Brevet FR2193642A1 — publié le 19740222

La présente invention est relative à un procédé de traitement d'un gaz résiduaire contenant des oxydes d'azote. Plus particulièrement, elle est relative à un procédé de traitement d'un gaz résiduaire contenant des oxydes d'azote consistant à broyer le gaz résiduaire avec un gaz combustible contenant des hydrocarbures lourds en présence d'un catalyseur. Dans la fabrication de l'acide nitrique par oxydation de l'ammoniac, le gaz résiduaire sortant de l'opération finale de fabrication contient habituellement des oxydes d'azote toxiques tels que le monooxyde d'azote et le dioxyde d'azote habituellement à une concentration comprise entre 0,2 et 0,4 % en volume de même que de l'oxygène à une concentration comprise entre environ 2 et 3 % en volume. Pour éliminer de tels oxydes d'azote du gaz résiduaire, on a adopté un procédé dans lequel le gaz résiduaire est brûlé avec un gaz combustible en présence d'un catalyseur métallique du groupe du platine, tel que le platine, le palladium ou le rhodium de telle façon que les oxydes d'azote soient réduits à haute température,et que le gaz résiduaire ainsi traité puisse être envoyé à l'atmosphè- re [ cf. Industrial and Engineering Chemistry, 53, [ 3 ] , 199 (1961)]. Comme gaz combustible, on emploie habituellement du gaz naturel contenant principalement du méthane. quand, toutefois, le gaz naturel n'est pas suffisamment disponible, on peut employer un gaz combustible contenant des hydrocarbures relativement lourds tels que du naphta, LPG et du butane. Quand un mélange de gaz résiduaire avec un tel gaz combustible est passé sur un catalyseur approprié, la réduction du dioxyde d'azote en monooxyde d'azote se produit en .e.. temps que la combustion du gaz combustible.Pour la décomposition simultanée du monooxyde d'azote ainsi produit et du gaz résiduaire, on demande une atmosphère réductrice dans laquelle le gaz combustible est en excès stoechiométriquement parlant par rapport à la quantité d'oxygène dans le gaz résiduaire et l'on demande également une haute température supérieure à 6500C .Cepen- dant, dans le cas où on utilise un gaz combustible en excès, les hydrocarbures lourds, et plus particulièrement les hydrocarbures insaturés lourds supérieurs à l'éthylène et les hydrocarbures aromatiques, sont décomposés thermiquement de telle sorte que des particules de carbone se déposent sur la surface des catalyseurs et font baisser son activité catalytique, et la baisse de pression est telle qu'elle rend difficile une opération pendant un temps très long. De plus, la décomposition des oxydes d'azote en azote et en oxygène devient insuffisante, et les oxydes d'azote toxiques décomposés sont envoyés à l'atmosphère, ce qui peut causer un sérieux problème de pollution atmosphérique. La demanderesse a maintenant trouvé que l'incorporation d'une quantité appropriée de vapeurs dans le mélange du gaz résiduaire et du gaz combustible peut empêcher l'apparition des particules de carbone pendant le traitement de combustion de telle sorte que l'activité catalytique peut être maintenue sans aucun dégat matériel pendant un temps très long. Selon la présente invention, on fournit un procédé de traitement d'un gaz résiduaire contenant des oxydes d'azote en le brûlant en présence d'un gaz combustible contenant des hydrocarbures lourds en présence d'un catalyseur et en envoyant le gaz brtlé résultant contenant des oxydes d'azote en très faible concentration et qui comprend la réalisation de la combustion en présence de vapeur d'eau en quantité comprise entre environ 0,5 et 3,0 parties en poids pour 1 partie en poids de gaz combustible. Par combustion du gaz combustible, il se forme naturellement de la vapeur d'eau. Mais, la quantité de vapeur d'eau ainsi formée n'est pas suffisante pour empêcher d'une façon efficace l'apparition des particules de noir de carbone. De plus, l'apparition de particules de noir de carbone se produit déjà avant que la combustion du gaz combustible ne se produise. C'est pourquoi, l'introduction d'une certaine quantité de vapeur d'eau est essentielle. Le rapport de la quantité de vapeur d'eau au gaz combustible i utiliser dans la présente invention est normalement compris entre 0,5 et 3,0 : 1, de préférence 1,5 à 2,0 : 1 (en rapport de poids). Quand la quantité de vapeur d'eau est inférieure à la limite inférieure, l'effet préventif vis-à-vis du dépôt des particules de noir de carbone sur la surface du catalyseur devient insu!- risant. D'autre part, l'emploi d'une quantité de vapeur d'eau supérieure à la limite supérieure citée ci-dessus n'est pas économique, car on n'obtient pas d'amélioration supplémentaire dans l'effet préventif quand la quantité de vapeur d'eau est croissante. Comme catalyseur dans le traitement de combustion, on peut utiliser tout catalyseur conventionnel. L'utilisation d'un catalyseur du groupe du platine contenant au moins un des métaux du groupe du platine tels que le platine, le palladium et le rho dium avec ou sans nickel est le plus utilisé. On peut également utiliser tout catalyseur basé sur un oxyde de métal. Le traitement de combustion peut Autre effectué en soi d'une manière conventionnele, c'est-à-dire à une température élevée habituellement supérieure à 650 C. La concentration des oxydes d'azote dans le gaz brûlé résultant est abaissée d'une façon marquée, comparée à celle du gaz résiduaire du départ. Comme l'activité catalytique est maintenue pendant un temps très long sans aucun dégât matériel, une telle concentration aussi basse en oxyde d'azote dans le gaz brillé peut être réalisée même après un traitement continu d'un très grand volume de gaz résiduaire. Des réalisations pratiques et actuellement préférées de la présente invention sont montrées dans les exemples suivants dans lesquels les pourcentages sont exprimés en volume par volume sauf indication contraire. EXEMPLE 1 A un mélange d'un gaz résiduaire contenant des oxydes d'azote (composition : NO + N02, 0,2 %; 02 > 2,1 à 2,8 %; N2 le restant) (17 à 18 N#/hr) et d'un gaz combustible (composition : H2, 5 à 7 ; CH4 > 45 à 55 %, C2H6, 15 à 25 %, C2H4, 1 à 2 %; Composant C4, 15 à 25 %) (0,25 à 0,27 Nm3/hr), on ajoute de la vapeur d'eau (0,5 Nm3/hr) et le mélange résultant est préchauffé à une température comprise entre 430 et 4400C. Le mélange gazeux ainsi chauffé est passé sur un catalyseur en nid d'abeille à base de platine (2,42 x 10-4 m3) pour donner un gaz brillé sortant entre 670 et 700 C qui est après refroidissement envoyé à l'atmosphère. La concentration en oxyde d'azote (NO + N02) dans le gaz envoyé à l'atmosphère est de 50 à 70 ppm, et ce niveau est maintenu meme après un traitement continu de 70 heures. On observe l'aspect du catalyseur, et on n'a pas trouvé de dépôt de carbone sur la surface du catalyseur. Référence Exemple De la même façon que dans l'exemple 1 mais en n'utilisant pas de vapeur d'eau, on effectue le traitement de combustion et le poursuit pendant 55 heures. La concentration en oxyde d'azote (NO + N02) dans le gaz envoyé à l'atmosphère est de 50 à 70 ppm en début de traitement et croît entre 100 et 150 ppm en fin de traitement. Sur la surface du catalyseur, on remarque le dépôt d'une grande quantité de carbone. La présente invention a été ci-dessus illustrée par le traitement d'un gaz résiduaire contenant des oxydes d'azote et obtenu à partir d'un atelier de production d'acide nitrique. Cependant, il apparattra à l'homme de l'art que la présente invention est applicable au traitement de combustion de tout autre gaz contenant des oxydes d'azote avec un gaz combustible contenant des hydrocarbures lourds en présence d'un catalyseur La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé amélioré pour le traitement d'un gaz résiduaire contenant des oxydes d'azote comprenant la combustion du gaz résiduaire avec un gaz combustible contenant des hydrocarbures lourds en présence d'un catalyseur et l'envoi à l'atmosphère du gaz brûlé résultant contenant des oxydes d'azote à une concentration remarquablement basse, caractérisé en ce que la combustion est réalisée en présence de vapeur d'eau en quantité comprise entre environ 0,5 et 3,0 parties en poids pour 1 partie en poids de gaz combustible. 2 - Procédé amélioré selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz résiduaire est le gaz produit dans une usine de fabrication d'acide nitrique. 3 - Procédé amélioré selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz résiduaire contient des oxydes d'azote à une concentration comprise entre environ 0,2 et 0,4 % en volume. 4 - Procédé amélioré selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gaz résiduaire contient de l'oxygène à une concentration comprise entre environ 2 et 3 % en volume. 5 - Procédé amélioré selon la revendication 1, caractérisé en ce que les hydrocarbures lourds dans le gaz combustible sont des hydrocarbures supérieurs à l'éthylène. 6 - Procédé amélioré-selon la revendication 1, caractérisé en ce que les hydrocarbures lourds dans le gaz combustible sont des hydrocarbures aromatiques. 7 - Procédé amélioré selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de vapeur est comprise entre environ 1,5 et 2,0 parties en poids pour 1 partie en poids de gaz combustible. 8 - Procédé amélioré selon la revendication 1, caractérisé en ce que le catalyseur est un catalyseur d'un métal du groupe du platine. 9 - Procédé amélioré selon la revendication 8, caractérisé en ce que le catalyseur du métal du groupe du platine contient au moins un des métaux tels que le platine, le palladium et le rhodium. 10 - Procédé amélioré selon la revendication 9, caractérisé en ce que le catalyseur à base du métal du groupe du platine contient en plus du nickel. 11 - Procédé amélioré selon la revendication 1, caracté risé en ce que le catalyseur est un catalyseur à base d'oxyde métallique. 12 - Procédé amélioré selon la revendication 1, caractérisé en ce que la combustion est réalisée à une température supérieure à 6500C.