Brevet FR2595804A1 — publié le 19870918

PROCEDE DE REFROIDISSEMENT D'UN COURANT GAZEUX CHAUD CONTENANT DE L'OXYDE AZOTIOUE. NO L'invention concerne un procédé de refroidissement d'un courant gazeux chaud contenant du NO dans un réacteur refroidi et dans des échangeurs de chaleur branchés à la suite de celui-ci, pour le préchauffage de gaz contenant du NOx et pour la production de vapeur et/ ou d'eau chaude. Un tel procédé est connu par exemple par la demande de brevet publiée après examen DE-AS-28 56 589. Dans ce brevet, l'air est comprimé dans une buse de mélange ammoniac-air et introduit dans un reacteur qui fait office d'élément de combustion. Puis viennent une partie évaporateur et un surchauffeur de vapeur. Dans la suite, le gaz nitreux est envoyé par exemple & 390-C & BR Il est également connu que des échangeurs de chaleur refroidis par NOx sont utilisés pour le préchauffage de ce gaz NOx dans le courant du système, les échangeurs de chaleur utilisés devant être conçus de telle sorte qu'ils puissent traiter la totalité du volume du courant gazeux contenant du NO. Dans ce cas, les échangeurs de chaleur doivent non seulement être conçus suffisamment grands en raison des volumes à traiter, mais les matériaux doivent aussi être - suffisamment de haute qualité pour satisfaire aux exigences imposées. Le but de l'invention est de fournir une solution avec laquelle une partie importante de la surface des échangeurs de chaleur soit économisée, grâce & quoi on peut obtenir dans l'ensemble une conduite du procédé plus économique. Dans un procédé du type initialement indiqué, ce but est atteint conformément à l'invention en divisant le courant gazeux contenant du NO, à sa sortie du réacteur, en deux courants parallèles et en envoyant le prelier courant partiel dans un échangeur de chaleur à gaz NOx et l'autre partie dans un échangeur de chaleur à H20, et en réunissant à nouveau les courants partiels à la sortie des échangeurs de chaleur. Grâce à l'invention, on parvient à ce qu'après la sortie du réacteur, un courant partiel peut être mis à profit pour préchauffer le gaz NOx, tandis qu'un autre courant partiel est utilisable pour la production de vapeur ou d'eau chaude. Le refroidissement de retour conduit néanmoins aux valeurs souhaitées. En raison des faibles quantités de courants partiels, les échangeurs de chaleurs peuvent cependant avoir une taille nettement plus réduite. Un calcul comparatif reproduit ci-après nontre des économises qui sont de l'ordre de plus 6 % en surface d'échange de chaleur de grande valeur. A titre de perfectionnement, l'invention prévoit que la subdivision du courant gazeux contenant du NO, à sa sortie du réacteur, s'effectue dans un rapport de 0,5 à 1,5, de préférence de i. On a constaté qu'une subdivision par moitié, c'est-à-dire une division du courant gazeux en deux courants partiels égaux avec un indice de subdivision de i conduisait à de très bonnes conditions, comme le montre le calcul comparatif reproduit ci-dessous, sans que l'invention soit limitée à cette division précise par moitié. L'invention prévoit également que la subdivision du courant gazeux contenant du NO à sa sortie du réacteur est effectuée à une température de 300 à 650 C, de préférence de 450 à 550*C, et que l'on peut prévoir dans un autre développement de l'invention, que la formation des courants partiels est effectuée en passant par les échangeurs de chaleur de telle manière que la température lors de la réunion des courants partiels soit comprise entre 50 et 300 C, de préférence entre 100 et 200'C. Comme il a déjà été indiqué à propos de l'état de la technique, il est connu de refroidir le courant global par palies, ou de mettre la chaleur présente à profit dans le procédé. L'invention prévoit lors de la division en courants partiels, dans un autre développement que le refroidissement de ces courants partiels s'effectue en plusieurs stades. Une autre possibilité d'optimisation du procédé consiste en ce que, lors de la subdivision conformément à la présente invention, on peut également raccorderdifféremment les échangeurs de chaleur utilisés dans chaque cas. On peut ainsi utiliser un préchauffeur d'eau chaude dans un courant partiel du côté le plus froid, et envoyer cette eau chaude à un échangeur de chaleur produisant de la vapeur pour la production de vapeur de fabrication, et ceci dans l'autre voie. Compte tenu de cette possibilité ainsi que d'autres, l'invention prévoit que dans le cas de températures d'entrée et de sortie différentes des courants partiels dans les divers stades d'échangeurs de chaleur, on peut faire fonctionner ceux-ci avec des milieux de refroidissement différents dans chaque cas. Pour finir, on remarquera que conformément à l'invention, une autre possibilité consiste à prévoir plus de deux courants partiels du courant gazeux contenant du NO, par exemple trois voies parallèles, ou encore la subdivision supplémentaire d'un courant partiel après traversée d'un échangeur de chaleur et la réunion ultérieure des courants divisionnaires pour une part en un courant partiel et une nouvelle réunion des courants partiels en un courant principal unitaire. L'invention sera expliquée plus en détail dans ce qui suit sur la base du dessin. Celui-ci donne dans la figure unique une représentation simplifiée de l'exécution du procédé conforme à l'invention. Le mélange ammoniac-air entre par une canalisation 1 dans le réacteur 2 servant d'élément de combustion. Le réacteur 2 est refroidi à l'eau/vapeur. Le gaz contenant du NO refroidi quitte le réacteur 2 par une canalisation 3, qui se partage dans la vanne 4 en deux canalisations de courants partiels 5 et 6. Dans les canalisations 6, il est prévu dans l'exemple représenté, à titre d'exemple, un échangeur de chaleur 7 refroidi par un gaz NOx, tandis que dans les canalisations 5 est incorporé un échangeur de chaleur 8 refroidi à l'eau. Les canalisations 5 et 6 sont réunies à nouveau par une vanne 9, le gaz contenant du NO refroidi est envoyé finalement à l'adsorption par la canalisation principale 10. Dans l'exemple représenté, les canalisations 5 et 6 doivent recevoir par la vanne 4 une quantité de gaz contenant du NO telle que les courants partiels présentent un rapport 1:1, sans que l'invention soit limitée à celui-ci. Un calcul comparatif par rapport à un procédé de refroidissement linéaire exécuté conformément à l'état de la technique donne les valeurs suivantes dans le cas d'une installation d'acide nitrique avec un branchement classique des échangeurs de chaleur, des chaudières, des réchauffeurs à gaz résiduel I, des préchauffeurs d'eau d'alimentation, des réchauffeurs à gaz résiduel Il, on obtient, lorsque les conditions suivantes sont observées - températures des gaz contenant de l'oxyde d'a zote : au début 890-C et à la fin 160-C - températures du gaz résiduel : au début 11OC et à la fin 68OC - température de l'eau d'alimentation : 120*C et - température de chaudière : 280'C, les valeurs suivantes pour K.F/W - dans la chaudière 2,967 - dans le réchauffeur de gaz résiduel I 1,842 - dans le préchauffeur d'eau d'alimentation 4,835 - dans le réchauffeur de gaz résiduel II 2,913 avec K = coefficient de transmission thermique F = surface d'échange W = capacité thermique du courant le plus faible dans chaque cas. Si par contre on partage le courant de gaz contenant de l'oxyde d'azote & à 500 C en deux courants, on obtient les valeurs plus favorables suivantes - dans la chaudière 2,505 - dans le réchauffeur de gaz résiduel 5,256 - dans le préchauffeur d'eau d'alimentation 3,975 Les valeurs globalement plus faibles, donc plus favorables, que l'on obtient lorsqu'on utilise le procédé conforme à l'invention, donnent donc l'avantage déjà indiqué ci-dessus d'une plus grande économie, car en particulier les surfaces des échangeurs de chaleur utilisés peuvent être plus petites, et le nombre d'échangeurs de chaleur utilises a pu être réduit d'une unité. L'invention n'est pas limitée à l'exécution du procédé représenté. Comme il a été indiqué plus en détail ci-dessus, que l'on peut également prévoir d'autres branchements. REVENDICATIONS 1. Procédé de refroidissement d'un courant de gaz chaud contenant du NO dans un réacteur refroidi à la vapeur et dans des échangeurs de chaleur branchés à la suite de celui-ci pour le préchauffage de gaz contenant du NOx et pour la production de vapeur ou d'eau chaude, caractérisé en ce que l'on partage (4) le courant gazeux contenant du NO (3), à sa sortie du réacteur (2), en deux courants parallèles (5 et 6) et en ce qu'on envoie un courant partiel (6) dans un échangeur de chaleur à gaz NOx (7) et l'autre courant partiel (5) dans un échangeur de chaleur à H20 (8), et en ce qu'on réunit (9,10) à nouveau les courants partiels (5 et 6) à leur sortie des échangeurs de chaleur (7 et 8). 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le partage du courant de gaz contenant du NO, à sa sortie du réacteur, est effectué dans un rapport de 0,5 à 1,5, de préférence de i. 3. Procédé suivant la revendication i ou 2, caractérisé en ce que le partage du courant de gaz contenant du NO, à sa sortie du réacteur, est effectué à une température de 300 à 650-C, de préférence de 450 à 550'C. 4. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le refroidissement des courants partiels est effectué par les échangeurs de chaleur de telle sorte que la température lors de la réunion des courants partiels soit comprise entre 50 et 300-C, de préférence entre 100 et 200-C. 5. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le refroidissement des courants partiels s'effectue en plusieurs stades. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que, dans le cas de températures d'entrée et de sortie différentes des courants partiels dans les divers stades d'échangeurs de chaleur, ceux-ci fonctionnent avec à chaque fois un milieu de refroidissement différent.