Brevet FR2960445A1 — publié le 20111202

La présente invention s'applique à un procédé et à un appareil de séparation et de production d'un liquide ou d'un gaz comprimé riche en dioxyde de carbone. En particulier elle s'applique aux procédés de séparation et purification de gaz basés sur le principe de l'absorption physique qui nécessitent de fonctionner à des températures inférieures à 0°C tel que le Rectisol ® ou le Selexol ® sur lesquels le dioxyde de carbone doit être produit soit sous forme liquide, soit sous forme comprimé à des fins tels que la séquestration, l'EOR (Enhanced Oil Recovery), ou toute autre application dédiée à la réduction des émissions de dioxyde de carbone. io Dans une unité de séparation et purification de gaz basé sur le principe de l'absorption physique qui nécessite de fonctionner à des températures inférieures à 0°C tel que le Rectisol ® ou le Selexol ®, il est nécessaire d'apporter des quantités importantes de froid afin que le procédé puisse fonctionner de façon efficace. Communément ce froid est apporté par des 15 groupes frigorifiques fonctionnant sur des fluides externes au procédé tel que par exemple de l'ammoniac ou du propylène. Dans le cadre de réduction des émissions de dioxyde de carbone par des procédés de précombustion, le dioxyde de carbone séparé, doit être produit soit sous forme liquide afin d'être transporté par route, voie fluviale ou maritime, 20 soit sous forme comprimée afin d'être transporté par canalisation. Ces procédés utilisent généralement un compresseur fonctionnant avec le fluide à liquéfier (dioxyde de carbone) pour assurer le bilan frigorifique nécessaire à la production de dioxyde de carbone sous forme liquide, ou comprimé La Figure 1 illustre un appareil selon l'art antérieur. Une unité de 25 séparation et purification de gaz de type Rectisol ® 10 sépare un gaz à traiter contenant du dioyxde de carbone 1 pour produire un gaz épuré 2 et un gaz riche en dioxyde de carbone. L'unité de séparation 10 est refroidie au moyen d'un groupe frigorifique externe 11 utilisant un fluide frigorigène 3,3'. Le dioxyde de carbone peut être liquéfié dans un liquéfacteur 12 pour produire du 30 dioxyde de carbone sous forme liquide 5. Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de séparation et de production d'un liquide ou d'un gaz comprimé riche en dioxyde de carbone dans lequel : i) on sépare un gaz d'alimentation comprenant du dioxyde de carbone par lavage physique avec un solvant à une température inférieure à 0°C ii) on refroidit le solvant nécessaire au lavage physique de l'étape i) iii) on produit un gaz riche en dioxyde de carbone par séparation selon l'étape i), on le comprime et éventuellement on le liquéfie iv) on refroidit le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression de l'étape iii) v) un même cycle de réfrigération apportant les frigories pour le refroidissement de l'étape iv) et pour un refroidissement nécessaire à l'étape i), io en particulier pour le refroidissement du solvant du lavage. Selon d'autres aspects facultatifs : - le même cycle de réfrigération sert à refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression et sert à refroidir le solvant en amont du lavage ; 15 - le cycle de réfrigération utilise du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène ; - au moins une partie du dioxyde de carbone utilisé comme fluide frigorigène provient de la liquéfaction de l'étape iii) ; - le solvant est le méthanol ; 20 - on liquéfie le gaz riche en dioxyde de carbone après la compression de l'étape iii). Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de séparation et de production d'un liquide ou gaz comprimé riche en dioxyde de carbone comprenant une unité de séparation comprenant une colonne de lavage 25 physique avec un solvant et des moyens pour refroidir un fluide de l'unité de séparation et une unité de compression et éventuellement de liquéfaction d'un gaz riche en dioxyde de carbone, dérivé de l'unité de séparation comprenant des moyens pour refroidir le gaz en amont et/ou en aval de la compression, un même cycle de réfrigération étant adapté pour fournir des frigories aux moyens 30 pour refroidir le fluide de l'unité de séparation et aux moyens pour refroidir le gaz en amont et/ou en aval de la compression. Eventuellement, on produit un liquide riche en dioxyde de carbone et le gaz riche en dioxyde de carbone est liquéfié dans l'unité de compression et de liquéfaction. L'appareil peut comprendre des moyens pour envoyer une partie du gaz ou liquide riche en dioxyde de carbone au cycle de réfrigération. L'invention consiste à utiliser un même cycle de réfrigération apportant les frigories pour un refroidissement nécessaire à l'unité de séparation et de purification de gaz, par exemple de type Rectisol ®, en particulier pour le refroidissement du solvant du lavage, et pour le refroidissement d'un débit de gaz riche en dioxyde de carbone provenant de l'unité de séparation et de purification de gaz. Un tel procédé permet de réduire l'investissement en combinant les io fonctions. L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la Figure 2. Une unité de séparation et purification de gaz par lavage physique avec un solvant à une température inférieure à 0°C de type Rectisol ® 10 sépare un gaz à traiter 1 contenant du dioxyde de carbone pour produire un gaz épuré 2 et un gaz riche en dioxyde de carbone 4. L'unité de séparation 10 est refroidie 15 au moyen d'un fluide frigorigène 103,103' provenant d'une unité de traitement 12 du gaz riche en dioxyde de carbone 4. L'unité de traitement 12 de dioxyde de carbone peut être une unité de compression produisant du dioxyde de carbone gazeux comprimé 5 ou une unité de compression suivie de liquéfaction produisant du dioxyde de carbone sous forme liquide 5. 20 En particulier, le fluide frigorigène 103 envoyé à l'unité 10 peut servir à refroidir un débit de solvant utilisé dans une étape de lavage du procédé. Ce même fluide peut servir à refroidir le dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression dans l'unité 12. Le fluide peut être du dioxyde de carbone, du propylène ou un autre 25 fluide adapté. Dans le cas où le fluide est du dioxyde de carbone, il peut provenir du gaz 4 traité dans l'unité 12. REVENDICATIONS1. Procédé de séparation et de production d'un liquide ou d'un gaz comprimé riche en dioxyde de carbone dans lequel : s i) on sépare un gaz d'alimentation comprenant du dioxyde de carbone par lavage physique avec un solvant à une température inférieure à 0°C ii) on refroidit le solvant nécessaire au lavage physique de l'étape i) iii) on produit un gaz riche en dioxyde de carbone par séparation selon l'étape i), on le comprime et éventuellement on le liquéfie 10 iv) on refroidit le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression de l'étape iii) v) un même cycle de réfrigération apportant les frigories pour le refroidissement de l'étape iv) et pour un refroidissement nécessaire à l'étape i), en particulier pour le refroidissement du solvant du lavage. 15 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le même cycle de réfrigération sert à refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression et sert à refroidir le solvant en amont du lavage. 20 3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel le cycle de réfrigération utilise du dioxyde de carbone comme fluide frigorigène. 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel au moins une partie du dioxyde de carbone utilisé comme fluide frigorigène provient de la 25 liquéfaction de l'étape iii). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le solvant est le méthanol. 30 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on liquéfie le gaz riche en dioxyde de carbone après la compression de l'étape iii). 7. Appareil de séparation et de production d'un liquide ou gaz comprimé riche en dioxyde de carbone comprenant une unité de séparation (10) comprenant une colonne de lavage physique avec un solvant et des moyens pour refroidir un fluide de l'unité de séparation et une unité de compression et éventuellement de liquéfaction (12) d'un gaz riche en dioxyde de carbone (4), dérivé de l'unité de séparation comprenant des moyens pour refroidir le gaz en amont et/ou en aval de la compression, un même cycle de réfrigération étant adapté pour fournir des frigories aux moyens pour refroidir le fluide de l'unité de séparation et aux moyens pour refroidir le gaz en amont io et/ou en aval de la compression. 8. Appareil selon la revendication 7 comprenant des moyens de liquéfaction du gaz riche en dioxyde de carbone (12). 15 9. Appareil selon l'une des revendication 7 et 8 comprenant des moyens pour envoyer une partie du gaz ou liquide riche en dioxyde de carbone au cycle de réfrigération.