FR3090832A1 - Method and apparatus for separating a feed stream comprising at least CO2 as well as at least one light compound - Google Patents

Method and apparatus for separating a feed stream comprising at least CO2 as well as at least one light compound Download PDF

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Abstract

Dans un procédé de séparation d’un courant d’alimentation (1) comprenant au moins du CO2 ainsi qu’au moins un composé léger, on produit un produit riche en CO2 (9) et d’un gaz appauvri en CO2 (11) par un procédé de condensation partielle et éventuellement de distillation utilisant au moins un premier pot de séparation de phase (7, 10, 22), on introduit du gaz appauvri en CO2 dans un procédé de séparation sélectif au CO2 (15) afin d’obtenir un premier fluide (19) dont la concentration en CO2 est supérieure à celle du courant d’alimentation et un fluide (17) enrichi en au moins un des composés légers et on produit un second produit riche en CO2 (27) et d’un second gaz appauvri en CO2 (25) à partir du premier fluide chargé en CO2, utilisant un deuxième pot de séparation de phase (23) différent du premier pot de séparation de phase. Figure de l’abrégé : Fig. 1In a process for separating a feed stream (1) comprising at least CO2 and at least one light compound, a CO2-rich product (9) and a CO2-depleted gas (11) are produced. by a process of partial condensation and optionally distillation using at least a first phase separation pot (7, 10, 22), gas depleted in CO2 is introduced into a selective CO2 separation process (15) in order to obtain a first fluid (19) whose CO2 concentration is higher than that of the feed stream and a fluid (17) enriched in at least one of the light compounds and a second CO2-rich product (27) and a second gas depleted in CO2 (25) from the first fluid charged with CO2, using a second phase separation pot (23) different from the first phase separation pot. Abstract Figure: Fig. 1

Description

DescriptionDescription

Titre de l'invention : Procédé et appareil de séparation d’un courant d’alimentation comprenant au moins du CO2ainsi qu’au moins un composé légerTitle of the invention: Method and apparatus for separating a feed stream comprising at least CO 2 and at least one light compound

[0001] La présente invention concerne un procédé et un appareil de séparation d’un courant d’alimentation comprenant au moins du CO2 ainsi qu’au moins un composé léger.The present invention relates to a method and an apparatus for separating a feed stream comprising at least CO 2 as well as at least one light compound.

[0002] Du fait du réchauffement climatique, de la demande croissante en gaz pour l’EOR ou de la nécessité de purifier le gaz naturel en gaz acide, la séparation du CO2 est de plus en plus employée. Les solutions de séparation par voie cryogénique couplées avec des membranes permettent notamment des rendements de capture du CO2 très élevés, jusqu’à 99%.Due to global warming, the increasing demand for gas for EOR or the need to purify natural gas into acid gas, the separation of CO 2 is increasingly used. Separation solutions by cryogenic means coupled with membranes allow in particular very high CO 2 capture yields, up to 99%.

[0003] Dans ces schémas, les gaz à purifier en CO2 sont mélangés avec le perméat des membranes à relativement basse pression, comprimés puis refroidis et partiellement condensés. La partie liquide forme la production en CO2. La partie gaz quant à elle est envoyée aux membranes. Ces deux parties sont séparées dans un séparateur de phase. Le résidu des membranes est constitué du gaz purifié en CO2.In these diagrams, the gases to be purified into CO 2 are mixed with the membrane permeate at relatively low pressure, compressed then cooled and partially condensed. The liquid part forms the production of CO 2 . The gas part is sent to the membranes. These two parts are separated in a phase separator. The residue from the membranes consists of gas purified into CO 2 .

[0004] EP2685190A1 présente un exemple d’un tel procédé avec la particularité d’utiliser le perméat des membranes pour effectuer une étape supplémentaire de régénération des sécheurs.EP2685190A1 presents an example of such a process with the particularity of using the membrane permeate to perform an additional stage of regeneration of the dryers.

[0005] L’avantage de ce schéma est la mutualisation de la fonction de compression du gaz à purifier et du perméat des membranes dans le même compresseur. Des coûts significatifs sont alors économisés. Comme la pureté du perméat est souvent assez proche de celle du gaz à purifier, les deux gaz peuvent être mélangés sans perte significative d’énergie de séparation.The advantage of this scheme is the pooling of the compression function of the gas to be purified and of the membrane permeate in the same compressor. Significant costs are saved. As the purity of the permeate is often quite close to that of the gas to be purified, the two gases can be mixed without significant loss of separation energy.

[0006] En ce qui concerne la génération des frigories pour assurer le refroidissement du mélange du gaz à purifier et du perméat, une part au moins du liquide issu de la condensation est le plus souvent détendue à plusieurs niveaux de pression puis vaporisée et réchauffée contre ce mélange. En ce qui concerne les différents niveaux de pressions :With regard to the generation of frigories to ensure the cooling of the mixture of the gas to be purified and of the permeate, at least part of the liquid resulting from the condensation is most often expanded at several pressure levels and then vaporized and heated against this mixture. Regarding the different pressure levels:

• Une part du liquide est le plus souvent détendue à une pression proche de celle du point triple du CO2, permettant de générer un fluide à la plus basse température sans former de solide. La pression correspondante est comprise entre 5,1 et 7 bara.• A part of the liquid is most often expanded to a pressure close to that of the triple point of CO 2 , making it possible to generate a fluid at the lowest temperature without forming a solid. The corresponding pressure is between 5.1 and 7 bara.

• La température nécessaire pour former la première goutte de CO2 lors de la condensation du mélange gaz à purifier et perméat est d’autant plus basse que le mélange est pauvre en CO2. De ce fait, il est nécessaire de détendre le liquide obtenu à des pressions d’autant plus basses pour générer des fluides froids à des températures d’autant plus basses.• The temperature required to form the first drop of CO 2 during the condensation of the gas mixture to be purified and permeate is lower the lower the mixture is in CO 2 . Therefore, it is necessary to expand the liquid obtained to all the lower pressures to generate cold fluids at temperatures all the lower.

[0007] [fig.4] représente en abscisses la température en °C et le transfert de chaleur en kcal/h en ordonnées. Comme on peut voir, la majorité des frigories doit être générée à des températures plus basses que -25°C. De plus, dans ce cas, les courbes sont très écartées au bout chaud (plus de 10°C de différence) ce qui signifie qu’il est nécessaire de générer une quantité de froid très importante pour assurer le refroidissement dans les températures les plus basses.[Fig.4] represents the temperature in ° C on the abscissa and the heat transfer in kcal / h on the ordinate. As we can see, the majority of frigories must be generated at temperatures lower than -25 ° C. In addition, in this case, the curves are very wide apart at the hot end (more than 10 ° C difference) which means that it is necessary to generate a very large amount of cold to ensure cooling in the lowest temperatures. .

• Les gaz obtenus réchauffés sont le plus souvent comprimés afin de permettre le transport du CO2. Dans ce cas, on utilise le plus souvent le même compresseur pour les différents flux gazeux. Ainsi, les différents niveaux de pression doivent être compatibles avec les pressions intermédiaires du compresseur. On aura ainsi le deuxième niveau de pression compris entre 8 et 14 bara. Un troisième niveau de compression n’est pas envisageable car le froid généré pour ce niveau serait à trop haute température (cf. point précédent).• The gases obtained when heated are most often compressed in order to allow the transport of CO 2 . In this case, the same compressor is most often used for the different gas flows. Thus, the different pressure levels must be compatible with the intermediate pressures of the compressor. We will thus have the second pressure level between 8 and 14 bara. A third level of compression is not possible since the cold generated for this level would be too high temperature (see previous point).

[0008] Mais dans certains cas, la pureté du perméat en CO2 est nettement supérieure à celle du gaz à purifier. C’est en particulier le cas quand le gaz à purifier a des teneurs en CO 2 en deçà de 50 % mol. Ainsi, en mélangeant le perméat avec le gaz à purifier, on dilue le perméat. Une part significative de la séparation qui a été réalisée est perdue du fait de cette dilution.But in some cases, the purity of the CO 2 permeate is much higher than that of the gas to be purified. This is particularly the case when the gas to be purified has CO 2 contents below 50 mol%. Thus, by mixing the permeate with the gas to be purified, the permeate is diluted. A significant part of the separation that has been achieved is lost due to this dilution.

[0009] Ce cas se présente notamment pour la séparation du CO2 du gaz naturel où le perméat des membranes peut contenir jusqu’à 90 % mol de CO2 alors que le gaz naturel acide à purifier peut contenir seulement 30 % mol de CO2.This case arises in particular for the separation of CO 2 from natural gas where the membrane permeate can contain up to 90% mol of CO 2 while the acid natural gas to be purified can contain only 30% mol of CO 2 .

[0010] De plus, un certain nombre de composés peuvent aussi être séparés dans les membranes et évacués dans le résidu. Mélanger le perméat des membranes appauvries en ces composés avec le gaz à purifier qui en contient ne permet pas de profiter pleinement de la séparation opérée dans les membranes.In addition, a number of compounds can also be separated in the membranes and discharged into the residue. Mixing the permeate of the membranes depleted in these compounds with the gas to be purified which contains them does not make it possible to take full advantage of the separation effected in the membranes.

[0011] Ce cas se présente aussi pour la séparation du CO2 du gaz naturel où les hydrocarbures ne traversent que très peu la membrane. Le perméat contenant majoritairement du CO2 et du CH4 est ainsi significativement appauvri en C2+. Le mélanger avec le gaz à purifier qui en contient de manière plus conséquente ne permet pas de profiter de cette séparation.This case also occurs for the separation of CO 2 from natural gas where the hydrocarbons pass very little through the membrane. The permeate containing mainly CO 2 and CH 4 is thus significantly depleted in C 2 +. Mixing it with the gas to be purified, which contains it more consistently, does not allow this separation to be taken advantage of.

[0012] La présente invention permet l’optimisation énergétique de schémas procédé employant la séparation cryogénique et les membranes ou un autre procédé de séparation sélectif.The present invention allows energy optimization of process diagrams using cryogenic separation and membranes or another selective separation process.

[0013] Dans une variante utilisant des membranes, elle consiste à ne pas mélanger le perméat des membranes avec le gaz à purifier et de le refroidir et condenser partiellement dans un pot séparateur dédié.In a variant using membranes, it consists in not mixing the membrane permeate with the gas to be purified and in cooling and partially condensing it in a dedicated separator pot.

[0014] Selon un objet de l’invention, il est prévu un procédé de séparation d’un courant d’alimentation comprenant au moins du CO2 ainsi qu’au moins un composé léger choisi parmi CH4, CO, H2, N2, O2, Ar, C2+ comprenant au moins les étapes suivantes :According to an object of the invention, there is provided a method for separating a feed stream comprising at least CO 2 as well as at least one light compound chosen from CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar, C 2 + comprising at least the following steps:

[0015] a) Production d’un produit riche en CO2 et d’un gaz appauvri en CO2 par un procédé de condensation partielle et éventuellement de distillation utilisant au moins un premier pot de séparation de phase,A) Production of a product rich in CO 2 and of a gas depleted in CO 2 by a process of partial condensation and optionally of distillation using at least a first phase separation pot,

[0016] b) Introduction du gaz appauvri en CO2 dans un procédé de séparation sélectif au CO 2 afin d’obtenir un premier fluide dont la concentration en CO2 est supérieure à celle du courant d’alimentation et un fluide enrichi en au moins un des composés légers etB) Introduction of CO 2 depleted gas in a selective CO 2 separation process in order to obtain a first fluid whose CO 2 concentration is higher than that of the feed stream and a fluid enriched in at least one of the light compounds and

[0017] c) Production d’un second produit riche en CO2 et d’un second gaz appauvri en CO2 à partir du premier fluide chargé en CO2 obtenu en b) ou d’un fluide, dérivé de celui-ci par un procédé de condensation partielle et éventuellement de distillation, utilisant un deuxième pot de séparation de phase différent du premier pot de séparation de phase.C) Production of a second product rich in CO 2 and a second gas depleted in CO 2 from the first fluid charged with CO 2 obtained in b) or a fluid, derived therefrom a process of partial condensation and possibly of distillation, using a second phase separation pot different from the first phase separation pot.

[0018] Selon d’autres aspects facultatifs :According to other optional aspects:

• le premier fluide contient au moins 70% mol de CO2.• the first fluid contains at least 70% mol of CO 2 .

• le courant d’alimentation contient au plus 50% mol de CO2 et le procédé de séparation sélectif au CO2 est un procédé de perméation et/ou d’adsorption.• the feed stream contains at most 50 mol% of CO 2 and the selective CO 2 separation process is a permeation and / or adsorption process.

• le courant contient du C2+ et le fluide enrichi en composé léger est enrichi en C2+.• the current contains C 2 + and the fluid enriched in light compound is enriched in C 2 +.

• moins de 10% du premier fluide est mélangé avec le courant d’alimentation.• less than 10% of the first fluid is mixed with the feed stream.

• aucune partie du premier fluide n’est mélangée avec le courant d’alimentation • au moins lors de l’étape a), le procédé comprend de la distillation dans une colonne de distillation • une partie du premier fluide est injectée sous forme gazeuse en cuve de la colonne de distillation.• no part of the first fluid is mixed with the feed stream • at least during step a), the process comprises distillation in a distillation column • part of the first fluid is injected in gaseous form distillation column tank.

• la partie du premier fluide est un fluide provenant d’une étape de compression en aval du procédé de séparation sélectif.• the part of the first fluid is a fluid originating from a compression step downstream of the selective separation process.

• au moins lors de l’étape a), le procédé comprend de la distillation dans une colonne de distillation et au moins une partie du second produit alimente la colonne de distillation.• at least during step a), the process comprises distillation in a distillation column and at least part of the second product feeds the distillation column.

• l’étape a) comprend une condensation partielle dans un échangeur de chaleur à tubes et à calandre.• step a) includes partial condensation in a shell and tube heat exchanger.

[0019] Selon un autre aspect de l’invention, il est prévu un appareil de séparation d’un courant d’alimentation comprenant au moins du CO2 ainsi qu’au moins un composé léger choisi parmi CH4, CO, H2, N2, O2, Ar, C2+ comprenant au moins les étapes suivantes :According to another aspect of the invention, there is provided an apparatus for separating a feed stream comprising at least CO 2 as well as at least one light compound chosen from CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar, C 2 + comprising at least the following steps:

[0020] a) Un appareil de condensation partielle et éventuellement de distillation comprenant au moins un premier pot de séparation de phase pour produire un produit riche en CO2 A) An apparatus for partial condensation and possibly distillation comprising at least a first phase separation pot to produce a product rich in CO 2

[0021][0021]

[0022][0022]

[0023][0023]

[0024][0024]

[0025][0025]

[0026] et d’un gaz appauvri en CO2,And a gas depleted in CO 2 ,

b) Un appareil de séparation sélectif au CO2 alimenté par du gaz appauvri en CO2 afin d’obtenir un premier fluide dont la concentration en CO2 est supérieure à celle du courant d’alimentation et un fluide enrichi en au moins un des composés légers etb) A device for selective separation of CO 2 supplied with gas depleted in CO 2 in order to obtain a first fluid whose CO 2 concentration is higher than that of the supply stream and a fluid enriched in at least one of the compounds light and

c) Un appareil de condensation partielle et éventuellement de distillation, comprenant un deuxième pot de séparation de phase différent du premier pot de séparation de phase pour produire un second produit riche en CO2 et d’un second gaz appauvri en CO2 à partir du premier fluide chargé en CO2 obtenu en b).c) An apparatus for partial condensation and possibly distillation, comprising a second phase separation pot different from the first phase separation pot for producing a second product rich in CO 2 and a second gas depleted in CO 2 from first fluid loaded with CO 2 obtained in b).

Cette solution présente un certain nombre d’avantages :This solution has a number of advantages:

• Le perméat étant plus chargé en CO2, sa condensation est entamée à plus haute température. Cela permet de générer une part des frigories à plus haute température et donc à plus haute pression. Ainsi, une part du CO2 liquide peut être détendue à une pression plus haute permettant un gain en énergie de recompression.• Since the permeate is more charged with CO 2 , its condensation begins at a higher temperature. This makes it possible to generate a portion of the frigories at higher temperature and therefore at higher pressure. Thus, a part of the liquid CO 2 can be expanded at a higher pressure allowing a gain in recompression energy.

[fig.5] représente en abscisses la température en °C et le transfert de chaleur en kcal/h en ordonnées, ce qui est visualisé grâce au diagramme correspondant.[fig.5] represents the temperature in ° C on the abscissa and the heat transfer in kcal / h on the ordinate, which is displayed using the corresponding diagram.

Par rapport à la Figure 4, on constate qu’un palier de vaporisation supplémentaire a été ajouté vers -15°C (~21bara).Compared to Figure 4, we see that an additional level of vaporization was added at -15 ° C (~ 21bara).

• Dans le cas particulier de la séparation du CO2 du gaz naturel, le perméat des membranes est faiblement chargé en hydrocarbures C2+. Dans le cas où ces derniers sont à séparer, en particulier dans le cas de la séparation des C2 comme décrit dans WO2016/156691, le liquide issu de la condensation partielle du perméat des membranes nécessite un strippage moins important que le reste du liquide obtenu par condensation partielle du gaz d’alimentation. Il n’est donc pas nécessaire de dépenser de l’énergie à distiller ce gaz dans le but de séparer l’éthane. Il y a donc aussi un gain énergétique. De plus, le gaz résultant du strippage étant recyclé à la machine de compression du perméat, la réduction de son débit permet des gains sur la taille de la machine et sur le nombre de modules nécessaires.• In the particular case of the separation of CO 2 from natural gas, the membrane permeate is weakly loaded with C 2 + hydrocarbons. In the case where the latter are to be separated, in particular in the case of the separation of C 2 as described in WO2016 / 156691, the liquid resulting from the partial condensation of the permeate from the membranes requires less stripping than the rest of the liquid obtained by partial condensation of the supply gas. It is therefore not necessary to spend energy to distill this gas in order to separate the ethane. There is therefore also an energy gain. In addition, the gas resulting from stripping being recycled to the permeate compression machine, the reduction in its flow rate allows savings on the size of the machine and on the number of modules required.

• Dans le cas particulier de la séparation du CO2 du gaz naturel, le gaz naturel étant déjà disponible à haute pression, un compresseur pour le perméat des membranes est nécessaire. Ainsi, que le perméat soit mélangé avec le gaz à purifier comme dans l’art antérieur ou condensé séparément selon l’invention, cela ne nécessite pas de machine supplémentaire.• In the particular case of the separation of CO 2 from natural gas, since natural gas is already available at high pressure, a compressor for the membrane permeate is necessary. Thus, whether the permeate is mixed with the gas to be purified as in the prior art or condensed separately according to the invention, this does not require an additional machine.

L’invention est applicable pour tout procédé de séparation sélectif au CO2 ajouté à une séparation cryogénique (PSA, TSA, absorption) à la place ou en complément de la membrane. Ainsi dans les commentaires précédents, on comprendra que le terme perméat qui vaut quand la séparation est effectuée par perméation peut être substitué par un autre terme correspondant à la séparation par une autre technique, par exemple le débit enrichi en C02 produit par PSA ou TSA.The invention is applicable to any selective separation process for CO 2 added to a cryogenic separation (PSA, TSA, absorption) in place of or in addition to the membrane. Thus in the preceding comments, it will be understood that the term permeate which is valid when the separation is carried out by permeation can be substituted by another term corresponding to the separation by another technique, for example the flow enriched in C0 2 produced by PSA or TSA .

[0027] De préférence le procédé de séparation sélectif opère à une température entre -30°C et 100°C. Il peut néanmoins opérer à une température en dessous de -30°C ou entre 30°C et 90°C. La pression d’opération est entre 1,5 bara et 90 bara.Preferably the selective separation process operates at a temperature between -30 ° C and 100 ° C. It can nevertheless operate at a temperature below -30 ° C or between 30 ° C and 90 ° C. The operating pressure is between 1.5 bara and 90 bara.

[0028] L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures qui montrent des procédés de séparation d’un mélange contenant du dioxyde de carbone et un composé plus léger selon l’invention.The invention will be described in more detail with reference to the figures which show methods of separating a mixture containing carbon dioxide and a lighter compound according to the invention.

[0029] [fig-1] représente un procédé de séparation d’un courant d’alimentation comprenant au moins du CO2 selon l’invention.[Fig-1] shows a method of separating a feed stream comprising at least CO2 according to the invention.

[0030] [fig.2] représente un procédé de séparation d’un courant d’alimentation comprenant au moins du CO2 selon l’invention.[Fig.2] shows a method of separating a feed stream comprising at least CO2 according to the invention.

[0031] [fig.3] représente un procédé de séparation d’un courant d’alimentation comprenant au moins du CO2 selon l’invention.[Fig.3] shows a method of separating a feed stream comprising at least CO2 according to the invention.

[0032] Dans le procédé de la Figure 1, un courant d’alimentation 1 comprenant au moins du CO2, éventuellement moins que 50% mol de CO2 ainsi qu’au moins un composé léger choisi parmi CH4, CO, H2, N2, O2, Ar. Le courant peut également contenir des hydrocarbures C2+. Ce courant peut par exemple être du gaz naturel, disponible à haute pression, par exemple environ 50 bara.In the process of Figure 1, a feed stream 1 comprising at least CO 2 , optionally less than 50% mol of CO 2 and at least one light compound chosen from CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar. The stream may also contain C 2 + hydrocarbons. This current can for example be natural gas, available at high pressure, for example around 50 bara.

[0033] Le courant 1 est éventuellement comprimé par un compresseur 3 et est refroidi dans un échangeur de chaleur 5 à plaques et à ailettes jusqu’à une température inférieure à 20°C où il se condense partiellement. Le débit partiellement condensé est envoyé à un séparateur de phases 7 opérant à une température en dessous de 0°C. Le liquide 9 produit par le séparateur de phases 7 constitue un produit riche en dioxyde de carbone, éventuellement contenant au moins 70% mol de CO2, voire au moins 90% mol de CO2. Le gaz 11 du séparateur de phases se réchauffe dans l’échangeur de chaleur, après avoir été mélangé avec un débit 25 pour former un débit 13. Le débit 13 réchauffé dans l’échangeur 5 est envoyé à un procédé 15 permettant de produire un gaz 19 enrichi en dioxyde de carbone par rapport au gaz 13 et de préférence par rapport au gaz 1. Le gaz 19 peut également être significativement appauvri en C2+ si le gaz 1 en contient.The current 1 is optionally compressed by a compressor 3 and is cooled in a heat exchanger 5 with plates and fins to a temperature below 20 ° C where it partially condenses. The partially condensed flow is sent to a phase separator 7 operating at a temperature below 0 ° C. The liquid 9 produced by the phase separator 7 constitutes a product rich in carbon dioxide, optionally containing at least 70% mol of CO 2 , or even at least 90% mol of CO 2 . The gas 11 of the phase separator heats up in the heat exchanger, after having been mixed with a flow 25 to form a flow 13. The flow 13 heated in the exchanger 5 is sent to a process 15 making it possible to produce a gas 19 enriched in carbon dioxide with respect to gas 13 and preferably with respect to gas 1. Gas 19 can also be significantly depleted in C 2 + if gas 1 contains it.

[0034] Le procédé permettant cet enrichissement et éventuellement cet appauvrissement peut être un procédé de perméation, par exemple par membrane et/ou un procédé d’adsorption, par exemple TSA, PSA, VSA.The process allowing this enrichment and possibly this depletion can be a permeation process, for example by membrane and / or an adsorption process, for example TSA, PSA, VSA.

[0035] Le procédé 15 produit également un gaz 17 appauvri en CO2 et enrichi en au moins un composant léger. Le gaz 17 peut être enrichi en au moins un composant choisi dans le groupe CH4, CO, H2, N2, O2, Ar, C2+.The method 15 also produces a gas 17 depleted in CO 2 and enriched in at least one light component. The gas 17 can be enriched with at least one component chosen from the group CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar, C 2 +.

[0036] Le gaz 19 est refroidi dans l’échangeur 6 après compression par un compresseur 21. Il est partiellement condensé dans l’échangeur 6 et séparé dans un deuxième séparateur de phases 23 qui produit un produit liquide 27 enrichi en dioxyde de carbone. Il produit également un débit appauvri en dioxyde de carbone 25 qui est mélangé avec le débit 11 comme décrit ci-dessus. Ainsi le gaz 19 qui constitue ici le perméat des membranes n’est pas mélangé avec le gaz 1 à purifier mais est refroidi et condensé partiellement dans un pot séparateur dédié 23.The gas 19 is cooled in the exchanger 6 after compression by a compressor 21. It is partially condensed in the exchanger 6 and separated in a second phase separator 23 which produces a liquid product 27 enriched in carbon dioxide. It also produces a flow depleted in carbon dioxide 25 which is mixed with the flow 11 as described above. Thus the gas 19 which here constitutes the permeate of the membranes is not mixed with the gas 1 to be purified but is cooled and partially condensed in a dedicated separator pot 23.

[0037] Le froid pour le procédé est fourni au moins en partie par une source de froid 29 qui envoie un fluide frigorigène 31 à l’échangeur 5.The cold for the process is supplied at least in part by a cold source 29 which sends a refrigerant 31 to the exchanger 5.

[0038] Le procédé de la Figure 2 utilise un procédé de condensation partielle suivie de distillation pour séparer le courant d’alimentation 1.The method of Figure 2 uses a partial condensation process followed by distillation to separate the feed stream 1.

[0039] Le procédé comprend une seule colonne de distillation (pas de première colonne dont l’objectif principal est de stripper le C2+) mais utilise une pression intermédiaire de condensation.The method comprises a single distillation column (no first column whose main objective is to stripper C 2 +) but uses an intermediate condensation pressure.

[0040] Le courant 1 comprend au moins du CO2, éventuellement moins que 50% mol de CO 2 ainsi qu’au moins un composé léger choisi parmi CH4, CO, H2, N2, O2, Ar. Le courant peut également contenir des hydrocarbures C2+. Dans cette variante le courant 1 est humide.The stream 1 comprises at least CO 2 , possibly less than 50% mol of CO 2 as well as at least one light compound chosen from CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar. The stream may also contain C 2 + hydrocarbons. In this variant the current 1 is wet.

[0041] Il passe dans une vanne 2, dans deux systèmes 4,6 pour enlever l’eau puis est refroidi dans un échangeur de chaleur 5 à plaques et à ailettes où il se condense partiellement. Le débit partiellement condensé est envoyé à un séparateur de phases 22 opérant à une température en dessous de 0°C. Le liquide 202 produit par le séparateur de phases 22 constitue un produit riche en dioxyde de carbone, éventuellement contenant au moins 70% mol de CO2, voire au moins 90% mol de CO2. Le gaz 201 du séparateur de phases 22 est partiellement condensé dans l’échangeur 10 (en anglais « shell and tube »). Le fluide biphasique est séparé dans un deuxième séparateur de phases 7. Les liquides 202,9 du premier séparateur de phases 22 et du deuxième séparateur de phases 7 sont mélangés, détendus par une vanne 203 et envoyés comme débit 204 à une colonne de distillation 206.It passes through a valve 2, in two systems 4,6 to remove the water and is then cooled in a heat exchanger 5 with plates and fins where it partially condenses. The partially condensed flow is sent to a phase separator 22 operating at a temperature below 0 ° C. The liquid 202 produced by the phase separator 22 constitutes a product rich in carbon dioxide, possibly containing at least 70% mol of CO 2 , or even at least 90% mol of CO 2 . The gas 201 from the phase separator 22 is partially condensed in the exchanger 10 (“shell and tube”). The two-phase fluid is separated in a second phase separator 7. The liquids 202, 9 of the first phase separator 22 and of the second phase separator 7 are mixed, expanded by a valve 203 and sent as flow 204 to a distillation column 206 .

[0042] Le liquide de cuve 207 de la colonne de distillation est un débit constituant un produit riche en CO2. Le débit 207 est détendu par une vanne 208 et envoyé à l’échangeur 10 où il se vaporise partiellement. Le gaz formé 209 est réchauffé dans l’échangeur 6, comprimé par un compresseur 210 et constitue une partie du produit riche en CO2 211. Le reste du produit 211 est produit en pressurisant le liquide 213 de l’échangeur 10 avec une pompe 215 pour former un liquide pressurisé 219 qui passe dans une vanne 220 et puis est vaporisé dans l’échangeur 6 pour former un débit à mélanger avec le débit 209.The tank liquid 207 of the distillation column is a flow constituting a product rich in CO 2 . The flow 207 is expanded by a valve 208 and sent to the exchanger 10 where it partially vaporizes. The gas formed 209 is heated in the exchanger 6, compressed by a compressor 210 and constitutes part of the product rich in CO 2 211. The rest of the product 211 is produced by pressurizing the liquid 213 of the exchanger 10 with a pump 215 to form a pressurized liquid 219 which passes through a valve 220 and then is vaporized in the exchanger 6 to form a flow to be mixed with the flow 209.

[0043] Le gaz de tête 221 de la colonne de distillation 206 est réchauffé dans l’échangeur de chaleur 6, comprimé par le compresseur 223 et rejoint le débit 1 en amont de l’échangeur de chaleur 6.The overhead gas 221 from the distillation column 206 is heated in the heat exchanger 6, compressed by the compressor 223 and joins the flow 1 upstream of the heat exchanger 6.

[0044] Le gaz 11 du deuxième séparateur de phases 7 est réchauffé dans le séparateur de phases et puis est séparé par un procédé 15 permettant de produire un gaz 19 enrichi en dioxyde de carbone par rapport au gaz 13 et de préférence par rapport au gaz L Le gaz 19 peut également être significativement appauvri en C2+ si le gaz 1 en contient.The gas 11 of the second phase separator 7 is heated in the phase separator and then is separated by a process 15 making it possible to produce a gas 19 enriched in carbon dioxide relative to the gas 13 and preferably relative to the gas L Gas 19 can also be significantly depleted in C 2 + if gas 1 contains it.

[0045] Le procédé permettant cet enrichissement et éventuellement cet appauvrissement peut être un procédé de perméation, par exemple par membrane et/ou un procédé d’adsorption, par exemple TSA, PSA, VSA.The process allowing this enrichment and possibly this depletion can be a permeation process, for example by membrane and / or an adsorption process, for example TSA, PSA, VSA.

[0046] Le procédé 15 produit également un gaz 17 appauvri en CO2 et enrichi en au moins un composant léger. Le gaz 17 peut être enrichi en au moins un composant choisi dans le groupe CH4, CO, H2, N2, O2, Ar, C2+.The method 15 also produces a gas 17 depleted in CO 2 and enriched in at least one light component. The gas 17 can be enriched with at least one component chosen from the group CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar, C 2 +.

[0047] Le gaz 19 est refroidi dans l’échangeur 6 après compression par un compresseur 21A,21B,21C. Il est partiellement condensé dans l’échangeur 6 et séparé dans un deuxième séparateur de phases 23 qui produit un liquide 27 enrichi en dioxyde de carbone. Il produit également un débit appauvri en dioxyde de carbone 25 qui est mélangé avec le gaz 221 venant de la colonne de distillation. Le liquide 27 enrichi en dioxyde de carbone est détendu par la vanne 28 et envoyé à la colonne de distillation 206 comme débit d’alimentation. Ainsi le gaz 19 qui constitue ici le perméat des membranes n’est pas mélangé avec le gaz 1 à purifier mais est refroidi et condensé partiellement dans un pot séparateur dédié 23.The gas 19 is cooled in the exchanger 6 after compression by a compressor 21A, 21B, 21C. It is partially condensed in exchanger 6 and separated in a second phase separator 23 which produces a liquid 27 enriched with carbon dioxide. It also produces a flow depleted in carbon dioxide which is mixed with the gas 221 coming from the distillation column. The liquid 27 enriched in carbon dioxide is expanded by the valve 28 and sent to the distillation column 206 as a supply flow. Thus the gas 19 which here constitutes the permeate of the membranes is not mixed with the gas 1 to be purified but is cooled and partially condensed in a dedicated separator pot 23.

[0048] Le procédé de la Figure 2 utilise un procédé de condensation partielle suivie de distillation pour séparer le courant d’alimentation 1.The method of Figure 2 uses a partial condensation process followed by distillation to separate the feed stream 1.

[0049] Le procédé comprend une seule colonne de distillation (pas de première colonne dont l’objectif principal est de stripper le C2+) mais utilise une pression intermédiaire de condensation.The method comprises a single distillation column (no first column whose main objective is to stripper C 2 +) but uses an intermediate condensation pressure.

[0050] Le courant 1 comprend au moins du CO2, éventuellement moins que 50% mol de CO 2 ainsi qu’au moins un composé léger choisi parmi CH4, CO, H2, N2, O2, Ar. Le courant peut également contenir des hydrocarbures C2+. Dans cette variante le courant 1 est humide.The stream 1 comprises at least CO 2 , possibly less than 50 mol% of CO 2 as well as at least one light compound chosen from CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar. The stream may also contain C 2 + hydrocarbons. In this variant the current 1 is wet.

[0051] Il passe dans une vanne 2, dans deux systèmes 4,6 pour enlever l’eau puis est refroidi dans un échangeur de chaleur 5 à plaques et à ailettes où il se condense partiellement. Le débit partiellement condensé est envoyé à un séparateur de phases 22 opérant à une température en dessous de 0°C. Le liquide 202 produit par le séparateur de phases 22 constitue un produit riche en dioxyde de carbone, éventuellement contenant au moins 70% mol de CO2, voire au moins 90% mol de CO2. Le gaz 201 du séparateur de phases 22 est partiellement condensé dans l’échangeur 10 (en anglais « shell and tube »). Le fluide biphasique est séparé dans un deuxième séparateur de phases 7. Les liquides 202,9 du premier séparateur de phases 22 et du deuxième séparateur de phases 22 sont mélangés, détendus par une vanne 203 et envoyés comme débit 204 à une colonne de distillation 206.It passes through a valve 2, in two systems 4,6 to remove the water and is then cooled in a heat exchanger 5 with plates and fins where it partially condenses. The partially condensed flow is sent to a phase separator 22 operating at a temperature below 0 ° C. The liquid 202 produced by the phase separator 22 constitutes a product rich in carbon dioxide, possibly containing at least 70% mol of CO 2 , or even at least 90% mol of CO 2 . The gas 201 from the phase separator 22 is partially condensed in the exchanger 10 (“shell and tube”). The two-phase fluid is separated in a second phase separator 7. The liquids 202, 9 of the first phase separator 22 and of the second phase separator 22 are mixed, expanded by a valve 203 and sent as flow 204 to a distillation column 206 .

[0052] Le liquide de cuve 207 de la colonne de distillation est un débit constituant un produit riche en CO2. Le débit 207 est détendu par une vanne 208 et envoyé à l’échangeur 10 où il se vaporise partiellement. Le gaz formé 209 est réchauffé dans l’échangeur 6, comprimé par un compresseur 210 et constitue une partie du produit riche en CO2 211. Le reste du produit 211 est produit en pressurisant le liquide 213 de l’échangeur 10 avec une pompe 215 pour former un liquide pressurisé 219 qui passe dans une vanne 220 et puis est vaporisé dans l’échangeur 6 pour former un débit à mélanger avec le débit 209.The tank liquid 207 of the distillation column is a flow constituting a product rich in CO 2 . The flow 207 is expanded by a valve 208 and sent to the exchanger 10 where it partially vaporizes. The gas formed 209 is heated in the exchanger 6, compressed by a compressor 210 and constitutes part of the product rich in CO 2 211. The rest of the product 211 is produced by pressurizing the liquid 213 of the exchanger 10 with a pump 215 to form a pressurized liquid 219 which passes through a valve 220 and then is vaporized in the exchanger 6 to form a flow to be mixed with the flow 209.

[0053] Eventuellement une partie du premier fluide 19 comprimé dans les compresseurs 21 A, 21B,21C peut être envoyée en cuve de la colonne pour s’y séparer (illustré en pointillés).Optionally, part of the first fluid 19 compressed in the compressors 21 A, 21B, 21C can be sent to the bottom of the column to separate there (illustrated in dotted lines).

[0054] Le gaz de tête 221 de la colonne de distillation 206 est réchauffé dans l’échangeur de chaleur 6, comprimé par le compresseur 223 et rejoint le débit 1 en amont de l’échangeur de chaleur 6.The overhead gas 221 from the distillation column 206 is heated in the heat exchanger 6, compressed by the compressor 223 and joins the flow 1 upstream of the heat exchanger 6.

[0055] Le gaz 11 du deuxième séparateur de phases 7 est réchauffé dans le séparateur de phases et puis est séparé par un procédé 15 permettant de produire un gaz 19 enrichi en dioxyde de carbone par rapport au gaz 13 et de préférence par rapport au gaz 1. Le gaz 19 peut également être significativement appauvri en C2+ si le gaz 1 en contient.The gas 11 of the second phase separator 7 is heated in the phase separator and then is separated by a process 15 making it possible to produce a gas 19 enriched in carbon dioxide relative to the gas 13 and preferably relative to the gas 1. Gas 19 can also be significantly depleted in C 2 + if gas 1 contains it.

[0056] Le procédé permettant cet enrichissement et éventuellement cet appauvrissement peut être un procédé de perméation, par exemple par membrane et/ou un procédé d’adsorption, par exemple TSA, PSA, VSA.The process allowing this enrichment and possibly this depletion can be a permeation process, for example by membrane and / or an adsorption process, for example TSA, PSA, VSA.

[0057] Le procédé 15 produit également un gaz 17 appauvri en CO2 et enrichi en au moins un composant léger. Le gaz 17 peut être enrichi en au moins un composant choisi dans le groupe CH4, CO, H2, N2, O2, Ar, C2+.The method 15 also produces a gas 17 depleted in CO 2 and enriched in at least one light component. The gas 17 can be enriched with at least one component chosen from the group CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar, C 2 +.

[0058] Le gaz 19 est refroidi dans l’échangeur 6 après compression par un compresseur 21A,21B,21C. Il est partiellement condensé dans l’échangeur 6 et séparé dans un deuxième séparateur de phases 23 qui produit un liquide 27 enrichi en dioxyde de carbone. Il produit également un débit appauvri en dioxyde de carbone 25 qui est mélangé avec le gaz 221 venant de la colonne de distillation. Le liquide 27 enrichi en dioxyde de carbone est détendu par la vanne 28 et envoyé à la colonne de distillation 206 comme débit d’alimentation. Ainsi le gaz 19 qui constitue ici le perméat des membranes n’est pas mélangé avec le gaz 1 à purifier mais est refroidi et condensé partiellement dans un pot séparateur dédié 23.The gas 19 is cooled in the exchanger 6 after compression by a compressor 21A, 21B, 21C. It is partially condensed in exchanger 6 and separated in a second phase separator 23 which produces a liquid 27 enriched with carbon dioxide. It also produces a flow depleted in carbon dioxide which is mixed with the gas 221 coming from the distillation column. The liquid 27 enriched in carbon dioxide is expanded by the valve 28 and sent to the distillation column 206 as a supply flow. Thus the gas 19 which here constitutes the permeate of the membranes is not mixed with the gas 1 to be purified but is cooled and partially condensed in a dedicated separator pot 23.

[0059] Le procédé de la Figure 2 utilise un procédé de condensation partielle suivie de distillation pour séparer le courant d’alimentation 1.The method of Figure 2 uses a partial condensation process followed by distillation to separate the feed stream 1.

[0060] Le procédé ne comprend pas d’étape de strippage de C2+ mais utilise une pression intermédiaire de condensation. Le courant 1 comprend au moins du CO2, éventuellement moins que 50% mol de CO2 ainsi qu’au moins un composé léger choisi parmi CH4, CO, H2, N2, O2, Ar. Le courant peut également contenir des hydrocarbures C2+. Dans cette variante le courant 1 est humide.The method does not include a C 2 + stripping step but uses an intermediate condensation pressure. The stream 1 comprises at least CO 2 , optionally less than 50 mol% of CO 2 as well as at least one light compound chosen from CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar. The stream can also contain C 2 + hydrocarbons. In this variant the current 1 is wet.

[0061] Il passe dans une vanne 2, dans deux systèmes 4,6 pour enlever l’eau puis est refroidi dans un échangeur de chaleur 5 à plaques et à ailettes où il se condense partiellement. Le débit partiellement condensé est envoyé à un séparateur de phases 22 opérant à une température en dessous de 0°C. Le liquide 202 produit par le séparateur de phases 22 constitue un produit riche en dioxyde de carbone, éventuellement contenant au moins 70% mol de CO2, voire au moins 90% mol de CO2. Le gaz 201 du séparateur de phases 22 est partiellement condensé dans les tubes de l’échangeur de chaleur à tubes et à calandre 10 (en anglais « shell and tube »). Le fluide biphasique est séparé dans un deuxième séparateur de phases 7. Les liquides 202,9 du premier séparateur de phases 22 et du deuxième séparateur de phases 22 sont mélangés, détendus par une vanne 203 et envoyés comme débit 204 à une colonne de distillation 206.It passes through a valve 2, in two systems 4,6 to remove the water and is then cooled in a heat exchanger 5 with plates and fins where it partially condenses. The partially condensed flow is sent to a phase separator 22 operating at a temperature below 0 ° C. The liquid 202 produced by the phase separator 22 constitutes a product rich in carbon dioxide, possibly containing at least 70% mol of CO 2 , or even at least 90% mol of CO 2 . The gas 201 from the phase separator 22 is partially condensed in the tubes of the shell and tube heat exchanger 10 (in English "shell and tube"). The two-phase fluid is separated in a second phase separator 7. The liquids 202, 9 of the first phase separator 22 and of the second phase separator 22 are mixed, expanded by a valve 203 and sent as flow 204 to a distillation column 206 .

[0062] Le liquide de cuve 207 de la colonne de distillation est un débit constituant un produit riche en CO2. Le débit 207 est détendu par une vanne 208 et envoyé à l’échangeur 10 où il se vaporise partiellement. Le gaz formé 209 est réchauffé dans l’échangeur 6, comprimé par un compresseur 210 et constitue une partie du produit riche en CO2 211. Le reste du produit 211 est produit en pressurisant le liquide 213 de l’échangeur 10 avec une pompe 215 pour former un liquide pressurisé 219 qui passe dans une vanne 220 et puis est vaporisé dans l’échangeur 6 pour former un débit à mélanger avec le débit 209.The tank liquid 207 of the distillation column is a flow constituting a product rich in CO 2 . The flow 207 is expanded by a valve 208 and sent to the exchanger 10 where it partially vaporizes. The gas formed 209 is heated in the exchanger 6, compressed by a compressor 210 and constitutes part of the product rich in CO 2 211. The rest of the product 211 is produced by pressurizing the liquid 213 of the exchanger 10 with a pump 215 to form a pressurized liquid 219 which passes through a valve 220 and then is vaporized in the exchanger 6 to form a flow to be mixed with the flow 209.

[0063] Le gaz de tête 221 de la colonne de distillation 206 est réchauffé dans l’échangeur de chaleur 6, comprimé par le compresseur 223 et rejoint le débit 1 en amont de l’échangeur de chaleur 6.The overhead gas 221 from the distillation column 206 is heated in the heat exchanger 6, compressed by the compressor 223 and joins the flow 1 upstream of the heat exchanger 6.

[0064] Le gaz 11 du deuxième séparateur de phases 7 est réchauffé dans le séparateur de phases et puis est séparé par un procédé 15 permettant de produire un gaz 19 enrichi en dioxyde de carbone par rapport au gaz 13 et de préférence par rapport au gaz 1. Le gaz 19 peut également être significativement appauvri en C2+ si le gaz 1 en contient.The gas 11 of the second phase separator 7 is heated in the phase separator and then is separated by a process 15 making it possible to produce a gas 19 enriched in carbon dioxide relative to the gas 13 and preferably relative to the gas 1. Gas 19 can also be significantly depleted in C 2 + if gas 1 contains it.

[0065] Le procédé permettant cet enrichissement et éventuellement cet appauvrissement peut être un procédé de perméation, par exemple par membrane et/ou un procédé d’adsorption, par exemple TSA, PSA, VSA.The process allowing this enrichment and possibly this depletion can be a permeation process, for example by membrane and / or an adsorption process, for example TSA, PSA, VSA.

[0066] Le procédé 15 produit également un gaz 17 appauvri en CO2 et enrichi en au moins un composant léger. Le gaz 17 peut être enrichi en au moins un composant choisi dans le groupe CH4, CO, H2, N2, O2, Ar, C2+.The method 15 also produces a gas 17 depleted in CO 2 and enriched in at least one light component. The gas 17 can be enriched with at least one component chosen from the group CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar, C 2 +.

[0067] Le gaz 19 est refroidi dans l’échangeur 6 après compression par un compresseur 21A,21B,21C. Il est partiellement condensé dans l’échangeur 6 et séparé dans un deuxième séparateur de phases 23 qui produit un liquide 27 enrichi en dioxyde de carbone. Il produit également un débit appauvri en dioxyde de carbone 25 qui est mélangé avec le gaz 221 venant de la colonne de distillation. Le liquide 27 enrichi en dioxyde de carbone est détendu par la vanne 28 et envoyé à la colonne de distillation 206 comme débit d’alimentation. Ainsi le gaz 19 qui constitue ici le perméat des membranes n’est pas mélangé avec le gaz 1 à purifier mais est refroidi et condensé partiellement dans un pot séparateur dédié 23.The gas 19 is cooled in the exchanger 6 after compression by a compressor 21A, 21B, 21C. It is partially condensed in exchanger 6 and separated in a second phase separator 23 which produces a liquid 27 enriched with carbon dioxide. It also produces a flow depleted in carbon dioxide which is mixed with the gas 221 coming from the distillation column. The liquid 27 enriched in carbon dioxide is expanded by the valve 28 and sent to the distillation column 206 as a supply flow. Thus the gas 19 which here constitutes the permeate of the membranes is not mixed with the gas 1 to be purified but is cooled and partially condensed in a dedicated separator pot 23.

[0068] Une partie 217 du liquide pompe 213 est détendue et vaporisée dans l’échangeur 5. Ensuite elle est envoyée en cuve de la colonne de distillation 206 sans avoir été refroidi dans l’échangeur de chaleur 5, pour apporter de la chaleur de rebouillage. C’est la vaporisation de ce liquide 213 qui apportera le palier de vaporisation supplémentaire vers -15°C (~25 bara).Part 217 of the pump liquid 213 is expanded and vaporized in the exchanger 5. Then it is sent to the tank of the distillation column 206 without having been cooled in the heat exchanger 5, to provide heat from reboiling. It is the vaporization of this liquid 213 which will bring the additional vaporization plateau towards -15 ° C (~ 25 bara).

[0069] Le procédé de la Figure 3 utilise un procédé de condensation partielle suivie de distillation pour séparer le courant d’alimentation 1.The method of Figure 3 uses a partial condensation process followed by distillation to separate the feed stream 1.

[0070] Le procédé diffère de celui de la Figure 2 en ce qu’il comprend une étape de strippage de C2+. Comme la Figure 2, il utilise une pression intermédiaire de condensation.The method differs from that of Figure 2 in that it comprises a step of stripping C 2 +. Like Figure 2, it uses an intermediate condensing pressure.

[0071] Le courant 1 comprend au moins du CO2, éventuellement moins que 50% mol de CO 2 ainsi qu’au moins un composé léger choisi parmi CH4, CO, H2, N2, O2, Ar. Le courant peut également contenir des hydrocarbures C2+. Dans cette variante le courant 1 est humide.The stream 1 comprises at least CO 2 , possibly less than 50 mol% of CO 2 as well as at least one light compound chosen from CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar. The stream may also contain C 2 + hydrocarbons. In this variant the current 1 is wet.

[0072] Il passe dans une vanne 2, dans deux systèmes 4,6 pour enlever l’eau puis est refroidi dans un échangeur de chaleur 5 à plaques et à ailettes où il se condense partiellement. Le débit partiellement condensé est envoyé à un séparateur de phases 22 opérant à une température en dessous de 0°C. Le liquide 202 produit par le séparateur de phases 22 constitue un produit riche en dioxyde de carbone, éventuellement contenant au moins 70% mol de CO2, voire au moins 90% mol de CO2. Le gaz 201 du séparateur de phases 22 est partiellement condensé dans l’échangeur 10 (en anglais « shell and tube »). Le fluide biphasique est séparé dans un deuxième séparateur de phases 7. Les liquides 202,9 du premier séparateur de phases 22 et du deuxième séparateur de phases 22 sont mélangés, détendus par une vanne 203 et envoyés comme débit 204 à une colonne de distillation 206.It passes through a valve 2, in two systems 4,6 to remove the water and is then cooled in a heat exchanger 5 with plates and fins where it partially condenses. The partially condensed flow is sent to a phase separator 22 operating at a temperature below 0 ° C. The liquid 202 produced by the phase separator 22 constitutes a product rich in carbon dioxide, possibly containing at least 70% mol of CO 2 , or even at least 90% mol of CO 2 . The gas 201 from the phase separator 22 is partially condensed in the exchanger 10 (“shell and tube”). The two-phase fluid is separated in a second phase separator 7. The liquids 202, 9 of the first phase separator 22 and of the second phase separator 22 are mixed, expanded by a valve 203 and sent as flow 204 to a distillation column 206 .

[0073] Le liquide de cuve 207 de la colonne de distillation est un débit constituant un produit riche en CO2. Le débit 207 est détendu par une vanne 208 et envoyé à l’échangeur 10 où il se vaporise partiellement. Le gaz formé 209 est réchauffé dans l’échangeur 6, comprimé par un compresseur 210 et constitue une partie du produit riche en CO2 211. Le reste du produit 211 est produit en pressurisant le liquide 213 de l’échangeur 10 avec une pompe 215 pour former un liquide pressurisé 219 qui passe dans une vanne 220 et puis est vaporisé dans l’échangeur 6 pour former un débit à mélanger avec le débit 209.The tank liquid 207 of the distillation column is a flow constituting a product rich in CO 2 . The flow 207 is expanded by a valve 208 and sent to the exchanger 10 where it partially vaporizes. The gas formed 209 is heated in the exchanger 6, compressed by a compressor 210 and constitutes part of the product rich in CO 2 211. The rest of the product 211 is produced by pressurizing the liquid 213 of the exchanger 10 with a pump 215 to form a pressurized liquid 219 which passes through a valve 220 and then is vaporized in the exchanger 6 to form a flow to be mixed with the flow 209.

[0074] Le gaz de tête 221 de la colonne de distillation 206 est réchauffé dans l’échangeur de chaleur 6, comprimé par le compresseur 223 et rejoint le débit 1 en amont de l’échangeur de chaleur 6.The overhead gas 221 from the distillation column 206 is heated in the heat exchanger 6, compressed by the compressor 223 and joins the flow 1 upstream of the heat exchanger 6.

[0075] Le gaz 11 du deuxième séparateur de phases 7 est réchauffé dans le séparateur de phases et puis est séparé par un procédé 15 permettant de produire un gaz 19 enrichi en dioxyde de carbone par rapport au gaz 13 et de préférence par rapport au gaz 1. Le gaz 19 peut également être significativement appauvri en C2+ si le gaz 1 en contient.The gas 11 of the second phase separator 7 is heated in the phase separator and then is separated by a process 15 making it possible to produce a gas 19 enriched in carbon dioxide relative to the gas 13 and preferably relative to the gas 1. Gas 19 can also be significantly depleted in C 2 + if gas 1 contains it.

[0076] Le procédé permettant cet enrichissement et éventuellement cet appauvrissement peut être un procédé de perméation, par exemple par membrane et/ou un procédé d’adsorption, par exemple TSA, PSA, VSA.The process allowing this enrichment and possibly this depletion can be a permeation process, for example by membrane and / or an adsorption process, for example TSA, PSA, VSA.

[0077] Le procédé 15 produit également un gaz 17 appauvri en CO2 et enrichi en au moins un composant léger. Le gaz 17 peut être enrichi en au moins un composant choisi dans le groupe CH4, CO, H2, N2, O2, Ar, C2+.The method 15 also produces a gas 17 depleted in CO 2 and enriched in at least one light component. The gas 17 can be enriched with at least one component chosen from the group CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar, C 2 +.

[0078] Le gaz 19 est refroidi dans l’échangeur 6 après compression par un compresseur 21A,21B,21C. Il est partiellement condensé dans l’échangeur 6 et séparé dans un deuxième séparateur de phases 23 qui produit un liquide 27 enrichi en dioxyde de carbone. Il produit également un débit appauvri en dioxyde de carbone 25. Le liquide 27 enrichi en dioxyde de carbone est détendu par la vanne 28 et envoyé à la colonne de distillation 206 comme débit d’alimentation. Ainsi le gaz 19 qui constitue ici le perméat des membranes n’est pas mélangé avec le gaz 1 à purifier mais est refroidi et condensé partiellement dans un pot séparateur dédié 23.The gas 19 is cooled in the exchanger 6 after compression by a compressor 21A, 21B, 21C. It is partially condensed in exchanger 6 and separated in a second phase separator 23 which produces a liquid 27 enriched with carbon dioxide. It also produces a flow depleted in carbon dioxide 25. The liquid 27 enriched in carbon dioxide is expanded by the valve 28 and sent to the distillation column 206 as a supply flow. Thus the gas 19 which here constitutes the permeate of the membranes is not mixed with the gas 1 to be purified but is cooled and partially condensed in a dedicated separator pot 23.

[0079] Optionnellement une partie 217 du liquide pompe 213 peut être détendue et vaporisée dans l’échangeur 5. Ensuite elle est envoyée en cuve de la colonne de distillation 206 sans avoir été refroidi dans l’échangeur de chaleur 5, pour apporter de la chaleur de rebouillage.Optionally, part 217 of the pump liquid 213 can be expanded and vaporized in the exchanger 5. Then it is sent to the tank of the distillation column 206 without having been cooled in the heat exchanger 5, to provide reboiling heat.

[0080] Le débit appauvri en dioxyde de carbone 25 est mélangé avec le gaz 217 et sert également au rebouillage de la colonne 206.The flow depleted in carbon dioxide 25 is mixed with the gas 217 and is also used for reboiling the column 206.

[0081] Eventuellement une partie du premier fluide 19 comprimé dans les compresseurs 21A,21B,21C peut être envoyée en cuve de la colonne pour s’y séparer (illustré en pointillés).Optionally, part of the first fluid 19 compressed in the compressors 21A, 21B, 21C can be sent to the bottom of the column to separate there (illustrated in dotted lines).

Claims (1)

Revendications Claims [Revendication 1] [Claim 1] Procédé de séparation d’un courant d’alimentation (1) comprenant au moins du CO2 ainsi qu’au moins un composé léger choisi parmi CH4, CO, H2, N2, O2, Ar, C2+ comprenant au moins les étapes suivantes : a. Production d’un produit riche en CO2 (9,207) et d’un gaz appauvri en CO2 (11, 221) par un procédé de condensation partielle et éventuellement de distillation utilisant au moins un premier pot de séparation de phase (7, 10, 22,206), b. Introduction du gaz appauvri en CO2 dans un procédé de sé- paration sélectif au CO2 (15) afin d’obtenir un premier fluide (19) dont la concentration en CO2 est supérieure à celle du courant d’alimentation et un fluide (17) enrichi en au moins un des composés légers et c. Production d’un second produit riche en CO2 (27) et d’un second gaz appauvri en CO2 (25) à partir du premier fluide chargé en CO2 obtenu en b) ou d’un fluide, dérivé de celui-ci par un procédé de condensation partielle et éventuellement de distillation, utilisant un deuxième pot de séparation de phase (23) différent du premier pot de séparation de phase.Process for the separation of a feed stream (1) comprising at least CO 2 and at least one light compound chosen from CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar, C 2 + comprising at least minus the following steps: a. Production of a product rich in CO 2 (9,207) and of a gas depleted in CO 2 (11, 221) by a process of partial condensation and possibly of distillation using at least a first phase separation pot (7, 10 , 22.206), b. Introduction of CO 2 depleted gas into a selective CO 2 separation process (15) in order to obtain a first fluid (19) whose CO2 concentration is higher than that of the supply stream and a fluid (17 ) enriched in at least one of the light compounds and c. Production of a second product rich in CO 2 (27) and of a second gas depleted in CO 2 ( 2 5) from the first fluid charged with CO 2 obtained in b) or a fluid, derived therefrom ci by a process of partial condensation and possibly distillation, using a second phase separation pot (23) different from the first phase separation pot. [Revendication 2] [Claim 2] Procédé selon la revendication 1 où le courant d’alimentation (1) contient au plus 50% mol de CO2 et le premier fluide (19) contient au moins 70% mol de CO2.Method according to Claim 1, in which the feed stream (1) contains at most 50 mol% of CO 2 and the first fluid (19) contains at least 70 mol of CO 2 . [Revendication 3] [Claim 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le procédé de séparation sélectif au CO2 (15) est un procédé de perméation et/ou d’adsorption.The method of claim 1 or 2 wherein the selective CO 2 separation method (15) is a permeation and / or adsorption method. [Revendication 4] [Claim 4] Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le courant (1) contient du C2+ et le fluide enrichi en composé léger est enrichi en C2+.Method according to one of the preceding claims, in which the stream (1) contains C 2 + and the fluid enriched in light compound is enriched in C 2 +. [Revendication 5] [Claim 5] Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel moins de 10% du premier fluide (19) est mélangé avec le courant d’alimentation (1). Method according to one of the preceding claims, in which less than 10% of the first fluid (19) is mixed with the feed stream (1). [Revendication 6] [Claim 6] Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel : • au moins lors de l’étape a), le procédé comprend de la dis- tillation dans une colonne de distillation (206) • une partie du premier fluide (19) est injectée sous forme Method according to one of the preceding claims, in which: • at least during step a), the process includes dis- tillation in a distillation column (206) • part of the first fluid (19) is injected in the form
gazeuse en cuve de la colonne de distillation.carbonated in the bottom of the distillation column. [Revendication 7] [Claim 7] Procédé selon la revendication 6 dans lequel la partie du premier fluide est un fluide provenant d’une étape de compression (21A,21B,21C) en aval du procédé de séparation sélectif (15). The method of claim 6 wherein the portion of the first fluid is a fluid from a compression step (21A, 21B, 21C) downstream of the selective separation process (15). [Revendication 8] [Claim 8] Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel au moins lors de l’étape a), le procédé comprend de la distillation dans une colonne de distillation (206) et au moins une partie du second produit (27) alimente la colonne de distillation. Method according to one of the preceding claims, in which at least during step a), the method comprises distillation in a distillation column (206) and at least part of the second product (27) feeds the distillation column . [Revendication 9] [Claim 9] Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’étape a) comprend une condensation partielle dans un échangeur de chaleur à tubes et à calandre. Method according to one of the preceding claims, in which step a) comprises partial condensation in a shell and tube heat exchanger. [Revendication 10] [Claim 10] Appareil de séparation d’un courant d’alimentation (1) comprenant au moins du CO2 ainsi qu’au moins un composé léger choisi parmi CH4, CO, H2, N2, O2, Ar, C2+ comprenant au moins les étapes suivantes : a) Un appareil de condensation partielle et éventuellement de distillation comprenant au moins un premier pot de séparation de phase (7, 10, 22,206) pour produire un produit riche en CO2 (9,207) et d’un gaz appauvri en CO2 (11, 221), b) Un appareil de séparation sélectif au CO2 (15) alimenté par du gaz appauvri en CO2 afin d’obtenir un premier fluide (19) dont la concentration en CO2 est supérieure à celle du courant d’alimentation et un fluide (17) enrichi en au moins un des composés légers et c) Un appareil de condensation partielle et éventuellement de distillation, comprenant un deuxième pot de séparation de phase (23) différent du premier pot de séparation de phase pour produire un second produit riche en CO2 (27) et d’un second gaz appauvri en CO2 (25) à partir du premier fluide chargé en CO2 obtenu en b).Apparatus for separating a feed stream (1) comprising at least CO 2 as well as at least one light compound chosen from CH 4 , CO, H 2 , N 2 , O 2 , Ar, C 2 + comprising at least minus the following steps: a) An apparatus for partial condensation and possibly distillation comprising at least a first phase separation pot (7, 10, 22,206) for producing a product rich in CO 2 (9,207) and in a depleted gas CO 2 (11, 221), b) A selective CO 2 separation device (15) supplied with gas depleted in CO 2 in order to obtain a first fluid (19) whose CO 2 concentration is higher than that feed stream and a fluid (17) enriched in at least one of the light compounds and c) A partial condensation and possibly distillation apparatus, comprising a second phase separation pot (23) different from the first phase separation pot phase to produce a second product rich in CO 2 (27) and a second gas depleted in CO 2 (25) from first fluid loaded with CO 2 obtained in b).
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