13 est refroidi, épuré en eau et éventuellement en méthanol puis comprimé dans un compresseur C4, refroidi puis comprimé dans un compresseur C5. Le gaz 15 comprimé dans le compresseur C5 se condense partiellement dans un échangeur de chaleur E2 de type à plaques et à ailettes, par exemple en aluminium brasé. Le gaz 13 est riche en dioxyde de carbone contient au moins 90% mol de dioxyde de carbone, voire au moins 95% de dioxyde de carbone. Le fluide diphasique formé est envoyé à un séparateur de phases S1 qui produit un gaz 17 qui se réchauffe dans l’échangeur E2 et rejoint le gaz à comprimer dans le compresseur C5. Le liquide du séparateur de phases est renvoyé en partie comme liquide 21 qui est vaporisé dans l’échangeur E2 et rejoint le gaz à comprimer dans le compresseur C5. Le reste 19 du liquide du séparateur S1 est envoyé à une colonne de strippage R, dont le liquide de cuve 550 épuré en impuretés légères constitue le CO2 liquéfié. Le gaz de la colonne R se réchauffe dans l’échangeur E2.
Si le gaz 13 est suffisamment pur, la colonne R ne sera pas nécessaire.
Les frigories nécessaires pour cette liquéfaction dans le liquéfacteur E2 sont récupérées au moins en partie par un cycle fermé. Le premier fluide intermédiaire gaz de cycle 11 se réchauffe dans l’échangeur de chaleur E2, est comprimé dans un compresseur C1 puis est optionnellement divisé en deux. Au moins une partie 9 du gaz de cycle arrive dans la partie la plus chaude de l’échangeur de chaleur E1 et se refroidit jusqu’à une température intermédiaire de l’échangeur E2. En variante, une partie, voire le reste 7 du gaz de cycle se refroidit dans l’échangeur E4 et les deux fluides 7,9 refroidis sont mélangés pour former le gaz de cycle 11.
Le compresseur C1 peut comprimer le gaz de cycle 11 juste suffisamment pour vaincre les pertes de charge ou sinon peut être associé à une turbine qui détend le gaz de cycle.
Le liquéfacteur 300 d’hydrogène comprend deux échangeurs de chaleur, un échangeur de chaleur de prérefroidissement E3 et un échangeur de chaleur final E5.
L’hydrogène à liquéfier 250 se refroidit d’abord dans l’échangeur E3, ensuite dans un échangeur E6 et finalement dans l’échangeur E5 pour former l’hydrogène liquéfié 350.
Un autre cycle fermé constitué par un deuxième fluide intermédiaire transfère des frigories du gaz naturel liquéfié vers l’échangeur de chaleur E3. Le gaz de cycle 39 est comprimé dans un compresseur C2 puis parcourt l’échangeur E1 du bout chaud au bout froid avant d’être divisé en deux. Une partie 41 du gaz 39 est détendue dans une turbine T1. Le reste 43 est envoyé au bout froid de l’échangeur E3 où il se condense partiellement, puis est envoyé à un séparateur de phases 37. Le gaz du séparateur mélangé au débit turbiné 41 devient le gaz 39 qui se réchauffe dans l’échangeur E3 en le parcourant du bout froid jusqu’au bout chaud.
Le liquide 35 du séparateur est vaporisé dans un échangeur E6 et rejoint le séparateur 37.
Le débit molaire D du deuxième fluide intermédiaire 39 et le débit molaire D1 de la fraction 3 du premier fluide intermédiaire échangeant de la chaleur avec le premier débit de gaz naturel liquéfié sont choisis de sorte que 0,9D<D1<1,3D.
Le premier et/ou le deuxième fluide intermédiaire 9, 39 contient au moins 50% mol d’azote, voire au moins 90% mol d’azote, ou même 99% mol d’azote.
Le premier et/ou le deuxième fluide intermédiaire 9, 39 reste à l’état gazeux pendant tout refroidissement du procédé.
illustre le procédé global dans lequel le procédé de est intégré. Dans ce procédé, du gaz naturel liquéfié LNG est vaporisé dans un appareil de vaporisation 100 pour produire du gaz naturel NG. Le gaz naturel alimente un réacteur 200 de type SMR, ATR ou POX éventuellement alimenté également par de l’oxygène 150 provenant d’un appareil de séparation d’air ASU. Le réacteur 200 produit de l’hydrogène gazeux 250 qui est liquéfié dans un liquéfacteur d’hydrogène 300 pour produire de l’hydrogène liquide 350.
Le réacteur 200 produit également un gaz 370 pouvant être un gaz de synthèse ou un gaz de combustion (« flue gas »).
Comme illustré dans la  les liquéfacteurs 300 et 500 sont intégrés avec l’appareil de vaporisation 100, de sorte qu’au moins une partie des frigories, nécessaires pour le refroidissement, voire la liquéfaction de dioxyde de carbone dans le liquéfacteur 500 et pour le refroidissement, voire la liquéfaction d’hydrogène dans le liquéfacteur 300 sont fournies par la vaporisation de LNG dans l’appareil 100. Par exemple au moins 50% ou au moins 75% ou au moins 99% des frigories nécessaires pour le refroidissement, voire la liquéfaction de dioxyde de carbone 450 dans le liquéfacteur 500 sont fournies par la vaporisation de LNG dans l’appareil 100. En alternatif ou en addition, au moins 50% ou au moins 75% ou au moins 99% des frigories nécessaires pour le refroidissement, par exemple le refroidissement jusqu’à 80K, voire la liquéfaction d’hydrogène 250 dans le liquéfacteur 300 sont fournies par la vaporisation de LNG dans l’appareil 100.

Claims (15)

  1. Procédé de refroidissement, voire de condensation au moins partielle, de dioxyde de carbone gazeux et de refroidissement, voire de liquéfaction au moins partielle, d’hydrogène gazeux comprenant
    1. Une étape de compression (C1) d’un premier débit intermédiaire (7,11) et une étape de compression (C2) d’un deuxième débit intermédiaire (39, 41, 43),
    2. Une étape d’échange de chaleur indirect, de préférence dans un premier échangeur de chaleur (E1), entre un premier débit de gaz naturel liquéfié (3) ou avec un débit de gaz naturel à une température inférieure à -50°C et au moins le premier et le deuxième débits intermédiaires comprimés dans l’étape i) pour refroidir le premier débit intermédiaire jusqu’à une température T1 entre -30°C et -100°C, voire entre -30°C et -80°C de préférence entre -25°C et -60°C et pour refroidir le deuxième débit intermédiaire jusqu’à une température inférieure à T1, de préférence entre -130°C et -150°C et pour former un premier débit de gaz naturel liquéfié réchauffé voire vaporisé (45) ou un débit de gaz naturel réchauffé,
    3. Une étape de sortir le premier débit intermédiaire refroidi (11) du premier échangeur à la température T1 et de l’envoyer à un deuxième échangeur de chaleur indirect (E2) où il refroidit un débit riche en dioxyde de carbone (15) qui de préférence se condense au moins partiellement,
    4. Une étape d’envoyer le deuxième débit intermédiaire (43) refroidi jusqu’à entre -130°C et -150°C à un troisième échangeur de chaleur indirect (E3) où il refroidit un débit d’hydrogène (250) et éventuellement un fluide de cycle (27), et
    5. Une étape de refroidissement, voire de liquéfaction au moins partielle du débit d’hydrogène refroidi dans l’étape iv).
  2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le deuxième débit intermédiaire (41) est détendu, par exemple dans une turbine (T1) ou une vanne Joule Thomson, avant d’être envoyé au troisième échangeur de chaleur (E3).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le premier débit intermédiaire (9) circule dans un circuit fermé comprenant un premier compresseur (C1) et traversant le premier échangeur de chaleur (E1) et/ou le deuxième débit intermédiaire circule dans un circuit fermé comprenant un deuxième compresseur (C2) et traversant le premier échangeur de chaleur (E1).
  4. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel un débit de gaz naturel liquéfie (1) est divisé en deux pour former le premier débit de gaz naturel liquéfie (3) et un deuxième débit de gaz naturel liquéfié (5), le deuxième débit de gaz naturel liquéfié se réchauffant dans un quatrième échangeur de chaleur indirect (E4) avec une partie (7) du premier débit intermédiaire (11).
  5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel le quatrième échangeur de chaleur (E4) est un échangeur de type à calandre et à tubes ou bobiné.
  6. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le premier échangeur de chaleur (E1) est un échangeur à plaques et à ailettes.
  7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel l’écart maximal de températures du premier échangeur de chaleur (E1) est de 25°C, voire de 20°C ou même de 15°C.
  8. Procédé selon l’une des revendications précédentes quand dépendant d’une des revendications 4 ou 5 dans lequel la différence de température entre le deuxième débit de gaz naturel liquéfié (7) et la partie (5) du premier fluide intermédiaire à l’extrémité la plus froide du quatrième échangeur de chaleur est supérieure à 30°C, voire supérieure à 50°C ou même supérieure à 80°C.
  9. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’étape de compression du premier débit intermédiaire (11) et/ou l’étape de compression du deuxième débit intermédiaire (39) est effectuée avec une température de début de compression égale ou inférieure à 28°C, voire inférieure à 0°C.
  10. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le premier et/ou le deuxième fluide intermédiaire (11, 39) contient au moins 50% mol d’azote, voire au moins 90% mol d’azote, ou même 99% mol d’azote.
  11. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le premier et/ou le deuxième fluide intermédiaire (7,9,11, 39) reste à l’état gazeux pendant tout refroidissement du procédé.
  12. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le débit molaire D du deuxième fluide intermédiaire (39) et le débit molaire D1 de la fraction du premier fluide intermédiaire (11) échangeant de la chaleur avec le premier débit de gaz naturel liquéfié (3) ou de gaz naturel sont choisis de sorte que 0,9D<D1<1,3D.
  13. Appareil de refroidissement, voire de condensation au moins partielle, de dioxyde de carbone gazeux (15) et de refroidissement, voire de liquéfaction au moins partielle, d’hydrogène gazeux (250) comprenant un compresseur (C1) d’un premier débit intermédiaire, un compresseur (C2) d’un deuxième débit intermédiaire, un premier échangeur de chaleur (E1) relié aux compresseurs des premier et deuxième débits intermédiaire, un deuxième échangeur de chaleur indirect (E2), un troisième échangeur de chaleur indirect (E3) et une conduite d’amenée d’un premier débit de gaz naturel liquéfié (3) ou d’un débit de gaz naturel à une température inférieure à -50°C afin d’échanger de la chaleur pour refroidir le premier débit intermédiaire jusqu’à une température T1 entre -30°C et -100°C, voire entre -30°C et -80°C, de préférence entre -25°C et -60°C et pour refroidir le deuxième débit intermédiaire jusqu’à une température inférieure à T1, de préférence entre -130°C et -150°C , une conduite pour sortir le premier débit intermédiaire refroidi jusqu’à une température entre -30°C et -100°C du premier échangeur de chaleur à T1 et pour l’envoyer au deuxième échangeur de chaleur indirect relié à une conduite d’amenée d’un débit riche en dioxyde de carbone pour que le premier débit intermédiaire refroidisse le débit riche en dioxyde de carbone qui de préférence se condense au moins partiellement, une conduite pour envoyer le deuxième débit intermédiaire refroidi jusqu’à entre -130°C et -150°C au troisième échangeur de chaleur indirect reliée à une conduite d’amenée d’un débit d’hydrogène pour que le deuxième débit intermédiaire refroidisse le débit d’hydrogène et éventuellement un fluide de cycle et des moyens (E6, E5) pour refroidir, voire liquéfier au moins partiellement le débit d’hydrogène refroidi dans le troisième échangeur de chaleur indirect.
  14. Appareil selon la revendication 13 dans lequel le premier échangeur de chaleur (E1) est distinct du deuxième échangeur de chaleur (E2).
  15. Procédé de conversion de gaz naturel liquéfié en hydrogène dans lequel un débit de gaz naturel est envoyé alimenter une unité de génération d’hydrogène gazeux (200) ainsi que d’un débit contenant du dioxyde de carbone, dans lequel l’hydrogène gazeux (250) est liquéfié au moins partiellement et du dioxyde de carbone (450) dérivé du débit contenant du dioxyde de carbone est au moins partiellement condensé selon le procédé des revendications précédentes 1 à 12, du gaz naturel réchauffé ou vaporisé (45, NG) selon le procédé formant au moins partie du débit de gaz naturel envoyé à l’unité de génération d’hydrogène.
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