WO2024002984A1

WO2024002984A1 - Method and device for purifying gas by cold adsorption of carbon dioxide, and liquification process and device

Info

Publication number: WO2024002984A1
Application number: PCT/EP2023/067349
Authority: WO
Inventors: Laurent Benoit; Gaëlle DUBOURG
Original assignee: Engie
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2023-06-26
Publication date: 2024-01-04
Also published as: FR3136995A1

Abstract

The method (100) for purifying gas by cold adsorption of carbon dioxide (CO₂) in at least one column having a molecular sieve configured to adsorb the carbon dioxide at a first adsorption temperature of between -20°C and -80°C and at a first adsorption pressure comprises a step (105) of purifying the gas to be purified by injection, at a first flow rate, into the column at the first temperature and at the first pressure.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF D'EPURATION DE GAZ PAR ADSORPTION FROIDE DE DIOXYDE DE CARBONE ET PROCEDE ET DISPOSITIF DE LIQUEFACTION METHOD AND DEVICE FOR PURIFYING GAS BY COLD ADSORPTION OF CARBON DIOXIDE AND METHOD AND DEVICE FOR LIQUEFACTION

Domaine technique de l’invention Technical field of the invention

La présente invention vise un procédé et un dispositif d’épuration de gaz par adsorption froide de dioxyde de carbone (CO2) et un procédé et un dispositif de liquéfaction mettant en œuvre cette épuration. La présente invention s’applique, en particulier à la liquéfaction sans cristallisation d’un flux composé d’un composé majoritaire dont la température de rosée est inférieure à -80°C pour des pressions inférieures à 25 bara, ce composé majoritaire étant, par exemple, du méthane, de l’air, de l’oxygène ou de l’azote, et de CO2 avec un taux inférieur à 5 %mol. The present invention relates to a process and a device for gas purification by cold adsorption of carbon dioxide (CO2) and a process and a liquefaction device implementing this purification. The present invention applies, in particular, to the liquefaction without crystallization of a flow composed of a majority compound whose dew point temperature is less than -80°C for pressures less than 25 bara, this majority compound being, for example example, methane, air, oxygen or nitrogen, and CO2 with a level less than 5 mol%.

État de la technique State of the art

La qualité du biométhane liquéfié est directement liée à la qualité du biométhane gazeux. Concernant le CO2, plus la liquéfaction est opérée à basse pression, plus le taux de CO2 du biométhane gazeux doit être faible, et donc plus le procédé d’épuration du biogaz en amont doit être performant. La solubilité du CO2 dans le biométhane liquéfié diminue proportionnellement à la température et à la pression du biométhane liquéfié. La présence de CO2 entraîne la formation de cristaux qui gênent les opérations de transfert et de mise en œuvre du biométhane liquéfié. Concernant la teneur en eau (H2O), le point de rosée doit être inférieur à - 70°C et les risques associés sont similaires à la présence de CO2. The quality of liquefied biomethane is directly linked to the quality of gaseous biomethane. Concerning CO2, the lower the pressure the liquefaction is carried out, the lower the CO2 level of the gaseous biomethane must be, and therefore the more efficient the upstream biogas purification process must be. The solubility of CO2 in liquefied biomethane decreases proportionally to the temperature and pressure of the liquefied biomethane. The presence of CO2 leads to the formation of crystals which hinder the transfer and use of liquefied biomethane. Concerning the water content (H2O), the dew point must be lower than - 70°C and the associated risks are similar to the presence of CO2.

L’épuration poussée du biométhane ou du gaz naturel (opération aussi appelée « polishing ») en vue de sa liquéfaction, donc concrètement dans un flux contenant très majoritairement du méthane (au moins 70%mol), vise à faire passer le CO2 d’un taux compris entre 5 et 0,5%mol à un taux compris entre 2,5%mol, voire 1 %mol, et 50 ppm. The extensive purification of biomethane or natural gas (operation also called "polishing") with a view to its liquefaction, therefore concretely in a flow containing the majority of methane (at least 70% mol), aims to pass the CO2 from a rate of between 5 and 0.5% mol at a rate of between 2.5% mol, or even 1% mol, and 50 ppm.

On souhaite atteindre ce degré d’épuration en CO2 car le flux principal de méthane, ne peut être liquéfié puis stocké à des pressions comprises entre 1 bara et 25 bara qu’à des températures très basses (entre -100°C et -160°C selon la pression de stockage). Ce qui signifie que, pour éviter tout risque de cristallisation du CO2 (et donc bouchage, colmatage dans des équipements tels que les échangeurs cryogéniques ou les conduites reliées aux stockages liquides), il faut que le taux de CO2 soit suffisamment faible. We want to achieve this degree of CO2 purification because the main flow of methane can only be liquefied and then stored at pressures between 1 bara and 25 bara at very low temperatures (between -100°C and -160° C depending on the storage pressure). Which means that, to avoid any risk of CO2 crystallization (and therefore blockage, clogging in equipment such as cryogenic exchangers or pipes connected to liquid storage), the CO2 level must be sufficiently low.

Pour résoudre ce problème technique, trois types de techniques sont connus : le lavage, à l’eau, aux amines ou avec un solvant spécifique, l’utilisation d’un tamis moléculaire régénéré à la chaleur (TSA) ou à la pression (PSAA/PSA) et l’épuration cryogénique. To resolve this technical problem, three types of techniques are known: washing, with water, with amines or with a specific solvent, the use of a molecular sieve regenerated by heat (TSA) or by pressure (PSAA /PSA) and cryogenic purification.

Le lavage fonctionne avec les éléments suivants : une colonne spécifique de lavage qui réalise effectivement l’épuration, un système de pompe, une colonne spécifique de régénération, et éventuellement, un système de production de chaleur, notamment dans le cas du lavage aux amines. Washing works with the following elements: a specific washing column which effectively carries out the purification, a pump system, a specific regeneration column, and possibly, a heat production system, particularly in the case of amine washing.

Parmi les inconvénients d’un système de lavage, celui-ci requiert des équipements techniquement complexes et, notamment, une colonne d’adsorption d’un dimensionnement spécifique au gaz traité et dont la fabrication est complexe. De plus, des systèmes « actifs » consommant soit de l’énergie mécanique (pompes, par exemple) soit de l’énergie thermique (système de chauffe) à des températures souvent supérieures à 150°C sont requis et demandent une maintenance spécifique. Among the disadvantages of a washing system, it requires technically complex equipment and, in particular, an adsorption column of a specific dimension for the treated gas and whose manufacturing is complex. In addition, “active” systems consuming either mechanical energy (pumps, for example) or thermal energy (heating system) at temperatures often above 150°C are required and require specific maintenance.

Concernant les solutions par adsorption, on rappelle que l’adsorption est un phénomène de surface par lequel des atomes, des ions ou des molécules (adsorbats) se fixent sur une surface solide (adsorbant) depuis une phase gazeuse, liquide ou une solution solide. Industriellement, l’adsorption s'effectue à l'intérieur de grains d'adsorbant ou « tamis moléculaire », sur la surface développée par les pores des grains, afin d'obtenir une grande quantité fixée dans un minimum de volume. L’adsorption de CO2 se fait ainsi sur un tamis moléculaire dont le matériau possède la propriété de se lier préférentiellement au CO2. Une fois que le tamis est chargé de CO2, il doit être régénéré. Différents modes de régénération sont utilisés : Concerning adsorption solutions, we recall that adsorption is a surface phenomenon by which atoms, ions or molecules (adsorbates) attach to a solid surface (adsorbent) from a gaseous, liquid phase or a solid solution. Industrially, adsorption takes place inside adsorbent grains or “molecular sieves”, on the surface developed by the pores of the grains, in order to obtain a large quantity fixed in a minimum volume. The adsorption of CO2 is thus carried out on a molecular sieve whose material has the property of preferentially binding to CO2. Once the screen is charged with CO2, it must be regenerated. Different regeneration modes are used:

TSA (pour « Temperature Swing Adsorption » ou « adsorption à température modulée »), dans lequel un flux de température élevée (par rapport à la température d’adsorption) est utilisé pour régénérer les tamis, TSA (for “Temperature Swing Adsorption”), in which a high temperature flow (compared to the adsorption temperature) is used to regenerate the sieves,

PSA (pour « Pressure Swing Adsorption » ou « adsorption à pression modulée »), dans lequel un flux de basse pression (par rapport à la pression d’adsorption) est utilisé pour régénérer les tamis, et PSA (for “Pressure Swing Adsorption”), in which a low pressure flow (relative to the adsorption pressure) is used to regenerate the screens, and

VPSA (pour Void Pressure Adsorption ou adsorption de pression vide), dans lequel la pression est abaissée en-dessous de la pression atmosphérique à l’aide d’une pompe à vide pour régénérer les tamis. VPSA (for Void Pressure Adsorption), in which the pressure is lowered below atmospheric pressure using a vacuum pump to regenerate the screens.

Parmi les inconvénients des systèmes TSA, il y a principalement le recours à une source de chaleur importante (supérieure à 150°C). Les systèmes PSA et VPSA requièrent, dans leur phase de régénération, un système de machine tournante : pompe à vide, chaudière ou compresseur dédié, ce qui engendre des coûts importants énergétiques et des coûts importants de maintenance. Among the disadvantages of TSA systems, there is mainly the use of a significant heat source (greater than 150°C). PSA and VPSA systems require, in their regeneration phase, a rotating machine system: vacuum pump, boiler or dedicated compressor, which generates significant energy costs and significant maintenance costs.

L’épuration cryogénique, pour laquelle un cycle complet de refroidissement dédié à l’épuration est utilisé pour séparer le CO2 du méthane, a comme inconvénient que, pour atteindre un taux d’impureté très faible, il faut refroidir le gaz traité à des températures très basses (cryogéniques). L’épuration cryogénique requiert donc un système de refroidissement à basse température très coûteux. Cryogenic purification, for which a complete cooling cycle dedicated to purification is used to separate CO2 from methane, has the disadvantage that, to achieve a very low impurity level, it is necessary to cool the treated gas to temperatures very low (cryogenic). Cryogenic purification therefore requires a very expensive low-temperature cooling system.

Présentation de l’invention Presentation 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 dispositif d’épuration de gaz par adsorption froide de dioxyde de carbone (CO2) selon la revendication 1 . Ainsi, dans le dispositif objet de l’invention, la température d’adsorption est inférieure à ce qui était connu dans l’art antérieur. On augmente ainsi la capacité d’adsorption en CO2 du tamis moléculaire et on peut donc réduire la taille de la colonne et la quantité de tamis moléculaire qu’elle contient. De plus, on facilite la régénération de ce tamis car le niveau de température de chaleur requis pour la régénération est abaissé. To this end, according to a first aspect, the present invention relates to a gas purification device by cold adsorption of carbon dioxide (CO2) according to claim 1. Thus, in the device which is the subject of the invention, the adsorption temperature is lower than what was known in the prior art. This increases the CO2 adsorption capacity of the molecular sieve and it is therefore possible to reduce the size of the column and the quantity of molecular sieve it contains. In addition, the regeneration of this sieve is facilitated because the heat temperature level required for regeneration is lowered.

Dans le dispositif objet de l’invention, la température d’adsorption est inférieure à ce qui était connu dans l’art antérieur et la régénération du tamis moléculaire est effectuée par TSA à une température de régénération inférieure à l’art antérieur. On augmente ainsi la capacité d’adsorption en CO2 du tamis moléculaire et on peut donc réduire la taille de la colonne et la quantité de tamis moléculaire qu’elle contient. De plus, on facilite la régénération de ce tamis car le niveau de température de chaleur requis pour la régénération est abaissé. In the device which is the subject of the invention, the adsorption temperature is lower than what was known in the prior art and the regeneration of the molecular sieve is carried out by TSA at a regeneration temperature lower than the prior art. This increases the CO2 adsorption capacity of the molecular sieve and can therefore reduce the size of the column and the quantity of molecular sieve it contains. In addition, the regeneration of this sieve is facilitated because the heat temperature level required for regeneration is lowered.

Les améliorations de ces modes de réalisation comportent : la réduction du besoin de chaleur et la facilitation de la récupération de la chaleur sur des systèmes classiques connexes, une meilleure compacité de l’installation et, notamment, de la colonne d’adsorption, et une simplification de la forme de la colonne, qui peut être cylindrique, ce qui en réduit le coût, l’opérabilité et la maintenance. The improvements of these embodiments include: reduction of the need for heat and facilitation of heat recovery on related conventional systems, better compactness of the installation and, in particular, of the adsorption column, and a simplification of the shape of the column, which can be cylindrical, which reduces cost, operability and maintenance.

Dans des modes de réalisation, le dispositif comporte au moins deux colonnes configurées pour fonctionner en décalage d’étapes, une colonne fonctionnant en épuration pendant qu’une autre colonne fonctionne en régénération. Grâce à ces dispositions, une fourniture de gaz épuré plus régulière (c’est-à-dire que le rapport cyclique de fourniture de gaz épuré est plus élevé), voire parfaitement continue, peut être obtenue en sortie du dispositif. In embodiments, the device comprises at least two columns configured to operate in stage offset, one column operating in purification while another column operates in regeneration. Thanks to these arrangements, a more regular supply of purified gas (i.e. the duty cycle of supply of purified gas is higher), or even perfectly continuous, can be obtained at the outlet of the device.

Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de l’invention comporte : quatre colonnes montées en parallèle, une canalisation d’entrée de gaz à épurer, une canalisation d’évacuation de gaz de pré-refroidissement, une canalisation d’évacuation de gaz de préchauffage et de dépressurisation, une canalisation d’évacuation de gaz de régénération, une canalisation d’entrée de gaz de régénération, une canalisation d’entrée de gaz de préchauffage, une canalisation d’entrée de gaz de pré-refroidissement, une canalisation de sortie de gaz épuré, un premier jeu d’électrovannes entre chacune des canalisations d’entrée et une extrémité de chacune des colonnes, un deuxième jeu d’électrovannes entre chacune des canalisations d’évacuation ou de sortie et une autre extrémité de chacune des colonnes, et une unité de commande configurée pour commander les électrovannes pour que, en permanence, une et une seule des colonnes soit en phase d’adsorption d’un gaz circulant entre la canalisation d’entrée de gaz à épurer et la canalisation de sortie de gaz épuré, une autre colonne étant en phase de pré-refroidissement par un gaz circulant entre la canalisation d’entrée de pré-refroidissement et la canalisation d’évacuation du gaz de prérefroidissement, encore une autre colonne soit en phase de régénération d’un gaz circulant entre la canalisation d’entrée de gaz de régénération et la canalisation d’évacuation de gaz de régénération, et la dernière colonne est en phase de préchauffage avec un gaz de préchauffage circulant entre la canalisation d’entrée de gaz de préchauffage et la canalisation d’évacuation de gaz de préchauffage. In embodiments, the device which is the subject of the invention comprises: four columns mounted in parallel, a gas inlet pipe to be purified, a pre-cooling gas evacuation pipe, a gas evacuation pipe preheating and depressurization, a regeneration gas discharge pipe, a regeneration gas inlet pipe, a preheating gas inlet pipe, a pre-cooling gas inlet pipe, a pipe purified gas outlet, a first set of solenoid valves between each of the inlet pipes and one end of each of the columns, a second set of solenoid valves between each of the evacuation or outlet pipes and another end of each of the columns, and a control unit configured to control the solenoid valves so that, at all times, one and only one of the columns is in the adsorption phase of a gas circulating between the gas inlet pipe to be purified and the outlet pipe of purified gas, another column being in the pre-cooling phase by a gas circulating between the pre-cooling inlet pipe and the pre-cooling gas evacuation pipe, yet another column is in the regeneration phase of a gas circulating between the regeneration gas inlet pipe and the pre-cooling evacuation pipe regeneration gas, and the last column is in the preheating phase with a preheating gas circulating between the preheating gas inlet pipe and the preheating gas discharge pipe.

Grâce à ces dispositions, une fourniture de gaz épuré continue est obtenue en sortie du dispositif. Thanks to these arrangements, a continuous supply of purified gas is obtained at the outlet of the device.

Dans des modes de réalisation, le dispositif comporte, en entrée du moyen d’épuration de gaz, une source de gaz dont les composants principaux se condensent sous forme liquide à des températures inférieures à -80°C à la pression finale de stockage. In embodiments, the device comprises, at the inlet of the gas purification means, a source of gas whose main components condense in liquid form at temperatures below -80°C at the final storage pressure.

Dans des modes de réalisation, le dispositif comporte, en entrée du moyen d’épuration de gaz, une source de gaz dont les composants principaux sont du biométhane, du méthane, de l’éthane, de l’azote, de l’oxygène et/ou de l’éthylène. In embodiments, the device comprises, at the inlet of the gas purification means, a gas source whose main components are biomethane, methane, ethane, nitrogen, oxygen and /or ethylene.

Dans des modes de réalisation, la première pression, d’adsorption, est supérieure à 15 bara.In embodiments, the first pressure, adsorption, is greater than 15 bara.

Dans des modes de réalisation, la troisième pression, de régénération, est inférieure à la première pression, d’adsorption. In embodiments, the third pressure, regeneration, is lower than the first pressure, adsorption.

Dans des modes de réalisation, la troisième température, de régénération, est supérieure à 10°C et inférieure à 30°C. In embodiments, the third temperature, regeneration, is greater than 10°C and less than 30°C.

L’inventeur a constaté que l’efficacité du dispositif est améliorée en respectant l’une ou l’autre et, préférentiellement, au moins deux, voire toutes, ces contraintes portant sur les températures et pressions d’adsorption et de régénération. The inventor has noted that the efficiency of the device is improved by respecting one or the other and, preferably, at least two, or even all, of these constraints relating to the adsorption and regeneration temperatures and pressures.

Dans des modes de réalisation, le moyen de régénération et le moyen d’épuration sont conjointement configurés pour que la durée de régénération soit inférieure à la durée d’adsorption. In embodiments, the regeneration means and the purification means are jointly configured so that the regeneration time is less than the adsorption time.

Dans des modes de réalisation, la troisième température, de régénération, est supérieure à 60°C et le débit volumique normal, à la température de 0°C et à la pression de 1 ,013 bara, de régénération est inférieur à la moitié du débit volumique normal d’adsorption. In embodiments, the third regeneration temperature is greater than 60°C and the normal volume flow rate, at the temperature of 0°C and the pressure of 1.013 bara, of regeneration is less than half the normal volume flow rate of adsorption.

Dans des modes de réalisation, la température de régénération est supérieure à 10°C et inférieure à 80°C et le débit volumique normal, à la température de 0°C et à la pression de 1 ,013 bara, de régénération est supérieur au débit volumique normal d’adsorption. In embodiments, the regeneration temperature is greater than 10°C and less than 80°C and the normal volume flow rate, at the temperature of 0°C and the pressure of 1.013 bara, of regeneration is greater than the normal volume flow rate of adsorption.

L’inventeur a constaté que l’efficacité du dispositif est encore améliorée en respectant au moins une de ces deux contraintes, voire ces deux contraintes, portant sur les durées et débits d’adsorption et de régénération. The inventor has noted that the efficiency of the device is further improved by respecting at least one of these two constraints, or even these two constraints, relating to the durations and flow rates of adsorption and regeneration.

Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un dispositif de liquéfaction d’un gaz qui comporte : un dispositif d’épuration objet de la présente invention, un compresseur du gaz à liquéfier, un échangeur de chaleur mettant le gaz comprimé à la deuxième température et fournissant le gaz de préchauffage à chaque moyen de préchauffage d’une colonne d’épuration du dispositif d’épuration, un échangeur de chaleur configuré pour recevoir le gaz de préchauffage ayant traversé le dispositif d’épuration, configuré pour réaliser un premier refroidissement precooling de ce gaz et pour le fournir à chaque moyen d’épuration d’une colonne d’épuration du dispositif d’épuration, un échangeur de chaleur configuré pour recevoir le gaz épuré ayant traversé la colonne d’épuration, configuré pour réaliser un deuxième refroidissement ou precooling du gaz épuré, un moyen de liquéfaction du gaz épuré après son deuxième refroidissement, et un échangeur de chaleur configuré pour réaliser un sous-refroidissement ou subcooling du gaz liquéfié et pour le fournir à au moins un réservoir de gaz liquéfié. According to a second aspect, the present invention relates to a device for liquefying a gas which comprises: a purification device which is the subject of the present invention, a compressor for the gas to be liquefied, a heat exchanger bringing the compressed gas to the second temperature and supplying the preheating gas to each preheating means of a purification column of the purification device, a heat exchanger configured to receive the preheating gas having passed through the purification device, configured to carry out a first precooling cooling of this gas and to supply it to each purification means of a purification column of the purification device purification, a heat exchanger configured to receive the purified gas having passed through the purification column, configured to carry out a second cooling or precooling of the purified gas, a means of liquefying the purified gas after its second cooling, and a heat exchanger configured to carry out subcooling or subcooling of the liquefied gas and to supply it to at least one liquefied gas tank.

Grâce à ces dispositions, le gaz à liquéfier réalise la fonction de préchauffage de chacune des colonnes du dispositif d’épuration. Thanks to these arrangements, the gas to be liquefied performs the function of preheating each of the columns of the purification device.

Dans des modes de réalisation, le dispositif de liquéfaction comporte, de plus, un circuit de récupération de flash-gas final depuis au moins un réservoir de gaz liquéfié, configuré pour fournir ce flash-gas final à chaque moyen de pré-refroidissement d’une colonne du dispositif d’épuration. In embodiments, the liquefaction device further comprises a final flash gas recovery circuit from at least one liquefied gas tank, configured to supply this final flash gas to each means of pre-cooling of a column of the purification device.

Grâce à ces dispositions, le gaz à liquéfier réalise, de plus, la fonction de pré-refroidissement de chacune des colonnes du dispositif d’épuration. Thanks to these arrangements, the gas to be liquefied also performs the function of pre-cooling each of the columns of the purification device.

Dans des modes de réalisation, le dispositif de liquéfaction comporte, de plus, un circuit de récupération de flash-gas final depuis au moins un réservoir de gaz liquéfié configuré pour, une fois ce flash-gas final réchauffé à la troisième température, fournir ce flash-gas final récupéré à chaque moyen de régénération d’une colonne du dispositif d’épuration. In embodiments, the liquefaction device further comprises a final flash gas recovery circuit from at least one liquefied gas tank configured to, once this final flash gas has been heated to the third temperature, provide this final flash gas recovered at each means of regeneration of a column of the purification device.

Grâce à ces dispositions, le gaz à liquéfier réalise, de plus, la fonction de régénération du tamis moléculaire de chacune des colonnes du dispositif d’épuration. Thanks to these arrangements, the gas to be liquefied also performs the function of regenerating the molecular sieve of each of the columns of the purification device.

Selon un troisième aspect, la présente invention vise un procédé d’épuration de gaz par adsorption froide de dioxyde de carbone (CO2), dans au moins une colonne munie d’un tamis moléculaire configuré pour adsorber du dioxyde de carbone à une première température d’adsorption comprise entre -20°C et -80°C et à une première pression d’adsorption, procédé qui comporte une étape d’épuration du gaz à épurer par injection, avec un premier débit, dans la colonne à la première température et à la première pression. According to a third aspect, the present invention aims at a gas purification process by cold adsorption of carbon dioxide (CO2), in at least one column provided with a molecular sieve configured to adsorb carbon dioxide at a first temperature d adsorption between -20°C and -80°C and at a first adsorption pressure, process which comprises a step of purifying the gas to be purified by injection, with a first flow rate, into the column at the first temperature and at the first press.

Dans des modes de réalisation, le procédé d’épuration objet de l’invention comporte, de plus : une étape de mise de la colonne sous une deuxième pression supérieure à un bara, une étape de préchauffage de la colonne sous la deuxième pression à une deuxième température supérieure à 10°C, une étape de dépressurisation de la colonne préchauffée jusqu’à une troisième pression, une étape de régénération du tamis par traversée de ce tamis par un gaz de régénération à la troisième pression à une troisième température, une étape de pré-refroidissement de la colonne à une quatrième température et une étape de re-pressurisation de la colonne à la première température et à la première pression. Selon un quatrième aspect, la présente invention vise un procédé de liquéfaction d’un gaz qui comporte : les étapes du procédé d’épuration objet de l’invention, une étape de compression du gaz à liquéfier, une étape de mise du gaz comprimé à la deuxième température pour fournir le gaz de préchauffage de l’étape de préchauffage du procédé d’épuration, une étape de premier refroidissement precooling du gaz de préchauffage ayant réalisé l’étape de préchauffage pour réaliser, sur ce gaz, les étapes du procédé d’épuration, une étape de deuxième refroidissement precooling du gaz épuré, une étape de liquéfaction du gaz après son deuxième refroidissement, une étape de sous-refroidissement subcooling du gaz liquéfié et de stockage du gaz liquéfié sous-refroidi dans un réservoir de gaz liquéfié, et une étape de recyclage du gaz utilisé pendant une étape de pré-refroidissement en amont de l’étape de compression. In embodiments, the purification process which is the subject of the invention further comprises: a step of placing the column under a second pressure greater than one bara, a step of preheating the column under the second pressure at a second temperature greater than 10°C, a step of depressurizing the preheated column to a third pressure, a step of regenerating the sieve by passing through this sieve with a regeneration gas at the third pressure at a third temperature, a step pre-cooling the column to a fourth temperature and a step of re-pressurizing the column at the first temperature and the first pressure. According to a fourth aspect, the present invention aims at a process for liquefying a gas which comprises: the steps of the purification process which is the subject of the invention, a step of compressing the gas to be liquefied, a step of putting the compressed gas to the second temperature for supplying the preheating gas of the preheating step of the purification process, a first precooling cooling step of the preheating gas having carried out the preheating step to carry out, on this gas, the steps of the process of purification, a second precooling step of the purified gas, a step of liquefaction of the gas after its second cooling, a step of subcooling subcooling of the liquefied gas and storage of the subcooled liquefied gas in a liquefied gas tank, and a step of recycling the gas used during a pre-cooling step upstream of the compression step.

Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé d’épuration et de ce procédé de liquéfaction étant similaires à ceux du dispositif d’épuration et du dispositif de liquéfaction, ils ne sont pas rappelés ici. The advantages, purposes and particular characteristics of this purification process and this liquefaction process being similar to those of the purification device and the liquefaction device, they are not recalled here.

Brève description des figures Brief 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:

La figure 1 représente, sous forme d’un logigramme, des étapes d’un mode de réalisation particulier du procédé d’épuration objet de l’invention, Figure 1 represents, in the form of a flowchart, the steps of a particular embodiment of the purification process which is the subject of the invention,

La figure 2 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier d’un dispositif d’épuration de gaz objet de l’invention, Figure 2 represents, schematically, a particular embodiment of a gas purification device which is the subject of the invention,

La figure 3 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier d’un dispositif de liquéfaction de gaz objet de l’invention, et Figure 3 represents, schematically, a particular embodiment of a gas liquefaction device which is the subject of the invention, and

La figure 4 représente, sous forme d’un logigramme, des étapes d’un mode de réalisation particulier d’un procédé de liquéfaction de gaz objet de l’invention. Figure 4 represents, in the form of a flowchart, steps of a particular embodiment of a gas liquefaction process which is the subject of the invention.

Description des modes de réalisation Description of embodiments

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.

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 the actions or steps are executed in a different order than that shown, which may include performing certain acts simultaneously, even if they are presented as sequential acts in the illustrated embodiments.

Les articles indéfinis "un" et "une", tels qu'ils sont utilisés dans la description et dans les revendications, doivent être compris comme signifiant "au moins un", sauf indication claire du contraire. The indefinite articles "a" and "an", as used in the description and in the claims, are to be understood to mean "at least one", unless clearly indicated otherwise.

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.

Tel qu'utilisé ici dans la description et dans les revendications, "ou" doit être compris comme ayant la même signification que "et/ou" tel que défini ci-dessus. Par exemple, lorsqu'on sépare des éléments dans une liste, "ou" ou "et/ou" doit être interprété comme étant inclusif, c'est-à-dire l'inclusion d'au moins un, mais aussi de plus d'un, d'un nombre ou d'une liste d'éléments, et, facultativement, d'éléments supplémentaires non listés. Seuls les termes indiquant clairement le contraire, tels que "un seul des" ou "exactement un des", ou, lorsqu'ils sont utilisés dans les revendications, "consistant en", font référence à l'inclusion d'un seul élément d'un nombre ou d'une liste d'éléments. En général, le terme "ou" tel qu'il est utilisé ici ne doit être interprété comme indiquant des alternatives exclusives (c'est-à-dire 'Tun ou l'autre mais pas les deux") que lorsqu'il est précédé de termes d'exclusivité, tels que "soit", 'Tun de", "un seul de" ou "exactement un de". As used herein in the description and in the claims, "or" should be understood to have the same meaning as "and/or" as defined above. For example, when separating elements in a list, "or" or "and/or" must be interpreted as inclusive, that is, the inclusion of at least one, but also more than one, a number or a list of elements, and, optionally, additional elements not listed. Only terms clearly indicating the contrary, such as "only one of" or "exactly one of", or, when used in the claims, "consisting of", refer to the inclusion of a single element of 'a number or list of elements. In general, the term "or" as used herein should only be interpreted as indicating exclusive alternatives (i.e. 'one or the other but not both') when preceded of exclusivity terms, such as "either", 'One of', "only one of" or "exactly one of".

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 related 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 mode of 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.

Le but de l’invention est l’épuration poussée (appelé « polishing ») d’un gaz, par exemple du biométhane ou du gaz naturel en vue de sa liquéfaction. Les étapes d’un mode de réalisation 100 du procédé d’épuration objet de l’invention sont représentées en figure 1 . Ces étapes sont effectuées successivement. Les exemples 1 à 3, qui suivent la description donnée en regard de la figure 1 , illustrent des valeurs possibles de pressions, températures, débits et durées dans la colonne d’adsorption au cours des différentes étapes. The aim of the invention is the extensive purification (called “polishing”) of a gas, for example biomethane or natural gas with a view to its liquefaction. The steps of an embodiment 100 of the purification process which is the subject of the invention are represented in figure 1. These steps are carried out successively. Examples 1 to 3, which follow the description given in Figure 1, illustrate possible values of pressures, temperatures, flow rates and durations in the adsorption column during the different stages.

Au cours d’une étape 105, l’épuration du gaz est effectuée dans une colonne d’adsorption munie d’un tamis moléculaire, par injection de ce gaz à une première température d’adsorption T1 , à une première pression P1 , avec un premier débit D1. Préférentiellement, le sens de passage du gaz à épurer dans la colonne d’adsorption va du haut vers le bas. During a step 105, the gas is purified in an adsorption column provided with a molecular sieve, by injection of this gas at a first adsorption temperature T1, at a first pressure P1, with a first flow D1. Preferably, the direction of passage of the gas to be purified in the adsorption column goes from top to bottom.

On détermine que le tamis moléculaire est chargé en CO2 lorsque le volume de gaz épuré sur le volume du tamis moléculaire atteint un ratio prédéterminé. En variante, on met en œuvre un capteur qui mesure la charge en CO2 du tamis moléculaire ou l’efficacité de l’épuration. Une fois le tamis moléculaire chargé de CO2 et le passage du gaz à épurer arrêté, on peut extraire le tamis moléculaire chargé pour le remplacer par un tamis moléculaire régénéré puis reprendre l’étape 105. It is determined that the molecular sieve is loaded with CO2 when the volume of purified gas to the volume of the molecular sieve reaches a predetermined ratio. Alternatively, a sensor is used which measures the CO2 load of the molecular sieve or the efficiency of the purification. Once the molecular sieve charged with CO2 and the passage of the gas to be purified has stopped, the charged molecular sieve can be extracted to replace it with a regenerated molecular sieve then resume step 105.

Cependant, préférentiellement et comme représenté en figure 1 , au cours d’une étape 110, on réalise une adaptation de pression à l’intérieur de la colonne à une deuxième pression P2 supérieure à un bara. On note que cette deuxième pression P2 sera, au cours l’étape 115, la pression de préchauffage. A cet effet, si la première pression d’adsorption P1 mise en œuvre au cours de l’étape 105 est supérieure à la deuxième pression P2, au cours de l’étape 115, on effectue une vidange partielle de la colonne jusqu’à ce que la pression dans la colonne soit égale à la deuxième pression P2. Au contraire, si la première pression P1 mise en œuvre au cours de l’étape 105 est inférieure à la deuxième pression P2, au cours de l’étape 115, on injecte du gaz de préchauffage dans la colonne à une pression supérieure ou égale à la deuxième pression P2, jusqu’à ce que la pression dans la colonne soit égale à la deuxième pression P2. However, preferentially and as shown in Figure 1, during a step 110, a pressure adaptation is carried out inside the column to a second pressure P2 greater than one bara. Note that this second pressure P2 will be, during step 115, the preheating pressure. For this purpose, if the first adsorption pressure P1 implemented during step 105 is greater than the second pressure P2, during step 115, a partial emptying of the column is carried out until that the pressure in the column is equal to the second pressure P2. On the contrary, if the first pressure P1 implemented during step 105 is lower than the second pressure P2, during step 115, preheating gas is injected into the column at a pressure greater than or equal to the second pressure P2, until the pressure in the column is equal to the second pressure P2.

Au cours de l’étape 115, on préchauffe le tamis moléculaire et la colonne d’adsorption en faisant circuler, à un deuxième débit D2, un gaz de préchauffage à la deuxième pression P2 et à une deuxième température T2. On note que la deuxième température T2 est supérieure à la première température T1 et correspond à la température de régénération mise en œuvre au cours de l’étape de régénération 125. Le deuxième débit D2 est préférentiellement supérieur ou égal au premier débit D1 . Préférentiellement, le sens de circulation de ce gaz de préchauffage au cours de l’étape 115 et, le cas échéant, au cours de l’étape 110, est opposé au sens de circulation du gaz à épurer pendant l’étape 105. On note que le gaz de préchauffage présente préférentiellement un taux de CO2 inférieur à 40%mol. During step 115, the molecular sieve and the adsorption column are preheated by circulating, at a second flow rate D2, a preheating gas at the second pressure P2 and at a second temperature T2. Note that the second temperature T2 is greater than the first temperature T1 and corresponds to the regeneration temperature implemented during the regeneration step 125. The second flow rate D2 is preferably greater than or equal to the first flow rate D1. Preferably, the direction of circulation of this preheating gas during step 115 and, where appropriate, during step 110, is opposite to the direction of circulation of the gas to be purified during step 105. Note that the preheating gas preferably has a CO2 level of less than 40% mol.

Au cours d’une étape de dépressurisation 120, on réduit la pression à l’intérieur de la colonne jusqu’à une troisième pression P3 inférieure à la deuxième pression P2 et préférentiellement supérieure à un bara. Dans des variantes, l’étape 120 est optionnelle, les valeurs de P2 et P3 étant égales. Cependant, l’égalité de la pression P3, de régénération, avec la pression P1 , d’adsorption, est préférentielle et la pression P2 est plus faible que les pressions P1 et P3, par exemple égale à la pression du flash-gaz final, par exemple de l’ordre de deux bara. A cet effet, on effectue une vidange partielle de la colonne, préférentiellement par évacuation de gaz de préchauffage en sens inverse du sens de passage du gaz à épurer au cours de l’étape d’adsorption. During a depressurization step 120, the pressure inside the column is reduced to a third pressure P3 lower than the second pressure P2 and preferably greater than one bara. In variants, step 120 is optional, the values of P2 and P3 being equal. However, the equality of the pressure P3, regeneration, with the pressure P1, adsorption, is preferential and the pressure P2 is lower than the pressures P1 and P3, for example equal to the pressure of the final flash gas, for example of the order of two bara. For this purpose, a partial emptying of the column is carried out, preferably by evacuation of preheating gas in the opposite direction to the direction of passage of the gas to be purified during the adsorption step.

Au cours d’une étape 125 de régénération du tamis moléculaire, on fait passer un gaz de régénération à travers la colonne à une troisième température T3 sous la troisième pression P3, avec un troisième débit D3. Le gaz de régénération présente un taux de CO2 préférentiellement inférieur à 100 ppm. Préférentiellement, le sens de passage du gaz de régénération, au cours de l’étape 125 est opposé au sens de passage du gaz à épurer au cours de l’étape 105. During a step 125 of regenerating the molecular sieve, a regeneration gas is passed through the column at a third temperature T3 under the third pressure P3, with a third flow rate D3. The regeneration gas has a CO2 level preferably less than 100 ppm. Preferably, the direction of passage of the regeneration gas during step 125 is opposite to the direction of passage of the gas to be purified during step 105.

On détermine que le tamis moléculaire est régénéré lorsque le volume de gaz de régénération sur le volume du tamis moléculaire atteint un ratio prédéterminé. En variante, on met en œuvre un capteur qui mesure la charge en CO2 du tamis moléculaire ou l’efficacité de la régénération. It is determined that the molecular sieve is regenerated when the volume of regeneration gas to the volume of the molecular sieve reaches a predetermined ratio. Alternatively, a sensor is used which measures the CO2 load of the molecular sieve or the efficiency of the regeneration.

Par exemple, la durée de la phase d’adsorption est inférieure à 50 minutes et la durée de la régénération est inférieure à 40 minutes, avec les caractéristiques suivantes du procédé : For example, the duration of the adsorption phase is less than 50 minutes and the duration of regeneration is less than 40 minutes, with the following characteristics of the process:

Débit D1 de biométhane (par exemple du biogaz ayant subi une épuration de masse) à épurer, de 250 Nm³/h avec 2.5%mol de CO2 ; Flow rate D1 of biomethane (for example biogas having undergone mass purification) to be purified, of 250 Nm ³ /h with 2.5% mol of CO2;

T1 , température d’adsorption après refroidissement = -50°C ; masse de tamis moléculaire de 13X de 27 kg ; T1, adsorption temperature after cooling = -50°C; 13X molecular sieve mass of 27 kg;

T3, température de régénération, égale à 20 °C ; T3, regeneration temperature, equal to 20°C;

Débit D3, de régénération, de 400 Nm³/h ; D3 flow rate, regeneration, of 400 Nm ³ /h;

Débit D2, de préchauffage, de 400 Nm³/h (40%mol de CO2 et 60%mol de CH4) ; D2 flow rate, preheating, of 400 Nm ³ /h (40% mol of CO2 and 60% mol of CH4);

T2, température de préchauffage de 20°C ; T2, preheating temperature of 20°C;

Débit D4, de prérefroidissement de 50 Nm³/h ; et Flow rate D4, precooling of 50 Nm ³ /h; And

T4, température de prérefroidissement, de -80°C . T4, precooling temperature, -80°C.

Une fois le tamis moléculaire régénéré, au cours d’une étape de pré-refroidissement 130, on fait passer à travers la colonne un gaz de pré-refroidissement, à une température préférentiellement inférieure ou égale à la première température T1 , d’adsorption, et, encore plus préférentiellement, inférieure d’au moins 30°C à la température T1. Par exemple, si l’adsorption se fait à -20 °C, la température du gaz de pré-refroidissement est préférentiellement inférieure ou égale à -20 °C et, encore plus préférentiellement inférieure ou égale à -50°C. Once the molecular sieve has been regenerated, during a pre-cooling step 130, a pre-cooling gas is passed through the column, at a temperature preferably less than or equal to the first adsorption temperature T1, and, even more preferably, lower by at least 30°C than temperature T1. For example, if the adsorption is carried out at -20°C, the temperature of the pre-cooling gas is preferably less than or equal to -20°C and, even more preferably less than or equal to -50°C.

Préférentiellement : le gaz de pré-refroidissement est identique au gaz de régénération, le sens de passage du gaz de pré-refroidissement est opposé au sens de passage du gaz à épurer au cours de l’étape 105, et/ou le quatrième débit D4 de gaz de pré-refroidissement est supérieur au quart du premier débit D1 du gaz à épurer au cours de l’étape 105. Preferably: the pre-cooling gas is identical to the regeneration gas, the direction of passage of the pre-cooling gas is opposite to the direction of passage of the gas to be purified during step 105, and/or the fourth flow rate D4 of pre-cooling gas is greater than a quarter of the first flow rate D1 of the gas to be purified during step 105.

Au cours d’une étape 135 de re-pressurisation, on injecte du gaz à épurer dans la colonne à la première température T 1 , avec un cinquième débit D5 d’entrée, jusqu’à ce que la première pression P1 soit atteinte. Puis on retourne à l’étape 105. During a re-pressurization step 135, gas to be purified is injected into the column at the first temperature T 1, with a fifth input flow rate D5, until the first pressure P1 is reached. Then we return to step 105.

On détaille, ci-dessous, les valeurs des paramètres de fonctionnement (températures, pressions, débits et durées) de trois exemples de mise en œuvre du procédé d’épuration objet la présente invention. Les débits considérés sont des débits volumiques normalisés, à la température de 0°C et à la pression de 1 ,013 bara. Below, we detail the values of the operating parameters (temperatures, pressures, flow rates and durations) of three examples of implementation of the purification process which is the subject of the present invention. The flow rates considered are standardized volume flow rates, at a temperature of 0°C and a pressure of 1.013 bara.

Exemple 1 : « régénération chaude » d’un gaz pouvant avoir jusqu’à 5%mol de CO2. Example 1: “hot regeneration” of a gas that can have up to 5 mol% CO2.

Dans cet exemple 1 : la première pression P1 , d’adsorption, est supérieure à 15 bara et préférentiellement inférieure à 80 bara, la première température T1 , d’adsorption, est comprise entre -80°C et -20°C, le premier débit D1 , d’adsorption, est, par exemple, un débit de biométhane de 250 Nm³/h avec 2.5%mol de CO2 pour une température T1 , d’adsorption après refroidissement, de - 50°C, une masse de tamis moléculaire 13X de 27 kg ; une température T3 de régénération, de 60°C et un débit D3 de régénération de 50 Nm³/h ; un débit D2, de préchauffage, de 400 Nm³/h (40%mol de CO2 et 60%mol de CH4), une température T2, de préchauffage, de 60°C ; un débit D4 de prérefroidissement, de 50 Nm3/h et une température T4, de prérefroidissement, de -80°C, le gaz de préchauffage présente un taux de CO2 inférieur à 50%mol, la deuxième pression P2, de préchauffage, est supérieure à un bara et, préférentiellement, inférieure à 80 bara, la deuxième température T2, de préchauffage, est supérieure à 60°C et, préférentiellement, inférieure à 120°C, le deuxième débit D2, de préchauffage, est supérieur ou égal au débit D1 , le gaz de régénération présente un taux de CO2 inférieur à 150 ppm, la troisième pression P3, de régénération, est supérieure à un bara (dans tous les cas de régénération chaude, exemples 1 et 2, la pression de régénération est inférieure ou égale à la pression d’adsorption), la troisième température T3, de régénération, est supérieure à 60°C et, préférentiellement, inférieure à 120°C, le troisième débit D3, de régénération, est préférentiellement, supérieur ou égal à 20 % du premier débit D1 , la gaz de pré-refroidissement présente un taux de CO2 inférieur à 150 ppm, la quatrième pression P4, de pré-refroidissement, est supérieure à un bara, la quatrième température T4, de pré-refroidissement, est préférentiellement, inférieure ou égale à la première température T1 et, encore plus préférentiellement, inférieure d’au moins 30°C à la première température T1 , le quatrième débit D4, de pré-refroidissement, est supérieur ou égal à 25 % du premier débit D1 , la re-pressurisation se fait, en entrée de la colonne, sous les conditions de l’adsorption, si ce n’est que la sortie de la colonne est fermée et que le débit D5, initialement égal à D1 , décroît au fur et à mesure que la pression croît. In this example 1: the first adsorption pressure P1 is greater than 15 bara and preferably less than 80 bara, the first adsorption temperature T1 is between -80°C and -20°C, the first flow rate D1, adsorption, is, for example, a biomethane flow rate of 250 Nm ³ /h with 2.5% mol of CO2 for a temperature T1, adsorption after cooling, of - 50°C, a mass of molecular sieve 13X of 27 kg; a regeneration temperature T3 of 60°C and a regeneration flow rate D3 of 50 Nm ³ /h; a flow rate D2, preheating, of 400 Nm ³ /h (40% mol of CO2 and 60% mol of CH4), a temperature T2, preheating, of 60°C; a precooling flow rate D4 of 50 Nm3/h and a precooling temperature T4 of -80°C, the preheating gas has a CO2 level of less than 50 mol%, the second preheating pressure P2 is higher at one bara and, preferably, less than 80 bara, the second preheating temperature T2, is greater than 60°C and, preferably, less than 120°C, the second preheating flow rate D2 is greater than or equal to the flow rate D1, the regeneration gas has a CO2 level of less than 150 ppm, the third pressure P3, regeneration, is greater than one bara (in all cases of hot regeneration, examples 1 and 2, the regeneration pressure is lower or equal to the adsorption pressure), the third regeneration temperature T3 is greater than 60°C and, preferably, less than 120°C, the third regeneration flow rate D3 is preferably greater than or equal to 20% of the first flow D1, the pre-cooling gas has a CO2 level of less than 150 ppm, the fourth pre-cooling pressure P4 is greater than one bara, the fourth temperature T4, for pre-cooling, is preferably less than or equal to the first temperature T1 and, even more preferably, lower by at least 30°C than the first temperature T1, the fourth flow rate D4, for pre-cooling , is greater than or equal to 25% of the first flow rate D1, the re-pressurization takes place, at the inlet of the column, under the conditions of adsorption, except that the outlet of the column is closed and the flow rate D5, initially equal to D1, decreases as the pressure increases.

En termes de durées, la durée de l’étape 105 d’adsorption sert d’unité de référence : pourdéterminer la durée de l’étape 115 de préchauffage, par exemple supérieure ou égale à 48% de la durée de l’étape 105, pour déterminer la durée de l’étape 125 de régénération, par exemple supérieure ou égale à 75% de la durée de l’étape 105, et pour déterminer la durée de l’étape 130 de pré-refroidissement, par exemple supérieure ou égale à 50% de la durée de l’étape 105. In terms of durations, the duration of the adsorption step 105 serves as a reference unit: to determine the duration of the preheating step 115, for example greater than or equal to 48% of the duration of step 105, to determine the duration of the regeneration step 125, for example greater than or equal to 75% of the duration of step 105, and to determine the duration of the pre-cooling step 130, for example greater than or equal to 50% of the duration of step 105.

Les durées des étapes 110, 120 et 135 sont préférentiellement supérieures à deux minutes. La surveillance du fonctionnement de la colonne est effectuée, pendant les étapes 110, 120 et 135, par un capteur de mesure de la pression interne de la colonne. The durations of steps 110, 120 and 135 are preferably greater than two minutes. Monitoring of the operation of the column is carried out, during steps 110, 120 and 135, by a sensor measuring the internal pressure of the column.

Dans ces conditions, si le gaz à épurer présente, en entrée de la colonne, une concentration de CO2 compris entre 2,5%mol et 5%mol, le taux de CO2 du gaz épuré, en sortie de la colonne, est sensiblement égal à 0,398 fois le taux du CO2 dans le gaz à épurer plus 0,99. Si le gaz à épurer présente, en entrée de la colonne, un taux de CO2 inférieur à 2,5%mol, le taux de CO2 du gaz épuré en sortie de la colonne, est inférieur à 50 ppm. Under these conditions, if the gas to be purified has, at the column inlet, a CO2 concentration of between 2.5 mol% and 5 mol%, the CO2 rate of the purified gas, at the column outlet, is substantially equal at 0.398 times the rate of CO2 in the gas to be purified plus 0.99. If the gas to be purified has, at the column inlet, a CO2 level of less than 2.5%mol, the CO2 level of the purified gas leaving the column is less than 50 ppm.

Exemple 2 « régénération chaude » d’un gaz ayant un taux de CO2 inférieur à 2,5%mol. Example 2 “hot regeneration” of a gas having a CO2 level of less than 2.5%mol.

Dans cet exemple 2 : la première pression P1 , d’adsorption, est de 40 bara, la première température T1 , d’adsorption, est de -50°C, le premier débit D1 , d’adsorption, est similaire à celui de l’exemple 1 , le gaz de préchauffage présente un taux de CO2 inférieur à 40%mol, la deuxième pression P2, de préchauffage, est supérieure ou égale à un bara, la deuxième température T2, de préchauffage, est de 80°C, le deuxième débit D2, de préchauffage, est égal à 1 ,6 fois D1 , le gaz de régénération présente un taux de CO2 égal à 100 ppm, la troisième pression P3, de régénération, est égale à deux bara, la troisième température T3, de régénération, est égale à 80°C, le troisième débit D3, de régénération, est égal à 30% du premier débit D1 , la gaz de pré-refroidissement présente un taux de CO2 égal à 100 ppm, la quatrième pression P4, de pré-refroidissement, est égale à deux bara, la quatrième température T4, de pré-refroidissement, est égale à -90°C, le quatrième débit D4, de pré-refroidissement, est égal à 33% du premier débit D1 , la re-pressurisation se fait, en entrée de la colonne, sous les conditions de l’adsorption, si ce n’est que la sortie de la colonne est fermée et que le débit D5, initialement égal à D1 , décroît au fur et à mesure que la pression croît. In this example 2: the first adsorption pressure P1 is 40 bara, the first adsorption temperature T1 is -50°C, the first adsorption flow rate D1 is similar to that of example 1, the preheating gas has a CO2 content of less than 40%mol, the second preheating pressure P2 is greater than or equal to one bara, the second preheating temperature T2 is 80°C, the second flow D2, preheating, is equal to 1.6 times D1, the regeneration gas has a CO2 level equal to 100 ppm, the third pressure P3, regeneration, is equal to two bara, the third temperature T3, of regeneration, is equal to 80°C, the third flow D3, regeneration, is equal to 30% of the first flow D1, the pre-cooling gas has a CO2 rate equal to 100 ppm, the fourth pressure P4, pre -cooling, is equal to two bara, the fourth temperature T4, pre-cooling, is equal to -90°C, the fourth flow D4, pre-cooling, is equal to 33% of the first flow D1, the re-pressurization is carried out, at the inlet of the column, under the conditions of adsorption, except that the outlet of the column is closed and the flow rate D5, initially equal to D1, gradually decreases. as the pressure increases.

En termes de durées, la durée de l’étape 105 d’adsorption sert d’unité de référence : pour déterminer la durée de l’étape 110, égale à 6% de la durée de l’étape 105, si cette valeur est supérieure à trois minutes et, sinon, de trois minutes, pour déterminer la durée de l’étape 115, de préchauffage, égale à la moitié de la durée de l’étape 105, pour déterminer la durée de l’étape 120, égale à 6% de la durée de l’étape 105, si cette valeur est supérieure à trois minutes et, sinon, de trois minutes, pour déterminer la durée de l’étape 125 de régénération, égale à 80% de la durée de l’étape 105, pour déterminer la durée de l’étape 130 de pré-refroidissement, égale à 55% de la durée de l’étape 105 et pour déterminer la durée de l’étape 135, égale à 6% de la durée de l’étape 105, si cette valeur est supérieure à trois minutes et, sinon, de trois minutes. In terms of durations, the duration of adsorption step 105 serves as a reference unit: to determine the duration of step 110, equal to 6% of the duration of step 105, if this value is greater three minutes and, otherwise, three minutes, to determine the duration of step 115, preheating, equal to half the duration of step 105, to determine the duration of step 120, equal to 6 % of the duration of step 105, if this value is greater than three minutes and, otherwise, three minutes, to determine the duration of regeneration step 125, equal to 80% of the duration of step 105 , to determine the duration of pre-cooling step 130, equal to 55% of the duration of step 105 and to determine the duration of step 135, equal to 6% of the duration of step 105 , if this value is greater than three minutes and, otherwise, three minutes.

La circulation du gaz se fait, au cours de l’étape 105, du haut vers le bas de la colonne. La circulation de gaz de préchauffage, au cours de l’étape 115 et du gaz de régénération, au cours de l’étape 125, se fait du bas vers le haut de la colonne. The gas circulates, during step 105, from the top to the bottom of the column. The circulation of preheating gas, during step 115, and of regeneration gas, during step 125, takes place from the bottom to the top of the column.

Dans ces conditions, le taux de CO2 du gaz épuré en sortie de la colonne, est inférieur à 50 ppm. Under these conditions, the CO2 level of the purified gas leaving the column is less than 50 ppm.

Exemple 3 « régénération tiède » d’un gaz présentant un taux de CO2 inférieur à 5%mol. Example 3 “warm regeneration” of a gas with a CO2 level of less than 5%mol.

Dans cet exemple 3 : la première pression P1 , d’adsorption, est supérieure à un bara, et, préférentiellement, inférieure à 80 bara, la première température T1 , d’adsorption, est comprise entre -80°C et -20°C, le premier débit D1 , d’adsorption, est un débit de biométhane de 250 Nm³/h avec 2.5%mol de CO2 ; pour une première température, T1 , d’adsorption après refroidissement de - 50°C ; une masse de tamis 13X de 27 kg ; Une température T3, de régénération, de 20 °C ; un débit D3, de régénération, de 400 Nm³/h ; un débit D2, de préchauffage, de 400 Nm³/h (40%mol de CO2 et 60%mol de CH4) ; une température T2, de préchauffage = 20°C ; un débit D4, de prérefroidissement, de 50 Nm³/h, une température T4, de prérefroidissement, de -80°C ; une durée de la phase d’adsorption, inférieure à 50min et une durée de la phase de régénération inférieure à 40min, le gaz de préchauffage présente un taux de CO2 inférieur à 50%mol, la deuxième pression P2, de préchauffage, est supérieure à un bara, la deuxième température T2, de préchauffage, est supérieure à 10°C, préférentiellement, inférieure à 80°C, et, encore plus préférentiellement, inférieure à 30°C, le deuxième débit D2, de préchauffage, est supérieur ou égal au débit D1 , le gaz de régénération présente un taux de CO2 inférieur à 150 ppm, la troisième pression P3, de régénération, est supérieure à un bara, et, préférentiellement, inférieure à 80 bara, la troisième température T3, de régénération, est supérieure à 10°C, préférentiellement, inférieure à 60°C et, encore plus préférentiellement, inférieure à 30°C, le troisième débit D3, de régénération, est supérieur ou égal à une fois et demie le premier débit D1 , le gaz de pré-refroidissement présente un taux de CO2 inférieur à 150 ppm, la quatrième pression P4, de pré-refroidissement, est supérieure à un bara, la quatrième température T4, de pré-refroidissement, est inférieure ou égale à la première température T1 et, préférentiellement, inférieure d’au moins 30°C à la première température T1 , le quatrième débit D4, de pré-refroidissement, est, préférentiellement, supérieur ou égal à 20 % du premier débit D1 , la re-pressurisation se fait, en entrée de la colonne, sous les conditions de l’adsorption, si ce n’est que la sortie de la colonne est fermée et que le débit D5, initialement égal à D1 , décroît au fur et à mesure que la pression croît. La pression P4 de repressurisation est, préférentiellement, égale à la pression P1 d’adsorption. In this example 3: the first adsorption pressure P1 is greater than one bara, and, preferably, less than 80 bara, the first adsorption temperature T1 is between -80°C and -20°C , the first flow rate D1, adsorption, is a biomethane flow rate of 250 Nm ³ /h with 2.5% mol of CO2; for a first adsorption temperature, T1, after cooling to -50°C; a 13X sieve mass of 27 kg; A temperature T3, regeneration, of 20°C; a D3 flow rate, regeneration, of 400 Nm ³ /h; a flow rate D2, preheating, of 400 Nm ³ /h (40% mol of CO2 and 60% mol of CH4); a preheating temperature T2 = 20°C; a flow rate D4, pre-cooling, of 50 Nm ³ /h, a temperature T4, pre-cooling, of -80°C; a duration of the adsorption phase, less than 50min and a duration of the regeneration phase less than 40min, the preheating gas has a CO2 level less than 50% mol, the second preheating pressure P2, is greater than a bara, the second preheating temperature T2 is greater than 10°C, preferably less than 80°C, and, even more preferably, less than 30°C, the second preheating flow D2 is greater than or equal to at flow rate D1, the regeneration gas has a CO2 level of less than 150 ppm, the third regeneration pressure P3 is greater than one bara, and preferably less than 80 bara, the third regeneration temperature T3 is greater than 10°C, preferably less than 60°C and even more preferably , less than 30°C, the third regeneration flow rate D3 is greater than or equal to one and a half times the first flow rate D1, the pre-cooling gas has a CO2 level less than 150 ppm, the fourth pressure P4, of pre-cooling, is greater than one bara, the fourth temperature T4, of pre-cooling, is less than or equal to the first temperature T1 and, preferably, lower by at least 30 ° C than the first temperature T1, the fourth flow rate D4, pre-cooling, is preferably greater than or equal to 20% of the first flow rate D1, the re-pressurization is carried out, at the inlet of the column, under the conditions of adsorption, except that the outlet of the column is closed and the flow rate D5, initially equal to D1, decreases as the pressure increases. The repressurization pressure P4 is, preferably, equal to the adsorption pressure P1.

En termes de durées, la durée de l’étape 105 d’adsorption sert d’unité de référence : pourdéterminer la durée de l’étape 115 de préchauffage, par exemple supérieure ou égale à 40% de la durée de l’étape 105, pour déterminer la durée de l’étape 125 de régénération, par exemple supérieure ou égale à 75% de la durée de l’étape 105, et pour déterminer la durée de l’étape 130 de pré-refroidissement, par exemple supérieure ou égale à 40% de la durée de l’étape 105. In terms of durations, the duration of the adsorption step 105 serves as a reference unit: to determine the duration of the preheating step 115, for example greater than or equal to 40% of the duration of step 105, to determine the duration of the regeneration step 125, for example greater than or equal to 75% of the duration of step 105, and to determine the duration of the pre-cooling step 130, for example greater than or equal to 40% of the duration of stage 105.

On note que le débit de régénération D3 est réduit : en régénération chaude (T> 60°C), le débit de régénération D3 est supérieur ou égal à un quart, par exemple un tiers dans l’exemple 2, du débit d’adsorption D1 (débits exprimés en Nm³/h), en régénération tiède (60°C > T > 10°C), le débit de régénération D3 est supérieur ou égal à 1 ,5 fois le débit d’adsorption (débits exprimés en Nm³/h). Note that the regeneration flow rate D3 is reduced: in hot regeneration (T> 60°C), the regeneration flow rate D3 is greater than or equal to a quarter, for example a third in example 2, of the adsorption flow rate D1 (flow rates expressed in Nm ³ /h), in warm regeneration (60°C > T > 10°C), the regeneration flow rate D3 is greater than or equal to 1.5 times the adsorption flow rate (flow rates expressed in Nm ³ /h).

Dans ce dernier cas, la durée de régénération étant supérieure à 0,75 fois la durée d’adsorption, la quantité de gaz (durée x débit) est plus importante pour la régénération (0,75 * 1 ,5 = 1 ,125) que pour I’ adsorption (1 x 1 = 1). Le gaz de régénération ne peut donc pas être le gaz à épurer. On utilise donc un autre gaz, pour la régénération, par exemple de l’azote. In the latter case, the regeneration duration being greater than 0.75 times the adsorption duration, the quantity of gas (duration x flow rate) is greater for the regeneration (0.75 * 1.5 = 1.125) that for Adsorption (1 x 1 = 1). The regeneration gas cannot therefore be the gas to be purified. We therefore use another gas for regeneration, for example nitrogen.

Dans des modes de réalisation, le dispositif comporte au moins deux colonnes configurées pour fonctionner en décalage d’étapes, une colonne fonctionnant en épuration pendant qu’une autre colonne fonctionne en régénération. Préférentiellement, à tout moment, l’une de ces colonnes fonctionne en épuration. Par exemple, la Figure 2 illustre un mode de réalisation comportant quatre colonnes fonctionnant en décalage d’étapes, de telle manière qu’à tout moment au moins une colonne est en phase d’adsorption. In embodiments, the device comprises at least two columns configured to operate in stage offset, one column operating in purification while another column operates in regeneration. Preferably, at any time, one of these columns operates in purification. For example, Figure 2 illustrates an embodiment comprising four columns operating in staggered stages, such that at any time at least one column is in the adsorption phase.

La Figure 2 illustre ainsi un mode de réalisation préférentiel d’un dispositif objet de l’invention appliqué à l’épuration en CO2 poussée (étape de « polishing ») d’un gaz, par exemple en vue de sa liquéfaction. Dans ce dispositif 200, quatre colonnes 205, 215, 225 et 235 sont montées en parallèle. Ces colonnes sont isolées thermiquement pour réduire le flux de chaleur perdue à moins de 120 W/m² en moyenne. Figure 2 thus illustrates a preferred embodiment of a device which is the subject of the invention applied to the advanced CO2 purification (“polishing” stage) of a gas, for example with a view to its liquefaction. In this device 200, four columns 205, 215, 225 and 235 are mounted in parallel. These columns are thermally insulated to reduce the waste heat flow to less than 120 W/m ² on average.

Une canalisation 241 est dédiée à l’entrée de gaz à épurer. Une canalisation 242 est dédiée à l’évacuation de gaz de pré-refroidissement. A pipe 241 is dedicated to the inlet of gas to be purified. A pipe 242 is dedicated to the evacuation of pre-cooling gas.

Une canalisation 243 est dédiée à l’évacuation de gaz de préchauffage et de dépressurisation. Une canalisation 244 est dédiée à l’évacuation de gaz de régénération. Une canalisation 245 est dédiée à l’entrée de gaz de régénération. Une canalisation 246 est dédiée à l’entrée de gaz de préchauffage. Une canalisation 247 est dédiée à l’entrée de gaz de pré-refroidissement. Une canalisation 248 est dédiée à la sortie de gaz épuré. Pipeline 243 is dedicated to the evacuation of preheating and depressurization gas. Pipeline 244 is dedicated to the evacuation of regeneration gas. A pipe 245 is dedicated to the inlet of regeneration gas. A pipe 246 is dedicated to the preheating gas inlet. A pipe 247 is dedicated to the pre-cooling gas inlet. A pipe 248 is dedicated to the outlet of purified gas.

Ce dispositif 200 comporte aussi un premier jeu d’électrovannes 201 , 211 , 221 , 231 , 205, 215, 225, 235, 206, 216, 226, 236, 207, 217, 227, et 237, entre chacune des canalisations d’entrée 241 , 245, 246, et 247 et une extrémité de chacune des colonnes (l’extrémité supérieure pour les vannes 201 , 211 , 221 , 231 et l’extrémité inférieur pour les autres). This device 200 also comprises a first set of solenoid valves 201, 211, 221, 231, 205, 215, 225, 235, 206, 216, 226, 236, 207, 217, 227, and 237, between each of the pipes inlet 241, 245, 246, and 247 and one end of each of the columns (the upper end for the valves 201, 211, 221, 231 and the lower end for the others).

Ce dispositif 200 comporte aussi un deuxième jeu d’électrovannes 202, 212, 222, 232, 203, 213, 223, 233, 204, 214, 224, 234, 208, 218, 228, et 238, entre chacune des canalisations d’évacuation ou de sortie 242, 243, 244, et 248 et l’autre extrémité de chacune des colonnes (l’extrémité inférieure pour les vannes 208, 218, 228, 238 et l’extrémité supérieur pour les autres). This device 200 also includes a second set of solenoid valves 202, 212, 222, 232, 203, 213, 223, 233, 204, 214, 224, 234, 208, 218, 228, and 238, between each of the pipes evacuation or outlet 242, 243, 244, and 248 and the other end of each of the columns (the lower end for valves 208, 218, 228, 238 and the upper end for the others).

Une unité de commande 250, par exemple un ordinateur ou un serveur configurée pour commander les électrovannes pourque, en permanence, une et une seule des colonnes soit en phase d’adsorption d’un gaz circulant entre la canalisation d’entrée de gaz à épurer et la canalisation de sortie de gaz épuré. A control unit 250, for example a computer or a server configured to control the solenoid valves so that, at all times, one and only one of the columns is in the adsorption phase of a gas circulating between the gas inlet pipe to be purified and the purified gas outlet pipe.

Simultanément, hormis les phases de commutation : une autre colonne étant en phase de pré-refroidissement par un gaz circulant entre la canalisation d’entrée de pré-refroidissement et la canalisation d’évacuation du gaz de prérefroidissement, encore une autre colonne soit en phase de régénération d’un gaz circulant entre la canalisation d’entrée de gaz de régénération et la canalisation d’évacuation de gaz de régénération, et la dernière colonne est en phase de préchauffage avec un gaz de préchauffage circulant entre la canalisation d’entrée de gaz de préchauffage et la canalisation d’évacuation de gaz de préchauffage. Simultaneously, apart from the switching phases: another column being in the pre-cooling phase by a gas circulating between the pre-cooling inlet pipe and the pre-cooling gas evacuation pipe, yet another column is in phase regenerating a gas circulating between the regeneration gas inlet pipe and the regeneration gas discharge pipe, and the last column is in the preheating phase with a preheating gas circulating between the preheating gas inlet pipe and the preheating gas discharge pipe.

Les jeux d’électrovannes 201 à 204, 206 à 209, 211 à 214, 216 à 219, 221 à 224, 226 à 229, 231 à 234 et 236 à 239 permet d’orienter les flux de gaz depuis n’importe quelle canalisation d’entrée vers n’importe quelle colonne 205, 215, 225 ou 235, et depuis n’importe quelle colonne 205, 215, 225 ou 235, vers n’importe quelle canalisation de sortie. Grâce à ce jeu de vannes, chaque colonne 205, 215, 225 ou 235 passe par les différentes phases décrites en figure 1 , ce qui permet d’assurer une épuration en continu, puisqu’on permanence l’une des colonnes 205, 215, 225 ou 235 est en phase d’adsorption. The solenoid valve sets 201 to 204, 206 to 209, 211 to 214, 216 to 219, 221 to 224, 226 to 229, 231 to 234 and 236 to 239 allow gas flows to be directed from any pipeline inlet to any column 205, 215, 225 or 235, and from any column 205, 215, 225 or 235, to any outlet pipe. Thanks to this set of valves, each column 205, 215, 225 or 235 passes through the different phases described in Figure 1, which makes it possible to ensure continuous purification, since one of the columns 205, 215, 225 or 235 is in the adsorption phase.

Dans le cas de l’épuration du biogaz ou biométhane : le gaz de préchauffage est le biogaz prétraité, après épuration de l’eau H2O, du tétrahydrothiophène THT, du sulfure d’hydrogène H2S, préchauffé par un moyen de chauffage, par exemple par récupération de chaleur et/ou chauffage d’appoint dédié ; le gaz de régénération est, par exemple, le « end-flash gas » (ou flash-gaz final) issu de la détente finale du gaz naturel liquéfié (GNL) après une étape de sous-refroidissement. On rappelle que, en réfrigération, le flash-gaz final est un réfrigérant sous forme de gaz produit spontanément lorsque le liquide condensé est soumis à l'ébullition. Ce flash-gas final est réchauffé à la troisième température avant de participer à la régénération du tamis moléculaire ; et le fluide de pré-refroidissement est, par exemple, le flux d’end-flash gas et/ou un appoint de GNL. In the case of the purification of biogas or biomethane: the preheating gas is the pretreated biogas, after purification of water H2O, tetrahydrothiophene THT, hydrogen sulphide H2S, preheated by a heating means, for example by heat recovery and/or dedicated auxiliary heating; the regeneration gas is, for example, the “end-flash gas” (or final flash-gas) resulting from the final expansion of liquefied natural gas (LNG) after a sub-cooling stage. Remember that, in refrigeration, the final flash gas is a refrigerant in the form of a gas produced spontaneously when the condensed liquid is boiled. This final flash gas is reheated to the third temperature before participating in the regeneration of the molecular sieve; and the pre-cooling fluid is, for example, the end-flash gas flow and/or LNG makeup.

Grâce à la mise en œuvre de l’invention, on améliore le procédé TSA car la chaleur utilisée pour régénérer les tamis est limitée et on utilise un refroidissement moyen (entre -20°C et -80°C) pour : augmenter la capacité d’adsorption en CO2 des tamis moléculaires classiques, par exemple un zéolithe 13X, réduire la taille de la colonne et la quantité de tamis associée, et faciliter la régénération de ces tamis : en effet, le niveau de température de chaleur requis pour la régénération est abaissé, par exemple jusqu’à seulement 60°C, voire 10°C pour la régénération tiède (exemple 3). Thanks to the implementation of the invention, the TSA process is improved because the heat used to regenerate the sieves is limited and medium cooling is used (between -20°C and -80°C) to: increase the capacity of CO2 adsorption of conventional molecular sieves, for example a 13X zeolite, reduce the size of the column and the quantity of associated sieve, and facilitate the regeneration of these sieves: in fact, the heat temperature level required for regeneration is lowered, for example to only 60°C, or even 10°C for lukewarm regeneration (example 3).

Les avantages de ce procédé comportent : la réduction du besoin de chaleur et la facilitation de la récupération de la chaleur sur des systèmes classiques connexes, par exemple, la récupération de la chaleur dégagée par le compresseur du gaz à épurer, une meilleure compacité : la taille de la colonne et la quantité de zéolithes associée sont réduites par rapport à la situation non cryogénique, et une géométrie de colonne simple car la section de passage de gaz peut être constante (aux entrées/sorties près) et il n’y a donc pas d’enveloppe extérieure à dessiner spécifiquement pour la colonne. Avec le dispositif 200 illustré en figure 2, on épure le gaz en CO2 de manière continue pour un flux de gaz entrant continu présentant un taux de CO2 inférieur à 5%mol jusqu’à un taux de CO2 inférieur à 3%mol en sortie d’épuration et préférentiellement, on épure en CO2 de manière continue un flux de gaz entrant avec un taux de CO2 inférieur à 2, 5%mol jusqu’à un taux de CO2 inférieur à 50 ppm en sortie d’épuration. The advantages of this process include: reduction of the need for heat and facilitation of heat recovery on related conventional systems, for example, the recovery of the heat released by the compressor of the gas to be purified, better compactness: the size of the column and the associated quantity of zeolites are reduced compared to the non-cryogenic situation, and a simple column geometry because the gas passage section can be constant (within the inlets/outlets) and there is therefore no no exterior envelope to be designed specifically for the column. With the device 200 illustrated in Figure 2, the CO2 gas is purified continuously for a continuous incoming gas flow having a CO2 rate of less than 5% mol up to a CO2 rate of less than 3% mol at the outlet. purification and preferably, an incoming gas flow is continuously purified with CO2 with a CO2 level of less than 2.5% mol up to a CO2 level of less than 50 ppm at the purification outlet.

Bien entendu, on peut prévoir, au prix d’une plus grande complexité, de mettre en série deux colonnes d’épuration pour obtenir des épurations successives menant à moins de 50 ppm de CO2. Of course, we can plan, at the cost of greater complexity, to put two purification columns in series to obtain successive purifications leading to less than 50 ppm of CO2.

On observe, en figure 3, un mode de réalisation particulier d’un dispositif 300 de liquéfaction de gaz objet de l’invention, sous forme d’un schéma-bloc. Le biogaz à épurer passe par un moyen de prétraitement 305 qui en retire l’eau, le THT et le sulfure d’hydrogène. Puis, un compresseur 310 comprime le gaz à épurer à la pression P2 et un échangeur de chaleur 315 réchauffe le gaz comprimé pour qu’il atteigne la température T2 à la pression P2. Le gaz à épurer est injecté dans le dispositif d’épuration 320. Par exemple, si le dispositif 320 comporte le dispositif 200 illustré en figure 2, le gaz à épurer est injecté par la canalisation 246. La canalisation 243 est reliée à un moyen 325 d’épuration CO2 de masse. L’épuration de masse du CO2 est l’épuration du biogaz c’est-à-dire l’épuration qui fait passer le taux de CO2 de 40%mol à 2.5%mol typiquement. C’est, par exemple, un système membranaire ou à lavage, à l’eau, aux amines ou avec un solvant spécifique. La sortie de ce moyen 325 passe par un premier échangeur de chaleur de refroidissement, ou precooling, 330 qui met le gaz à épurer à la température T1 sous la pression P1 , avant qu’il soit injecté dans le dispositif 320 par l’intermédiaire de la canalisation 241 et qu’il ressorte, épuré, par la canalisation 248. Le gaz épuré passe ensuite dans un deuxième échangeur de chaleur de refroidissement, ou precooling, 335, par un moyen de liquéfaction 340 et par un échangeur de chaleur de sous-refroidissement, ou subcooling, 345. Une vanne 350 mène le gaz liquéfié à un réservoir intermédiaire 355 qui alimente un réservoir de stockage 360, d’une part, et, par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur 370 et d’une électrovanne 375, à la canalisation d’entrée de gaz de régénération 245 du dispositif d’épuration 320, d’autre part. L’end-flash gas issu du réservoir de stockage 360 alimente la canalisation 247 du dispositif d’épuration 320. Alternativement, grâce à une électrovanne 365, l’end-flash gas issu du réservoir intermédiaire 355 alimente la canalisation 247 du dispositif d’épuration. We observe, in Figure 3, a particular embodiment of a gas liquefaction device 300 which is the subject of the invention, in the form of a block diagram. The biogas to be purified passes through a pretreatment means 305 which removes water, THT and hydrogen sulphide. Then, a compressor 310 compresses the gas to be purified to pressure P2 and a heat exchanger 315 heats the compressed gas so that it reaches temperature T2 at pressure P2. The gas to be purified is injected into the purification device 320. For example, if the device 320 includes the device 200 illustrated in Figure 2, the gas to be purified is injected through the pipe 246. The pipe 243 is connected to a means 325 mass CO2 purification. Mass purification of CO2 is the purification of biogas, that is to say the purification which reduces the CO2 level from 40%mol to 2.5%mol typically. It is, for example, a membrane or washing system, with water, amines or a specific solvent. The outlet of this means 325 passes through a first cooling heat exchanger, or precooling, 330 which places the gas to be purified at the temperature T1 under the pressure P1, before it is injected into the device 320 via the pipeline 241 and it comes out, purified, through the pipeline 248. The purified gas then passes into a second cooling heat exchanger, or precooling, 335, by a liquefaction means 340 and by a sub-surface heat exchanger. cooling, or subcooling, 345. A valve 350 leads the liquefied gas to an intermediate tank 355 which supplies a storage tank 360, on the one hand, and, via a heat exchanger 370 and a solenoid valve 375, to the regeneration gas inlet pipe 245 of the purification device 320, on the other hand. The end-flash gas from the storage tank 360 supplies the pipe 247 of the purification device 320. Alternatively, thanks to a solenoid valve 365, the end-flash gas from the intermediate tank 355 supplies the pipe 247 of the purification device purification.

Les fluides de régénération et pré-refroidissement sont injectés en amont du compresseur de biogaz. En particulier, le gaz de régénération une fois chargé en CO2 repart en amont du compresseur car il est à basse pression. Les fluides de régénération et de pré-refroidissement ne polluent pas le biogaz car leur teneur en CO2 est moindre que celle du biogaz qui est partiellement épuré par l’épuration de masse CO2, ce qui évite toute accumulation de CO2 dans le biométhane en entrée de polishing ou precooling 1. The regeneration and pre-cooling fluids are injected upstream of the biogas compressor. In particular, the regeneration gas, once loaded with CO2, returns upstream of the compressor because it is at low pressure. The regeneration and pre-cooling fluids do not pollute the biogas because their CO2 content is lower than that of biogas which is partially purified by CO2 mass purification, which avoids any accumulation of CO2 in the biomethane at the inlet of the polishing or precooling 1.

Par exemple, le moyen d’épuration du gaz est une colonne d’adsorption, préférentiellement munie d’un tamis moléculaire. Un moyen de mise de la colonne sous une pression décrite ci-dessus, un moyen de dépressurisation et/ou un moyen de re-pressurisation, peuvent être une pompe, un compresseur, ou une turbine, par exemple. On observe, en figure 4, des étapes d’un mode de réalisation particulier d’un procédé 400 de liquéfaction de gaz objet de l’invention. Au cours d’une étape 405, le gaz à liquéfié subit un prétraitement d’épuration, notamment par retrait d’eau, de THT et de H2S. Au cours d’une étape 410, le gaz à liquéfier est comprimé. Au cours d’une étape 415, le gaz à liquéfier est mis en température et pression de préchauffage. Au cours d’une étape 420, le gaz à liquéfier réalise le préchauffage de la colonne d’épuration. Au cours d’une étape 425, le gaz à liquéfier subit une épuration CO2 de masse. Au cours d’une étape 430, le gaz à liquéfier fait l’objet d’un premier refroidissement, ou « precooling ». Au cours d’une étape 435, le gaz à liquéfier est épuré dans la colonne d’épuration. Au cours d’une étape 440, le gaz à liquéfier fait l’objet d’un deuxième refroidissement, ou « precooling ». Au cours d’une étape 445, le gaz est liquéfié. Au cours d’une étape 450, le gaz liquéfié fait l’objet d’un sous-refroidissement, ou « subcooling ». Au cours d’une étape 455, le gaz liquéfié fait l’objet d’une détente. For example, the gas purification means is an adsorption column, preferably equipped with a molecular sieve. A means of placing the column under a pressure described above, a means of depressurization and/or a means of re-pressurization, can be a pump, a compressor, or a turbine, for example. We observe, in Figure 4, steps of a particular embodiment of a process 400 for liquefaction of gas which is the subject of the invention. During a step 405, the liquefied gas undergoes a purification pretreatment, in particular by removal of water, THT and H2S. During a step 410, the gas to be liquefied is compressed. During a step 415, the gas to be liquefied is brought to preheating temperature and pressure. During a step 420, the gas to be liquefied preheats the purification column. During a step 425, the gas to be liquefied undergoes mass CO2 purification. During a step 430, the gas to be liquefied undergoes a first cooling, or “precooling”. During a step 435, the gas to be liquefied is purified in the purification column. During a step 440, the gas to be liquefied is subject to a second cooling, or “precooling”. During a step 445, the gas is liquefied. During a step 450, the liquefied gas is subcooled, or “subcooling”. During a step 455, the liquefied gas is subject to expansion.

Dans un premier mode de réalisation, la majeure partie du gaz sortant de l’étape 455 est stocké au cours d’une étape 460. Une petite partie du gaz issu de l’étape 455 est utilisée pour la régénération du tamis moléculaire au cours d’une étape 465, après une étape 470 de prérefroidissement de la colonne d’adsorption et une étape 475 de chauffage, par exemple par l’intermédiaire d’une récupération de chaleur. Le gaz de refroidissement est ensuite renvoyé à l’étape 410. In a first embodiment, most of the gas leaving step 455 is stored during a step 460. A small part of the gas from step 455 is used for the regeneration of the molecular sieve during a step 465, after a step 470 of precooling the adsorption column and a step 475 of heating, for example via heat recovery. The cooling gas is then returned to step 410.

Dans un deuxième mode de réalisation, l’end-flash gas issu du stockage sert à pré-refroidir la colonne d’épuration, au cours d’une étape 480. Le gaz de refroidissement est ensuite renvoyé à l’étape 410. In a second embodiment, the end-flash gas from the storage is used to pre-cool the purification column, during a step 480. The cooling gas is then returned to step 410.

Ainsi, dans le mode de réalisation illustré en figure 3, le dispositif 300 de liquéfaction comporte un circuit de récupération de flash-gas final depuis au moins un réservoir de gaz liquéfié, configuré pour fournir ce flash-gas final à chaque moyen de pré-refroidissement d’une colonne du dispositif d’épuration. Thus, in the embodiment illustrated in Figure 3, the liquefaction device 300 comprises a final flash gas recovery circuit from at least one liquefied gas tank, configured to supply this final flash gas to each means of pre- cooling of a column of the purification device.

De plus, dans le mode de réalisation illustré en figure 3, le dispositif 300 de liquéfaction comporte un circuit de récupération de flash-gas final depuis au moins un réservoir de gaz liquéfié configuré pour, une fois ce flash-gas final réchauffé à la troisième température, fournir ce flash-gas final récupéré à chaque moyen de régénération d’une colonne du dispositif d’épuration. Furthermore, in the embodiment illustrated in Figure 3, the liquefaction device 300 comprises a final flash gas recovery circuit from at least one liquefied gas tank configured for, once this final flash gas has been heated to the third temperature, supply this final recovered flash gas to each means of regeneration of a column of the purification device.

On note que la présente invention s’applique particulièrement aux petites unités de production, soit pour des débits de gaz à traiter inférieurs à 2000 Nm³/h. It should be noted that the present invention particularly applies to small production units, i.e. for gas flow rates to be treated of less than 2000 Nm ³ /h.

L’invention est particulièrement adaptée à l’épuration poussée du biométhane (typiquement un mélange gazeux en entrée de 96%mol de CH4 ; 0,2%mol O2, 0,8% N2 et 3%mol CO2) mais il peut être appliqué pour n’importe quel flux de gaz dont les composants principaux se condensent sous forme liquide à des températures inférieures à -80°C à la pression finale de stockage (typiquement à moins de 25 bara de pression). Ces composants principaux sont, par exemple, du méthane, de l’éthane, de l’azote, de l’oxygène, de l’éthane ou de l’éthylène. The invention is particularly suitable for the extensive purification of biomethane (typically an inlet gas mixture of 96% mol CH4; 0.2% mol O2, 0.8% N2 and 3% mol CO2) but it can be applied for any gas flow whose main components condense into liquid form at temperatures below -80°C at the final storage pressure (typically at less than 25 bara pressure). These main components are, for example, methane, ethane, nitrogen, oxygen, ethane or ethylene.

Claims

REVENDICATIONS

1 . Dispositif (200) d’épuration de gaz par adsorption froide de dioxyde de carbone (CO2), caractérisé en ce qu’il comporte : au moins une colonne (205, 215, 225, 235) munie d’un tamis moléculaire configuré pour adsorber du dioxyde de carbone à une première température d’adsorption (T1) comprise entre -20°C et -80°C et à une première pression d’adsorption (P1), et 1. Device (200) for gas purification by cold adsorption of carbon dioxide (CO2), characterized in that it comprises: at least one column (205, 215, 225, 235) provided with a molecular sieve configured to adsorb carbon dioxide at a first adsorption temperature (T1) between -20°C and -80°C and at a first adsorption pressure (P1), and

- un moyen (241 , 248, 201 à 204, 211 à 214, 221 à 224, 231 à 234, 206 à 209, 216 à 219, 226 à 229, 236 à 239) d’épuration du gaz à épurer par injection, avec un premier débit (D1), dans la colonne à la première température et à la première pression, qui comporte, de plus : un moyen de mise de la colonne sous une deuxième pression (P2) supérieure à un bara,- a means (241, 248, 201 to 204, 211 to 214, 221 to 224, 231 to 234, 206 to 209, 216 to 219, 226 to 229, 236 to 239) for purifying the gas to be purified by injection, with a first flow rate (D1), in the column at the first temperature and the first pressure, which further comprises: means for placing the column under a second pressure (P2) greater than one bara,

- un moyen (243, 246, 201 à 204, 211 à 214, 221 à 224, 231 à 234, 206 à 209, 216 à 219, 226 à 229, 236 à 239) de préchauffage de la colonne sous la deuxième pression à une deuxième température (T2) supérieure à 10°C, un moyen de dépressurisation de la colonne préchauffée jusqu’à une troisième pression (P3), - means (243, 246, 201 to 204, 211 to 214, 221 to 224, 231 to 234, 206 to 209, 216 to 219, 226 to 229, 236 to 239) for preheating the column under the second pressure at a second temperature (T2) greater than 10°C, a means of depressurizing the preheated column to a third pressure (P3),

- un moyen (244, 245, 201 à 204, 211 à 214, 221 à 224, 231 à 234, 206 à 209, 216 à 219, 226 à 229, 236 à 239) de régénération du tamis par traversée de ce tamis par un gaz de régénération à la troisième pression à une troisième température (T3), - a means (244, 245, 201 to 204, 211 to 214, 221 to 224, 231 to 234, 206 to 209, 216 to 219, 226 to 229, 236 to 239) for regenerating the sieve by passing through this sieve by a regeneration gas at the third pressure at a third temperature (T3),

- un moyen (242, 247, 201 à 204, 211 à 214, 221 à 224, 231 à 234, 206 à 209, 216 à 219, 226 à 229, 236 à 239) de pré-refroidissement de la colonne à une quatrième température (T4) et un moyen de re-pressurisation de la colonne à la première température et à la première pression. - a means (242, 247, 201 to 204, 211 to 214, 221 to 224, 231 to 234, 206 to 209, 216 to 219, 226 to 229, 236 to 239) for pre-cooling the column to a fourth temperature (T4) and means for re-pressurizing the column at the first temperature and the first pressure.

2. Dispositif (200) selon la revendication 1 , qui comporte au moins deux colonnes (205, 215, 225, 235) configurées pour fonctionner en décalage d’étapes, une colonne fonctionnant en épuration pendant qu’une autre colonne fonctionne en régénération. 2. Device (200) according to claim 1, which comprises at least two columns (205, 215, 225, 235) configured to operate in step offset, one column operating in purification while another column operates in regeneration.

3. Dispositif (200) selon la revendication 2, qui comporte : quatre colonnes (205, 215, 225, 235) montées en parallèle, une canalisation (241) d’entrée de gaz à épurer, une canalisation (242) d’évacuation de gaz de pré-refroidissement, une canalisation (243) d’évacuation de gaz de préchauffage et de dépressurisation, une canalisation (244) d’évacuation de gaz de régénération, une canalisation (245) d’entrée de gaz de régénération, une canalisation (246) d’entrée de gaz de préchauffage, une canalisation (247) d’entrée de gaz de pré-refroidissement, une canalisation (248) de sortie de gaz épuré, un premier jeu d’électrovannes (201 , 211 , 221 , 231 , 205, 215, 225, 235, 206, 216, 226, 236, 207, 217, 227, 237) entre chacune des canalisations d’entrée (241 , 245, 246, 247) et une extrémité de chacune des colonnes, un deuxième jeu d’électrovannes (202, 212, 222, 232, 203, 213, 223, 233, 204, 214, 224, 234, 208, 218, 228, 238) entre chacune des canalisations d’évacuation ou de sortie (242, 243, 244, 248) et une autre extrémité de chacune des colonnes, et une unité de commande (250) configurée pour commander les électrovannes pour que, en permanence, une et une seule des colonnes soit en phase d’adsorption d’un gaz circulant entre la canalisation d’entrée de gaz à épurer et la canalisation de sortie de gaz épuré, une autre colonne étant en phase de pré-refroidissement par un gaz circulant entre la canalisation d’entrée de pré-refroidissement et la canalisation d’évacuation du gaz de pré-refroidissement, encore une autre colonne soit en phase de régénération d’un gaz circulant entre la canalisation d’entrée de gaz de régénération et la canalisation d’évacuation de gaz de régénération, et la dernière colonne est en phase de préchauffage avec un gaz de préchauffage circulant entre la canalisation d’entrée de gaz de préchauffage et la canalisation d’évacuation de gaz de préchauffage. 3. Device (200) according to claim 2, which comprises: four columns (205, 215, 225, 235) mounted in parallel, a pipe (241) for gas inlet to be purified, an evacuation pipe (242) of pre-cooling gas, a pipe (243) for evacuating preheating and depressurization gas, a pipe (244) for evacuating regeneration gas, a pipe (245) for inlet of regeneration gas, a preheating gas inlet pipe (246), a pre-cooling gas inlet pipe (247), a purified gas outlet pipe (248), a first set of solenoid valves (201, 211, 221, 231, 205, 215, 225, 235, 206, 216, 226, 236, 207, 217, 227, 237) between each of the inlet pipes (241, 245 , 246, 247) and one end of each of the columns, a second set of solenoid valves (202, 212, 222, 232, 203, 213, 223, 233, 204, 214, 224, 234, 208, 218, 228, 238) between each of the evacuation or outlet pipes (242, 243, 244, 248) and another end of each of the columns, and a control unit (250) configured to control the solenoid valves so that, permanently, a and only one of the columns is in the adsorption phase of a gas circulating between the gas inlet pipe to be purified and the purified gas outlet pipe, another column being in the pre-cooling phase by a gas circulating between the pre-cooling inlet pipe and the pre-cooling gas evacuation pipe, yet another column is in the regeneration phase of a gas circulating between the regeneration gas inlet pipe and the pipe evacuation of regeneration gas, and the last column is in the preheating phase with a preheating gas circulating between the preheating gas inlet pipe and the preheating gas discharge pipe.

4. Dispositif (200) selon l’une des revendications 1 à 3, qui comporte, en entrée du moyen (241 , 248, 201 à 204, 211 à 214, 221 à 224, 231 à 234, 206 à 209, 216 à 219, 226 à 229, 236 à 239) d’épuration de gaz, une source de gaz dont les composants principaux se condensent sous forme liquide à des températures inférieures à -80°C à la pression finale de stockage. 4. Device (200) according to one of claims 1 to 3, which comprises, at the input of the means (241, 248, 201 to 204, 211 to 214, 221 to 224, 231 to 234, 206 to 209, 216 to 219, 226 to 229, 236 to 239) gas purification, a source of gas whose main components condense into liquid form at temperatures below -80°C at the final storage pressure.

5. Dispositif (200) selon l’une des revendications 1 à 4, qui comporte, en entrée du moyen (241 , 248, 201 à 204, 211 à 214, 221 à 224, 231 à 234, 206 à 209, 216 à 219, 226 à 229, 236 à 239) d’épuration de gaz, une source de gaz dont les composants principaux sont du biométhane, du méthane, de l’éthane, de l’azote, de l’oxygène et/ou de l’éthylène. 5. Device (200) according to one of claims 1 to 4, which comprises, at the input of the means (241, 248, 201 to 204, 211 to 214, 221 to 224, 231 to 234, 206 to 209, 216 to 219, 226 to 229, 236 to 239) gas purification, a gas source whose main components are biomethane, methane, ethane, nitrogen, oxygen and/or 'ethylene.

6. Dispositif (200) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel la première pression (P1), d’adsorption, est supérieure à 15 bara. 6. Device (200) according to one of claims 1 to 5, in which the first adsorption pressure (P1) is greater than 15 bara.

7. Dispositif (200) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la troisième pression (P3), de régénération, est inférieure à la première pression (P1), d’adsorption. 7. Device (200) according to one of claims 1 to 6, in which the third pressure (P3), regeneration, is lower than the first pressure (P1), adsorption.

8. Dispositif (200) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel la troisième température (T3), de régénération, est supérieure à 10°C et inférieure à 30°C. 8. Device (200) according to one of claims 1 to 7, in which the third regeneration temperature (T3) is greater than 10°C and less than 30°C.

9. Dispositif (200) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le moyen de régénération et le moyen d’épuration sont conjointement configurés pour que la durée de régénération soit inférieure à la durée d’adsorption. 9. Device (200) according to one of claims 1 to 8, wherein the regeneration means and the purification means are jointly configured so that the regeneration duration is less than the adsorption duration.

10. Dispositif (200) selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel la troisième température (T3), de régénération, est supérieure à 60°C et le débit volumique normal, à la température de 0°C et à la pression de 1 ,013bara, de régénération est inférieur à la moitié du débit volumique normal d’adsorption. 10. Device (200) according to one of claims 1 to 9, in which the third temperature (T3), regeneration, is greater than 60°C and the normal volume flow, at the temperature of 0°C and at the pressure of 1.013 bara, regeneration is less than half of the normal adsorption volume flow.

11. Dispositif (200) selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel la troisième température (T3), de régénération, est supérieure à 10°C et inférieure à 60°C et le débit volumique normal, à la température de 0°C et à la pression de 1 ,013bara, de régénération est supérieur au débit volumique normal d’adsorption. 11. Device (200) according to one of claims 1 to 10, in which the third temperature (T3), regeneration, is greater than 10°C and less than 60°C and the normal volume flow, at the temperature of 0°C and at a pressure of 1.013 bara, regeneration is greater than the normal adsorption volume flow.

12. Dispositif (300) de liquéfaction d’un gaz, qui comporte : un dispositif (200) d’épuration selon l’une des revendications 1 à 11 , un compresseur (310) du gaz à liquéfier, un échangeur (315) de chaleur mettant le gaz comprimé à la deuxième température (T2) et fournissant le gaz de préchauffage à chaque moyen (246) de préchauffage d’une colonne d’épuration (205, 215, 225, 235) du dispositif d’épuration, un échangeur (330) de chaleur configuré pour recevoir le gaz de préchauffage ayant traversé la colonne d’épuration, configuré pour réaliser un premier refroidissement precooling de ce gaz et pour le fournir à chaque moyen d’épuration d’une colonne d’épuration du dispositif d’épuration, un échangeur (335) de chaleur configuré pour recevoir le gaz épuré ayant traversé le dispositif d’épuration, configuré pour réaliser un deuxième refroidissement precooling du gaz épuré, un moyen (340) de liquéfaction du gaz épuré après le deuxième refroidissement, et un échangeur (345) de chaleur configuré pour réaliser un sous-refroidissement subcooling du gaz liquéfié et pour le fournir à au moins un réservoir de gaz liquéfié. 12. Device (300) for liquefying a gas, which comprises: a purification device (200) according to one of claims 1 to 11, a compressor (310) of the gas to be liquefied, an exchanger (315) of heat putting the compressed gas at the second temperature (T2) and supplying the preheating gas to each means (246) for preheating a purification column (205, 215, 225, 235) of the purification device, an exchanger (330) of heat configured to receive the preheating gas having passed through the purification column, configured to carry out a first precooling cooling of this gas and to supply it to each purification means of a purification column of the device purification, a heat exchanger (335) configured to receive the purified gas having passed through the purification device, configured to carry out a second precooling cooling of the purified gas, a means (340) for liquefying the purified gas after the second cooling, and a heat exchanger (345) configured to perform subcooling of the liquefied gas and to supply it to at least one liquefied gas tank.

13. Dispositif (300) de liquéfaction selon la revendication 12, qui comporte, de plus, un circuit de récupération de flash-gas final depuis au moins un réservoir (360) de gaz liquéfié, configuré pour fournir ce flash-gas final à chaque moyen (247) de pré-refroidissement d’une colonne (205, 215, 225, 235) du dispositif (200) d’épuration. 13. Liquefaction device (300) according to claim 12, which further comprises a circuit for recovering final flash gas from at least one tank (360) of liquefied gas, configured to supply this final flash gas at each means (247) for pre-cooling a column (205, 215, 225, 235) of the purification device (200).

14. Dispositif (300) de liquéfaction selon l’une des revendications 12 ou 13, qui comporte, de plus, un circuit de récupération de flash-gas final depuis au moins un réservoir (360) de gaz liquéfié configuré pour, une fois ce flash-gas final réchauffé à la troisième température (T3), fournir ce flash-gas final récupéré à chaque moyen (245) de régénération d’une colonne (205, 215, 225, 235) du dispositif (200) d’épuration. 14. Liquefaction device (300) according to one of claims 12 or 13, which further comprises a final flash gas recovery circuit from at least one tank (360) of liquefied gas configured for, once this final flash gas heated to the third temperature (T3), supply this final recovered flash gas to each means (245) for regenerating a column (205, 215, 225, 235) of the purification device (200).

15. Procédé (100) d’épuration de gaz par adsorption froide de dioxyde de carbone (CO2), dans au moins une colonne (205, 215, 225, 235) munie d’un tamis moléculaire configuré pour adsorber du dioxyde de carbone à une première température (T1) d’adsorption comprise entre -20°C et -80°C et à une première pression (P1) d’adsorption, procédé caractérisé en ce qu’il comporte une étape (105) d’épuration du gaz à épurer par injection, avec un premier débit (D1), dans la colonne à la première température et à la première pression, qui comporte, de plus : une étape (110) de mise de la colonne (205, 215, 225, 235) sous une deuxième pression (P2) supérieure à un bara, une étape (115) de préchauffage de la colonne sous la deuxième pression à une deuxième température supérieure à 10°C, une étape (120) de dépressurisation de la colonne préchauffée jusqu’à une troisième pression (P3), une étape (125) de régénération du tamis par traversée de ce tamis par un gaz de régénération à la troisième pression à une troisième température (T3), une étape (130) de pré-refroidissement de la colonne à une quatrième température (T4) et une étape (135) de re-pressurisation de la colonne à la première température et à la première pression. 15. Process (100) for gas purification by cold adsorption of carbon dioxide (CO2), in at least one column (205, 215, 225, 235) provided with a molecular sieve configured to adsorb carbon dioxide to a first adsorption temperature (T1) between -20°C and -80°C and at a first adsorption pressure (P1), process characterized in that it comprises a step (105) of purifying the gas to be purified by injection, with a first flow rate (D1), in the column at the first temperature and at the first pressure, which further comprises: a step (110) of placing the column (205, 215, 225, 235) under a second pressure (P2) greater than one bara, a step (115) of preheating the column under the second pressure at a second temperature greater than 10°C, a step (120) of depressurizing the preheated column to a third pressure (P3), a step (125) of regenerating the sieve by passing through this sieve by a regeneration gas at the third pressure at a third temperature (T3), a step (130) of pre-cooling the column at a fourth temperature (T4) and a step (135) of re-pressurizing the column at the first temperature and the first pressure.

16. Procédé (400) de liquéfaction d’un gaz qui comporte : le procédé (100) d’épuration selon la revendication 15, une étape (410) de compression du gaz à liquéfier, une étape (415) de mise du gaz comprimé à la deuxième température (T2) pour fournir le gaz de préchauffage de l’étape (115) de préchauffage du procédé d’épuration, une étape (430) de premier refroidissement precooling du gaz de préchauffage ayant réalisé l’étape de préchauffage pour réaliser, sur ce gaz, les étapes du procédé d’épuration, une étape (440) de deuxième refroidissement precooling du gaz épuré, une étape (445) de liquéfaction du gaz après son deuxième refroidissement, une étape (450 à 460) de sous-refroidissement subcooling du gaz liquéfié et de stockage du gaz liquéfié sous-refroidi dans un réservoir de gaz liquéfié, et une étape de recyclage du gaz utilisé pendant une étape de pré-refroidissement en amont de l’étape de compression. 16. Process (400) for liquefying a gas which comprises: the purification process (100) according to claim 15, a step (410) of compressing the gas to be liquefied, a step (415) of compressing the gas at the second temperature (T2) to supply the preheating gas of the preheating step (115) of the purification process, a step (430) of first cooling precooling of the preheating gas having carried out the preheating step to carry out , on this gas, the steps of the purification process, a step (440) of second precooling cooling of the purified gas, a step (445) of liquefaction of the gas after its second cooling, a step (450 to 460) of sub- subcooling the liquefied gas and storing the subcooled liquefied gas in a liquefied gas tank, and a step of recycling the gas used during a pre-cooling step upstream of the compression step.