FR3142104A1 - METHOD AND DEVICE FOR LIQUID PHASE PURIFICATION OF TRACES OF IMPURITIES - Google Patents

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Abstract

TITRE DE L’INVENTION : PROCÉDÉ ET DISPOSITIF D’ÉPURATION EN PHASE LIQUIDE DE TRACES D’IMPURETÉS Le procédé (100) d’épuration en phase liquide de traces d’impuretés d’un flux de gaz comporte :- une étape (105) d’entrée d’un flux de gaz comportant des traces d’impuretés,- une étape (110) de compression du flux de gaz entré,- une étape (111) de refroidissement en phase vapeur, - une étape (125) de capture des impuretés solides et- une étape (130) de détente du flux de gaz. Figure pour l’abrégé : Figure 1TITLE OF THE INVENTION: METHOD AND DEVICE FOR LIQUID PHASE PURIFICATION OF TRACES OF IMPURITIES The process (100) for liquid phase purification of traces of impurities from a gas flow comprises: - a step (105) entry of a gas flow containing traces of impurities, - a step (110) of compressing the entered gas flow, - a step (111) of cooling in the vapor phase, - a step (125) of capture solid impurities and- a step (130) of expanding the gas flow. Figure for abstract: Figure 1

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF D’ÉPURATION EN PHASE LIQUIDE DE TRACES D’IMPURETÉSMETHOD AND DEVICE FOR LIQUID PHASE PURIFICATION OF TRACES OF IMPURITIES Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

La présente invention vise un procédé et un dispositif d’épuration en phase liquide de traces d’impuretés. Elle s’applique, notamment, au domaine de la production de gaz naturel et de biométhane liquide.The present invention relates to a method and a device for purifying traces of impurities in the liquid phase. It applies, in particular, to the field of production of natural gas and liquid biomethane.

État de la techniqueState of the art

Les approches décrites dans cette section sont des approches qui pourraient être poursuivies, mais pas nécessairement des approches qui ont été conçues ou poursuivies précédemment. Par conséquent, sauf indication contraire, il convient de ne pas supposer que l'une ou l'autre des approches décrites dans cette section constitue un art antérieur du seul fait de son inclusion dans cette section.The approaches described in this section are approaches that could be pursued, but not necessarily approaches that have been previously designed or pursued. Therefore, unless otherwise noted, it should not be assumed that any of the approaches described in this section constitute prior art simply by virtue of their inclusion in this section.

La liquéfaction des gaz suppose toujours une épuration poussée afin d’éviter toute cristallisation des impuretés (dépôt de solide soit dans l’échangeur réalisant le refroidissement ou sous-refroidissement, soit dans le stockage final ou intermédiaire du liquide). Cette épuration poussée est appelée parfois « polishing ». Par exemple, dans le cas du Gaz Naturel Liquéfié (« GNL »), c’est-à-dire un gaz liquéfié riche en méthane, il est nécessaire d’enlever l’eau jusqu’à un niveau inférieur à 2 ppm pour pouvoir stocker le GNL sans risque de formation de glace d’eau ; de même, le GNL ne peut contenir plus de 50 ppm de dioxyde de carbone (« CO2») à pression atmosphérique d’équilibre sans risque de formation de glace de CO2.The liquefaction of gases always requires extensive purification in order to avoid any crystallization of impurities (deposit of solid either in the exchanger carrying out the cooling or sub-cooling, or in the final or intermediate storage of the liquid). This extensive purification is sometimes called “polishing”. For example, in the case of Liquefied Natural Gas (“LNG”), i.e. a liquefied gas rich in methane, it is necessary to remove water to a level below 2 ppm to be able to store LNG without the risk of water ice forming; similarly, LNG cannot contain more than 50 ppm of carbon dioxide (“CO 2 ”) at equilibrium atmospheric pressure without the risk of CO 2 ice forming.

Si on appelle « solvant » le fluide constitué par les composés majoritaires du gaz de départ et qui sont destinés à être stockés sous forme liquide en fin de procédé, et si on appelle « impureté » un élément sous forme de trace qui risque de cristalliser, ce besoin de polishing consiste à épurer le solvant à un niveau d’impureté suffisamment faible pour éviter tout risque de cristallisation d’une part lors du refroidissement du solvant et d’autre part lors de son stockage sous forme liquide. C’est donc en quelque sorte la finition de l’épuration ou une épuration poussée. Cette étape est commune à tous les gaz liquéfiés pour une liste d’impuretés (par définition jamais exhaustive). On peut citer simplement comme exemples les couples solvant/impuretés suivants pour illustrer les applications potentielles :
- solvant méthane / impuretés eau ou CO2,
- solvant azote (« N2») ou oxygène (« O2») / impuretés eau ou CO2et
- solvant CO2/ impureté eau.If we call “solvent” the fluid made up of the majority compounds of the starting gas and which are intended to be stored in liquid form at the end of the process, and if we call “impurity” an element in the form of a trace which risks crystallizing, this need for polishing consists of purifying the solvent to a sufficiently low level of impurity to avoid any risk of crystallization on the one hand during cooling of the solvent and on the other hand during its storage in liquid form. So this is in a way the finishing of the purification or a thorough purification. This step is common to all liquefied gases for a list of impurities (by definition never exhaustive). We can simply cite as examples the following solvent/impurity pairs to illustrate the potential applications:
- methane solvent / water or CO 2 impurities,
- nitrogen (“N 2 ”) or oxygen (“O 2 ”) solvent / water or CO 2 impurities and
- CO 2 solvent / water impurity.

Cette épuration dite de polishing représente un cout spécifique toujours important (c’est-à-dire l’énergie dépensée et le prix dépensé pour atteindre ce niveau d’épuration poussée) pour deux raisons principales :
- en fonction du taux de pureté à atteindre, le nombre de technologies d’épuration est réduit et donc limite les choix et
- l’efficacité de séparation de la plupart des technologies chute lorsque le degré de pureté augmente.This so-called polishing purification represents a specific cost that is always significant (i.e. the energy spent and the price spent to achieve this level of advanced purification) for two main reasons:
- depending on the purity level to be achieved, the number of purification technologies is reduced and therefore limits the choices and
- the separation efficiency of most technologies drops as the degree of purity increases.

Une approche attrayante dans le cas de la liquéfaction des gaz est d’utiliser le froid requis pour la liquéfaction pour à la fois condenser le solvant et séparer les impuretés du solvant en jouant sur leurs niveaux de solubilité dans le liquide (solubilité qui est directement pilotée par le niveau de pression et de température). On peut ainsi mutualiser un certain nombre d’équipements du procédé pour réduire le cout global de production du gaz liquéfié. Cependant, d’une part, cette technique repose jusqu’ici sur des procédés qui requièrent des dimensionnements et des ajustements techniques très fins et dont la stabilité opérationnelle est complexe et difficile à assurer ; et d’autre part, ces procédés requièrent parfois des points de fonctionnement (notamment le niveau de pression optimal du gaz à liquéfier) différents entre les étapes de séparation des impuretés et de condensation du solvant, d’où une mutualisation des équipements parfois limitée.An attractive approach in the case of gas liquefaction is to use the cold required for liquefaction to both condense the solvent and separate the impurities from the solvent by varying their solubility levels in the liquid (solubility which is directly controlled by the level of pressure and temperature). We can thus pool a certain amount of process equipment to reduce the overall cost of liquefied gas production. However, on the one hand, this technique has so far been based on processes which require very fine sizing and technical adjustments and whose operational stability is complex and difficult to ensure; and on the other hand, these processes sometimes require different operating points (notably the optimal pressure level of the gas to be liquefied) between the stages of separation of impurities and condensation of the solvent, hence sometimes limited pooling of equipment.

Pour épurer de manière poussée un gaz à liquéfier, il existe deux grandes approches (elles-mêmes faisant possiblement appel à divers phénomènes et technologies spécifiques) :
- une première approche, la plus répandue et la plus couteuse, consiste à réaliser l’étape du polishing en amont du refroidissement-liquéfaction du solvant; on utilise alors des techniques telles que :
- les systèmes fondés sur l’absorption, par exemple le lavage aux amines dans le cas du polishing du gaz naturel) ; la régénération des amines ou du composé absorbant nécessitant une quantité significative de chaleur ou
- les systèmes fondés sur l’adsorption, par exemple : adsorption sur tamis moléculaires ou charbons actifs) ; la régénération des tamis ou charbons est alors réalisée soit par baisse de pression et notamment à l’aide d’une pompe à vide, soit par chaleur comme pour l’absorption,
- une deuxième approche consiste en l’utilisation du froid pour séparer les impuretés du solvant et à cristalliser l’impureté durant le refroidissement du solvant :
- la technologie la plus répandue se fonde sur une cristallisation du CO2en phase vapeur du solvant (par exemple méthane) ; le CO2(et même l’eau) se dépose dans l’échangeur où se réalise le refroidissement du gaz à liquéfier et, pour maximiser ce phénomène de dépôt, cette cristallisation se fait à pression basse c’est-à-dire à une pression où l’impureté passe directement de la phase vapeur à la phase solide et où le solvant reste vapeur durant le processus de séparation ; cette technique suppose un fonctionnement alternatif ou en lot, dit « batch » : un échangeur capte l’impureté solide et donc « gèle » progressivement jusqu’à ce que l’écoulement du solvant ne puisse plus se faire ; il y a alors basculement vers un échangeur vierge pendant que l’échangeur plein du dépôt solide « dégèle » et donc se régénère ou
- les technologies où la formation de l’impureté solide se fait en état triphasique : l’impureté solide est réalisée dans un mélange diphasique du solvant gazeux :
- dans certaines technologies, appliquées à liquéfaction de gaz riches en méthane, cette séparation se fait à la détente finale en fin de liquéfaction en sous-refroidissement du biométhane ; la détente provoque l’évaporation d’une partie du biométhane liquide tandis que le CO2cristallise en raison principalement du surplus de refroidissement généré et
- dans certaines technologies, cet état triphasique est provoqué en injectant dans un flux d’air (donc mélange N2-O2principalement) de l’azote liquide dont le refroidissement provoque la cristallisation du CO2.To thoroughly purify a gas to be liquefied, there are two main approaches (themselves possibly calling on various specific phenomena and technologies):
- a first approach, the most widespread and the most expensive, consists of carrying out the polishing step upstream of the cooling-liquefaction of the solvent; we then use techniques such as:
- systems based on absorption, for example amine washing in the case of natural gas polishing); regeneration of amines or absorbent compound requiring a significant amount of heat or
- systems based on adsorption, for example: adsorption on molecular sieves or activated carbons); the regeneration of the sieves or carbons is then carried out either by lowering pressure and in particular using a vacuum pump, or by heat as for absorption,
- a second approach consists of using cold to separate the impurities from the solvent and to crystallize the impurity during cooling of the solvent:
- the most widespread technology is based on crystallization of CO 2 in the vapor phase of the solvent (for example methane); the CO 2 (and even the water) is deposited in the exchanger where the cooling of the gas to be liquefied takes place and, to maximize this deposit phenomenon, this crystallization takes place at low pressure, that is to say at a pressure where the impurity passes directly from the vapor phase to the solid phase and the solvent remains vapor during the separation process; this technique assumes alternative or batch operation, called “batch”: an exchanger captures the solid impurity and therefore progressively “freezes” until the flow of the solvent can no longer take place; there is then a switch to a virgin exchanger while the exchanger full of solid deposit “thaws” and therefore regenerates or
- technologies where the formation of the solid impurity takes place in a three-phase state: the solid impurity is produced in a two-phase mixture of the gaseous solvent:
- in certain technologies, applied to the liquefaction of gases rich in methane, this separation is done at the final expansion at the end of subcooling liquefaction of the biomethane; the expansion causes the evaporation of part of the liquid biomethane while the CO 2 crystallizes mainly due to the excess cooling generated and
- in certain technologies, this three-phase state is caused by injecting liquid nitrogen into an air flow (mainly N 2 -O 2 mixture) whose cooling causes the crystallization of the CO 2 .

Dans ces technologies, le recours à des systèmes cycloniques permet parfois d’évacuer en continu l’impureté solide sans avoir recours à un processus alternatif/batch.In these technologies, the use of cyclonic systems sometimes makes it possible to continuously evacuate the solid impurity without having to resort to an alternative/batch process.

Les inconvénients des méthodes de polishing précédemment citées sont :
- en ce qui concerne les méthodes de polishing par absorption (lavage amines) : le cout d’investissement à petite échelle (pour le polishing biométhane notamment) du fait des ouvrages de chaudronnerie complexes que la méthode requiert ainsi que le cout énergétique et environnemental : besoin de chaleur élevé pour la régénération du principe actif, ce qui peut aussi poser des fortes contraintes de sécurité lorsque la chaleur est issue de la combustion d’une partie du gaz à liquéfier,
- en ce qui concerne les méthodes de polishing par adsorption (tamis moléculaires ou charbons actifs) : cout du système de régénération soit par pompe à vide soit par chaleur (avec alors les mêmes problèmes que pour les amines),
- en ce qui concerne les méthodes de polishing par séparation cryogénique en phase vapeur) : l’impureté (CO2ou H2O) se solidifie directement de l’état gazeux à l’état solide (anti-sublimation) et le solvant reste gazeux ; le système fonctionne en batch ; le problème se pose ici à la fois en terme de complexité de conception, de stabilité et de durée de vie – en effet, le système fonctionnant en batch, il alterne les phases de givrage (donc en froid) et dégivrage (en chaud), le fait de garder le solvant vapeur fait que la stabilité de l’écoulement est rapidement impactée dès la formation du givre de l’impureté solide (qui progressivement bouche l’échangeur et donc contraint la section de passage de l’écoulement), les phases de givrage et dégivrage doivent donc être réduites pour garder une certaine stabilité de l’écoulement ; ceci peut donc engendrer des contraintes thermomécaniques importantes (refroidissement/réchauffe) et accélérer la fatigue des échangeurs ; de plus, dans tous les cas, il faut des échangeurs avec un design spécifique donc rare et complexe et potentiellement onéreux pour minimiser ces inconvénients et
- en ce qui concerne les méthodes de polishing par séparation cryogénique en voie triphasique (impureté sous forme solide, solvant sous forme à la fois gazeuse et liquide) : du fait de la présence de solvant en vapeur froide, on retrouve les mêmes contraintes de stabilité d’écoulement si l’impureté solide s’accumule – c’est pourquoi la plupart du temps dans ces approches, le recours à un séparateur de type cyclonique est utilisé pour évacuer l’impureté solide, le grand problème de ces approches cycloniques est, au-delà de la complexité et du cout de mise au point, leur manque de flexibilité et donc de stabilité opérationnelle ; l’écoulement doit suivre précisément une plage de fonctionnement très restreinte pour permettre la bonne évacuation des particules solides.The disadvantages of the previously mentioned polishing methods are:
- with regard to absorption polishing methods (amine washing): the small-scale investment cost (for biomethane polishing in particular) due to the complex boilermaking works that the method requires as well as the energy and environmental cost: high heat requirement for the regeneration of the active ingredient, which can also pose strong safety constraints when the heat comes from the combustion of part of the gas to be liquefied,
- with regard to adsorption polishing methods (molecular sieves or activated carbons): cost of the regeneration system either by vacuum pump or by heat (with the same problems as for amines),
- with regard to polishing methods by cryogenic vapor phase separation): the impurity (CO 2 or H 2 O) solidifies directly from the gaseous state to the solid state (anti-sublimation) and the solvent remains gaseous; the system operates in batch; the problem arises here both in terms of design complexity, stability and lifespan – in fact, the system operating in batch, it alternates the phases of icing (therefore in cold) and defrosting (in hot), the fact of keeping the solvent vapor means that the stability of the flow is quickly impacted upon the formation of frost from the solid impurity (which gradually blocks the exchanger and therefore constrains the flow passage section), the phases icing and defrosting must therefore be reduced to maintain a certain stability of the flow; this can therefore generate significant thermomechanical constraints (cooling/heating) and accelerate the fatigue of the exchangers; moreover, in all cases, exchangers with a specific design are necessary, therefore rare and complex and potentially expensive, to minimize these disadvantages and
- with regard to polishing methods by cryogenic separation using a three-phase route (impurity in solid form, solvent in both gaseous and liquid form): due to the presence of solvent in cold vapor, we find the same stability constraints flow if the solid impurity accumulates – this is why most of the time in these approaches, the use of a cyclonic type separator is used to evacuate the solid impurity, the big problem with these cyclonic approaches is, beyond the complexity and cost of development, their lack of flexibility and therefore operational stability; the flow must precisely follow a very restricted operating range to allow good evacuation of solid particles.

Présentation de l’inventionPresentation of the invention

La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.The present invention aims to remedy all or part of these drawbacks.

À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un procédé d’épuration en phase liquide d’un flux de gaz pour atteindre un taux molaire d’impureté, dit « Ximp,out», associé à une limite de solubilité de cette impureté dans le flux de gaz liquide lorsque ce flux atteint la saturation à une pression de sortie, dite « Pout», qui comporte :
- une étape d’entrée d’un flux de gaz comportant des traces d’impuretés selon un taux molaire Ximp,in, le flux de gaz présentant une température d’entrée, dite « Tin», et une pression d’entrée, dite « Pin», le couple de pression Pinet Tinétant configuré pour situer le flux de gaz en phase vapeur,
- une étape de compression du flux de gaz entré au moins selon une pression, dite « Phaute», qui correspond à la pression la plus basse pour laquelle l’impureté selon le taux Ximp,in est soluble, pour une température égale à la température de rosée d’un flux de gaz pur sans impuretés équivalent, à la pression Phaute,
- une étape de refroidissement, selon la pression Phaute, du flux de gaz comprimé à une température de sortie, dite « Tout», la température Toutétant sélectionnée pour que, au couple de pression Poutet de température Tout, l’impureté restante dans le flux de gaz soit soluble et qu’un flux de gaz pur sans impuretés équivalent soit totalement liquéfié,
- une étape de capture des impuretés solides etTo this end, according to a first aspect, the present invention aims at a process for purifying a gas flow in the liquid phase to achieve a molar level of impurity, called “X imp,out ”, associated with a solubility limit. of this impurity in the flow of liquid gas when this flow reaches saturation at an outlet pressure, called “P out ”, which includes:
- a step of entering a gas flow comprising traces of impurities according to a molar rate Ximp,in, the gas flow having an entry temperature, called "T in ", and an entry pressure, called “P in ”, the pressure couple P in and T in being configured to locate the gas flow in the vapor phase,
- a step of compressing the gas flow entered at least according to a pressure, called " high P", which corresponds to the lowest pressure for which the impurity according to the rate Ximp,in is soluble, for a temperature equal to the dew point temperature of an equivalent pure gas flow without impurities, at high pressure P,
- a step of cooling, according to the high pressure P, of the compressed gas flow to an outlet temperature, called “T out ”, the temperature T out being selected so that, at the pair of pressure P out and temperature T out , the remaining impurity in the gas flow is soluble and an equivalent pure gas flow without impurities is completely liquefied,
- a step for capturing solid impurities and

- une étape de détente, selon la pression de sortie Poutdu flux de gaz en phase liquide.- an expansion step, depending on the outlet pressure P out of the gas flow in the liquid phase.

Grâce à ces dispositions, le refroidissement est utilisé comme principe séparateur des impuretés du solvant mais avec un agencement spécifique et appliqué à des points de fonctionnement spécifiques qui rendent le procédé global de liquéfaction plus stable et moins contraignant en termes d’opérabilité que les solutions de polishing existantes.Thanks to these arrangements, cooling is used as a separating principle of solvent impurities but with a specific arrangement and applied to specific operating points which make the overall liquefaction process more stable and less restrictive in terms of operability than the solutions of existing polishing.

Ces dispositions permettent d’obtenir :
- un procédé stable utilisant des échangeurs de chaleur non spécifiques, avec par exemple seulement une tolérance à la pression de fonctionnement visée et une section de passage constante,
- des périodes de givrage-dégivrage supérieures à deux heures et fonction du dimensionnement des échangeurs pouvant même être largement supérieures et
- une ligne d’échange dédiée au polishing qui est très compacte car l’échange se fait en liquide au niveau du mélange solvant-impureté, ce qui minimise la taille et le poids de la ligne d’échange utilisée et donc s’il y a de l’inertie thermique, cette dernière permet de faciliter encore la vitesse de régénération des échangeurs.These provisions make it possible to obtain:
- a stable process using non-specific heat exchangers, with for example only a tolerance to the targeted operating pressure and a constant passage section,
- icing-defrosting periods greater than two hours and depending on the sizing of the exchangers which can even be much greater and
- an exchange line dedicated to polishing which is very compact because the exchange is done in liquid at the level of the solvent-impurity mixture, which minimizes the size and weight of the exchange line used and therefore if there has thermal inertia, the latter further facilitates the speed of regeneration of the exchangers.

Le concept de la présente invention repose sur la séparation cryogénique en phase liquide : on choisit des paramètres de pression et température tels que le solvant est déjà totalement liquide quand commence le phénomène de cristallisation de l’impureté. Ainsi, cette approche conserve les avantages de la séparation cryogénique existante, à savoir la possibilité de mutualiser les phases de polishing et de liquéfaction, en évitant ces principaux défauts à savoir :
- d’une part, les alternances rapides des phases givrage-dégivrage car en phase liquide, le solvant tolère mieux et plus facilement une restriction de section de passage et donc peut givrer beaucoup plus longtemps sans déstabilisation de l’écoulement et
- d’autre part, la faible flexibilité du système de séparation lorsque celui-ci fonctionne en état triphasique et avec séparateur cyclonique.The concept of the present invention is based on cryogenic separation in the liquid phase: pressure and temperature parameters are chosen such that the solvent is already completely liquid when the phenomenon of crystallization of the impurity begins. Thus, this approach retains the advantages of existing cryogenic separation, namely the possibility of pooling the polishing and liquefaction phases, avoiding these main defects, namely:
- on the one hand, the rapid alternations of the icing-defrosting phases because in the liquid phase, the solvent tolerates a restriction of passage section better and more easily and therefore can ice for much longer without destabilizing the flow and
- on the other hand, the low flexibility of the separation system when it operates in a three-phase state and with a cyclonic separator.

Dans des modes de réalisations particuliers, l’étape de refroidissement comporte une étape de refroidissement en phase vapeur à la température Tin. In particular embodiments, the cooling step comprises a vapor phase cooling step at the temperature T in.

Dans des modes de réalisations particuliers, l’étape de refroidissement comporte une étape de refroidissement en phase liquide, qui comporte :
- une première étape de refroidissement, selon la pression Phaute, du flux de gaz comprimé au moins à une température limite de solubilité en phase liquide, dite « T2» selon laquelle :
- le gaz à l’état pur équivalent au gaz entré est en phase liquide,
- les impuretés du flux de gaz refroidi, selon le taux molaire déterminé d’impureté dit Ximp,in, sont à la limite de leur solubilité,
- une première étape de détente, du flux de gaz liquide au moins à une pression, dite « Pmed», selon laquelle :
- le gaz à l’état pur sans impuretés équivalent au gaz entré est à son point de bulle etIn particular embodiments, the cooling step comprises a liquid phase cooling step, which comprises:
- a first step of cooling, according to the high pressure P, of the compressed gas flow at least to a limit temperature of solubility in the liquid phase, called “T 2 ” according to which:
- the gas in its pure state equivalent to the gas entered is in the liquid phase ,
- the impurities in the cooled gas flow, according to the determined molar rate of impurity called X imp,in , are at the limit of their solubility,
- a first stage of expansion of the liquid gas flow at least at a pressure, called “P med ”, according to which:
- the gas in its pure state without impurities equivalent to the gas entered is at its bubble point and

- la limite de solubilité de l’impureté au taux molaire Ximp,inest atteinte, et
- une deuxième étape de refroidissement en phase liquide, selon la pression Pmed, du flux de gaz jusqu’à la température Tout.- the solubility limit of the impurity at the molar rate X imp,in is reached, and
- a second stage of cooling in the liquid phase, according to the pressure P med , of the gas flow up to the temperature T out .

Ces modes de réalisations permettent d’accélérer des substitutions entre échangeurs thermiques en charge de la collecte d’impureté et échangeurs thermiques en cours de régénération. En effet, les étapes de régénération ainsi mises en œuvre sont moins consommatrices d’énergie que dans les variantes présentant une détente totale puis un refroidissement aux conditions de sortie.These embodiments make it possible to accelerate substitutions between heat exchangers in charge of impurity collection and heat exchangers undergoing regeneration. Indeed, the regeneration stages thus implemented consume less energy than in the variants presenting total expansion then cooling to the outlet conditions.

Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte une étape de détente supplémentaire, en aval de l’étape de détente, l’étape de refroidissement en phase liquide étant configurée pour refroidir le flux de gaz selon un température telle qu’en sortie de l’étape de détente supplémentaire, le gaz soit en phase liquide.In embodiments, the method which is the subject of the present invention comprises an additional expansion step, downstream of the expansion step, the liquid phase cooling step being configured to cool the gas flow to a temperature such that At the exit of the additional expansion stage, the gas is in the liquid phase.

Ces modes de réalisation permettent de garantir l’état liquide du gaz liquéfié en sortie du procédé.These embodiments make it possible to guarantee the liquid state of the liquefied gas leaving the process.

Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte une étape de stockage du gaz liquéfié détendu.In embodiments, the method which is the subject of the present invention comprises a step of storing the expanded liquefied gas.

Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte une étape de régénération d’un échangeur thermique configuré pour réaliser l’étape de refroidissement en phase liquide.In embodiments, the method which is the subject of the present invention comprises a step of regenerating a heat exchanger configured to carry out the cooling step in the liquid phase.

Ces modes de réalisation permettent de mettre en œuvre le procédé de manière continue.These embodiments make it possible to implement the method continuously.

Dans des modes de réalisation, l’étape de régénération comporte une étape d’insertion d’un flux de régénération dans l’échangeur thermique à régénérer.In embodiments, the regeneration step comprises a step of inserting a regeneration flow into the heat exchanger to be regenerated.

Ces modes de réalisation permettent d’optimiser la régénération de l’échangeur thermique.These embodiments make it possible to optimize the regeneration of the heat exchanger.

Dans des modes de réalisation, le flux de régénération présente une composition comportant les mêmes composés que le flux de gaz à épurer.In embodiments, the regeneration stream has a composition comprising the same compounds as the gas stream to be purified.

Ces modes de réalisation évitent les risques de contamination du flux de gaz à épurer par des composés tiers lorsque l’échangeur thermique est mis en œuvre pour réaliser l’étape de refroidissement.These embodiments avoid the risks of contamination of the gas flow to be purified by third-party compounds when the heat exchanger is used to carry out the cooling step.

Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte une étape de recyclage du flux de régénération vers une étape d’épuration de masse du flux de gaz, située en amont de l’étape d’entrée.In embodiments, the process which is the subject of the present invention comprises a step of recycling the regeneration flow towards a stage of mass purification of the gas flow, located upstream of the inlet stage.

Ces modes de réalisation permettent de valoriser le flux de régénération, dont la composition est similaire à la composition du gaz à épurer.These embodiments make it possible to enhance the regeneration flow, the composition of which is similar to the composition of the gas to be purified.

Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte, en aval d’une étape de régénération, une étape de stockage temporaire du flux de régénération.In embodiments, the method which is the subject of the present invention comprises, downstream of a regeneration step, a step of temporary storage of the regeneration flow.

Ces modes de réalisation permettent de flexibiliser la mise en œuvre du procédé, notamment en vue d’un pré-remplissage des échangeurs de température avant leur mise en fonctionnement.These embodiments make it possible to make the implementation of the process more flexible, in particular with a view to pre-filling the temperature exchangers before they are put into operation.

Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte, en aval d’une étape de régénération, une étape de pré-remplissage d’un échangeur thermique régénéré.In embodiments, the process which is the subject of the present invention comprises, downstream of a regeneration step, a step of pre-filling a regenerated heat exchanger.

Ces modes de réalisation permettent de mettre en condition un échangeur thermique régénéré avant que cet échangeur ne soit mis en œuvre pour la collecte d’impuretés.These embodiments make it possible to condition a regenerated heat exchanger before this exchanger is used for the collection of impurities.

Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte une étape de substitution d’un échangeur thermique en parallèle d’une étape de régénération d’un autre échangeur thermique.In embodiments, the method which is the subject of the present invention comprises a step of replacing a heat exchanger in parallel with a step of regenerating another heat exchanger.

Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un dispositif d’épuration en phase liquide d’un flux de gaz pour atteindre un taux molaire d’impureté, dit « Ximp,out», associé à une limite de solubilité de cette impureté dans le flux de gaz liquide lorsque ce flux atteint la saturation à une pression de sortie, dite « Pout», qui comporte :
- une étape d’entrée d’un flux de gaz comportant des traces d’impuretés selon un taux molaire Ximp,in, le flux de gaz présentant une température d’entrée, dite « Tin», et une pression d’entrée, dite « Pin», le couple de pression Pinet Tinétant configuré pour situer le flux de gaz en phase vapeur,
- une étape de compression du flux de gaz entré au moins selon une pression, dite « Phaute», qui correspond à la pression la plus basse pour laquelle l’impureté selon le taux Ximp,in est soluble, pour une température égale à la température de rosée d’un flux de gaz pur sans impuretés équivalent, à la pression Phaute,
- une étape de refroidissement, selon la pression Phaute, du flux de gaz comprimé à une température de sortie, dite « Tout», la température Toutétant sélectionnée pour que, au couple de pression Poutet de température Tout, l’impureté restante dans le flux de gaz soit soluble et qu’un flux de gaz pur sans impuretés équivalent soit totalement liquéfié,
- une étape de capture des impuretés solides et
- une étape de détente, selon la pression de sortie Poutdu flux de gaz en phase liquide.According to a second aspect, the present invention aims at a device for purifying a gas flow in the liquid phase to achieve a molar level of impurity, called "X imp, out ", associated with a limit of solubility of this impurity in the flow of liquid gas when this flow reaches saturation at an outlet pressure, called “P out ”, which includes:
- a step of entering a gas flow comprising traces of impurities according to a molar rate Ximp,in, the gas flow having an entry temperature, called "T in ", and an entry pressure, called “P in ”, the pressure couple P in and T in being configured to locate the gas flow in the vapor phase,
- a step of compressing the gas flow entered at least according to a pressure, called " high P", which corresponds to the lowest pressure for which the impurity according to the rate Ximp,in is soluble, for a temperature equal to the dew point temperature of an equivalent pure gas flow without impurities, at high pressure P,
- a step of cooling, according to the high pressure P, of the compressed gas flow to an outlet temperature, called “T out ”, the temperature T out being selected so that, at the pair of pressure P out and temperature T out , the remaining impurity in the gas flow is soluble and an equivalent pure gas flow without impurities is completely liquefied,
- a step for capturing solid impurities and
- an expansion step, depending on the outlet pressure P out of the gas flow in the liquid phase.

Le dispositif objet de la présente invention présente les mêmes avantages que le procédé objet de la présente invention.The device which is the subject of the present invention has the same advantages as the method which is the subject of the present invention.

Brève description des figuresBrief description of the figures

D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du procédé et du dispositif objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :Other advantages, aims and particular characteristics of the invention will emerge from the following non-limiting description of at least one particular embodiment of the method and the device which are the subject of the present invention, with reference to the appended drawings, in which:

représente, schématiquement, et sous forme d’un logigramme, une première succession d’étapes particulière du procédé objet de la présente invention, represents, schematically, and in the form of a flowchart, a first particular succession of steps of the process which is the subject of the present invention,

représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, represents, schematically, a first particular embodiment of the device which is the subject of the present invention,

représente, schématiquement, et sous forme d’un logigramme, une deuxième succession d’étapes particulière du procédé objet de la présente invention, represents, schematically, and in the form of a flowchart, a second particular succession of steps of the process which is the subject of the present invention,

représente, schématiquement, un graphique représentant des courbes représentatives du passage de vapeur à liquide en fonction de la pression et de la température pour un gaz pur et un gaz comportant un taux défini d’impuretés, represents, schematically, a graph representing curves representative of the passage from vapor to liquid as a function of pressure and temperature for a pure gas and a gas containing a defined level of impurities,

représente, schématiquement, un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention et represents, schematically, a second particular embodiment of the device which is the subject of the present invention and

représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier d’un dispositif de régénération d’échangeurs thermiques mis en œuvre par un dispositif objet de la présente invention. represents, schematically, a particular embodiment of a device for regenerating heat exchangers implemented by a device which is the subject of the present invention.

La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse.The present description is given on a non-limiting basis, each characteristic of an embodiment being able to be combined with any other characteristic of any other embodiment in an advantageous manner.

On note dès à présent que les figures ne sont pas à l’échelle.Note now that the figures are not to scale.

Comme on le comprend à la lecture de la présente description, divers concepts inventifs peuvent être mis en œuvre par une ou plusieurs méthodes ou dispositifs décrits ci-après, dont plusieurs exemples sont ici fournis. Les actions ou étapes réalisées dans le cadre de la réalisation du procédé ou du dispositif peuvent être ordonnées de toute manière appropriée. En conséquence, il est possible de construire des modes de réalisation dans lesquels les actions ou étapes sont exécutées dans un ordre différent de celui illustré, ce qui peut inclure l'exécution de certains actes simultanément, même s'ils sont présentés comme des actes séquentiels dans les modes de réalisation illustrés.As can be understood from reading this description, various inventive concepts can be implemented by one or more methods or devices described below, several examples of which are provided here. The actions or steps carried out in the context of carrying out the method or device may be ordered in any appropriate manner. Accordingly, it is possible to construct embodiments in which actions or steps are performed in a different order than illustrated, which may include performing certain acts simultaneously, even if they are presented as sequential acts. in the illustrated embodiments.

L'expression "et/ou", telle qu'elle est utilisée dans le présent document et dans les revendications, doit être comprise comme signifiant "l'un ou l'autre ou les deux" des éléments ainsi conjoints, c'est-à-dire des éléments qui sont présents de manière conjonctive dans certains cas et de manière disjonctive dans d'autres cas. Les éléments multiples énumérés avec "et/ou" doivent être interprétés de la même manière, c'est-à-dire "un ou plusieurs" des éléments ainsi conjoints. D'autres éléments peuvent éventuellement être présents, autres que les éléments spécifiquement identifiés par la clause "et/ou", qu'ils soient liés ou non à ces éléments spécifiquement identifiés. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, une référence à "A et/ou B", lorsqu'elle est utilisée conjointement avec un langage ouvert tel que "comprenant" peut se référer, dans un mode de réalisation, à A seulement (incluant éventuellement des éléments autres que B) ; dans un autre mode de réalisation, à B seulement (incluant éventuellement des éléments autres que A) ; dans un autre mode de réalisation encore, à A et B (incluant éventuellement d'autres éléments) ; etc.The expression "and/or", as used herein and in the claims, should be understood to mean "either or both" of the elements thus conjoined, i.e. that is, elements that are present conjunctively in some cases and disjunctively in other cases. Multiple elements listed with "and/or" must be interpreted in the same way, i.e. "one or more" of the elements thus conjoined. Other elements may possibly be present, other than the elements specifically identified by the "and/or" clause, whether or not they are related to these specifically identified elements. Thus, by way of non-limiting example, a reference to "A and/or B", when used in conjunction with open language such as "comprising" may refer, in one embodiment, to A only ( possibly including elements other than B); in another embodiment, to B only (possibly including elements other than A); in yet another embodiment, to A and B (possibly including other elements); etc.

Telle qu'elle est utilisée dans la présente description et dans les revendications, l'expression "au moins un", en référence à une liste d'un ou de plusieurs éléments, doit être comprise comme signifiant au moins un élément choisi parmi un ou plusieurs éléments de la liste d'éléments, mais n'incluant pas nécessairement au moins un de chaque élément spécifiquement énuméré dans la liste d'éléments et n'excluant pas toute combinaison d'éléments dans la liste d'éléments. Cette définition permet également la présence facultative d'éléments autres que les éléments spécifiquement identifiés dans la liste des éléments auxquels l'expression "au moins un" fait référence, qu'ils soient liés ou non à ces éléments spécifiquement identifiés. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, "au moins l'un de A et B" (ou, de manière équivalente, "au moins l'un de A ou B", ou, de manière équivalente, "au moins l'un de A et/ou B") peut se référer, dans un mode de réalisation, à au moins un, incluant éventuellement plus d'un, A, sans B présent (et incluant éventuellement des éléments autres que B) ; dans un autre mode de réalisation, à au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, B, sans A présent (et comprenant éventuellement des éléments autres que A) ; dans encore un autre mode de réalisation, à au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, A, et au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, B (et comprenant éventuellement d'autres éléments) ; etc.As used in the present description and in the claims, the expression "at least one", with reference to a list of one or more elements, must be understood as meaning at least one element chosen from one or more multiple items in the item list, but not necessarily including at least one of each item specifically listed in the item list and not excluding any combination of items in the item list. This definition also allows for the optional presence of elements other than the specifically identified elements in the list of elements to which the expression "at least one" refers, whether or not they are linked to these specifically identified elements. Thus, by way of non-limiting example, "at least one of A and B" (or, equivalently, "at least one of A or B", or, equivalently, "at least l 'one of A and/or B') may refer, in one embodiment, to at least one, optionally including more than one, A, without B present (and optionally including elements other than B); in another embodiment, at least one, optionally comprising more than one, B, without A present (and optionally comprising elements other than A); in yet another embodiment, at least one, optionally comprising more than one, A, and at least one, optionally comprising more than one, B (and optionally comprising other elements); etc.

Dans les revendications, ainsi que dans la description ci-dessous, toutes les expressions transitoires telles que "comprenant", "incluant", "portant", "ayant", "contenant", "impliquant", "tenant", "composé de", et autres, doivent être comprises comme étant ouvertes, c'est-à-dire comme signifiant incluant mais non limité à. Seules les expressions transitoires "consistant en" et "consistant essentiellement en" doivent être comprises comme des expressions transitoires fermées ou semi-fermées, respectivement.In the claims, as well as in the description below, all transitional expressions such as "comprising", "including", "carrying", "having", "containing", "involving", "holding", "composed of ", and others, must be understood as open, that is, as meaning including but not limited to. Only the transitional expressions "consisting of" and "consisting essentially of" are to be understood as closed or semi-closed transitional expressions, respectively.

On appelle « flux de gaz comportant des traces d’impuretés », l’ensemble des couples solvants-liquides vérifiant l’ensemble des critères suivants :
- un flux de gaz avec impureté dont la pression est inférieure à une pression maximal dite « Pmax» correspondant à la pression critique du gaz pur (c’est-à-dire sans impuretés) avec une marge de un bar au plus,
- tout gaz comportant une impureté sous forme de trace, c’est-à-dire avec un taux molaire d’impureté initial inférieur à un taux Ximp,max, ce taux Ximp,maxcorrespondant à la limite de solubilité de l’impureté dans le gaz, à la pression Pmaxet à une température dite « Tmax» correspondant à la température de rosée du gaz pur (c’est-à-dire sans impuretés à la pression Pmaxen pratique, ce taux est donc inférieur à 5%mol (Ximp,max) et préférentiellement inférieur à 3%mol et
- l’évolution de la solubilité de cette impureté dans le solvant est telle que pour une concentration donnée d’impureté Ximp< Ximp,max:
- en phase vapeur pur du solvant, la température limite de solubilité de cette impureté à iso-concentration Ximpcorrespond à un « domaine SVE » (pour « Solid-Vapor Equilibrium », traduit par équilibre solide-vapeur),
- en phase liquide du solvant, la température limite de solubilité de cette impureté à iso-concentration Ximpest constante à plus ou moins un degré Celsius près en fonction de la pression ; autrement dit, en phase liquide du solvant, la solubilité de l’impureté ne dépend quasiment que de la température (à quelques milliers de Pascal près) ; on utilise aussi le terme de « domaine SLE » (pour « Solid-Liquid Equilibrium », traduit par équilibre solide-liquide),
- pour une pression donnée P (inférieure à la pression critique du solvant), dans la zone proche du point d’équilibre liquide-vapeur du solvant pur (typiquement, à moins de 5°C et à moins de 1 bar autour de ce point), la température TSLVE(Ximp) de limite de solubilité de l’impureté (donc pour le solvant à l’ état diphasique à cette pression P) à la concentration Ximpest inférieure à la température TSLE(Ximp) correspondant à la température limite de solubilité lorsque le solvant est totalement en phase liquide de l’impureté à la pression P et à la concentration Ximp(en pratique, la limite de solubilité en phase liquide ne dépend pas de la valeur de la pression P) – en pratique, les conditions P et Ximpsont choisies pour que cet écart soit d’au moins 5°C,
- il existe une pression maximale, dite « Pmax», égale (à 1 bar près) à la pression critique du flux de gaz pur (sans impuretés) définissant une plage de pressions avec pour valeur supérieure Pmaxet pour valeur inférieure au moins 1 bara,
- à la limite de solubilité de l’impureté dans le flux de gaz, à la pression Pmax et à une température équivalente à la température de rosée du flux de gaz pur (donc sans impureté) à la pression Pmax.We call “gas flow containing traces of impurities” the set of solvent-liquid couples verifying all of the following criteria:
- a gas flow with impurity whose pressure is lower than a maximum pressure called “Pmax» corresponding to the critical pressure of pure gas (i.e. without impurities) with a margin of one bar at most,
- any gas containing an impurity in trace form, that is to say with an initial molar rate of impurity lower than a rateimp,max, this rateimp,maxcorresponding to the solubility limit of the impurity in the gas, at the pressure Pmaxand at a temperature called “Tmax» corresponding to the dew point temperature of the pure gas (i.e. without impurities at pressure Pmaxin practice, this rate is therefore less than 5%mol (Ximp,max) and preferably less than 3% mol and
- the evolution of the solubility of this impurity in the solvent is such that for a given concentration of impurityimp<Ximp,max:
- in the pure vapor phase of the solvent, the solubility limit temperature of this impurity at iso-concentrationimpcorresponds to a “SVE domain” (for “Solid-Vapor Equilibrium”, translated as solid-vapor balance),
- in the liquid phase of the solvent, the limit temperature of solubility of this impurity at iso-concentrationimpis constant to within plus or minus one degree Celsius depending on the pressure; in other words, in the liquid phase of the solvent, the solubility of the impurity depends almost only on the temperature (within a few thousand Pascals); we also use the term “SLE domain” (for “Solid-Liquid Equilibrium”, translated as solid-liquid balance),
- for a given pressure P (lower than the critical pressure of the solvent), in the zone close to the liquid-vapor equilibrium point of the pure solvent (typically, at less than 5°C and less than 1 bar around this point ), the temperature TSLVE(Ximp) of solubility limit of the impurity (therefore for the solvent in the two-phase state at this pressure P) at the concentrationimpis lower than the temperature TSLE(Ximp) corresponding to the solubility limit temperature when the solvent is completely in the liquid phase of the impurity at pressure P and concentration Ximp(in practice, the solubility limit in the liquid phase does not depend on the value of the pressure P) – in practice, the conditions P andimpare chosen so that this difference is at least 5°C,
- there is a maximum pressure, called “Pmax», equal (to within 1 bar) to the critical pressure of the pure gas flow (without impurities) defining a pressure range with the upper value Pmaxand for a value less than at least 1 bara,
- at the solubility limit of the impurity in the gas flow, at the pressure Pmax and at a temperature equivalent to the dew point temperature of the pure gas flow (therefore without impurity) at the pressure Pmax.

De manière non-limitative, des flux de gaz ainsi considérés peuvent être :
- les gaz de l’air,
- le dioxyde de carbone et
- le gaz naturel et le biométhane,In a non-limiting manner, gas flows thus considered can be:
- air gases,
- carbon dioxide and
- natural gas and biomethane,

On appelle « gaz à l’état pur » un flux de gaz comportant exclusivement un composé donné.“Pure gas” is a gas flow comprising exclusively a given compound.

Le concept général de la présente invention est représenté en .The general concept of the present invention is represented in .

On observe, sur cette :
- une courbe de bulle 405 pour un solvant pur, c’est-à-dire pour un gaz ne comportant aucune impureté,
- une courbe 410 représentant les conditions de pression et de température constituant la limite de solubilité en phase vapeur (SVE) de l’impureté à la fraction molaire Ximp,indans le solvant,
- une courbe 415 représentant les conditions de pression et de température constituant la limite de solubilité en phase liquide (SLE) de l’impureté à la fraction molaire Ximp,indans le solvant,
- une courbe 420 représentant les conditions de pression et de température constituant la limite de solubilité en phase liquide (SLE) de l’impureté à la fraction molaire Ximp,outdans le solvant,
- un point « A », désignant un point d’équilibre d’un flux de gaz en entrée d’un procédé objet de la présente invention comportant des traces d’impuretés selon un taux prédéterminé Ximp,in, selon une pression d’entrée Pinet une température d’entrée Tin,We observe, on this :
- a bubble curve 405 for a pure solvent, that is to say for a gas containing no impurities,
- a curve 410 representing the pressure and temperature conditions constituting the vapor phase solubility limit (SVE) of the impurity at the mole fraction X imp,in in the solvent,
- a curve 415 representing the pressure and temperature conditions constituting the solubility limit in the liquid phase (SLE) of the impurity at the mole fraction X imp,in in the solvent,
- a curve 420 representing the pressure and temperature conditions constituting the solubility limit in the liquid phase (SLE) of the impurity at the mole fraction X imp,out in the solvent,
- a point “A”, designating a point of equilibrium of a gas flow entering a process which is the subject of the present invention comprising traces of impurities at a predetermined rate X imp,in , at a pressure of input P in and an input temperature T in ,

- un point « B », atteint par compression puis refroidissement du flux de gaz en entrée (la compression générant un réchauffement indésirable du gaz), désignant un point d’équilibre selon une pression, dite « Phaute», supérieure à la pression nécessaire pour que, à la fois, un flux de gaz pur théorique et le flux de gaz comportant le taux molaire prédéterminé d’impuretés Ximp,inbasculent d’un état de vapeur à un état liquide, autrement dit, selon une pression supérieure ou égale à la pression correspondant au croisement des courbes d’ébullition du gaz à l’état pur 405, d’une part, et du gaz comportant des traces d’impuretés 410, d’autre part,- a point “B”, reached by compression then cooling of the inlet gas flow (compression generating undesirable heating of the gas), designating a point of equilibrium according to a pressure, called “ high P”, greater than the necessary pressure so that, at the same time, a theoretical pure gas flow and the gas flow comprising the predetermined molar rate of impurities X imp,in switch from a vapor state to a liquid state, in other words, according to a higher pressure or equal to the pressure corresponding to the crossing of the boiling curves of the gas in its pure state 405, on the one hand, and of the gas containing traces of impurities 410, on the other hand,

- optionnellement, un point « C », atteint par refroidissement à l’état gazeux, du gaz comportant des traces d’impuretés, désignant un point d’équilibre selon la pression mise en œuvre au point B et selon une température, dite « T1», égale à la température de rosée du gaz à l’état pur,
- un point « D’ », atteint par refroidissement à l’état liquide, du gaz comportant des traces d’impuretés, désignant un point d’équilibre selon la pression mise en œuvre aux points B et C et selon une température pour laquelle le gaz à l’état pur est à l’état liquide et les impuretés comportées dans le gaz comportant des traces d’impuretés commencent à cristalliser (limite de solubilité de l’impureté atteinte), ce qui ne suppose pas que l’ensemble des impuretés soient solides mais au moins une partie,
- un point « G », atteint par détente du gaz épuré, désignant un point d’équilibre selon une pression de sortie Poutet une température Tout, choisies pour que le gaz épuré soit à l’état liquide,
- optionnellement, le passage des états « B » à « G » peut être réalisé ainsi :
- un premier refroidissement à l’état liquide, du point « B » ou « C » vers un point « D », du gaz comportant des traces d’impuretés, désignant un point d’équilibre selon la pression mise en œuvre aux points B et C et selon une température, dite « T2», supérieure à la température de cristallisation des impuretés et pour laquelle, pour la température choisie, le gaz à l’état pur et le gaz comportant des impuretés sont à l’état liquide,
- une détente intermédiaire à l’état liquide, vers un point « E », du gaz comportant des traces d’impuretés, selon la température T2ou selon une température proche de la température T2aux conditions de pression cible, et selon une pression cible, dite « PSLE», inférieure à la pression Phaute, pour laquelle le gaz à l’état pur et le gaz comportant des impuretés sont à l’état liquide,
- un deuxième refroidissement à l’état liquide, vers un point « F », du gaz comportant des traces d’impuretés, selon une température proche de la température de sortie Toutet à la pression PSLE, pour lesquelles au moins une partie des impuretés en concentration supérieure à Ximp,outest à l’état solide et le gaz épuré à l’état liquide et- optionally, a point “C”, reached by cooling to the gaseous state, the gas containing traces of impurities, designating a point of equilibrium according to the pressure implemented at point B and according to a temperature, called “T 1 ", equal to the dew point temperature of the gas in its pure state,
- a point "D'", reached by cooling to the liquid state, the gas containing traces of impurities, designating a point of equilibrium according to the pressure implemented at points B and C and according to a temperature for which the gas in the pure state is in the liquid state and the impurities contained in the gas containing traces of impurities begin to crystallize (solubility limit of the impurity reached), which does not assume that all of the impurities are solid but at least a part,
- a point “G”, reached by expansion of the purified gas, designating a point of equilibrium according to an outlet pressure P out and a temperature T out , chosen so that the purified gas is in the liquid state,
- optionally, the transition from states “B” to “G” can be done as follows:
- a first cooling to the liquid state, from point “B” or “C” to a point “D”, of the gas containing traces of impurities, designating a point of equilibrium according to the pressure implemented at points B and C and according to a temperature, called “T 2 ”, greater than the crystallization temperature of the impurities and for which, for the chosen temperature, the gas in the pure state and the gas containing impurities are in the liquid state,
- an intermediate expansion in the liquid state, towards a point “E”, of the gas containing traces of impurities, according to the temperature T 2 or according to a temperature close to the temperature T 2 at the target pressure conditions, and according to a target pressure, called “P SLE ”, lower than the high pressure P, for which the gas in the pure state and the gas containing impurities are in the liquid state,
- a second cooling to the liquid state, towards a point “F”, of the gas containing traces of impurities, at a temperature close to the outlet temperature T out and at the pressure P SLE , for which at least a part impurities in concentration greater than X imp,out is in the solid state and the purified gas in the liquid state and

- la détente vers le point « G », telle que mentionnée ci-dessus.- the relaxation towards the “G” point, as mentioned above.

On observe, sur la , qui n’est pas à l’échelle, une vue schématique d’un mode de réalisation du procédé 100 objet de la présente invention. Ce procédé d’épuration en phase liquide d’un flux de gaz pour atteindre un taux molaire d’impureté, dit « Ximp,out», associé à une limite de solubilité de cette impureté dans le flux de gaz liquide lorsque ce flux atteint la saturation à une pression de sortie, dite « Pout», comporte :
- une étape 105 d’entrée d’un flux de gaz comportant des traces d’impuretés selon un taux molaire Ximp,in, le flux de gaz présentant une température d’entrée, dite « Tin», et une pression d’entrée, dite « Pin», le couple de pression Pinet Tinétant configuré pour situer le flux de gaz en phase vapeur,
- une étape 110 de compression du flux de gaz entré au moins selon une pression, dite « Phaute», qui correspond à la pression la plus basse pour laquelle l’impureté selon le taux Ximp,inest soluble, pour une température égale à la température de rosée d’un flux de gaz pur sans impuretés équivalent, à la pression Phaute,
- une étape 111 de refroidissement, selon la pression Phaute, du flux de gaz comprimé à une température de sortie, dite « Tout», la température Toutétant sélectionnée pour que, au couple de pression Poutet de température Tout, l’impureté restante dans le flux de gaz soit soluble et qu’un flux de gaz pur sans impuretés équivalent soit totalement liquéfié,
- une étape 125 de capture des impuretés solides et
- une étape 130 de détente, selon la pression de sortie Poutdu flux de gaz en phase liquide.We observe, on the , which is not to scale, a schematic view of an embodiment of the method 100 which is the subject of the present invention. This process for purifying a gas flow in the liquid phase to reach a molar rate of impurity, called "X imp,out ", associated with a limit of solubility of this impurity in the liquid gas flow when this flow reaches saturation at an outlet pressure, called “P out ”, includes:
- a step 105 of entering a gas flow comprising traces of impurities according to a molar rate input, called “P in ”, the pressure couple P in and T in being configured to locate the gas flow in the vapor phase,
- a step 110 of compressing the flow of gas entered at least according to a pressure, called "P high ", which corresponds to the lowest pressure for which the impurity according to the rate X imp,in is soluble, for an equal temperature at the dew point temperature of an equivalent pure gas flow without impurities, at the high pressure P,
- a step 111 of cooling, according to the high pressure P, the flow of compressed gas to an outlet temperature, called "T out ", the temperature T out being selected so that, at the pair of pressure P out and temperature T out , the remaining impurity in the gas flow is soluble and an equivalent pure gas flow without impurities is completely liquefied,
- a step 125 for capturing solid impurities and
- an expansion step 130, according to the outlet pressure P out of the gas flow in the liquid phase.

Le procédé 100 représenté en représente un mode de réalisation minimaliste du procédé objet de la présente invention, ce procédé 100 comportant un nombre restreint d’étapes.The process 100 represented in represents a minimalist embodiment of the process which is the subject of the present invention, this process 100 comprising a limited number of steps.

L’étape 105 d’entrée du flux de gaz comportant des traces d’impuretés est réalisée, par exemple, par la mise en œuvre d’une conduite configurée pour être reliée à un stockage de gaz à épurer ou à, directement ou indirectement, un dispositif d’épuration de masse, configuré pour retirer l’essentiel des impuretés du flux de gaz. Un tel dispositif d’épuration de masse est largement connu dans le domaine de la production de gaz, particulièrement de gaz à l’état liquide. La nature du dispositif d’épuration de masse dépend de la ou des impuretés à séparer du solvant.Step 105 of entering the gas flow containing traces of impurities is carried out, for example, by the implementation of a pipe configured to be connected to a storage of gas to be purified or to, directly or indirectly, a mass purification device, configured to remove most of the impurities from the gas flow. Such a mass purification device is widely known in the field of gas production, particularly gas in the liquid state. The nature of the mass purification device depends on the impurity(s) to be separated from the solvent.

Comme on le comprend, à l’issue de l’étape 105 entrée, sont connus et prédéterminés :
- la pression d’entrée du gaz comportant des impuretés, Pin,
- la température d’entrée du gaz comportant des impuretés, Tinet
- le taux molaire d’impuretés en entrée du gaz comportant des impuretés, Ximp,in.As can be understood, at the end of step 105 input, the following are known and predetermined:
- the inlet pressure of the gas containing impurities, P in ,
- the inlet temperature of the gas containing impurities, T in and
- the molar rate of impurities at the inlet of the gas containing impurities, X imp,in .

Le couple de pression Pinet de température Tinétant tels que le solvant et les impuretés sont à l’état de vapeur.The couple of pressure P in and temperature T in being such that the solvent and the impurities are in the vapor state.

L’étape 110 de compression est réalisée par tout type de compresseur ordinairement mis en œuvre dans les processus de traitement de gaz et, préférentiellement, dans les processus de liquéfaction de gaz. La nature exacte du compresseur dépend du gaz à liquéfier.The compression step 110 is carried out by any type of compressor ordinarily used in gas treatment processes and, preferably, in gas liquefaction processes. The exact nature of the compressor depends on the gas to be liquefied.

Comme on le comprend, à l’issue de l’étape 110 de compression, le gaz comportant des impuretés présente les caractéristiques suivantes :
- la température du gaz comportant des impuretés est, de manière involontaire et du fait de la compression, légèrement supérieure à Tin,
- le taux molaire d’impuretés du gaz comportant des impuretés est inchangé et égal à Ximp,inet
- la pression du gaz comportant des impuretés est augmentée à une valeur dite « Phaute» supérieure à Pinet inférieure à Pmax, sélectionnée pour qu’à la température Tinet à au moins à la pression Phaute, pour le taux molaire d’impureté Ximp,in, les impuretés et le solvant soient en phase vapeur.As can be understood, at the end of the compression step 110, the gas containing impurities has the following characteristics:
- the temperature of the gas containing impurities is, unintentionally and due to compression, slightly higher than T in ,
- the molar rate of impurities of the gas containing impurities is unchanged and equal to X imp,in and
- the pressure of the gas containing impurities is increased to a value called “P high ” greater than P in and less than P max , selected so that at the temperature T in and at least at the pressure P high , for the rate molar of impurity X imp,in , the impurities and the solvent are in the vapor phase.

L’étape 111 de refroidissement est réalisée, par exemple, par tout échangeur thermique ordinairement mis en œuvre dans les processus de traitement de gaz et, préférentiellement, dans les processus de liquéfaction de gaz. La nature exacte de cet échangeur thermique dépend du gaz à liquéfier.The cooling step 111 is carried out, for example, by any heat exchanger ordinarily used in gas treatment processes and, preferably, in gas liquefaction processes. The exact nature of this heat exchanger depends on the gas to be liquefied.

Comme on le comprend, à l’issue de l’étape 111 de refroidissement, le gaz comportant des impuretés présente les caractéristiques suivantes :
- la pression du gaz comportant des impuretés est égale à la pression Phaute,
- la température du gaz comportant des impuretés, dite « Tout», est choisie pour qu’à la pression Phaute, le solvant soit en phase liquide et proche, alors, du gaz pur et pour que les impuretés soient en phase solide, la température Toutétant ainsi choisie pour être inférieure à la température d’équilibre solide liquide des impuretés au taux molaire d’impuretés Ximp,inet
- le taux molaire d’impuretés du gaz chute et, pour devenir le taux molaire d’impuretés du gaz liquéfié, dit « Ximp,out».As can be understood, at the end of the cooling step 111, the gas containing impurities has the following characteristics:
- the pressure of the gas containing impurities is equal to the high pressure P,
- the temperature of the gas containing impurities, called “ All ”, is chosen so that at the high pressure P, the solvent is in the liquid phase and close, then, to the pure gas and so that the impurities are in the solid phase, the temperature T out being thus chosen to be lower than the solid liquid equilibrium temperature of the impurities at the molar rate of impurities X imp,in and
- the molar rate of impurities in the gas falls and, to become the molar rate of impurities in the liquefied gas, called “X imp,out ”.

Dans des variantes, telle que celle représentée en , l’étape 111 de refroidissement comporte une étape 115 de refroidissement en phase vapeur.In variants, such as that shown in , the cooling step 111 includes a vapor phase cooling step 115.

L’étape 115 de refroidissement est réalisée, par exemple, par tout échangeur thermique ordinairement mis en œuvre dans les processus de traitement de gaz et, préférentiellement, dans les processus de liquéfaction de gaz, pour des gaz en phase vapeur. La nature exacte de cet échangeur thermique dépend du gaz à liquéfier.The cooling step 115 is carried out, for example, by any heat exchanger ordinarily used in gas treatment processes and, preferably, in gas liquefaction processes, for gases in the vapor phase. The exact nature of this heat exchanger depends on the gas to be liquefied.

Comme on le comprend, à l’issue de l’étape 115 de refroidissement, le gaz comportant des impuretés présente les caractéristiques suivantes :
- le taux molaire d’impuretés du gaz comportant des impuretés est inchangé et égal à Ximp,in,
- la pression du gaz comportant des impuretés est égale à la pression Phauteet
- la température du gaz comportant des impuretés, dite « T1», est choisie pour qu’au taux molaire d’impureté Ximp,inet à la pression Phaute, le gaz pur, le solvant et les impuretés soient à l’interface de leurs domaines d’équilibre vapeur liquide.As can be understood, at the end of the cooling step 115, the gas containing impurities has the following characteristics:
- the molar rate of impurities of the gas containing impurities is unchanged and equal to X imp,in ,
- the pressure of the gas containing impurities is equal to the high pressure P and
- the temperature of the gas containing impurities, called “T 1 ”, is chosen so that at the molar rate of impurity X imp,in and at the high pressure P, the pure gas, the solvent and the impurities are at interface of their vapor liquid equilibrium domains.

Dans des variantes, telle que celle représentée en , l’étape 111 de refroidissement comporte une étape 120 de refroidissement du gaz en phase liquide.In variants, such as that shown in , the cooling step 111 comprises a step 120 of cooling the gas in the liquid phase.

L’étape 120 de refroidissement est réalisée, par exemple, par tout échangeur thermique ordinairement mis en œuvre dans les processus de traitement de gaz et, préférentiellement, dans les processus de liquéfaction de gaz. La nature exacte de cet échangeur thermique dépend du gaz à refroidir en phase liquide.The cooling step 120 is carried out, for example, by any heat exchanger ordinarily used in gas treatment processes and, preferably, in gas liquefaction processes. The exact nature of this heat exchanger depends on the gas to be cooled in the liquid phase.

Dans des variantes, l’étape 115 de refroidissement et l’étape 120 de refroidissement sont réalisées dans un échangeur thermique unitaire, ces deux étapes, 115 et 120, de refroidissement étant ainsi confondues.In variants, the cooling step 115 and the cooling step 120 are carried out in a unitary heat exchanger, these two cooling steps, 115 and 120, thus being combined.

Comme on le comprend, à l’issue de l’étape 120 de refroidissement, le gaz comportant des impuretés présente les caractéristiques suivantes :
- la pression du gaz comportant des impuretés est égale à la pression Phaute,
- la température du gaz comportant des impuretés, dite « Tout», est choisie pour qu’à la pression Phaute, le solvant soit en phase liquide et proche, alors, du gaz pur et pour que les impuretés soient en phase solide, la température Toutétant ainsi choisie pour être inférieure à la température d’équilibre solide liquide des impuretés au taux molaire d’impuretés Ximp,inet
- le taux molaire d’impuretés du gaz chute et, pour devenir le taux molaire d’impuretés du gaz liquéfié, dit « Ximp,out».As can be understood, at the end of the cooling step 120, the gas containing impurities has the following characteristics:
- the pressure of the gas containing impurities is equal to the high pressure P,
- the temperature of the gas containing impurities, called “ All ”, is chosen so that at the high pressure P, the solvent is in the liquid phase and close, then, to the pure gas and so that the impurities are in the solid phase, the temperature T out being thus chosen to be lower than the solid liquid equilibrium temperature of the impurities at the molar rate of impurities X imp,in and
- the molar rate of impurities in the gas falls and, to become the molar rate of impurities in the liquefied gas, called “X imp,out ”.

L’étape 125 de capture est réalisée soit par un dispositif dédié, soit de manière conjointe à l’étape 120 de refroidissement en phase liquide, par « givrage » de l’échangeur thermique réalisant l’étape 120 de refroidissement.The capture step 125 is carried out either by a dedicated device, or in conjunction with the liquid phase cooling step 120, by “frosting” the heat exchanger carrying out the cooling step 120.

L’étape 130 de détente est réalisée par tout type de détendeur ordinairement mis en œuvre dans les processus de traitement de gaz et, préférentiellement, dans les processus de liquéfaction de gaz. La nature exacte du détendeur dépend du gaz à liquéfier. Un tel détendeur est, par exemple, une vanne Joule-Thomson ou une turbine de détente.The expansion step 130 is carried out by any type of expander ordinarily used in gas treatment processes and, preferably, in gas liquefaction processes. The exact nature of the regulator depends on the gas to be liquefied. Such an expander is, for example, a Joule-Thomson valve or an expansion turbine.

Comme on le comprend, à l’issue de l’étape 130 de détente, le gaz comportant des impuretés présente les caractéristiques suivantes :
- le taux molaire d’impuretés du gaz est égal à « Ximp,out»,
- la température du gaz est égale à une température de sortie, dite « Tout», ou a une valeur légèrement inférieure du fait de la détente et
- la pression du gaz est égale à la pression de sortie, dite « Pout», inférieure à Phaute.As can be understood, at the end of the expansion step 130, the gas containing impurities has the following characteristics:
- the molar rate of impurities in the gas is equal to “X imp,out ”,
- the gas temperature is equal to an outlet temperature, called “All out ”, or has a slightly lower value due to expansion and
- the gas pressure is equal to the outlet pressure, called “P out ”, lower than P high .

Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que le procédé 300 représenté en , l’étape 120 de refroidissement en phase liquide, qui comporte :
- une première étape 305 de refroidissement, selon la pression Phaute, du flux de gaz comprimé au moins à une température limite de solubilité en phase liquide, dite « T2» selon laquelle :
- le gaz à l’état pur équivalent au gaz entré est en phase liquide,
- les impuretés du flux de gaz refroidi, selon le taux molaire déterminé d’impureté dit Ximp,in, sont à la limite de leur solubilité,
- une première étape 310 de détente, du flux de gaz liquide au moins à une pression, dite « Pmed», selon laquelle :
- le gaz à l’état pur sans impuretés équivalent au gaz entré est à son point de bulle et
- la limite de solubilité de l’impureté au taux molaire Ximp,inest atteinte, et
- une deuxième étape 315 de refroidissement en phase liquide, selon la pression Pmed, du flux de gaz jusqu’à la température Tout.In preferred embodiments, such as method 300 represented in , the liquid phase cooling step 120, which comprises:
- a first step 305 of cooling, according to the high pressure P, of the compressed gas flow at least to a limit temperature of solubility in the liquid phase, called “T 2 ” according to which:
- the gas in its pure state equivalent to the gas entered is in the liquid phase ,
- the impurities in the cooled gas flow, according to the determined molar rate of impurity called X imp,in , are at the limit of their solubility,
- a first step 310 of expansion of the liquid gas flow at least at a pressure, called “P med ”, according to which:
- the gas in its pure state without impurities equivalent to the gas entered is at its bubble point and
- the solubility limit of the impurity at the molar rate X imp,in is reached, and
- a second step 315 of cooling in the liquid phase, according to the pressure P med , of the gas flow up to the temperature T out .

L’étape 305 de refroidissement est réalisée, par exemple, par tout échangeur thermique ordinairement mis en œuvre dans les processus de traitement de gaz et, préférentiellement, dans les processus de liquéfaction de gaz. La nature exacte de cet échangeur thermique dépend du gaz à refroidir en phase liquide.The cooling step 305 is carried out, for example, by any heat exchanger ordinarily used in gas treatment processes and, preferably, in gas liquefaction processes. The exact nature of this heat exchanger depends on the gas to be cooled in the liquid phase.

Comme on le comprend, à l’issue de l’étape 305 de refroidissement, le gaz comportant des impuretés présente les caractéristiques suivantes :
- la pression du gaz comportant des impuretés est égale à la pression Phaute,
- la température du gaz comportant des impuretés, dite « T2», est choisie pour qu’à la pression Phaute, le solvant et les impuretés soient en phase liquide, la température T2étant ainsi choisie pour être supérieure à la température d’équilibre solide liquide des impuretés au taux molaire d’impuretés Ximp,inet
- le taux molaire d’impuretés du gaz comportant des impuretés est ainsi inchangé et égal à Ximp,in.As can be understood, at the end of the cooling step 305, the gas containing impurities has the following characteristics:
- the pressure of the gas containing impurities is equal to the high pressure P,
- the temperature of the gas containing impurities, called “T 2 ”, is chosen so that at the high pressure P, the solvent and the impurities are in the liquid phase, the temperature T 2 thus being chosen to be greater than the temperature d 'solid liquid balance of impurities at the molar rate of impurities
- the molar rate of impurities of the gas containing impurities is thus unchanged and equal to X imp,in .

L’étape 310 de détente intermédiaire est réalisée par tout type de détendeur ordinairement mis en œuvre dans les processus de traitement de gaz et, préférentiellement, dans les processus de liquéfaction de gaz. La nature exacte du détendeur dépend du gaz à liquéfier. Un tel détendeur est, par exemple, une vanne Joule-Thomson ou une turbine de détente.The intermediate expansion step 310 is carried out by any type of expander ordinarily used in gas treatment processes and, preferably, in gas liquefaction processes. The exact nature of the regulator depends on the gas to be liquefied. Such an expander is, for example, a Joule-Thomson valve or an expansion turbine.

Comme on le comprend, à l’issue de l’étape 310 de détente intermédiaire, le gaz comportant des impuretés présente les caractéristiques suivantes :
- la température du gaz est égale, ou proche de T2, en demeurant telle qu’à la pression cible, le solvant et les impuretés du gaz comportant des impuretés restant en phase liquide,
- le taux molaire d’impuretés du gaz comportant des impuretés est ainsi inchangé et égal à Ximp,inet
- la pression du gaz comportant des impuretés est réduite à la pression Pmed.As can be understood, at the end of intermediate expansion step 310, the gas containing impurities has the following characteristics:
- the temperature of the gas is equal to, or close to, T 2 , remaining as at the target pressure, the solvent and the impurities of the gas comprising impurities remaining in the liquid phase,
- the molar rate of impurities of the gas containing impurities is thus unchanged and equal to X imp,in and
- the pressure of the gas containing impurities is reduced to the pressure P med .

L’étape 315 de refroidissement est réalisée, par exemple, par tout échangeur thermique ordinairement mis en œuvre dans les processus de traitement de gaz et, préférentiellement, dans les processus de liquéfaction de gaz. La nature exacte de cet échangeur thermique dépend du gaz à refroidir en phase liquide.The cooling step 315 is carried out, for example, by any heat exchanger ordinarily used in gas treatment processes and, preferably, in gas liquefaction processes. The exact nature of this heat exchanger depends on the gas to be cooled in the liquid phase.

Comme on le comprend, à l’issue de l’étape 315 de refroidissement, le gaz comportant des impuretés présente les caractéristiques suivantes :
- la pression du gaz comportant des impuretés est égale à la pression Pmed,
- la température du gaz comportant des impuretés, dite « Tout», est choisie pour qu’à la pression Pmed, le solvant soit en phase liquide et proche, alors, du gaz pur et pour que les impuretés soient en phase solide, la température Toutétant ainsi choisie pour être inférieure à la température d’équilibre solide liquide des impuretés au taux molaire d’impuretés Ximp,inet
- le taux molaire d’impuretés du gaz chute et, pour devenir le taux molaire d’impuretés du gaz liquéfié « Ximp,out».As can be understood, at the end of the cooling step 315, the gas containing impurities has the following characteristics:
- the pressure of the gas containing impurities is equal to the pressure P med ,
- the temperature of the gas containing impurities, called “T out ”, is chosen so that at the pressure P med , the solvent is in the liquid phase and close, then, to the pure gas and so that the impurities are in the solid phase, the temperature T out being thus chosen to be lower than the solid liquid equilibrium temperature of the impurities at the molar rate of impurities X imp,in and
- the molar rate of impurities in the gas falls and, to become the molar rate of impurities in the liquefied gas “X imp,out ”.

Comme on le comprend, le procédé 300 objet de la présente invention peut mettre en œuvre une pluralité de successions d’étapes de refroidissement et de détente, jusqu’à l’élimination des impuretés du flux de gaz.As can be understood, the process 300 which is the subject of the present invention can implement a plurality of successions of cooling and expansion steps, until the elimination of impurities from the gas flow.

Ceci permet, notamment, de réaliser les étapes de refroidissement pour retirer sélectivement des impuretés du solvant, en fonction des températures de cristallisation de ces impuretés.This makes it possible, in particular, to carry out the cooling steps to selectively remove impurities from the solvent, depending on the crystallization temperatures of these impurities.

Dans le cas où plusieurs impuretés sont présentes dans le flux de gaz, la pression Phauteconsidérée est la pression Phautemaximale pour l’ensemble des taux molaires des différentes impuretés.In the case where several impurities are present in the gas flow, the high pressure P considered is the maximum high pressure P for all the molar rates of the different impurities.

Dans des modes de réalisations particuliers, tel que celui représenté en , le procédé 300 objet de la présente invention comporte une étape 320 de détente supplémentaire, en aval de l’étape 130 de détente, l’étape 120 de refroidissement en phase liquide étant configurée pour refroidir le flux de gaz selon un température telle qu’en sortie de l’étape 320 de détente supplémentaire, le gaz soit en phase liquide.In particular embodiments, such as that represented in , the process 300 which is the subject of the present invention comprises an additional expansion step 320, downstream of the expansion step 130, the liquid phase cooling step 120 being configured to cool the gas flow to a temperature such that at the exit of the additional expansion step 320, the gas is in the liquid phase.

L’étape 320 de détente supplémentaire est réalisée par tout type de détendeur ordinairement mis en œuvre dans les processus de traitement de gaz et, préférentiellement, dans les processus de liquéfaction de gaz. La nature exacte du détendeur dépend du gaz liquide à détendre. Un tel détendeur est, par exemple, une vanne Joule-Thomson ou une turbine de détente.The additional expansion step 320 is carried out by any type of expander ordinarily used in gas treatment processes and, preferably, in gas liquefaction processes. The exact nature of the regulator depends on the liquid gas to be expanded. Such an expander is, for example, a Joule-Thomson valve or an expansion turbine.

Dans des modes de réalisations particuliers, tel que celui représenté en , le procédé 300 objet de la présente invention comporte une étape 325 de stockage du gaz liquéfié détendu.In particular embodiments, such as that represented in , the process 300 which is the subject of the present invention comprises a step 325 of storing the expanded liquefied gas.

L’étape 325 de stockage est réalisée, par exemple, par un stockage cryogénique opérant à des conditions de pression et de température permettant le maintien du gaz à l’état liquide.The storage step 325 is carried out, for example, by cryogenic storage operating at pressure and temperature conditions allowing the gas to be maintained in the liquid state.

Dans des modes de réalisations particuliers, tel que celui représenté en , le procédé 300 objet de la présente invention comporte une étape 330 de régénération d’un échangeur thermique configuré pour réaliser l’étape 120 de refroidissement en phase liquide.In particular embodiments, such as that represented in , the method 300 which is the subject of the present invention comprises a step 330 of regenerating a heat exchanger configured to carry out the step 120 of cooling in the liquid phase.

Dans de tels modes de réalisation, lorsqu’un échangeur thermique est mis en œuvre pour une étape 330 de régénération, l’entrée de gaz dans l’étape 105 d’entrée est interrompu.In such embodiments, when a heat exchanger is implemented for a regeneration step 330, the entry of gas into the inlet step 105 is interrupted.

Dans des variantes, au moins deux échangeurs thermiques sont mis en œuvre, permettant l’épuration du gaz en continu, et la fourniture du gaz à refroidir alterne entre ces au moins deux échangeurs thermiques. Cette alternance est réalisée périodiquement ou en fonction de l’état de fonctionnement des échangeurs thermiques. Un tel état de fonctionnement peut être déterminé en fonction de la capture, par un capteur, d’une valeur d’une grandeur physique représentative de l’état de fonctionnement de l’échangeur thermique. Une telle grandeur physique est, par exemple, la température de fonctionnement de l’échangeur thermique.In variants, at least two heat exchangers are implemented, allowing the purification of the gas continuously, and the supply of the gas to be cooled alternates between these at least two heat exchangers. This alternation is carried out periodically or depending on the operating state of the heat exchangers. Such an operating state can be determined based on the capture, by a sensor, of a value of a physical quantity representative of the operating state of the heat exchanger. Such a physical quantity is, for example, the operating temperature of the heat exchanger.

L’étape 330 de régénération est réalisée, par exemple, par réchauffement actif ou passif de l’échangeur thermique. Un réchauffement actif est réalisé, par exemple, par l’insertion d’un flux de régénération dans l’échangeur thermique.The regeneration step 330 is carried out, for example, by active or passive heating of the heat exchanger. Active heating is achieved, for example, by inserting a regeneration flow into the heat exchanger.

L’étape 330 de régénération peut comporter une étape (non représentée) d’évacuation du liquide contenu dans l’échangeur thermique à régénérer. Cette évacuation peut être réalisée dans l’atmosphère ou en recyclant ce liquide en amont du procédé 300.The regeneration step 330 may include a step (not shown) of evacuating the liquid contained in the heat exchanger to be regenerated. This evacuation can be carried out into the atmosphere or by recycling this liquid upstream of process 300.

Dans de tels modes de réalisation, tel que celui représenté en , le procédé 300 objet de la présente invention comporte une étape 335 d’insertion d’un flux de régénération dans l’échangeur thermique à régénérer.In such embodiments, such as that shown in , the method 300 which is the subject of the present invention comprises a step 335 of inserting a regeneration flow into the heat exchanger to be regenerated.

Le flux de régénération peut être tout fluide présentant une température supérieure à la température de sortie T2. Par exemple, cette température est supérieure d’au moins 5°C à la température de sortie T2.The regeneration flow can be any fluid having a temperature higher than the outlet temperature T 2 . For example, this temperature is at least 5°C higher than the outlet temperature T 2 .

Dans des modes de réalisation préférentiels, le flux de régénération présente une composition comportant les mêmes composés que le flux de gaz à épurer.In preferred embodiments, the regeneration flow has a composition comprising the same compounds as the gas flow to be purified.

Par exemple, le flux de régénération est formé de gaz comportant des impuretés, à l’état de trace ou davantage présentes (avant épuration de masse, par exemple).For example, the regeneration flow is formed of gas containing impurities, in trace amounts or more present (before mass purification, for example).

Dans des modes de réalisations particuliers, tel que celui représenté en , le procédé 300 objet de la présente invention comporte une étape 340 de recyclage du flux de régénération vers une étape 345 d’épuration de masse du flux de gaz, située en amont de l’étape 105 d’entrée.In particular embodiments, such as that represented in , the process 300 which is the subject of the present invention comprises a step 340 of recycling the regeneration flow to a step 345 of mass purification of the gas flow, located upstream of the input step 105.

Cette étape 340 de recyclage est réalisée, par exemple, par la mise en œuvre d’une conduite de transport du flux de régénération.This recycling step 340 is carried out, for example, by implementing a pipe for transporting the regeneration flow.

Dans des modes de réalisations particuliers, tel que celui représenté en , le procédé 300 objet de la présente invention comporte, en aval d’une étape 330 de régénération, une étape 350 de stockage temporaire du flux de régénération.In particular embodiments, such as that represented in , the method 300 which is the subject of the present invention comprises, downstream of a regeneration step 330, a step 350 of temporary storage of the regeneration flow.

L’étape 350 de stockage est réalisée, par exemple, par un réservoir de stockage adapté à la composition et aux conditions opératoires du flux de régénération. La mise en œuvre de cette étape 350 de stockage permet, à la fin de la régénération (et avant le basculement vers le mode « givrage » à nouveau de l’échangeur régénéré), la réalisation d’une étape à la fois d’ajustement de la pression et d’ajustement de la composition du fluide dans l’échangeur.The storage step 350 is carried out, for example, by a storage tank adapted to the composition and operating conditions of the regeneration flow. The implementation of this storage step 350 allows, at the end of the regeneration (and before switching to the “frosting” mode again of the regenerated exchanger), the realization of one step at a time of adjustment pressure and adjustment of the composition of the fluid in the exchanger.

Dans des variantes, après évacuation éventuelle du flux de régénération, une possibilité consiste alors à remplir l’échangeur de gaz liquéfié non encore épuré (c’est-à-dire contenant encore l’impureté avec un taux au plus de Ximp,in) afin que la composition dans l’échangeur régénéré au démarrage de son utilisation en épuration corresponde aux conditions en fonctionnement nominal.In variants, after possible evacuation of the regeneration flow, one possibility then consists of filling the exchanger with liquefied gas not yet purified (i.e. still containing the impurity with a rate of at most X imp,in ) so that the composition in the regenerated exchanger at the start of its use in purification corresponds to the conditions in nominal operation.

Dans des modes de réalisations particuliers, tel que celui représenté en , le procédé 300 objet de la présente invention comporte, en aval d’une étape 330 de régénération, une étape 355 de pré-remplissage d’un échangeur thermique régénéré.In particular embodiments, such as that represented in , the process 300 which is the subject of the present invention comprises, downstream of a regeneration step 330, a step 355 of pre-filling a regenerated heat exchanger.

L’étape 355 de pré-remplissage est réalisée, par exemple, par la mise en œuvre d’un automate ou d’un dispositif de contrôle et de commande, tel un ordinateur par exemple, associé à un circuit hydraulique configuré pour fournir un flux de pré-remplissage à un échangeur thermique régénéré. Un tel flux est, par exemple, le flux de régénération ou le flux de gaz comportant des impuretés à épurer.The pre-filling step 355 is carried out, for example, by the implementation of an automaton or a control and command device, such as a computer for example, associated with a hydraulic circuit configured to provide a flow pre-filling to a regenerated heat exchanger. Such a flow is, for example, the regeneration flow or the gas flow containing impurities to be purified.

Dans des modes de réalisations particuliers, tel que celui représenté en , le procédé 300 objet de la présente invention comporte une étape 360 de substitution d’un échangeur thermique en parallèle d’une étape 330 de régénération d’un autre échangeur thermique.In particular embodiments, such as that represented in , the method 300 which is the subject of the present invention comprises a step 360 of substituting a heat exchanger in parallel with a step 330 of regenerating another heat exchanger.

L’étape 360 de substitution est réalisée, par exemple, par la mise en œuvre d’un automate ou d’un dispositif de contrôle et de commande, tel un ordinateur par exemple, associé à un circuit hydraulique configuré pour alterner la fourniture de gaz comportant des impuretés à épurer entre échangeurs thermiques.The substitution step 360 is carried out, for example, by the implementation of an automaton or a control and command device, such as a computer for example, associated with a hydraulic circuit configured to alternate the supply of gas containing impurities to be purified between heat exchangers.

On observe, sur la , schématiquement, un mode de réalisation particulier du dispositif 200 objet de la présente invention. Ce dispositif 200 d’épuration en phase liquide d’un flux de gaz pour atteindre un taux molaire d’impureté, dit « Ximp,out», associé à une limite de solubilité de cette impureté dans le flux de gaz liquide lorsque ce flux atteint la saturation à une pression de sortie, dite « Pout», comporte :
- une étape 205 d’entrée d’un flux de gaz comportant des traces d’impuretés selon un taux molaire Ximp,in, le flux de gaz présentant une température d’entrée, dite « Tin», et une pression d’entrée, dite « Pin», le couple de pression Pinet Tinétant configuré pour situer le flux de gaz en phase vapeur,
- une étape 210 de compression du flux de gaz entré au moins selon une pression, dite « Phaute», qui correspond à la pression la plus basse pour laquelle l’impureté selon le taux Ximp,in est soluble, pour une température égale à la température de rosée d’un flux de gaz pur sans impuretés équivalent, à la pression Phaute,
- une étape 211 de refroidissement, selon la pression Phaute, du flux de gaz comprimé à une température de sortie, dite « Tout», la température Toutétant sélectionnée pour que, au couple de pression Poutet de température Tout, l’impureté restante dans le flux de gaz soit soluble et qu’un flux de gaz pur sans impuretés équivalent soit totalement liquéfié,
- une étape 225 de capture des impuretés solides et
- une étape 230 de détente, selon la pression de sortie Poutdu flux de gaz en phase liquide.We observe, on the , schematically, a particular embodiment of the device 200 which is the subject of the present invention. This device 200 for purifying a gas flow in the liquid phase to reach a molar rate of impurity, called "X imp, out ", associated with a limit of solubility of this impurity in the liquid gas flow when this flow reaches saturation at an outlet pressure, called “P out ”, includes:
- a step 205 of entering a gas flow comprising traces of impurities according to a molar rate Ximp,in, the gas flow having an entry temperature, called "T in ", and an entry pressure , called “P in ”, the pressure couple P in and T in being configured to locate the gas flow in the vapor phase,
- a step 210 of compressing the gas flow entered at least according to a pressure, called " high P", which corresponds to the lowest pressure for which the impurity according to the rate Ximp,in is soluble, for a temperature equal to the dew point temperature of an equivalent pure gas flow without impurities, at the high pressure P,
- a step 211 of cooling, according to the high pressure P, the flow of compressed gas to an outlet temperature, called "T out ", the temperature T out being selected so that, at the pair of pressure P out and temperature T out , the remaining impurity in the gas flow is soluble and an equivalent pure gas flow without impurities is completely liquefied,
- a step 225 for capturing solid impurities and
- an expansion step 230, according to the outlet pressure P out of the gas flow in the liquid phase.

Des modes de réalisations et des variantes des moyens caractéristiques du dispositif 200 objet de la présente invention sont décrits en regard des figures 1, 3, 5 et 6.Embodiments and variants of the means characteristic of the device 200 which is the subject of the present invention are described with reference to Figures 1, 3, 5 and 6.

On observe, en , schématiquement, un mode de réalisation particulier du dispositif 500 objet de la présente invention. Dans ce dispositif 500, le moyen 220 de refroidissement en phase liquide comporte :
- un premier moyen 505 de refroidissement en phase liquide, selon la pression Phaute, du flux de gaz comprimé au moins à une température, dite « T2» pour laquelle :
- le gaz à l’état pur est en phase liquide selon la pression Phaute,
- les impuretés du flux de gaz refroidi, selon le taux molaire déterminé d’impureté dit Ximp,in, sont en phase liquide selon la pression Phaute,
- un premier moyen 510 de détente, selon la température T2du flux de gaz liquide au moins à une pression, dite « Pmed», pour laquelle :
- le gaz à l’état pur et
- le flux de gaz comportant des traces d’impuretés selon le taux molaire déterminé d’impureté dit Ximp,in,
sont en phase liquide à la température T2et
- un deuxième moyen 515 de refroidissement en phase liquide, selon la pression Pmed, du flux de gaz comprimé au plus à une température Tout, selon laquelle :
- le gaz à l’état pur est en phase liquide selon la pression Phaute,
- les impuretés du flux de gaz refroidi, selon le taux molaire déterminé d’impureté dit Ximp,in, sont en phase solide selon la pression Phaute.We observe, in , schematically, a particular embodiment of the device 500 which is the subject of the present invention. In this device 500, the liquid phase cooling means 220 comprises:
- a first means 505 for cooling in the liquid phase, according to the high pressure P, of the compressed gas flow at least at a temperature, called “T 2 ” for which:
- the gas in its pure state is in the liquid phase according to the high pressure P,
- the impurities in the cooled gas flow, according to the determined molar rate of impurity called X imp,in , are in the liquid phase according to the high pressure P,
- a first expansion means 510, according to the temperature T 2 of the liquid gas flow at least at a pressure, called “P med ”, for which:
- gas in its pure state and
- the gas flow containing traces of impurities according to the determined molar rate of impurity known as X imp,in ,
are in the liquid phase at temperature T 2 and
- a second means 515 for cooling in the liquid phase, according to the pressure P med , of the compressed gas flow at most at a temperature T out , according to which:
- the gas in its pure state is in the liquid phase according to the high pressure P,
- the impurities in the cooled gas flow, according to the determined molar rate of impurity called X imp,in , are in the solid phase according to the high pressure P.

On observe également, en , que le dispositif 500 peut également comporter :
- un moyen 215 de refroidissement du gaz entré, en aval du moyen 210 de compression, pour refroidir le gaz à la température Tin,
- un moyen 525 de stockage de gaz liquéfié épuré,
- un moyen 530 de permutation entre un échangeur 515 thermique givré et un échangeur 516 thermique régénéré,
- un cycle 535, fermé ou ouvert, de réfrigération coopérant avec le moyen 505 d’échange thermique et/ou
- un cycle 540, fermé ou ouvert, de réchauffement coopérant avec un moyen de régénération d’un échangeur 516 thermique, le cycle 540 correspondant au moyen de capture 225.We also observe, in , that the device 500 can also include:
- a means 215 for cooling the gas entered, downstream of the compression means 210, to cool the gas to the temperature T in ,
- a means 525 for storing purified liquefied gas,
- a means 530 for permutation between a frosted heat exchanger 515 and a regenerated heat exchanger 516,
- a cycle 535, closed or open, of refrigeration cooperating with the means 505 of heat exchange and/or
- a cycle 540, closed or open, of heating cooperating with a means of regeneration of a heat exchanger 516, the cycle 540 corresponding to the capture means 225.

Par exemple, lorsque le dispositif 500 est mis en œuvre pour un mélange comportant du méthane, dit « CH4», en tant que solvant et du dioxyde de carbone, dit « CO2», en tant qu’impureté, en partant d’un taux de CO2de 1.8%mol et pour épurer jusqu’ à 0.04 %mol :
- au point A de la équivalente pour ce mélange, le mélange présente 1.8%mol de CO2, selon une température 20°C et une pression de 1,1 bara,
- au point B de la équivalente pour ce mélange, le mélange présente une pression de 35 bara (ou 36 bara pour prendre une marge liée aux pertes de charges) et une température de 20°C,
- au point D de la équivalente pour ce mélange, le mélange est liquéfié et sous-refroidi sans risque de cristallisation pour un taux molaire de 1.8%mol de CO2, jusqu’à -112°C et toujours 35 bara,
- au point E de la équivalente pour ce mélange, le mélange est détendu jusqu’ à 17 bara environ,
- au point F de la équivalente pour ce mélange, le mélange est sous-refroidi jusqu’ à -161°C et 17 bara par exemple : le liquide est épuré jusqu’à au moins 0.04%mol CO2et
- au point G de la équivalente pour ce mélange, le mélange est détendu jusqu’à 1 bara pour stockage final à la même pression.For example, when the device 500 is used for a mixture comprising methane, called "CH 4 ", as a solvent and carbon dioxide, called "CO 2 ", as an impurity, starting from a CO 2 level of 1.8%mol and to purify up to 0.04%mol:
- at point A of the equivalent for this mixture, the mixture presents 1.8% mol of CO 2 , at a temperature of 20°C and a pressure of 1.1 bara,
- at point B of the equivalent for this mixture, the mixture has a pressure of 35 bara (or 36 bara to take a margin linked to pressure losses) and a temperature of 20°C,
- at point D of the equivalent for this mixture, the mixture is liquefied and subcooled without risk of crystallization for a molar rate of 1.8%mol of CO 2 , up to -112°C and always 35 bara,
- at point E of the equivalent for this mixture, the mixture is relaxed up to approximately 17 bara,
- at point F of the equivalent for this mixture, the mixture is subcooled to -161°C and 17 bara for example: the liquid is purified to at least 0.04% mol CO 2 and
- at the G point of the equivalent for this mixture, the mixture is expanded to 1 bara for final storage at the same pressure.

On observe, en , schématiquement, un mode de réalisation particulier d’un circuit 600 de régénération d’un échangeur thermique d’un dispositif, 200 ou 500, objet de la présente invention. Ce circuit 600 de régénération comporte :
- un jeu de vannes, permettant l’alimentation sélective de différentes parties du circuit 600,
- une entrée 605 pour flux de régénération, ce flux pouvant être issu du gaz à épurer, en amont ou en aval d’un dispositif d’épuration de masse, ce flux étant destiné à préremplir un échangeur, 515 ou 516, thermique, ou à régénérer un échangeur, 515 ou 516, à régénérer,
- un circuit 540 de régénération d’au moins un échangeur, 515 et/ou 516, thermique, dont la circulation en flux de régénération est commandée par le jeu de vannes,
- un réservoir 610 de stockage temporaire de flux de régénération issu du circuit 540 de régénération et/ou
- une sortie 615 pour flux de régénération issu du circuit 540 de régénération, par exemple pour fourniture à un dispositif d’épuration de masse positionné en amont du dispositif 500 objet de la présente invention.We observe, in , schematically, a particular embodiment of a circuit 600 for regenerating a heat exchanger of a device, 200 or 500, object of the present invention. This regeneration circuit 600 includes:
- a set of valves, allowing the selective supply of different parts of circuit 600,
- an inlet 605 for regeneration flow, this flow being able to come from the gas to be purified, upstream or downstream of a mass purification device, this flow being intended to prefill a thermal exchanger, 515 or 516, or to regenerate an exchanger, 515 or 516, to regenerate,
- a circuit 540 for regenerating at least one thermal exchanger, 515 and/or 516, the circulation of which in regeneration flow is controlled by the set of valves,
- a tank 610 for temporary storage of regeneration flow from the regeneration circuit 540 and/or
- an outlet 615 for the regeneration flow coming from the regeneration circuit 540, for example for supply to a mass purification device positioned upstream of the device 500 which is the subject of the present invention.

Claims (13)

Procédé (100, 300) d’épuration en phase liquide d’un flux de gaz pour atteindre un taux molaire d’impureté, dit « Ximp,out», associé à une limite de solubilité de cette impureté dans le flux de gaz liquide lorsque ce flux atteint la saturation à une pression de sortie, dite « Pout», caractérisé en ce qu’il comporte :
- une étape (105) d’entrée d’un flux de gaz comportant des traces d’impuretés selon un taux molaire Ximp,in, le flux de gaz présentant une température d’entrée, dite « Tin», et une pression d’entrée, dite « Pin», le couple de pression Pinet Tinétant configuré pour situer le flux de gaz en phase vapeur,
- une étape (110) de compression du flux de gaz entré au moins selon une pression, dite « Phaute», qui correspond à la pression la plus basse pour laquelle l’impureté selon le taux Ximp,in est soluble, pour une température égale à la température de rosée d’un flux de gaz pur sans impuretés équivalent, à la pression Phaute,
- une étape (111) de refroidissement, selon la pression Phaute, du flux de gaz comprimé à une température de sortie, dite « Tout», la température Toutétant sélectionnée pour que, au couple de pression Poutet de température Tout, l’impureté restante dans le flux de gaz soit soluble et qu’un flux de gaz pur sans impuretés équivalent soit totalement liquéfié,
- une étape (125) de capture des impuretés solides et
- une étape (130) de détente, selon la pression de sortie Poutdu flux de gaz en phase liquide.Process (100, 300) for purifying a gas flow in the liquid phase to reach a molar rate of impurity, called “X imp,out ”, associated with a solubility limit of this impurity in the liquid gas flow when this flow reaches saturation at an outlet pressure, called “P out ”, characterized in that it comprises:
- a step (105) of entering a gas flow comprising traces of impurities according to a molar rate Ximp,in, the gas flow having an entry temperature, called "T in ", and a pressure d the inlet, called “P in ”, the pressure couple P in and T in being configured to locate the gas flow in the vapor phase,
- a step (110) of compressing the gas flow entered at least according to a pressure, called " high P", which corresponds to the lowest pressure for which the impurity according to the rate Ximp,in is soluble, for a temperature equal to the dew point temperature of an equivalent pure gas flow without impurities, at high pressure P,
- a step (111) of cooling, according to the high pressure P, the flow of compressed gas to an outlet temperature, called "T out ", the temperature T out being selected so that, at the pair of pressure P out and temperature Everything , the remaining impurity in the gas flow is soluble and an equivalent pure gas flow without impurities is completely liquefied,
- a step (125) for capturing solid impurities and
- an expansion step (130), depending on the outlet pressure P out of the gas flow in the liquid phase. Procédé (100, 300) selon la revendication 1, dans lequel l’étape (111) de refroidissement comporte une étape (115) de refroidissement en phase vapeur à la température Tin. Method (100, 300) according to claim 1, wherein the cooling step (111) comprises a vapor phase cooling step (115) to the temperature T in. Procédé (300) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel l’étape (111) de refroidissement comporte une étape (120) de refroidissement, qui comporte :
- une première étape (305) de refroidissement, selon la pression Phaute, du flux de gaz comprimé au moins à une température limite de solubilité en phase liquide, dite « T2» selon laquelle :
- le gaz à l’état pur équivalent au gaz entré est en phase liquide,
- les impuretés du flux de gaz refroidi, selon le taux molaire déterminé d’impureté dit Ximp,in, sont à la limite de leur solubilité,
- une première étape (310) de détente, du flux de gaz liquide au moins à une pression, dite « Pmed», selon laquelle :
- le gaz à l’état pur sans impuretés équivalent au gaz entré est à son point de bulle et
- la limite de solubilité de l’impureté au taux molaire Ximp,inest atteinte, et
- une deuxième étape (315) de refroidissement en phase liquide, selon la pression Pmed, du flux de gaz jusqu’à la température Tout.Method (300) according to one of claims 1 or 2, in which the cooling step (111) comprises a cooling step (120), which comprises:
- a first step (305) of cooling, according to the high pressure P, of the compressed gas flow at least to a limit temperature of solubility in the liquid phase, called “T 2 ” according to which:
- the gas in its pure state equivalent to the gas entered is in the liquid phase ,
- the impurities in the cooled gas flow, according to the determined molar rate of impurity called X imp,in , are at the limit of their solubility,
- a first step (310) of expansion of the liquid gas flow at least at a pressure, called “P med ”, according to which:
- the gas in its pure state without impurities equivalent to the gas entered is at its bubble point and
- the solubility limit of the impurity at the molar rate X imp,in is reached, and
- a second step (315) of cooling in the liquid phase, according to the pressure P med , of the gas flow up to the temperature T out . Procédé (300) selon l’une des revendications 1 à 3, qui comporte une étape (320) de détente supplémentaire, en aval de l’étape (130) de détente, l’étape (120) de refroidissement en phase liquide étant configurée pour refroidir le flux de gaz selon un température telle qu’en sortie de l’étape de détente supplémentaire, le gaz soit en phase liquide.Method (300) according to one of claims 1 to 3, which comprises an additional expansion step (320), downstream of the expansion step (130), the liquid phase cooling step (120) being configured to cool the gas flow to a temperature such that at the outlet of the additional expansion stage, the gas is in the liquid phase. Procédé (300) selon l’une des revendications 1 à 4, qui comporte une étape (325) de stockage du gaz liquéfié détendu.Method (300) according to one of claims 1 to 4, which comprises a step (325) of storing the expanded liquefied gas. Procédé (300) selon l’une des revendications 1 à 5, qui comporte une étape (330) de régénération d’un échangeur thermique configuré pour réaliser l’étape (120) de refroidissement en phase liquide.Method (300) according to one of claims 1 to 5, which comprises a step (330) of regenerating a heat exchanger configured to carry out the step (120) of cooling in the liquid phase. Procédé (300) selon la revendication 6, dans lequel l’étape (330) de régénération comporte une étape (335) d’insertion d’un flux de régénération dans l’échangeur thermique à régénérer.Method (300) according to claim 6, in which the regeneration step (330) comprises a step (335) of inserting a regeneration flow into the heat exchanger to be regenerated. Procédé (300) selon la revendication 7, dans lequel le flux de régénération présente une composition comportant les mêmes composés que le flux de gaz à épurer.Method (300) according to claim 7, in which the regeneration stream has a composition comprising the same compounds as the gas stream to be purified. Procédé (300) selon l’une des revendications 7 ou 8, qui comporte une étape (340) de recyclage du flux de régénération vers une étape (345) d’épuration de masse du flux de gaz, située en amont de l’étape (105) d’entrée.Method (300) according to one of claims 7 or 8, which comprises a step (340) of recycling the regeneration flow to a step (345) of mass purification of the gas flow, located upstream of the step (105) input. Procédé (300) selon l’une des revendications 7 à 9, qui comporte, en aval d’une étape (330) de régénération, une étape (350) de stockage temporaire du flux de régénération.Method (300) according to one of claims 7 to 9, which comprises, downstream of a regeneration step (330), a step (350) of temporary storage of the regeneration flow. Procédé (300) selon l’une des revendications 7 à 10, qui comporte, en aval d’une étape (330) de régénération, une étape (355) de pré-remplissage d’un échangeur thermique régénéré.Method (300) according to one of claims 7 to 10, which comprises, downstream of a regeneration step (330), a step (355) of pre-filling a regenerated heat exchanger. Procédé (300) selon l’une des revendications 7 à 11, qui comporte une étape (360) de substitution d’un échangeur thermique en parallèle d’une étape (330) de régénération d’un autre échangeur thermique.Method (300) according to one of claims 7 to 11, which comprises a step (360) of replacing a heat exchanger in parallel with a step (330) of regenerating another heat exchanger. Dispositif (200) d’épuration en phase liquide d’un flux de gaz pour atteindre un taux molaire d’impureté, dit « Ximp,out», associé à une limite de solubilité de cette impureté dans le flux de gaz liquide lorsque ce flux atteint la saturation à une pression de sortie, dite « Pout», caractérisé en ce qu’il comporte :
- un moyen (205) d’entrée d’un flux de gaz comportant des traces d’impuretés selon un taux molaire Ximp,in, le flux de gaz présentant une température d’entrée, dite « Tin», et une pression d’entrée, dite « Pin», le couple de pression Pinet Tinétant configuré pour situer le flux de gaz en phase vapeur,
- un moyen (210) de compression du flux de gaz entré au moins selon une pression, dite « Phaute», qui correspond à la pression la plus basse pour laquelle l’impureté selon le taux Ximp,in est soluble, pour une température égale à la température de rosée d’un flux de gaz pur sans impuretés équivalent, à la pression Phaute,
- un moyen (211) de refroidissement, selon la pression Phaute, du flux de gaz comprimé à une température de sortie, dite « Tout», la température Toutétant sélectionnée pour que, au couple de pression Poutet de température Tout, l’impureté restante dans le flux de gaz soit soluble et qu’un flux de gaz pur sans impuretés équivalent soit totalement liquéfié,
- un moyen (225) de capture des impuretés solides et
- un moyen (230) de détente, selon la pression de sortie Poutdu flux de gaz en phase liquide.Device (200) for purifying a gas flow in the liquid phase to achieve a molar rate of impurity, called "X imp, out ", associated with a limit of solubility of this impurity in the liquid gas flow when this flow reaches saturation at an outlet pressure, called “P out ”, characterized in that it comprises:
- a means (205) for entering a gas flow comprising traces of impurities at a molar rate Ximp,in, the gas flow having an entry temperature, called "T in ", and a pressure d the inlet, called “P in ”, the pressure couple P in and T in being configured to locate the gas flow in the vapor phase,
- a means (210) for compressing the gas flow entered at least according to a pressure, called " high P", which corresponds to the lowest pressure for which the impurity according to the rate Ximp,in is soluble, for a temperature equal to the dew point temperature of an equivalent pure gas flow without impurities, at high pressure P,
- a means (211) for cooling, according to the high pressure P, the flow of compressed gas to an outlet temperature, called "T out ", the temperature T out being selected so that, at the pair of pressure P out and temperature Everything , the remaining impurity in the gas flow is soluble and an equivalent pure gas flow without impurities is completely liquefied,
- a means (225) for capturing solid impurities and
- an expansion means (230), depending on the outlet pressure P out of the gas flow in the liquid phase.
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