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CA 02800736 2012-11-20
WO 2011/151549 PCT/FR2011/051030
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Procédé et appareil de production de dioxyde de carbone liquide
La présente invention s'applique à un procédé et à un appareil de
production d'un liquide riche en dioxyde de carbone. En particulier elle
s'applique aux procédés de séparation et purification de gaz basés sur le
principe de l'absorption physique qui nécessitent de fonctionner à des
températures inférieures à 0 C tel que le Rectisol ou le Selexol sur
lesquels le dioxyde de carbone doit être produit soit sous forme liquide, soit
io sous forme comprimé à des fins tels que la séquestration, l'EOR (Enhanced
Oil
Recovery), ou toute autre application dédiée à la réduction des émissions de
dioxyde de carbone.
Dans une unité de séparation et purification de gaz basé sur le principe
de l'absorption physique qui nécessite de fonctionner à des températures
inférieures à 0 C tel que le Rectisol ou le Selexol , il est nécessaire
d'apporter des quantités importantes de froid afin que le procédé puisse
fonctionner de façon efficace. Communément ce froid est apporté par des
groupes frigorifiques fonctionnant sur des fluides externes au procédé tel que
par exemple de l'ammoniac ou du propylène.
Dans le cadre de réduction des émissions de dioxyde de carbone par
des procédés de précombustion, le dioxyde de carbone séparé, doit être produit
soit sous forme liquide afin d'être transporté par route, voie fluviale ou
maritime,
soit sous forme comprimée afin d'être transporté par canalisation. Ces
procédés utilisent généralement un compresseur fonctionnant avec le fluide à
liquéfier (dioxyde de carbone) pour assurer le bilan frigorifique nécessaire à
la
production de dioxyde de carbone sous forme liquide, ou comprimé
La Figure 1 illustre un appareil selon l'art antérieur. Une unité de
séparation et purification de gaz de type Rectisol 10 sépare un gaz à
traiter
contenant du dioyxde de carbone 1 pour produire un gaz épuré 2 et un gaz
3o riche en dioxyde de carbone. L'unité de séparation 10 est refroidie au
moyen
d'un groupe frigorifique externe 11 utilisant un fluide frigorigène 3,3'. Le
dioxyde
de carbone est liquéfié dans un liquéfacteur 12 pour produire du dioxyde de
carbone sous forme liquide 5.
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Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de production d'un
liquide riche en dioxyde de carbone comme produit final dans lequel :
i) on sépare un gaz d'alimentation comprenant du dioxyde de carbone
par lavage physique avec un solvant à une température inférieure à 0 C
ii) on refroidit le solvant nécessaire au lavage physique de l'étape i)
iii) on produit un gaz riche en dioxyde de carbone par séparation selon
l'étape i), on le comprime et on le liquéfie
iv) on refroidit le gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en
aval de la compression de l'étape iii) et
v) un même cycle de réfrigération, utilisant du dioxyde de carbone
comme fluide frigorigène, apporte les frigories pour le refroidissement de
l'étape
iv) et pour un refroidissement nécessaire à l'étape i), au moins une partie du
dioxyde de carbone utilisé comme fluide frigorigène provenant de la
liquéfaction
de l'étape iii).
Selon d'autres aspects facultatifs
- le même cycle de réfrigération sert à refroidir le gaz riche en dioxyde
de carbone en amont et/ou en aval de la compression
- le même cycle de réfrigération sert à refroidir le solvant en amont du
lavage ;
- le solvant est le méthanol ,
- on liquéfie le gaz riche en dioxyde de carbone après la compression
de l'étape iii).
Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de production
d'un liquide riche en dioxyde de carbone comme produit final comprenant
i) une unité de séparation comprenant une colonne de lavage physique
avec un solvant et des moyens pour refroidir un fluide de l'unité de
séparation
et
ii) une unité de compression et de liquéfaction d'un gaz riche en
dioxyde de carbone, dérivé de l'unité de séparation pour produire du dioxyde
de
carbone liquide comme produit final, l'unité de compression et de liquéfaction
comprenant des moyens pour refroidir le gaz en amont et/ou en aval de la
compression,
iii) un même cycle de réfrigération, utilisant du dioxyde de carbone
comme fluide frigorigène, étant adapté pour fournir des frigories aux moyens
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pour refroidir le fluide de l'unité de séparation et aux moyens pour refroidir
le
gaz riche en dioxyde de carbone en amont et/ou en aval de la compression et
iv) des moyens pour envoyer une partie du dioxyde de carbone liquide
de l'unité de liquéfaction au cycle de réfrigération.
Eventuellement l'appareil comprend des moyens pour refroidir le solvant en
amont du lavage au moyen du cycle de réfrigération.
L'invention consiste à utiliser un même cycle de réfrigération apportant
les frigories pour un refroidissement nécessaire à l'unité de séparation et de
purification de gaz, par exemple de type Rectisol , en particulier pour le
io refroidissement du solvant du lavage, et pour le refroidissement d'un débit
de
gaz riche en dioxyde de carbone provenant de l'unité de séparation et de
purification de gaz.
Un tel procédé permet de réduire l'investissement en combinant les
fonctions. L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la
Figure 2.
Une unité de séparation et purification de gaz par lavage physique avec
un solvant à une température inférieure à 0 C de type Rectisol 10 sépare un
gaz à traiter 1 contenant du dioxyde de carbone pour produire un gaz épuré 2
et un gaz riche en dioxyde de carbone 4. L'unité de séparation 10 est
refroidie
au moyen d'un cycle utilisant un fluide frigorigène 103,103' provenant d'une
unité de traitement 12 du gaz riche en dioxyde de carbone 4. L'unité de
traitement 12 de dioxyde de carbone est une unité de compression C suivie
d'une unité de liquéfaction L produisant du dioxyde de carbone sous forme
liquide 5. Le gaz riche en dioxyde de carbone comprimé par l'unité de
compression C est liquéfié par l'unité L pour produire le produit final 5. Une
partie 103 du liquide formé peut refroidir le débit comprimé en aval et/ou en
amont de l'unité de compression C au moyen des échangeurs El,E2.
En particulier, le fluide frigorigène 103 envoyé à l'unité 10 peut servir à
refroidir un débit de solvant utilisé dans une étape de lavage du procédé.
Ce même fluide peut servir à refroidir le dioxyde de carbone en amont
et/ou en aval de la compression dans l'unité 12.
Le fluide est du dioxyde de carbone et provient du gaz 4 traité dans
l'unité 12.
