Brevet FR2874683A1 — publié le 20060303

Procédé et appareil de production de dioxyde de carbone à partir d'un gaz sidérurgique par absorption chimique Dans le cadre des programmes de réduction des émissions de CO2, on cherche à améliorer l'efficacité des procédés d'une part, et d'autre part à séparer le C02 pour le séquestrer ou le récupérer. Il existe différents procédés de séparation du dioxyde de carbone des fumées qui le contiennent et notamment l'adsorption ou l'absorption, en particulier l'absorption chimique (par exemple le lavage aux amines). Le procédé par absorption chimique par exemple, présente l'inconvénient de nécessiter une forte quantité de chaleur pour régénérer l'absorbant utilisé à cet effet. Cette quantité de chaleur est classiquement apportée sous forme de vapeur. Afin de réduire l'apport énergétique nécessaire à cette régénération, l'invention consiste par la récupération du C02 à partir d'un gaz sidérurgique ou tout autre gaz similaire, à réaliser l'intégration d'une chaudière brûlant ce gaz sidérurgique et d'une unité d'absorption du CO2. Un gaz sidérurgique (gaz de haut-fourneau, et/ou de cokerie et/ou d'aciérie) est un gaz souvent riche en CO (typiquement 10-35 %) et pauvre en H2 (typiquement Les avantages du procédé selon l'invention pour traiter des gaz sidérurgiques sont dus notamment aux faits suivants : - ils sont riches en carbone (CO + CO2), et pauvres en hydrogène, les fumées résultant de la combustion de ces gaz ont donc une concentration en CO2 intéressante (> 25 %) ; - ces gaz ont en tant que combustible une valorisation économique nettement inférieure à celle du gaz naturel, ce qui rend la récupération du CO2 économiquement intéressante. De préférence, en fonction des besoins en vapeur nécessaire pour la régénération et de la capacité calorifique du gaz sidérurgique, on produit par combustion dans la chaudière, en mélangeant astucieusement les gaz sidérurgiques (haut-fourneau, cokerie, aciérie), la quantité de vapeur nécessaire à l'unité d'absorption pour la régénérer. L'invention concerne une installation comprenant une chaudière et une unité d'absorption dans laquelle la chaudière est alimentée en gaz combustible du type gaz sidérurgique, les gaz de combustion (ou fumées) étant traités au moins en partie dans l'unité d'absorption, ladite chaudière engendrant de la vapeur utilisée au moins en partie par l'unité d'absorption pour régénérer les absorbants de cette unité d'absorption. Selon une variante, on injecte également du gaz naturel comme combustible dans la chaudière. Selon une autre variante, une partie des fumées engendrées par la chaudière est mise à l'air, l'autre partie étant injectée dans l'unité d'absorption. De préférence, on injecte un gaz sidérurgique dont le rapport H2/CO est adapté, éventuellement complété par du gaz naturel, pour que la quantité de chaleur produite par la chaudière corresponde à la quantité de chaleur consommée par l'unité d'absorption pour régénérer les adsorbants. Selon une autre variante, l'unité d'absorption est également alimentée en fumées autres que celles produites par la chaudière. De préférence, on récupère la chaleur des fumées par échange thermique entre les fumées et un fluide de l'unité d'absorption. On peut aussi utiliser une partie de la vapeur engendrée par la chaudière dans un groupe frigorifique disposé en aval de l'unité d'absorption afin de sécher et/ou refroidir le dioxyde de carbone issu de l'unité d'absorption. Selon une variante, une partie de la vapeur engendrée est utilisée dans le réchauffeur de régénération d'une unité de séchage / épuration du dioxyde de carbone produit. Selon une autre variante, une partie de la vapeur engendrée est utilisée pour entraîner une machine d'une unité d'absorption et/ou de liquéfaction du dioxyde de carbone située en aval. L'invention concerne aussi un procédé de production de dioxyde de carbone à partir de fumées comportant notamment de 10 % à 35 % vol de monoxyde de carbone, moins de 10 % vol d'hydrogène, de 10 % à 35 % vol de dioxyde de carbone, le complément comportant de l'azote, dans lequel : - on réalise la combustion de tout ou partie des gaz combustibles contenus dans ces fumées à l'aide d'un comburant contenant au moins 10 % vol d'oxygène, de préférence au moins 21 % vol d'oxygène, - on produit de la vapeur d'eau, - on récupère les fumées de la combustion qui contiennent au moins du dioxyde de carbone, - ledit dioxyde de carbone étant séparé des autres gaz contenus dans les fumées par passage sur un absorbant, la récupération du dioxyde de carbone ainsi absorbé étant réalisé à l'aide de la vapeur d'eau produite au cours de l'étape de combustion. L'invention est décrite sur la figure unique ci-jointe. Une chaudière 1 est alimentée à partir de moyens 32 de production de gaz dit sidérurgique (gaz contenant notamment de 10 à 35 % de CO, moins de 10 % de H2 et de 10 à 35 % de C02) par la canalisation 3 au point d'injection 4. Ce gaz combustible est brûlé avec un comburant (contenant plus de 10 % d'oxygène en volume) pour produire de la chaleur et vaporiser de l'eau, la vapeur d'eau ainsi formée circulant par la canalisation 14, et d'autre part par la canalisation 15 vers des moyens d'utilisation de vapeur (et décrits ci-avant). Les fumées de la combustion entre le gaz sidérurgique et le comburant sont envoyées par la canalisation 5 d'une part vers des moyens 17 d'utilisation desdites fumées (quelquefois une mise à l'air), et d'autre part par la canalisation 6 vers l'unité d'absorption 8 pour alimenter celle-ci. Cette unité d'absorption (par exemple absorption aux amines) n'est pas décrite ici car bien connue en soi. Elle délivre d'une part des fumées décarbonatées (contenant en général moins de 100 ppm de CO2) par la canalisation 9 aux moyens d'utilisation 10 de ces fumées et d'autre part par la canalisation 11 de dioxyde de carbone aux moyens 12 (où le gaz est traité (séché), éventuellement liquéfié et stocké). REVENDICATIONS 1. Installation comprenant une chaudière et une unité d'absorption dans laquelle la chaudière est alimentée en gaz combustible du type gaz sidérurgique, les gaz de combustion (ou fumées) étant traités au moins en partie dans l'unité d'absorption, ladite chaudière engendrant de la vapeur utilisée au moins en partie par l'unité d'absorption pour régénérer les absorbants de cette unité d'absorption. 2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle on injecte également du gaz naturel comme combustible dans la chaudière. 3. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une partie des fumées engendrées par la chaudière est mise à l'air, l'autre partie étant injectée dans l'unité d'absorption. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'on injecte un gaz sidérurgique dont le rapport H2/CO est adapté, éventuellement complété par du gaz naturel, pour que la quantité de chaleur produite par la chaudière corresponde à la quantité de chaleur consommée par l'unité d'absorption pour régénérer les adsorbants. 5. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité d'absorption est également alimentée en fumées autres que celles produites par la chaudière. 6. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'on récupère la chaleur des fumées par échange entre les fumées et un fluide de l'unité d'absorption. 7. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une partie de la vapeur engendrée par la chaudière est utilisée dans un groupe frigorifique disposé en aval de l'unité d'absorption afin de sécher et/ou refroidir le dioxyde de carbone issu de l'unité d'absorption. 8. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une partie de la vapeur engendrée est utilisée dans le réchauffeur de régénération d'une unité de séchage / épuration du dioxyde de carbone produit. 9. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une partie de la vapeur engendrée est utilisée pour entraîner une machine d'une unité d'absorption et/ou de liquéfaction du dioxyde de carbone située en aval. 10. Procédé de production de dioxyde de carbone à partir de fumées comportant notamment de 10 % à 35 % vol de monoxyde de carbone, moins de 10 % vol, d'hydrogène, de 10 % à 35 % vol de dioxyde de carbone, le complément comportant de l'azote, dans lequel : - on réalise la combustion de tout ou partie des gaz combustibles contenus dans ces fumées à l'aide d'un comburant contenant au moins 10 % vol d'oxygène, de préférence au moins 21 % vol d'oxygène, - on produit de la vapeur d'eau, - on récupère les fumées de la combustion qui contiennent au moins du dioxyde de carbone, - ledit dioxyde de carbone étant séparé des autres gaz contenus dans les fumées par passage sur un absorbant, la récupération du dioxyde de carbone ainsi absorbé étant réalisé à l'aide de la vapeur d'eau produite au cours de l'étape de combustion.