Brevet FR3013819A1 — publié le 20150529

La présente invention est relative à un procédé de production d'un débit contenant au moins 80% de monoxyde de carbone. La présente invention est en particulier relative à un procédé de production de monoxyde de carbone a partir de deux appareils de séparation, chacun produisant du monoxyde de carbone à un niveau de pureté différente. Les pourcentages mentionnés dans ce document relatifs à des puretés sont des pourcentages molaires. Les unités de production de monoxyde de carbone et d'hydrogène peuvent être séparées en deux parties : - génération du gaz de synthèse (mélange contenant H2, CO, CH4, CO2, Ar et N2 essentiellement). Parmi les diverses voies industrielles de production de gaz de synthèse, les plus développées utilisent le gaz naturel comme matière première telles que : les fours de reformage, les réacteurs auto thermiques ou les réacteurs d'oxydation partielle. D'autres voies industrielles qui se développent de plus en plus utilisent le charbon comme matière première qui nécessite un gaz vecteur vers le réacteur. - purification du gaz de synthèse. On retrouve : - une unité de lavage à un solvant liquide pour éliminer la plus grande partie des gaz acides contenus dans le gaz de synthèse - une unité d'épuration sur lit d'adsorbants. - une unité de séparation par voie cryogénique dite boite froide pour la production de CO. La plupart des unités existantes de séparation cryogénique de mélange H2 et 25 CO n'incluent pas de séparation CO et N2 car les teneurs en N2 dans le gaz de synthèse sont compatibles avec la pureté du CO requise par l'unité en aval. Lorsque l'on souhaite sur un site existant augmenter le débit de production et la pureté du CO, il est envisageable d'investir dans deux boites froides, chacune contenant un appareil de séparation fonctionnant à basse température : un appareil 30 de séparation pour séparer l'azote du CO impur produit par l'appareil de séparation existant et un appareil de séparation qui comprend une colonne CO/N2 pour les besoins supplémentaires. Comme la teneur en N2 dans la matière première a tendance à augmenter dans le temps (la teneur de N2 augmente dans le gaz naturel, on utilise de l'azote comme 35 fluide porteur du charbon ...), la pureté du CO des unités de séparation cryogéniques existantes se dégrade et conduit a des pertes de rendements de production des produits qui consomment le CO. Bien souvent sur un site de production existant, on est confronté à l'augmentation de production de CO pour suivre le développement des produits qui en sont consommateurs et à l'augmentation de la teneur de l'azote dans le gaz de charge. Afin d'augmenter la production et la productivité des unités avals qui consomment du CO, on est amené sur un même site industriel à augmenter à la fois le débit de production de CO et sa pureté. L'idée de la présente invention est d'investir dans un appareil de séparation qui comprend une séparation permettant d'épurer le monoxyde de carbone en azote mais dont la capacité est supérieure aux nouveaux besoins. L'invention consiste à opérer l'appareil de séparation existant à charge réduite et de mélanger les deux débits de monoxyde de carbone produits par l'appareil de séparation existant et le nouvel appareil de séparation. Ceci permet de réduire l'investissement par rapport à l'état de l'art. Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de production d'un débit contenant au moins 80% de monoxyde de carbone dans lequel : i) on produit dans un premier appareil de séparation par distillation cryogénique un premier débit de monoxyde de carbone ayant une première pureté en monoxyde de carbone et contenant X% d'azote ii) on produit dans un deuxième appareil de séparation par distillation cryogénique un deuxième débit de monoxyde de carbone ayant une deuxième pureté en monoxyde de carbone, supérieure à la première pureté et contenant 25 moins que X% d'azote et iii) on mélange le premier et le deuxième débits pour former un débit ayant une troisième pureté en monoxyde de carbone supérieure à la première pureté et inférieure à la deuxième pureté.Selon d'autres aspects facultatifs : - le premier appareil est capable de produire le premier débit avec un débit 30 maximal D à la première pureté et l'on fait fonctionner le premier appareil pour produire un débit inférieur à D et ayant la première pureté. - l'on fait fonctionner le premier appareil pour produire le premier débit avec un débit inférieur à 3D/4. - le deuxième appareil fonctionne à sa capacité maximale. - le deuxième appareil produit le deuxième débit au moyen d'une colonne de distillation d'où sont soutirés le monoxyde de carbone à la deuxième pureté et un débit contenant au moins 50% d'azote. - le premier appareil produit le premier débit au moyen d'une colonne de distillation d'où sont soutirés le monoxyde de carbone à la première pureté et un débit contenant au moins 50% d'hydrogène ou de méthane ou d'azote. - la première pureté est inférieure à 96% de monoxyde de carbone et/ou la deuxième pureté est supérieure à 98% de monoxyde de carbone. - le premier appareil est disposé à l'intérieur d'une première enceinte isolée - le deuxième appareil est disposé à l'intérieur d'une deuxième enceinte isolée L'invention sera décrite de manière plus détaillée par rapport à la figure qui montre un procédé selon l'invention. Un appareil de distillation cryogénique U1 existant était capable de produire du monoxyde de carbone 3 avec une pureté de 98.5% mais la pureté du gaz de synthèse qui l'alimente a dégradé et contient plus d'azote qu'avant. Ainsi l'appareil U1 a une capacité maximale de 9800 Nm3/h mais avec une pureté de seulement 94,15% pour le gaz 3 L'appareil de distillation peut être un appareil de condensation partielle, de lavage au méthane ou de lavage au monoxyde de carbone. La colonne d'où est soutiré le gaz 3 produit également un débit contenant au moins 50% d'hydrogène ou de méthane ou d'azote. Maintenant le client a besoin de 14250 Nm3/h de monoxyde de carbone à la pureté de 98.5%. Selon l'invention, on rajoute un deuxième appareil de distillation cryogénique U2 alimenté par le gaz de synthèse et comprenant une colonne qui produit le gaz 5 avec une pureté de 99.9% et un débit de 8500Nm3/h. La colonne produit également un débit contenant au moins 50% d'azote. L'appareil U2 opère à sa capacité maximale. Par contre l'appareil U1 ne produit que 5750 Nm3/h de gaz 3 à 94,15% car il fonctionne à 59% de sa capacité maximale. Les débits 3,5 sont mélangés pour produire 14250 Nm3/h de monoxyde de carbone à la pureté de 98.5%, comme requis par le client.35 REVENDICATIONS1. Procédé de production d'un débit contenant au moins 80% de monoxyde de carbone dans lequel : i) on produit dans un premier appareil de séparation (U1) par distillation cryogénique un premier débit de monoxyde de carbone (3) ayant une première pureté en monoxyde de carbone et contenant X% d'azote ii) on produit dans un deuxième appareil de séparation (U2) par distillation cryogénique un deuxième débit de monoxyde de carbone (5) ayant une deuxième pureté en monoxyde de carbone, supérieure à la première pureté et contenant moins que X% d'azote et iii) on mélange le premier et le deuxième débits pour former un débit (7) ayant une troisième pureté en monoxyde de carbone supérieure à la première pureté et inférieure à la deuxième pureté. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le premier appareil (U1) est capable de produire le premier débit avec un débit maximal D à la première pureté et l'on fait fonctionner le premier appareil pour produire un débit inférieur à D et ayant la première pureté. 3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel l'on fait fonctionner le premier appareil (U1) pour produire le premier débit avec un débit inférieur à 3D/4. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le deuxième appareil (U2) fonctionne à sa capacité maximale. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le deuxième appareil (U2) produit le monoxyde de carbone avec la deuxième pureté (5) au moyen d'une colonne de distillation d'où sont soutirés le deuxième débit (5) et un débit contenant au moins 50% d'azote. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le premier appareil produit le premier débit (3) au moyen d'une colonne de distillation d'où sont soutirés le premier débit et un débit contenant au moins 50% d'hydrogène. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le premier appareil produit le premier débit (3) au moyen d'une colonne de distillation d'où sont soutirés le premier débit et un débit contenant au moins 50% de méthane . 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le premier appareil produit le premier débit (3) au moyen d'une colonne de distillation d'où sont soutirés le premier débit et un débit contenant au moins 50% d'azote. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la première pureté est inférieure à 96% de monoxyde de carbone. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la deuxième pureté est supérieure à 98% de monoxyde de carbone.