FR3033257A1 - Procede et appareil de separation d’un melange gazeux a temperature subambiante - Google Patents

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Abstract

Dans un procédé de séparation d'un mélange gazeux par séparation à température subambiante, le mélange gazeux à une première pression est refroidi, puis séparé dans une unité de séparation, un liquide est soutiré de l'unité de séparation et vaporisé pour former un produit gazeux sous pression, et une partie au moins de la chaleur de vaporisation du liquide est fournie par au moins une première pompe à chaleur (31) utilisant l'effet magnétocalorique dont la source chaude échange de la chaleur, directement ou indirectement, avec le liquide qui se vaporise, et une partie au moins de la chaleur de de-sous-refroidissement du liquide est fournie par au moins une deuxième pompe à chaleur (81) utilisant l'effet magnétocalorique dont la source chaude échange de la chaleur avec le liquide qui se de-sous-refroidit, les sources froide des pompes à chaleur échangeant de la chaleur avec au moins une partie du mélange gazeux qui se refroidit.

Description

1 La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de séparation d'un mélange gazeux, par exemple l'air, à température subambiante, voire cryogénique. Pour produire un gaz de l'air sous pression, il est connu de vaporiser un liquide pressurisé soutiré d'une colonne de distillation par échange de chaleur contre un autre gaz pressurisé du procédé, généralement de l'air pressurisé à haute pression. Cette vaporisation s'effectue généralement en envoyant le liquide pressurisé dans au moins un passage d'une ligne d'échange, l'autre gaz pressurisé étant envoyé se refroidir dans au moins un autre passage de cette ligne d'échange, le transfert de chaleur latente de l'autre gaz pressurisé au liquide pressurisé étant indirect, car il s'effectue à travers la paroi du passage. Si le liquide est pressurisé à une pression supercritique, la pseudo-vaporisation remplace la vaporisation. Dans ce qui suit, le terme « vaporisation » couvre également la pseudo-vaporisation. Si l'autre gaz est pressurisé à une pression supercritique, la pseudo-condensation remplace la condensation. Dans ce qui suit, le terme « condensation » couvre également la pseudo-condensation. Les pourcentages concernant les puretés dans ce document sont des pourcentages molaires. La séparation peut s'effectuer dans au moins une colonne de distillation et/ou au moins une colonne d'absorption et/ou au moins un pot séparateur et/ou au moins une membrane et/ou par déflegmation. La réfrigération magnétique repose sur l'utilisation de matériaux magnétiques présentant un effet magnétocalorique. Réversible, cet effet se traduit par une variation de leur température lorsqu'ils sont soumis à l'application d'un champ magnétique externe. Les plages optimales d'utilisation de ces matériaux se situent au voisinage de leur température de Curie (Tc). En effet, plus les variations d'aimantation, et par conséquent les changements d'entropie magnétique, sont élevés, plus les changements de leur température sont élevés. L'effet magnétocalorique est dit direct lorsque la température du matériau augmente quand il 3033257 2 est mis dans un champ magnétique, indirect lorsqu'il se refroidit quand il est mis dans un champ magnétique. La suite de la description sera faite pour le cas direct, mais la transposition au cas indirect est évidente pour l'homme de l'art. Il existe plusieurs cycles thermodynamiques basés sur ce principe. Un cycle classique de réfrigération 5 magnétique consiste i) à magnétiser le matériau pour en augmenter la température ii) à refroidir le matériau à champ magnétique constant pour rejeter de la chaleur iii) à démagnétiser le matériau pour le refroidir et iv) à chauffer le matériau à champ magnétique constant (en général, nul) pour capter la chaleur. Un dispositif de réfrigération magnétique met en oeuvre des éléments en 10 matériau magnétocalorique, qui génèrent de la chaleur lorsqu'ils sont magnétisés et absorbent de la chaleur lorsqu'ils sont démagnétisés. Il peut mettre en oeuvre un régénérateur à matériau magnétocalorique pour amplifier la différence de température entre la « source chaude » et la « source froide » : on parle alors de réfrigération magnétique à régénération active. Cet effet est décrit dans l'article de 15 Techniques de l'Ingénieur de 2005 de Lebouc intitulé « Réfrigération magnétique ». Il est connu d'utiliser l'effet magnétocalorique pour fournir du froid à un procédé de séparation à température subambiante dans EP-A-2551005 ou encore US-A-652404. FR-A-3010511 décrit la vaporisation d'un liquide issu de la séparation en 20 réduisant le rapport de pression entre le gaz à condenser et le liquide à vaporiser normalement nécessaire pour un échange de chaleur à travers un échangeur, au moins une partie de la chaleur requise pour vaporiser le liquide provient d'une pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique. La présente invention adresse le problème de réduire la consommation 25 énergétique pour fournir un produit gazeux sous pression à partir d'un liquide issu de la séparation en utilisant au moins deux pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique. L'invention consiste à améliorer l'utilisation du froid disponible lors de la vaporisation et de réchauffement du liquide pressurisé issu de la séparation, comme 30 source chaude d'une pompe à chaleur magnétocalorique. On utilise le froid issu de la 3033257 3 vaporisation, mais aussi au moins une partie de celui issu du de-sous-refroidissement du liquide et/ou au moins une partie de celui issu de la surchauffe du gaz. Une pompe à chaleur est un dispositif thermodynamique permettant de transférer une quantité de chaleur d'un milieu considéré comme « émetteur » dit 5 « source froide » d'où l'on extrait la chaleur vers un milieu considéré comme « récepteur » dit « source chaude » où l'on fournit la chaleur, la source froide étant à une température plus froide que la source chaude. Le cycle classique utilisé dans l'état de l'art pour ce type d'application est un cycle thermodynamique de compression - refroidissement (condensation) - détente 10 - réchauffement (vaporisation) d'un fluide frigorifique. Une température ambiante est la température de l'air ambiant dans lequel se situe le procédé, ou encore une température d'un circuit d'eau de refroidissement en lien avec la température d'air. Une température subambiante est au moins 10°C inférieure à la température 15 ambiante, par exemple inférieure à 0°C. Une température cryogénique est inférieure à -50°C. Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de séparation d'un mélange gazeux par séparation à température subambiante, voire cryogénique, dans lequel un mélange gazeux à une première pression est refroidi, puis séparé dans une 20 unité de séparation, par exemple un système de colonnes comprenant au moins une colonne, un liquide est soutiré de l'unité de séparation et vaporisé pour former un produit gazeux sous pression, éventuellement après pressurisation à une pression supérieure ou après dépressurisation à une pression inférieure à la pression à laquelle il est soutiré, caractérisé en ce qu'une partie au moins de la chaleur de 25 vaporisation du liquide est fournie par au moins une première pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique dont la source chaude échange de la chaleur, directement ou indirectement, avec le liquide qui se vaporise, en ce qu'une partie au moins de la chaleur de de-sous-refroidissement du liquide et/ou une partie au moins de la chaleur de surchauffe du gaz est fournie par au moins une deuxième pompe à 30 chaleur utilisant l'effet magnétocalorique dont la source chaude échange de la chaleur, directement ou indirectement, avec le liquide qui se de-sous-refroidit ou le 3033257 4 gaz qui se réchauffe, les sources froides des au moins deux pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique échangeant de la chaleur directement ou indirectement avec au moins une partie du mélange gazeux et/ou d'un gaz issu du procédé de séparation qui se refroidit, voire se condense au moins partiellement.
5 Selon d'autres caractéristiques facultatives : - les échanges thermiques sont réalisés à travers un échangeur dédié ; - le débit de la partie du mélange gazeux et/ou d'un gaz issu du procédé de séparation diffère du débit de liquide vaporisé de moins de 10%, voire de moins de 5%, voire même de moins de 1% ; 10 - les au moins deux pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique sont combinées en une seule machine ; - le liquide vaporisé contient au moins 70% d'oxygène, ou au moins 80% d'azote, ou au moins 60% de dioxyde de carbone, ou au moins 60% de méthane ou au moins 60 % de monoxyde de carbone ; 15 - la séparation s'effectue par distillation et le système comprend au moins une colonne de distillation ; - un fluide, participant à la séparation ou non, est mis en contact direct avec un matériau magnétocalorique d'une des pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique ; 20 - les échanges thermiques sont au moins en partie réalisés entre au moins un fluide participant à la séparation ou non et un fluide caloporteur en contact avec un matériau magnétocalorique d'une des pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique à travers un échangeur ; - les échanges thermiques sont au moins en partie réalisés entre au moins un 25 fluide participant à la séparation ou non et un fluide caloporteur ayant été en contact avec un matériau magnétocalorique d'une des pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique à travers un circuit caloporteur intermédiaire ; - le mélange gazeux est l'air, le liquide pressurisé est riche en oxygène ou en azote, tout le mélange gazeux est comprimé jusqu'à une unique pression et au moins 30 une partie du mélange gazeux est au moins partiellement condensée par échange de chaleur avec les au moins deux pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique ; 3033257 5 - le mélange gazeux est l'air, le liquide pressurisé est riche en oxygène ou en azote, tout le mélange gazeux est comprimé jusqu'à une première pression, une partie du mélange gazeux est comprimée de la première pression jusqu'à une deuxième pression supérieure à la première pression et au moins une partie du 5 mélange gazeux comprimé à la deuxième pression est au moins partiellement condensée par échange de chaleur avec les au moins deux pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique. Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de séparation d'un mélange gazeux par séparation à température subambiante, voire cryogénique, 10 comprenant des moyens de refroidissement pour refroidir un mélange gazeux à une première pression, une unité de séparation, par exemple un système de colonnes comprenant au moins une colonne, reliée aux moyens de refroidissement, une conduite pour soutirer un liquide de l'unité de séparation, des moyens pour vaporiser le liquide pour former un produit gazeux sous pression, éventuellement en aval de 15 moyens de pressurisation à une pression supérieure ou de dépressurisation à une pression inférieure à la pression à laquelle il est soutiré, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une première pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique capable de fournir une partie au moins de la chaleur de vaporisation du liquide, des moyens permettant à la source chaude d'au moins la première pompe à chaleur 20 utilisant l'effet magnétocalorique d'échanger de la chaleur, directement ou indirectement, avec le liquide qui se vaporise, en ce qu'il comprend au moins une deuxième pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique capable de fournir une partie au moins de la chaleur de de-sous-refroidissement du liquide et/ou une partie au moins de la chaleur de surchauffe du gaz, des moyens permettant à la source 25 chaude d'au moins la deuxième pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique d'échanger de la chaleur, directement ou indirectement, avec le liquide qui se desous-refroidit ou le gaz qui se réchauffe, des moyens pour permettre un échange de chaleur directement ou indirectement entre les sources froides des au moins deux pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique et au moins une partie du 30 mélange gazeux et/ou d'un gaz issu du procédé de séparation qui se refroidit, voire se condense au moins partiellement.
3033257 6 L'appareil peut comprendre - un échangeur dédié pour réaliser les échanges thermiques ; - des moyens pour ajuster le débit de la partie du mélange gazeux et/ou d'un gaz issu du procédé de séparation de façon à ce qu'il diffère du débit de liquide 5 vaporisé de moins de 10%, voire de moins de 5%, voire même de moins de 1% ; - des moyens pour soutirer un liquide contenant au moins 70% d'oxygène, ou au moins 80% d'azote, ou au moins 60% de dioxyde de carbone, ou au moins 60% de méthane ou au moins 60% de monoxyde de carbone ; - la séparation s'effectue par distillation et le système comprend au moins une 10 colonne de distillation ; - des moyens pour mettre en contact direct un fluide, participant à la séparation ou non, et un matériau magnétocalorique d'une des pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique; - les échanges thermiques sont au moins en partie réalisés entre au moins un 15 fluide participant à la séparation ou non et un fluide caloporteur en contact avec un matériau magnétocalorique d'une des pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique à travers un échangeur ; - les échanges thermiques sont au moins en partie réalisés entre au moins un fluide participant à la séparation ou non et le fluide caloporteur ayant été en contact 20 avec un matériau magnétocalorique d'une des pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique à travers un circuit caloporteur intermédiaire ; - le mélange gazeux étant l'air, le liquide pressurisé étant riche en oxygène ou en azote, un compresseur pour comprimer tout le mélange gazeux jusqu'à une unique pression et des moyens pour transférer de la chaleur d'au moins une partie du 25 mélange gazeux au moins partiellement condensée par les au moins deux pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique ; - le mélange gazeux étant l'air, le liquide pressurisé étant riche en oxygène ou en azote, tout le mélange gazeux étant comprimé jusqu'à une première pression, un compresseur pour comprimer une partie du mélange gazeux de la première pression 30 jusqu'à une deuxième pression supérieure à la première pression et des moyens pour transférer de la chaleur d'au moins une partie du mélange gazeux comprimé à la 3033257 7 deuxième pression au moins partiellement condensé par échange de chaleur avec les au moins deux pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique. La figure 1 décrit l'état de l'art tel que décrit dans FR-A-3010511. L'invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures 2 5 à 6. La Figure 1 montre un appareil de séparation d'air par distillation cryogénique. L'appareil comprend une ligne d'échange de chaleur 17 et une double colonne de séparation d'air comprenant une colonne moyenne pression 23 et une colonne basse pression 25 reliées thermiquement au moyen d'un vaporiseur-condenseur 27.
10 De l'air 1 est comprimé dans un compresseur 3 jusqu'à une pression de 5.5 bara. L'air comprimé est refroidi dans le refroidisseur 5 pour former un débit refroidi 7 qui est épuré pour enlever l'eau et le dioxyde de carbone et d'autres impuretés dans une unité d'adsorption 9. L'air épuré est divisé en deux. Une partie 8 se refroidit en traversant entièrement 15 la ligne d'échange 17 jusqu'à une température de -170°C environ. Elle est ensuite divisée en deux. Une partie 19 sert de source froide pour la pompe à chaleur 31 utilisant l'effet magnétocalorique. Le reste 21 est envoyé se séparer sous forme gazeuse en cuve de colonne moyenne pression 23. La partie 19 se refroidit et se liquéfie par échange de chaleur dans la pompe à 20 chaleur 31 pour former le débit 37. Le débit 37 est divisé en une partie 39 qui est envoyée à la colonne moyenne pression 23 et une partie 41 qui est refroidi dans le sous-refroidisseur 43, détendu puis envoyée à la colonne basse pression 25. Un liquide enrichi en oxygène 33 est soutiré de la cuve de la colonne moyenne pression 23, refroidi dans le sous-refroidisseur 43 et envoyé à la colonne basse 25 pression 25. Un liquide enrichi en azote 35 est soutiré de la tête de la colonne moyenne pression 23, refroidi dans le sous-refroidisseur 43 et envoyé à la tête de la colonne basse pression 25. De l'air 11 est surpressé dans un surpresseur 13, refroidi en partie dans la ligne d'échange 17, détendu dans la turbine d'insufflation 15 et envoyé à la colonne basse 30 pression 25.
3033257 8 Un gaz riche en azote 45 est soutiré de la tête de la colonne basse pression 25, réchauffé dans le sous-refroidisseur 43 et dans la ligne d'échange 17 pour servir au moins en partie de gaz pour la régénération de l'épuration 9. Du gaz riche en azote 49 est soutiré de la tête de la colonne moyenne pression 23, réchauffé dans la ligne 5 d'échange 17 et sert de produit. De l'oxygène liquide 47 est soutiré de la colonne basse pression 25, pressurisé par une pompe 29 (par exemple, 40 bar) et réchauffé partiellement dans la ligne d'échange 17. Ensuite le liquide réchauffé est sorti de la ligne d'échange 17, vaporisé au moins partiellement dans la pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 31 où il sert de source chaude et renvoyé à la ligne 10 d'échange 17, soit pour terminer la vaporisation et se réchauffer soit uniquement pour se réchauffer. L'oxygène ainsi obtenu sert de produit. Dans la Figure 2, à la différence de la Figure 1, le réchauffement de l'oxygène liquide 47 s'effectue dans un échangeur dédié 67, contre la partie 19 de l'air qui se refroidit dans l'échangeur dédié 67. Préférentiellement, le débit de la partie 19 de l'air 15 diffère du débit de l'oxygène liquide 47 de moins de 10%, voire de moins de 5%, voire même de moins de 1%. De plus, l'oxygène liquide 47 soutiré de la colonne basse pression 25 et pressurisé par une pompe 29 (par exemple, 40 bar) est d'abord soutiré de l'échangeur dédié 67 encore sous-refroidi (par exemple, vers -139°C), puis envoyé dans une première pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 31 où il finit de 20 se dé-sous-refroidir, puis est vaporisé. L'oxygène liquide 47 ainsi vaporisé est ensuite envoyé dans une seconde pompe à chaleur magnétocalorique utilisant l'effet magnétocalorique 81 où il est surchauffé (par ex, jusqu'à vers -102°C), puis retourne ensuite dans l'échangeur dédié 67 où il continue à se réchauffer contre la partie 19 de l'air. L'oxygène gazeux sous pression ainsi obtenu sert de produit. Une première 25 partie de la partie 19 de l'air refroidi en sortie de l'échangeur dédié 67, encore essentiellement gazeuse, est liquéfiée dans la première pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 31 pour former le liquide 37. Une seconde partie de la partie 19 de l'air refroidi en sortie de l'échangeur dédié 67, encore essentiellement gazeuse, est liquéfiée dans la seconde pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 81 30 pour former le liquide 77. L'ensemble des débits 37 et 77 est divisé en une partie 39 qui est envoyée à la colonne moyenne pression 23 et une partie 41 qui est refroidie 3033257 9 dans le sous-refroidisseur 43, détendue puis envoyée à la colonne basse pression 25. Le reste de la partie 19 de l'air refroidi en sortie de l'échangeur dédié 67, encore essentiellement gazeux, est envoyé en cuve de colonne moyenne pression 23. Alternativement, le reste de la partie 19 de l'air refroidi en sortie de l'échangeur dédié 5 67, encore essentiellement gazeux, est condensé dans une pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique, avec comme source chaude la température ambiante pour soulager la puissance frigorifique que doit apporter la turbine d'insufflation 15. La Figure 2 est décrit avec un échangeur dédié 67, mais l'homme de l'art saura imaginer la description dans le cas où l'échangeur dédié 67 est intégré dans la ligne 10 d'échange 17. La Figure 3 diffère de la Figure 2, en ce que les pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 31 et 81 sont combinées en une seule machine 91. Dans la Figure 4, le réchauffement de l'oxygène liquide 47 s'effectue dans un échangeur dédié 67. Contrairement à la Figure 2, l'oxygène liquide 47 est soutiré de 15 l'échangeur dédié 67 juste pour sa vaporisation dans une pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 31, liquéfiant une partie de la partie d'air 19 refroidi dans l'échangeur dédié 67. Une partie 80 de la partie d'air 19 en cours de refroidissement dans l'échangeur dédié 67 est soutirée à un niveau de température proche de celui du palier de vaporisation de l'oxygène liquide 47, passe à travers une pompe à 20 chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 81 où la partie 80 se réchauffe, la pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 80 liquéfiant une partie 77 de la partie d'air 19 refroidi dans l'échangeur dédié 67, puis la partie 80 retourne de nouveau se refroidir dans l'échangeur dédié 67. Une autre partie 75 de l'air 19 refroidi dans l'échangeur dédié 67 est soutirée au bout froid de l'échangeur dédié 67, passe à 25 travers une pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 83 où la partie 75 se réchauffe, la pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique 83 liquéfiant une partie 78 de la partie d'air 19 refroidi dans l'échangeur dédié 67, puis la partie 75 retourne de nouveau se refroidir dans l'échangeur dédié 67. Le reste 79 de la partie d'air 19 refroidi dans l'échangeur dédié 67 est condensé dans une pompe à chaleur 30 utilisant l'effet magnétocalorique 85, avec comme source chaude la température ambiante. L'ensemble des débits 37, 77, 78 et 79 est divisé en une partie 39 qui est 3033257 10 envoyée à la colonne moyenne pression 23 et une partie 41 qui est refroidi dans le sous-refroidisseur 43, détendu puis envoyée à la colonne basse pression 25. Le reste de la Figure 4 est inchangé par rapport à la Figure 2. Dans la Figure 5, seule la partie du procédé qui vaporise l'oxygène liquide 47 5 est représentée, le reste étant inchangé par rapport à la Figure 2. L'oxygène liquide 47 pressurisé dans une pompe 29 est envoyé dans un échangeur dédié 67 où il se dé-sous-refroidit, se vaporise, puis se réchauffe pour former un produit gazeux pressurisé. Une partie d'air 19 est refroidie dans un échangeur dédié 67. Une première partie de la partie d'air 19 refroidi en sortie de l'échangeur dédié 67, encore 10 essentiellement gazeux, est liquéfiée dans une ensemble de pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique A, B, C, D, E, F et G, chaque fluide caloporteur des pompes à chaleur A, B, C, D, E, F et G étant refroidi, du coté de leur source chaude, à un niveau différent de température dans l'échangeur dédié 67, par échange de chaleur avec le fluide 47. Une deuxième partie de la partie d'air 19 refroidi en sortie 15 de l'échangeur dédié 67, encore essentiellement gazeux, est liquéfiée dans une pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique H, avec comme source chaude la température ambiante. L'ensemble des parties liquéfiées de la partie d'air 19 forme le liquide 40, qui est ensuite en partie envoyé à la colonne moyenne pression 23, et en partie refroidi dans le sous-refroidisseur 43, détendu puis envoyé à la colonne basse 20 pression 25 La Figure 6 représente de diagramme d'échange de l'échangeur dédié 67 tel que décrit dans la Figure 5. L'invention est décrite ici dans l'application de séparation de l'air à température cryogénique. Il est évident que l'invention pourrait également s'appliquer aux 25 procédés de séparation d'autres mélanges à température subambiante, par exemple, à la séparation d'un mélange contenant comme composants principaux le méthane et/ou l'azote et/ou le dioxyde de carbone et/ou le monoxyde de carbone et/ou l'hydrogène.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de séparation d'un mélange gazeux par séparation à température subambiante, voire cryogénique, dans lequel un mélange gazeux à une première pression est refroidi, puis séparé dans une unité de séparation, par exemple un système de colonnes comprenant au moins une colonne (19), un liquide (47) est soutiré de l'unité de séparation et vaporisé pour former un produit gazeux sous pression, éventuellement après pressurisation à une pression supérieure ou après dépressurisation à une pression inférieure à la pression à laquelle il est soutiré, caractérisé en ce qu'une partie au moins de la chaleur de vaporisation du liquide est fournie par au moins une première pompe à chaleur (31, 81) utilisant l'effet magnétocalorique dont la source chaude échange de la chaleur, directement ou indirectement, avec le liquide qui se vaporise, en ce qu'une partie au moins de la chaleur de de-sous-refroidissement du liquide et/ou une partie au moins de la chaleur de surchauffe du gaz est fournie par au moins une deuxième pompe à chaleur (81, 31) utilisant l'effet magnétocalorique dont la source chaude échange de la chaleur, directement ou indirectement, avec le liquide qui se dé-sous-refroidit ou le gaz qui se réchauffe, les sources froides des au moins deux pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique échangeant de la chaleur directement ou indirectement avec au moins une partie (77, 97) du mélange gazeux et/ou d'un gaz issu du procédé de séparation qui se refroidit, voire se condense au moins partiellement.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel au moins une partie (8, 11) du mélange gazeux se refroidit dans un premier échangeur de chaleur (17) dans lequel aucun liquide ne se réchauffe et une autre partie (19) du mélange gazeux se refroidit dans un deuxième échangeur de chaleur (67) où se réchauffe le liquide.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le débit de la partie du mélange gazeux (19) et/ou d'un gaz issu du procédé de séparation diffère du débit de 3033257 12 liquide vaporisé de moins de 10%, voire de moins de 5%, voire même de moins de 1%.
  4. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel les au 5 moins deux pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique sont combinées en une seule machine (91).
  5. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le liquide vaporisé contient au moins 70% d'oxygène, ou au moins 80% d'azote, ou au moins 10 60% de dioxyde de carbone, ou au moins 60% de méthane ou au moins 60 % de monoxyde de carbone.
  6. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la séparation s'effectue par distillation et le système comprend au moins une colonne de 15 distillation (23,25).
  7. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le mélange gazeux est l'air (7), le liquide pressurisé est riche en oxygène (47) ou en azote, tout le mélange gazeux est comprimé jusqu'à une unique pression et au moins une partie du 20 mélange gazeux est au moins partiellement condensée par échange de chaleur avec les au moins deux pompes à chaleur (31,81) utilisant l'effet magnétocalorique.
  8. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le mélange gazeux est l'air (7), le liquide pressurisé est riche en oxygène (47) ou en azote, tout le 25 mélange gazeux est comprimé jusqu'à une première pression, une partie du mélange gazeux est comprimée de la première pression jusqu'à une deuxième pression supérieure à la première pression et au moins une partie du mélange gazeux comprimé à la deuxième pression est au moins partiellement condensée par échange de chaleur avec les au moins deux pompes à chaleur utilisant l'effet 30 magnétocalorique. 3033257 13
  9. 9. Appareil de séparation d'un mélange gazeux par séparation à température subambiante, voire cryogénique, comprenant des moyens de refroidissement pour refroidir un mélange gazeux à une première pression, une unité de séparation, par exemple un système de colonnes comprenant au moins une colonne (23,25), reliée 5 aux moyens de refroidissement, une conduite pour soutirer un liquide (47) de l'unité de séparation, des moyens pour vaporiser le liquide pour former un produit gazeux sous pression, éventuellement en aval de moyens de pressurisation (29) à une pression supérieure ou de dépressurisation à une pression inférieure à la pression à laquelle il est soutiré, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une première pompe 10 à chaleur (31) utilisant l'effet magnétocalorique capable de fournir une partie au moins de la chaleur de vaporisation du liquide, des moyens permettant à la source chaude d'au moins la première pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique d'échanger de la chaleur, directement ou indirectement, avec le liquide qui se vaporise, en ce qu'il comprend au moins une deuxième pompe à chaleur (81) utilisant 15 l'effet magnétocalorique capable de fournir une partie au moins de la chaleur de de- sous-refroidissement du liquide et/ou une partie au moins de la chaleur de surchauffe du gaz, des moyens permettant à la source chaude d'au moins la deuxième pompe à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique d'échanger de la chaleur, directement ou indirectement, avec le liquide qui se de-sous-refroidit ou le gaz qui se réchauffe et 20 des moyens pour permettre un échange de chaleur directement ou indirectement entre les sources froides des au moins deux pompes à chaleur utilisant l'effet magnétocalorique et au moins une partie du mélange gazeux (77, 97) et/ou d'un gaz issu du procédé de séparation qui se refroidit, voire se condense au moins partiellement. 25
  10. 10. Appareil selon la revendication 9 comprenant un échangeur de chaleur (67) qui ne comprend que deux séries de passages, une pour une partie (19) du mélange qui se refroidit et l'autre pour le liquide (47) qui se réchauffe. dédié pour réaliser les échanges thermiques.
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