La présente invention est relative à un procédé de liquéfaction d'un courant de CO2 gazeux. Le courant contient au moins 95% mol de CO2, voire au moins 99% mol de CO2.
L'invention consiste en un procédé permettant de liquéfier un courant de CO2 contenant des impuretés (par exemple H2, N2).
Il est connu de
Ce procédé ne permet pas de sous-refroidir le liquide produit, ce qui se révèle utile quand le liquide doit être utilisé à une pression plus basse que la pression de liquéfaction.
Un but de la présente invention est de pallier les défauts de l'art antérieur.
Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé selon la revendication 1..
Selon d'autres aspects facultatifs :
L'invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant à la figure.
Dans la
Les deux derniers étages 3C, 3D de ce compresseur 3 compriment le débit 1 jusqu'à atteindre une pression suffisante permettant de condenser le courant gazeux en face de la source froide 5 disponible sur site (par exemple de l'eau glacée) dans un échangeur de chaleur 7.
Le CO2 ainsi condensé à haute pression va subir une succession de détentes dans des vannes V1, V2, afin de s'auto-refroidir par génération d'un gaz.
La première détente dans la vanne V1 se fera préférentiellement à la pression d'entrée de la dernière roue 3D du compresseur de cycle 3. Ainsi, le gaz généré 4 suite à la détente du liquide à l'équilibre détendu provenant du séparateur de phases S1 peut être recyclé en amont de la dernière roue du compresseur de cycle.
Une seconde étape de détente du liquide 14 du séparateur de phases S1 dans une seconde vanne V2 est préférentiellement envisagée afin de réduire la pression du CO2 liquéfié, avant d'entrée dans l'échangeur principal 9, permettant ainsi un gain CAPEX sur ce même échangeur. Là encore, la pression de détente est choisie afin de permettre le recyclage d'un gaz 6 d'un deuxième séparateur de phases S2 en amont de l'avant dernière roue 3C de compression.
Cette succession de détentes dans les vannes V1, V2 permet de refroidir le CO2 liquéfié 18 tout en limitant l'impact OPEX en recyclant le plus possible dans les derniers étages de compressions.
Une fois partiellement détendu et refroidi, le courant de CO2 liquide 18 va entrer dans un échangeur de chaleur 9 afin d'y être fortement sous-refroidi. Après sous-refroidissement le liquide 18 est divisé en deux parties. La partie 11 est détendue dans une vanne V3 pour former un produit liquide à la pression requise par le client, typiquement 7 bara. Une partie 13 se vaporise contre le liquide 18 dans l'échangeur de chaleur 9, après détente dans une vanne V4. La détente dans la vanne V4 amène le liquide jusqu'à atteindre une température la plus proche possible de celle du point triple (-56.5°C).
Le CO2 basse pression vaporisé 15 est ensuite recyclé aux premiers étages 3A, 3B du compresseur de cycle 3 afin d'assurer un rendement de liquéfaction de 100%. Entre les étages 3B et 3C, il est mélangé avec le débit 1.
L'échangeur de chaleur 9 mentionné ci-dessus sera un échangeur de type à tubes et à calandre (en anglais « Shell and Tubes »), avec le débit 18 à refroidir dans les tubes et le liquide détendu 13 à une pression proche de celle du point triple dans la calandre, afin d'éviter tout risque d'accident, suite à une éventuelle prise en glace de ce même courant (notamment dans le cas où le compresseur de cycle 3, dans lequel va retourner le liquide vaporisé 15, aspire trop et fasse chuter la pression en dessous de celle du point triple du CO2).
Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.