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EP3049741B1 - Procédé et appareil de séparation cryogenique d'un mélange contenant au moins du monoxyde de carbone, de l'hydrogène et de l'azote - Google Patents

Procédé et appareil de séparation cryogenique d'un mélange contenant au moins du monoxyde de carbone, de l'hydrogène et de l'azote Download PDF

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Publication number
EP3049741B1
EP3049741B1 EP14796181.7A EP14796181A EP3049741B1 EP 3049741 B1 EP3049741 B1 EP 3049741B1 EP 14796181 A EP14796181 A EP 14796181A EP 3049741 B1 EP3049741 B1 EP 3049741B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
column
gas
hydrogen
enriched
nitrogen
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.)
Active
Application number
EP14796181.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3049741A2 (fr
Inventor
Angela FERNANDEZ
Pascal Marty
Bhadri PRASAD
Marie-Pascal Victor
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.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
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 LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Publication of EP3049741A2 publication Critical patent/EP3049741A2/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3049741B1 publication Critical patent/EP3049741B1/fr
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    • F25J2280/00—Control of the process or apparatus
    • F25J2280/02—Control in general, load changes, different modes ("runs"), measurements

Definitions

  • the present invention relates to a process and apparatus for cryogenic separation of a mixture containing at least carbon monoxide, hydrogen and nitrogen.
  • the nitrogen content is fluctuating
  • the condensers at the top of the columns CO / N 2 are of type "bath vaporizer”.
  • the condenser installed has de facto an excess of heat exchange surface leading to condense all of the mixture CO / N 2 bottom tank, which no longer allows to maintain the operating pressure of the column. It is no longer possible to maintain the purity of the CO to be produced and the risk of stopping the unit follows.
  • FR-A-2895067 and WO-2008/099124 describe solutions using an addition of nitrogen in case of drop of nitrogen content in the mixture.
  • an apparatus for the cryogenic separation of a mixture of carbon monoxide, hydrogen, and nitrogen and optionally methane comprising a depletion column, a denitrogenation column and optionally a separation column having an overhead condenser, a conduit for supplying the mixture, in liquid form at the top of the depletion column, a conduit for removing a hydrogen-depleted liquid connected to the depletion column, a conduit for removing a hydrogen-enriched gas from the depletion column, means for sending the depleted liquid to hydrogen or a fluid derived from this liquid at the denitrogenation column, a pipe for withdrawing a carbon monoxide enriched liquid from the denitrogenation column and a pipe for withdrawing a nitrogen-enriched gas from the head of the denitrogenation column, characterized in that it comprises means for sending at least a portion of the hydrogen enriched gas or fluid derived therefrom to the denitrogenation column.
  • the apparatus may include a separation column having an overhead condenser and wherein the means for supplying fluid derived from the hydrogen-enriched gas to the denitrogenation column comprises a conduit for supplying at least a portion of the hydrogen-enriched gas to an hydrogen-depleted liquid separation column, the conduit being connected to an intermediate point of the separation column and a conduit for supplying gas from the overhead condenser which has not condensed thereon to the denitrogenation column.
  • the apparatus may include a separation column having an overhead condenser, the conduit for removing the hydrogen depleted liquid from the depletion column being connected to the separation column, the conduit for removing a hydrogen enriched gas being connected to the separation column and comprising a carbon monoxide enriched gas outlet line at the top of the separation column and a pipe for sending a non-condensed gas from the head condenser (6) of the separation column to the denitrogenation column .
  • the apparatus may include means for detecting the nitrogen content of the mixture and / or nitrogen enriched gas and / or carbon monoxide enriched gas and means for controlling the flow rate of the at least a portion of the enriched gas. hydrogen or fluid derived from this gas sent to the denitrogenation column.
  • the apparatus may comprise means for sending at least a portion of the hydrogen-enriched gas to the separation column at an intermediate point of the separation column or to the denitrogenation column by a detector of the nitrogen content of the mixture and / or gas enriched with carbon monoxide and / or nitrogen enriched gas and / or a flow detector of the mixture and / or carbon monoxide enriched gas and / or nitrogen enriched gas.
  • the innovation of the present invention is to compensate for nitrogen reduction by importing a portion of the overhead gas from the column from exhaustion upstream of the CO / N 2 column to the CO / N 2 column: the overhead gas of the depletion column contains hydrogen, which makes it possible to increase the flow rate of incondensables directed towards the CO / N column 2 .
  • flow control means (FIC)
  • a mixture of carbon monoxide, nitrogen and hydrogen is cooled in an exchanger 9 and sent to a distillation column 1 (or separator pot).
  • a hydrogen-enriched overhead gas 12 exits at the top of the column 1 and heats up in the exchanger 9.
  • the tank liquid 13 is expanded and then sent to the top of a depletion column 2 heated in the tank by a reboiler 8.
  • the hydrogen enriched overhead gas 14 is heated in the exchanger 9 and then burned.
  • the tank liquid containing mainly nitrogen and carbon monoxide is expanded and sent to the middle of a denitrogenation column 4.
  • the tank liquor enriched in carbon monoxide is sent to the exchanger 18 where it is used to condensing the overhead gas from the denitrogenation column.
  • a nitrogen-enriched gas exits the column head.
  • valve of the pipe 26 opens and hydrogen-enriched gas is sent from the top of the depletion column to the denitrogenation column 4, preferably by mixing it with the gas formed by expanding the liquid of line 16 in a valve.
  • the mixture to be separated comprises nitrogen, hydrogen, methane and carbon monoxide.
  • the incondensables (H 2 -N 2 ) of the CO / CH 4 column are not recovered: they are sent directly to the flare or to a fuel network
  • the innovation consists in offsetting the reduction of nitrogen by an import of overhead gas (which contains hydrogen) from the exhaustion column upstream of the CO / CH 4 column, to the CO / CH 4 column. then an import of incondensables from the CO / CH 4 column to the CO / N 2 column.
  • the flows of each of the new lines are controlled by a FIC.
  • the impure CO flow rate is controlled by a PIC added to the CO / CH 4 column in order to decouple the two operating pressures of the columns.
  • the incondensables at the head of column CO / N 2 are then directed to the fuel network via the purge line N 2 which passes through the exchange line.
  • a mixture of carbon monoxide, nitrogen, hydrogen and methane is cooled in an exchanger 9 and sent to a methane feed column 1 fed at the top with liquid methane 11 or to a separator pot.
  • a hydrogen-enriched overhead gas 12 leaves at the top of column 1 and heats up in exchanger 9.
  • the tank liquid 13 is expanded and sent to the top of a depletion column 2 heated in the tank by a reboiler 8.
  • the hydrogen enriched overhead gas 14 is heated in the exchanger 9 and then burned.
  • the vessel liquid containing mainly methane and carbon monoxide is expanded and sent to the middle of a distillation column 3 having a vessel reboiler 7 and a head condenser 6.
  • An incondensable gas flow 22 has come out of this condenser 6.
  • a carbon monoxide enriched overhead gas 16 exits the column 3 and is sent to the denitrogenation column 4.
  • the tank liquid enriched in methane is pumped by the pump 5, divided in two.
  • a portion 20 vaporizes in the exchanger 9 and the remainder feeds the washing column 1 as flow 11.
  • a nitrogen-enriched gas 21 leaves the head of the column and a liquid 22 exits the carbon monoxide enriched tank.
  • the carbon monoxide vaporizes in the head condenser 18 which is a bath vaporizer.
  • the flow rates of each of the new lines 24, 26 are controlled by a detector of minimum nitrogen purity of the nitrogen purge 21 coming from the head of the column CO / N 2 4 in general after passing through the exchange lines. .
  • the impure CO flow 16 is controlled by a pressure controller added to the CO / CH 4 column in order to decouple the two operating pressures of the columns.
  • Condensable, including hydrogen, columnar head CO / N 2 are then directed to a fuel network via the nitrogen purge line 21 which passes through the heat exchange line.

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Description

  • La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de séparation cryogénique d'un mélange contenant au moins du monoxyde de carbone, de l'hydrogène et d'azote. La teneur en azote est fluctuante
  • Il est connu de séparer un tel mélange par distillation cryogénique, utilisant au moins une colonne d'épuisement servant à appauvrir le CO en H2 suivie d'une colonne de déazotation qui est une colonne de séparation CO/N2.
  • Les condenseurs en tête des colonnes CO/N2 sont de type « vaporiseur à bain ».
  • Lorsque la teneur en N2 dans le mélange (c'est à dire la teneur en N2 à l'entrée de la colonne CO/N2) est beaucoup plus faible que la teneur ayant servi pour la conception de la colonne CO/N2, le condenseur installé a de facto un excès de surface d'échange thermique conduisant à condenser la totalité du mélange CO/N2 en fond de cuve, ce qui ne permet plus de maintenir la pression d'opération de la colonne. Il n'est alors plus possible de maintenir la pureté du CO à produire et le risque d'arrêt de l'unité s'en suit. Un moyen pour réduire la surface d'échange du condenseur consiste à diminuer le niveau du bain (CO liquide - « dé-noyer » partiellement le condenseur) mais ce principe a une limite due au fait que le condenseur est de type « thermosiphon », c'est-à-dire conçu pour un taux de recirculation nécessitant une charge liquide minimum pour son bon fonctionnement, la hauteur de liquide minimum requise n'étant pas nécessairement en ligne avec la hauteur à laquelle il faudrait contrôler pour gérer des teneurs en N2 très basses.
  • Les risques liés à des teneurs trop faibles en N2 dans la colonne CO/N2 sont généralement compensés par la possibilité d'importer et d'injecter de l'N2 gazeux dans la ligne de CO impur alimentant la colonne afin de garantir la stabilité de fonctionnement du condenseur « vaporiseur à bain » et la stabilité de la pression opératoire dans la colonne.
  • FR-A-2895067 et WO-A-2008/099124 décrivent des solutions utilisant un rajout d'azote en cas de baisse de teneur d'azote dans le mélange.
  • EP-A-0928936 et « Cryogenic Gas Separation : The most economic and experienced separation process for production of carbon monoxide and hydrogen from raw synthesis gas » de Linde AG décrivent des procédés selon l'art antérieur le plus proche avec tous les caractéristiques de la préambule de la revendication 1. Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de séparation cryogénique d'un mélange contenant au moins du monoxyde de carbone, de l'hydrogène et de l'azote dans lequel :
    • le mélange, sous forme liquide est envoyé en tête d'une colonne d'épuisement où il se sépare pour former un liquide appauvri en hydrogène et un gaz enrichi en hydrogène et le liquide appauvri en hydrogène ou un fluide dérivé de ce liquide est envoyé à une colonne de déazotation où il se sépare pour former un liquide enrichi en monoxyde de carbone et un gaz enrichi en azote contenant la majorité de l'azote présent dans le mélange
    caractérisé en ce que :
    • si la teneur en azote du mélange et/ou du gaz enrichi en azote et/ou, pour la variante ii), d'un gaz enrichi en monoxyde de carbone est inférieure à un seuil,
      1. i) on envoie au moins une partie du gaz enrichi en hydrogène provenant de la colonne d'épuisement à un point intermédiaire de la colonne de déazotation ou
      2. ii) si le fluide est dérivé du liquide appauvri en hydrogène par distillation dans une colonne de séparation, on envoie au moins une partie du gaz enrichi en hydrogène provenant de la colonne d'épuisement à un point intermédiaire de la colonne à la colonne de séparation, on sort le gaz enrichi en monoxyde de carbone en tête de la colonne de séparation et on envoie un gaz non-condensé d'un condenseur de tête de la colonne de séparation à la colonne de déazotation.
  • Selon d'autres objets facultatifs :
    • selon la variante ii), le mélange contient du méthane et le liquide appauvri en hydrogène est envoyé dans la colonne de séparation, celle-ci ayant un condenseur de tête, un liquide enrichi en méthane étant produit en cuve et un gaz enrichi en monoxyde de carbone étant soutiré en tête de la colonne.
    • l'envoi de gaz enrichi en hydrogène à la colonne de séparation ou à la colonne de déazotation est déclenché par un détecteur de débit du gaz enrichi en azote.
    • pour la variante ii) l'envoi de gaz non-condensé dans le condenseur vers la colonne de déazotation est déclenché par un détecteur de débit enrichi en azote en tête de la colonne de déazotation.
    • pour la variante ii) la colonne de séparation est découplée en pression de la colonne de déazotation par un détecteur de pression sur le gaz enrichi en monoxyde de carbone en tête de la colonne de séparation.
    • pour la variante ii) dans lequel le gaz non-condensé dans le condenseur est mélangé avec le gaz enrichi en monoxyde de carbone.
    • pour la variante ii), dans lequel seulement si la teneur en azote du mélange et/ou du gaz enrichi en monoxyde de carbone et/ou du gaz enrichi en azote est inférieure à un seuil on envoie au moins une partie du gaz enrichi en hydrogène à la colonne de séparation à un point intermédiaire de la colonne de séparation et on envoie un gaz provenant du condenseur de tête qui ne s'y est pas condensé à la colonne de déazotation.
    • pour la variante ii), le mélange est un liquide de cuve d'une colonne de lavage au méthane, le liquide de lavage provenant de la cuve de la colonne de séparation.
    • le mélange est un liquide provenant d'un séparateur de phases.
    • selon la variante i) le fluide dérivé du liquide appauvri en hydrogène est produit en détendant le liquide dans une vanne.
  • Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de séparation cryogénique d'un mélange de monoxyde de carbone, d'hydrogène, et l'azote et éventuellement de méthane comprenant une colonne d'épuisement, une colonne de déazotation et éventuellement une colonne de séparation ayant un condenseur de tête, une conduite pour envoyer le mélange, sous forme liquide en tête de la colonne d'épuisement, une conduite pour enlever un liquide appauvri en hydrogène reliée à la colonne d'épuisement, une conduite pour enlever un gaz enrichi en hydrogène de la colonne d'épuisement, des moyens pour envoyer le liquide appauvri en hydrogène ou un fluide dérivé de ce liquide à la colonne de déazotation, une conduite pour soutirer un liquide enrichi en monoxyde de carbone de la colonne de déazotation et une conduite pour soutirer un gaz enrichi en azote de la tête de la colonne de déazotation caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour envoyer au moins une partie du gaz enrichi en hydrogène ou un fluide dérivé de ce gaz à la colonne de déazotation.
  • L'appareil peut comprendre une colonne de séparation ayant un condenseur de tête et dans lequel les moyens pour envoyer un fluide dérivé du gaz enrichi en hydrogène à la colonne de déazotation comprennent une conduite pour envoyer au moins une partie du gaz enrichi en hydrogène à une colonne de séparation du liquide appauvri en hydrogène, la conduite étant reliée à un point intermédiaire de la colonne de séparation et une conduite pour envoyer un gaz provenant du condenseur de tête qui ne s'y est pas condensé à la colonne de déazotation.
  • L'appareil peut comprendre une colonne de séparation ayant un condenseur de tête, la conduite pour enlever le liquide appauvri en hydrogène de la colonne d'épuisement étant reliée à la colonne de séparation, la conduite pour enlever un gaz enrichi en hydrogène étant reliée à la colonne de séparation et comprenant une conduite pour sortir gaz enrichi en monoxyde de carbone en tête de la colonne de séparation et une conduite pour envoyer un gaz non-condensé du condenseur de tête (6) de la colonne de séparation à la colonne de déazotation.
  • L'appareil peut comprendre des moyens pour détecter la teneur en azote du mélange et/ou du gaz enrichi en azote et/ou du gaz enrichi en monoxyde de carbone ainsi que des moyens pour régler le débit du au moins une partie du gaz enrichi en hydrogène ou du fluide dérivé de ce gaz envoyé à la colonne de déazotation.
  • L'appareil peut comprendre des moyens pour envoyer au moins une partie du gaz enrichi en hydrogène à la colonne de séparation à un point intermédiaire de la colonne de séparation ou à la colonne de déazotation par un détecteur de la teneur en azote du mélange et/ou du gaz enrichi en monoxyde de carbone et/ou du gaz enrichi en azote et/ou un détecteur du débit du mélange et/ou du gaz enrichi en monoxyde de carbone et/ou du gaz enrichi en azote.
  • L'innovation de la présente invention consiste à compenser la réduction d'azote par une importation d'une partie du gaz de tête provenant de la colonne d'épuisement en amont de la colonne CO/N2 vers la colonne CO/N2: le gaz de tête de la colonne d'épuisement contient de l'hydrogène, ce qui permet d'augmenter le débit d'incondensables dirigés vers la colonne CO/N2.
  • Le débit de cette nouvelle ligne est contrôlé par un moyen de commande de débit (FIC)
  • La mise en place d'une conduite de contournement des incondensables entre la colonne d'épuisement et CO/N2 apporte les avantages suivants :
    • La pression de fonctionnement de la colonne CO/N2 n'est plus dépendante de la teneur en azote dans le CO impur (résultant du gaz naturel alimentant l'unité de génération de gaz de synthèse)
    • Il n'y a pas d'importation d'azote gazeux lorsque la teneur en N2 dans le gaz de charge de la boite froide s'avère trop faible.
  • L'invention sera décrite de façon plus détaillée en se référant aux figures qui montrent des appareils selon l'invention.
  • Dans la Figure 1, un mélange 10 de monoxyde de carbone, d'azote et d'hydrogène est refroidi dans un échangeur 9 et envoyé à une colonne de distillation 1 (ou pot séparateur). Un gaz de tête 12 enrichi en hydrogène sort en tête de colonne 1 et se réchauffe dans l'échangeur 9. Le liquide de cuve 13 est détendu puis envoyé en tête d'une colonne d'épuisement 2 réchauffée en cuve par un rebouilleur 8. Le gaz de tête 14 enrichi en hydrogène est réchauffé dans l'échangeur 9 et ensuite brûlé. Le liquide de cuve 15 contenant principalement de l'azote et du monoxyde de carbone est détendu et envoyé au milieu d'une colonne de déazotation 4. Le liquide de cuve enrichi en monoxyde de carbone est envoyé à l'échangeur 18 où il sert à condenser le gaz de tête de la colonne de déazotation. Dans la colonne de déazotation 4, un gaz enrichi en azote 21 sort de la tête de la colonne.
  • Si le débit d'azote 21 passe en dessous d'un seuil donné, la vanne de la conduite 26 s'ouvre et du gaz enrichi en hydrogène est envoyé de la tête de la colonne d'épuisement à la colonne de déazotation 4, de préférence en le mélangeant avec le gaz formé en détendant le liquide de la conduite 16 dans une vanne.
  • Selon la Figure 2, le mélange à séparer comprend de l'azote, de l'hydrogène, du méthane et du monoxyde de carbone.
  • Il est connu de séparer un tel mélange par distillation cryogénique, utilisant une colonne de séparation CO/CH4 suivie d'une colonne de séparation CO/N2.
  • Les incondensables (H2-N2) de la colonne CO/CH4 ne sont pas valorisés : ils sont directement envoyés à la torche ou à un réseau fuel
  • Les colonnes CO/CH4 et CO/N2 sont opérées à des pressions égales.
  • L'innovation consiste à compenser la réduction d'azote par un import de gaz de tête (qui contient de l'hydrogène) provenant de la colonne d'épuisement en amont de la colonne CO/CH4, vers la colonne CO/CH4 puis un import des incondensables provenant de la colonne CO/CH4 vers la colonne CO/N2.
  • On récupère tout ou partie du gaz en tête de la colonne d'épuisement (qui contient de l'hydrogène) pour les diriger vers l'alimentation de la colonne CO/CH4.
  • Grâce à cette nouvelle ligne, on peut augmenter le débit d'incondensables dirigés vers la colonne CO/CH4.
  • On récupère ensuite tout ou partie des incondensables en tête de la colonne CO/CH4 (qui contient de l'hydrogène et ne contient pas de méthane) pour les diriger vers la colonne CO/N2 via la ligne de CO impur qui alimente la colonne CO/N2. Grâce à cette autre nouvelle ligne, la pression de la colonne CO/N2 peut ainsi être maintenue s'il y a un déficit d'azote dans le CO : la présence d'hydrogène compense le manque d'azote.
  • Les débits de chacune des nouvelles lignes sont contrôlés par un FIC.
  • Il faut en conséquence légèrement remonter la pression de la colonne CO/CH4 pour être certain que le débit d'incondensables sera bien dirigé vers la colonne CO/N2.
  • Le débit de CO impur est contrôlé par un PIC ajouté sur la colonne CO/CH4 afin de découpler les deux pressions de fonctionnement des colonnes.
  • Les incondensables en tête de colonne CO/N2 sont ensuite dirigés vers le réseau fuel via la ligne de purge N2 qui passe par la ligne d'échange.
  • Un mélange 10 de monoxyde de carbone, d'azote, d'hydrogène et de méthane est refroidi dans un échangeur 9 et envoyé à une colonne de lavage au méthane 1 alimentée en tête par du méthane liquide 11 ou à un pot séparateur. Un gaz de tête 12 enrichi en hydrogène sort en tête de colonne 1 et se réchauffe dans l'échangeur 9. Le liquide de cuve 13 est détendu puis envoyé en tête d'une colonne d'épuisement 2 réchauffée en cuve par un rebouilleur 8. Le gaz de tête 14 enrichi en hydrogène est réchauffé dans l'échangeur 9 et ensuite brûlé. Le liquide de cuve 15 contenant principalement du méthane et du monoxyde de carbone est détendu et envoyé au milieu d'une colonne de distillation 3 ayant un rebouilleur de cuve 7 et un condenseur de tête 6. Un débit de gaz incondensables 22 est sorti de ce condenseur 6. Un gaz de tête enrichi en monoxyde de carbone 16 sort de la colonne 3 et est envoyé à la colonne de déazotation 4. Le liquide de cuve enrichi en méthane est pompé par la pompe 5, divisé en deux. Une partie 20 se vaporise dans l'échangeur 9 et le reste alimente la colonne de lavage 1 comme débit 11.
  • Dans la colonne de déazotation 4, un gaz enrichi en azote 21 sort de la tête de la colonne et un liquide 22 sort de la cuve enrichi en monoxyde de carbone. Le monoxyde de carbone se vaporise dans le condenseur de tête 18 qui est un vaporiseur à bain.
  • Il existe une conduite 26 reliant la sortie de gaz de tête 14 de la colonne 2 avec la conduite de liquide 15 rentrant dans la colonne 3. Il existe également une conduite 24 permettant d'envoyer du gaz incondensable du condenseur 6 à la colonne de déazotation, en particulier en le mélangeant au gaz 16.
  • Ces deux conduites ne fonctionnent qu'en cas de réduction d'azote dans le débit 10 ou 16. Quant une réduction d'azote est détectée, on envoie tout ou partie du gaz en tête de la colonne d'épuisement 2 pour le diriger vers l'alimentation de la colonne CO/CH4 3. Grâce à cette nouvelle conduite, on peut augmenter le débit d'incondensables dirigés vers la colonne CO/CH4.
  • On récupère ensuite tout ou partie des incondensables du condenseur de tête 6 de la colonne CO/CH4 3 pour les diriger vers la colonne CO/N2 via la ligne de CO impur 16 qui alimente la colonne CO/N2. Grâce à cette autre nouvelle conduite 26, la pression de la colonne CO/N2 4 peut ainsi être maintenue s'il y a un déficit d'azote dans le CO : la présence d'hydrogène compense le manque d'azote.
  • Les débits de chacune des nouvelles conduites 24,26 sont contrôlés par un détecteur de pureté minimale en azote de la purge d'azote 21 provenant de la tête de la colonne CO/N2 4 en général après passage dans les lignes d'échange 9.
  • Il faut en conséquence légèrement remonter la pression de la colonne CO/CH4 3 pour être certain que le débit d'incondensables sera bien dirigé vers la colonne CO/N2 4.
  • Le débit de CO impur 16 est contrôlé par un contrôleur de pression ajouté sur la colonne CO/CH4 afin de découpler les deux pressions de fonctionnement des colonnes.
  • Les incondensables, y compris l'hydrogène, en tête de colonne CO/N2 sont ensuite dirigés vers un réseau de carburant via la conduite de purge d'azote 21 qui passe par la ligne d'échange.
    • Liste des éléments des dessins
    • 1
    Colonne de lavage ou pot séparateur
    2
    Colonne d'épuisement
    3
    Colonne de séparation méthane/monoxyde de carbone
    4
    Colonne de séparation monoxyde de carbone / azote
    5
    Pompes à méthane
    6
    Condenseur de colonne de séparation méthane / monoxyde de carbone
    7
    Rebouilleur de colonne de séparation méthane /monoxyde de carbone
    8
    Rebouilleur de colonne d'épuisement
    9
    Échangeur de chaleur
    10
    Alimentation de gaz de synthèse
    11
    Alimentation de méthane de lavage
    12
    Gaz riche en hydrogène
    13
    Alimentation de colonne d'épuisement
    14
    Gaz de tête de colonne d'épuisement
    15
    Alimentation de colonne de séparation méthane / monoxyde de carbone
    16
    Alimentation de colonne de séparation monoxyde de carbone / azote
    17
    Reflux de monoxyde de carbone liquide
    18
    Refroidisseur de colonne de séparation monoxyde de carbone / azote
    19
    Méthane liquide pompé
    20
    Purge de méthane liquide
    21
    Purge d'azote
    22
    Monoxyde de carbone basse pression
    23
    Incondensables
    24
    Conduite d'amenée de gaz riche en hydrogène vers la colonne 3
    26
    Conduite d'amenée d'incondensables vers la colonne 4
    30
    Boîte froide

Claims (13)

  1. Procédé de séparation cryogénique d'un mélange contenant au moins du monoxyde de carbone, de l'hydrogène et de l'azote dans lequel :le mélange (13), sous forme liquide est envoyé en tête d'une colonne d'épuisement (2) où il se sépare pour former un liquide appauvri en hydrogène (15,16) et un gaz enrichi en hydrogène (14), le liquide (16) appauvri en hydrogène ou un fluide (16) dérivé de ce liquide est envoyé à une colonne de déazotation (4) où il se sépare pour former un liquide enrichi en monoxyde de carbone (22) et un gaz enrichi en azote (21) contenant la majorité de l'azote présent dans le mélange
    caractérisé en ce que :
    - si la teneur en azote du mélange et/ou du gaz enrichi en azote et/ou pour la variante ii) d'un gaz enrichi en monoxyde de carbone (16) est inférieure à un seuil,
    i) on envoie au moins une partie du gaz enrichi en hydrogène (26) provenant de la colonne d'épuisement à un point intermédiaire de la colonne de déazotation ou
    ii) si le fluide est dérivé du liquide appauvri en hydrogène par distillation dans une colonne de séparation (3), on envoie au moins une partie (26) du gaz enrichi en hydrogène (14) provenant de la colonne d'épuisement à un point intermédiaire de la colonne de séparation, on sort le gaz enrichi en monoxyde de carbone en tête de la colonne de séparation et on envoie un gaz non-condensé (24) d'un condenseur de tête (6) de la colonne de séparation à la colonne de déazotation.
  2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel selon la variante ii), le mélange contient du méthane et le liquide appauvri en hydrogène (15) est envoyé dans la colonne de séparation (3), celle-ci ayant un condenseur de tête, un liquide enrichi en méthane (19) étant produit en cuve et un gaz (16) enrichi en monoxyde de carbone étant soutiré en tête de la colonne.
  3. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'envoi de gaz enrichi en hydrogène (26) à la colonne de séparation (3) ou à la colonne de déazotation (4) est déclenché par un détecteur de débit du gaz enrichi en azote (21).
  4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel pour la variante ii) l'envoi de gaz non-condensé (24) dans le condenseur (6) vers la colonne de déazotation est déclenché par un détecteur de débit enrichi en azote en tête de la colonne de déazotation
  5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel pour la variante ii) où la colonne de séparation (3) est découplée en pression de la colonne de déazotation (4) par un détecteur de pression (PIC) sur le gaz enrichi en monoxyde de carbone (16) en tête de la colonne de séparation.
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes pour la variante ii) dans lequel le gaz non-condensé (24) dans le condenseur est mélangé avec le gaz (16) enrichi en monoxyde de carbone.
  7. Procédé selon l'une des revendications précédentes pour la variante ii), dans lequel seulement si la teneur en azote du mélange et/ou du gaz enrichi en monoxyde de carbone et/ou du gaz enrichi en azote est inférieure à un seuil on envoie au moins une partie du gaz enrichi en hydrogène (26) à la colonne de séparation (3) à un point intermédiaire de la colonne de séparation et on envoie un gaz (24) provenant du condenseur de tête qui ne s'y est pas condensé à la colonne de déazotation (4).
  8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel pour la variante ii), le mélange est un liquide de cuve (13) d'une colonne de lavage au méthane (1), le liquide de lavage (11) provenant de la cuve de la colonne de séparation (3).
  9. Procédé selon la revendication 1 dans lequel selon la variante i) le fluide dérivé du liquide appauvri en hydrogène est produit en détendant le liquide (16) dans une vanne.
  10. Appareil de séparation cryogénique d'un mélange de monoxyde de carbone, d'hydrogène, et l'azote et éventuellement de méthane comprenant une colonne d'épuisement (2), une colonne de déazotation (4) et éventuellement une colonne de séparation (3) ayant un condenseur de tête (6), une conduite pour envoyer le mélange (13), sous forme liquide en tête de la colonne d'épuisement, une conduite pour enlever un liquide appauvri en hydrogène (15,16) reliée à la colonne d'épuisement, une conduite pour enlever un gaz enrichi en hydrogène (14) de la colonne d'épuisement, des moyens pour envoyer le liquide appauvri en hydrogène (16) ou un fluide dérivé de ce liquide à la colonne de déazotation, une conduite pour soutirer un liquide (22) enrichi en monoxyde de carbone de la colonne de déazotation et une conduite pour soutirer un gaz (21) enrichi en azote de la tête de la colonne de déazotation caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour envoyer au moins une partie du gaz enrichi en hydrogène ou un fluide dérivé de ce gaz à la colonne de déazotation.
  11. Appareil selon la revendication 10 comprenant une colonne de séparation (3) ayant un condenseur de tête (6), la conduite pour enlever le liquide appauvri en hydrogène (14) de la colonne d'épuisement étant reliée à la colonne de séparation, la conduite pour enlever un gaz enrichi en hydrogène étant reliée à la colonne de séparation et comprenant une conduite pour sortir gaz enrichi en monoxyde de carbone (16) en tête de la colonne de séparation et une conduite pour envoyer un gaz non-condensé (24) du condenseur de tête (6) de la colonne de séparation à la colonne de déazotation.
  12. Appareil selon l'une des revendications 10 ou 11 comprenant des moyens pour détecter la teneur en azote du mélange et/ou du gaz enrichi en azote et/ou du gaz enrichi en monoxyde de carbone (16) ainsi que des moyens pour régler le débit du au moins une partie du gaz enrichi en hydrogène ou du fluide dérivé de ce gaz envoyé à la colonne de déazotation.
  13. Appareil selon la revendication 10, 11 ou 12 comprenant des moyens pour envoyer au moins une partie du gaz enrichi en hydrogène à la colonne de séparation à un point intermédiaire de la colonne de séparation ou à la colonne de déazotation par un détecteur de la teneur en azote du mélange et/ou du gaz enrichi en monoxyde de carbone et/ou du gaz enrichi en azote et/ou un détecteur du débit du mélange et/ou du gaz enrichi en monoxyde de carbone et/ou du gaz enrichi en azote.
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