Brevet FR3073835A1 (20190524)

REVENDICATIONS1. Procédé pour la production combinée d'hydrogène et de dioxyde de carbone à partir d'un mélange d'hydrocarbures comportant au moins les étapes suivantes : - une étape (a) de reformage ou d'oxydation partielle du mélange d'hydrocarbures (1) pour l'obtention d'un gaz de synthèse (3) contenant au moins de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, du méthane, de la vapeur d'eau et éventuellement des impuretés dont au moins l'un des hydrocarbures suivants : éthane, propane, éthylène, propène, benzène, méthanol - une étape (b) de refroidissement du gaz de synthèse avec récupération de la chaleur disponible, - une étape (c) de réaction de conversion (en anglais « shift ») de tout ou partie du gaz de synthèse refroidi (5) pour oxyder la majeure partie du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone avec production correspondante d'hydrogène et d'un gaz de synthèse enrichi en H2 et CO2 et contenant des impuretés dont au moins l'un des hydrocarbures suivants : éthane, propane, éthylène, propène, benzène, méthanol, - une étape (d) de refroidissement du gaz de synthèse enrichi en H2 et CO2 (7) issu de l'étape (c) avec élimination de l'eau condensée, - une étape (e) facultative de séchage additionnel du gaz de synthèse refroidi pour obtenir un gaz de synthèse sec (11), - une étape (f) de séparation du gaz de synthèse éventuellement sec (11) dans une unité d'adsorption par modulation de pression (PSA H2) (12) permettant l'obtention d'un flux H2 (16) à haute pression enrichi en hydrogène et d'un flux de gaz résiduaire de PSA (14) appauvri en hydrogène contenant au moins du dioxyde de carbone, de l'hydrogène et au moins l'un des hydrocarbures suivants : éthane, propane, éthylène, propène, - une étape (g) facultative de séchage du flux de gaz résiduaire, - une étape (h) de séparation par perméation du flux du gaz résiduaire (17) dans un premier système membranaire (8) pour l'obtention d'un perméat (20) appauvri en au moins l'un des hydrocarbures suivants : éthane, propane, éthylène, propène, benzène, méthanol et enrichi en dioxyde de carbone et en hydrogène ainsi qu'un nonperméat (19) enrichi en au moins l'un des hydrocarbures suivants : éthane, propane, 15 éthylène, propène et appauvri en dioxyde de carbone et en hydrogène, le perméat ayant une pression partielle de dioxyde de carbone supérieure à 519 kPa, de préférence supérieure à 1000 kPa, et une étape (i) de condensation partielle et/ou de distillation dudit perméat pour 5 l'obtention d'un flux liquide riche en CO2 (22) et d'un flux gazeux résiduaire (23, 36).\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1 dans lequel il n'y a aucune étape de compression du perméat entre les étapes (h) et (i). 10\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le non-perméat (19) de l'étape (h) est séparé dans un deuxième système membranaire (15, 24).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel le non-perméat (19) de l'étape (h) est partiellement condensé. 15\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le flux gazeux résiduaire (11) est envoyé à l'unité d'adsorption par modulation de pression (12).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une 20 partie du non-perméat (19) de l'étape (h) ou un gaz (26) dérivé de ce non-perméat est envoyé à l'étape de reformage ou d'oxydation partielle, comme carburant pour un brûleur de cette étape.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une 25 partie du non-perméat (19) de l'étape (h) ou un gaz (26) dérivé de ce non-perméat est envoyé à l'étape de reformage ou d'oxydation partielle comme gaz d'alimentation.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le premier et/ou deuxième système membranaire (8,15,24) élimine au moins l'un des 30 hydrocarbures suivants : éthane, propane, éthylène, propène, benzène, méthanol de sorte qu'au moins 80%, voire au moins 90% de l'au moins un hydrocarbure alimentant le système membranaire se retrouve dans le non perméat du premier et/ou deuxième système membranaire. 16\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes comprenant une étape de compression dans un compresseur (13B) en amont du premier système membranaire (8). 5\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 9 dans lequel un fluide (15B,\n<CLM>\1\tdérivé du non perméat du premier système membranaire (8) est recyclé en amont du compresseur (13B).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le flux 10 liquide riche en CO2 (22) obtenu est de qualité alimentaire.\n<CLM>\1\tAppareil pour la production combinée d'hydrogène et de dioxyde de carbone à partir d'un mélange d'hydrocarbures comportant : - des moyens de refroidissement (4) d'un gaz de synthèse (3) provenant d'un 15 appareil de reformage ou d'oxydation partielle (1) d'un mélange d'hydrocarbures (1) pour l'obtention du gaz de synthèse contenant au moins de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, du méthane, de la vapeur d'eau et éventuellement des impuretés dont au moins l'un des hydrocarbures suivants : éthane, propane, éthylène, propène, benzène, méthanol avec récupération de la chaleur disponible, 20 - un réacteur de conversion (en anglais « shift ») (6, 6b) de tout ou partie du gaz de synthèse refroidi pour oxyder la majeure partie du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone avec production correspondante d'hydrogène et d'un gaz de synthèse enrichi en H2 et CO2 et contenant des impuretés dont au moins l'un des hydrocarbures suivants : éthane, propane, éthylène, propène, benzène, méthanol, 25 - des moyens de refroidissement (8) du gaz de synthèse enrichi en H2 et CO2 (7) issu de l'étape (c) avec des moyens pour éliminer l'eau condensée, - des moyens (10) facultatifs de séchage additionnel du gaz de synthèse refroidi pour obtenir un gaz de synthèse sec, - une unité d'adsorption par modulation de pression (PSA H2) (12) pour 30 séparer le gaz de synthèse éventuellement sec (11) permettant l'obtention d'un flux H2 (16) à haute pression enrichi en hydrogène et d'un flux de gaz résiduaire de PSA (14) appauvri en hydrogène contenant au moins du dioxyde de carbone, de l'hydrogène et au moins l'un des hydrocarbures suivants : éthane, propane, éthylène, propène, 17 - un premier système membranaire (8) pour séparer par perméation du flux le gaz résiduaire (14) pour l'obtention d'un perméat (20) appauvri en au moins l'un des hydrocarbures suivants : éthane, propane, éthylène, propène, benzène, méthanol et enrichi en dioxyde de carbone et en hydrogène ainsi qu'un non-perméat (19) enrichi 5 en au moins l'un des hydrocarbures suivants : éthane, propane, éthylène, propène et appauvri en dioxyde de carbone et en hydrogène, le perméat ayant une pression partielle de dioxyde de carbone supérieure à 519 kPa, de préférence supérieure à 1000 kPa, et - des moyens de séparation (21) par condensation partielle et/ou de distillation 10 dudit perméat pour l'obtention d'un flux liquide riche en CO2 (22) et d'un flux gazeux résiduaire (23,36). 15