CA1025637A - Procede de reduction de la teneur en vapeurs nitreuses des effluents gazeux nitreux - Google Patents
Procede de reduction de la teneur en vapeurs nitreuses des effluents gazeux nitreuxInfo
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Abstract
PRECIS DE LA DIVULGATION:
Procédé de réduction de la teneur en vapeurs nitreuses des effluents gazeux nitreux consistant à effectuer successive-ment une oxydation du NO en phase vapeur puis une absorption en milieu aqueux en présence de peroxyde d'hydrogène effectuée de telle sorte qu'à tout moment la quantité d'H2O2 introduite soit juste celle qui est nécessaire pour oxyder N2O3 et NO2 en HNO3 en évitant tout excès d'H2O2. Application au traitement des gaz de queue d'ateliers de préparation d'acide nitrique ou des gaz résiduaires d'ateliers utilisateurs d'acide nitrique.
Procédé de réduction de la teneur en vapeurs nitreuses des effluents gazeux nitreux consistant à effectuer successive-ment une oxydation du NO en phase vapeur puis une absorption en milieu aqueux en présence de peroxyde d'hydrogène effectuée de telle sorte qu'à tout moment la quantité d'H2O2 introduite soit juste celle qui est nécessaire pour oxyder N2O3 et NO2 en HNO3 en évitant tout excès d'H2O2. Application au traitement des gaz de queue d'ateliers de préparation d'acide nitrique ou des gaz résiduaires d'ateliers utilisateurs d'acide nitrique.
Description
~a pr~sen-te lnv~ntion concerne un procédé de réduc tion de la teneur e~ ~apeurs nitreuses des ef~luents gazeu~
nitreux, De tout temp~, l!;industriel a cherché ~ r~duire au minimum les pertes de produits nitreux rejetés ~ l~air avec les j gaz de queue dlinstallatio~ de préparation d~ acide ni trique ou les gaz résiduels dl installataons diverses utilisant 1~ acide nitrique. Geci d~u~e part, par Suite du caractere toxique de ces gaz9 et d~autre part pour essayer de limiter au ~imum lS:) possible les pertes de produits n:itreux.
~a mise au point de procédés pe~mettant de limiter la ¦ quantité de ces rejets d~ns l~atmosph~re, a pr~s un intér~t considérable depuis ~ue le~ législations a~ti-pollution qui ~aient tout dlabord ~ixé les limite~ de concentration an v~
peurs nitreuse~ des e~fluents rejetés, e~ sont ve~ues ~ ~xer . de~ limites pondérales en masse de produit nitreux rejet~ par tonne de production, ce qui exclut les opérations de dilution des rejets par l'air qui a~aient été adopt~es comme palliati~
dans certaines in~tallations.
Alor~ que dans les in~tallations classiques de prépa~a-~i tion d~acide nitrique ~ partir d~ammoniac9 les gaz résiduels contienne~t de ~açon courante de 1,000 ~ 2,000 cm3/m3 en volu-me de ~apeurs nitreuses que nou~ désignerons ult~rieurement par NOx~ de récentes p~oposition~ ont e~visagé dlimposer des rejets en poids maximum de 1,5 kilogrammes par tonne d'acide nitrique : produit~ ce qui correspond aans le~ installations classique~
'l ~ 20~ cm3/m3 environ de ~Ox dans les gaz de qusue non dilue~.
- Pour les ateliers préparant l~acide nitri~us9 la pré~
~ ~ence des ~apeurs nitreuses dans les gaz ré~iduels s~explique "~ ~o par les réactio~ bien connues de ~ormatio~ de ce produit o }a combustion eatalytique de l'ammoniac don~e du N0 qui se compor~
te comma un produit inerte vis~ de l~eau. ~n présence ~2S6:~7 d~oxygè~e il se ~o~me N02 qui peu~ réagir seul, ou en associa , tion a~ec NO sou~ ~orme de N203~ pour donner H~03 selon le~
I r~action3 (1) et (2) :
~ ~2~3 ~ H20 ~ HNo3 ~ 4 ~0 (1~
i 3 ~204(ou 6 ~~2) ~ 2 H20 ~ ~ 4 HNo~ ~ 2 ~o ~2) ¦ ~a réémission de ~0 due ~ l'oxydation- réduction de N203 et de ~2~4 rend le processus d~ absorp ~ion tr~s progressi~.
opération est rendue dif~icile par le ~ait que la dimi~ution progre~sire des concentrations d~ NO et ~2 ralentit la Yitesse 1 10 de ~ormation de N02~ C~ est ainsi que d~ns des i~stallations 'i classiques qui donne~ pourtant des ém:~s~ions de vapeurs nitreu-ses de concentration 3 ~ 4 ~ois plus élevées que celles ~ui sont ma~te~ant der~andées, les deux premiers tiers des colonnes d~absorption réal~ent 98,5 ~ de l'opération, e~ le tiers suivant j : ~ les 1, ~ % resta~ts.
.~ Ceci m~ntre ~ue la rédaction des rejets des vapeurs ni-treu~es par extension de l!appareillage d~absorption, se heurte à des probl~mes dif~iciles et nécessite des in~e3tiSsements 3up plémentaires considérables.
j 20 ~our les ateliers util-i~ant de l'acide nitrique9 c~est . au contraire la réduction de l'acide HN03 qui donne les ~apeurs nitreuses. ~a r~duction qui se lim~te souver~t ~ ~0~ peut dan~
certains cas atteind~e N0. ~es ef~luents de ce~ ateliers con-tienne~t donc les m~emes c~mposés que ceux qui produisent l'acide nitrique et sont justi~iables des mêmes traitements.
1 Parmi les méthodes proposées pour limiter la quantité
.. de vapeurs ~itreuses rejetées dans l'atmosph~re, on peut c~ter llabsorption al~aline qui .a l'avantage de ne pas émettre de ~0 puisqu~ elle se passe selon les réactions (3) et (4) ~
3o N~03 + Na20 - ~ 2N~N~2 (3) N204 ~ ~a2~ ~ 02 ~ NaN0 :i :l - 2 -I .
.. .. .. , .. .. , . . - -- - .~
Z~37 ~ e Na20 peut 8tre apporté comme ~aOH ou I~a2C03, mais dans les deux cas la méthode ne sladresse qu~au N02 ou à sa com-b~aison avec NO et lais~e passer le NO excédentaire comme un ¦ gaz inerta. Or avec la très faible ~itesse d' oxydation des gaz dilués on est e~ général loin dlatteindre la tra~s~ormation miniD
male de 50 % de NO en ~~2 pe~mettant une absorption complète ¦ des vapeurs nitreuses. Par ailleurs 1' opération laisse de~
I solutions relativement diluées de nitrite et nitrate qu'il est impossible de rejeter dans les eaux naturelles et dont la trans-¦ 10 ~o~mation en sel sec commerciali~able est di~ficilement envisa-i geable pour les ~eules solutions d7une épuration.
Dans les installations d~acide nitri~ue la perte de~
nitreux, De tout temp~, l!;industriel a cherché ~ r~duire au minimum les pertes de produits nitreux rejetés ~ l~air avec les j gaz de queue dlinstallatio~ de préparation d~ acide ni trique ou les gaz résiduels dl installataons diverses utilisant 1~ acide nitrique. Geci d~u~e part, par Suite du caractere toxique de ces gaz9 et d~autre part pour essayer de limiter au ~imum lS:) possible les pertes de produits n:itreux.
~a mise au point de procédés pe~mettant de limiter la ¦ quantité de ces rejets d~ns l~atmosph~re, a pr~s un intér~t considérable depuis ~ue le~ législations a~ti-pollution qui ~aient tout dlabord ~ixé les limite~ de concentration an v~
peurs nitreuse~ des e~fluents rejetés, e~ sont ve~ues ~ ~xer . de~ limites pondérales en masse de produit nitreux rejet~ par tonne de production, ce qui exclut les opérations de dilution des rejets par l'air qui a~aient été adopt~es comme palliati~
dans certaines in~tallations.
Alor~ que dans les in~tallations classiques de prépa~a-~i tion d~acide nitrique ~ partir d~ammoniac9 les gaz résiduels contienne~t de ~açon courante de 1,000 ~ 2,000 cm3/m3 en volu-me de ~apeurs nitreuses que nou~ désignerons ult~rieurement par NOx~ de récentes p~oposition~ ont e~visagé dlimposer des rejets en poids maximum de 1,5 kilogrammes par tonne d'acide nitrique : produit~ ce qui correspond aans le~ installations classique~
'l ~ 20~ cm3/m3 environ de ~Ox dans les gaz de qusue non dilue~.
- Pour les ateliers préparant l~acide nitri~us9 la pré~
~ ~ence des ~apeurs nitreuses dans les gaz ré~iduels s~explique "~ ~o par les réactio~ bien connues de ~ormatio~ de ce produit o }a combustion eatalytique de l'ammoniac don~e du N0 qui se compor~
te comma un produit inerte vis~ de l~eau. ~n présence ~2S6:~7 d~oxygè~e il se ~o~me N02 qui peu~ réagir seul, ou en associa , tion a~ec NO sou~ ~orme de N203~ pour donner H~03 selon le~
I r~action3 (1) et (2) :
~ ~2~3 ~ H20 ~ HNo3 ~ 4 ~0 (1~
i 3 ~204(ou 6 ~~2) ~ 2 H20 ~ ~ 4 HNo~ ~ 2 ~o ~2) ¦ ~a réémission de ~0 due ~ l'oxydation- réduction de N203 et de ~2~4 rend le processus d~ absorp ~ion tr~s progressi~.
opération est rendue dif~icile par le ~ait que la dimi~ution progre~sire des concentrations d~ NO et ~2 ralentit la Yitesse 1 10 de ~ormation de N02~ C~ est ainsi que d~ns des i~stallations 'i classiques qui donne~ pourtant des ém:~s~ions de vapeurs nitreu-ses de concentration 3 ~ 4 ~ois plus élevées que celles ~ui sont ma~te~ant der~andées, les deux premiers tiers des colonnes d~absorption réal~ent 98,5 ~ de l'opération, e~ le tiers suivant j : ~ les 1, ~ % resta~ts.
.~ Ceci m~ntre ~ue la rédaction des rejets des vapeurs ni-treu~es par extension de l!appareillage d~absorption, se heurte à des probl~mes dif~iciles et nécessite des in~e3tiSsements 3up plémentaires considérables.
j 20 ~our les ateliers util-i~ant de l'acide nitrique9 c~est . au contraire la réduction de l'acide HN03 qui donne les ~apeurs nitreuses. ~a r~duction qui se lim~te souver~t ~ ~0~ peut dan~
certains cas atteind~e N0. ~es ef~luents de ce~ ateliers con-tienne~t donc les m~emes c~mposés que ceux qui produisent l'acide nitrique et sont justi~iables des mêmes traitements.
1 Parmi les méthodes proposées pour limiter la quantité
.. de vapeurs ~itreuses rejetées dans l'atmosph~re, on peut c~ter llabsorption al~aline qui .a l'avantage de ne pas émettre de ~0 puisqu~ elle se passe selon les réactions (3) et (4) ~
3o N~03 + Na20 - ~ 2N~N~2 (3) N204 ~ ~a2~ ~ 02 ~ NaN0 :i :l - 2 -I .
.. .. .. , .. .. , . . - -- - .~
Z~37 ~ e Na20 peut 8tre apporté comme ~aOH ou I~a2C03, mais dans les deux cas la méthode ne sladresse qu~au N02 ou à sa com-b~aison avec NO et lais~e passer le NO excédentaire comme un ¦ gaz inerta. Or avec la très faible ~itesse d' oxydation des gaz dilués on est e~ général loin dlatteindre la tra~s~ormation miniD
male de 50 % de NO en ~~2 pe~mettant une absorption complète ¦ des vapeurs nitreuses. Par ailleurs 1' opération laisse de~
I solutions relativement diluées de nitrite et nitrate qu'il est impossible de rejeter dans les eaux naturelles et dont la trans-¦ 10 ~o~mation en sel sec commerciali~able est di~ficilement envisa-i geable pour les ~eules solutions d7une épuration.
Dans les installations d~acide nitri~ue la perte de~
2~000 ppm ne représentant que 2 % ae la production, ~e pose géné~
ralement ~as de problèmes économiques et il a été proposé de les dét~uire, le plus souvent en les utilis~nt comme comburants dlune flamme de gaz naturel ou de ~uel. Mals cette solution relative~
¦ ment e~icace conduit ~ de~ ln~estissements considérables et nécessite une pos~ibilité d'utili~ation ae la vapeur produite ¦ dans la chaudi~re que l'o~ doit obligatoirement disposer après ~ 20 le ~our ~ ~ombustion, D~autres solutions utilisant de~ techniques ¦~ de combustion~ catalytiques demandent u~ combustible noble et ¦ o~ereux tel l~hydrogene ou le méthane et néces~itent une immobi-lisation import~nte de cat~lyseurs co~teux.
Dans le cadre de se~ études sur le perfectionneme~t ' de~ procédés de fabrication de l'a ide nitrique~ la demanderesse a j trou~é qu~ tait possible de réduire considérablement la teneur i en vapeurs nitreuses des ef~luents ga~eux nitreux par u~ procédé
~mple~ ~acile ~ mettre en oeu~re, ne nécessitant pas d'in~es-tissements importants et permettant dans les nou~elles instal ; 30 lations de réduire l~investissement initial.
Ce procéd~ e~t basé sur l'utilisation du pe~oxyde .j .
~ 37 dShydrog~ne c~mme age~t oxydant dans des co~ditlon~ telles qulil n'y ait prati.quement pa~ d0 r~émissio~ de ~0 et ~ue la quasi to-talité du ~ouvoir o~ydant du peroxyde dthydrog~ne ~oit utili~é~
Il est connu que le peroxyde d~hydrogène n~a pas de pou~
voir oxydant appréciable sur le ~0 lorsque ce gaz pur ou dilué
par un gaz inerte tel l'azote9 l'arg~n~ le gaz oarbonique ou l~oxyde de carbone, traYerse u~e solution aqueuse de H2û2o Par contre, dè~ que le NO slest oxyd~, 9e8 produit~ d'oxydation N204 et ~2~~ sont absorbé~ ~acilement dans la solution oxygénée i10 selo~ les réactions global0s 5 et 6 sans ré~mission de N0 N203 ~ 2 H2~2 ) 2 H~03 ~ H20 (5) . N204 + H2~2~ - ~ 2 HN03 (6) On sait que le peroxyde d'hydrogène est très stable dans les solutions nitriquë~ lorsqu~on est en-deç~ d'une limite de concentration dlacide nitrique, variable avec la temperature3 la concen~ration en H~03 et la concentratio~ sn H202~ gén~rale-ment supérieure ~ 50 %, qui co~duit ~ la formatio~ de composés nitreux et nitriques peroxydés instables.
Mai~ la demanderesse a par contre co~staté qu~au cours de l?absorption de ~2~4 et de N203 ~1 se développait des condi-t~ons propices ~ une décomposition de H202 en eau et oxygène co~-duisant ~ une perte de réacti~ qui peut etre tres importante.
Si donc on initroduit sans précaution~ particulieres H202 dan~
une installation d'ab~orption o~ ~'obtient un abaissement sati~-1~:
~-~ai~a~t de 1~ teneur en vapeur3 nitreuses des e~luents gazeux qu'en utili~ant de~ quantités très importantes d'H202 pouvan~ at- .
teindre 3 ~ 4 ~ois la quantité ~to~chiométr~quement néce~saire.
. Pour réduire cette perte la demandere~ise a trouvé qu'il etait nécesisaire qulà tout moment la quantité d'H202 i~troduite ,~o soit exactement celle nécessaire pour o~yder les NOx en H~03 en I~vitant tout exc~s de peroxyde d'hydrog~ne. Cette mani~re ;l , ........... . .
~1 .
.j ~L02~ii37 .
dtopérer a ~té trouv~e ~alable aussi bien lorsqu'o~ laisse le ~0 oxyder avec ll oxygè~e présent da~s les ~apeurs nitreuse8 traiter selon la réaetion:
~0 ~ 1~2 0~ ~ ~ NQ2 (7) ~I ce qui lie lt~bsorption à la cinétique de ~ormation de ~~2 partir de ~0 et nécessite l~introduction d'H202 en plusiaur~
¦ points pour tenir compte de la progressi~ité de lloxydation, que ~, lorsqu'on s'adresse ~ des gaz préalablement oxydés e~ ~otalité
.. ou au moins ~ 50 ~o par un rbacti~ approprié tel l'acide nitrique ou llozoneO Dan~ ce second cas u~ seul point d~injection d'H~02 ~u~it~ ce qui conduit ~ des instA~lation~ beaucoup moins impor~
~: tante~. Pour l'acide nitrique l'oxydation a lieu selon les réac-tio~:
4 ~0 ~ 2 HN03~ 3 ~2~3 ~ H2 ~1 bi~) 2 ~0 ~ 4 H~03~ 2~4 + 2 H20 (2 bis) i¦ Ces réactions qu~ ont ~ait l'objet'de nombreuses études et dont tous le~ caractare~ physico-chimiques sont parfaitement . ~ connus sont très rapides en phase vapeur.
~e procédé de réduction de la teneur en ~apeurs nitreu-ses des e~luents gazeux nitreux mis au point par la demanderessees~ caractéri~é par la réalisation suc~essive d'une o~ydation du . ~ ~0 e~ N203 ou N02 en phase ~apeur suivie.par u~e absorptio~ en milieu aqueux en présence de peroxyde d~hydrogène e~fectuee ae . ~ .
: ~ ~ telle faQon qu'à tout moment la quantité d'H202 i~troduite soit ; ~ : juste celle qui est nécess~ire pour oxyder ~2~3 ou ~~2 en EN~3 ~ en évitant tout excès d~H202.
.
Da~~ un mode de ré~ ation particuli~rement intéres-I sant de.oe procéd~ l'oxydation du ~ est effectuée par l~aci~e nitrique mais tout age~lt d~oxydation du ~0 est ~usceptible d'~tre utilisé pour la première pha~e du proc~dé, l~ Ce pro ~dé peut atre utili~é pour le traitement de , .
. - 5 -~ ~ c q~
tous les gaz résiduels ~itreu~ et il e3t en particulier interes-sa~t pour la réduction des teneurs en vapeurs nitreu~e~ d~g e~-i fluents des installations de prépa~ation dtacide nitrique, ainsi . ~ue pour le traitement des gaz résiduels des ateliers utili~ant de l!:acide nitrique, tels ceux de passivation des acier~ inoxyda-bles ou de nitration des dérivés organiques~
Dans le cas de llemploi d~un traitement ~ l7acide nitri-que co~me premier ~tade du procédé pour amener le N0 des gaz ni-treux ~ traiter ~ l'et~t de ~2~3 ou ~0~ on mélange, 80US une pres-sion de 1 ~ Z0 bars, ~ une température de -10~C ~ ~40~a et par ¦ tout moyen approprié, les v~peurs nitreuse~ avec de la vapeur d '. acide nitrique.
~a réaction peut se iaire par e~emple apres barbotage . du gaz dans une ~olution d~acide nitrique ce qui charge le gaz de vapeurs nîtriques ou par pulYérisation de l~acide da~ les gaz.
Il a été con~tat~ qu'une in~tallation correspondant ~ un plateau théorique~ c'est-~-dire à un plateau permettant un équilibre i liquide-ga~ par~ait~ était tout ~ fait appropriée.
. I.e titre minimum de l~acide nitriaue ~ utiliser est : 20 fonction de la composition des gaz à traiter et de leur tempéxa-~: ture. Il est généralement intéressant d~utiliser comme réactif . de llaoide nitrique par~aitement dé~itré pour réduire la consom-~ mation de peroxyde d9hydrogène.
.
:~ ~:; Dans le ca~ du traitement des gaz résiduzls d'atelieri de préparatio~ d~.acide nltrique, les teneurs e~ ~apeur3 nitreuses :' ~ des ~az traités ~ont généralement comprises entre 11~~~ et 27000 cm3/m3 ce qui ~éces~lte d?utiliser des acides nitriques titrant :1 de 20 ~ 70 % en poids ~ températule ambiante, mais dans le cas i de traiteme~t dlautres gaz nitreux, des aaides nitriques de c~ncen-tration pouvar~t Yarier de 20 ~ 85~ peuYent atre utilises~
Pour diminuer la ~onsommation de peroxyde d~hydrogènet "
1 ~ - 6 -~2~;637 ;
il e~t possible ~ ce stade d'e~fectuer dans la premi~re phase du proc~dé une dissolution p~rtielle dans llacide nitri~ue du N02 1 ~ormé, ~acide ainsi chargé est ~orti du circuit, il peut atre :! d~sorbé de son N02 et éventuellement recyclé et le ~~2 réintroduit i en amont de l'absorp~ion.
j Dans le 2ème stade du procédë, ls~ gaz sont traités en milieu liquide par passage dans ~ne solution aqueu~e reeeYant en ¦ cont~nu du peroxyde d'hydrogène en quantité telle que la quantité
d'H202 introduite soit juste celle qui est nécessaire pour oxyder ¦ tO le~ produits ni~reux ~2~4 et ~2~3 en évita~t tou~ exc~s dlH202.
~e traiteme~t e~t généralement effectué à température ambiante sous des pressions de 1 à 20 bar~ sur le~ ga~ qui sortent de.
: l?o~ydation nitrique à une température de -10~C ~ ~40~C. T~a r~.ac-... ~ . .
tio~ est tr~ rapide au~si tout matériel permettant d'assurer le . contact du gaz et de la so~ut~on de peroxgde d~hydrog~e peut 8tre~
: utilisé; la demanderesse a en particulier constaté qulune instal-, lation corresponda~t à un plateau théorique con~enait particuliè-; rement bien~
: ~e procédé de réduc~ion de la teneur en vapeurs ~itreu-~es des ef~luent~ gazeux ni~reux, mis au point par la demanderes~
se~ est particulièreme~t ~acile ~ utiliser pour reduire la teneur en ~apeurs nitreuses des e~luents des ateliexs de préparation : ~ d~cide nitrique comport~nt des colonnes d~absorption à plate~ux, : ~:~ il su~it d~af~ec~er un ou plu~ieurs éléments ~ l'oxydation des ~1 1: ~apeurs nitreuses par l'acide nitrique puis un ou plusieurs i ' autres éléments au traitement par le peroxyde dthydrogène.
~' Dans le cas d~installatioils nouvelles ~e pr~paration i dlacide nitrique l~emploi de ce procédé permet de reduire tr~s sensibleme~t le co~t des installations pour une teneur résiduel-~0 le en vapeurs nitreuses donnée~ ou d'obtenir u~e épuration parti-ouli~rement pouss~e lorsque cela est nécessaire, ou de réaliser ~!
i - 7 -"
ii37 ' tout . compromis souhaitable entre ce~ deux exigences, :1 ~7emploi de ce procédé eSt particuli~rement souple puisque en jouant sur les quantités de peroxyde dthydrog~ne utilio ~ées9 l!utilisateur peut obtenir une épuration de ses gaz de re-jets plus ou moins poussée selo~ les besoins9 et peut ~uivre le~ variations du régime de marche ae se~ a~eliers. Il est en particulier possible dlasservlr de ~aÇon automati~ue les ; . guantité~ de peroxyde d'hydrogène utilisées ~ la teneur en va-peurs nitreuses des gaz résiduel~. Par rapport au~ autres pro-cédés Con~us de traitement des gaZ nitreux résiduels utilisant le peroxyde d~hydrogane il est particulièrement économique puis-. ; que la conso~mation de peroxyae d~hydrog~ne est uniquement ~onc-tio~ de la teneur des gaz ~ traiter en vapeurs nitreuses, le pou~oir Oxgaan~ de H202 étant m tégralement utilisé~
~es exemples suivants illustre~t ~e ~aÇon non limitati-~ ~ ' ~e le procédé selon l!invention. Pour permettre une meilleure l analyse de la phase de ~ixation par l'E~02t et compte tenu du i ~alt que l'oxydation des vapeurs nitreuses par H~03 est bien ~ connue, les exemple~ do~n~s portent sur la fixa~ion par H202 ~; 20 de~ di~érents gaz nitreux purs.
, ¦ D~ns un barboteur en verre ~ritte de laboratoire co~te-~a~t au départ 50 cm3 dleau et suivi dtabsorbeurs ~ soude on : ~ *ait passer 150 ~ d'azote chargé de 2S000 cm3/m3 en ~olume de , ~ ~Ox~ Apx~s équilibrage des phases liquides et gazeuses, on no~e 1,, ¦; les r~sultats suivants pour 1 heure de îonctio~nement:
e barboteur e~t ga~i ~iquement dleau~ le ~Ox entrant est du N02 pur. Il se ~o~me 253 mg de HN03 qui représen-tent 49 ~ de l~acide ~u~auraient pu ~ormer les 2,000 cm3~m3 de !l 30 ~~2 par la r~action 2. ~es ~Ox résîduels ~ont totalement absor-i b~ dans la soude ils sont donc constitués d'un mélange de N02 ~ e~ de N203 et les sels ~ormés so~t un mélange de NaN02 et N~103 ~
,1 .
j plus riche en nitriteO
1 1,2 - ~e bar'~oteur est garai de solution dleau oxygénée., ~ 40 ~ l H202 et le ~JOx est du N02 pur, On mesure une ~or~ation de 633 mg de HN03 et une disparition de 0~42 g de H202, la con-j centration ~inale étant de 31,6 ~/l en H202~ ~e~ 633 ~g de H~o~
¦ représente~-t 121 % de l~ac~de qu'auraient pu ~o~er les 2~000 cm3/m3 de ~~2 par la réaction 2. ~es ~Ox résiduels sont totale-. ment absorbé~ d~ns la soude et do~nent u~e proportion 50/50 de NaN03 e~ Na~02 c'est~-dire que le gaz sortant est enti~remen-t ~ 10 au ~~2~
~ a consommation d'eau oxygenee est de 1,23 moles de H20~ par mole de H~O~ formé.
1.3 - ~e barboteux est gar~i de solutio~ d'eau oxygé-n~è ~ 40 ~l de E202 et le NOx est du ~0 pur.
On mesure une ~ormation de 2474 ng de HN03 et une dis-parition de O g 05 de H202, la co~centration finale étant de 39 ~ es 24~4 mg de HN03 repré~entent 3 70 de l'acide contenu en puiSsance dans les 2~000 cm3/m3 de I~O, ~es ~OX résiduels ne sont pratiquement pas absorbé~ dans la soude. Il se ~o~me des traces : ~o de Na~02. ~a consommation d.~eau oxygénée est de 3,8 moles de . H2~2 par mole de HN03 ~ormé.
1.4 ~ ~e baxboteur est garni de solution a~ eau oxygénée ~ ~ 40 ~1 de H202 et le ~Ox est u~ mélange en partie égale de NO
¦ et N~2 ~2~3)' :!; On mesure une formatlon de 470 mg de H~03 et vne dispa-! :ritio~ de 0~56 g de H202~ la conce~tration ~i~ale étant de 28~8 H202.
I ~es 470 m~ de HNO~ représentent 180 % de l~acide qu9au 9~ raie~t pu ~onmer les 2,000 cm3/m3 de NOx par la réactio~ es
ralement ~as de problèmes économiques et il a été proposé de les dét~uire, le plus souvent en les utilis~nt comme comburants dlune flamme de gaz naturel ou de ~uel. Mals cette solution relative~
¦ ment e~icace conduit ~ de~ ln~estissements considérables et nécessite une pos~ibilité d'utili~ation ae la vapeur produite ¦ dans la chaudi~re que l'o~ doit obligatoirement disposer après ~ 20 le ~our ~ ~ombustion, D~autres solutions utilisant de~ techniques ¦~ de combustion~ catalytiques demandent u~ combustible noble et ¦ o~ereux tel l~hydrogene ou le méthane et néces~itent une immobi-lisation import~nte de cat~lyseurs co~teux.
Dans le cadre de se~ études sur le perfectionneme~t ' de~ procédés de fabrication de l'a ide nitrique~ la demanderesse a j trou~é qu~ tait possible de réduire considérablement la teneur i en vapeurs nitreuses des ef~luents ga~eux nitreux par u~ procédé
~mple~ ~acile ~ mettre en oeu~re, ne nécessitant pas d'in~es-tissements importants et permettant dans les nou~elles instal ; 30 lations de réduire l~investissement initial.
Ce procéd~ e~t basé sur l'utilisation du pe~oxyde .j .
~ 37 dShydrog~ne c~mme age~t oxydant dans des co~ditlon~ telles qulil n'y ait prati.quement pa~ d0 r~émissio~ de ~0 et ~ue la quasi to-talité du ~ouvoir o~ydant du peroxyde dthydrog~ne ~oit utili~é~
Il est connu que le peroxyde d~hydrogène n~a pas de pou~
voir oxydant appréciable sur le ~0 lorsque ce gaz pur ou dilué
par un gaz inerte tel l'azote9 l'arg~n~ le gaz oarbonique ou l~oxyde de carbone, traYerse u~e solution aqueuse de H2û2o Par contre, dè~ que le NO slest oxyd~, 9e8 produit~ d'oxydation N204 et ~2~~ sont absorbé~ ~acilement dans la solution oxygénée i10 selo~ les réactions global0s 5 et 6 sans ré~mission de N0 N203 ~ 2 H2~2 ) 2 H~03 ~ H20 (5) . N204 + H2~2~ - ~ 2 HN03 (6) On sait que le peroxyde d'hydrogène est très stable dans les solutions nitriquë~ lorsqu~on est en-deç~ d'une limite de concentration dlacide nitrique, variable avec la temperature3 la concen~ration en H~03 et la concentratio~ sn H202~ gén~rale-ment supérieure ~ 50 %, qui co~duit ~ la formatio~ de composés nitreux et nitriques peroxydés instables.
Mai~ la demanderesse a par contre co~staté qu~au cours de l?absorption de ~2~4 et de N203 ~1 se développait des condi-t~ons propices ~ une décomposition de H202 en eau et oxygène co~-duisant ~ une perte de réacti~ qui peut etre tres importante.
Si donc on initroduit sans précaution~ particulieres H202 dan~
une installation d'ab~orption o~ ~'obtient un abaissement sati~-1~:
~-~ai~a~t de 1~ teneur en vapeur3 nitreuses des e~luents gazeux qu'en utili~ant de~ quantités très importantes d'H202 pouvan~ at- .
teindre 3 ~ 4 ~ois la quantité ~to~chiométr~quement néce~saire.
. Pour réduire cette perte la demandere~ise a trouvé qu'il etait nécesisaire qulà tout moment la quantité d'H202 i~troduite ,~o soit exactement celle nécessaire pour o~yder les NOx en H~03 en I~vitant tout exc~s de peroxyde d'hydrog~ne. Cette mani~re ;l , ........... . .
~1 .
.j ~L02~ii37 .
dtopérer a ~té trouv~e ~alable aussi bien lorsqu'o~ laisse le ~0 oxyder avec ll oxygè~e présent da~s les ~apeurs nitreuse8 traiter selon la réaetion:
~0 ~ 1~2 0~ ~ ~ NQ2 (7) ~I ce qui lie lt~bsorption à la cinétique de ~ormation de ~~2 partir de ~0 et nécessite l~introduction d'H202 en plusiaur~
¦ points pour tenir compte de la progressi~ité de lloxydation, que ~, lorsqu'on s'adresse ~ des gaz préalablement oxydés e~ ~otalité
.. ou au moins ~ 50 ~o par un rbacti~ approprié tel l'acide nitrique ou llozoneO Dan~ ce second cas u~ seul point d~injection d'H~02 ~u~it~ ce qui conduit ~ des instA~lation~ beaucoup moins impor~
~: tante~. Pour l'acide nitrique l'oxydation a lieu selon les réac-tio~:
4 ~0 ~ 2 HN03~ 3 ~2~3 ~ H2 ~1 bi~) 2 ~0 ~ 4 H~03~ 2~4 + 2 H20 (2 bis) i¦ Ces réactions qu~ ont ~ait l'objet'de nombreuses études et dont tous le~ caractare~ physico-chimiques sont parfaitement . ~ connus sont très rapides en phase vapeur.
~e procédé de réduction de la teneur en ~apeurs nitreu-ses des e~luents gazeux nitreux mis au point par la demanderessees~ caractéri~é par la réalisation suc~essive d'une o~ydation du . ~ ~0 e~ N203 ou N02 en phase ~apeur suivie.par u~e absorptio~ en milieu aqueux en présence de peroxyde d~hydrogène e~fectuee ae . ~ .
: ~ ~ telle faQon qu'à tout moment la quantité d'H202 i~troduite soit ; ~ : juste celle qui est nécess~ire pour oxyder ~2~3 ou ~~2 en EN~3 ~ en évitant tout excès d~H202.
.
Da~~ un mode de ré~ ation particuli~rement intéres-I sant de.oe procéd~ l'oxydation du ~ est effectuée par l~aci~e nitrique mais tout age~lt d~oxydation du ~0 est ~usceptible d'~tre utilisé pour la première pha~e du proc~dé, l~ Ce pro ~dé peut atre utili~é pour le traitement de , .
. - 5 -~ ~ c q~
tous les gaz résiduels ~itreu~ et il e3t en particulier interes-sa~t pour la réduction des teneurs en vapeurs nitreu~e~ d~g e~-i fluents des installations de prépa~ation dtacide nitrique, ainsi . ~ue pour le traitement des gaz résiduels des ateliers utili~ant de l!:acide nitrique, tels ceux de passivation des acier~ inoxyda-bles ou de nitration des dérivés organiques~
Dans le cas de llemploi d~un traitement ~ l7acide nitri-que co~me premier ~tade du procédé pour amener le N0 des gaz ni-treux ~ traiter ~ l'et~t de ~2~3 ou ~0~ on mélange, 80US une pres-sion de 1 ~ Z0 bars, ~ une température de -10~C ~ ~40~a et par ¦ tout moyen approprié, les v~peurs nitreuse~ avec de la vapeur d '. acide nitrique.
~a réaction peut se iaire par e~emple apres barbotage . du gaz dans une ~olution d~acide nitrique ce qui charge le gaz de vapeurs nîtriques ou par pulYérisation de l~acide da~ les gaz.
Il a été con~tat~ qu'une in~tallation correspondant ~ un plateau théorique~ c'est-~-dire à un plateau permettant un équilibre i liquide-ga~ par~ait~ était tout ~ fait appropriée.
. I.e titre minimum de l~acide nitriaue ~ utiliser est : 20 fonction de la composition des gaz à traiter et de leur tempéxa-~: ture. Il est généralement intéressant d~utiliser comme réactif . de llaoide nitrique par~aitement dé~itré pour réduire la consom-~ mation de peroxyde d9hydrogène.
.
:~ ~:; Dans le ca~ du traitement des gaz résiduzls d'atelieri de préparatio~ d~.acide nltrique, les teneurs e~ ~apeur3 nitreuses :' ~ des ~az traités ~ont généralement comprises entre 11~~~ et 27000 cm3/m3 ce qui ~éces~lte d?utiliser des acides nitriques titrant :1 de 20 ~ 70 % en poids ~ températule ambiante, mais dans le cas i de traiteme~t dlautres gaz nitreux, des aaides nitriques de c~ncen-tration pouvar~t Yarier de 20 ~ 85~ peuYent atre utilises~
Pour diminuer la ~onsommation de peroxyde d~hydrogènet "
1 ~ - 6 -~2~;637 ;
il e~t possible ~ ce stade d'e~fectuer dans la premi~re phase du proc~dé une dissolution p~rtielle dans llacide nitri~ue du N02 1 ~ormé, ~acide ainsi chargé est ~orti du circuit, il peut atre :! d~sorbé de son N02 et éventuellement recyclé et le ~~2 réintroduit i en amont de l'absorp~ion.
j Dans le 2ème stade du procédë, ls~ gaz sont traités en milieu liquide par passage dans ~ne solution aqueu~e reeeYant en ¦ cont~nu du peroxyde d'hydrogène en quantité telle que la quantité
d'H202 introduite soit juste celle qui est nécessaire pour oxyder ¦ tO le~ produits ni~reux ~2~4 et ~2~3 en évita~t tou~ exc~s dlH202.
~e traiteme~t e~t généralement effectué à température ambiante sous des pressions de 1 à 20 bar~ sur le~ ga~ qui sortent de.
: l?o~ydation nitrique à une température de -10~C ~ ~40~C. T~a r~.ac-... ~ . .
tio~ est tr~ rapide au~si tout matériel permettant d'assurer le . contact du gaz et de la so~ut~on de peroxgde d~hydrog~e peut 8tre~
: utilisé; la demanderesse a en particulier constaté qulune instal-, lation corresponda~t à un plateau théorique con~enait particuliè-; rement bien~
: ~e procédé de réduc~ion de la teneur en vapeurs ~itreu-~es des ef~luent~ gazeux ni~reux, mis au point par la demanderes~
se~ est particulièreme~t ~acile ~ utiliser pour reduire la teneur en ~apeurs nitreuses des e~luents des ateliexs de préparation : ~ d~cide nitrique comport~nt des colonnes d~absorption à plate~ux, : ~:~ il su~it d~af~ec~er un ou plu~ieurs éléments ~ l'oxydation des ~1 1: ~apeurs nitreuses par l'acide nitrique puis un ou plusieurs i ' autres éléments au traitement par le peroxyde dthydrogène.
~' Dans le cas d~installatioils nouvelles ~e pr~paration i dlacide nitrique l~emploi de ce procédé permet de reduire tr~s sensibleme~t le co~t des installations pour une teneur résiduel-~0 le en vapeurs nitreuses donnée~ ou d'obtenir u~e épuration parti-ouli~rement pouss~e lorsque cela est nécessaire, ou de réaliser ~!
i - 7 -"
ii37 ' tout . compromis souhaitable entre ce~ deux exigences, :1 ~7emploi de ce procédé eSt particuli~rement souple puisque en jouant sur les quantités de peroxyde dthydrog~ne utilio ~ées9 l!utilisateur peut obtenir une épuration de ses gaz de re-jets plus ou moins poussée selo~ les besoins9 et peut ~uivre le~ variations du régime de marche ae se~ a~eliers. Il est en particulier possible dlasservlr de ~aÇon automati~ue les ; . guantité~ de peroxyde d'hydrogène utilisées ~ la teneur en va-peurs nitreuses des gaz résiduel~. Par rapport au~ autres pro-cédés Con~us de traitement des gaZ nitreux résiduels utilisant le peroxyde d~hydrogane il est particulièrement économique puis-. ; que la conso~mation de peroxyae d~hydrog~ne est uniquement ~onc-tio~ de la teneur des gaz ~ traiter en vapeurs nitreuses, le pou~oir Oxgaan~ de H202 étant m tégralement utilisé~
~es exemples suivants illustre~t ~e ~aÇon non limitati-~ ~ ' ~e le procédé selon l!invention. Pour permettre une meilleure l analyse de la phase de ~ixation par l'E~02t et compte tenu du i ~alt que l'oxydation des vapeurs nitreuses par H~03 est bien ~ connue, les exemple~ do~n~s portent sur la fixa~ion par H202 ~; 20 de~ di~érents gaz nitreux purs.
, ¦ D~ns un barboteur en verre ~ritte de laboratoire co~te-~a~t au départ 50 cm3 dleau et suivi dtabsorbeurs ~ soude on : ~ *ait passer 150 ~ d'azote chargé de 2S000 cm3/m3 en ~olume de , ~ ~Ox~ Apx~s équilibrage des phases liquides et gazeuses, on no~e 1,, ¦; les r~sultats suivants pour 1 heure de îonctio~nement:
e barboteur e~t ga~i ~iquement dleau~ le ~Ox entrant est du N02 pur. Il se ~o~me 253 mg de HN03 qui représen-tent 49 ~ de l~acide ~u~auraient pu ~ormer les 2,000 cm3~m3 de !l 30 ~~2 par la r~action 2. ~es ~Ox résîduels ~ont totalement absor-i b~ dans la soude ils sont donc constitués d'un mélange de N02 ~ e~ de N203 et les sels ~ormés so~t un mélange de NaN02 et N~103 ~
,1 .
j plus riche en nitriteO
1 1,2 - ~e bar'~oteur est garai de solution dleau oxygénée., ~ 40 ~ l H202 et le ~JOx est du N02 pur, On mesure une ~or~ation de 633 mg de HN03 et une disparition de 0~42 g de H202, la con-j centration ~inale étant de 31,6 ~/l en H202~ ~e~ 633 ~g de H~o~
¦ représente~-t 121 % de l~ac~de qu'auraient pu ~o~er les 2~000 cm3/m3 de ~~2 par la réaction 2. ~es ~Ox résiduels sont totale-. ment absorbé~ d~ns la soude et do~nent u~e proportion 50/50 de NaN03 e~ Na~02 c'est~-dire que le gaz sortant est enti~remen-t ~ 10 au ~~2~
~ a consommation d'eau oxygenee est de 1,23 moles de H20~ par mole de H~O~ formé.
1.3 - ~e barboteux est gar~i de solutio~ d'eau oxygé-n~è ~ 40 ~l de E202 et le NOx est du ~0 pur.
On mesure une ~ormation de 2474 ng de HN03 et une dis-parition de O g 05 de H202, la co~centration finale étant de 39 ~ es 24~4 mg de HN03 repré~entent 3 70 de l'acide contenu en puiSsance dans les 2~000 cm3/m3 de I~O, ~es ~OX résiduels ne sont pratiquement pas absorbé~ dans la soude. Il se ~o~me des traces : ~o de Na~02. ~a consommation d.~eau oxygénée est de 3,8 moles de . H2~2 par mole de HN03 ~ormé.
1.4 ~ ~e baxboteur est garni de solution a~ eau oxygénée ~ ~ 40 ~1 de H202 et le ~Ox est u~ mélange en partie égale de NO
¦ et N~2 ~2~3)' :!; On mesure une formatlon de 470 mg de H~03 et vne dispa-! :ritio~ de 0~56 g de H202~ la conce~tration ~i~ale étant de 28~8 H202.
I ~es 470 m~ de HNO~ représentent 180 % de l~acide qu9au 9~ raie~t pu ~onmer les 2,000 cm3/m3 de NOx par la réactio~ es
3, 30 NOx x~iduels ~ont totalement absorbés dans la soude et donnent I d~ NaN02 accompagné d'un peu de ~T~N030 ~a consommation d~eau ~ ~_ g _ _ ~i;6~
o~;ygéné~ est de 2,20 moles de H202 par mole de HN03 ~ormé, 1.5 - ~e barboteur es t garni d~eau et le N0~ e~t du N02 pur. On introduit en oon-ti~u pendan-t l~essai, 0907 cm3/mn - de solution dlH202 ~ 35 ~l au moyen d'une pompe doseuse.
0~ me~ure une fo~mati~n de ~60 mg de HN03 et la disp~
ri~ion totale de H202 ~ntroduite, soit 0 g 147. ~es 460 mg repré-~ente~t 8795 % de l~a~ide qulauraient pu ~ormer le~ 2,000 cm3/m3 de ~~2~ San~ H202 la ~o~mation n~était que de 49 %O ~es N~x ré~iauel~ sont totale~ent absorbés par la soude et donnent une proportion 50/50 de ~N03 ~t Na~TO20 ~a consommation d!eau oxy-génée est de 0,59 mole par mole de X~03 formé, quantit~ très proche de la ~uantité théori~ue de 0~5 mole donnee par la réac-t~o~ : .
2 N~2 ~ H2~2 ' ~ 2 H~03 ~XE~P~ 2 .
E~ période hiver~ale, c,test-~-a~re avec une température e~t~rieure ne dépa~Qsant pas 10~C, la dernière colonne d~ab~orp-tio~ d~u~e installation industrielle de production d~ acide ni-trique de 155 T/J ~ 16 plateaux travailla~t sou~ une pression ~~ ab~ol~e de 4 bar~ reçoit des gaz ~ 0~15 % de NOx et rejette des ga~ r~siduels ~ 0~07 $ de N0~.
On introduit en t~te de colonne 700 l/H d'eau et 115 de peroxyde dlhydrogène a 35 ~ en poids ce qui correspond ~
u~e ~olu~ion ~ 55 ~ l dlX202 alors que l'aliment~tion habituelle de la colonne en cet endroit est de 800 ~I d~eau.
Après stabilisation des titres des acides et des te-neur~ des ga~ de la colonne on constate que la teneur des gaz ré-siduel~ se sl~ue entre 0~017 ~0 et 0~018 % et l'on retxouve par dosage de l~eau oxygénée sur les 10 platea~x supérieuxs, . Par détermination de la quantité d~acide nitrique 'QUp ' pléme~taare fo~mé et de la conso~mation de peroxyde dlhydrog~ne ~ 5637 on note que l'on a consomm~ 4~40 molécules a7H2o2 par mule d'aci-de nitrique suppléme~taire foxmé9 ce calcul e~t de puxe ~orme puisque l~acide qui serait normalement ~ormé dans le~ pla~eaux .en l~absence d'H202 consomme égaIement du peroxyde d'hydrogèneO
~ h'emploi de peroxyde d'.hydrogè~e dans les conditions indiquees a pe~s d9atteindre u~e teneur en vapeùr nitreuse residuelle de 200 cm3/m3 en volume en consommant 6,9 kg d'~202 ~ 100% par to~ne d~acide sortie de l'installation.
~ période estivale o~ la température extérieur~ peut a~teindre 25~C la derni~re colo~ne de l!i~tallation de produe-tion dt.acide nitrique déjà utilisée dans l~exemple 2 reçoi-t des ga~ ~ 0~35 ~o de NOx et rejette des gaz ré~iauels à 0,15%.
On lntroduita au derniex plateau~ le plateau 16~ et au plate~u 11, deux ~ois 30 ~ d!H202 ~ 35 %, le plateau 16 rece-vant e~ outre 750 l~ d'eau pour l'absorption.
Aprè~ le nouvel équilibrage de la colonne on co~sta-te que la teneur des ga~ résiduels se situe vers 0~08 ~0 et que le ~itre des acides a augmenté de 395 ~ l enYiron au pla-teau 9, ~e~ pla~eaux 10 et 15 ont encore une teneur notable en H202 2 et 6 ~ l~ oe qui montre une utilisat~on impar~aite de 1 H2~2' Par déte~mination de la quantité de H~o~ supplémentai-re ~orm~ et de la consommation de H202 on note une co~so~mation de 1,6 mole dlH202 par mole d~acide nitrique supplémentaire for~
:
mé ce ~ui correspond à 3,5 kG d~H202 par ton~e de HN030 X~UPI~ 4 ~et exemple correspond ~ une marche ef~ec-tuée ~ ltéchel-le industrielle dans une colo~ne cvmportant successi~ement l'oxy-3o dation du N0, par de l~acide nitri~ue en phase vapeur puis par l~ab~orption en milieu a~ueux de~ Yapeurs nitreuses ainsi oxy-.. , .. , , , ~_ , ~563~
d~e~ par l.'H2029 ~a de~ni~re colo~ne d'une u~ite de productio~ d'acide nitrique de 165 tonnes/jour, ~onctionne sous une pre~sion abso-lue de 4 bars. ~lle reçoit; en période estivale o~ la tempéra-ture extérieure peut atteindre 25~C~ des gaz contenant 0,35 ~0 de ~Ox Avant modi~ication la teneur en produits ~itreux des gaz à la sortie de cette colonne qui comporte 16 plateaux attei-gnait 0,15 ~o.
~e circuit d'écoulement du liquide dRn~ la colonne a été transformé de manière ~ isoler 2 plateaux successi:Es si-tué~ ~ mi-hauteur. ~e plate~u supérieur san~ circulation de liguide sert de ''scrubber''g le plateau immédiatement in~érieur est alimenté ~ un débit de 2 m3~H enviro~ par un circuit indé-pendant d'acide nitrique dont le titre est maintenu au voisina~e de 52 % en HN0~ par prélèvement continu d'une ~aible fraction (10 % environ) de la production. ~e volume d'acide circulant ainsi est gard~ constant par un e~voi eontinu vers le bac de ~tockage, Sur chacun des 3 plateaux immédiatement supérieurs à
ceu~ contenant l'acide concentré on introduit 30 l/H de peroxyde d'h~drogène ~ 35 % en H202~
. ~e plate~U situé au sommet de la colonne - plateau 16 -reçoit, comme dans les exem~les précédemment cités~ lleau a9 ap-: point (débit 750 l/H environ) qui circule dans les 3 plateaux a~ant d'attei~dre ceux recevant l'eau oxygénee Ces modi~ications, ont pour effet de diminuer de ~aQon tr~s notable la teneur en NOx a la sortie colonne. Après ~au~librage des plateaw~ la concentra~ion des ga~ rb~iduel~ se stabilise en effet à 0~045 ~0 NOx en volume.
~a consommation de peroxyde d'hydrog~ne correspond 591 ~g de H202 100 ~o par tonne d'acide fabriqu~
o~;ygéné~ est de 2,20 moles de H202 par mole de HN03 ~ormé, 1.5 - ~e barboteur es t garni d~eau et le N0~ e~t du N02 pur. On introduit en oon-ti~u pendan-t l~essai, 0907 cm3/mn - de solution dlH202 ~ 35 ~l au moyen d'une pompe doseuse.
0~ me~ure une fo~mati~n de ~60 mg de HN03 et la disp~
ri~ion totale de H202 ~ntroduite, soit 0 g 147. ~es 460 mg repré-~ente~t 8795 % de l~a~ide qulauraient pu ~ormer le~ 2,000 cm3/m3 de ~~2~ San~ H202 la ~o~mation n~était que de 49 %O ~es N~x ré~iauel~ sont totale~ent absorbés par la soude et donnent une proportion 50/50 de ~N03 ~t Na~TO20 ~a consommation d!eau oxy-génée est de 0,59 mole par mole de X~03 formé, quantit~ très proche de la ~uantité théori~ue de 0~5 mole donnee par la réac-t~o~ : .
2 N~2 ~ H2~2 ' ~ 2 H~03 ~XE~P~ 2 .
E~ période hiver~ale, c,test-~-a~re avec une température e~t~rieure ne dépa~Qsant pas 10~C, la dernière colonne d~ab~orp-tio~ d~u~e installation industrielle de production d~ acide ni-trique de 155 T/J ~ 16 plateaux travailla~t sou~ une pression ~~ ab~ol~e de 4 bar~ reçoit des gaz ~ 0~15 % de NOx et rejette des ga~ r~siduels ~ 0~07 $ de N0~.
On introduit en t~te de colonne 700 l/H d'eau et 115 de peroxyde dlhydrogène a 35 ~ en poids ce qui correspond ~
u~e ~olu~ion ~ 55 ~ l dlX202 alors que l'aliment~tion habituelle de la colonne en cet endroit est de 800 ~I d~eau.
Après stabilisation des titres des acides et des te-neur~ des ga~ de la colonne on constate que la teneur des gaz ré-siduel~ se sl~ue entre 0~017 ~0 et 0~018 % et l'on retxouve par dosage de l~eau oxygénée sur les 10 platea~x supérieuxs, . Par détermination de la quantité d~acide nitrique 'QUp ' pléme~taare fo~mé et de la conso~mation de peroxyde dlhydrog~ne ~ 5637 on note que l'on a consomm~ 4~40 molécules a7H2o2 par mule d'aci-de nitrique suppléme~taire foxmé9 ce calcul e~t de puxe ~orme puisque l~acide qui serait normalement ~ormé dans le~ pla~eaux .en l~absence d'H202 consomme égaIement du peroxyde d'hydrogèneO
~ h'emploi de peroxyde d'.hydrogè~e dans les conditions indiquees a pe~s d9atteindre u~e teneur en vapeùr nitreuse residuelle de 200 cm3/m3 en volume en consommant 6,9 kg d'~202 ~ 100% par to~ne d~acide sortie de l'installation.
~ période estivale o~ la température extérieur~ peut a~teindre 25~C la derni~re colo~ne de l!i~tallation de produe-tion dt.acide nitrique déjà utilisée dans l~exemple 2 reçoi-t des ga~ ~ 0~35 ~o de NOx et rejette des gaz ré~iauels à 0,15%.
On lntroduita au derniex plateau~ le plateau 16~ et au plate~u 11, deux ~ois 30 ~ d!H202 ~ 35 %, le plateau 16 rece-vant e~ outre 750 l~ d'eau pour l'absorption.
Aprè~ le nouvel équilibrage de la colonne on co~sta-te que la teneur des ga~ résiduels se situe vers 0~08 ~0 et que le ~itre des acides a augmenté de 395 ~ l enYiron au pla-teau 9, ~e~ pla~eaux 10 et 15 ont encore une teneur notable en H202 2 et 6 ~ l~ oe qui montre une utilisat~on impar~aite de 1 H2~2' Par déte~mination de la quantité de H~o~ supplémentai-re ~orm~ et de la consommation de H202 on note une co~so~mation de 1,6 mole dlH202 par mole d~acide nitrique supplémentaire for~
:
mé ce ~ui correspond à 3,5 kG d~H202 par ton~e de HN030 X~UPI~ 4 ~et exemple correspond ~ une marche ef~ec-tuée ~ ltéchel-le industrielle dans une colo~ne cvmportant successi~ement l'oxy-3o dation du N0, par de l~acide nitri~ue en phase vapeur puis par l~ab~orption en milieu a~ueux de~ Yapeurs nitreuses ainsi oxy-.. , .. , , , ~_ , ~563~
d~e~ par l.'H2029 ~a de~ni~re colo~ne d'une u~ite de productio~ d'acide nitrique de 165 tonnes/jour, ~onctionne sous une pre~sion abso-lue de 4 bars. ~lle reçoit; en période estivale o~ la tempéra-ture extérieure peut atteindre 25~C~ des gaz contenant 0,35 ~0 de ~Ox Avant modi~ication la teneur en produits ~itreux des gaz à la sortie de cette colonne qui comporte 16 plateaux attei-gnait 0,15 ~o.
~e circuit d'écoulement du liquide dRn~ la colonne a été transformé de manière ~ isoler 2 plateaux successi:Es si-tué~ ~ mi-hauteur. ~e plate~u supérieur san~ circulation de liguide sert de ''scrubber''g le plateau immédiatement in~érieur est alimenté ~ un débit de 2 m3~H enviro~ par un circuit indé-pendant d'acide nitrique dont le titre est maintenu au voisina~e de 52 % en HN0~ par prélèvement continu d'une ~aible fraction (10 % environ) de la production. ~e volume d'acide circulant ainsi est gard~ constant par un e~voi eontinu vers le bac de ~tockage, Sur chacun des 3 plateaux immédiatement supérieurs à
ceu~ contenant l'acide concentré on introduit 30 l/H de peroxyde d'h~drogène ~ 35 % en H202~
. ~e plate~U situé au sommet de la colonne - plateau 16 -reçoit, comme dans les exem~les précédemment cités~ lleau a9 ap-: point (débit 750 l/H environ) qui circule dans les 3 plateaux a~ant d'attei~dre ceux recevant l'eau oxygénee Ces modi~ications, ont pour effet de diminuer de ~aQon tr~s notable la teneur en NOx a la sortie colonne. Après ~au~librage des plateaw~ la concentra~ion des ga~ rb~iduel~ se stabilise en effet à 0~045 ~0 NOx en volume.
~a consommation de peroxyde d'hydrog~ne correspond 591 ~g de H202 100 ~o par tonne d'acide fabriqu~
Claims (6)
1. Procédé de réduction de la teneur en vapeurs nitreu-ses des effluents gazeux nitreux consistant à effectuer successi-vement une oxydation du NO en phase vapeur puis une absorption en milieu aqueux en présence de peroxyde d'hydrogène effectuée de telle sorte qu'à tout moment la quantité d'H2O2 introduite soit juste celle qui est nécessaire pour oxyder N2O3 et NO2 en HNO3 en évitant tout excès d'H2O2.
2. Procédé selon la revendication 1, où l'acide nitri-que est utilisé pour oxyder le NO en phase vapeur.
3. Procédé selon la revendication 2, où l'acide nitri-que est utilisé est de l'acide recyclé après dénitration.
4. Procédé selon l'une des revendication 2 et 3, où
l'acide nitrique est distribué sous forme de vapeur dans le cou-rant gazeux contenant les vapeurs nitreuses.
l'acide nitrique est distribué sous forme de vapeur dans le cou-rant gazeux contenant les vapeurs nitreuses.
5. Procédé selon la revendication 1, où les gaz trai-tés sont des gaz de queue des ateliers de préparation d'acide nitrique.
6. Procédé selon la revendication 1, où les gaz trai-tés sont des gaz résiduaires d'ateliers utilisateurs d'acide ni-trique.
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