Brevet FR2320132A1 — publié le 19770304

La présente invention concerne un procédé at- réduction de la concentration des oxydes d'azote dans les gaz de combustion. Etant donné l'intérêt considérable porté à la réduction de la pollution atmosphérique, il devient de plus en plus important que tout gaz à base d'oxydes d'azote qui peut autre formé au cours d'une opération chimique ou de raffinerie, soit réduit à l'état d'azote élémentaire avant passage à 11 atmosphère des gaz considérés. Il existe un grand nombre d'oxydes d'azote tels que N20, NO, NO2, (N0)2, N203, (NO2)2, N205, etc. qu'on appelle globalement "NOx". Plusieurs de ces oxydes, tels que N02, (NO2)2 et N203 participent dans une grande mesure à la teinte brunâtre qui apparatt dans les brouillards des grandes villes.La plupart des gaz contenant des oxydes d'azote peuvent entretenir une combustion à température convenable. Cependant, il est nécessaire qu'une atmosphère réductrice soit formée avant la réaction des oxydes d'azote Qai libère l'azote. Les dispositifs connus présentent un inconvénient important que ne présente pas l'inventicn car ils reposent tous sur- un fonctionnement de brûleur avec une quantité d'air inférieure à la quantité stoechiométrique, en vue de la création de combustible destiné à réduire les oxydes d'azote. Le fonctionnement du valeur ou de la source de chaleur avec une alimentation stoechiométrique d'air par rapport au combustible, créant une atmosphère gazeuse chaude, est très commode, l'atmosphère étant rendue réductrice par addition séparee dtun mélange hydrocarbure-vapeur d'eau ou dé H2 CO ou d'hydrocarbure.Le mélange vapeur d'eau-hydrocarbu- res est avantageux étant donné la réaction de reformage CH4 + H2O = CO + 3H2 Cette réaction qui est endothermique apparatt étant dominé que de la chaleur est disponible dans l'atmosphère du four chaud, l'atmosphère devenait réductrice. L'atmosphère du four peut aussi devenir réductrice par introduction séparée d'un mélange ge air-hydrocarbures dans lequel la quantité d'air est inférieure à la quantité stoechiométrique nécessaire aux hydrocarbures mais est suffisamment importante pour que du carbo ne libre ne soit pas présent. Lorsque les oxydes NOx sont introduits dans la région contenant l'atmosphère réductrice, l'azote se libère et l'hydrogène et l'oxyde de carbone brûlent en partie. Lorsque l'azote est libéré, les gaz doivent être refroidis audessous d'une température qui limite vers les faibles valeurs la plage de ré-oxydation de l'azote. Il est donc nécessaire que les gaz passent d'une première chambre à une seconde chambre contiguë dans laquelle la température tombe aussi vite que possible. L'opération peut être réalisée par introduction d'un fluide de refroidissement ou autre, destiné à réduire rapidement la température à moins de 10950C et de préférence à moins de 9750C environ.Cette température est bien supérieure à la température d'auto-allumage de l'hydrogène et de ltoxyde de carbone si bien que ceux-ci s'enflamment automatiquement et brtlent avant le dégagement des gaz à l'atmosphère ; cette valeur est aussi bien inférieure à celle pour laquelle des quantités importantes d'azote s'oxydent automatiquement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique est un schéma d'un valeur à axe vertical et à deux cham bres,-convenant à la réduction des gaz contenant des oxydes d'azote. L'invention concerne ainsi un appareil et un procédé simples et efficaces de réduction des oxydes d'azote dans des conditions qui ne nécessitent pas un réglage précis de l'état de la combustion. Elle concerne aussi un four de réduction des oxydes d'azote dans lequel l'atmosphère réductrice est formée par un mélange de vapeur d'eau et d'hydrocarbures et, après réduction, le mélange des gaz est rapidement refroidi à une température à laquelle l'azote ne peut pas se recombiner avec l'oxygène. Sur le dessin, la référence 10 désigne de façon générale le four de combustion. La référence 12 désigne la première chambre du four et la référence 14 la seconde. La référence 16 indique de façon générale l'alimentation en air et en combustible, donnant la température qui convient à la réduction. Le broyeur comprend une canalisation 18 d'alimentation en combustible gazeux et un bradeur proprement dit 20 ayant une canalisation 22 d'air formant chambre d'équilibrage et destinée à transmettre l'air de combustion. L'alimentation en air est réglée stoechiométriquement afin que la quantité d'oxygène présente dans la première chambre 26 ne soit pas en excès.Le rôle de la combustion du combustible 18 est l'obtention d'une température convenable dans la première chambre afin qu'une atmosphère réductrice puisse être créée par introduction d'un mélange d'hydrocarbures et de vapeur d'eau. L'opération est réalisée par une tuyauterie 28 d'entrée dans laquelle de la vapeur d'eau pénétrant par une canalisation 30 et des hydrocarbures pénétrant par une canalisation 32 se mélangent et soiltinjectés dans la zone chauffée de la chambre 26. Comme la chambre 26 a l'atmosphère réductrice convenable, ctest-à-dire contenant un excès d'hydrogène et de CO, les gaz contenant les oxydes d'azote sont introduits dans la chambre 26 par la tuyauterie 34. Dans une variante, le mélange des hydrocarbures et de la vapeur d'eau peut pénétrer dans la tuyauterie 34 par la canalisation dérivée 36 afin que les oxydes d'azote, les hydrocarbures et la vapeur d'eau se --mélangent avant introductlon-dans .la chambre chauffée 26. Dans une variante, des combustibles tels que de lthydrogène, de l'oxyde de carbone ou du méthane peuvent être introduits dans la tuyauterie dérivée 36 et mélangés avec les oxydes d'azote dans la tuyauterie 34 afin qu'ils forment la zone de réduction nécessaire des oxydes d'azote, à la place de la vapeur d'eau et des hydrocarbures formant l'atmosphère réductrice. Après un temps suffisant de séjour dans la chambre 26, c'est-à-dire dans la zone de réduction, les gaz, y compris l'azote débarrassé de son oxygène, circulent par un orifice 46 formé dans la paroi 44 de la seconde chambre 14. Les gaz sont alors refroidis rapidement dans celle-ci, avec un fluide de refroidissement pénétrant par une canalisation 50, Jusqutà une température comprise entre environ 675 et 10950C0 Le refroidissement doit autre aussi rapide que possible et il peut autre réalisé avantageusement à l'aide de tout fluide ou autre de refroidissement introduit de manière turbulente afin qu'il soit rapidement au contact des gaz provenant de la première chambre 26, ces gaz étant ainsi refroidis et dilués. Le trait interrompu 48 représente cette zone de refroidissement nécessaire au maintien de la température à une valeur suffisamment faible pour que l'azote ne se recombine pas avec oxygène. Cependant, les combustibles sont alors présents en excès, essentiellement sous forme d'hydrogène et de CO qui doivent autre retirés de l'effluent gazeux 54 par combustion avec de l'air qui peut être avantageusement introduit par une canalisation 52. D'autre part, lorsque le fluide de de refroidissement est de l'air froid, celui-ci donne l'oxygène nécessaire à la combustion des matières combustibles restantes. Comme de la chaleur est dégagée par la combustion de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone, le refroidissement dans la zone 56 doit autre tel que, malgré ce chauffage des gaz effluents représenté par les flèches 54, leur température soit encore inférieure à 10950C, valeur à laquelle l'azote pourrait se recombiner avec 11 oxygène. Les gaz effluents contiennent alors un excès d'air et de l'eau, du gaz carbonique et de azote. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre, qui est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Procédé de réduction de la concentration de NOx dans les gaz de combustion, caractérisé en ce qutil comprend la combustion d'un combustible avec une quantité sensiblement stoechiométrique d'air ou d'un gaz entretenant la combustion, dans une première chambre à revietement réfractaire, l'introduction des gaz contenant NOx dans la première chambre, l'in troduction d'un mélange d'un gaz à base d'hydrocarbures et d'eau de vapeur/dans la première chambre afin que le mélange forme et entretienne pratiquement une atmosphère réductrice, la circulation du gaz effluent à une température supérieure à 10950C vers une seconde chambre à revêtement réfractaire, le refroidissement rapide de l'effluent à une température comprise entre 675 et 10950C et le maintien de cette température dans cette plage, puis l'introduction d'air dans la seconde chambre afin que l'excès de matière combustible soit braye. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz introduits dans la première chambre sont sous forme d'un mélange de gaz d'hydrocarbures et de vapeur d'eau qui donne, par reformage, H2, CO et C02. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz introduits dans la première chambre comprennent au moins un gaz choisi dans le groupe qui comprend H2, CO et CH4.