FR3032890A1 - Procede et appareil de separation a temperature subambiante - Google Patents

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Abstract

Dans un procédé de séparation d'un mélange par séparation à température subambiante, une première pompe à chaleur (31), utilise l'effet magnétocalorique échange de la chaleur entre une source froide à température subambiante et une source chaude à température subambiante, apportant ainsi au moins en partie l'énergie de séparation et une deuxième pompe à chaleur (21), utilise l'effet magnétocalorique échange de la chaleur entre une source froide (15) à température subambiante et une source chaude à température ambiante apportant ainsi au moins une partie du froid nécessaire au maintien du bilan frigorifique du procédé, la séparation s'effectuant dans une colonne unique (19) dans laquelle la deuxième pompe à chaleur (21) condense directement un fluide issu de la colonne unique (19).

Description

1 La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de séparation à température subambiante, voire cryogénique. La séparation peut être une séparation par distillation et/ou par déflegmation et/ou par absorption. L'équipement utilisé pour cette séparation sera appelé « colonne ». Ainsi une colonne peut par exemple être une colonne de distillation ou d'absorption. Réduite à sa plus simple expression, elle peut être un séparateur de phases. Sinon une colonne peut également être un appareil où s'effectue une déflegmation. La réfrigération magnétique repose sur l'utilisation de matériaux magnétiques présentant un effet magnétocalorique. Réversible, cet effet se traduit par une variation de leur température lorsqu'ils sont soumis à l'application d'un champ magnétique externe. Les plages optimales d'utilisation de ces matériaux se situent au voisinage de leur température de Curie (Tc). En effet, plus les variations d'aimantation, et par conséquent les changements d'entropie magnétique, sont élevés, plus les changements de leur température sont élevés. L'effet magnétocalorique est dit direct lorsque la température du matériau augmente quand il est mis dans un champ magnétique, indirect lorsqu'il se refroidit quand il est mis dans un champ magnétique. La suite de la description sera faite pour le cas direct, mais la transposition au cas indirect est évidente pour l'homme de l'art. Il existe plusieurs cycles thermodynamiques basés sur ce principe. Un cycle classique de réfrigération magnétique consiste : i) à magnétiser le matériau pour en augmenter la température, ii) à refroidir le matériau à champ magnétique constant pour rejeter de la chaleur, iii) à démagnétiser le matériau pour le refroidir, et iv) à chauffer le matériau à champ magnétique constant (en général, nul) pour capter la chaleur.
3032890 2 Un dispositif de réfrigération magnétique met en oeuvre des éléments en matériau magnétocalorique, qui génèrent de la chaleur lorsqu'ils sont magnétisés et absorbent de la chaleur lorsqu'ils sont démagnétisés. Il peut mettre en oeuvre un régénérateur à matériau magnétocalorique pour amplifier la différence de température 5 entre la « source chaude » et la «source froide» : on parle alors de réfrigération magnétique à régénération active. Il est connu d'utiliser l'effet magnétocalorique pour fournir du froid à un procédé de séparation à température subambiante dans EP-A-2551005. US-A-6502404 décrit l'usage de l'effet magnétocalorique (à la place de 10 l'utilisation classique d'une turbine de détente) pour fournir du froid (nécessaire pour assurer le bilan frigorifique du procédé) à un procédé cryogénique de séparation de gaz de l'air, l'énergie de séparation étant classiquement apportée par l'air sous pression qui permet de faire fonctionner le vaporiseur-condenseur de la double colonne (la colonne basse pression pouvant être réduite à un simple vaporiseur dans le cas d'un générateur 15 d'azote). La séparation (distillation) se fait en partie sous pression, typiquement entre 5 et 6 bara dans la colonne moyenne pression. Il est connu depuis longtemps d'utiliser un même circuit pour fournir à la fois de la chaleur au rebouilleur d'une colonne de distillation et des frigories au condenseur de cette même colonne. US-A-2916888 montre un exemple pour une distillation 20 d'hydrocarbures. FR13/58666 décrit une séparation entièrement à très basse pression, le fluide à séparer ne véhiculant pas l'énergie (sous forme de pression) utilisée pour la séparation et pour la tenue en froid du procédé. L'énergie pour la séparation et l'énergie pour la tenue en froid sont apportées par des pompes à chaleur utilisant l'effet 25 magnétocalorique, indépendamment du fluide à séparer et de sa pression. La présente invention adresse le problème de simplifier la mise en oeuvre et de réduire la consommation énergétique de la séparation, en intégrant l'échangeur au niveau de la « source froide » de la pompe à chaleur dite de bilan frigorifique dans la colonne.
30 Une pompe à chaleur est un dispositif thermodynamique permettant de transférer une quantité de chaleur d'un milieu considéré comme « émetteur » dit « source froide » 3032890 3 d'où l'on extrait la chaleur vers un milieu considéré comme « récepteur » dit « source chaude » où l'on fournit la chaleur, la source froide étant à une température plus froide que la source chaude. Une température ambiante est la température de l'air ambiant dans lequel se 5 situe le procédé, ou encore une température d'un circuit d'eau de refroidissement en lien avec la température d'air. Une température subambiante est au moins 10°C inférieure à la température ambiante. Une température cryogénique est inférieure à -50°C.
10 Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de séparation d'un mélange, par exemple de gaz de l'air, par séparation à température subambiante, voire cryogénique dans lequel : a. au moins une première pompe à chaleur, utilisant l'effet magnétocalorique, dite pompe à chaleur de séparation, échange de la chaleur directement ou 15 indirectement entre une première source froide à température subambiante, voire cryogénique et une première source chaude à température subambiante, voire cryogénique apportant ainsi au moins en partie l'énergie de séparation, et b. au moins une deuxième pompe à chaleur, utilisant l'effet magnétocalorique, dite pompe à chaleur de bilan frigorifique, échange de la chaleur directement ou 20 indirectement entre une deuxième source froide à une première température subambiante, voire cryogénique et une deuxième source chaude à une température supérieure à la première température, par exemple à la température ambiante, apportant ainsi au moins une partie du froid nécessaire au maintien du bilan frigorifique du procédé, 25 caractérisé par le fait que la séparation s'effectue dans une colonne unique ou un ensemble de colonnes, la première source froide et la première source chaude étant reliées thermiquement, directement ou indirectement, à une seule colonne, pouvant être la colonne unique ou une colonne de l'ensemble et la deuxième pompe à chaleur, dite de bilan frigorifique condensant directement ou indirectement un fluide issu de la 30 colonne unique ou de la colonne de l'ensemble.
3032890 4 Selon d'autres caractéristiques facultatives : - la première pompe à chaleur dite de séparation transfère de la chaleur directement ou indirectement de la tête de colonne, préférentiellement par condensation de gaz de la colonne, vers la cuve de colonne, préférentiellement par vaporisation de 5 liquide de la colonne unique. - la première pompe à chaleur dite de séparation transfère de la chaleur directement ou indirectement dans une colonne de l'ensemble, préférentiellement par condensation de gaz dans une colonne de l'ensemble, vers une colonne de l'ensemble, préférentiellement par vaporisation de liquide dans une colonne de l'ensemble. 10 - un échange thermique est au moins en partie réalisé entre un fluide issu de la séparation de la colonne ou d'une colonne de l'ensemble et un fluide caloporteur ayant été en contact avec le matériau magnétocalorique de la deuxième pompe à chaleur à travers un échangeur de chaleur, intégré à la colonne ou à une colonne de l'ensemble. - l'échangeur de chaleur est intégré dans un distributeur liquide et/ou gaz de la 15 colonne ou d'une colonne de l'ensemble. - l'échangeur de chaleur est intégré dans au moins une espace gaz d'un distributeur de la colonne ou d'une colonne de l'ensemble. - au moins une partie de l'échangeur de chaleur est disposé dans au moins une espace gaz d'un distributeur de la colonne ou d'une colonne de l'ensemble. 20 - l'échangeur de chaleur occupe toute la section de la colonne ou d'une colonne de l'ensemble. - l'échangeur de chaleur est de type tubulaire. - l'échangeur de chaleur est de type échangeur à plaques et ailettes brasés en aluminium. 25 - l'échangeur de chaleur fonctionne en mode déflegmateur du coté du fluide issu de la colonne ou d'une colonne de l'ensemble. - l'échangeur de chaleur est placé quelques plateaux théoriques de distillation au dessus de l'introduction du mélange dans la colonne ou d'une colonne de l'ensemble - l'échangeur est posé directement sur le tronçon inférieur de distillation de la 30 colonne ou d'une colonne de l'ensemble. 3032890 5 - le tronçon supérieur de distillation de la colonne ou d'une colonne de l'ensemble est posé directement sur l'échangeur. - la séparation s'effectue dans une colonne unique ou un ensemble de colonnes, la pression de la colonne unique ou des colonnes de l'ensemble étant 5 inférieure à 2 bara, préférentiellement inférieure à 1,5 bara, préférentiellement à au moins une pression qui ne diffère de la pression atmosphérique que par les pertes de charges des éléments reliant la ou les colonnes avec l'atmosphère. - le mélange est de l'air. - le procédé produit comme produit final au moins un gaz enrichi en un 10 composant du mélange. - le procédé produit comme produit final au moins un liquide enrichi en un composant du mélange. Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de séparation d'un mélange, par exemple de gaz de l'air, par un procédé de séparation à température 15 subambiante, voire cryogénique comprenant une colonne unique ou un ensemble de colonnes où s'effectue la séparation subambiante, voire cryogénique, des moyens pour envoyer un mélange, par exemple de gaz de l'air, vers la colonne ou une colonne de ensemble, des moyens pour soutirer au moins un fluide enrichi en un composant du mélange de la colonne ou une colonne de ensemble, au moins une première pompe à 20 chaleur, utilisant l'effet magnétocalorique, dite pompe à chaleur de séparation, pour échanger de la chaleur directement ou indirectement entre une première source froide à température subambiante, voire cryogénique et une première source chaude à température subambiante, voire cryogénique apportant ainsi au moins en partie l'énergie de séparation et au moins une deuxième pompe à chaleur, utilisant l'effet 25 magnétocalorique, dite pompe à chaleur de bilan frigorifique, pour échanger de la chaleur directement ou indirectement entre une deuxième source froide à une première température subambiante, voire cryogénique et une deuxième source chaude à une température supérieure à la première température, par exemple à la température ambiante, apportant ainsi au moins une partie du froid nécessaire au maintien du bilan 30 frigorifique du procédé, la première source froide et la première source chaude étant reliées thermiquement, directement ou indirectement, à la colonne unique ou à une 3032890 6 colonne de l'ensemble, la deuxième pompe à chaleur, dite de bilan frigorifique condensant directement ou indirectement un fluide issu de la colonne unique ou d'une colonne de l'ensemble à travers un échangeur de chaleur intégré à la colonne unique ou d'une colonne de l'ensemble.
5 Selon d'autres objets facultatifs : - la pression de la colonne unique ou des colonnes de l'ensemble étant inférieure à 2 bara, préférentiellement inférieure à 1.5 bara, de sorte que la colonne est ou les colonnes sont reliée(s) à l'atmosphère par au moins un conduit ne comprenant pas de moyens de détente. 10 - l'appareil comprend des moyens pour soutirer un produit liquide en tête ou cuve de colonne unique ou d'une colonne de l'ensemble. - l'appareil comprend des moyens pour soutirer un produit gazeux en tête ou en cuve de la colonne unique ou d'une colonne de l'ensemble. - l'appareil comprend des moyens pour intégrer l'échangeur de chaleur dans 15 un distributeur liquide et/ou gaz de la colonne ou d'une colonne de l'ensemble. - l'appareil comprend des moyens pour intégrer l'échangeur de chaleur dans au moins un espace gaz d'un distributeur de la colonne ou d'une colonne de l'ensemble. - au moins un tube de l'échangeur de chaleur est disposé dans un espace gaz. - au moins une pluralité de passages de l'échangeur à plaques et à ailettes 20 sont disposées dans un espace gaz. - l'appareil comprend des moyens pour contenir et supporter l'échangeur de chaleur sur toute la section de la colonne ou d'une colonne de l'ensemble. - l'appareil comprend des moyens pour faire fonctionner l'échangeur de chaleur en mode déflegmateur du coté du fluide provenant de la colonne ou d'une 25 colonne de l'ensemble. La figure 1 décrit l'état de l'art tel que décrit dans FR13/58666. L'invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures 2 à 5. Dans la Figure 1, un débit d'air gazeux 1 est comprimé dans un compresseur 3 et refroidi dans un refroidisseur 5 pour former de l'air comprimé et refroidi 7. Cet air refroidi 30 7 est épuré dans une unité d'épuration 9 pour enlever de l'eau et du dioxyde de carbone et d'autres impuretés. L'air épuré est ensuite refroidi dans un échangeur de chaleur 11 à 3032890 7 plaques et à ailettes. L'air refroidi 14 dans l'échangeur 11 est divisé en deux parties 13,15. La partie 13 est envoyée au milieu d'une simple colonne de distillation 19 où elle se sépare pour former du gaz enrichi en azote 41 en haut de la colonne 19 et un liquide enrichi en oxygène 29 en cuve de la colonne 19.
5 La partie 15 de l'air (source froide indirecte de la deuxième pompe à chaleur) est condensée au moins partiellement dans un échangeur de chaleur 17 par échange de chaleur avec un débit de fluide 23 qui se refroidit au moyen d'une deuxième pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 21. Un fluide 51 de refroidissement (source chaude de la deuxième pompe à chaleur), typiquement de l'air ambiant ou de l'eau de 10 refroidissement est envoyé à la deuxième pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 21. La colonne comprend un rebouilleur de cuve 33 et un condenseur de tête 35. Le rebouilleur (le liquide rebouilli dans le rebouilleur est la source chaude indirecte de la première pompe à chaleur) est chauffé au moyen d'un circuit de fluide 37 en lien avec une première pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 31. Cette 15 première pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 31 sert également à refroidir un fluide 39 qui refroidit le condenseur de tête 35 (le gaz condensé dans le condenseur est la source froide indirecte de la première pompe à chaleur). Les fluides 37 et 39 peuvent être identiques ou différents. Un liquide 29 enrichi en oxygène est soutiré en cuve de la colonne 19 et un gaz 41 enrichi en azote se réchauffe dans l'échangeur 11 et 20 sert, au moins en partie, ensuite à régénérer l'unité d'épuration 9. Un gaz 25 enrichi en oxygène est soutiré en cuve de la colonne 19, se réchauffe dans l'échangeur 11 et est comprimé par un compresseur 27. Dans la Figure 2 à la différence de la Figure 1, tout l'air refroidi 14 dans l'échangeur 11 est envoyé directement au milieu de la simple colonne 19. Par ailleurs, 25 l'échangeur de chaleur 17 est intégré à la colonne 19 en étant disposé à l'intérieur de la colonne, soit au niveau de l'entrée d'air refroidi 14, soit préférentiellement quelques plateaux théoriques de distillation au dessus de l'introduction de l'air refroidi 14. L'échangeur de chaleur 17 permet de condenser en partie du gaz montant dans la colonne 19. Ceci permet à la fois un gain d'efficacité énergétique (environ 3 à 4%), mais 30 aussi une architecture plus compacte et plus simple. On a ainsi, à la fois, la première pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 31 et apportant au moins en partie 3032890 8 l'énergie de séparation, mais aussi la seconde pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 21, apportant au moins une partie du froid nécessaire au maintien du bilan frigorifique de l'appareil, qui sont directement reliés à la colonne 19. Ainsi, il n'y a plus d'équipement intermédiaire entre l'échangeur 11 et la colonne 19 sur le débit d'air 5 refroidi 14. L'échangeur de chaleur 17 peut être placé entre deux distributeurs de liquide. Il peut être, par exemple, un échangeur tubulaire, un échangeur à plaques et ailettes brasée en aluminium. De façon préférentielle, l'échangeur de chaleur 17 fonctionne en mode déflegmateur du coté du fluide issu de la colonne 19.
10 Les figures 3a, 3b et 4 montrent l'échangeur de chaleur 17 intégré à un distributeur de liquide/gaz de la colonne 19. Le distributeur en tant que tel est un distributeur classique, comme illustré dans W005/039726. Il s'agit d'un distributeur de fluides pour colonne d'échange de chaleur et de matière, comprenant une série de parois dressées parallèles adjacentes définissant des espaces alternes de gaz 103 et 15 de liquide 101, les espaces de liquide formant des goulottes. Les parois dressées sont séparées par des parois inferieures horizontales munies de rangées de trous 102. Au moins une portion de chaque paroi dressée est munie d'une rangée d'ouvertures 104, chaque paire de parois dressées adjacentes définissant un espace gaz 103. Les parois horizontales sont fixées par leurs extrémités a une couronne 20 périphérique rattachée à la virole de la colonne Les espaces gaz 103 sont fermés vers le haut. Le distributeur est disposé entre deux tronçons de moyens d'échange de matière et de chaleur, par exemple des tronçons de garnissage structuré. La figure 3a montre un arrangement où l'échangeur de chaleur 17 intégré à un 25 distributeur de liquide et/ou gaz de la colonne 19 est de type tubulaire (coupe transversale). Les tubes 111 sont disposés dans les espaces gaz 103 du distributeur. Le gaz issu du tronçon inférieur de la colonne 19 monte dans les espaces gaz 103, se condense partiellement au contact des tubes 111. La partie condensée retombe en pluie sur le tronçon inférieur (ou éventuellement à travers un autre distributeur liquide), tandis 30 que le reste du gaz passe à travers les ouvertures 104 des espaces gaz 103 pour rejoindre le tronçon supérieur de la colonne 19. Le fluide 23 passe à l'intérieur des 3032890 9 tubes. Le liquide issu du tronçon supérieur de la colonne 19 est collecté dans des goulottes 101, puis tombe en pluie (ou éventuellement à travers un autre distributeur liquide) sur le tronçon inférieur à travers les trous 102. La figure 3b diffère de la figure 3a en ce que l'échangeur de chaleur 17 est de 5 type échangeur à plaques et ailettes brasée en aluminium. L'échangeur de chaleur 17 est divisé en plusieurs parties 120 comportant chacune au moins: une pluralité de plaques, les plaques étant disposées parallèlement les unes aux autres, les plaques délimitant des passages conformes pour l'écoulement de fluide calorigène ou de fluide frigorigène; et des ailettes d'échange thermique qui s'étendent entre les plaques de 10 façon a définir des passages, chaque passage étant adapté pour canaliser une partie du fluide calorigène (le gaz montant dans la colonne) ou une partie du fluide frigorigène (le fluide 23). Les différentes parties 120 de l'échangeur de chaleur 17 sont chacune disposée dans un espace gaz 103, dont deux sont illustrés ici. Le gaz issu du tronçon inférieur de la colonne 19 monte dans les espaces gaz 103, se condense partiellement 15 dans les passages 122. La partie condensée retombe à contre-courant dans les passages 12 (fonctionnant en mode déflegmateur), puis en pluie sur le tronçon inférieur (ou éventuellement à travers un distributeur liquide), tandis que le reste du gaz sort des passages 122, puis passe à travers les ouvertures 104 des espaces gaz 103 pour rejoindre le tronçon supérieur de la colonne 19. Le fluide 23 passe à l'intérieur des 20 passages 121 où il se refroidit. Les ailettes des passages 121 sont orientées de sorte que le sens d'écoulement du fluide 23 est dans le sens de la longueur de l'espace gaz. La figure 4 correspond à la figure 3a en vue de dessous. Les trois paires de parois dressées sont séparées par deux parois inferieures horizontales munies chacune de trois rangées de trous 102. Chaque espace gaz 103 entre une paire de parois 25 dressées est traversé par trois tubes parallèles 111 ayant la même longueur et alimentés par le fluide calorigène 23. D'autres nombres de tubes peuvent être envisagés. Les tubes 111 d'une même espace gaz 103 sont reliés à chaque extrémité formant une partie 110 de l'échangeur 17. Les trois extrémités à un bout sont reliées aux tubulures 115 et à l'autre bout aux tubulures 116. Les tubulures 115 et 116 30 correspondent à l'entrée/sortie du fluide 23. Les tubes parallèles de l'espace gaz central 3032890 10 traversent diamétralement la section de la colonne 19 et les autres tubes parallèles sont disposés sur une chorde de cette section. La figure 5 montre le cas où l'échangeur de chaleur 17 forme un seul bloc comportant au moins: une pluralité de plaques, les plaques étant disposées 5 parallèlement les unes aux autres, les plaques délimitant des passages conformes pour l'écoulement de fluide calorigène ou de fluide frigorigène; et des ailettes d'échange thermique qui s'étendent entre les plaques de façon à définir des passages 121,122, chaque passage étant adapte pour canaliser une partie du fluide calorigène (le gaz montant dans la colonne) ou une partie du fluide frigorigène (le fluide 23). L'échangeur 10 de chaleur est disposé sur toute la section de la colonne 19, avec un fonctionnement en déflegmateur à double entrée : le liquide du tronçon supérieur 131 de la colonne 19 ruisselle à travers l'échangeur de chaleur 17 vers le bas par les passages 122 ; le gaz du tronçon inférieur 132 de la colonne 19 traverse l'échangeur de chaleur 17, à travers les passages 122, une partie du gaz se condense et retombe à contre-courant vers le 15 bas des passages 122, puis en pluie sur le tronçon inférieur 132 de la colonne 19, le reste de la vapeur sortant des passages 122 par le haut pour atteindre le tronçon supérieur 131 de la colonne 19. Cette configuration est favorisée avec une colonne 19 à section rectangulaire ou carrée. La présence de distributeur liquide et/ou gaz en entrée et/ou en sortie de l'échangeur de chaleur 17 est facultative. De façon préférentielle, 20 l'échangeur de chaleur 17 s'appuie directement sur le tronçon inférieur 132, et le tronçon supérieur 131 s'appuie directement sur l'échangeur de chaleur 17. Le fluide 23 passe à l'intérieur des passages 121 où il se refroidit. Les ailettes des passages 121 sont orientées de sorte que le sens d'écoulement du fluide 23 est dans le sens de la longueur de l'espace gaz.
25 L'invention est décrite ici dans l'application de séparation de l'air à température cryogénique. Il est évident que l'invention s'applique également à d'autres séparations à températures subambiante par exemple à la séparation d'un mélange contenant du monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène et/ou de l'azote et/ou du méthane. 30

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de séparation d'un mélange, par exemple de gaz de l'air, par séparation à température subambiante, voire cryogénique par distillation et/ou par déflegmation et/ou par absorption dans lequel : a) au moins une première pompe à chaleur (31), utilisant l'effet magnétocalorique, dite pompe à chaleur de séparation, échange de la chaleur directement ou indirectement entre une première source froide (39) à température subambiante, voire cryogénique et une première source chaude (37) à température subambiante, voire cryogénique apportant ainsi au moins en partie l'énergie de séparation, et b) au moins une deuxième pompe à chaleur (21), utilisant l'effet magnétocalorique, dite pompe à chaleur de bilan frigorifique, échange de la chaleur directement ou indirectement entre une deuxième source froide à une première température subambiante, voire cryogénique et une deuxième source chaude (51) à une température supérieure à la première température, par exemple à la température ambiante, apportant ainsi au moins une partie du froid nécessaire au maintien du bilan frigorifique du procédé, caractérisé par le fait que la séparation du mélange s'effectue dans une colonne unique (19) ou un ensemble de colonnes, la première source froide et la première source chaude étant reliées thermiquement, directement ou indirectement, à une seule colonne, pouvant être la colonne unique ou une colonne de l'ensemble et la deuxième pompe à chaleur (21), dite de bilan frigorifique condensant directement ou indirectement un fluide (23) issu de la colonne unique (19) ou de la colonne de l'ensemble.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la première pompe à chaleur (31), dite de séparation transfère de la chaleur directement ou indirectement de la tête de la colonne unique (19) ou de la colonne de l'ensemble, préférentiellement par condensation de gaz de la colonne ou de la colonne de l'ensemble, vers la cuve de la 3032890 12 colonne ou de la colonne de l'ensemble, préférentiellement par vaporisation de liquide de la colonne unique ou de la colonne de l'ensemble ; un échange thermique est au moins en partie réalisé entre un fluide issu de la séparation de la colonne (19) ou de la colonne de l'ensemble et un fluide caloporteur ayant été en contact avec un matériau 5 magnétocalorique de la deuxième pompe à chaleur (21), à travers un échangeur de chaleur (17), intégré à la colonne (19) ou à la colonne de l'ensemble.
  3. 3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel la colonne unique ou la colonne de l'ensemble contient des moyens d'échange de matière et de chaleur et un 10 distributeur pour répartir du liquide au dessus des moyens d'échange de matière et de chaleur, l'échangeur de chaleur (17) étant disposé dans le distributeur de la colonne (19) ou de la colonne de l'ensemble.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel le distributeur comprend une 15 série de parois dressées parallèles adjacentes définissant des espaces alternes de gaz (103) et de liquide (101), des parois dressées étant séparées par des parois inferieures horizontales munies d'une rangée de trous (102), au moins une portion de chaque paroi dressée (11) étant munie d'une rangée d'ouvertures (104)., chaque paire de parois dressées adjacentes définissant un espace gaz, l'échangeur de chaleur (17) étant 20 disposé au moins partiellement dans au moins un des espaces gaz.
  5. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'échangeur de chaleur (17) comporte des tubes (111) dans lesquels coule le fluide (23). 25
  6. 6. Procédé selon les revendications 4 et 5 dans lequel au moins une partie de certains tubes (111) est disposé dans un espace gaz (103).
  7. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6 dans lequel au moins un tube de l'échangeur de chaleur (17) traverse, de préférence diamétralement, toute la section de 30 la colonne (19) ou de la colonne de l'ensemble. 3032890 13
  8. 8. Procédé selon les revendications 1 à 4 dans lequel l'échangeur de chaleur (17) est un échangeur à plaques et ailettes brasées en aluminium, l'échangeur de chaleur comportant, ou étant divisé en plusieurs parties (120) comportant chacune, au moins: une pluralité de plaques, les plaques étant disposées parallèlement les unes aux 5 autres, les plaques délimitant des passages (121, 122) conformes pour l'écoulement de fluide calorigène ou de fluide frigorigène; et des ailettes d'échange thermique qui s'étendent entre les plaques de façon à définir des passages, chaque passage étant adapté pour canaliser une partie du gaz montant dans la colonne(19) ou de la colonne de l'ensemble ou une partie du fluide (23). 10
  9. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'échangeur de chaleur (17) est placé quelques plateaux théoriques d'échange de masse et de chaleur au dessus de l'introduction du mélange (14) dans la colonne (19) ou d'une colonne de l'ensemble. 15
  10. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la pression de la colonne unique ou des colonnes de l'ensemble est inférieure à 2 bara, préférentiellement inférieure à 1,5 bara, préférentiellement à au moins une pression qui ne diffère de la pression atmosphérique que par les pertes de charges des éléments 20 reliant la ou les colonnes avec l'atmosphère.
  11. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le mélange est de l'air. 25
  12. 12. Appareil de séparation d'un mélange de gaz de l'air par un procédé de séparation à température subambiante, voire cryogénique par distillation et/ou par déflegmation et/ou par absorption comprenant une colonne unique (19) ou un ensemble de colonnes où s'effectue la séparation subambiante, voire cryogénique, des moyens pour envoyer un mélange de gaz de l'air vers la colonne ou une colonne de ensemble, 30 des moyens pour soutirer au moins un fluide enrichi en un composant du mélange de la colonne, au moins une première pompe à chaleur (31), utilisant l'effet 3032890 14 magnétocalorique, dite pompe à chaleur de séparation, pour échanger de la chaleur directement ou indirectement entre une source froide à température subambiante, voire cryogénique et une source chaude à température subambiante, voire cryogénique apportant ainsi au moins en partie l'énergie de séparation et au moins une deuxième 5 pompe à chaleur (21), utilisant l'effet magnétocalorique, dite pompe à chaleur de bilan frigorifique, pour échanger de la chaleur directement ou indirectement entre une source froide à une première température subambiante, voire cryogénique et une source chaude à température supérieure à la première température, par exemple à la température ambiante, apportant ainsi au moins une partie du froid nécessaire au 10 maintien du bilan frigorifique du procédé, la première source froide et la première source chaude étant reliées thermiquement, directement ou indirectement, à la colonne unique ou à la colonne de l'ensemble, la deuxième pompe à chaleur (21), dite de bilan frigorifique, condensant directement ou indirectement un fluide issu de la colonne unique (19) ou de la colonne de l'ensemble à travers un échangeur de chaleur (17) 15 intégré à la colonne unique (19) ou de la colonne de l'ensemble.
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