Brevet FR2263293A1 — publié le 19751003

La présente invention est relative à un procédé d'éli- mination d'ammoniac en particulier d'aienioniac de cokerie, par combustion, en présence d'air, des vapeurs ammoniacales chassées avec de la vapeur d'eau. Il est connu qu'il faut éliminer du gaz de cokerie l'ammoniac qu'il contient, car celui-ci, en coopération avec les autres impuretés du gaz 'le cokerie, cause des corrosions dans les tuyauteries et les appareillages. Aussi, pour éliminer l'ammoniac du gaz de cokerie, on a déåà appliqué différents procédés. Ainsi, par exemple, on peut faire passer le gaz de cokerie à travers un saturateur dans lequel Il ammoniac du gaz est converti, au moyen d'acide sulfurique, en sulfate d'ammonium que l'on cristallise ensuite de la solution. Selon un autre procédé, on lave le gaz de cokerie dans une tour d'absorption (laveur) avec un liquide de lavage approprié qui dissout l'ammoniac et ltélimine du gaz. Dans ce procédé, comae liquide de lavage approprié, on utilise en particulier l'eau et, de l'eau chargée d'ammoniac, on peut chasser celui-ci par simple distillafba à la vapeur d'eau. On peut convertir en sulfate d'ammonium les vapeurs animoniacales ainsi obtenues, mais on peut aussi les purifier pour obtenir de l'ammoniaque aqueuse ou de I' ammoniac condensé. toutefois, les débouchés des produits ci-dessus sont devenus beaucoup moins bons ces dernières années et il n'est plus guère possible aujourd'hui de les écouler à un prix qui. couvre les frais de fabrication. C'est pourquoi, depuis quelque temps, on tire parts dans une mesure croissante du procédé connu depuis plusieurs décennies et consistant à brûler les vapeurs ammoniacales en présence d'air. On obtient ainsi, outre de l'azote et de l'eau, des oxydes d'azote qui passent dans l'atmosphère comme gaz de fumée avec les autres constituants. Or les dispositions de plus en plus sévères sur la protection de 1' environnement obligent à diminuer aussi radicalement que possible la teneur en oxydes d'azote des gaz de fumée formés dans la combustion de l'ammoniac. L'invention a donc pour but de mettre au point un procédé d' élimination d'ammoniac, en particulier d'ammoniac de cokerie, par combustion en présence d'air, procédé dans lequel les gaz de fumée obtenus contiennent le moins possible d'oxydes d'azote. Ge qut est atteint selon l'invention, dans un procédé du genre défini plus haut, par le fait que l'on commence par brûler partiellement les vapeurs anuioniacales avec un déficit d'oxygène à une température de 950 à 11500C et qu'ensuite on les brûle complètement avec un excès d'oxygène à une température de 950 à 10500 C, la température optimale de combustion dans le second stade étant réglée par une addition appropriée de gaz de fumée recyclé et la chaleur sensible des gaz de combustion servant à former de la vapeur. D'autres détails du procédé conforme à l'invention seront expliqués ci-aprbs en regard du schéma représenté par le dessin. Celui-ci montre seulement les appareils nécessaires pour expliquer le procédé, tandis que des agencements accessoires, ainsi que les appareils de mesure et de régulation correspondants, ne sont par représentés. Les vapeurs ammoniacales destinées à être brûlées sont amenées au brûleur 2 par le tuyau 1. Pour mainténir la température de 950 à 11500C prévue dans le cas présent pour le premier stade de combustion et obtenir une formation stable de la flamme, on peut en outre introduire dans le brûleur 2, par le tuyau 3, un agent de chauffage, par exemple du gaz de cokerie. On peut cependant aussi utiliser un autre agent de chauffage tel que le gaz naturel, l'huile, etc... L'air comburant nécessaire est amené par le tuyau 4 et le ventilateur 5. Du tuyau 4 partent les tuyaux 6, 2 et 8. Â la première étape de combustion, on travaille avec un déficit d'oxygène. Autrement dit, par les tuyaux 6 et 2, on introduit dans le brûleur 2 assez d'air pour que la combustion partielle de la vapeur ammoniacale et de l'agent de chauffage, dans le premier stade, se fasse-avec une quantité d'oxygène représentant de 90 à 99,9 % de la quantité théoriquement nécessaire à la combustion complète de l'ammoniac avec formation d'azote et d'eau. Après l'extinction des flammes dans la partie antérieure de la chambre de combustion q, on introduit par le tuyau 8 un supplément d'air dans les parties moyenne et postérieure de la chambre de combustion q. En même temps, par les tuyaux 15 et 16 on ajoute encore du gaz de fumée recyclé.On dose celui-ci de façon telle que la température optimale de combustion soit maintenue dans le second stade de combustion, qui doit se dérouler à une température de 950 à 105000. Etant donné que le deuxième stade de combustion doit avoir lieu avec un excès d'oxygène, il faut en outre régler l'amenée d'air par le tuyau 8 et de gaz de fumée recyclé par les tuyaux li et 16, en délivrant aux parties moyenne et postérieure de la chambre de combustion 9 une quantité d'oxygène représentant de 100,1 à 110 % de la quantité nécessaire à la combustion complète de l'ammoniac avec formation d'azote et d'eau. A la chambre de combustion 9 fait immédiatement suite la chaudière 10 à chaleurs perdues à laquelle arrivent les gaz de fumée formés dans la combustion. Ceux-ci sont refroidis dans la chaudière 10 à chaleurs perdues où l'on tire parti de leur chaleur sensible pour la formation de vapeur. L'amenée nécessaire d'eau d'alimentation à la chaudière 10 a lieu par le tuyau 12t tandis que la vapeur formée est retirée par le tuyau 18. Pour maintenir une qualité constante de l'eau de chaudière, on purge la chaudière 10 et on retire par le tuyau 19 l'eau usée obtenue. Les gaz de fumée refroidis quittent la chaudière à chaleur passive 10 par le tuyau 12 par lequel ils arrivent à la cheminée 20. Par celle-ci, les gaz de fumée s'échappent dans l'atmosphère. Toutefois, du tuyau 12 se détache, avant la cheminée 20, le tuyau li par lequel une partie des gaz de fumée est ramenée à la chambre de combustion 9 grâce au ventilateur 14 et par les tuyaux li et 16. Nais ce processus a déjà été décrit plus en détail ci-dessus. L'esesple ci-après, qui concerne l'installation de combustion d' ammoniac servant à traiter du gaz de cokerie à un débit de 135 000 Bm3/h, vise à démontrer la possibilité d'application pratique du procédé selon l'invention. les données déterminées pour les différentes parties de l'installation sont les suivantes a) vapeurs ammoniacales Passant par le tuyau 1 2677 Nm /h ; température 700C contenant : SH3 environ 53,8 % en volume H2S n 0,8 % n C02 n 18,4 % n Hou n 0,2 % n H20 n 26,8 % r' b) agent de chauffage passant par le tuyau 3 400 Nm3/h de gaz de cokerie ; température 250 C, contenant :CO2 environ 1,5 % en volume 0n " 2,7 % " 2 .1 0,5 % " CO " 6,3 / H2 " 57,5 % CH4 " 25,5% N2 " 6,0 % c) air passant par le tuyau 6 1801 Nm3/h ; température 250C d) air passant par le tuyau 7 4336 Nm3/h ; température 250C e) température de combustion a la première étape : 105000 f) quantité d'oxygène à la première étape de combustion 95 % de la quantité théorique g) air passant par le tuyau 8 1700 Nm3/h ; température 25 C h) gaz de fumée passant par le tuyau 15 9944 Nm3/h ; température 3500C i) gaz de fumée passant par le tuyau 16 736 Nm3/h ; température 3500C j) température de combustion dans le second. stade 10200C k) quantité d1oxygène dans le second stade de combustion 110 % de la quantité théorique 1) température du gaz de fumée avant la chaudière 10 : 10200C après la chaudière 10 : 350 C m) quantité totale de gaz de fumée 21- 828 Nm3/h n) gaz de fumée allant a la cheminée 20 11 148 Nm /h ; température 3500C contenant :C02 environ 6,0 % en volume 02 " 1,3 % SO2 " 0,2 % " N2 " 62t3 % " HO " 30,2 % NOx " 120 parties par million o) vapeur saturée passant par le tuyau 18 9,3 t/h 8 16 atmosphères relatives Les données ci-dessus montrent que le procédé selon l'invention permet de conduire la combustion de l'ammoniac obtenu dans le traitement du gaz de cokerie de façon telle que les gaz de fumée formés et lâchés dans 1 t atmosphère ne contiennent plus qu'une très petite quantité d'oxydes d'azote. Le procédé selon l'invention ne nécessite qu'un léger supplément d'investissement étant donné le recyclage de gaz de fumée, relativement à d'autres procédés connus. Relativement à ces procédés connus, qui se déroulent soit avec un grand excès d'air soit à des températures de combustion plus élevées, le procédé selon l'invention se distingue par b fait que les B0 évacués sont ramenés à un tiers environ. Bien entendu, l'application du procédé selon l'invention n'est pas limitée aux vapeurs ammoniacales pratiquement exemptes de Es qui sont appliquées dans l'exemple d'exécution ci-dessus. Au contraire, on peut aussi l'utiliser pour des vapeurs am- monacales gui ont une teneur en Fs notablement plus grandes et qui peuvent aussi provenir éventuellement d'une autre source que le gaz de cokerie. REVENDI CATI ONS 1. Procédé d'élimination d'ammoniac, en particulier d'ammoniac de cokerie, par combustion en présence d'air des vapeurs ammoniacales chassées avec de la vapeur d'eau, caractérisé par le fait que l'on commence par brûler partiellement les vapeurs ammoniacales avec un déficit d'oxygène à une température de 950 à 11500C et qu'ensuite on les bru le complètement avec un excès d'oxygène à une température de 950 à 1050 C, la température optimale de combustion dans le second stade étant réglée par une addition appropriée de gaz de fumée recyclé et la chaleur sensible des gaz de combustion servant à former de la vapeur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que dans le premier stade de combustion on brûle en outre un agent de chauffage approprié, par exemple du gaz de cokerie. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la quantité d'oxygène représente, dans le premier stade de combustion de 90 à 99,9 % et, dans le second stade de 100,1 à 110 % de la quantité théorique nécessaire à la combustion. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on divise le gaz de fumée recyclé en plusieurs courants partiels que 1'on introduit dans la chambre de combustion en différents points.