Brevet FR2451213A1 — publié le 19801010

La présente invention concerne un procédé pour éliminer l'oxyde azotique de gaz en contenant et principalement des gaz dits "neutres" ou "inertes", par lavage avec des solutions de composés organiques contenant un sel de fer permettant la fixation de ltoxyde azotique. Le terme gaz neutre ou inerte concerne des gaz ou des atmosphères constitués d'azote et/ou de gaz carbonique et/ou d'hydrogène et/ou d'oxyde de carbone ne devant contenir pour être utilisés ni dioxyde de soufre, ni oxyde azotique, ceci pour des raisons de corrosion ou pureté des produits obtenus ou autres. Ces gaz sont généralement produits par combustion, en défaut d'air, d'hydrocarbures (par exemple : méthane - propane - butane fuel) mais peuvent également provenir de gazéification de charbon.Ces atmosphères ne renferment pas ou ne renferment que des quantités minimes d'oxygène. L'oxyde azotique contenu dans ces gaz est difficile à extraire par les moyens habituels, étant donné sa faible réactivité chimique. On a déjà proposé d'éliminer l'oxyde azotique par lavage soit par des solutions aqueuses de sulfite de sodium ou d'ammonium, soit par des solutions aqueuses de sulfite de sodium ou d'ammonium contenant un sel de fer et un agent chélatant tel que : l'acide éthylène diamine tétracétique, l'acide nitrilotriacétique, etc... (Brevet U.S. 4091074 par exemple). On sait depuis longtemps que ces solutions sont susceptibles d'éliminer une partie importante d'oxyde azotique mais que la vitesse de réaction entre lW et la solution absorbante étant relativement faible, ceci implique des temps de contact élevés ce qui impose l'utilisation d'un réacteur de grande dimension. L'invention a pour but principal de fournir un procédé ne présentant pas les inconvénients ci-dessus. En d'autres termes le but de l'invention est de fournir un procédé dans lequel ltoxyde azotique peut être éliminé d'un gaz neutre avec un rendement élevé sans introduire dans le gaz épuré des composés tels que H2S, S02, NH3, etc... qui induisent dans le gaz une pollution secondaire qu'il faudrait éliminer. Selon l'invention on-traite le gaz contenant l'oxyde azotique par lavage avec une solution constituée par, ou renfermant, un composé organique de la famille des dialkylamides et un sel de fer au moins en partie sous forme de sel ferreux, de manière à obtenir un gaz pratiquement débarrassé du monoxyde d'azote et une solution que lton soumet à un chauffage et/ou à un strippage pour éliminer l'oxyde azotique qu'elle avait absorbé afin de la réutiliser pour le lavage du gaz. Au cours du lavage, d'autres composés indésirables tels que H2S et S02 peuvent se dissoudre partiellerent dans le solvant et se retrouver dans le gaz effluent de l'étape de régénération. Les dialkylamides utilisables dans l'invention sont de préférence choisies parmi les premiers termes de la série, notamment ceux qui renferment de 3 à 20 atomes de carbone ; ce sont par exemple : la N,N-diméthylformamide, la N,N-diméthylacEtamide, la N,N-diéthylformamide, la N,N-diéthylacétamide, la N,N-diéthylpropanamide, la N,N-diéthylbutanamide, etc... Les dialkylamides sont utilisées de préférence pures, ctest-à-dire sans addition d'eau. Cependant on a observé que des dialkylamides contenant de faibles quantités d'eau, c'est-à-dire comprises entre des traces et 20 t en poids et de préférence moins de 10 %,étaient utilisables. Les gaz industriels traités contiennent parfois des quantités notables d'eau qui peuvent se retrouver dans la solution de dialkylamide. On peut être amené, pour éviter une trop grande accumulation d'eau qui diminuerait l'effica- cité du milieu réactionnel, à déshydrater préalablement le gaz ou à traiter la solution d'alkylamide. Les sels de fer utilisés seront soit des sels ferreux d'acides minéraux, soit des sels ferreux de composés organiques. Parmi les sels ferreux d'acides minéraux, on peut citer à titre d'exemple non limitatif : le sulfate ferreux, le chlorure ferreux, le nitrate ferreux, le thiosulfate ferreux, etc... Parmi les sels ferreux de composés organiques, on peut citer à titre d'exemple non limitatif : l'acétate ferreux, le glycérophosphate ferreux, l'acé- tylacétonate ferreux, la chlorophtalocyanine ferreuse, etc... Le procédé est mis en oeuvre en deux étapes 1) Une étape de lavage du gaz contenant le NO par la solution de dialkylamide contenant un sel de fer. 2) Une étape de régénération de la solution de dialkylamide chargée en monoxyde d'azote obtenue à ltétape 1. L'étape 1 est réalisée, de préférence, dans un absorbeur permettant un bon contact gaz liquide à une température peu élevée, généralement comprise entre O et 100 OC. Le taux d'épuration est, dans les conditions habituelles, très élevé, par exemple la teneur en NO d'un gaz neutre, contenant généralement moins de 1000 ppm de NO et généralement.entre 300 et 500 ppm, est ramenée après traitement à une teneur inférieure à 100 ppm et généralement de 1 à 10 ppm (en volume). L'étape 2 de régénération est réalisée soit par chauffage, soit par strippage avec un gaz neutre ou réducteur tel que de l'azote, du gaz carbonique ou de la vapeur d'eau, à des températures de préférence supérieures à celle de ltétape de lavage et généralement comprises entre 60 et 150 OC, Industriellement on opère de préférence avec deux colonnes de manière à ce que l'une au moins fonctionne en absorption pendant que l'autre fonctionne en régénération. Dans les exemples qui suivent, les proportions de composés gazeux sont données en volume. EXEMPLE 1 Dans un barboteur contenant 100 ml de diméthylacétamide et 50 millimoles de sulfate ferreux, on fait passer à raison de 100 litres/heure un courant gazeux constitué d'azote et de monoxyde d'azote (teneur en NO = 30Q ppm). La température du barboteur est de 20 C. Le gaz issu du barboteur est analysé en continu par spectrophotométrie U.X. Les teneurs en NO du gaz épuré en fonction du temps sont réunies dans le tableau suivant. Heures NO ppm Taux d'épuration % O > 98,3 0 3 > 98,3 9 > 98,3 12 > 98,3 15 > 98,3 18 > 98,3 21 > 98,3 24 40 86,7 27 100 66,7 Après 27 heures de fonctionnement, qui correspondent à une diminution importante du taux d'épuration, on arrête l'introduction du gaz contenant NO.La quantité de NO fixe est de 34 millimoles. Le liquide est chauffé à ,70 C SOUS un bullage d'azote de 10 litres par heure. On analyse le gaz effluent par spectrophotométrie U.v. Le tableau suivant rassemble les résultats obtenus. Heures NO % 0 1 2 1 4 1 6 1 7 0,6 8 0,3 9 0,1 La quantité de NO libéré est de 31,2 millimoles, soit un taux de régénération d'au moins 91,9 t. EXEMPLE 2 Dans un barboteur contenant 100 ml de diméthylformamide et 50 millimoles d'acétate ferreux, on fait barboter, à pression atmosphérique, à raison de 100 litres par heure, un mélange de N2 - C 2 - SO2 - NO dont la composition correspond à un gaz déshydraté de combustion d'un gas-oil sans excès d'air. La composition du gaz est la suivante: N2 C 2 S 2 NO t volume.... 82,77 17 0,2 0,03 Les teneurs en NO et S02 du gaz épuré, en fonction du temps, sont présentées dans le tableau suivant. Heures NO ppm Taux d'épuration SO2 ppm Taux d'épuration NO % SO2 % O #50 91,7 100 95 3 ~50 91,7 100 95 6 50 91,7 100 95 9 50 91,7 100 95 12 ~50 91,7 100 95 14 #50 91,7 100 95 16 ~50 91,1 100 95 18 #150 75 100 95 Après 18 heures de fonctionnement, qui correspondent à une diminution importante du taux d'épuration en NO, on arrête la manipulation. La quantité de NO fixée est de 41 millimoles, celle de SO2 de 152 milimoles. On envoie alors dans le barboteur chauffé à 70 C un courant d'azote d raison de 10 litres par heure. L'analyse du gaz effluent est effectuée par spectrophotométrie U.V. pour le NO et par analyse chimique pour le S02. Les teneurs en NO et S02 en fonction du temps sont présentées dans le tableau suivant. NO % SO2 % Heues 0 1 -1 3,4 2 1 3,4 4 1 3,4 6 1 3,4 X55 9 0,5 3,0 10 0,25 2,5 11 0,10 0,7 Après 11 heures de fonctionnement en régénération, ce qui correspond å une diminution importante de la teneur en NO et en S02 dans l'azote de strippage, on refroidit la solution qui est alors utilisée à nouveau pour l'absorption. La quantité de NO libéré lors de ltétape de régénération est de 39,5 millimoles, soit un taux de récupération de 96,3 %, celle de S02 de 147 millimoles, soit un taux de récupération de 95,4 %. REVENDICATIONS 1) Procédé d'élimination de l'oxyde azotique de gaz en contenant dans lequel on met en contact le gaz avec une solution absorbante comprenant un composé de la famille des dialklamides et un sel de fer, au moins en partie sous la forme ferreuse, pour obtenir un gaz débarrassé a'oxyde azotique et une solution que l'on soumet ensuite à un chauffage et/ou à un strippage afin d'en éliminer ltoxyde azotique qu'elle a absorbé pour pouvoir la remettre en contact avec un gaz contenant de ltoxyde azotique. 2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel le gaz à épurer contient en plus d'oxyde azotique du dioxyde de soufre et on soumet ensuite la solution obtenue audit chauffage et/ou au strippage afin d'en éliminer l'oxyde azotique et le dioxyde de soufre. 3) Procédé selon la revendication 1 à 2, dans lequel on met le gaz en contact avec la solution absorbante à une température allant de O à 100 C. 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le composé de la famille des dialkylamides est la dimethylformamide ou la dimethylacétamide ou la diéthylformamide. 5) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la solution absor bante renferme de l'eau en proportion au plus égal à 20 t en poids. 6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la solution absor bante renferme de l'eau en proportion au plus égal à 10 t en poids. 7) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le sel de fer est un sel d'acide minéral. 8) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le sel de fer est un sel organique de fer. 9) Procédé selon l'une des revendications de 1 à 8, dans lequel on chauffe la solution de dialkylamide et de sel de fer ayant absorbé ltoxyde azotique à une température allant de 60 à 150 C afin de la régénérer. 10) Procédé selon l'une des revendications de 1 à 9, dans lequel on fait passer un gaz inerte au sein de la solution de dialkylamide et de sel de fer ayant ab sorbé ltoxyde azotique afin de la régénérer. 11) Procédé selon l'une des revendications de 1 à 10, dans lequel on maintient le contact pendant un temps suffisant pour que le gaz obtenu, après lavage avec la solution absorbante, contienne des quantités d'oxyde azotique inférieures à 100 ppm volume. 12) Procédé selon l'une des revendications de 1 à 11, dans lequel on maintient le contact pendant un temps suffisant pour que le gaz obtenu, après lavage avec la solution absorbante, contienne des quantités d'oxyde azotique inférieures à 10 ppm volume.