EP2219763A2 - Process for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in combustion flue gases and system for implementing the process - Google Patents

Process for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in combustion flue gases and system for implementing the process

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Publication number
EP2219763A2
EP2219763A2 EP08864483A EP08864483A EP2219763A2 EP 2219763 A2 EP2219763 A2 EP 2219763A2 EP 08864483 A EP08864483 A EP 08864483A EP 08864483 A EP08864483 A EP 08864483A EP 2219763 A2 EP2219763 A2 EP 2219763A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
furnace
hot air
preheating circuit
convection zone
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08864483A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Polster
Pascal Marty
Alain Caillaud
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP2219763A2 publication Critical patent/EP2219763A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/90—Injecting reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/003—Arrangements of devices for treating smoke or fumes for supplying chemicals to fumes, e.g. using injection devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2062—Ammonia
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/10—Nitrogen; Compounds thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
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    • F23J2219/10—Catalytic reduction devices
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Definitions

  • the present invention relates to the limitation of emissions of nitrogen oxides in the environment.
  • the present invention relates to an improved process for the catalytic reduction of nitrogen oxides to nitrogen.
  • Nitrogen oxides, or NOx mainly include nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2).
  • NOx can associate with water and produce nitric acid HNO3, which contributes notably to acid rain, photochemical fog, and may be responsible for certain respiratory diseases, such as asthma.
  • NOx nitrogen oxides
  • HNO3 nitrogen dioxide
  • the reduction of NOx emissions into the atmosphere has become a major issue in recent years and is subject to increasingly stringent regulations for industrialists.
  • NOx are produced during the combustion of liquid or gaseous fuels, such as hydrocarbons, natural gas, refinery gas, hydrogen, or their mixtures, and escape into the atmosphere through combustion fumes.
  • liquid or gaseous fuels such as hydrocarbons, natural gas, refinery gas, hydrogen, or their mixtures
  • Such combustions are used in particular for heating, reforming and cracking fluids, hydrocarbon or otherwise, in petrochemical process furnaces.
  • heating fluids is meant to preheat and / or heat and / or vaporize and / or overheat fluids.
  • Such combustions are also used to achieve the high temperatures necessary for steam reforming reactions or steam reforming, hydrocarbon feeds (SMR, or steam methane reforming in English).
  • SMR steam methane reforming
  • the vaporeforming consists of the dissociation of hydrocarbon molecules (in particular methane CH 4 ) in the presence of steam and heat (several hundred degrees), and is mainly used in the industry for the manufacture of hydrogen (H 2 ) high purity.
  • H 2 hydrogen
  • the steam reforming process is carried out in a steam reforming furnace, fed on the one hand with hydrocarbon feedstock and steam, and on the other hand with heat. When the oven is hot, the hydrocarbon feedstock is then injected, mixed with steam, into tubes containing catalyst and passing through the furnace.
  • hydrocarbon feeds are hydrocarbons, oils and natural gases.
  • the hydrocarbon feedstock is selected from vaporizable hydrocarbons below 250 ° C of various origins, including fossil and plant origin.
  • Preferred hydrocarbon feedstocks are natural gas, naphtha, LPG (liquefied petroleum gas), butane, propane, biodiesel, bioethanol, refinery waste gases, and all waste gases in general.
  • heat is usually provided by fuel combustion various with air. This combustion is carried out in the zone of radiation (radiant section in English), sometimes also called combustion chamber, through burners, arranged in the top and / or bottom and / or on the side walls of the radiation zone .
  • zone of radiation sometimes also called combustion chamber
  • the fumes, products of combustion from the burned fuels are for their part evacuated at the exit of the zone of radiation, by at least one flue, through the convection zone (convection section in English), where they are cooled before their release into the atmosphere.
  • a preheating system of combustion air is set upstream of the burners.
  • the combustion air is preheated by recovering part of the heat available in the flue gases passing through the convection zone, this by means of heat exchangers, of exchanger type for example, these exchangers are called air preheaters.
  • the process for reducing nitrogen oxides (also called process P NO ⁇ in the remainder of the description of the invention) is applicable in particular to furnaces for the implementation of petrochemical processes and to furnaces implementing a process of steam reforming.
  • process PI will represent indifferently (except in particular cases obvious to the reading of the text) a reforming process implemented in a steam reforming furnace or a process implemented in a petrochemical process furnace .
  • the present invention responds to the problem identified above by implementing an improved P NO leveraging process, especially less energy consuming and having a lower investment cost than the known methods for reducing the concentration of NOx combustion fumes from a PI process furnace for comparable efficiency.
  • the subject of the invention is a process PI for the treatment of a charge in an oven, the process comprising at least: a step of releasing heat by the combustion of liquid or gaseous fuel in the presence of air preheated by at least one circuit preheating of air passing through the convection zone of the fumes one or more times, this step leading to the creation of nitrogen oxides in the fumes, which fumes are discharged into a flue gas through the zone of convection located downstream of the radiation zone (combustion chamber) of said furnace, and a step of selective catalytic reduction of said flue nitrogen oxides, comprising the injection, in the convection zone in which at least one catalyst is present; , a mixture of hot air and ammonia, characterized in that the hot air of
  • the process PI is a preheating treatment and / or heating and / or vaporization and / or overheating of hydrocarbon fluids or not, in a petrochemical process furnace.
  • this relates to a process PI reforming a hydrocarbon feedstock in the presence of steam in a steam reforming furnace.
  • the furnace for carrying out the process PI according to the present invention may correspond to any furnace used in the art by those skilled in the art.
  • the oven is powered by any means available in fuel and hot air.
  • the furnace is associated with a piping system for bringing each fluid and reagent within it.
  • the heat supplied to the furnace (SMR or petrochemical) to operate is preferably obtained by means of burners, located in particular against the walls of the furnace, in particular against the side walls of the furnace, and / or on the floor and / or on the ceiling from the oven. These burners burn fuel in the presence of air to reach the high temperatures required for the various operations.
  • fuel means any liquid or gaseous fuel, in particular fossil fuels, hydrocarbons or residual gases from petrochemical processes (or off-gas), which may include gases such as methane and hydrocarbons.
  • the oven used in the present invention may be any oven used in the art by those skilled in the art.
  • the oven is supplied by any means available in charge (hydrocarbon or other), water vapor and heat (hot air).
  • the combustion air that feeds the furnace burners is preheated, before it arrives in the furnace, via at least one air preheating circuit, sometimes two or even three or more.
  • the air preheating circuits are preferably supplied with so-called fresh air by fans which draw air outside the installation and inject it into the preheating duct.
  • the fresh air circulates in the duct at the level of the air preheaters, a heat exchange occurs between the air and the hot combustion fumes exiting the radiation zone of the furnace.
  • the air is preheated while the combustion fumes are cooled. Thermal exchanges will be even more important than the circuit Air preheat passes through the convection zone of the flue gases a high number of times.
  • the invention also relates to a method PI as described above, wherein the at least one combustion air preheating circuit is supplied with fresh air using at least one fan.
  • the method of the invention is characterized in that the at least one combustion air preheating circuit passes through the convection zone at least once, preferably at least twice (through a air preheater to preheat and cool fumes).
  • the at least one air preheating circuit can pass through the convection zone of the fumes three times, four or even five times, the person skilled in the art being able to adapt the process to depending on the required preheating and the size of the installation used.
  • Preheaters may pass through the convection zone of the flue gases downstream or upstream of the injection site of the MAA mixture of hot air and ammonia product
  • the method according to the invention provides a selective catalytic reduction step of the nitrogen oxides contained in the fumes, to reduce or eliminate their presence in the fumes released into the air.
  • selective catalytic reduction within the meaning of the invention is meant a reaction between a product based on ammonia, preferably aqueous, and NOx, in the presence of heat and a catalyst, resulting in the formation of nitrogen N2 harmless, released into the atmosphere.
  • the catalyst used may be any catalyst deemed suitable by those skilled in the art. So, according to the process of the invention, a mixture of a product based on aqueous ammonia and hot air from the at least one preheating circuit according to the invention is prepared, this MAA mixture according to the invention being injected directly into the zone. convection. The mixture thus injected comes into contact with the catalyst present in the convection zone; the selective catalytic reduction of NOx present in the fumes then occurs.
  • the method according to the invention makes it possible to significantly reduce the energy consumption of the oven, it also makes it possible to reduce the number of equipment necessary for supplying hot air to the mixer. Indeed, thanks to the fan injecting fresh air into the ducts at the beginning of the preheating circuit, and ensuring the circulation of air along the circuit, the air circulating in the preheating circuits is at a pressure greater than that of the oven, whether in the radiation zone or in the convection zone, in order to compensate for the pressure drop in the burners. Therefore, the preheated air fraction of the preheating pipes taken to form the MAA arrives directly to the mixer, the solution of the invention not only makes it possible to eliminate the air fan necessary to supply the mixer with hot air but also to remove the dedicated fresh air preheater.
  • the method as described above is characterized in that the injection of the mixture of hot air and ammonia (more generally of ammonia compound) is done in at least one location in the smoke convection zone, upstream of the catalyst, which is held in place in the convection zone by a suitable support.
  • the injection of MAA can be done in several locations of the convection zone, upstream of the catalyst, the number of injection sites being directly related to the size of the the installation used.
  • the injection site of the MAA can in particular be located between two air pre-heaters passing through the convection zone.
  • the process PI as described above is characterized in that the oven is supplied with air preheated by a single air preheating circuit, and in that the hot air used during the step catalytic selective reduction of the nitrogen oxides is taken directly from said single air preheating circuit.
  • the method as described above is characterized in that the furnace is supplied with air preheated by two air preheating circuits, and that the hot air used during the catalytic reduction stage selective oxides of nitrogen is taken directly from at least one of said two air preheating circuits.
  • the air preheat circuit comprises one, two or more air preheaters, located in the smoke convection zone.
  • the hot air used during the selective catalytic reduction step of the nitrogen oxides is taken directly from the air preheating circuit (s), or at the outlet of the first passage of said at least one air preheating in the smoke convection zone, at the outlet of the second passage of the at least one air preheating circuit in the convection zone fumes, either at the outlet of both the first and the second passage of the at least one air preheating circuit in the convection zone of the fumes.
  • this also relates to a facility for treating a load in a process furnace comprising at least:
  • a process furnace P1 for the treatment of a charge comprising means for supplying fuel, and air; a circuit for preheating the air for supplying the furnace with preheated air passing through the zone of convection of the fumes one or more times,
  • a convection zone leading the combustion fumes produced during the combustion of the fuels in the process furnace in which at least one catalyst is present for the selective reduction of nitrogen oxides, preferably maintained in said zone at the using a support medium
  • an injector connected to said mixer for injecting said mixture of hot air and ammonia product into said flue gas duct, preferably upstream of the catalyst, either upstream of the catalyst or further upstream of the catalyst.
  • supply means any pipe system, conduits, valves, registers, for supplying fuel and preheated air the process oven (also called the oven).
  • the means for feeding the oven with preheated air may consist of one, two, three or plus air preheating circuits.
  • the hot air supplying the at least one hot air / ammonia product mixer also called the mixer
  • the air preheating circuits according to the invention are supplied with fresh air by at least one fan. In this way, as indicated above, the economy of air fans necessary in the known installations to drive the hot air to the at least one mixer, that is to say a saving in energy, cost of the installation, and a saving of space.
  • the invention therefore also relates to an installation as described above, characterized in that the at least one air preheating circuit is supplied with fresh air using at least one fan.
  • At least one catalyst in the convection zone of the furnace is present at least one catalyst.
  • This catalyst is placed inside the flue gas duct, preferably maintained with the aid of a support, and preferably occupying the entire section of the duct, so that all of the flue gases pass through it.
  • the catalyst is placed in the convection zone in order to have upstream and downstream air preheaters, the person skilled in the art being qualified to adapt this arrangement so as to obtain a suitable combustion flue gas temperature. to the selective catalytic reduction reaction.
  • the flue gas duct transferring the fumes from the radiation zone to the convection zone can be connected to the oven at any time. which level, that is to say above, below, in the middle or at any other level of the radiation zone of the furnace, or even at several places in the zone of radiation of the furnace in particular through several ducts of The fumes can then be combined in one and the same conduit, so that the flue gases can be removed as efficiently as possible.
  • Those skilled in the art are competent to adapt the architecture of the furnace and in particular the place of connection of the flue (s) where it wishes that the fumes be removed.
  • the preheated air supply of the furnace is carried out by a single air preheating circuit.
  • the hot air supplying the at least one mixer is taken directly from said one air preheating circuit.
  • the preheated air supply of the furnace is carried out by two air preheating circuits.
  • the hot air supplying the at least one hot air / ammonia mixer is taken directly from at least one of said two air preheating circuits.
  • said hot air is taken from only one of the two air preheating circuits.
  • said hot air is taken from the two air preheating circuits.
  • the installation is characterized in that the at least one air preheating circuit passes through the flue gas duct in the convection zone at least once, preferably at least twice .
  • the hot air supply of the at least one hot air / ammonia mixer is done by a sampling on at least one air preheating circuit at the outlet of the first passage of the preheating circuit in the smoke convection zone, at the outlet of the second passage of the preheating circuit in the convection zone, or at the output the first and second passages of the preheat circuit in the convection zone.
  • mixer in the sense of the invention means any device for homogeneously mixing the hot air ammonia product.
  • a device may consist of static equipment (in particular injection nozzle, baffle) or dynamic equipment (in particular propeller, rotor, blade).
  • a person skilled in the art is able to adapt the number of mixers he needs to the size. of the installation and the amount of smoke produced.
  • small installations will include only one mixer, while larger will include two, three, four or more, each of the mixers being supplied with hot air as described above.
  • the number of hot air / ammonia mixture injectors may also vary depending on the size of the installation and the number of mixers that it uses.
  • the injector may consist of an injection grid, allowing a homogeneous injection of the MAA into the convection duct.
  • the injector is disposed upstream of the catalyst in the convection zone.
  • the person skilled in the art can provide for passing, or not, a circuit for preheating water or air, or any other conduit allowing the circulation a heat transfer fluid.
  • the MAA injected into the convection zone can thus in turn participate in a preheating.
  • the mixture is made from ammonia stored in tanks away from the plant, and sent to the mixer via a drive means, in particular by at least one pump.
  • the ammonia can be vaporized before it arrives in the mixer so as to facilitate its mixing with the hot air.
  • the plant according to the invention further comprises a means for extracting combustion fumes cooled and purified to nitrogen oxides.
  • extraction means may in particular consist of a fan, located at the very end of the convection zone, and for evacuating the fumes in a chimney open to the atmosphere.
  • the fumes at the end of the convection zone can also be directed directly into the chimney, the chimney being in this case advantageously above the convection zone.
  • the furnace is a petrochemical process furnace capable of preheating and / or heating and / or vaporizing and / or overheating of petrochemical process fluids.
  • the furnace is a steam reforming furnace capable of reforming a hydrocarbon feedstock.
  • the collected air is already preheated and under pressure thanks to the fresh air fan supplying the air preheating circuit, it can thus directly join the mixer without additional energy supply, the invention thus allows the economy of an air heating system for supplying the at least one hot air / ammonia mixer as well as fans supplying the preheaters with fresh air; this economy represents both a gain in energy and a gain of space.
  • the use of hot air taken from the preheating circuit of combustion air avoids the taking of hot fumes directly into the convection duct of fumes, the latter being likely to contain sulfur dioxide, and thus to pollute and / or corrode the mixer (s).
  • FIG. 1 and FIG. 2 represent prior art plant diagrams
  • FIGS. 3 to 7 show plant diagrams according to the invention.
  • the type of process used in the furnace is not specified, it may be a reforming process or a petrochemical process.
  • the flue as shown in all of Figures 1 to 7 is connected to the oven in the middle of the radiation zone, it can be at any level; the skilled person is competent to adapt the architecture of the oven.
  • FIG. 1 describes an installation as used in the state of the art, comprising an oven 1 allowing the treatment of a load 2 and obtaining a product 3, supplied fuel 5 and preheated air 6 by an air preheating circuit 7, supplied with fresh air 8 by a fan 9.
  • the radiation zone or combustion chamber 4 is connected to a zone convection device 10 allowing the evacuation of the combustion fumes 11 produced in the radiation zone 4 during combustion, said combustion fumes 11 comprising, inter alia, nitrogen oxides.
  • the fresh air 8 is injected through the fan 9 into the air preheating circuit 7, which passes through the convection zone 10 twice with the exchangers (air preheaters) 24, 26.
  • the installation further comprises a mixer 12 of hot air 13 and ammonia 14.
  • the ammonia is stored in a tank 15 connected to a pump 16 supplying the mixer 12 with ammonia 14.
  • the hot air 13 comes from a heater 17 supplied with fresh air 8 by a fan 18.
  • Said mixer 12 is associated with an injection grid 19 for injecting said mixture of hot air 13 and ammonia 14 in the combustion fumes 11 at said at least one convection zone 10 comprising at least one catalyst 20.
  • the injection grid 19 is placed in the convection zone 10 upstream of the catalyst 20 Finally, the combustion fumes cooled and purified to nitrogen oxides are expelled into a chimney 22 open to the atmosphere, possibly with the aid of a fan extractor 21.
  • FIG. 2 also describes an installation according to the prior art, identical in every respect to FIG. 1, with the difference that the hot air supplying the mixer 12 is replaced by combustion fumes 11 taken in the convection zone 10, using a fan 23 and after the catalyst 20.
  • FIG. 3 describes an installation according to the invention, in which the references are identical to those of FIG. 1, with the difference that hot air
  • FIG. 4 describes an installation according to the invention, in which the references are identical to those of FIG. with the difference that the hot air 13 supplying the mixer 12 is directly taken from the air preheating circuit 7, at the outlet of the air preheater 26, via a pipe 27 directly connecting said preheating circuit 7 to said mixer 12.
  • the temperature of the air taken at the outlet of the second air preheater is generally between 250 and 600 ° C.
  • FIG. 5 describes an installation according to the invention, in which the references are identical to those of FIG. 1, with the difference that the hot air 13 supplying the mixer 12 is directly taken from the air preheating circuit 7 , both at the outlet of the first air preheater 24, and at the outlet of the second air preheater 26.
  • FIG. 6 describes an installation according to the invention, identical to the installation of FIG. the difference that the injector 19 is placed downstream of an exchanger 28 (commonly called convection beam) whose purpose is the preheating and / or heating and / or vaporization and / or overheating of a fluid other than the combustion air, more precisely the injector 19 is placed between the exchanger 28 and the catalyst 20.
  • an exchanger 28 commonly called convection beam
  • FIG. 7 describes an identical installation to the installation of FIG. 4, with the difference that the injector 19 is placed upstream of an exchanger (convection beam) 28.
  • the skilled person may according to another alternative (not shown) remove the fresh air fan 18 for the selective catalytic reduction process of NOx when the combustion air used for combustion in the radiation zone is not preheated through the convection zone and use the fan 9 both to bring fresh air to the radiation zone (as combustion air) and to the mixer 12 of the selective catalytic NOx reduction process.
  • it will preferentially use a preheater on the air duct used for the selective catalytic reduction.

Abstract

The invention relates to a method for treating a feed in a furnace supplied with heat in the radiation zone by the combustion of a liquid or gaseous fuel in the presence of air preheated by at least one air preheat circuit, this step resulting in the emission of combustion flue gases containing nitrogen oxides, in which method the flue gases are discharged through the convection zone located downstream of the radiation zone of said furnace. The method further includes a step for the selective catalytic reduction of said nitrogen oxides by injecting, into the flue gas duct in the convection zone, upstream of a catalyst, a mixture of hot air and an ammoniacal substance, in which the hot air feeding said mixture is taken off directly from the combustion air preheat circuit, which circuit uses the heat of the combustion flue gases. The invention is primarily applicable for the preheating/heating, vaporization/superheating of fluids in a petrochemical process furnace, but it also applies to the reforming of a hydrocarbon feed in the presence of steam in a steam-reforming furnace.

Description

Procédé de réduction catalytique sélective d' oxydes d'azote dans des fumées de combustion et installation pour sa mise en œuvre. Process for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in combustion fumes and installation for its implementation.
La présente invention concerne la limitation des émissions d'oxydes d'azote dans l'environnement. En particulier, la présente invention concerne un procédé amélioré pour la réduction catalytique d'oxydes d'azote en azote . Les oxydes d'azote, ou NOx, regroupent principalement le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO2) . Dans l'atmosphère, les NOx peuvent s'associer à l'eau et produire de l'acide nitrique HNO3, lequel contribue notamment aux pluies acides, aux brouillards photochimiques, et peut être responsable de certaines maladies respiratoires, telles l'asthme. Pour ces raisons, la réduction des émissions de NOx dans l'atmosphère est devenue un enjeu majeur ces dernières années et fait l'objet de réglementations toujours plus contraignantes pour les industrielsThe present invention relates to the limitation of emissions of nitrogen oxides in the environment. In particular, the present invention relates to an improved process for the catalytic reduction of nitrogen oxides to nitrogen. Nitrogen oxides, or NOx, mainly include nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2). In the atmosphere, NOx can associate with water and produce nitric acid HNO3, which contributes notably to acid rain, photochemical fog, and may be responsible for certain respiratory diseases, such as asthma. For these reasons, the reduction of NOx emissions into the atmosphere has become a major issue in recent years and is subject to increasingly stringent regulations for industrialists.
Les NOx sont notamment produits lors de la combustion de combustibles liquides ou gazeux, tels par exemple les hydrocarbures, le gaz naturel, le gaz de raffinerie, l'hydrogène, ou encore leurs mélanges, et s'échappent alors dans l'atmosphère par les fumées de combustion.NOx are produced during the combustion of liquid or gaseous fuels, such as hydrocarbons, natural gas, refinery gas, hydrogen, or their mixtures, and escape into the atmosphere through combustion fumes.
De telles combustions sont notamment utilisées pour chauffer, reformer, craquer des fluides, hydrocarbonés ou non, dans des fours de procédés pétrochimiques. Par chauffer des fluides, on entend préchauffer et/ou chauffer et/ou vaporiser et/ou surchauffer des fluides. Parmi les fluides considérés, on citera en particulier les hydrocarbures liquides et/ou gazeux, des fluides caloporteurs pour procédés chimiques ou pétrochimiques, ainsi parfois que de l'eau (préchauffe d'eau déminéralisée ou d'eau d'alimentation de chaudière, génération de vapeur, surchauffe de vapeur) .Such combustions are used in particular for heating, reforming and cracking fluids, hydrocarbon or otherwise, in petrochemical process furnaces. By heating fluids is meant to preheat and / or heat and / or vaporize and / or overheat fluids. Among the fluids considered, mention will in particular be made of liquid and / or gaseous hydrocarbons, heat transfer fluids for chemical or petrochemical processes, and sometimes water (demineralized water preheat). or boiler feed water, steam generation, steam overheating).
De telles combustions sont aussi utilisées pour atteindre les hautes températures nécessaires aux réactions de reformage à la vapeur ou vaporeformage, de charges hydrocarbonées (SMR, ou steam méthane reforming en anglais) . Le vaporeformage consiste en la dissociation de molécules hydrocarbonées (notamment méthane CH4) en présence de vapeur d'eau et de chaleur (plusieurs centaines de degrés) , et est principalement utilisé dans l'industrie pour la fabrication d'hydrogène (H2) à pureté élevée. Un tel procédé est notamment décrit par Michael D. Briscoe dans US 6,749,829. Le procédé de vaporeformage est réalisé dans un four de reformage à la vapeur, alimenté d'une part en charge hydrocarbonée et en vapeur, et d'autre part en chaleur. Lorsque le four est chaud, la charge hydrocarbonée est alors injectée, en mélange avec de la vapeur d'eau, dans des tubes contenant du catalyseur et traversant le four. La haute température du four, plusieurs centaines de degrés, maintenue grâce à la combustion, permet alors, dans les tubes, la réaction de dissociation des molécules de la charge hydrocarbonée et la production de gaz de synthèse (syngas) qui sera ensuite traité. Des exemples de charges hydrocarbonées selon l'invention sont les hydrocarbures, les huiles et les gaz naturels. Préférentiellement, la charge hydrocarbonée est choisie parmi les hydrocarbures vaporisables en dessous de 250°C d'origines diverses, notamment fossiles et végétales. Des charges hydrocarbonées préférées sont le gaz naturel, le naphta, le GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié) , le butane, le propane, le biodiesel, le bioéthanol, les gaz résiduaires de raffinerie, et tous les gaz résiduaires en général.Such combustions are also used to achieve the high temperatures necessary for steam reforming reactions or steam reforming, hydrocarbon feeds (SMR, or steam methane reforming in English). The vaporeforming consists of the dissociation of hydrocarbon molecules (in particular methane CH 4 ) in the presence of steam and heat (several hundred degrees), and is mainly used in the industry for the manufacture of hydrogen (H 2 ) high purity. Such a method is described in particular by Michael D. Briscoe in US 6,749,829. The steam reforming process is carried out in a steam reforming furnace, fed on the one hand with hydrocarbon feedstock and steam, and on the other hand with heat. When the oven is hot, the hydrocarbon feedstock is then injected, mixed with steam, into tubes containing catalyst and passing through the furnace. The high temperature of the oven, several hundred degrees, maintained by combustion, then allows, in the tubes, the dissociation reaction of the molecules of the hydrocarbon feedstock and the production of synthesis gas (syngas) which will then be treated. Examples of hydrocarbon feeds according to the invention are hydrocarbons, oils and natural gases. Preferably, the hydrocarbon feedstock is selected from vaporizable hydrocarbons below 250 ° C of various origins, including fossil and plant origin. Preferred hydrocarbon feedstocks are natural gas, naphtha, LPG (liquefied petroleum gas), butane, propane, biodiesel, bioethanol, refinery waste gases, and all waste gases in general.
Pour ces deux types de four, la chaleur est généralement fournie par la combustion de combustibles divers avec de l'air. Cette combustion est réalisée dans la zone de radiation (radiant section en anglais) , parfois également appelée chambre de combustion, grâce à des brûleurs, disposés dans le haut et/ou dans le bas et/ou sur les parois latérales de la zone de radiation.For these two types of furnace, heat is usually provided by fuel combustion various with air. This combustion is carried out in the zone of radiation (radiant section in English), sometimes also called combustion chamber, through burners, arranged in the top and / or bottom and / or on the side walls of the radiation zone .
Les fumées, produits de combustion issus des combustibles brûlés, sont quant à elles évacuées en sortie de la zone de radiation, par au moins un conduit de fumées, à travers la zone de convection (convection section en anglais) , où elles sont refroidies avant leur rejet dans l'atmosphère. Fréquemment, pour diminuer les besoins en combustibles destinés à être brûlés dans le four, un système de préchauffage de l'air de combustion est mis en place en amont des brûleurs. Ainsi, afin d'améliorer le rendement thermique du four, l'air de combustion est préchauffé en récupérant une partie de la chaleur disponible dans les fumées traversant la zone de convection, ceci par l'intermédiaire d' échangeurs de chaleur, de type échangeur à plaques ou échangeur tubulaire par exemple, ces échangeurs sont aussi appelés des préchauffeurs d'air.The fumes, products of combustion from the burned fuels, are for their part evacuated at the exit of the zone of radiation, by at least one flue, through the convection zone (convection section in English), where they are cooled before their release into the atmosphere. Frequently, to reduce the need for fuels to be burned in the furnace, a preheating system of combustion air is set upstream of the burners. Thus, in order to improve the thermal efficiency of the furnace, the combustion air is preheated by recovering part of the heat available in the flue gases passing through the convection zone, this by means of heat exchangers, of exchanger type for example, these exchangers are called air preheaters.
Cependant, ainsi que mentionné précédemment, ces procédés génèrent des NOx dans les fumées de combustion en sortie de la zone de convection. Produits lors de la combustion des combustibles en présence d'air, ils sont rejetés dans l'atmosphère avec les fumées de combustion. De plus, l'utilisation d'air de combustion préchauffé a pour conséquence l'augmentation de la concentration en NOx des fumées en raison de l'augmentation de la température de flamme.However, as mentioned above, these processes generate NOx in the combustion fumes leaving the convection zone. Products during the combustion of fuels in the presence of air, they are released into the atmosphere with the combustion fumes. In addition, the use of preheated combustion air has the consequence of increasing the NOx concentration of the fumes due to the increase in the flame temperature.
Plusieurs procédés ont été développés pour réduire la concentration des NOx présents dans les fumées de combustion. Ainsi, on peut notamment avoir recours à un procédé de réduction catalytique sélective (Sélective Catalytic Réduction ou SCR en anglais) de la teneur en NOx dans les fumées. Dans un tel procédé, un Mélange Air chaud Ammoniaque, (mélange appelé aussi MAA) est injecté, via un injecteur, dans la zone de convection. Par ammoniaque, il convient de comprendre dans ce contexte des produits aqueux contenant de l'ammoniaque; il pourra s'agir par exemple de carbamide ou d'urée. Le mélange constitué par les fumées de combustion et le MAA est alors mis au contact d'un catalyseur, dans une plage de température adaptée, de 2000C à 6000C, permettant de transformer les NOx en azote (N2) et ainsi de réduire la concentration en NOx des fumées rejetées dans l'atmosphère. De tels procédés sont notamment décrits dans US 5,612,010, US 5,401,478 et US 6,361,754. Dans les procédés connus de réduction catalytique sélective, de l'air chaud est mélangé à de l'ammoniaque aqueux pour former le MAA. De façon connue, cet air chaud provient d'air frais qui passe par un ventilateur et est ensuite chauffé, via un préchauffeur externe à la zone de convection et au conduit de fumées ; une autre solution connue, mais moins utilisée consiste à remplacer l'air chaud par des fumées de combustion prélevées directement dans le conduit de fumées de la zone de convection, via un ventilateur dédié, en aval du SCR. Le MAA est alors injecté via une grille d'injection dans la zone de convection, en amont du catalyseur du SCR.Several processes have been developed to reduce the concentration of NOx present in combustion fumes. Thus, it is possible to use a selective catalytic reduction process (Selective Catalytic Reduction or SCR in English) of the NOx content in the fumes. In such a method, an Ammonia Hot Air Mixture (also known as MAA) is injected via an injector into the convection zone. By ammonia, it is appropriate to understand in this context aqueous products containing ammonia; it may be for example carbamide or urea. The mixture constituted by the flue gases and the MAA is then brought into contact with a catalyst, in a suitable temperature range, from 200 ° C. to 600 ° C., making it possible to convert the NOx into nitrogen (N2) and thus to reduce the NOx concentration of the fumes released into the atmosphere. Such methods are described in US 5,612,010, US 5,401,478 and US 6,361,754. In known methods of selective catalytic reduction, hot air is mixed with aqueous ammonia to form MAA. In known manner, this hot air comes from fresh air that passes through a fan and is then heated via a preheater external to the convection zone and the flue gas duct; another known solution, but less used is to replace the hot air with combustion fumes taken directly into the flue of the convection zone, via a dedicated fan, downstream of the SCR. The MAA is then injected via an injection grid into the convection zone, upstream of the SCR catalyst.
Cependant, l'efficacité de ce procédé de réduction catalytique sélective des oxydes d' azote est obtenue moyennant une consommation en énergie, notamment électrique ou vapeur, supplémentaire, nécessaire principalement pour chauffer l'air frais, ou dans une moindre mesure les fumées, utilisé pour réaliser le mélange MAA, ainsi que pour l'alimentation du ventilateur d'air frais ou de fumées. Cette surconsommation énergétique représente un coût important pour les industriels.However, the effectiveness of this process of selective catalytic reduction of nitrogen oxides is obtained with a consumption of energy, especially electric or steam, additional, necessary mainly to heat the fresh air, or to a lesser extent the fumes, used to make the MAA mixture, as well as for the supply of the fresh air fan or fumes. This overconsumption of energy represents a significant cost for the industrialists.
Il existe donc un besoin pour un procédé amélioré de réduction catalytique sélective peu consommateur en énergie, permettant la réduction catalytique sélective des oxydes d'azote présents dans des fumées de combustion.There is therefore a need for an improved method of selective catalytic reduction that is low in energy consumption, allowing the selective catalytic reduction of the nitrogen oxides present in combustion fumes.
Le procédé de réduction d'oxydes d'azote (appelé aussi procédé PNOχ dans la suite du descriptif de l'invention) est applicable en particulier aux fours pour la mise en œuvre de procédés pétrochimiques et aux fours mettant en œuvre un procédé de reformage à la vapeur.The process for reducing nitrogen oxides (also called process P NO χ in the remainder of the description of the invention) is applicable in particular to furnaces for the implementation of petrochemical processes and to furnaces implementing a process of steam reforming.
Dans la suite du descriptif, le terme procédé PI représentera indifféremment (sauf cas particuliers évidents à la lecture du texte) un procédé de reformage mis en œuvre dans un four de reformage à la vapeur ou un procédé mis en œuvre dans un four de procédés pétrochimiques .In the remainder of the description, the term process PI will represent indifferently (except in particular cases obvious to the reading of the text) a reforming process implemented in a steam reforming furnace or a process implemented in a petrochemical process furnace .
La présente invention répond au problème identifié ci- dessus grâce à la mise en œuvre d'un procédé PNOχ amélioré, notamment moins consommateur en énergie et ayant un coût d' investissement plus faible que les procédés connus pour la réduction de la concentration en NOx des fumées de combustion d'un four de procédé PI, ceci pour une efficacité comparable. L'invention a pour objet un procédé PI pour le traitement d'une charge dans un four, procédé comprenant au moins : une étape de libération de chaleur par la combustion de combustible liquide ou gazeux en présence d'air préchauffé par au moins un circuit de préchauffe d' air traversant la zone de convection des fumées une ou plusieurs fois, cette étape conduisant à la création d'oxydes d'azote dans les fumées, lesquelles fumées sont évacuées dans un conduit de fumées à travers la zone de convection située en aval de la zone de radiation (chambre de combustion) dudit four, et une étape de réduction catalytique sélective desdits oxydes d'azote des fumées, comprenant l'injection, dans la zone de convection dans laquelle est présent au moins un catalyseur, d'un mélange d'air chaud et d'ammoniaque, caractérisé en ce que l'air chaud dudit mélange est directement prélevé sur ledit au moins un circuit de préchauffe d'air servant à alimenter le four en air préchauffé.The present invention responds to the problem identified above by implementing an improved P NO procédé process, especially less energy consuming and having a lower investment cost than the known methods for reducing the concentration of NOx combustion fumes from a PI process furnace for comparable efficiency. The subject of the invention is a process PI for the treatment of a charge in an oven, the process comprising at least: a step of releasing heat by the combustion of liquid or gaseous fuel in the presence of air preheated by at least one circuit preheating of air passing through the convection zone of the fumes one or more times, this step leading to the creation of nitrogen oxides in the fumes, which fumes are discharged into a flue gas through the zone of convection located downstream of the radiation zone (combustion chamber) of said furnace, and a step of selective catalytic reduction of said flue nitrogen oxides, comprising the injection, in the convection zone in which at least one catalyst is present; , a mixture of hot air and ammonia, characterized in that the hot air of said mixture is directly taken from said at least one air preheating circuit for supplying the oven with preheated air.
Selon une variante préférée de l'invention, le procédé PI est un traitement de préchauffage et/ou de chauffage et/ou de vaporisation et/ou de surchauffe de fluides hydrocarbonés ou non, dans un four de procédé pétrochimique.According to a preferred variant of the invention, the process PI is a preheating treatment and / or heating and / or vaporization and / or overheating of hydrocarbon fluids or not, in a petrochemical process furnace.
Selon une autre variante préférée de l'invention, celle-ci concerne un procédé PI de reformage d'une charge hydrocarbonée en présence de vapeur d'eau dans un four de reformage à la vapeur. Le four pour la mise en œuvre du procédé PI selon la présente invention peut correspondre à n' importe quel four utilisé dans la pratique par l'homme du métier. Le four est alimenté par tout moyen disponible en combustible et en air chaud. Généralement, le four est associé à un système de tuyauteries permettant d' amener chaque fluide et chaque réactif en son sein.According to another preferred variant of the invention, this relates to a process PI reforming a hydrocarbon feedstock in the presence of steam in a steam reforming furnace. The furnace for carrying out the process PI according to the present invention may correspond to any furnace used in the art by those skilled in the art. The oven is powered by any means available in fuel and hot air. Generally, the furnace is associated with a piping system for bringing each fluid and reagent within it.
La chaleur apportée au four (SMR ou pétrochimique) pour fonctionner est de préférence obtenue grâce à des brûleurs, situés notamment contre les parois du four, en particulier contre les parois latérales du four, et/ou sur le plancher et/ou sur le plafond du four. Ces brûleurs permettent de brûler un combustible en présence d' air pour d'atteindre les températures élevées nécessaires aux diverses opérations. Par « combustible » au sens de l'invention, on entend tout combustible liquide ou gazeux, notamment les combustibles fossiles, les hydrocarbures, les gaz résiduels de procédés pétrochimiques (ou off-gas) , pouvant comprendre les gaz tels que le méthane et les autres hydrocarbures gazeux, mais également le monoxyde de carbone et l'hydrogène, ainsi que tous les mélanges de ces combustibles en présence d' autres fluides combustibles ou non (H2O, CO2, N2, etc.) . Le four utilisé dans la présente invention peut correspondre à n' importe quel four utilisé dans la pratique par l'homme de l'art. Le four est alimenté par tout moyen disponible en charge (hydrocarbonée ou autre) , en vapeur d'eau et en chaleur (air chaud) . Afin de diminuer la consommation d'énergie, l'air de combustion qui alimente les brûleurs du four est préchauffé, avant son arrivée dans le four, via au moins un circuit de préchauffe d'air, parfois deux, voire trois ou plus. Il s'agit de préférence de conduits situés au contact de la zone de combustion, le long de la zone de convection, et susceptibles de traverser ladite zone de convection, au moins une fois, de préférence plusieurs fois. Les circuits de préchauffe d'air sont de préférence alimentés en air dit frais par des ventilateurs qui prélèvent de l'air à l'extérieur de l'installation et l'injectent dans le conduit de préchauffe. Ainsi, l'air frais circule dans le conduit au niveau des préchauffeurs d'air, un échange thermique se produit entre l'air et les fumées de combustion chaudes sortant de la zone de radiation du four. Lors de chaque traversée de la zone de convection, l'air se trouve préchauffé tandis que les fumées de combustion sont refroidies. Les échanges thermiques seront d'autant plus importants que le circuit de préchauffe d' air traverse la zone de convection des fumées de combustion un nombre élevé de fois.The heat supplied to the furnace (SMR or petrochemical) to operate is preferably obtained by means of burners, located in particular against the walls of the furnace, in particular against the side walls of the furnace, and / or on the floor and / or on the ceiling from the oven. These burners burn fuel in the presence of air to reach the high temperatures required for the various operations. For the purposes of the invention, the term "fuel" means any liquid or gaseous fuel, in particular fossil fuels, hydrocarbons or residual gases from petrochemical processes (or off-gas), which may include gases such as methane and hydrocarbons. other gaseous hydrocarbons, but also carbon monoxide and hydrogen, as well as all mixtures of these fuels in the presence of other combustible fluids or not (H 2 O, CO 2 , N 2 , etc.). The oven used in the present invention may be any oven used in the art by those skilled in the art. The oven is supplied by any means available in charge (hydrocarbon or other), water vapor and heat (hot air). In order to reduce the energy consumption, the combustion air that feeds the furnace burners is preheated, before it arrives in the furnace, via at least one air preheating circuit, sometimes two or even three or more. These are preferably ducts in contact with the combustion zone, along the convection zone, and likely to pass through said convection zone, at least once, preferably several times. The air preheating circuits are preferably supplied with so-called fresh air by fans which draw air outside the installation and inject it into the preheating duct. Thus, the fresh air circulates in the duct at the level of the air preheaters, a heat exchange occurs between the air and the hot combustion fumes exiting the radiation zone of the furnace. During each crossing of the convection zone, the air is preheated while the combustion fumes are cooled. Thermal exchanges will be even more important than the circuit Air preheat passes through the convection zone of the flue gases a high number of times.
L' invention concerne également un procédé PI tel que décrit précédemment, dans lequel le au moins un circuit de préchauffe d'air de combustion est alimenté en air frais à l'aide d'au moins un ventilateur.The invention also relates to a method PI as described above, wherein the at least one combustion air preheating circuit is supplied with fresh air using at least one fan.
Dans un mode de réalisation particulier, le procédé de l'invention est caractérisé en ce que le au moins un circuit de préchauffe d' air de combustion traverse la zone de convection au moins une fois, de préférence au moins deux fois (à travers un préchauffeur d'air pour y être préchauffé et pour refroidir les fumées) . Dans d'autres modes de réalisation, le au moins un circuit de préchauffe d' air peut traverser la zone de convection des fumées à trois reprises, quatre reprises voire cinq reprises, l'homme du métier étant à même d'adapter le procédé en fonction du préchauffage nécessaire et de la taille de l'installation utilisée.In a particular embodiment, the method of the invention is characterized in that the at least one combustion air preheating circuit passes through the convection zone at least once, preferably at least twice (through a air preheater to preheat and cool fumes). In other embodiments, the at least one air preheating circuit can pass through the convection zone of the fumes three times, four or even five times, the person skilled in the art being able to adapt the process to depending on the required preheating and the size of the installation used.
Des préchauffeurs peuvent traverser la zone de convection des fumées en aval ou en amont du lieu d'injection du mélange MAA d'air chaud et de produit ammoniaquePreheaters may pass through the convection zone of the flue gases downstream or upstream of the injection site of the MAA mixture of hot air and ammonia product
Le procédé selon l'invention prévoit une étape de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote contenus dans les fumées, afin de réduire, voire de supprimer, leur présence dans les fumées rejetées dans l'air.The method according to the invention provides a selective catalytic reduction step of the nitrogen oxides contained in the fumes, to reduce or eliminate their presence in the fumes released into the air.
Par « réduction catalytique sélective » au sens de l'invention on entend une réaction entre un produit à base d'ammoniaque, de préférence aqueux, et les NOx, en présence de chaleur et d'un catalyseur, aboutissant à la formation d'azote N2 inoffensif, rejeté dans l'atmosphère. Le catalyseur utilisé peut être n' importe quel catalyseur jugé adapté par l'homme du métier. Ainsi, selon le procédé de l'invention, on effectue un mélange d'un produit à base d' ammoniaque aqueux et d' air chaud provenant du au moins un circuit de préchauffe selon l'invention, ce mélange MAA selon l'invention étant injecté directement dans la zone de convection. Le mélange ainsi injecté, rentre en contact avec le catalyseur présent dans la zone de convection; la réduction catalytique sélective des NOx présents dans les fumées se produit alors.By "selective catalytic reduction" within the meaning of the invention is meant a reaction between a product based on ammonia, preferably aqueous, and NOx, in the presence of heat and a catalyst, resulting in the formation of nitrogen N2 harmless, released into the atmosphere. The catalyst used may be any catalyst deemed suitable by those skilled in the art. So, according to the process of the invention, a mixture of a product based on aqueous ammonia and hot air from the at least one preheating circuit according to the invention is prepared, this MAA mixture according to the invention being injected directly into the zone. convection. The mixture thus injected comes into contact with the catalyst present in the convection zone; the selective catalytic reduction of NOx present in the fumes then occurs.
Le procédé selon l'invention permet de réduire de façon importante la consommation énergétique du four, il permet en outre de réduire le nombre d'équipements nécessaires à la fourniture d'air chaud au mélangeur. En effet, grâce au ventilateur injectant l'air frais dans les conduits en début de circuit de préchauffe, et assurant la circulation de l'air le long du circuit, l'air circulant dans les circuits de préchauffe est à une pression supérieure à celle du four, que ce soit dans la zone de radiation ou dans la zone de convection, ceci afin de compenser la perte de charge dans les brûleurs. Par conséquent, la fraction d'air préchauffé des conduits de préchauffe prélevée pour former le MAA arrive directement jusqu'au mélangeur, la solution de l'invention permet non seulement de supprimer le ventilateur d'air nécessaire pour alimenter le mélangeur en air chaud mais également de supprimer le préchauffeur d'air frais dédié.The method according to the invention makes it possible to significantly reduce the energy consumption of the oven, it also makes it possible to reduce the number of equipment necessary for supplying hot air to the mixer. Indeed, thanks to the fan injecting fresh air into the ducts at the beginning of the preheating circuit, and ensuring the circulation of air along the circuit, the air circulating in the preheating circuits is at a pressure greater than that of the oven, whether in the radiation zone or in the convection zone, in order to compensate for the pressure drop in the burners. Therefore, the preheated air fraction of the preheating pipes taken to form the MAA arrives directly to the mixer, the solution of the invention not only makes it possible to eliminate the air fan necessary to supply the mixer with hot air but also to remove the dedicated fresh air preheater.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé tel que décrit précédemment est caractérisé en ce que l'injection du mélange d'air chaud et d'ammoniaque (plus généralement de composé ammoniaque) se fait dans au moins un emplacement dans la zone de convection des fumées, en amont du catalyseur, lequel est maintenu en place dans la zone de convection par un support approprié. Dans d'autres modes de réalisation conformes à l'invention, l'injection du MAA peut se faire dans plusieurs emplacements de la zone de convection, en amont du catalyseur, le nombre d'emplacements d'injection étant directement relié à la taille de l'installation utilisée. L'emplacement d'injection du MAA peut en particulier être situé entre deux préchauffeurs d'air traversant la zone de convection .In a particular embodiment of the invention, the method as described above is characterized in that the injection of the mixture of hot air and ammonia (more generally of ammonia compound) is done in at least one location in the smoke convection zone, upstream of the catalyst, which is held in place in the convection zone by a suitable support. In other embodiments according to the invention, the injection of MAA can be done in several locations of the convection zone, upstream of the catalyst, the number of injection sites being directly related to the size of the the installation used. The injection site of the MAA can in particular be located between two air pre-heaters passing through the convection zone.
Dans un mode de réalisation particulier, le procédé PI tel que décrit précédemment est caractérisé en ce que le four est alimenté en air préchauffé par un seul circuit de préchauffe d'air, et en ce que l'air chaud utilisé lors de l'étape de réduction catalytique sélective des oxydes d' azote est prélevé directement sur ledit un seul circuit de préchauffe d'air.In a particular embodiment, the process PI as described above is characterized in that the oven is supplied with air preheated by a single air preheating circuit, and in that the hot air used during the step catalytic selective reduction of the nitrogen oxides is taken directly from said single air preheating circuit.
Dans un autre mode de réalisation particulier, le procédé tel que décrit précédemment est caractérisé en ce que le four est alimenté en air préchauffé par deux circuits de préchauffe d'air, et que l'air chaud utilisé lors de l'étape de réduction catalytique sélective des oxydes d' azote est prélevé directement sur au moins un desdits deux circuits de préchauffe d'air.In another particular embodiment, the method as described above is characterized in that the furnace is supplied with air preheated by two air preheating circuits, and that the hot air used during the catalytic reduction stage selective oxides of nitrogen is taken directly from at least one of said two air preheating circuits.
Lorsque le ou les circuit (s) de préchauffe d'air traverse (nt) la zone de convection des fumées au moins une fois, de préférence au moins deux fois, le circuit de préchauffe d'air comprend un, deux, voire plus de préchauffeurs d'air, situés dans la zone de convection des fumées. Ainsi, l'air chaud utilisé lors de l'étape de réduction catalytique sélective des oxydes d' azote est prélevé directement sur le ou les circuit (s) de préchauffe d'air, soit en sortie du premier passage dudit au moins un circuit de préchauffe d' air dans la zone de convection des fumées, soit en sortie du deuxième passage dudit au moins un circuit de préchauffe d' air dans la zone de convection des fumées, soit en sortie à la fois du premier et du deuxième passage dudit au moins un circuit de préchauffe d'air dans la zone de convection des fumées.When the air preheating circuit (s) passes (s) the smoke convection zone at least once, preferably at least twice, the air preheat circuit comprises one, two or more air preheaters, located in the smoke convection zone. Thus, the hot air used during the selective catalytic reduction step of the nitrogen oxides is taken directly from the air preheating circuit (s), or at the outlet of the first passage of said at least one air preheating in the smoke convection zone, at the outlet of the second passage of the at least one air preheating circuit in the convection zone fumes, either at the outlet of both the first and the second passage of the at least one air preheating circuit in the convection zone of the fumes.
Selon un second aspect de la présente invention, celle-ci concerne également une installation de traitement d'une charge dans un four de procédé comprenant au moins :According to a second aspect of the present invention, this also relates to a facility for treating a load in a process furnace comprising at least:
- un four de procédé PI permettant le traitement d'une charge, comprenant des moyens d'alimentation en combustible, et en air, - un circuit de préchauffe de l'air destiné à l'alimentation du four en air préchauffé traversant la zone de convection des fumées une ou plusieurs fois,a process furnace P1 for the treatment of a charge, comprising means for supplying fuel, and air; a circuit for preheating the air for supplying the furnace with preheated air passing through the zone of convection of the fumes one or more times,
- une zone de convection conduisant les fumées de combustion produites lors de la combustion des combustibles dans le four de procédé, dans lequel est présent au moins un catalyseur pour la réduction sélective d' oxydes d' azote de préférence maintenu dans ladite zone à l'aide d'un moyen de support,a convection zone leading the combustion fumes produced during the combustion of the fuels in the process furnace, in which at least one catalyst is present for the selective reduction of nitrogen oxides, preferably maintained in said zone at the using a support medium,
- un mélangeur d' air chaud et de produit ammoniaque alimenté en air chaud par ledit au moins un circuit de préchauffe d'air,a mixer for hot air and ammonia product supplied with hot air by said at least one air preheating circuit,
- un injecteur relié audit mélangeur permettant l'injection dudit mélange d'air chaud et produit ammoniaque dans ledit conduit des fumées de combustion, de préférence en amont du catalyseur, soit en amont direct du catalyseur ou plus en amont du catalyseur.an injector connected to said mixer for injecting said mixture of hot air and ammonia product into said flue gas duct, preferably upstream of the catalyst, either upstream of the catalyst or further upstream of the catalyst.
Selon l'invention, on entend par « moyen d'alimentation », tout système de tuyauteries, conduits, vannes, registres, permettant d'alimenter en combustible et en air préchauffé le four de procédé (appelé aussi le four) .According to the invention, the term "supply means", any pipe system, conduits, valves, registers, for supplying fuel and preheated air the process oven (also called the oven).
Selon l'invention, les moyens d'alimentation du four en air préchauffé peuvent consister en un, deux, trois ou plus circuits de préchauffe d'air. Ainsi, l'air chaud alimentant le au moins un mélangeur air chaud/produit ammoniaque (appelé aussi le mélangeur) peut être prélevé sur un, deux, trois ou plus circuits de préchauffe d'air, selon l'installation utilisée. Les circuits de préchauffe d'air selon l'invention sont alimentés en air frais par au moins un ventilateur. De cette manière, comme indiqué précédemment, on réalise l'économie de ventilateurs d'air nécessaires dans les installations connues pour entraîner l'air chaud vers le au moins un mélangeur, c'est-à-dire une économie en énergie, en coût de l'installation, et un gain de place.According to the invention, the means for feeding the oven with preheated air may consist of one, two, three or plus air preheating circuits. Thus, the hot air supplying the at least one hot air / ammonia product mixer (also called the mixer) can be taken from one, two, three or more air preheating circuits, depending on the installation used. The air preheating circuits according to the invention are supplied with fresh air by at least one fan. In this way, as indicated above, the economy of air fans necessary in the known installations to drive the hot air to the at least one mixer, that is to say a saving in energy, cost of the installation, and a saving of space.
L' invention concerne donc également une installation telle que décrite précédemment, caractérisée en ce que le au moins un circuit de préchauffe d'air est alimenté en air frais à l'aide d'au moins un ventilateur.The invention therefore also relates to an installation as described above, characterized in that the at least one air preheating circuit is supplied with fresh air using at least one fan.
Toujours selon l'invention, dans la zone de convection du four est présent au moins un catalyseur. Le rôle de ce catalyseur est d' accélérer la réduction catalytique sélective des NOx contenus dans les fumées de combustion. Ce catalyseur est disposé à l'intérieur du conduit des fumées, de préférence maintenu à l'aide d'un support, et occupant préférentiellement toute la section du conduit, de sorte que la totalité des fumées de combustion le traverse.Still according to the invention, in the convection zone of the furnace is present at least one catalyst. The role of this catalyst is to accelerate the selective catalytic reduction of NOx contained in combustion fumes. This catalyst is placed inside the flue gas duct, preferably maintained with the aid of a support, and preferably occupying the entire section of the duct, so that all of the flue gases pass through it.
De préférence, le catalyseur est placé dans la zone de convection afin d'avoir des préchauffeurs d'air placés en amont et en aval, l'homme du métier étant qualifié pour adapter cette disposition de manière à obtenir une température des fumées de combustion propice à la réaction de réduction catalytique sélective.Preferably, the catalyst is placed in the convection zone in order to have upstream and downstream air preheaters, the person skilled in the art being qualified to adapt this arrangement so as to obtain a suitable combustion flue gas temperature. to the selective catalytic reduction reaction.
Par ailleurs, selon l'invention, le conduit des fumées transférant les fumées de la zone de radiation vers la zone de convection peut être connecté au four à n' importe quel niveau, c'est-à-dire en haut, en bas, au milieu ou à tout autre niveau de la zone de radiation du four, voire à plusieurs endroits de la zone de radiation du four notamment par le biais de plusieurs conduits de fumées pouvant ensuite se rejoindre en un seul et même conduit, de sorte que les fumées puissent être prélevées de la manière la plus efficace possible. L'homme du métier est compétent pour adapter l'architecture du four et en particulier le lieu de connexion du ou des conduit (s) de fumées où il souhaite que les fumées soient prélevées.Furthermore, according to the invention, the flue gas duct transferring the fumes from the radiation zone to the convection zone can be connected to the oven at any time. which level, that is to say above, below, in the middle or at any other level of the radiation zone of the furnace, or even at several places in the zone of radiation of the furnace in particular through several ducts of The fumes can then be combined in one and the same conduit, so that the flue gases can be removed as efficiently as possible. Those skilled in the art are competent to adapt the architecture of the furnace and in particular the place of connection of the flue (s) where it wishes that the fumes be removed.
Dans une installation particulière selon l'invention, l'alimentation en air préchauffé du four est réalisée par un seul circuit de préchauffe d'air. Dans ce mode de réalisation, l'air chaud alimentant le au moins un mélangeur est prélevé directement sur ledit un seul circuit de préchauffe d'air.In a particular installation according to the invention, the preheated air supply of the furnace is carried out by a single air preheating circuit. In this embodiment, the hot air supplying the at least one mixer is taken directly from said one air preheating circuit.
Dans une autre installation particulière selon l'invention, l'alimentation en air préchauffé du four est réalisée par deux circuits de préchauffe d'air. Dans ce mode de réalisation, l'air chaud alimentant le au moins un mélangeur air chaud/ammoniaque est prélevé directement sur au moins un desdits deux circuits de préchauffe d'air. Dans une installation particulière selon l'invention, ledit air chaud est prélevé sur un seul des deux circuits de préchauffe d'air. Dans une autre installation particulière selon l'invention, ledit air chaud est prélevé sur les deux circuits de préchauffe d'air.In another particular installation according to the invention, the preheated air supply of the furnace is carried out by two air preheating circuits. In this embodiment, the hot air supplying the at least one hot air / ammonia mixer is taken directly from at least one of said two air preheating circuits. In a particular installation according to the invention, said hot air is taken from only one of the two air preheating circuits. In another particular installation according to the invention, said hot air is taken from the two air preheating circuits.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'installation est caractérisée en ce que le au moins un circuit de préchauffe d' air traverse le conduit de fumées dans la zone de convection au moins une fois, de préférence au moins deux fois. Dans ce mode de réalisation, l'alimentation en air chaud du au moins un mélangeur air chaud/ammoniaque se fait par un prélèvement sur au moins un circuit de préchauffe d' air soit en sortie du premier passage du circuit de préchauffe dans la zone de convection des fumées, soit en sortie du deuxième passage du circuit de préchauffe dans la zone de convection, soit à la fois en sortie du premier et du deuxième passage du circuit de préchauffe dans la zone de convection .According to a preferred embodiment of the invention, the installation is characterized in that the at least one air preheating circuit passes through the flue gas duct in the convection zone at least once, preferably at least twice . In this embodiment, the hot air supply of the at least one hot air / ammonia mixer is done by a sampling on at least one air preheating circuit at the outlet of the first passage of the preheating circuit in the smoke convection zone, at the outlet of the second passage of the preheating circuit in the convection zone, or at the output the first and second passages of the preheat circuit in the convection zone.
Par « mélangeur » au sens de l'invention, on entend tout dispositif permettant de mélanger de façon homogène l'air chaud au produit ammoniaque. Un tel dispositif peut consister en un équipement statique (notamment buse d'injection, chicane) ou dynamique (notamment hélice, rotor, pale) L'homme du métier est à même d'adapter le nombre de mélangeurs dont il a besoin à la taille de l'installation et à la quantité de fumées produites. Ainsi, de petites installations comprendront uniquement un mélangeur, tandis que de plus importantes en comprendront deux, trois, quatre, voire plus, chacun des mélangeurs étant alimenté en air chaud comme décrit précédemment. De même, dans les installations selon l'invention, le nombre d'injecteurs de mélange air chaud/ammoniaque, peut lui aussi varier en fonction de la taille de l'installation et du nombre de mélangeurs que celle-ci utilise . Dans un mode de réalisation particulier, l'injecteur peut consister en une grille d'injection, permettant une injection homogène du MAA dans le conduit de convection.By "mixer" in the sense of the invention means any device for homogeneously mixing the hot air ammonia product. Such a device may consist of static equipment (in particular injection nozzle, baffle) or dynamic equipment (in particular propeller, rotor, blade). A person skilled in the art is able to adapt the number of mixers he needs to the size. of the installation and the amount of smoke produced. Thus, small installations will include only one mixer, while larger will include two, three, four or more, each of the mixers being supplied with hot air as described above. Similarly, in the installations according to the invention, the number of hot air / ammonia mixture injectors, may also vary depending on the size of the installation and the number of mixers that it uses. In a particular embodiment, the injector may consist of an injection grid, allowing a homogeneous injection of the MAA into the convection duct.
De préférence, l'injecteur est disposé en amont du catalyseur dans la zone de convection. Dans la section de la zone de convection située entre l'injecteur et le catalyseur, l'homme du métier peut prévoir de faire passer, ou non, un circuit de préchauffe d'eau ou d'air, ou tout autre conduit permettant la circulation d'un fluide caloporteur. Dans un tel mode de réalisation, le MAA injecté dans la zone de convection peut ainsi à son tour participer à un préchauffage.Preferably, the injector is disposed upstream of the catalyst in the convection zone. In the section of the convection zone situated between the injector and the catalyst, the person skilled in the art can provide for passing, or not, a circuit for preheating water or air, or any other conduit allowing the circulation a heat transfer fluid. In such an embodiment, the MAA injected into the convection zone can thus in turn participate in a preheating.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le mélange est réalisé à partir d'ammoniaque stockée dans des cuves à l'écart de l'installation, et envoyée vers le mélangeur via un moyen d'entraînement, notamment par au moins une pompe. Optionnellement, l'ammoniaque peut être vaporisée avant son arrivée dans le mélangeur de manière à faciliter son mélange avec l'air chaud.In a particular embodiment of the invention, the mixture is made from ammonia stored in tanks away from the plant, and sent to the mixer via a drive means, in particular by at least one pump. Optionally, the ammonia can be vaporized before it arrives in the mixer so as to facilitate its mixing with the hot air.
De façon optionnelle, l'installation selon l'invention comprend en outre un moyen d'extraction des fumées de combustion refroidies et purifiées en oxydes d'azote. Un tel moyen d'extraction peut notamment consister en un ventilateur, situé en toute fin de la zone de convection, et permettant d'évacuer les fumées dans une cheminée, ouverte sur l'atmosphère.Optionally, the plant according to the invention further comprises a means for extracting combustion fumes cooled and purified to nitrogen oxides. Such extraction means may in particular consist of a fan, located at the very end of the convection zone, and for evacuating the fumes in a chimney open to the atmosphere.
Les fumées en fin de la zone de convection peuvent également être dirigées directement dans la cheminée, la cheminée se situant dans ce cas d'une manière avantageuse au dessus de la zone de convection.The fumes at the end of the convection zone can also be directed directly into the chimney, the chimney being in this case advantageously above the convection zone.
Selon une variante préférée de l'invention, celle-ci concerne une installation dans laquelle le four est un four de procédé pétrochimique apte à préchauffer et/ou chauffer et/ou vaporiser et/ou surchauffer des fluides de procédé pétrochimique.According to a preferred variant of the invention, it relates to an installation in which the furnace is a petrochemical process furnace capable of preheating and / or heating and / or vaporizing and / or overheating of petrochemical process fluids.
Selon une autre variante de l'invention, celle-ci concerne une installation dans laquelle le four est un four de reformage à la vapeur apte à reformer une charge hydrocarbonée.According to another variant of the invention, it relates to an installation in which the furnace is a steam reforming furnace capable of reforming a hydrocarbon feedstock.
Parmi les avantages présentés par l'invention par rapport aux procédés et installations connus, on citera les points suivants. - L'air prélevé étant déjà préchauffé et sous pression grâce au ventilateur d'air frais alimentant le circuit de préchauffe d'air, il peut ainsi directement rejoindre le mélangeur sans fourniture d'énergie supplémentaire, l'invention permet donc l'économie d'un système de chauffage d'air pour alimenter le au moins un mélangeur air chaud/ammoniaque ainsi que des ventilateurs alimentant les préchauffeurs en air frais ; cette économie représente à la fois un gain en énergie et un gain de place. - L'utilisation d'air chaud prélevé sur le circuit de préchauffe d' air de combustion évite le prélèvement de fumées chaudes directement dans le conduit de convection des fumées, ces dernières étant susceptibles de contenir du dioxyde de soufre, et donc de polluer et / ou corroder le ou les mélangeur (s) .Among the advantages presented by the invention over known methods and installations, the following points will be mentioned. - The collected air is already preheated and under pressure thanks to the fresh air fan supplying the air preheating circuit, it can thus directly join the mixer without additional energy supply, the invention thus allows the economy of an air heating system for supplying the at least one hot air / ammonia mixer as well as fans supplying the preheaters with fresh air; this economy represents both a gain in energy and a gain of space. - The use of hot air taken from the preheating circuit of combustion air avoids the taking of hot fumes directly into the convection duct of fumes, the latter being likely to contain sulfur dioxide, and thus to pollute and / or corrode the mixer (s).
La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, et illustrés à l'aide des figures 1 à 7 sur lesquelles:The present invention will be better understood with the aid of the detailed description of particular embodiments of the invention, given by way of illustration and without limitation, and illustrated with reference to FIGS. 1 to 7 in which:
- la figure 1 et la figure 2 représentent des schémas d'installations de l'art antérieur, les figures 3 à 7 représentent des schémas d'installations selon l'invention. Le type de procédé mis en œuvre dans le four n'est pas précisé, il pourra s'agir d'un procédé de reformage ou d'un procédé pétrochimique. Le conduit des fumées tel que représenté sur l'ensemble des figures 1 à 7 est connecté au four au milieu de la zone de radiation, il pourra l'être à n'importe quel niveau ; l'homme du métier est compétent pour adapter l'architecture du four.FIG. 1 and FIG. 2 represent prior art plant diagrams, FIGS. 3 to 7 show plant diagrams according to the invention. The type of process used in the furnace is not specified, it may be a reforming process or a petrochemical process. The flue as shown in all of Figures 1 to 7 is connected to the oven in the middle of the radiation zone, it can be at any level; the skilled person is competent to adapt the architecture of the oven.
La figure 1 décrit une installation telle qu'utilisée dans l'état de l'art, comprenant un four 1 permettant le traitement d'une charge 2 et l'obtention d'un produit 3, alimenté en combustible 5 et en air préchauffé 6 par un circuit de préchauffe d'air 7, alimenté en air frais 8 par un ventilateur 9. Dans ce type d'installation, la zone de radiation ou chambre de combustion 4 est reliée à une zone de convection 10 permettant l'évacuation des fumées de combustion 11 produites dans la zone de radiation 4 lors de la combustion, lesdites fumées de combustion 11 comprenant entre autres des oxydes d'azote. L'air frais 8, est injecté grâce au ventilateur 9 dans le circuit de préchauffe d'air 7, lequel traverse la zone de convection 10 à deux reprises avec les échangeurs (préchauffeurs d'air) 24, 26. Ainsi, l'air frais 8 est chauffé au fur et à mesure de son avancement dans le circuit de préchauffe 7, tandis que les fumées de combustion 11 circulant dans la zone de convection 10 sont refroidies. L'installation comprend en outre un mélangeur 12 d'air chaud 13 et d'ammoniaque 14. D'une part, l'ammoniaque est stockée dans un réservoir 15 relié à une pompe 16 alimentant le mélangeur 12 en ammoniaque 14. D'autre part, l'air chaud 13 provient d'un réchauffeur 17 alimenté en air frais 8 par un ventilateur 18. Ledit mélangeur 12 est associé à une grille d'injection 19 permettant l'injection dudit mélange d'air chaud 13 et d'ammoniaque 14 dans les fumées de combustion 11 au niveau de ladite au moins une zone de convection 10 comprenant au moins un catalyseur 20. Dans ce mode de réalisation, la grille d'injection 19 est placée dans la zone de convection 10 en amont du catalyseur 20. Enfin, les fumées de combustion refroidies et purifiées en oxydes d'azote sont expulsées dans une cheminée 22 ouverte sur l'atmosphère, avec l'aide éventuelle d'un ventilateur extracteur de fumées 21.FIG. 1 describes an installation as used in the state of the art, comprising an oven 1 allowing the treatment of a load 2 and obtaining a product 3, supplied fuel 5 and preheated air 6 by an air preheating circuit 7, supplied with fresh air 8 by a fan 9. In this type of installation, the radiation zone or combustion chamber 4 is connected to a zone convection device 10 allowing the evacuation of the combustion fumes 11 produced in the radiation zone 4 during combustion, said combustion fumes 11 comprising, inter alia, nitrogen oxides. The fresh air 8 is injected through the fan 9 into the air preheating circuit 7, which passes through the convection zone 10 twice with the exchangers (air preheaters) 24, 26. Thus, the air charge 8 is heated progressively in the preheating circuit 7, while the combustion fumes 11 flowing in the convection zone 10 are cooled. The installation further comprises a mixer 12 of hot air 13 and ammonia 14. On the one hand, the ammonia is stored in a tank 15 connected to a pump 16 supplying the mixer 12 with ammonia 14. Other part, the hot air 13 comes from a heater 17 supplied with fresh air 8 by a fan 18. Said mixer 12 is associated with an injection grid 19 for injecting said mixture of hot air 13 and ammonia 14 in the combustion fumes 11 at said at least one convection zone 10 comprising at least one catalyst 20. In this embodiment, the injection grid 19 is placed in the convection zone 10 upstream of the catalyst 20 Finally, the combustion fumes cooled and purified to nitrogen oxides are expelled into a chimney 22 open to the atmosphere, possibly with the aid of a fan extractor 21.
La figure 2 décrit également une installation selon l'art antérieur, identique en tout point à la figure 1, à la différence que l'air chaud 13 alimentant le mélangeur 12 est remplacé par des fumées de combustion 11 prélevées dans la zone de convection 10, à l'aide d'un ventilateur 23 et après le catalyseur 20.FIG. 2 also describes an installation according to the prior art, identical in every respect to FIG. 1, with the difference that the hot air supplying the mixer 12 is replaced by combustion fumes 11 taken in the convection zone 10, using a fan 23 and after the catalyst 20.
La figure 3 décrit une installation conforme à l'invention, dans laquelle les références sont identiques à celles de la figure 1, à la différence que l'air chaudFIG. 3 describes an installation according to the invention, in which the references are identical to those of FIG. 1, with the difference that hot air
13 alimentant le mélangeur 12 est directement prélevé sur le circuit de préchauffe d'air 7, en sortie du premier préchauffeur d'air 24, par un conduit 25 reliant directement ledit circuit de préchauffe 7 audit mélangeur 12. Dans ce mode de réalisation particulier, la température de l'air prélevé en sortie du premier préchauffeur d'air est généralement comprise entre 100 et 4000C. La figure 4 décrit une installation conforme à l'invention, dans laquelle les références sont identiques à celles de la figure 1, à la différence que l'air chaud 13 alimentant le mélangeur 12 est directement prélevé sur le circuit de préchauffe d'air 7, en sortie du préchauffeur d'air 26, par un conduit 27 reliant directement ledit circuit de préchauffe 7 audit mélangeur 12. Dans ce mode de réalisation particulier, la température de l'air prélevé en sortie du deuxième préchauffeur d'air est généralement comprise entre 250 et 6000C.13 feeding the mixer 12 is directly taken from the air preheating circuit 7, at the outlet of the first air preheater 24, through a conduit 25 directly connecting said preheating circuit 7 to said mixer 12. In this particular embodiment, the temperature of the air taken at the outlet of the first air preheater is generally between 100 and 400 ° C. FIG. 4 describes an installation according to the invention, in which the references are identical to those of FIG. with the difference that the hot air 13 supplying the mixer 12 is directly taken from the air preheating circuit 7, at the outlet of the air preheater 26, via a pipe 27 directly connecting said preheating circuit 7 to said mixer 12. In this particular embodiment, the temperature of the air taken at the outlet of the second air preheater is generally between 250 and 600 ° C.
La figure 5 décrit une installation conforme à l'invention, dans laquelle les références sont identiques à celles de la figure 1, à la différence que l'air chaud 13 alimentant le mélangeur 12 est directement prélevé sur le circuit de préchauffe d'air 7, à la fois en sortie du premier préchauffeur d'air 24, et en sortie du deuxième préchauffeur d'air 26.FIG. 5 describes an installation according to the invention, in which the references are identical to those of FIG. 1, with the difference that the hot air 13 supplying the mixer 12 is directly taken from the air preheating circuit 7 , both at the outlet of the first air preheater 24, and at the outlet of the second air preheater 26.
La figure 6 décrit une installation conforme à l'invention, identique à l'installation de la figure 4, à la différence que l'injecteur 19 est placé en aval d'un échangeur 28 (couramment appelé faisceau de convection) dont le but est le préchauffage et/ou le chauffage et/ou la vaporisation et/ou la surchauffe d'un fluide autre que l'air de combustion, plus précisément l'injecteur 19 est placé entre l' échangeur 28 et le catalyseur 20.FIG. 6 describes an installation according to the invention, identical to the installation of FIG. the difference that the injector 19 is placed downstream of an exchanger 28 (commonly called convection beam) whose purpose is the preheating and / or heating and / or vaporization and / or overheating of a fluid other than the combustion air, more precisely the injector 19 is placed between the exchanger 28 and the catalyst 20.
La figure 7 décrit une installation identique à l'installation de la figure 4, à la différence que l'injecteur 19 est placé en amont d'un échangeur (faisceau de convection) 28.FIG. 7 describes an identical installation to the installation of FIG. 4, with the difference that the injector 19 is placed upstream of an exchanger (convection beam) 28.
L'homme du métier peut selon une autre alternative (non représentée) supprimer le ventilateur d'air frais 18 pour le procédé de réduction catalytique sélective de NOx quand l'air de combustion utilisé pour la combustion dans la zone de radiation n'est pas préchauffé à travers la zone convection et utiliser le ventilateur 9 aussi bien pour amener de l'air frais vers la zone de radiation (comme air de combustion) et vers le mélangeur 12 du procédé de réduction catalytique sélective de NOx. Dans ce cas, il utilisera préférentiellement un préchauffeur sur le conduit d'air utilisé pour la réduction catalytique sélective . The skilled person may according to another alternative (not shown) remove the fresh air fan 18 for the selective catalytic reduction process of NOx when the combustion air used for combustion in the radiation zone is not preheated through the convection zone and use the fan 9 both to bring fresh air to the radiation zone (as combustion air) and to the mixer 12 of the selective catalytic NOx reduction process. In this case, it will preferentially use a preheater on the air duct used for the selective catalytic reduction.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement d'une charge dans un four comprenant au moins - une étape de libération de chaleur par la combustion de combustible liquide ou gazeux en présence d'air préchauffé par au moins un circuit de préchauffe d' air traversant la zone de convection des fumées une ou plusieurs fois, cette étape conduisant à la création d'oxydes d'azote dans les fumées, lesquelles fumées sont évacuées dans un conduit de fumées à travers la zone de convection située en aval de la zone de radiation dudit four, etA method of treating a filler in a furnace comprising at least one step of releasing heat by the combustion of liquid or gaseous fuel in the presence of air preheated by at least one air preheating circuit passing through the reaction zone. convection of the fumes one or more times, this step leading to the creation of nitrogen oxides in the fumes, which fumes are discharged into a flue gas through the convection zone located downstream of the radiation zone of said furnace, and
- une étape de réduction catalytique sélective desdits oxydes d'azote des fumées, comprenant l'injection, dans la zone de convection dans laquelle est présent au moins un catalyseur, d'un mélange d'air chaud et d'ammoniaque, caractérisé en ce que l'air chaud dudit mélange est directement prélevé sur ledit au moins un circuit de préchauffe d'air servant à alimenter en air préchauffé le four.a step of selective catalytic reduction of said smoke nitrogen oxides, comprising injecting, in the convection zone in which at least one catalyst is present, a mixture of hot air and ammonia, characterized in that the hot air of said mixture is directly taken from said at least one air preheating circuit for supplying preheated air to the furnace.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le four est alimenté en air préchauffé par un seul circuit de préchauffe d'air, et que l'air chaud utilisé lors de l'étape de réduction catalytique sélective des oxydes d' azote est prélevé directement sur ledit un seul circuit de préchauffe d'air.2. Method according to claim 1, characterized in that the furnace is supplied with air preheated by a single air preheating circuit, and that the hot air used during the step of selective catalytic reduction of nitrogen oxides is taken directly on said one air preheating circuit.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le four est alimenté en air préchauffé par deux circuits de préchauffe d'air, et que l'air chaud utilisé lors de l'étape de réduction catalytique sélective des oxydes d' azote est prélevé directement sur au moins un desdits deux circuits de préchauffe d'air.3. Method according to claim 1, characterized in that the furnace is supplied with air preheated by two air preheating circuits, and that the hot air used during the step of selective catalytic reduction of the oxides nitrogen is taken directly from at least one of said two air preheating circuits.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'air chaud utilisé lors de l'étape de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote est prélevé directement sur le au moins un circuit de préchauffe d'air, soit en sortie du premier passage dudit au moins un circuit de préchauffe d'air dans la zone de convection, soit en sortie du deuxième passage dudit au moins un circuit de préchauffe d' air dans la zone de convection des fumées, soit en sortie à la fois du premier et du deuxième passage dudit au moins un circuit de préchauffe d'air dans la zone de convection.4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the hot air used during the step of selective catalytic reduction of nitrogen oxides is taken directly from the at least one air preheating circuit, either at the outlet of the first passage of said at least one air preheating circuit in the convection zone, either at the outlet of the second passage of said at least one air preheating circuit in the smoke convection zone, or at the outlet at the first and second passages of said at least one air preheating circuit in the convection zone.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injection du mélange d' air chaud et d' ammoniaque se fait dans au moins un emplacement de la zone de convection, en amont du catalyseur, lequel est maintenu dans le conduit des fumées de combustion par un support.5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the injection of the mixture of hot air and ammonia is done in at least one location of the convection zone, upstream of the catalyst, which is maintained in the flue gas duct by a support.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un circuit de préchauffe d'air est alimenté en air frais à l'aide d'au moins un ventilateur.6. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one air preheating circuit is supplied with fresh air using at least one fan.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le traitement de la charge est un traitement de préchauffage et/ou de chauffage et/ou de vaporisation et/ou de surchauffe de fluides dans un four de procédé pétrochimique. A method according to any one of the preceding claims wherein the treatment of the feedstock is preheating and / or heating and / or vaporizing and / or overheating of fluids in a petrochemical process furnace.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel le traitement de la charge est un traitement de reformage d'une charge hydrocarbonée en présence de vapeur d'eau dans un four de reformage à la vapeur.8. Process according to any one of claims 1 to 6 wherein the treatment of the feed is a reforming treatment of a hydrocarbon feedstock in the presence of steam in a steam reforming furnace.
9. Installation de traitement d'une charge dans un four de procédé comprenant au moins9. A process for treating a batch in a process furnace comprising at least
- un four de procédé permettant le traitement d'une charge, comprenant des moyens d'alimentation en combustible, et en air préchauffé,a process furnace for the treatment of a charge, comprising means for supplying fuel, and preheated air,
- un circuit de préchauffe d' air alimentant le four en air de combustion préchauffé traversant la zone de convection une ou plusieurs fois,an air preheating circuit supplying the furnace with preheated combustion air passing through the convection zone one or more times,
- une zone de convection conduisant les fumées produites lors de la combustion des combustibles dans la zone de radiation du four de procédé, dans lequel est présent au moins un catalyseur pour la réduction sélective d' oxydes d' azote de préférence maintenu dans ledit conduit à l'aide d'un moyen de support, - un mélangeur d'air chaud et d'ammoniaque alimenté en air chaud par ledit au moins un circuit de préchauffe d' air,a convection zone conducting the fumes produced during the combustion of the fuels in the radiation zone of the process furnace, in which at least one catalyst is present for the selective reduction of nitrogen oxides, preferably maintained in said using a support means, - a hot air and ammonia mixer supplied with hot air by said at least one air preheating circuit,
- un injecteur relié audit mélangeur, permettant l'injection dudit mélange d'air chaud et d'ammoniaque dans les fumées dans ladite zone de convection, de préférence en amont du catalyseur.- An injector connected to said mixer, for injecting said mixture of hot air and ammonia in the flue gas in said convection zone, preferably upstream of the catalyst.
10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'alimentation du four de procédé en air préchauffé est réalisée par un seul circuit de préchauffe d'air, et que l'air chaud alimentant le au moins un mélangeur air chaud/ammoniaque est prélevé directement sur ledit un seul circuit de préchauffe d'air. 10. Installation according to claim 9, characterized in that the supply of the preheated air process furnace is performed by a single air preheating circuit, and that the hot air supplying the at least one hot air / ammonia mixer is taken directly on said one air preheating circuit.
11. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'alimentation du four de procédé en air préchauffé est réalisée par deux circuits de préchauffe d'air, et que l'air chaud alimentant le au moins un mélangeur air chaud/ammoniaque est prélevé directement sur au moins un desdits deux circuits de préchauffe d'air.11. Installation according to claim 9, characterized in that the supply of the preheated air process furnace is carried out by two air preheating circuits, and that the hot air supplying the at least one hot air / ammonia mixer is taken directly from at least one of said two air preheating circuits.
12. Installation selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que l'alimentation en air chaud du au moins un mélangeur air chaud/ammoniaque se fait par un prélèvement sur le ou les circuits de préchauffe d'air, soit en sortie du premier passage du circuit de préchauffe dans la zone de convection, soit en sortie du deuxième passage du circuit de préchauffe dans la zone de convection des fumées, soit à la fois en sortie du premier et du deuxième passage du circuit de préchauffe dans la zone de convection.12. Installation according to one of claims 9 to 11, characterized in that the hot air supply of the at least one hot air / ammonia mixer is by a sampling on the air preheating circuit or circuits, either in leaving the first passage of the preheating circuit in the convection zone, either at the outlet of the second passage of the preheating circuit in the smoke convection zone, or at the outlet of the first and second passages of the preheating circuit in the convection zone.
13. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que le au moins un circuit de préchauffe d'air est alimenté en air frais à l'aide d'au moins un ventilateur.13. Installation according to any one of claims 9 to 12, characterized in that the at least one air preheating circuit is supplied with fresh air using at least one fan.
14. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 13 dans laquelle le four est un four de procédé pétrochimique apte à préchauffer et/ou chauffer et/ou vaporiser et/ou surchauffer des fluides de procédé pétrochimique .14. Installation according to any one of claims 9 to 13 wherein the furnace is a petrochemical process furnace adapted to preheat and / or heat and / or vaporize and / or overheat petrochemical process fluids.
15. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 13 dans laquelle le four est un four de reformage à la vapeur apte à reformer une charge hydrocarbonée. 15. Installation according to any one of claims 9 to 13 wherein the furnace is a steam reforming furnace capable of reforming a hydrocarbon feedstock.
EP08864483A 2007-12-05 2008-12-04 Process for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in combustion flue gases and system for implementing the process Withdrawn EP2219763A2 (en)

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