Procédé de séparation d’un mélange gazeux (1) ayant une température de rosée entre 0 et 15°C à une première pression, contenant du dioxyde de carbone et au moins un premier composant plus lourd que le dioxyde de carbone, et éventuellement au moins un deuxième composant plus léger que le dioxyde de carbone comprenant les étapes suivantes: i) Refroidissement du mélange à la première pression jusqu’à une température entre 0 et 15°C et condensation au moins partielle du premier composant du mélange dans un premier échangeur de chaleur (E1) afin d’obtenir un mélange diphasique par échange de chaleur indirect avec un flux liquide (29) sous pression qui se vaporise dans l’échangeur de chaleur ii) Séparation de la phase liquide (H) du mélange diphasique refroidi afin d’obtenir une phase liquide contenant au moins un premier composant et une phase gazeuse (3) appauvri en au moins un premier composant iii) Refroidissement de la phase gazeuse ou d’un gaz dérivé (5) de la phase gazeuse dans un deuxième échangeur de chaleur (E2) et iv) a) Soit liquéfaction de la phase gazeuse refroidie pour produire un liquide riche en CO2 b) Soit séparation par condensation partielle et/ou distillation de la phase gazeuse refroidie ou d’un gaz dérivé de la phase gazeuse refroidie pour produire un liquide enrichi en CO2 (13, 15, 19, 25, 29) et éventuellement appauvri en l’au moins un deuxième composant par rapport au mélange gazeux et v) Le flux liquide de l’étape i) fait partie du liquide riche en CO2 ou enrichi en CO2 de l’étape iv) a) ou b) ou d’un liquide qui en est dérivé, le flux liquide contenant de préférence au moins 95% mol CO2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l’au moins un premier composant est de l’eau, du méthanol ou de l’ammoniac. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le deuxième composant, si présent, est l’azote, l'oxygène, l’hydrogène, le monoxyde de carbone ou le méthane. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le liquide enrichi en CO2 (29) est au moins une partie d’un liquide de cuve (19) d’une colonne de distillation (K). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le liquide enrichi en CO2 (29) est pressurisé par une pompe (P) jusqu’à une pression de pompage comprise entre 30 et 50 bara puis réchauffé jusqu’à une température entre -5 et 10°C avant d’être envoyé au premier échangeur de chaleur. Procédé selon l’une des revendications précédentes 1 à 4 dans lequel le liquide enrichi en CO2 (29) provient d’un cycle CO2 dont une partie du cycle opère sous une deuxième pression, de préférence supérieure à 30 bara, voire supérieure à 46 bara. Procédé selon la revendication 6 dans lequel le liquide enrichi en CO2 (29) est refroidi jusqu’à une température comprise entre -5 et 10°C puis détendu jusqu’à une troisième pression comprise entre 30 et 46 bara et sans changement d’état. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel un autre liquide (23) enrichi en CO2 provenant de la liquéfaction ou condensation partielle et/ou la distillation est vaporisé dans le deuxième échangeur de chaleur (E2) et le gaz enrichi en CO2 (37) obtenu à la sortie du deuxième échangeur de chaleur est envoyé vers un compresseur de CO2 (C3, C4) ou directement dans le CO2 gazeux produit. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le liquide enrichi en CO2 (19, 29) vaporisé dans le premier échangeur de chaleur (E1) est envoyé vers le compresseur de CO2 (C3, C4), éventuellement à la pression de pompage ou à la troisième pression ou directement dans le CO2 gazeux produit. Procédé selon la revendication 8 dans lequel l’autre liquide enrichi en CO2 (23) est envoyé au deuxième échangeur de chaleur (E2) à une pression inférieure à celle du liquide enrichi en CO2 (20) envoyé au premier échangeur de chaleur (E1). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le mélange gazeux (1) est refroidi en amont du premier échangeur de chaleur (E1) par échange de chaleur avec de l’eau ou un autre réfrigérant. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le gaz (5) dérivé de la phase gazeuse (3) est formé en séparant la phase gazeuse par adsorption, perméation et/ou condensation partielle et/ou distillation. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le premier échangeur (E1) effectue un échange de chaleur indirect entre seulement deux fluides (1, 29). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le liquide enrichi en CO2 (29) contient au moins 95% de CO2 et est produit en condensant partiellement (S2, S3) la phase gazeuse refroidie (7). Procédé selon la revendication 14 dans lequel le liquide enrichi en CO2 vaporisé (29) est envoyé se mélanger avec la phase gazeuse (5) en amont d’une étape de condensation partielle et/ou de distillation.