Faits :
A.
Par jugement du 26 juin 2015, le Tribunal criminel de l'arrondissement de Lausanne a reconnu X._ coupable de blanchiment d'argent, d'infractions graves à la loi fédérale sur les stupéfiants et de séjour illégal en Suisse. Il l'a condamné à une peine privative de liberté de 11 ans, sous déduction de 745 jours de détention avant jugement et a ordonné que deux des trois jours de détention provisoire subis dans des conditions illicites soient également déduits de la peine fixée, à titre de réparation du tort moral. Il a mis une partie des frais de justice par 86'409 fr. 85 à la charge de X._ et a fixé les honoraires de son avocate d'office.
B.
Par jugement du 20 janvier 2016, la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal du canton de Vaud a partiellement admis l'appel de X._, a confirmé la déclaration de culpabilité et l'a condamné à une peine privative de liberté de 9 ans, sous déduction de 745 jours de détention avant jugement et deux jours de détention provisoire subis dans des conditions illicites. Elle a ordonné le maintien de X._ en exécution anticipée de peine, a fixé l'indemnité au défenseur d'office pour la procédure d'appel et a mis à sa charge deux quinzièmes des frais de l'instance d'appel.
La cour cantonale a retenu les faits suivants.
X._ a séjourné illégalement en Suisse du 11 mai 2009 au 18 mars 2013. De février à mai 2013, il s'est livré à un trafic de cocaïne portant sur une quantité de 3'213.35 grammes, représentant 996.1 grammes de cocaïne pure. Il a importé depuis l'Espagne vers la Suisse, conjointement avec A._ et/ou B._, au moins 2'463.5 grammes de cocaïne, soit 548.3 grammes purs. Ces importations ont eu lieu à cinq reprises durant la période concernée. La première livraison de 900 grammes de cocaïne, dont 190 grammes (représentant 58.9 grammes purs) étaient destinés à X._, a été faite à Lausanne, les 7-8 avril 2013, par l'intermédiaire de C._ avec le concours de D._. La deuxième a eu lieu à J._, au domicile de E._, le 26 avril 2013, par l'intermédiaire de celui-ci, et portait sur 163.5 grammes de cocaïne (73.3 grammes purs). La troisième a été faite à Genève, le 12 mai 2013, par l'intermédiaire de F._ et d'une autre personne non identifiée, et portait sur 1'000 grammes de cocaïne, dont 160 grammes (49.6 grammes purs) étaient destinés à X._. La quatrième a eu lieu à la K._, au domicile de G._, le 19 mai 2013, par l'intermédiaire de celui-ci et d'une autre personne non identifiée, et portait sur 200 grammes (62 grammes purs) destinés à X._. La dernière a été effectuée au même endroit que la quatrième, le 26 mai 2013, par l'intermédiaire de G._ et du transporteur H._, et portait sur 1'278.1 grammes de cocaïne, dont 200 grammes (134 grammes purs) étaient destinés à X._. De mars à mai 2013, celui-ci a, en plus des importations mentionnées ci-dessus, acheté et vendu 749.85 grammes de cocaïne (232.45 grammes purs) à diverses personnes domiciliées en Suisse. De décembre 2009 à mai 2013, X._ a enfin transféré plus de 45'000 fr. provenant de son trafic de stupéfiants.
C.
X._ interjette un recours en matière pénale au Tribunal fédéral contre le jugement du 20 janvier 2016. Il conclut, principalement, avec suite de frais et dépens, à la réformation du jugement en ce sens que la peine privative de liberté à prononcer ne dépasse pas 6 ans, sous déduction de la détention préventive subie avant jugement. Subsidiairement, il demande le renvoi de la cause à l'autorité cantonale pour nouvelle décision au sens des considérants. Il requiert que les frais de justice de première et deuxième instance soient mis à la charge de l'Etat, subsidiairement, revus selon la décision rendue par le Tribunal fédéral. Il demande à être mis au bénéfice de l'assistance judiciaire.
D.
Invités à se déterminer, la cour cantonale et le ministère public se sont référés au jugement attaqué.

Considérant en droit :
1.
Le recourant invoque une violation de l'<ref-law>. Il estime que l'acte d'accusation, établi par le ministère public le 14 avril 2015 lui reprochant de s'être « livré à un trafic de cocaïne portant sur une quantité de non moins de 1'663.35 grammes, représentant 610.25 grammes de cocaïne pure », ne permettait pas à la cour cantonale de retenir qu'il s'était livré à un trafic portant sur une quantité totale de 3'213.35 grammes, représentant 996.1 grammes de cocaïne pure, car cette quantité est supérieure à celle figurant dans l'acte d'accusation.
1.1. L'<ref-law> consacre la maxime d'accusation. Selon cette disposition, une infraction ne peut faire l'objet d'un jugement que si le ministère public a déposé auprès du tribunal compétent un acte d'accusation dirigé contre une personne déterminée sur la base de faits précisément décrits. En effet, Ie prévenu doit connaître exactement les faits qui lui sont imputés et les peines et mesures auxquelles il est exposé, afin qu'il puisse s'expliquer et préparer efficacement sa défense (<ref-ruling> consid. 3.4.1 p. 142 s.; <ref-ruling> consid. 6.2 p. 244 s.). Le tribunal est lié par l'état de fait décrit dans l'acte d'accusation (principe de I'immutabilité de I'acte d'accusation), mais peut s'écarter de I'appréciation juridique qu'en fait Ie ministère public (<ref-law>), à condition d'en informer les parties présentes et de les inviter à se prononcer (<ref-law>).
Les <ref-law> règlent la mise en accusation, en particulier Ie contenu strict de I'acte d'accusation. Selon I'<ref-law>, l'acte d'accusation désigne notamment les actes reprochés au prévenu, Ie lieu, la date et l'heure de leur commission ainsi que leurs conséquences et Ie mode de procéder de l'auteur (let. f); les infractions réalisées et les dispositions légales applicables de I'avis du ministère public (let. g). En d'autres termes, l'acte d'accusation doit contenir les faits qui, de I'avis du ministère public, correspondent à tous les éléments constitutifs de l'infraction reprochée au prévenu (arrêt 6B_489/2013 du 9 juillet 2013 consid. 1.1).
1.2. En l'espèce, l'acte d'accusation décrit précisément l'activité délictueuse du recourant en rapport avec les stupéfiants. La description des faits retenus par la cour cantonale dans le jugement attaqué reprend mot pour mot les faits contenus dans l'acte d'accusation (jugement p. 29 s. ch. 3). Force est donc d'admettre qu'elle ne s'est pas écartée des faits décrits dans l'acte d'accusation. L'argument du recourant tendant à prétendre que l'autorité de jugement était liée par les 1'663.35 grammes de cocaïne n'est pas pertinent. En effet, en retenant la formulation « portant sur une quantité de non moins de 1'663.35 grammes », le ministère public a envisagé une quantité minimale sur laquelle avait porté le trafic. Le grief tiré de la violation du principe de l'accusation doit donc être rejeté.
2.
Le recourant critique la quotité de la peine et se plaint d'arbitraire dans l'établissement des faits s'agissant de la quantité de drogue sur laquelle portait le trafic, sur son rôle dans l'organisation criminelle et sur les montants blanchis.
2.1. Le recourant considère que c'est de façon arbitraire que la cour cantonale a retenu qu'il devait répondre de l'importation de la cocaïne en qualité d'organisateur de celle-ci et de membre haut placé du réseau. Il affirme n'avoir été qu'un des grossistes et, qu'en cette qualité, il recevait la marchandise qu'il avait commandée, agissant ainsi de façon indépendante. Selon le recourant, les éléments du dossier ne permettaient pas à la cour cantonale de dire qu'il était organisateur et coauteur du trafic.
A ce sujet, la cour cantonale a constaté que le recourant avait participé à un trafic de stupéfiants d'une ampleur considérable avec une organisation des plus efficaces. Dans ce réseau, il avait un rôle important, il coordonnait le trafic entre l'Espagne et la Suisse, il donnait des directives aux autres membres de l'organisation, passait les commandes, organisait le transport par les mules, gérait l'approvisionnement en marchandise avec les fournisseurs en Espagne et distribuait celle-ci. Par son rôle, il occupait un poste haut placé dans le réseau. La cour cantonale a donc admis que le recourant avait agi comme coauteur des importations ayant fait l'objet des livraisons des 7-8 avril et 12 mai 2013.
2.2. Est un coauteur celui qui collabore, intentionnellement et de manière déterminante, avec d'autres personnes à la décision de commettre une infraction, à son organisation ou à son exécution, au point d'apparaître comme l'un des participants principaux. Il faut que, d'après les circonstances du cas concret, la contribution du coauteur apparaisse essentielle à l'exécution de l'infraction. La seule volonté quant à l'acte ne suffit pas. Il n'est toutefois pas nécessaire que le coauteur ait effectivement participé à l'exécution de l'acte ou qu'il ait pu l'influencer. La coactivité suppose une décision commune, qui ne doit cependant pas obligatoirement être expresse, mais peut aussi résulter d'actes concluants, le dol éventuel quant au résultat étant suffisant. Il n'est pas nécessaire que le coauteur participe à la conception du projet, auquel il peut adhérer ultérieurement. Il n'est pas non plus nécessaire que l'acte soit prémédité; le coauteur peut s'y associer en cours d'exécution. Ce qui est déterminant, c'est que le coauteur se soit associé à la décision dont est issue l'infraction ou à la réalisation de cette dernière, dans des conditions ou dans une mesure qui le font apparaître comme un participant non pas secondaire, mais principal. La jurisprudence exige même que le coauteur ait une certaine maîtrise des opérations et que son rôle soit plus ou moins indispensable (<ref-ruling> consid. 2.3.1 p. 155; <ref-ruling> consid. 9.2.1; <ref-ruling> consid. 3a; <ref-ruling> consid. 2d p. 23).
En matière d'infractions à l'<ref-law>, dès que le prévenu accomplit l'un des actes visés par cette disposition, il est l'auteur de l'infraction, une participation à un autre titre, telle une complicité, n'entrant pas en ligne de compte (<ref-ruling> consid. 3.2 p. 193).
2.3. En l'espèce, il ressort des faits sur lesquels s'est fondée la cour cantonale que le recourant et A._ ont demandé à C._ de transporter de la drogue d'Espagne en Suisse. Ce transport a eu lieu les 7-8 avril 2013. Le recourant s'est informé de l'arrivée de la mule en Suisse et lui a donné la liste des personnes à livrer ainsi que les quantités (aud. 26 p. 3). Il est à noter que le recourant, qui était en Espagne à cette époque, a agi comme organisateur du trafic et non pas comme distributeur de la drogue, cette partie du travail ayant été faite par un tiers. Concernant la livraison du 12 mai 2013 faite par F._ et portant sur 1'000 grammes, il ressort des écoutes téléphoniques que le recourant était au courant de l'arrivée de la mule, qu'il s'est informé du moment où la marchandise serait disponible et qu'il a fait prendre ce qui lui revenait par un tiers (Pièce 636 CT N° 39).
Au vu de ces éléments, il apparaît clairement que le rôle du recourant allait au-delà de celui de grossiste, dont l'activité consistait à passer commande, à attendre la livraison et à distribuer la marchandise. En effet, lors de la livraison faite durant son séjour en Espagne, il a organisé la réception de la drogue et sa distribution en Suisse. A une reprise, il a envoyé un tiers prendre la drogue qui lui était destinée. Dans ces conditions, la cour cantonale pouvait, sans arbitraire et sans violer le droit fédéral, admettre que le recourant n'était pas un simple grossiste dans le trafic mais qu'il avait participé activement à l'importation en fournissant un appui logistique important lors des livraisons des 7-8 avril et 12 mai 2013, ce qui lui permettait de le considérer comme coauteur de ces importations.
Il n'y a pas ainsi pas lieu d'examiner quelle était la part de drogue qui était destinée au recourant, sa responsabilité étant donnée pour l'ensemble.
2.4. Concernant l'importation du 19 mai 2013 qui portait sur une quantité globale de 1'000 grammes de cocaïne, la cour cantonale n'a pas retenu que l'activité délictueuse du recourant concernait la totalité de la livraison mais uniquement la part qui lui était destinée, soit 200 grammes. Le recourant affirme que c'est de façon arbitraire que la cour cantonale a retenu cette quantité. Il affirme que seuls 80 grammes lui étaient destinés.
Il ressort des écoutes téléphoniques, en particulier de celle du 27 mai 2013 entre A._ et le recourant à propos de la livraison qui a suivi celle du 19 mai 2013, que la drogue était marquée « comme d'habitude 20 x 5, 100 pure » (Pièce 635 p. 62). En se basant sur ces écoutes, la cour cantonale pouvait retenir sans arbitraire que le recourant avait reçu « comme d'habitude » 200 grammes de cocaïne le 19 mai 2013. L'argumentation du recourant, fondée sur un entretien téléphonique du 20 mai 2013 entre lui-même et A._, ne permet pas de dire que les faits auraient été retenus de façon manifestement inexacte, car il y était fait état d'une livraison de « 20x4 PR et AK 8 », cette dernière référence concernant la drogue la plus pure destinée au recourant.
2.5. La cour cantonale a constaté que le recourant avait acquis et vendu, en plus de ses importations, 749.85 grammes de cocaïne (232.45 grammes purs). Elle a considéré qu'il ne pouvait y avoir aucun doute sur le fait que le recourant avait vendu la cocaïne importée et achetée. Elle en veut pour preuve que les écoutes téléphoniques avaient montré que le recourant s'était très vite trouvé en manque de marchandises pour satisfaire ses clients et qu'à plusieurs reprises il avait dû se fournir auprès d'un réseau local. En conclusion, elle a confirmé intégralement, sans le détailler, « l'état de fait retenu par le Tribunal criminel concernant les ventes de cocaïne de X._ » (ch. 4.10 p. 49). Or, il se trouve qu'en première instance, le recourant a été reconnu coupable de vente de 220 grammes de cocaïne (68.2 grammes purs), soit de toutes les ventes figurant dans l'acte d'accusation (ch. II let. a ch. 2 let. ii), réalisées avant les 7-8 avril 2013 date de la première importation et documentées par des écoutes téléphoniques. Les autres acquisitions et ventes ont été abandonnées (jugement de première instance ch. 2.3.2.3, p. 97).
Le recourant affirme que si des ventes de cocaïne pouvaient lui être imputées, celles-ci ne pouvaient porter que sur les quantités importées à l'exclusion de toute quantité supplémentaire.
Sur la base des considérants du jugement attaqué, il n'est pas possible de savoir quels sont les éléments retenus par la cour cantonale pour considérer que le recourant avait acquis et vendu 529.85 grammes de cocaïne après la livraison des 7-8 avril 2013, quantité qui n'aurait pas fait l'objet des diverses importations. Dans cette mesure, le recours doit être admis et la cause renvoyée à la cour cantonale pour qu'elle se détermine sur ce point.
3.
Dans le jugement attaqué (ch. 5.3 p. 52), la cour cantonale a retenu que le recourant avait agi en qualité d'affilié à une bande s'agissant du trafic de drogue. Toutefois, dans le dispositif de son jugement, elle ne mentionne pas l'<ref-law> concernant le recourant.
Le recourant se prévaut de l'impossibilité pour la cour cantonale de retenir cette circonstance aggravante.
En l'espèce, il y a lieu de considérer qu'elle n'a pas retenu cette circonstance aggravante dans son dispositif, à l'instar de ce qu'avait fait la juridiction de première instance. Cette divergence n'a cependant pas été expliquée dans le jugement, si bien qu'il n'est pas possible de savoir à quel titre cette circonstance a été prise en compte et quelle a été son incidence sur la peine. Le recours doit être admis sur ce point.
4.
La cour cantonale a constaté que le recourant avait fait son trafic à la manière d'un homme d'affaires. Il ne se droguait pas. En tenant compte des quantités de cocaïne mises sur le marché suisse, elle a retenu qu'il était difficile de considérer que le recourant n'importait pas ou ne vendait pas cette drogue pour en tirer un bénéfice. Elle en a conclu que c'était par appât du gain qu'il avait pris des risques et qu'il ne faisait aucun doute que la marchandise importée était vendue.
Le recourant considère que le reproche d'avoir agi par appât du gain ne repose sur aucune preuve. Il affirme que le trafic ne lui aurait procuré aucun gain et que les montants transférés à l'étranger n'auraient servi qu'à payer ses fournisseurs. De plus, le jugement attaqué serait contradictoire et arbitraire dans la mesure où il retient d'une part que l'argent était réinvesti dans la livraison suivante et, d'autre part, qu'il y avait appât du gain de la part du recourant. Celui-ci prétend que son bénéfice aurait été nul car il devait tout réinvestir pour racheter de la marchandise. Ainsi, il n'aurait réalisé aucun bénéfice, il n'aurait fait que rendre service à d'autres.
Le recourant oppose uniquement sa manière de voir à celle de l'autorité cantonale sans préciser en quoi l'état de fait retenu par celle-ci serait arbitraire. Il s'agit d'une argumentation appellatoire qui n'est pas recevable devant le Tribunal fédéral (<ref-law>). Dans cette mesure, le recours sur ce point est irrecevable.
5.
La cour cantonale a constaté que le recourant avait envoyé de l'argent à l'étranger en utilisant des intermédiaires, pour des montants de plus de 45'000 fr. dès 2011. Le recourant n'ayant pas pu établir l'exercice d'une activité lucrative, la cour cantonale a confirmé l'appréciation du Tribunal criminel selon laquelle cet argent provenait du trafic de drogues.
Le recourant conteste l'importance des montants transférés à l'étranger en se basant sur le fait que I._, qui avait servi d'intermédiaire, avait déclaré avoir fait la connaissance du recourant en 2011. Or, depuis cette année-là, les transferts ne se seraient montés qu'à 22'068 francs. De plus, après la première importation, l'argent transféré concernerait le paiement de la drogue.
Il ressort du jugement attaqué que la cour cantonale a accordé pleine crédibilité aux déclarations de I._ lors de son audition par la juridiction de première instance, où elle a admis que l'envoi d'argent du 1er décembre 2009 concernait le recourant. S'agissant de la date de leur rencontre, elle a dit ne plus s'en souvenir mais elle a déclaré que les six virements entre le 1er décembre 2009 et le 29 janvier 2010 à destination du Nigéria et de la Hollande avaient bien été effectués à la demande du recourant. Compte tenu de ces éléments, force est d'admettre que c'est par erreur que la cour cantonale a retenu que les versements litigieux avaient débuté en 2011.
Pour le surplus, le recourant n'a fait valoir aucun argument permettant de douter des déclarations de I._ faites à l'audience de première instance. Ainsi, la cour cantonale pouvait, sans arbitraire, retenir que le recourant avait fait faire des versements à l'étranger pour une somme totale de plus de 45'000 francs.
6.
Le recourant se prévaut d'une bonne collaboration au début de l'enquête, en particulier par ses déclarations circonstanciées lors de son audition du 28 août 2013. Par la suite, si sa collaboration a été moins bonne, c'est par peur des représailles suite à l'arrestation de B._.
Lors de ses premières auditions par la police, le recourant a nié toute participation à un trafic de drogue, en mentant de façon évidente et en affirmant qu'il n'avait rien à se reprocher tant que la police n'aurait pas de preuves (audition du 12 juin 2013). Le 28 août 2013, le recourant a donné des indications sur ses relations avec B._ et A._. Il a toutefois systématiquement minimisé son rôle et fait de nombreuses déclarations qui se sont révélées inexactes.
Dans de telles circonstances, la cour cantonale pouvait sans arbitraire retenir une absence de collaboration.
7.
Au vu de tout ce qui précède, il y a lieu d'admettre partiellement le recours dans la mesure où il est recevable et de renvoyer la cause à la cour cantonale pour qu'elle statue à nouveau sur la mesure de la peine après s'être déterminée sur la quantité de drogue à prendre en compte à titre d'achat ou de vente pour le recourant (acte d'accusation chap. II let. a ch. 2 let. ii), ainsi que sur la question de la bande. Pour le surplus, le recours est rejeté.
8.
Le recourant a requis l'assistance judiciaire. Il peut prétendre à une indemnité de dépens réduite relativement à l'admission partielle de son recours (<ref-law>), ce qui rend sa demande d'assistance judiciaire sans objet dans cette mesure. Le recours était, pour le surplus, dénué de chance de succès, si bien que l'assistance judiciaire doit être refusée (art. 64 al. 1 et 2 LTF). Le recourant supporte des frais réduits en raison de l'issue de la procédure et de sa situation financière (art. 65 al. 2 et 66 al. 1 LTF).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est partiellement admis dans la mesure où il est recevable. L'arrêt attaqué est annulé et la cause est renvoyée à l'autorité cantonale pour nouvelle décision. Pour le surplus, le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2.
La demande d'assistance judiciaire est rejetée, dans la mesure où elle n'est pas sans objet.
3.
Les frais judiciaires, arrêtés à 600 francs, sont mis à la charge du recourant.
4.
Le canton de Vaud versera en mains du conseil du recourant une indemnité de 1'500 francs à titre de dépens pour la procédure devant le Tribunal fédéral.
5.
Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal du canton de Vaud.
Lausanne, le 10 avril 2017
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Denys
La Greffière : Musy