[go: up one dir, main page]

FR3150853A1 - Process and apparatus for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide - Google Patents

Process and apparatus for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide Download PDF

Info

Publication number
FR3150853A1
FR3150853A1 FR2307327A FR2307327A FR3150853A1 FR 3150853 A1 FR3150853 A1 FR 3150853A1 FR 2307327 A FR2307327 A FR 2307327A FR 2307327 A FR2307327 A FR 2307327A FR 3150853 A1 FR3150853 A1 FR 3150853A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
heat exchanger
intermediate fluid
rich
gas
carbon dioxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2307327A
Other languages
French (fr)
Inventor
Richard Dubettier-Grenier
Martin Raventos
Mathieu Leclerc
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Priority to FR2307327A priority Critical patent/FR3150853A1/en
Priority to PCT/EP2024/066648 priority patent/WO2025011874A2/en
Publication of FR3150853A1 publication Critical patent/FR3150853A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0027—Oxides of carbon, e.g. CO2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0005—Light or noble gases
    • F25J1/001—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/005—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/008—Hydrocarbons
    • F25J1/0082—Methane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0203—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0204—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow SCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0212—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow MCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0221—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop
    • F25J1/0222—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop in combination with an intermediate heat exchange fluid between the cryogenic component and the fluid to be liquefied
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0234—Integration with a cryogenic air separation unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0235—Heat exchange integration
    • F25J1/0236—Heat exchange integration providing refrigeration for different processes treating not the same feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • F25J1/0268—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer using a dedicated refrigeration means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0266—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/04—Mixing or blending of fluids with the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/62—Liquefied natural gas [LNG]; Natural gas liquids [NGL]; Liquefied petroleum gas [LPG]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/04—Recovery of liquid products
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/80—Separating impurities from carbon dioxide, e.g. H2O or water-soluble contaminants
    • F25J2220/82—Separating low boiling, i.e. more volatile components, e.g. He, H2, CO, Air gases, CH4
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/04—Compressor cooling arrangement, e.g. inter- or after-stage cooling or condensate removal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/08—Cold compressor, i.e. suction of the gas at cryogenic temperature and generally without afterstage-cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F25J2270/16—External refrigeration with work-producing gas expansion loop with mutliple gas expansion loops of the same refrigerant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/42—Quasi-closed internal or closed external nitrogen refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/60—Closed external refrigeration cycle with single component refrigerant [SCR], e.g. C1-, C2- or C3-hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/66—Closed external refrigeration cycle with multi component refrigerant [MCR], e.g. mixture of hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Titre : Procédé et appareil de liquéfaction et/ou de solidification d’un gaz riche en dioxyde de carbone Un appareil de liquéfaction d’un gaz riche en dioxyde de carbone comprend un premier échangeur de chaleur (E1), des moyens pour envoyer un fluide riche en méthane à basse température (1) au premier échangeur et des moyens pour envoyer un fluide intermédiaire (5) au premier échangeur de chaleur pour refroidir le fluide intermédiaire, un compresseur (C) relié au premier échangeur de chaleur pour comprimer le fluide intermédiaire refroidi, des moyens pour envoyer le fluide intermédiaire comprimé (7) à un deuxième échangeur de chaleur (E2) pour se réchauffer, des moyens pour séparer le fluide intermédiaire réchauffeur en deux, des moyens pour envoyer une partie du fluide intermédiaire (11) au premier échangeur sans passer par une extrémité chaude du deuxième échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer une autre partie (9) du fluide intermédiaire au premier échangeur en passant par l’extrémité chaude du deuxième échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer un débit de dioxyde de carbone (13) au deuxième échangeur de chaleur pour refroidir le débit et des moyens pour produire en débit de dioxyde de carbone liquide (17) en aval du deuxième échangeur de chaleur.  Figure de l’abrégé : Fig. 1 Title: Method and apparatus for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide An apparatus for liquefying a gas rich in carbon dioxide comprises a first heat exchanger (E1), means for sending a low-temperature methane-rich fluid (1) to the first exchanger and means for sending an intermediate fluid (5) to the first heat exchanger to cool the intermediate fluid, a compressor (C) connected to the first heat exchanger to compress the cooled intermediate fluid, means for sending the compressed intermediate fluid (7) to a second heat exchanger (E2) to be reheated, means for separating the reheating intermediate fluid into two, means for sending a portion of the intermediate fluid (11) to the first exchanger without passing through a hot end of the second heat exchanger, means for sending another portion (9) of the intermediate fluid to the first exchanger by passing through the hot end of the second heat exchanger, means for sending a flow of carbon dioxide (13) to the second heat exchanger to cool the flow rate and means for producing liquid carbon dioxide flow (17) downstream of the second heat exchanger. Abstract Figure: Fig. 1

Description

Procédé et appareil de liquéfaction et/ou de solidification d’un gaz riche en dioxyde de carboneProcess and apparatus for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide

La présente invention est relative à un procédé de liquéfaction et/ou de solidification d’un gaz riche en dioxyde de carbone. Le gaz qui est liquéfié est un gaz riche en dioxyde de carbone contenant plus que 30 % mol de dioxyde de carbone tel qu’un gaz résiduaire d’un PSA produisant un gaz enrichi en hydrogène ou des fumées.The present invention relates to a method for liquefying and/or solidifying a carbon dioxide-rich gas. The gas that is liquefied is a carbon dioxide-rich gas containing more than 30 mol% carbon dioxide such as a waste gas from a PSA producing a hydrogen-enriched gas or fumes.

Il est connu de « Integrating hydrogen liquefaction with steam methane reforming and CO2 liquefaction processes using techno-economic perspectives » de Lee et al, Energy Conversion and Management 245 (2021) d’utiliser les frigories d’une vaporisation de gaz naturel liquéfié pour liquéfier du CO2 et de l’hydrogène.It is known from “Integrating hydrogen liquefaction with steam methane reforming and CO2 liquefaction processes using techno-economic perspectives” by Lee et al, Energy Conversion and Management 245 (2021) to use the frigories of a vaporization of liquefied natural gas to liquefy CO2 and hydrogen.

La présente invention propose un procédé permettant de liquéfier et/ou de solidifer un gaz riche en dioxyde de carbone, c’est-à-dire contenant au moins 30% mol de dioxyde de carbone, voire au moins 50% mol de dioxyde de carbone, de préférence au moins 90% mol de dioxyde de carbone. Le gaz contient également au moins un des gaz suivants : de l’azote, de l’oxygène, de l’hydrogène, du méthane, du NOx, de l’argon, du monoxyde de carbone.The present invention provides a method for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide, i.e. containing at least 30 mol% of carbon dioxide, or even at least 50 mol% of carbon dioxide, preferably at least 90 mol% of carbon dioxide. The gas also contains at least one of the following gases: nitrogen, oxygen, hydrogen, methane, NOx, argon, carbon monoxide.

US2019151789 et FR2969404 décrivent l’usage d’un cycle intermédiaire pour transférer le froid d’un débit de GNL à un débit de CO2 à liquéfier.US2019151789 and FR2969404 describe the use of an intermediate cycle to transfer cold from an LNG flow to a CO2 flow to be liquefied.

Un objet de l’invention est d’améliorer le diagramme d’échange du procédé afin d’éviter de grosses différences de température au bout chaud d’un échangeur de chaleur utilisé pour liquéfier un gaz riche en CO2.An object of the invention is to improve the exchange diagram of the process in order to avoid large temperature differences at the hot end of a heat exchanger used to liquefy a CO2-rich gas.

Pour rendre un procédé plus efficace d’un point de vue d’énergétique, il est nécessaire d’éviter de grosses différences de température, surtout pour le cas où l’échangeur de chaleur est un échangeur de type échangeur à plaques brasées et à ailettes.To make a process more energy efficient, it is necessary to avoid large temperature differences, especially in the case where the heat exchanger is a brazed plate and fin type exchanger.

Il est également prévu d’utiliser un cycle de fluide intermédiaire sans changement de phase pour transférer le froid du gaz naturel, liquéfié ou non, vers le gaz à liquéfier.It is also planned to use an intermediate fluid cycle without phase change to transfer the cold from the natural gas, liquefied or not, to the gas to be liquefied.

Selon un objet de l’invention, il est prévu un procédé de liquéfaction et/ou de solidification d’un gaz riche en dioxyde de carbone dans lequel au moins une partie des frigories pour la liquéfaction et/ou la solidification sont fournies par un fluide riche en méthane à basse température caractérisé en ce que :According to an object of the invention, there is provided a method of liquefaction and/or solidification of a gas rich in carbon dioxide in which at least part of the frigories for the liquefaction and/or solidification are provided by a fluid rich in methane at low temperature characterized in that:

a) le fluide riche en méthane est un liquide riche en méthane, par exemple du gaz naturel liquéfié ou du gaz riche en méthane à une température inférieure à -50°C , le fluide riche en méthane refroidit un fluide intermédiaire à une pression entre 5 et 40 bara jusqu’à une première température entre -30°C et -100°C(a) the methane-rich fluid is a methane-rich liquid, for example liquefied natural gas or methane-rich gas at a temperature below -50°C, the methane-rich fluid cools an intermediate fluid at a pressure between 5 and 40 bara to a first temperature between -30°C and -100°C

b) le fluide intermédiaire est comprimé avant ou après le refroidissement jusqu’à la première température et envoyé à un échangeur de chaleur à une deuxième température entre -30°C et -80°C, de préférence entre -50°C et -55°C où il se réchauffe par échange de chaleur indirect avec le gaz riche en dioxyde de carbone qui se condense au moins partiellement et/ou se solidifie(b) the intermediate fluid is compressed before or after cooling to the first temperature and sent to a heat exchanger at a second temperature between -30°C and -80°C, preferably between -50°C and -55°C where it heats up by indirect heat exchange with the carbon dioxide-rich gas which at least partially condenses and/or solidifies.

c) le fluide intermédiaire réchauffé dans l’échangeur de chaleur est divisé en deux, une partie du fluide sortant de l’échangeur de chaleur à une température qui diffère d’au plus 10°C de la température de point de rosée du gaz riche en dioxyde de carbone à condenser au moins partiellement et qui est inférieure d’au moins 15°C à la température à laquelle le gaz riche en dioxyde de carbone rentre dans l’échangeur de chaleur à une première extrémité de celui-ci, cette partie constituant au moins 50 %, voire au moins 70%, du fluide intermédiaire rentrant dans l’échangeur de chaleur et(c) the intermediate fluid heated in the heat exchanger is divided into two, a part of the fluid leaving the heat exchanger at a temperature which differs by at most 10°C from the dew point temperature of the carbon dioxide-rich gas to be at least partially condensed and which is at least 15°C lower than the temperature at which the carbon dioxide-rich gas enters the heat exchanger at a first end thereof, this part constituting at least 50%, or even at least 70%, of the intermediate fluid entering the heat exchanger and

d) la partie constituant au moins 50 % du fluide intermédiaire n’est pas réchauffée dans l’échangeur de chaleur et(d) the part constituting at least 50% of the intermediate fluid is not heated in the heat exchanger and

i) n’est pas réchauffée en dehors de l’échangeur de chaleur ou(i) is not heated outside the heat exchanger or

ii) est réchauffée en dehors de l’échangeur de chaleur en refroidissant un réfrigérant et/ou le gaz riche en dioxyde de carboneii) is heated outside the heat exchanger by cooling a refrigerant and/or the carbon dioxide-rich gas

e) une autre partie du fluide intermédiaire se réchauffe jusqu’à la première extrémité de l’échangeur de chaleur ete) another part of the intermediate fluid heats up to the first end of the heat exchanger and

f) la partie constituant au moins 50% du fluide intermédiaire et l’autre partie sont mélangées et renvoyées être refroidies par le fluide riche en méthane de l’étape a).(f) the part constituting at least 50% of the intermediate fluid and the other part are mixed and returned to be cooled by the methane-rich fluid from step (a).

Selon d’autres caractéristiques facultatives :

  • au moins une partie du fluide intermédiaire comprimé et réchauffé dans l’échangeur est détendue dans une turbine jusqu’à une température entre -30°C et -80°C, de préférence entre -50°C et -55°C, et renvoyée à l’échangeur de chaleur pour être réchauffé et divisé en deux selon l’étape c).
  • du fluide intermédiaire détendu dans la turbine est réchauffé dans l’échangeur de chaleur, ensuite détendu dans une autre turbine jusqu’à une température entre -30°C et -80°C, de préférence entre -50°C et -55°C, et renvoyé à l’échangeur de chaleur pour être réchauffé et divisé en deux selon l’étape c).
  • le gaz riche en CO2 est un gaz résiduaire d’un procédé d’adsorption par bascule de pression produisant un gaz enrichi en hydrogène par rapport au gaz alimentant le procédé d’adsorption et le gaz résiduaire appauvri en hydrogène par rapport au gaz alimentant le procédé d’adsorption.
  • le fluide intermédiaire est contient au moins 90% mol d’ azote ou de méthane ou est un réfrigérant mixte comprenant de au moins l’azote, du méthane et de l’éthane et/ou de l’éthylène.
  • le débit de fluide intermédiaire est entre 10D/L et 25D/L où D est le débit de gaz riche en dioxyde de carbone envoyé à l’échangeur de chaleur en Nm3/l et L est le nombre de flux de fluide intermédiaire dans l’échangeur de chaleur.
  • le gaz riche en dioxyde de carbone est comprimé dans un compresseur en amont de l’échangeur de chaleur ayant au moins deux étages et un refroidisseur interétage refroidi soit par une/la partie de fluide intermédiaire soit par l’eau qui a été refroidie par la partie de fluide intermédiaire.
  • la température d’entrée du compresseur de fluide intermédiaire est inférieure à 0°C.
  • un refroidisseur interétage refroidi par une/la partie de fluide intermédiaire à moins de -55°C refroidit un gaz riche en dioxyde de carbone à une pression inférieure à 5,1 bar abs.
  • le gaz riche en dioxyde de carbone est refroidi dans un refroidisseur puis épuré en eau en amont de l’échangeur de chaleur et la partie du fluide intermédiaire sert à refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone.
  • un débit ayant la même composition que le fluide intermédiaire est refroidie jusqu’à une température entre -120°C et -160°C et fournit du froid à une unité de liquéfaction ou de séparation opérant à une température entre -120°C et -160°C, par exemple un appareil de séparation d’air ou un liquéfacteur d’hydrogène.
  • un débit ayant la même composition que le fluide intermédiaire est refroidie jusqu’à une température entre -135°C et -155°C et fournit du froid à une unité de liquéfaction ou de séparation opérant à une température entre -135°C et -155°C, pour solidifier une partie de gaz riche en dioxyde de carbone liquéfié.
  • le fluide riche en méthane est un liquide riche en méthane qui est préchauffé avant de refroidir le fluide intermédiaire de l’étape a) par échange de chaleur avec au moins un autre débit de fluide intermédiaire ou de l’eau glycolée.
  • la compression de l’étape b) élève la pression du fluide intermédiaire de sorte que le fluide intermédiaire qui se réchauffe dans l’échangeur de chaleur sort de l’échangeur et est divisé alors qu’il est à une pression substantiellement égale à celle du fluide en amont de la compression de l’étape b).
  • le fluide intermédiaire est un gaz et n’est pas condensé par échange de chaleur avec le fluide riche en méthane.
  • l’échangeur de chaleur est un échangeur à plaques brasées et à ailettes.
  • L’échangeur de chaleur a une première extrémité (bout chaud) et une deuxième extrémité (bout froid)
  • l’écart de températures de l’échangeur de chaleur à la première extrémité de celui-ci, opérant à une température plus chaude que la deuxième extrémité, est entre 2 et 10°C
  • l’écart de températures de l’échangeur de chaleur ne dépasse pas 25°C
According to other optional features:
  • at least a portion of the intermediate fluid compressed and heated in the exchanger is expanded in a turbine to a temperature between -30°C and -80°C, preferably between -50°C and -55°C, and returned to the heat exchanger to be reheated and divided into two according to step c).
  • intermediate fluid expanded in the turbine is reheated in the heat exchanger, then expanded in another turbine to a temperature between -30°C and -80°C, preferably between -50°C and -55°C, and returned to the heat exchanger to be reheated and divided into two according to step c).
  • CO2-rich gas is a waste gas from a pressure swing adsorption process producing a hydrogen-enriched gas relative to the gas feeding the adsorption process and the hydrogen-depleted waste gas relative to the gas feeding the adsorption process.
  • the intermediate fluid contains at least 90 mol% nitrogen or methane or is a mixed refrigerant comprising at least nitrogen, methane and ethane and/or ethylene.
  • the intermediate fluid flow rate is between 10D/L and 25D/L where D is the flow rate of carbon dioxide rich gas sent to the heat exchanger in Nm3/l and L is the number of intermediate fluid flows in the heat exchanger.
  • the carbon dioxide-rich gas is compressed in a compressor upstream of the heat exchanger having at least two stages and an interstage cooler cooled either by a/the intermediate fluid portion or by water which has been cooled by the intermediate fluid portion.
  • the inlet temperature of the intermediate fluid compressor is below 0°C.
  • an interstage cooler cooled by an intermediate fluid portion at less than -55°C cools a carbon dioxide-rich gas to a pressure below 5.1 bar abs.
  • The carbon dioxide-rich gas is cooled in a cooler and then purified with water upstream of the heat exchanger and the intermediate fluid part is used to cool the carbon dioxide-rich gas.
  • a flow having the same composition as the intermediate fluid is cooled to a temperature between -120°C and -160°C and provides cold to a liquefaction or separation unit operating at a temperature between -120°C and -160°C, for example an air separation unit or a hydrogen liquefier.
  • a flow having the same composition as the intermediate fluid is cooled to a temperature between -135°C and -155°C and provides cold to a liquefaction or separation unit operating at a temperature between -135°C and -155°C, to solidify a portion of gas rich in liquefied carbon dioxide.
  • the methane-rich fluid is a methane-rich liquid which is preheated before cooling the intermediate fluid of step a) by heat exchange with at least one other intermediate fluid flow or glycolated water.
  • the compression of step b) raises the pressure of the intermediate fluid so that the intermediate fluid which heats up in the heat exchanger exits the exchanger and is divided while it is at a pressure substantially equal to that of the fluid upstream of the compression of step b).
  • the intermediate fluid is a gas and is not condensed by heat exchange with the methane-rich fluid.
  • The heat exchanger is a brazed plate and fin exchanger.
  • The heat exchanger has a first end (hot end) and a second end (cold end)
  • the temperature difference of the heat exchanger at the first end thereof, operating at a warmer temperature than the second end, is between 2 and 10°C
  • the temperature difference of the heat exchanger does not exceed 25°C

Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de liquéfaction et/ou de solidification d’un gaz riche en dioxyde de carbone comprenant un premier échangeur de chaleur , un deuxième échangeur de chaleur ayant deux extrémités, dont une première extrémité conçue pour opérer à une température plus élevée que l’autre, des moyens pour envoyer un fluide riche en méthane à basse température au premier échangeur et des moyens pour envoyer un fluide intermédiaire au premier échangeur de chaleur pour refroidir le fluide intermédiaire, un compresseur relié au premier échangeur de chaleur pour comprimer le fluide intermédiaire refroidi ou à refroidir, des moyens pour envoyer le fluide intermédiaire comprimé au deuxième échangeur de chaleur pour se réchauffer, des moyens pour séparer le fluide intermédiaire en deux, des moyens pour envoyer une partie du fluide intermédiaire au premier échangeur sans passer par la première extrémité du deuxième échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer une autre partie du fluide intermédiaire au premier échangeur en passant par la première extrémité du deuxième échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer un débit de dioxyde de carbone au deuxième échangeur de chaleur pour refroidir le débit et des moyens pour produire en débit de dioxyde de carbone liquide et/ou solide en aval du deuxième échangeur de chaleur.According to another object of the invention, there is provided an apparatus for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide comprising a first heat exchanger, a second heat exchanger having two ends, a first end of which is designed to operate at a higher temperature than the other, means for sending a fluid rich in methane at low temperature to the first exchanger and means for sending an intermediate fluid to the first heat exchanger to cool the intermediate fluid, a compressor connected to the first heat exchanger to compress the cooled or to-be-cooled intermediate fluid, means for sending the compressed intermediate fluid to the second heat exchanger to heat up, means for separating the intermediate fluid into two, means for sending a portion of the intermediate fluid to the first exchanger without passing through the first end of the second heat exchanger, means for sending another portion of the intermediate fluid to the first exchanger by passing through the first end of the second heat exchanger, means for sending a flow of carbon dioxide to the second heat exchanger to cool the flow and means for producing a flow of carbon dioxide liquid and/or solid downstream of the second heat exchanger.

L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures où :The invention will be described in more detail with reference to the figures where:

représente un procédé de liquéfaction et/ou de solidification d’un gaz riche en dioxyde de carbone selon l’invention. represents a process for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide according to the invention.

représente un procédé de liquéfaction et/ou de solidification d’un gaz riche en dioxyde de carbone selon l’invention. represents a process for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide according to the invention.

représente un procédé de liquéfaction et/ou de solidification d’un gaz riche en dioxyde de carbone selon l’invention represents a process for liquefaction and/or solidification of a gas rich in carbon dioxide according to the invention

représente un procédé de liquéfaction et/ou de solidification d’un gaz riche en dioxyde de carbone et de liquéfaction d’hydrogène selon l’invention represents a process for liquefaction and/or solidification of a gas rich in carbon dioxide and liquefaction of hydrogen according to the invention

Dans la , dans un procédé de liquéfaction et/ou la solidification d’un gaz riche en dioxyde de carbone dans lequel au moins une partie des frigories pour la liquéfaction sont fournies par un fluide riche en méthane à basse température. Le gaz contient au moins 30% mol de dioxyde de carbone, voire au moins 50% mol de dioxyde de carbone, de préférence au moins 90% mol de dioxyde de carbone. Le gaz contient également au moins un des gaz suivants : de l’azote, de l’oxygène, de l’hydrogène, du méthane, du NOx, de l’argon, du monoxyde de carbone.In the , in a process for liquefying and/or solidifying a carbon dioxide-rich gas in which at least part of the frigories for the liquefaction are provided by a low-temperature methane-rich fluid. The gas contains at least 30 mol% carbon dioxide, or even at least 50 mol% carbon dioxide, preferably at least 90 mol% carbon dioxide. The gas also contains at least one of the following gases: nitrogen, oxygen, hydrogen, methane, NOx, argon, carbon monoxide.

Le fluide riche en méthane est un liquide riche en méthane 1, par exemple du gaz naturel liquéfié ou sinon du gaz riche en méthane à une température inférieure à -50°C. Ici un liquide pressurisé par une pompe se réchauffe, voire se vaporise dans un échangeur de chaleur E1 par échange de chaleur indirect avec un seul fluide qui est un fluide intermédiaire 5 à une pression entre 5 et 40 bara jusqu’à une première température entre -30°C et -100°C.The methane-rich fluid is a methane-rich liquid 1, for example liquefied natural gas or otherwise methane-rich gas at a temperature below -50°C. Here a liquid pressurized by a pump heats up, or even vaporizes in a heat exchanger E1 by indirect heat exchange with a single fluid which is an intermediate fluid 5 at a pressure between 5 and 40 bara up to a first temperature between -30°C and -100°C.

Le fluide intermédiaire refroidi à la première température, par exemple -70°C, est comprimé dans un compresseur C juste suffisamment pour compenser la perte de charge dans l’échangeur de chaleur E1, cette pressurisation pouvant varier entre 200 mbar et plusieurs bars, selon la technologie de l’échangeur E1. Le fluide comprimé 7 est envoyé au bout froid d’un échangeur de chaleur E2 à une deuxième température entre -30°C et -80°C, de préférence entre -50°C et -55°C, par exemple -55°C ayant été réchauffé par la compression. Dans l’échangeur E2 il se réchauffe par échange de chaleur indirect avec le gaz riche en dioxyde de carbone 13 qui se condense au moins partiellement, sortant du bout froid dans cet exemple sous forme diphasique et étant séparé dans un séparateur S formant un liquide 17 et un gaz 15 qui se réchauffe dans l’échangeur E2.The intermediate fluid cooled to the first temperature, for example -70°C, is compressed in a compressor C just enough to compensate for the pressure drop in the heat exchanger E1, this pressurization being able to vary between 200 mbar and several bars, depending on the technology of the exchanger E1. The compressed fluid 7 is sent to the cold end of a heat exchanger E2 at a second temperature between -30°C and -80°C, preferably between -50°C and -55°C, for example -55°C having been heated by the compression. In the exchanger E2 it heats up by indirect heat exchange with the carbon dioxide-rich gas 13 which condenses at least partially, leaving the cold end in this example in two-phase form and being separated in a separator S forming a liquid 17 and a gas 15 which heats up in the exchanger E2.

Le fluide intermédiaire 7 réchauffé dans l’échangeur de chaleur est divisé en deux, une partie 11 du fluide sortant de l’échangeur de chaleur à une température qui diffère d’au plus 10°C de la température de point de rosée du gaz riche en dioxyde de carbone 13 à condenser au moins partiellement et qui est inférieure d’au moins 15°C à la température à laquelle le gaz 13 riche en dioxyde de carbone rentre dans l’échangeur de chaleur E2. La partie 11 peut sortir de l’échanger E2 à -20°C. Cette partie 11 constitue au moins 50 %, voire au moins 70%, du fluide intermédiaire 7 rentrant dans l’échangeur de chaleur E2. La partie 11 constituant au moins 50 % du fluide intermédiaire estThe intermediate fluid 7 heated in the heat exchanger is divided into two, a portion 11 of the fluid leaving the heat exchanger at a temperature which differs by at most 10°C from the dew point temperature of the carbon dioxide-rich gas 13 to be at least partially condensed and which is at least 15°C lower than the temperature at which the carbon dioxide-rich gas 13 enters the heat exchanger E2. The portion 11 can leave the exchanger E2 at -20°C. This portion 11 constitutes at least 50%, or even at least 70%, of the intermediate fluid 7 entering the heat exchanger E2. The portion 11 constituting at least 50% of the intermediate fluid is

i) renvoyée en circuit fermé pour être refroidie par le fluide riche en méthane en l’étape a) et/oui) returned in a closed circuit to be cooled by the methane-rich fluid in step a) and/or

ii) utilisé pour refroidir un autre réfrigérantii) used to cool another refrigerant

et/ouand/or

iii) traité d’une autre manière.(iii) treated in another manner.

Le reste 9 du fluide intermédiaire poursuit son réchauffement jusqu’au bout chaud de l’échangeur de chaleur E2, par exemple à 10°C puis traverse une vanne V1 et est remélangé avec le débit 11 qui n’a pas été réchauffé. Les vannes V1, V2 régulent les pourcentages des débits 9, 11.The remainder 9 of the intermediate fluid continues its heating up to the hot end of the heat exchanger E2, for example to 10°C, then passes through a valve V1 and is remixed with the flow 11 which has not been heated. The valves V1, V2 regulate the percentages of the flow rates 9, 11.

Le débit de fluide intermédiaire 7 est entre 10D/L et 25D/L où D est le débit de gaz riche en dioxyde de carbone 13 envoyé à l’échangeur de chaleur E2 en Nm3/l et L est le nombre de flux de fluide intermédiaire dans l’échangeur de chaleur (ici un seul).The intermediate fluid flow rate 7 is between 10D/L and 25D/L where D is the flow rate of carbon dioxide-rich gas 13 sent to the heat exchanger E2 in Nm3/l and L is the number of intermediate fluid flows in the heat exchanger (here only one).

Le fait que seulement une partie 9 du fluide intermédiaire (au plus 50%, voire au plus 30% du débit 7) arrive au bout chaud de l’échangeur de chaleur E2 permet de réduire l’écart de température au bout chaud, ainsi permettant l’usage d’un échangeur tel qu’un échangeur à plaques brasées et à ailettes comme échangeur E2The fact that only a portion 9 of the intermediate fluid (at most 50%, or even at most 30% of the flow rate 7) reaches the hot end of the heat exchanger E2 makes it possible to reduce the temperature difference at the hot end, thus allowing the use of an exchanger such as a brazed plate and fin exchanger as exchanger E2.

Évidemment le froid de la partie 11 peut être valorisé astucieusement comme illustré dans les figures 2 et 3.Obviously the cold of part 11 can be cleverly exploited as illustrated in figures 2 and 3.

La liquéfaction peut être remplacée au moins partiellement par la solidification.Liquefaction can be replaced at least partially by solidification.

Dans la qui est une variante de la , le fluide intermédiaire se réchauffé dans l’échangeur E2 jusqu’à une température intermédiaire inférieure à -20°C, est envoyé se détendre dans une turbine T jusqu’à une température entre-30°C et -80°C, de préférence entre -50°C et -55°C, est envoyé à une température entre-30°C et -80°C, de préférence entre -50°C et -55°C, au bout froid de l’échangeur E2 et se réchauffe. Ensuite il est divisé en deux, une partie 11 du fluide sortant de l’échangeur de chaleur à une température qui diffère d’au plus 10°C de la température de point de rosée du gaz riche en dioxyde de carbone 13 à condenser au moins partiellement et qui est inférieure d’au moins 15°C à la température à laquelle le gaz 13 riche en dioxyde de carbone rentre dans l’échangeur de chaleur E2. La partie 11 peut sortir de l’échanger E2 à -20°C. Cette partie 11 constitue au moins 50 %, voire au moins 70%, du fluide intermédiaire 7 rentrant dans l’échangeur de chaleur E2. La partie 11 constituant au moins 50 % du fluide intermédiaire sert à refroidir de l’eau 19 dans l’échangeur de chaleur E3 en aval de la vanne V2. L’eau ainsi refroidie 19 peut être un produit du procédé.In the which is a variant of the , the intermediate fluid heated in the exchanger E2 to an intermediate temperature below -20°C, is sent to expand in a turbine T to a temperature between -30°C and -80°C, preferably between -50°C and -55°C, is sent at a temperature between -30°C and -80°C, preferably between -50°C and -55°C, to the cold end of the exchanger E2 and heats up. Then it is divided into two, a part 11 of the fluid leaving the heat exchanger at a temperature which differs by at most 10°C from the dew point temperature of the carbon dioxide-rich gas 13 to be at least partially condensed and which is at least 15°C lower than the temperature at which the carbon dioxide-rich gas 13 enters the heat exchanger E2. The part 11 can leave the exchanger E2 at -20°C. This part 11 constitutes at least 50%, or even at least 70%, of the intermediate fluid 7 entering the heat exchanger E2. The part 11 constituting at least 50% of the intermediate fluid is used to cool water 19 in the heat exchanger E3 downstream of the valve V2. The water thus cooled 19 may be a product of the process.

Le procédé de liquéfaction peut comprendre ou être remplacé par un procédé de solidification en solidifiant le débit 13.The liquefaction process may include or be replaced by a solidification process by solidifying the flow 13.

Le reste 9 du fluide intermédiaire poursuit son réchauffement jusqu’au bout chaud de l’échangeur de chaleur E2, par exemple à 10°C puis traverse une vanne V1 et est remélangé avec le débit 11 qui a été réchauffé dans l’échangeur E3.The remainder 9 of the intermediate fluid continues to heat up to the hot end of the heat exchanger E2, for example to 10°C, then passes through a valve V1 and is remixed with the flow 11 which has been heated in the exchanger E3.

L’eau 19 peut servir à refroidir le gaz 13 en amont d’une étape de purification pour enlever l’eau qu’il contient. Sinon l’eau 19 peut refroidir un refroidisseur interétage d’un compresseur du gaz 13 en amont de l’échangeur de chaleur E2 ayant au moins deux étages. Par exemple, le refroidisseur interétage peut être refroidi par une/la partie 11 de fluide intermédiaire à moins de -55°C pour refroidir un gaz riche en dioxyde de carbone à une pression inférieure à 5,1 bar abs.The water 19 may be used to cool the gas 13 upstream of a purification step to remove the water it contains. Alternatively, the water 19 may cool an interstage cooler of a compressor of the gas 13 upstream of the heat exchanger E2 having at least two stages. For example, the interstage cooler may be cooled by a/the portion 11 of intermediate fluid at less than -55°C to cool a carbon dioxide-rich gas at a pressure of less than 5.1 bar abs.

Le débit de fluide intermédiaire 7 est entre 10D/L et 25D/L où D est le débit de gaz riche en dioxyde de carbone 13 envoyé à l’échangeur de chaleur E2 en Nm3/l et L est le nombre de flux de fluide intermédiaire dans l’échangeur de chaleur (ici deux, les débits avant et après détente dans la turbine T).The intermediate fluid flow rate 7 is between 10D/L and 25D/L where D is the flow rate of carbon dioxide-rich gas 13 sent to the heat exchanger E2 in Nm3/l and L is the number of intermediate fluid flows in the heat exchanger (here two, the flow rates before and after expansion in the turbine T).

Le débit 7 peut être détendu dans deux turbines T en série de sorte que le nombre de flux est de trois puisqu’un débit non détendu et deux débits détendus se réchauffent dans l’échangeur E2.Flow 7 can be expanded in two turbines T in series so that the number of flows is three since one non-expanded flow and two expanded flows are heated in exchanger E2.

Ceci permet d’opérer avec un débit de gaz naturel liquéfié 1 réduit par rapport à celui de la .This allows operation with a reduced flow rate of liquefied natural gas 1 compared to that of the .

Dans cet exemple, tout le fluide intermédiaire est envoyé à la turbine. Or on pourrait envisager de ne détendre qu’une partie du débit dans la turbine, de la réchauffer jusqu’au bout chaud de l’échangeur E2, de la passer dans l’échangeur E1 et de l’introduire en inter étage dans le compresseur C.In this example, all the intermediate fluid is sent to the turbine. However, one could consider expanding only part of the flow in the turbine, heating it up to the hot end of exchanger E2, passing it through exchanger E1 and introducing it in the inter-stage into compressor C.

Dans la qui est une variante de la , on voit que l’échangeur E3 envoie de l’eau refroidie 19 à l’échangeur E6 pour refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone en amont d’une sécheur P et aval de la compression dans les compresseurs V1, V2. L’eau 19 ou la partie 11 de gaz intermédiaire peut être envoyé refroidir le refroidisseur interétage E4 du compresseur V1, V2., entraîné par un moteur M.In the which is a variant of the , we see that the exchanger E3 sends cooled water 19 to the exchanger E6 to cool the carbon dioxide-rich gas upstream of a dryer P and downstream of the compression in the compressors V1, V2. The water 19 or the intermediate gas portion 11 can be sent to cool the interstage cooler E4 of the compressor V1, V2., driven by a motor M.

Cette figure montre une variante du procédé de liquéfaction utilisant un cycle de réfrigération avec un fluide 27 et deux compresseurs V3, V4.This figure shows a variant of the liquefaction process using a refrigeration cycle with a fluid 27 and two compressors V3, V4.

Le gaz riche en dioxyde de carbone 13 est comprimé dans les étages de compression V1, V2, refroidi par de l’eau dans les échangeurs E5, E6, séché dans le sécheur P et ensuite refroidi dans l’échangeur E2 comprimé à froid dans le compresser V5, refroidi dans l’échangeur de chaleur E2 où il se condense partiellement formant un liquide 17 et un gaz 15 dans le séparateur S, le gaz 15 étant comprimé à froid dans le compresseur V6, refroidi dans l’échangeur de chaleur E2 où il se condense partiellement formant un liquide 21 et un gaz25 dans le séparateur S1. Le liquide 21 est détendu et envoyé au séparateur S.Le gaz 25 se réchauffe dans l’échangeur E2.The carbon dioxide-rich gas 13 is compressed in the compression stages V1, V2, cooled by water in the exchangers E5, E6, dried in the dryer P and then cooled in the exchanger E2, compressed cold in the compressor V5, cooled in the heat exchanger E2 where it partially condenses forming a liquid 17 and a gas 15 in the separator S, the gas 15 being compressed cold in the compressor V6, cooled in the heat exchanger E2 where it partially condenses forming a liquid 21 and a gas 25 in the separator S1. The liquid 21 is expanded and sent to the separator S. The gas 25 heats up in the exchanger E2.

L’invention s’applique également à un cas comme illustré dans la demande de brevet FR2200982 déposée le 4 février 2022 dans lequel il est prévu un procédé de refroidissement, voire de condensation au moins partielle, de dioxyde de carbone gazeux et de refroidissement, voire de liquéfaction au moins partielle, d’hydrogène gazeux comprenant

  1. Une étape de compression d’un premier débit intermédiaire et une étape de compression d’un deuxième débit intermédiaire,
  2. Une étape d’échange de chaleur indirect, de préférence dans un premier échangeur de chaleur, entre un premier débit de gaz naturel liquéfié ou avec un débit de gaz naturel à une température inférieure à -50°C et au moins le premier et le deuxième débits intermédiaires comprimés dans l’étape i) pour refroidir le premier débit intermédiaire jusqu’à une température T1 entre -30°C et -100°C, voire entre -30°C et -80°C de préférence entre -25°C et -60°C et pour refroidir le deuxième débit intermédiaire jusqu’à une température inférieure à T1, de préférence entre -130°C et -150°C et pour former un premier débit gaz liquéfié réchauffé voire vaporisé ou un débit de gaz naturel réchauffé,
  3. Une étape d’envoyer le premier débit intermédiaire refroidi jusqu’à une température entre -30°C et -100°C à un deuxième échangeur de chaleur indirecte où il refroidit un débit riche en dioxyde de carbone qui de préférence se condense au moins partiellement,
  4. Une étape d’envoyer le deuxième débit intermédiaire refroidi jusqu’à entre -130°C et -150°C à un troisième échangeur de chaleur indirecte où il refroidit un débit d’hydrogène et éventuellement un fluide de cycle, et
  5. Une étape de refroidissement, voire de liquéfaction au moins partielle du débit d’hydrogène refroidi dans l’étape iv).
The invention also applies to a case as illustrated in patent application FR2200982 filed on February 4, 2022 in which a method is provided for cooling, or even at least partial condensation, of gaseous carbon dioxide and cooling, or even at least partial liquefaction, of gaseous hydrogen comprising
  1. A compression step of a first intermediate flow rate and a compression step of a second intermediate flow rate,
  2. An indirect heat exchange step, preferably in a first heat exchanger, between a first flow of liquefied natural gas or with a flow of natural gas at a temperature below -50°C and at least the first and second intermediate flows compressed in step i) to cool the first intermediate flow to a temperature T1 between -30°C and -100°C, or even between -30°C and -80°C, preferably between -25°C and -60°C and to cool the second intermediate flow to a temperature below T1, preferably between -130°C and -150°C and to form a first flow of reheated or even vaporized liquefied gas or a flow of reheated natural gas,
  3. A step of sending the first intermediate flow cooled to a temperature between -30°C and -100°C to a second indirect heat exchanger where it cools a flow rich in carbon dioxide which preferably condenses at least partially,
  4. A step of sending the second intermediate flow cooled to between -130°C and -150°C to a third indirect heat exchanger where it cools a hydrogen flow and possibly a cycle fluid, and
  5. A cooling step, or even at least partial liquefaction of the cooled hydrogen flow in step iv).

Selon la présente invention, le procédé décrit ci-dessus est adapté pour qu’une partie du premier débit intermédiaire se réchauffe jusqu’au bout chaud du deuxième échangeur de chaleur et une autre partie du premier débit intermédiaire ne se réchauffe pas jusqu’au bout chaud du deuxième échangeur de chaleur.According to the present invention, the method described above is adapted so that a portion of the first intermediate flow heats up to the hot end of the second heat exchanger and another portion of the first intermediate flow does not heat up to the hot end of the second heat exchanger.

La liquéfaction peut être remplacée par une étape de solidification du CO2.Liquefaction can be replaced by a CO2 solidification step.

illustre un procédé intégré de refroidissement de dioxyde de carbone gazeux, de refroidissement d’hydrogène gazeux et de vaporisation de gaz naturel liquéfié. L’appareil de vaporisation 100 de gaz naturel liquéfié comprend optionnellement une pompe P si le gaz naturel liquéfié 1 n’est pas à la pression requise. Le gaz naturel liquéfié 1 est divisé en deux parties, une partie étant envoyée à un échangeur de chaleur E1 de type à plaques et à ailettes, par exemple en aluminium brasé. Le liquide parcourt tout l’échangeur du bout froid au bout chaud et s’y vaporise. Le reste 5 du liquide 1 est envoyé par la vanne V1 à un échangeur de chaleur E4 où il échange de la chaleur et est vaporisé par un débit 7 de gaz de cycle. Les deux gaz vaporisés dans les échangeurs E1, E4 sont mélangés pour former le gaz naturel vaporisé 45. De préférence le gaz naturel vaporisé 3 sort de l’échanger E1 à une température supérieure à 0°C. illustrates an integrated process for cooling carbon dioxide gas, cooling hydrogen gas and vaporizing liquefied natural gas. The liquefied natural gas vaporization apparatus 100 optionally comprises a pump P if the liquefied natural gas 1 is not at the required pressure. The liquefied natural gas 1 is divided into two parts, one part being sent to a plate and fin type heat exchanger E1, for example made of brazed aluminum. The liquid travels through the entire exchanger from the cold end to the hot end and vaporizes there. The remainder 5 of the liquid 1 is sent by the valve V1 to a heat exchanger E4 where it exchanges heat and is vaporized by a flow 7 of cycle gas. The two gases vaporized in the exchangers E1, E4 are mixed to form the vaporized natural gas 45. Preferably the vaporized natural gas 3 leaves the exchanger E1 at a temperature above 0°C.

Le gaz naturel liquéfié 1,3 peut être remplacé par du gaz naturel à moins de -50°C.Liquefied natural gas 1.3 can be replaced by natural gas at less than -50°C.

Le liquéfacteur 500 de dioxyde de carbone comprend un compresseur C3 pour comprimer le dioxyde de carbone gazeux 450. Le gaz comprimé 13 est refroidi, épuré en eau et éventuellement en méthanol puis comprimé dans un compresseur C4, refroidi puis comprimé dans un compresseur C5. Le gaz comprimé dans le compresseur C5 se condense partiellement dans un échangeur de chaleur E2 de type à plaques et à ailettes, par exemple en aluminium brasé. Le gaz 13 est riche en dioxyde de carbone et contient au moins 90% mol de dioxyde de carbone, voire au moins 95% de dioxyde de carbone. Le fluide diphasique formé est envoyé à un séparateur de phases S1 qui produit un gaz 17 qui se réchauffe dans l’échangeur E2 et rejoint le gaz à comprimer dans le compresseur C5. Le liquide du séparateur de phases est renvoyé en partie comme liquide 21 qui est vaporisé dans l’échangeur E2 et rejoint le gaz à comprimer dans le compresseur C5. Le reste 17 du liquide du séparateur S1 est envoyé à une colonne de strippage R, dont le liquide de cuve 550 épuré en impuretés légères constitue le CO2 liquéfié. Le gaz de la colonne R se réchauffe dans l’échangeur E2.The carbon dioxide liquefier 500 comprises a compressor C3 for compressing the gaseous carbon dioxide 450. The compressed gas 13 is cooled, purified of water and optionally of methanol and then compressed in a compressor C4, cooled and then compressed in a compressor C5. The gas compressed in the compressor C5 partially condenses in a plate and fin heat exchanger E2, for example made of brazed aluminum. The gas 13 is rich in carbon dioxide and contains at least 90 mol% carbon dioxide, or even at least 95% carbon dioxide. The two-phase fluid formed is sent to a phase separator S1 which produces a gas 17 which heats up in the exchanger E2 and joins the gas to be compressed in the compressor C5. The liquid from the phase separator is returned in part as liquid 21 which is vaporized in the exchanger E2 and joins the gas to be compressed in the compressor C5. The remainder 17 of the liquid from the separator S1 is sent to a stripping column R, whose tank liquid 550 purified of light impurities constitutes the liquefied CO2. The gas from column R is heated in the exchanger E2.

Le gaz 13 peut être solidifié pour fournir un produit solide ou le solide peut être vaporisé pour former un gaz ou un liquide.Gas 13 may be solidified to provide a solid product or the solid may be vaporized to form a gas or liquid.

Si le gaz 13 est suffisamment pur, la colonne R ne sera pas nécessaire.If gas 13 is sufficiently pure, column R will not be necessary.

Les frigories nécessaires pour cette liquéfaction dans le liquéfacteur E2 sont récupérées au moins en partie par un cycle fermé. Le premier fluide intermédiaire gaz de cycle 11 se réchauffe dans l’échangeur de chaleur E2, est comprimé dans un compresseur C1 puis est éventuellement divisé en deux. Une partie du gaz de cycle arrive dans la partie la plus chaude de l’échangeur de chaleur E1 et se refroidit jusqu’à une température intermédiaire de l’échangeur E2. Le reste du gaz de cycle se refroidit dans l’échangeur E4 et les deux fluides refroidis sont mélangés pour former le gaz de cycle 11.The frigories required for this liquefaction in the liquefier E2 are recovered at least in part by a closed cycle. The first intermediate fluid cycle gas 11 heats up in the heat exchanger E2, is compressed in a compressor C1 and is then optionally divided into two. A portion of the cycle gas arrives in the hottest part of the heat exchanger E1 and cools down to an intermediate temperature of the exchanger E2. The remainder of the cycle gas cools down in the exchanger E4 and the two cooled fluids are mixed to form the cycle gas 11.

Le compresseur C1 peut comprimer le gaz de cycle 11 juste suffisamment pour vaincre les pertes de charge ou sinon peut être associé à une turbine qui détend le gaz de cycle.Compressor C1 can compress cycle gas 11 just enough to overcome pressure losses or alternatively can be associated with a turbine which expands the cycle gas.

Le liquéfacteur 300 d’hydrogène comprend deux échangeurs de chaleur, un échangeur de chaleur de prérefroidissement E3 et un échangeur de chaleur final E5.The Hydrogen Liquefier 300 consists of two heat exchangers, a pre-cooling heat exchanger E3 and a final heat exchanger E5.

L’hydrogène à liquéfier 250 se refroidit d’abord dans l’échangeur E3, ensuite dans un échangeur E6 et finalement dans l’échangeur E5 pour former l’hydrogène liquéfié 350.The hydrogen to be liquefied 250 is first cooled in exchanger E3, then in exchanger E6 and finally in exchanger E5 to form liquefied hydrogen 350.

Un autre cycle fermé constitué par un deuxième fluide intermédiaire transfère des frigories du gaz naturel liquéfié vers l’échangeur de chaleur E3. Le gaz de cycle 39 est comprimé dans un compresseur C2 puis parcourt l’échangeur E1 du bout chaud au bout froid avant d’être divisé en deux. Une partie 41 du gaz 39 est détendue dans une turbine T1. Le reste 43 est envoyé au bout froid de l’échangeur E3 où il se condense partiellement, puis est envoyé à un séparateur de phases 37. Le gaz du séparateur mélangé au débit turbiné 41 devient le gaz 39 qui se réchauffe dans l’échangeur E3 en le parcourant du bout froid jusqu’au bout chaud.Another closed cycle consisting of a second intermediate fluid transfers frigories from the liquefied natural gas to the heat exchanger E3. The cycle gas 39 is compressed in a compressor C2 then passes through the exchanger E1 from the hot end to the cold end before being divided into two. A portion 41 of the gas 39 is expanded in a turbine T1. The remainder 43 is sent to the cold end of the exchanger E3 where it partially condenses, then is sent to a phase separator 37. The gas from the separator mixed with the turbine flow 41 becomes the gas 39 which heats up in the exchanger E3 by passing through it from the cold end to the hot end.

Le liquide 35 du séparateur est vaporisé dans un échangeur E6 et rejoint le séparateur 37.The liquid 35 from the separator is vaporized in an exchanger E6 and joins the separator 37.

Le débit molaire D du deuxième fluide intermédiaire 39 et le débit molaire D1 de la fraction 3 du premier fluide intermédiaire échangeant de la chaleur avec le premier débit de gaz naturel liquéfié sont choisis de sorte que 0,9D<D1<1,3D.The molar flow rate D of the second intermediate fluid 39 and the molar flow rate D1 of the fraction 3 of the first intermediate fluid exchanging heat with the first flow rate of liquefied natural gas are chosen so that 0.9D<D1<1.3D.

Le premier et/ou le deuxième fluide intermédiaire 9, 39 contient au moins 50% mol d’azote, voire au moins 90% mol d’azote, ou même 99% mol d’azote.The first and/or second intermediate fluid 9, 39 contains at least 50 mol% nitrogen, or even at least 90 mol% nitrogen, or even 99 mol% nitrogen.

Le premier et/ou le deuxième fluide intermédiaire 9, 39 reste à l’état gazeux pendant tout refroidissement du procédé.The first and/or second intermediate fluid 9, 39 remains in the gaseous state during any cooling of the process.

Un débit 41, 43 ayant la même composition que le fluide intermédiaire 9, 11 est refroidi jusqu’à une température entre -120°C et -160°C et fournit du froid à une unité de liquéfaction ou de séparation opérant à une température entre -120°C et -160°C, par exemple un appareil de séparation d’air ou un liquéfacteur E3 d’hydrogène 27.un débit ayant la même composition que le fluide intermédiaire est refroidie jusqu’à une température entre -135°C et -155°C et fournit du froid à une unité de liquéfaction ou de séparation opérant à une température entre -135°C et -155°C, pour solidifier une partie de gaz riche en dioxyde de carbone liquéfié.A flow 41, 43 having the same composition as the intermediate fluid 9, 11 is cooled to a temperature between -120°C and -160°C and provides cold to a liquefaction or separation unit operating at a temperature between -120°C and -160°C, for example an air separation device or a hydrogen liquefier E3 27. a flow having the same composition as the intermediate fluid is cooled to a temperature between -135°C and -155°C and provides cold to a liquefaction or separation unit operating at a temperature between -135°C and -155°C, to solidify a portion of gas rich in liquefied carbon dioxide.

Le fluide riche en méthane 1 est un liquide riche en méthane qui peut être préchauffé avant de refroidir le fluide intermédiaire 5 de l’étape a) par échange de chaleur avec au moins un autre débit de fluide intermédiaire ou de l’eau glycolée.The methane-rich fluid 1 is a methane-rich liquid which can be preheated before cooling the intermediate fluid 5 of step a) by heat exchange with at least one other flow of intermediate fluid or glycolated water.

Pour toutes les figures, l’écart de températures de l’échangeur de chaleur E2 au bout chaud est entre 2 et 10°C et l’écart de températures de l’échangeur de chaleur E2 de préférence ne dépasse pas 25°C.For all figures, the temperature difference of the heat exchanger E2 at the hot end is between 2 and 10°C and the temperature difference of the heat exchanger E2 preferably does not exceed 25°C.

Claims (16)

Procédé de liquéfaction et/ou de solidification d’un gaz (13) riche en dioxyde de carbone dans lequel au moins une partie des frigories pour la liquéfaction et/ou la solidification sont fournies par un fluide riche en méthane (1) à basse température caractérisé en ce que :
a) le fluide riche en méthane est un liquide riche en méthane, par exemple du gaz naturel liquéfié ou du gaz riche en méthane à une température inférieure à -50°C , le fluide riche en méthane refroidit un fluide intermédiaire (5) à une pression entre 5 et 40 bara jusqu’à une première température entre -30°C et -100°C
b) le fluide intermédiaire est comprimé (C, C1) avant ou après le refroidissement jusqu’à la première température et envoyé à un échangeur de chaleur (E2) à une deuxième température entre -30°C et -80°C, de préférence entre -50°C et -55°C où il se réchauffe par échange de chaleur indirect avec le gaz riche en dioxyde de carbone qui se condense au moins partiellement et/ou se solidifie
c) le fluide intermédiaire réchauffé dans l’échangeur de chaleur est divisé en deux, une partie (11) du fluide sortant de l’échangeur de chaleur à une température qui diffère d’au plus 10°C de la température de point de rosée du gaz riche en dioxyde de carbone à condenser au moins partiellement et qui est inférieure d’au moins 15°C à la température à laquelle le gaz riche en dioxyde de carbone rentre dans l’échangeur de chaleur à une première extrémité de celui-ci, cette partie constituant au moins 50 %, voire au moins 70%, du fluide intermédiaire rentrant dans l’échangeur de chaleur et
la partie constituant au moins 50 % du fluide intermédiaire n’est pas réchauffée dans l’échangeur de chaleur et
i) n’est pas réchauffée en dehors de l’échangeur de chaleur ou
ii) est réchauffée en dehors de l’échangeur de chaleur en refroidissant un réfrigérant (19) et/ou le gaz riche en dioxyde de carbone
e) une autre partie du fluide intermédiaire (9) se réchauffe jusqu’à la première extrémité de l’échangeur de chaleur et
f) la partie constituant au moins 50% du fluide intermédiaire et l’autre partie sont mélangées et renvoyées être refroidies par le fluide riche en méthane de l’étape a).Process for liquefying and/or solidifying a gas (13) rich in carbon dioxide in which at least part of the frigories for the liquefaction and/or solidification are provided by a fluid rich in methane (1) at low temperature, characterized in that:
(a) the methane-rich fluid is a methane-rich liquid, for example liquefied natural gas or methane-rich gas at a temperature below -50°C, the methane-rich fluid cools an intermediate fluid (5) at a pressure between 5 and 40 bara to a first temperature between -30°C and -100°C
b) the intermediate fluid is compressed (C, C1) before or after cooling to the first temperature and sent to a heat exchanger (E2) at a second temperature between -30°C and -80°C, preferably between -50°C and -55°C where it heats up by indirect heat exchange with the carbon dioxide-rich gas which at least partially condenses and/or solidifies.
(c) the intermediate fluid heated in the heat exchanger is divided into two, a portion (11) of the fluid leaving the heat exchanger at a temperature which differs by at most 10°C from the dew point temperature of the carbon dioxide-rich gas to be at least partially condensed and which is at least 15°C lower than the temperature at which the carbon dioxide-rich gas enters the heat exchanger at a first end thereof, this portion constituting at least 50%, or even at least 70%, of the intermediate fluid entering the heat exchanger and
the part constituting at least 50% of the intermediate fluid is not heated in the heat exchanger and
(i) is not heated outside the heat exchanger or
ii) is heated outside the heat exchanger by cooling a refrigerant (19) and/or the carbon dioxide-rich gas
e) another portion of the intermediate fluid (9) heats up to the first end of the heat exchanger and
(f) the part constituting at least 50% of the intermediate fluid and the other part are mixed and returned to be cooled by the methane-rich fluid from step (a). Procédé selon la revendication 1 dans lequel au moins une partie du fluide intermédiaire comprimé et réchauffé dans l’échangeur est détendue dans une turbine (T) jusqu’à une température entre -30°C et -80°C, de préférence entre -50°C et -55°C, et renvoyée à l’échangeur de chaleur (E2) pour être réchauffée et divisée en deux selon l’étape c).Method according to claim 1 in which at least part of the intermediate fluid compressed and heated in the exchanger is expanded in a turbine (T) to a temperature between -30°C and -80°C, preferably between -50°C and -55°C, and returned to the heat exchanger (E2) to be reheated and divided into two according to step c). Procédé selon la revendication 2 dans lequel du fluide intermédiaire détendu dans la turbine (T) est réchauffé dans l’échangeur de chaleur (E2), ensuite détendu dans une autre turbine jusqu’à une température entre -30°C et -80°C, de préférence entre -50°C et -55°C, et renvoyé à l’échangeur de chaleur pour être réchauffé et divisé en deux selon l’étape c).Method according to claim 2 in which intermediate fluid expanded in the turbine (T) is reheated in the heat exchanger (E2), then expanded in another turbine to a temperature between -30°C and -80°C, preferably between -50°C and -55°C, and returned to the heat exchanger to be reheated and divided into two according to step c). Procédé selon l’une des revendications précédentes où le gaz riche en CO2 (13) est un gaz résiduaire d’un procédé d’adsorption par bascule de pression produisant un gaz enrichi en hydrogène par rapport au gaz alimentant le procédé d’adsorption et le gaz résiduaire appauvri en hydrogène par rapport au gaz alimentant le procédé d’adsorption.A method according to any preceding claim, wherein the CO2-rich gas (13) is a waste gas from a pressure swing adsorption process producing a gas enriched in hydrogen relative to the gas feeding the adsorption process and the waste gas depleted in hydrogen relative to the gas feeding the adsorption process. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le fluide intermédiaire (9, 11) est contient au moins 90% mol d’azote ou de méthane ou est un réfrigérant mixte comprenant de au moins l’azote, du méthane et de l’éthane et/ou de l’éthylène.Method according to one of the preceding claims in which the intermediate fluid (9, 11) contains at least 90 mol% of nitrogen or methane or is a mixed refrigerant comprising at least nitrogen, methane and ethane and/or ethylene. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le débit de fluide intermédiaire (5) est entre 10D/L et 25D/L où D est le débit de gaz riche en dioxyde de carbone (13) envoyé à l’échangeur de chaleur (E2) en Nm3/h et L est le nombre de flux de fluide intermédiaire dans l’échangeur de chaleur.Method according to one of the preceding claims in which the flow rate of intermediate fluid (5) is between 10D/L and 25D/L where D is the flow rate of carbon dioxide-rich gas (13) sent to the heat exchanger (E2) in Nm3/h and L is the number of intermediate fluid flows in the heat exchanger. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le gaz riche en dioxyde de carbone est comprimé dans un compresseur (V1, V2, C3, C4, C5) en amont de l’échangeur de chaleur ayant au moins deux étages et un refroidisseur interétage (E5) refroidi soit par une/la partie de fluide intermédiaire soit par l’eau (19) qui a été refroidie par la partie (11) de fluide intermédiaire.Method according to one of the preceding claims in which the carbon dioxide-rich gas is compressed in a compressor (V1, V2, C3, C4, C5) upstream of the heat exchanger having at least two stages and an interstage cooler (E5) cooled either by a/the intermediate fluid portion or by the water (19) which has been cooled by the intermediate fluid portion (11). Procédé selon la revendication 7 dans lequel un refroidisseur interétage (E5) refroidi par une/la partie de fluide intermédiaire (11) à moins de -55°C refroidit un gaz riche en dioxyde de carbone à une pression inférieure à 5,1 bar abs.A method according to claim 7 wherein an interstage cooler (E5) cooled by a/the intermediate fluid portion (11) to less than -55°C cools a carbon dioxide rich gas to a pressure below 5.1 bar abs. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le gaz riche en dioxyde de carbone (13) est refroidi dans un refroidisseur (E6) puis épuré en eau (P) en amont de l’échangeur de chaleur (E2) et la partie du fluide intermédiaire (11) sert à refroidir le gaz riche en dioxyde de carbone.Method according to one of the preceding claims, in which the carbon dioxide-rich gas (13) is cooled in a cooler (E6) then purified of water (P) upstream of the heat exchanger (E2) and the part of the intermediate fluid (11) is used to cool the carbon dioxide-rich gas. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel un débit ayant la même composition (41, 43) que le fluide intermédiaire est refroidie jusqu’à une température entre -120°C et -160°C et fournit du froid à une unité de liquéfaction ou de séparation (300) opérant à une température entre -120°C et -160°C, par exemple un appareil de séparation d’air ou un liquéfacteur d’hydrogène (27).Method according to one of the preceding claims in which a flow having the same composition (41, 43) as the intermediate fluid is cooled to a temperature between -120°C and -160°C and provides cold to a liquefaction or separation unit (300) operating at a temperature between -120°C and -160°C, for example an air separation apparatus or a hydrogen liquefier (27). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel un débit ayant la même composition (41, 43) que le fluide intermédiaire est refroidie jusqu’à une température entre -135°C et -155°C et fournit du froid à une unité de liquéfaction ou de séparation opérant à une température entre -135°C et -155°C, pour solidifier une partie de gaz (27) riche en dioxyde de carbone liquéfié.Method according to one of the preceding claims in which a flow having the same composition (41, 43) as the intermediate fluid is cooled to a temperature between -135°C and -155°C and provides cold to a liquefaction or separation unit operating at a temperature between -135°C and -155°C, to solidify a portion of gas (27) rich in liquefied carbon dioxide. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le fluide riche en méthane est un liquide (1) riche en méthane qui est préchauffé avant de refroidir le fluide intermédiaire (5) de l’étape a) par échange de chaleur avec au moins un autre débit de fluide intermédiaire ou de l’eau glycolée.Method according to one of the preceding claims, in which the methane-rich fluid is a methane-rich liquid (1) which is preheated before cooling the intermediate fluid (5) of step a) by heat exchange with at least one other flow of intermediate fluid or glycolated water. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la compression (C, C1) de l’étape b) élève la pression du fluide intermédiaire de sorte que le fluide intermédiaire qui se réchauffe dans l’échangeur de chaleur (E2) sort de l’échangeur et est divisé alors qu’il est à une pression substantiellement égale à celle du fluide en amont de la compression de l’étape b).Method according to one of the preceding claims, in which the compression (C, C1) of step b) raises the pressure of the intermediate fluid so that the intermediate fluid which heats up in the heat exchanger (E2) leaves the exchanger and is divided while it is at a pressure substantially equal to that of the fluid upstream of the compression of step b). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le fluide intermédiaire (5) est un gaz et n’est pas condensé par échange de chaleur avec le fluide riche en méthane (1).Method according to one of the preceding claims in which the intermediate fluid (5) is a gas and is not condensed by heat exchange with the methane-rich fluid (1). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’échangeur de chaleur (E2) est un échangeur à plaques brasées et à ailettes.Method according to one of the preceding claims, in which the heat exchanger (E2) is a brazed plate and fin exchanger. Appareil de liquéfaction et/ou de solidification d’un gaz riche en dioxyde de carbone comprenant un premier échangeur de chaleur (E1), un deuxième échangeur de chaleur (E2) ayant deux extrémités, dont une première extrémité conçue pour opérer à une température plus élevée que l’autre, des moyens pour envoyer un fluide riche en méthane à basse température (1) au premier échangeur et des moyens pour envoyer un fluide intermédiaire (5) au premier échangeur de chaleur pour refroidir le fluide intermédiaire, un compresseur (C) relié au premier échangeur de chaleur pour comprimer le fluide intermédiaire refroidi ou à refroidir, des moyens pour envoyer le fluide intermédiaire comprimé (7) au deuxième échangeur de chaleur (E2) pour se réchauffer, des moyens pour séparer le fluide intermédiaire en deux, des moyens pour envoyer une partie du fluide intermédiaire (11) au premier échangeur sans passer par la première extrémité du deuxième échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer une autre partie (9) du fluide intermédiaire au premier échangeur en passant par la première extrémité du deuxième échangeur de chaleur, des moyens pour envoyer un débit de dioxyde de carbone (13) au deuxième échangeur de chaleur pour refroidir le débit et des moyens pour produire en débit de dioxyde de carbone liquide (17) et/ou solide en aval du deuxième échangeur de chaleur.Apparatus for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide comprising a first heat exchanger (E1), a second heat exchanger (E2) having two ends, a first end of which is designed to operate at a higher temperature than the other, means for sending a low-temperature methane-rich fluid (1) to the first exchanger and means for sending an intermediate fluid (5) to the first heat exchanger to cool the intermediate fluid, a compressor (C) connected to the first heat exchanger to compress the cooled or to-be-cooled intermediate fluid, means for sending the compressed intermediate fluid (7) to the second heat exchanger (E2) to be reheated, means for separating the intermediate fluid into two, means for sending a portion of the intermediate fluid (11) to the first exchanger without passing through the first end of the second heat exchanger, means for sending another portion (9) of the intermediate fluid to the first exchanger via the first end of the second heat exchanger, means for sending a flow of carbon dioxide (13) to the second heat exchanger for cooling the flow and means for producing liquid (17) and/or solid carbon dioxide in flow downstream of the second heat exchanger.
FR2307327A 2023-07-09 2023-07-09 Process and apparatus for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide Pending FR3150853A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2307327A FR3150853A1 (en) 2023-07-09 2023-07-09 Process and apparatus for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide
PCT/EP2024/066648 WO2025011874A2 (en) 2023-07-09 2024-06-14 Method for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2307327A FR3150853A1 (en) 2023-07-09 2023-07-09 Process and apparatus for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide
FR2307327 2023-07-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3150853A1 true FR3150853A1 (en) 2025-01-10

Family

ID=88206917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2307327A Pending FR3150853A1 (en) 2023-07-09 2023-07-09 Process and apparatus for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3150853A1 (en)
WO (1) WO2025011874A2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2200982A5 (en) 1972-09-22 1974-04-19 Sperry Rand Corp
JPH0663699B2 (en) * 1990-06-14 1994-08-22 財団法人電力中央研究所 Recovery method of carbon dioxide emitted from liquefied natural gas-fired power plant
FR2805034B1 (en) * 2000-02-11 2002-05-10 Air Liquide PROCESS AND PLANT FOR LIQUEFACTION OF VAPORISATE RESULTING FROM THE EVAPORATION OF LIQUEFIED NATURAL GAS
FR2969404A1 (en) 2010-12-16 2012-06-22 Schneider Electric Ind Sas COMMUNICATION DEVICE AND ELECTRICAL BOARD COMPRISING SUCH A DEVICE
US20160047597A1 (en) * 2013-03-27 2016-02-18 Highview Enterprises Limited Method and apparatus in a cryogenic liquefaction process
US20190151789A1 (en) 2017-11-22 2019-05-23 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Carbon dioxide capturing apparatus using cold heat of liquefied natural gas and power generation system using same
US20220252341A1 (en) * 2021-02-05 2022-08-11 Air Products And Chemicals, Inc. Method and system for decarbonized lng production

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2200982A5 (en) 1972-09-22 1974-04-19 Sperry Rand Corp
JPH0663699B2 (en) * 1990-06-14 1994-08-22 財団法人電力中央研究所 Recovery method of carbon dioxide emitted from liquefied natural gas-fired power plant
FR2805034B1 (en) * 2000-02-11 2002-05-10 Air Liquide PROCESS AND PLANT FOR LIQUEFACTION OF VAPORISATE RESULTING FROM THE EVAPORATION OF LIQUEFIED NATURAL GAS
FR2969404A1 (en) 2010-12-16 2012-06-22 Schneider Electric Ind Sas COMMUNICATION DEVICE AND ELECTRICAL BOARD COMPRISING SUCH A DEVICE
US20160047597A1 (en) * 2013-03-27 2016-02-18 Highview Enterprises Limited Method and apparatus in a cryogenic liquefaction process
US20190151789A1 (en) 2017-11-22 2019-05-23 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Carbon dioxide capturing apparatus using cold heat of liquefied natural gas and power generation system using same
US20220252341A1 (en) * 2021-02-05 2022-08-11 Air Products And Chemicals, Inc. Method and system for decarbonized lng production

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LEE DONGJUN ET AL: "Integrating hydrogen liquefaction with steam methane reforming and CO2 liquefaction processes using techno-economic perspectives", ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, OXFORD, GB, vol. 245, 16 August 2021 (2021-08-16), XP086763961, ISSN: 0196-8904, [retrieved on 20210816], DOI: 10.1016/J.ENCONMAN.2021.114620 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2025011874A2 (en) 2025-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5984192B2 (en) Natural gas liquefaction process
US8250883B2 (en) Process to obtain liquefied natural gas
FR2714722A1 (en) Method and apparatus for liquefying a natural gas
FR2723183A1 (en) Process for the liquefaction of hydrogen
AU2013288495A1 (en) Method for separating a carbon dioxide-rich gas by partial condensation and permeation
US10612842B2 (en) LNG integration with cryogenic unit
FR2832213A1 (en) PROCESS AND PLANT FOR THE PRODUCTION OF HELIUM
FR3150853A1 (en) Process and apparatus for liquefying and/or solidifying a gas rich in carbon dioxide
EP4302028A1 (en) Method and apparatus for liquefying a co2-rich gas
EP2938414B1 (en) Method and apparatus for separating a carbon dioxide-rich gas
WO2022175204A1 (en) Method and apparatus for liquefying hydrogen
FR3138939A1 (en) Hydrogen cooling method and apparatus
EP4279848B1 (en) Method and apparatus for cooling a co2-rich flow
WO2022238212A1 (en) Method and apparatus for liquefying a gas rich in carbon dioxide
WO2023148045A1 (en) Method and apparatus for cooling carbon dioxide and hydrogen
EP4375602A1 (en) Process and apparatus for liquefaction and optionally separation of co2 by distillation
FR3033397A1 (en) PROCESS FOR COMPRESSING AND COOLING A GASEOUS MIXTURE
WO2022162041A1 (en) Method and apparatus for separating a flow rich in carbon dioxide by distillation to produce liquid carbon dioxide
FR3128776A3 (en) Process and apparatus for air separation by cryogenic distillation
EP4417915A1 (en) Method and apparatus for liquefying a carbon dioxide rich gas
FR2714720A1 (en) Natural gas liquefaction process
FR3149214A1 (en) Process and apparatus for separating a mixture containing CO2 by distillation
WO2013114020A2 (en) Method and device for condensing or pseudocondensing a gas
EP2641043A2 (en) Method and appliance for purifying a flow rich in carbon dioxide

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2