Brevet FR2912206A1 — publié le 20080808

La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique. Dans les procédés connus de production d'hydrogène et/ou de monoxyde de carbone par distillation cryogénique, il est fréquent d'utiliser une colonne de déazotation pour obtenir des produits très pauvres en azote à partir d'un mélange à séparer contaminé avec de l'azote. Il peut se produire cependant que la charge d'azote dans le mélange à séparer soit extrêmement réduite, voire nulle par moment, alors que l'unité a été conçue avec une colonne de déazotation. Ce sera ainsi le cas avec un mélange à séparer produit par un SMR alimenté temporairement avec du naphtha. La régulation de pression de la colonne de déazotation se faisant par le contrôle de la purge azote, la pression de cette colonne ne pourra plus être maintenue constante. Cette pression contrôlant celle de la colonne CO/CH4, généralement en amont de la colonne de déazotation, l'opération de l'unité sera très dégradée par les probables fluctuations. Selon l'invention pour résoudre le problème du manque d'azote dans le gaz d'alimentation, on injecte de l'azote en amont de la colonne de déazotation, de préférence dans le circuit suivi par le CO (du gaz de synthèse ou du cycle), à basse pression préférentiellement, permettant ainsi de faire fonctionner la colonne de déazotation. Selon un objet de l'invention il est prévu un procédé de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique utilisant un système de colonnes de distillation alimenté par un mélange comprenant au moins de l'hydrogène et du monoxyde de carbone comme composants principaux et au moins une partie du temps l'azote dans lequel on sépare le mélange dans un système de colonnes comprenant une colonne de déazotation pour produire un débit enrichi en azote et un débit dépourvu en azote et on soutire du système de colonnes un débit enrichi en monoxyde de carbone pour servir de produit caractérisé en ce que si la teneur en azote du mélange tombe en dessous d'un seuil donné, on envoie un fluide riche en azote provenant d'une source extérieure, autre que la source d'où provient le mélange, en amont de ou dans la colonne de déazotation. Selon d'autres objets facultatifs : - on injecte le fluide riche en azote dans un débit alimentant la colonne de déazotation ou on injecte le fluide riche en azote directement dans la colonne de déazotation ; - le fluide riche en azote est injecté à une température au-dessus de û 170 C, éventuellement au-dessus de 0 C ; - si le débit enrichi en azote est réduit en dessous d'un débit donné, on envoie le fluide riche en azote provenant d'une source extérieure autre que la source d'où provient le mélange en amont de la colonne de déazotation ; - le système de colonne permet de réaliser une condensation partielle ou un lavage au méthane en amont de la colonne de déazotation. Selon un autre objet de l'invention, il est prévu une installation de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique comprenant un système de colonnes de distillation, des moyens pour alimenter le système de colonnes par un mélange comprenant au moins de l'hydrogène et du monoxyde de carbone comme composants principaux et au moins une partie du temps de l'azote, le système de colonnes comprenant une colonne de déazotation pour produire un débit enrichi en azote et un débit dépourvu en azote et des moyens pour soutirer du système de colonnes un débit enrichi en monoxyde de carbone pour servir de produit caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour amener un fluide riche en azote provenant d'une source extérieure, autre que la source d'où provient le mélange, en amont de la colonne de déazotation ou jusqu'à la colonne de déazotation. Selon un autre objet de l'invention, dans l'installation : - les moyens pour amener un fluide riche en azote provenant d'une source extérieure sont reliés à une entrée de la colonne de déazotation ; - l'installation comprend des moyens pour mesurer le débit enrichi en azote et des moyens de commande capables d'envoyer le fluide riche en azote provenant d'une source extérieure autre que la source d'où provient le mélange en amont de la colonne de déazotation si le débit mesuré est inférieur à un seuil donné ; - le système de colonne comprend des moyens pour réaliser une condensation partielle ou un lavage au méthane en amont de la colonne de déazotation. L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la figure qui illustre un appareil de production de monoxyde de carbone selon l'invention. L'appareil comprend au moins deux colonnes de distillation, dont une colonne CO/CH4 5 et une colonne de déazotation 11. L'appareil peut faire partie d'une installation avec une étape de lavage au méthane ou une étape de condensation partielle en amont de la colonne CO/CH4. La colonne de déazotation peut également se trouver en amont de la colonne CO/CH4. La colonne CO/CH4 est alimentée par deux débits 1, 3 à des niveaux différents et produit un liquide riche en méthane 7 et un fluide 9 riche en monoxyde de carbone 9 mais contenant de l'azote au moins de temps en temps. Le fluide 9 est envoyé à la colonne de déazotation 11 en partie supérieure de la colonne. Le liquide de cuve est envoyé à un condenseur de tête 23 de la colonne de déazotation 11 afin de condenser l'azote 25. Un débit de purge 27 est soutiré du condenseur 23, envoyé à un échangeur de chaleur où il se vaporise et détendu dans une vanne 31. La pression de la colonne de déazotation 11 est maintenue au moyen du débit de purge 27. Si la teneur en azote du débit 9 et/ou le débit 9 lui-même et/ou le débit 27 de purge baisse en dessous d'un seuil donné, on envoie un débit d'azote liquide 17 en tête de la colonne de déazotation, jusqu'à ce que la teneur en azote du débit 9 devienne acceptable. REVENDICATIONS 1. Procédé de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique utilisant un système de colonnes de distillation alimenté par un mélange comprenant au moins de l'hydrogène et du monoxyde de carbone comme composants principaux et au moins une partie du temps l'azote dans lequel on sépare le mélange dans un système de colonnes comprenant une colonne de déazotation (11) pour produire un débit enrichi en azote et un débit (13) dépourvu en azote et on soutire du système de colonnes un débit (13) enrichi en monoxyde de carbone pour servir de produit caractérisé en ce que si la teneur en azote du mélange tombe en dessous d'un seuil donné, on envoie un liquide riche en azote (17) provenant d'une source extérieure, autre que la source d'où provient le mélange, en amont de ou dans la colonne de déazotation. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on injecte le fluide riche en azote dans un débit alimentant la colonne de déazotation (11) ou on injecte le fluide riche en azote directement dans la colonne de déazotation. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel le fluide riche en azote (17) est injecté à une température au-dessus de -170 C, éventuellement au-dessus de 0 C. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel si le débit enrichi en azote (27) est réduit en dessous d'un débit donné, on envoie de l'azote provenant d'une source extérieure autre que la source d'où provient le mélange en amont de la colonne de déazotation. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le système de colonnes permet de réaliser une condensation partielle ou un lavage au méthane en amont de la colonne de déazotation. 6. Installation de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique comprenant un système de colonnes de distillation, desmoyens pour alimenter le système de colonnes par un mélange comprenant au moins de l'hydrogène et du monoxyde de carbone comme composants principaux et au moins une partie du temps de l'azote, le système de colonnes comprenant une colonne de déazotation (11) pour produire un débit enrichi en azote et un débit dépourvu en azote et des moyens pour soutirer du système de colonnes un débit enrichi en monoxyde de carbone pour servir de produit caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour amener un fluide riche en azote (17) provenant d'une source extérieure, autre que la source d'où provient le mélange, en amont de la colonne de déazotation ou jusqu'à la colonne de déazotation. 7. Installation selon la revendication 6 dans laquelle les moyens pour amener le fluide riche en azote (17) provenant d'une source extérieure sont reliés à une entrée de la colonne de déazotation (11). 8. Installation selon la revendication 6 ou 7 comprenant des moyens pour mesurer le débit enrichi en azote et des moyens de commande capables d'envoyer le fluide riche en azote (17) provenant d'une source extérieure autre que la source d'où provient le mélange en amont de la colonne de déazotation si le débit mesuré est inférieur à un seuil donné. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le système de colonne comprend des moyens pour réaliser une condensation partielle ou un lavage au méthane en amont de la colonne de déazotation.