Brevet FR3127558A1 — publié le 20230331

Titre : Procédé et appareil de séparation à basse température d’un gaz contenant du CO2 pour produire un fluide riche en CO2 Dans un procédé de séparation à basse température d’un gaz d’alimentation (1) contenant du CO2, au moins un composant plus léger que CO2 et au moins un composant plus lourd que le CO2 pour produire un fluide riche en CO2, le gaz d’alimentation est comprimé (C1, C2, C3, C4), le gaz comprimé étant refroidi dans un premier échangeur de chaleur (E), le gaz refroidi dans le premier échangeur de chaleur est séparé à basse température dans une première colonne de distillation (C) pour produire un liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger que le CO2 (8) et un gaz appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus léger que le CO2 (7) , le gaz appauvri en CO2 se réchauffe dans le premier échangeur de chaleur, une première partie du liquide (15) enrichi en CO2 est détendue et envoyée à une deuxième colonne de distillation (N) sous forme liquide, une deuxième partie (9) du liquide enrichi en CO2 est vaporisée dans le premier échangeur de chaleur puis envoyée sous forme gazeuse en cuve de la deuxième colonne de distillation, un liquide appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus lourd (25) est soutiré de la deuxième colonne et un gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd (21) est soutiré en tête de la deuxième colonne comme produit. Figure de l’abrégé : Figure 2 Procédé et appareil de séparation à basse température d’un gaz contenant du CO2 pour produire un fluide riche en CO2 La présente invention est relative à un procédé et appareil de séparation à basse température d’un gaz contenant du CO2 pour produire un fluide riche en CO2. Le mélange à séparer contient du CO2, au moins un composant plus lourd que le CO2, tel que le NO2, et au moins un composant plus léger que le CO2, tel que du monoxyde de carbone, de l’hydrogène, de l’azote, de l’oxygène, du NO, du méthane. En particulier le procédé peut traiter un gaz issu d’une combustion, par exemple un procédé d’oxycombustion, une chaudière, un SMR, pour former un produit riche en CO2, par exemple contenant au moins 80% mol de CO2, voire au moins 90% mol de CO2. Un gaz contenant du CO2, par exemple un gaz résiduaire d’un PSA H2 ou d’un PSA CO2. Une séparation à basse température opère à des températures inférieures à 0°C, voire inférieures à -40°C. Selon l’invention, il est prévu un procédé de séparation à basse température d’un gaz d’alimentation contenant du CO2, au moins un composant plus léger que CO2 et au moins un composant plus lourd que le CO2 pour produire un fluide riche en CO2 dans lequel le gaz d’alimentation est comprimé dans un compresseur comprenant au moins deux étages, le gaz comprimé étant refroidi dans un premier échangeur de chaleur, le gaz refroidi dans le premier échangeur de chaleur est séparé à basse température au moins par distillation dans une première colonne de distillation pour produire un liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger que le CO2 et un gaz appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus léger que le CO2, le gaz appauvri en CO2 se réchauffe dans le premier échangeur de chaleur, une première partie du liquide enrichi en CO2 est détendue et envoyé à une deuxième colonne de distillation sous forme liquide, une deuxième partie du liquide enrichi en CO2 est vaporisé dans le premier échangeur de chaleur puis envoyée sous forme gazeuse en cuve de la deuxième colonne de distillation à un point d’arrivée, la première partie du liquide étant envoyée à la deuxième colonne à un niveau au-dessus du point d’arrivée de la deuxième partie du liquide, un liquide appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus lourd est soutiré de la deuxième colonne et un gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd est soutiré en tête de la deuxième colonne comme produit. Selon d’autres caractéristiques facultatives : -une troisième partie du liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger se vaporise dans le premier échangeur de chaleur et est renvoyée à la première colonne de distillation. -une partie du gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd est condensée et renvoyée en tête de la deuxième colonne. -au moins une partie du froid pour condenser la partie du gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd est produite par un premier cycle de réfrigération fermé. -un compresseur du premier cycle de réfrigération est entraîné par une turbine qui détend au moins une partie d’un gaz appauvri en l’au moins un composant léger produit par la séparation du gaz d’alimentation par condensation partielle et/ou par distillation. -la deuxième et éventuellement la troisième partie du liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger est pressurisée par une pompe en amont du premier échangeur de chaleur. -un cycle de réfrigération fermé produit du froid pour refroidir le premier échangeur de chaleur. -le gaz d’alimentation comprimé et refroidi est séparé par condensation partielle pour produire le gaz appauvri en CO2 ainsi qu’un liquide, le liquide est séparé par distillation dans la première colonne de distillation, étant envoyé en tête de la première colonne de distillation. Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de séparation à basse température d’un gaz d’alimentation contenant du CO2, au moins un composant plus léger que CO2 et au moins un composant plus lourd que le CO2 pour produire un fluide riche en CO2 comprenant un compresseur comprenant au moins deux étages, un premier échangeur de chaleur, une première colonne de distillation, une deuxième colonne de distillation, une conduite pour envoyer le gaz d’alimentation pour être comprimé dans le compresseur comprenant au moins deux étages, une conduite pour envoyer le gaz comprimé se refroidir dans le premier échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer le gaz refroidi dans le premier échangeur de chaleur se séparer à basse température au moins par distillation dans la première colonne de distillation pour produire un liquide enrichi en CO2 et appauvri en le composant plus léger que le CO2 et un gaz appauvri en CO2 et enrichi en le composant plus léger que le CO2, une conduite pour envoyer le gaz appauvri en CO2 se réchauffer dans le premier échangeur de chaleur, un moyen de détente, une conduite pour envoyer une première partie du liquide enrichi en CO2 être détendue dans le moyen de détente, une conduite pour envoyer la première partie détendue à la deuxième colonne de distillation sous forme liquide, une conduite pour envoyer une deuxième partie du liquide enrichi en CO2 se vaporiser dans le premier échangeur de chaleur, une conduite pour envoyer la deuxième partie vaporisée en cuve de la deuxième colonne de distillation à un point d’arrivée, la première partie du liquide étant envoyée à la deuxième colonne à un niveau au-dessus du point d’arrivée de la deuxième partie du liquide, des moyens pour soutirer un liquide appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus lourd de la deuxième colonne et des moyens pour soutirer un gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd en tête de la deuxième colonne comme produit. Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de séparation à basse température d’un gaz d’alimentation contenant du CO2, au moins un composant plus léger que CO2 et au moins un composant plus lourd que le CO2 pour produire un fluide riche en CO2 comprenant un compresseur comprenant au moins deux étages, un premier échangeur de chaleur, une première colonne de distillation, une deuxième colonne de distillation, une conduite pour envoyer le gaz d’alimentation pour être comprimé dans le compresseur comprenant au moins deux étages, une conduite pour envoyer le gaz comprimé se refroidir dans le premier échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer le gaz refroidi dans le premier échangeur de chaleur se séparer à basse température au moins par distillation dans la première colonne de distillation pour produire un liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger que le CO2 et un gaz appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus léger que le CO2, une conduite pour envoyer le gaz appauvri en CO2 se réchauffer dans le premier échangeur de chaleur, un moyen de détente, une conduite pour envoyer une première partie du liquide enrichi en CO2 être détendue dans le moyen de détente, une conduite pour envoyer la première partie détendue à la deuxième colonne de distillation sous forme liquide, des moyens pour soutirer un liquide appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus lourd de la deuxième colonne et des moyens pour soutirer un gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd en tête de la deuxième colonne comme produit, un cycle de réfrigération fermé comprenant au moins un compresseur de cycle et comprenant au moins un compresseur de produit, au moins un dit compresseur de cycle et au moins un dit compresseur de produit étant intégrés dans une seule machine de compression. L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures : représente schématiquement les étapes qui précèdent un procédé selon l’invention. représente schématiquement un procédé selon l’invention. représente schématiquement un procédé selon l’invention. Le procédé de traitement d’un gaz, par exemple issu d’une combustion, comprend : le refroidissement du gaz la compression du gaz refroidi le séchage du gaz comprimé la séparation du gaz comprimé par adsorption par bascule de pression (désigné par l’acronyme bien connu PSA) la compression du gaz résiduaire produit par le PSA la séparation à basse pression du gaz résiduaire comprimé utilisant des moyens de production de froid. illustre les premières étapes du procédé selon une variante de l’invention. Le gaz FG est un gaz de combustion (en anglais « flue gas ») contenant du CO2, de l’azote. Il est refroidi dans une colonne de lavage à l’eau Q (en anglais « quench column »), l’eau 41 étant envoyée en tête de la colonne afin de réduire la température du gaz FG de 160°C à ~40°C. Une partie des condensats pris en cuve de la colonne Q sont refroidis contre de l’eau CW et sont recyclés comme débit 45 pour refroidir le gaz FG. Le gaz refroidi 43 pris en tête de la colonne Q est saturé en eau et est comprimé par un compresseur à plusieurs étages C1, C8, C9, C10 jusqu’à une pression d’environ 9 bar abs. La plupart de l’eau dans le gaz 43 est ainsi condensée et les condensats d’eau formés dans les séparateurs S1, S2, S3, entre les étages sont collectés pour former partie du débit 45. Le gaz comprimé est ensuite séché par condensation partielle après refroidissement à l’eau CW et refroidissement à l’eau W provenant d’une tour de refroidissement T pour refroidir le gaz comprimé jusqu’à environ 10°C. L’eau condensée dans le séparateur S4 rejoint le débit 45. Le gaz est ensuite séché de manière plus dans des sécheurs D avant envoi au PSA, ici indiqué comme CO2 PSA, qui produit un gaz enrichi en CO2 et appauvri en azote à une première pression 1 et un gaz appauvri en CO2 mais enrichi en azote à une deuxième pression plus élevée que la première pression. La régénération du PSA est effectuée par un gaz 3 qui sera décrit plus loin. Le gaz enrichi en azote est détendu depuis environ 8 bar jusqu’à la pression atmosphérique, afin de produire une partie de l’énergie pour comprimer le gaz FG. Ensuite il sert pour refroidir l’eau H20 dans la tour T avant d’être envoyé à l’air comme gaz de tête de la tour T. L’eau refroidie W est pompée par la pompe P2 pour refroidir le gaz en amont du séparateur S4 comme déjà décrit. Le gaz enrichi en CO2 1 provenant de la séparation par adsorption dans l’unité CO2 PSA est comprimé dans un compresseur jusqu’à environ 39 bars et séparé à basse température, c’est-à-dire à une température en dessous de 0°C, voire en dessous de -30°C. Deux manières différentes de réaliser ces prochaines étapes seront décrites dans les et . représente schématiquement un procédé selon l’invention. Un débit gazeux 1 est comprimé dans un compresseur à plusieurs étages, ici quatre étages C1, C2, C3, C4, ici avec un refroidisseur R1, R2, R3 entre chaque paire d’étages et deux refroidisseurs R4, R5 en aval du dernier étage. Ce débit 1 peut par exemple être le résiduaire d’un PSA H2 ou CO2 et peut être comprimé jusqu’à au moins 35 bars abs dans les étages du compresseur C1 à C4. Les refroidisseurs R1 à R3 sont refroidis uniquement par de l’eau de refroidissement CW, tout comme le refroidisseur R5. Le débit gazeux 1 contient du CO2 et au moins un composant plus léger pouvant être de l’hydrogène, du monoxyde de carbone, de l’azote ou de l’oxygène. Dans cet exemple, le débit gazeux est riche en azote. De préférence le débit gazeux 1 contient moins qu’1% mol. de méthane. Le débit gazeux refroidi dans les deux refroidisseurs R4, R5 en aval du dernier étage est refroidi jusqu’à une température en dessous de -50°C dans un premier échangeur de chaleur E par échange de chaleur avec au moins un fluide issu de la séparation froide. Cet échangeur E peut être de type en aluminium brasé à plaques et à ailettes. Le débit gazeux 1 se condense partiellement dans le premier échangeur de chaleur E et le débit diphasique formé est séparé dans un séparateur de phase S formant un gaz 3 enrichi en l’au moins un composant plus léger, ici au moins l’azote. Ce gaz se réchauffe dans le premier échangeur E et ensuite se réchauffe dans le premier refroidisseur R4 suivant directement le dernier étage C4 du compresseur depuis une température de 30°C jusqu’à une température de 100°C, étant le seul fluide de refroidissement envoyé à ce premier refroidisseur R4. Ensuite le gaz refroidi dans le premier refroidisseur R4 se refroidit dans un deuxième refroidisseur R5 contre de l’eau de refroidissement CW à une température ambiante inférieure à 40°C, voire inférieure à 30°C. Alternativement le débit gazeux 3 enrichi en l’au moins un composant léger peut refroidir le gaz comprimé dans le deuxième refroidisseur R5, le premier étant refroidi par de l’eau. Alternativement ou en addition, le débit enrichi en l’au moins un composant léger peut refroidir le gaz comprimé dans un refroidisseur R1, R2, R3 entre deux étages du compresseur. Ainsi le gaz 3 à détendre dans une turbine T est préchauffé contre le gaz comprimé dans le compresseur C1 à C4, de sorte que la chaleur de compression permet de produire plus d’énergie dans la turbine. Le débit gazeux 3 enrichi en composant léger réchauffé dans le premier refroidisseur R4 se trouve à 8 bar et est détendu dans la turbine T depuis cette pression jusqu’à environ la pression atmosphérique. Le débit gazeux enrichi en composant léger 3 peut servir ensuite à régénérer des adsorbants pour sécher le gaz alimentant le PSA pour produire le débit 1. En addition ou alternativement le débit détendu 3 peut alimenter l’unité PSA pour récupérer le CO2 qu’il contient. Le liquide 5 du séparateur de phases S est envoyé en tête d’une colonne de distillation C dont un liquide 9 enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins composant léger est soutiré en cuve. Au moins une partie du liquide est pressurisée par une pompe P et peut être envoyée se vaporiser dans le premier échangeur de chaleur E, une partie 11 du liquide vaporisé étant éventuellement envoyée en cuve de la colonne C comme rebouillage et l’autre partie 19 étant envoyée alimenter la colonne N en cuve. Le gaz de tête 7 de la colonne C se réchauffe dans le premier échangeur E. La colonne N est une colonne d’élimination de NOx plus lourds que le CO2, le NOx étant une dénomination couvrant les composés suivants : le monoxyde d'azote (NO), le dioxyde d'azote (NO2), le protoxyde d'azote (N2O), le tétraoxyde de diazote (N2O4), le trioxyde d'azote (N2O3). Le NO étant plus léger que le CO2, la colonne N sert à éliminer le dioxyde d'azote (NO2), le protoxyde d'azote (N2O), le tétraoxyde de diazote (N2O4), le trioxyde d'azote (N2O3), si présents dans le liquide. Dans cette colonne alimentée par le débit 19, au moins une impureté plus lourde que le CO2 sont lavées par un reflux intermédiaire de CO2 15 et un reflux de tête 23 de CO2 pur pour produire en cuve un liquide enrichi en l’au moins une impureté plus lourde 25, telle que les NOX, par exemple le NO2. Le liquide enrichi en l’au moins impureté plus lourde 25 se vaporise dans le premier échangeur E. Le gaz de tête 21 de la colonne N constitue le produit épuré en l’au moins une impureté plus lourde et se réchauffe dans le premier échangeur E avant d’être comprimé dans un premier étage de compression C5 entraîné par la turbine T. Après refroidissement en R6, le débit est divisé, une partie 23 étant condensé dans le premier échangeur E et le reste 27 étant comprimé dans les étages de compression C6, C7 pour former un produit gazeux sous pression. Le gaz comprimé dans C7 constitue le produit gazeux riche en CO2 dans cet exemple. La partie 23 est renvoyée en tête de la colonne N comme reflux. L’échangeur E, le séparateur de phase S et la colonne C sont à l’intérieur d’une enceinte CB isolée thermiquement. Deux moyens de production de froid sont utilisés : Un cycle fermé dans lequel du CO2 est comprimé dans un compresseur de cycle CC et renvoyé au premier échangeur de chaleur où il est refroidi, liquéfié, séparé et détendu dans deux vannes différentes pour former deux débits à 5.5 and 9.5 bar abs. Ces deux débits sont réchauffés dans le premier échangeur de chaleur E pour fournir du froid puis sont renvoyés au compresseur de cycle CC. Vaporisation du liquide 9 dans l’échangeur E. Evidemment le système peut comprendre plusieurs séparateurs de phase, en série et/ou en parallèle et en amont de la distillation ainsi qu’au moins une colonne de distillation. Si le système ne comprend pas de séparateur de colonne, le gaz détendu dans la turbine sera pris en haut de la colonne de distillation. De préférence, au moins un des compresseurs de cycle CC et au moins un compresseur de produit C6,C7, sont intégrés dans une seule machine de compression. représente schématiquement un autre procédé selon l’invention. Un débit gazeux 1 est comprimé dans un compresseur à plusieurs étages, ici quatre étages C1, C2, C3, R4, ici avec un refroidisseur R1, R2, R3 entre chaque paire d’étages et un seul refroidisseur R5 en aval du dernier étage C4. Ce débit 1 est le résiduaire d’un PSA CO2 et peut être comprimé jusqu’à au moins 35 bars abs dans les étages du compresseur C1 à C4. Les refroidisseurs R1 à R3 sont refroidis uniquement par de l’eau de refroidissement CW, tout comme le refroidisseur R5. Le débit gazeux 1 contient du CO2 et au moins un composant plus léger pouvant être de l’hydrogène, du monoxyde de carbone, de l’azote ou de l’oxygène. Dans cet exemple, le débit gazeux est riche en azote. De préférence le débit gazeux 1 contient moins qu’1% mol. de méthane. Le débit gazeux refroidi dans le refroidisseur R5 en aval du dernier étage est refroidi jusqu’à une température en dessous de -50°C dans un premier échangeur de chaleur E par échange de chaleur avec au moins un fluide issu de la séparation froide. Cet échangeur E peut être de type en aluminium brasé à plaques et à ailettes. Le débit gazeux 1 se condense partiellement dans le premier échangeur de chaleur E et le débit diphasique formé est séparé dans un séparateur de phase S formant un gaz 3 enrichi en l’au moins un composant plus léger, ici au moins l’azote. Ce gaz se réchauffe dans le premier échangeur E et ensuite est détendu dans une turbine T. Le gaz 3 contient la plupart de l’azote présent dans le débit 1 ainsi que du dioxyde de carbone. Le débit gazeux 3 enrichi en composant léger réchauffé dans le premier refroidisseur R4 se trouve à 8 bar et est détendu dans la turbine T depuis cette pression jusqu’à environ la pression atmosphérique. Le débit gazeux enrichi en composant léger 3 est ensuite réchauffé dans l’échangeur E et peut servir à régénérer des adsorbants pour sécher le gaz alimentant le PSA pour produire le débit 1. Le gaz ayant servi à la régénération des sécheurs D est mélangé avec le gaz à séparer en aval de l’étage C10. De cette façon, le CO2 qu’il contient est récupéré et plus de NOX est absorbé pendant la condensation partielle en amont du séparateur S4. En addition ou alternativement le débit détendu 3 peut alimenter l’unité PSA pour récupérer le CO2 qu’il contient. Le liquide 5 du séparateur de phases S est détendu jusqu’à environ 14 bars et envoyé en tête d’une colonne de distillation C dont un liquide 9 enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant léger est soutiré en cuve. Le liquide peut être pressurisée par une pompe P ou sinon transféré grâce au différentiel de pression. Une partie du liquide est envoyée se vaporiser dans le premier échangeur de chaleur E, une partie 11 du liquide vaporisé envoyée en cuve de la colonne C comme rebouillage et l’autre partie 19 étant envoyée alimenter la colonne N en cuve sous forme gazeuse. Le reste du liquide pressurisé est envoyé comme reflux intermédiaire à la colonne N sous forme liquide. Le gaz de tête 7 de la colonne C se réchauffe dans le premier échangeur E et est enrichi en composants légers du liquide 5, par exemple oxygène et/ou azote et/ou méthane et/ou NO. Il peut être recyclé en amont du PSA. La colonne N est une colonne d’élimination de NOx plus lourds que le CO2, le NOx étant une dénomination couvrant les composés suivants : le monoxyde d'azote (NO), le dioxyde d'azote (NO2), le protoxyde d'azote (N2O), le tétraoxyde de diazote (N2O4), le trioxyde d'azote (N2O3). Le NO étant plus léger que le CO2, la colonne N sert à éliminer le dioxyde d'azote (NO2), le protoxyde d'azote (N2O), le tétraoxyde de diazote (N2O4), le trioxyde d'azote (N2O3), si présents dans le liquide. Dans cette colonne alimentée par le débit, l’au moins une impuretés plus lourde que le CO2 est lavée par un reflux intermédiaire de CO2 et un reflux de tête de CO2 pur pour produire en cuve un liquide enrichi en l’au moins une impureté plus lourde, telle que les NOX, par exemple le NO2. Le liquide 25 enrichi en NOx plus lourd que le CO2, tel que le NO2, est soutiré en cuve de la colonne N. Le liquide 25 est réchauffé dans l’échangeur E puis recyclé au gaz de combustion FG en amont de la colonne Q. Le compresseur C5 entrainé par la turbine T fait partie d’un cycle de réfrigération au CO2 ou à l’ammoniac. Le gaz est ensuite comprimé par d’autres étages de compression C6, C7, avec un refroidisseur à l’eau CW entre chaque paire d’étages (R6 entre C5 et C6) et un dernier refroidisseur en aval de l’étage C7. Le gaz de tête 21 de la colonne N constitue le produit gazeux riche en CO2 dans cet exemple. Ce gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant lourd est condensé dans un échangeur de chaleur 22, refroidi par le cycle de réfrigération C22, C23. Une partie 28 est renvoyée à la colonne N comme reflux et le reste 24 du liquide constitue un produit du procédé. L’échangeur E, le séparateur de phase S et les colonnes C, N sont à l’intérieur d’une enceinte CB isolée thermiquement. Trois moyens de production de froid sont utilisés : Un cycle fermé dans lequel du CO2 est comprimé dans un compresseur de cycle CC et renvoyé au premier échangeur de chaleur où il est refroidi, liquéfié, séparé et détendu dans deux vannes différentes pour former deux débits à 5.5 and 9.5 bar abs. Ces deux débits sont réchauffés dans le premier échangeur de chaleur E pour fournir du froid puis sont renvoyés au compresseur de cycle CC. Vaporisation du liquide 9 dans l’échangeur E. Un cycle fermé de CO2 ou d’ammoniac utilisant les compresseurs C22, C23. Evidemment le système peut comprendre plusieurs séparateurs de phase, en série et/ou en parallèle et en amont de la distillation ainsi qu’au moins une colonne de distillation. Procédé de séparation à basse température d’un gaz d’alimentation (1) contenant du CO2, au moins un composant plus léger que CO2 et au moins un composant plus lourd que le CO2 pour produire un fluide riche en CO2 dans lequel le gaz d’alimentation est comprimé dans un compresseur (C1, C2, C3, C4) comprenant au moins deux étages, le gaz comprimé étant refroidi dans un premier échangeur de chaleur (E), le gaz refroidi dans le premier échangeur de chaleur est séparé à basse température au moins par distillation dans une première colonne de distillation (C) pour produire un liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger que le CO2 (8) et un gaz (7) appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus léger que le CO2, le gaz appauvri en CO2 (7) se réchauffe dans le premier échangeur de chaleur, une première partie du liquide (10, 15) enrichi en CO2 est détendue et envoyée à une deuxième colonne de distillation (N) sous forme liquide, une deuxième partie (9) du liquide enrichi en CO2 est vaporisée dans le premier échangeur de chaleur puis envoyée sous forme gazeuse en cuve de la deuxième colonne de distillation à un point d’arrivée, la première partie du liquide étant envoyée à la deuxième colonne à un niveau au-dessus du point d’arrivée de la deuxième partie du liquide, un liquide appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus lourd (25) est soutiré de la deuxième colonne et un gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd (21) est soutiré en tête de la deuxième colonne comme produit (24, 27). Procédé selon la revendication 1 dans lequel une troisième partie (17) du liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger se vaporise dans le premier échangeur de chaleur (E) et est renvoyée à la première colonne de distillation (C). Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel une partie (23, 28) du gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd est condensée et renvoyée en tête de la deuxième colonne (N). Procédé selon la revendication 3 dans lequel au moins une partie du froid pour condenser la partie (28) du gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd est produite par un premier cycle de réfrigération fermé (C21, C22, C23). Procédé selon la revendication 4 dans lequel un compresseur du premier cycle de réfrigération (C21) est entraîné par une turbine (T) qui détend au moins une partie (3) d’un gaz appauvri en l’au moins un composant léger produit par la séparation du gaz d’alimentation par condensation partielle (S) et/ou par distillation (C). Procédé selon une des revendications précédentes dans lequel la deuxième (9) et éventuellement la troisième partie (17) du liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger est pressurisée par une pompe (P) en amont du premier échangeur de chaleur (E). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel un cycle de réfrigération fermé (C21, C22, C23) produit du froid pour refroidir le premier échangeur de chaleur (E). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le gaz d’alimentation (1) comprimé et refroidi est séparé par condensation partielle (S) pour produire le gaz appauvri en CO2 (3) ainsi qu’un liquide (5), le liquide est séparé par distillation dans la première colonne de distillation (C), étant envoyé en tête de la première colonne de distillation. Appareil de séparation à basse température d’un gaz d’alimentation contenant du CO2, au moins un composant plus léger que CO2 et au moins un composant plus lourd que le CO2 pour produire un fluide riche en CO2 comprenant un compresseur (C1, C2, C3,C4) comprenant au moins deux étages, un premier échangeur de chaleur (E), une première colonne de distillation (C), une deuxième colonne de distillation (N), une conduite pour envoyer le gaz d’alimentation pour être comprimé dans le compresseur comprenant au moins deux étages, une conduite pour envoyer le gaz comprimé se refroidir dans le premier échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer le gaz refroidi dans le premier échangeur de chaleur se séparer à basse température au moins par distillation dans la première colonne de distillation pour produire un liquide enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus léger que le CO2 et un gaz appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus léger que le CO2, une conduite pour envoyer le gaz appauvri en CO2 se réchauffer dans le premier échangeur de chaleur, un moyen de détente, une conduite pour envoyer une première partie du liquide (10,15) enrichi en CO2 être détendue dans le moyen de détente, une conduite pour envoyer la première partie détendue à la deuxième colonne de distillation sous forme liquide, une conduite pour envoyer une deuxième partie du liquide (9) enrichi en CO2 se vaporiser dans le premier échangeur de chaleur, une conduite pour envoyer la deuxième partie vaporisée en cuve de la deuxième colonne de distillation à un point d’arrivée, la première partie du liquide étant envoyée à la deuxième colonne à un niveau au-dessus du point d’arrivée de la deuxième partie du liquide, des moyens pour soutirer un liquide (25) appauvri en CO2 et enrichi en l’au moins un composant plus lourd de la deuxième colonne et des moyens pour soutirer un gaz enrichi en CO2 et appauvri en l’au moins un composant plus lourd (21) en tête de la deuxième colonne comme produit (24, 27). Appareil selon la revendication 9 comprenant un cycle de réfrigération fermé comprenant au moins un compresseur de cycle (CC) et comprenant au moins un compresseur de produit (C6, C7), au moins un dit compresseur de cycle et au moins un dit compresseur de produit étant intégrés dans une seule machine de compression.