ES2712000T3

ES2712000T3 - Un proceso para la incineración de NH3 y un incinerador de NH3

Info

Publication number: ES2712000T3
Application number: ES12758922T
Authority: ES
Inventors: Maarten Betlem; Sjaak Olsthoorn; Welsen Mark Van
Original assignee: Duiker Combustion Eng BV
Current assignee: Duiker Combustion Eng BV
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2019-05-08
Anticipated expiration: 2032-09-07
Also published as: US20140248202A1; KR101585533B1; CN103796735B; US9115893B2; JP2014528052A; BR112014002808A2; KR20140079394A; CA2841739A1; CA2841739C; EP2753416B1; NL2007381C2; DK2753416T3; CN103796735A; EP2753416A1; EA028458B1; WO2013036124A1; EA201490561A1; BR112014002808B1

Abstract

Un proceso para la incineración de NH3 en un incinerador de NH3 que comprende: a. una primera etapa de incineración que comprende: i. hacer reaccionar una corriente de gas que comprende NH3 y opcionalmente una corriente de carburante en condiciones de incineración con una primera corriente que contiene oxígeno, con una cantidad subestequiométrica de oxígeno en la primera corriente que contiene oxígeno con respecto al NH3 en la corriente de gas, mediante lo cual se produce una primera corriente de producto; ii. analizar la composición de la primera corriente de producto en cuanto al contenido de NH3 residual y/o HCN formado y/o NO formado; y iii. ajustar una o más de las corrientes sobre la base del análisis de la primera corriente de producto, de manera que se produzca una primera corriente de producto que contenga a la vez NH3 residual y NO, pero no más de 250 ppm de NH3 y no más de 250 ppm de NO; y b. una segunda etapa de incineración que comprende: i. hacer reaccionar la primera corriente de producto en condiciones de incineración con una segunda corriente que contiene oxígeno, con una cantidad superestequiométrica de oxígeno, mediante lo cual se produce una segunda corriente de producto.

Description

DESCRIPCION

Un proceso para la incineracion de NH³y un incinerador de NH³

Campo tecnico:

[0001] Esta invencion se refiere a la incineracion de NH³. Mas en particular, esta invencion se refiere a un proceso para la incineracion de NH³con formacion reducida de NO, al control de un proceso tal y a un incinerador de NH³.

Tecnica anterior:

[0002] El NH³(amoniaco) es un gas incoloro corrosivo, con un olor fuerte. Se presenta de forma natural y tambien es fabricado por la industria quimica. En las refinerias se encuentran frecuentemente corrientes de gas residual que comprenden amoniaco. En algunos casos, tales corrientes de gas residual contienen tambien sulfuro de hidrogeno en proporciones comparables.

[0003] El NH³puede procesarse en un proceso de incineracion de NH³o, alternativamente, en un proceso de Claus. Estas dos rutas para la destruccion del NH³son diferentes en cuanto a los requisitos de equipos, la quimica y las condiciones del proceso. Los dos consiguen la destruccion del NH³. Por tanto, como corriente de alimentacion en un proceso de Claus pueden emplearse corrientes gaseosas de H²S que contienen NH³. El proceso de Claus es un proceso de desulfuracion de gas que recupera azufre elemental a partir de sulfuro de hidrogeno gaseoso. Ademas, el proceso de Claus es un proceso muy eficiente para la conversion de NH³en presencia de H²S y SO²con poca o ninguna produccion de NO.

[0004] Una desventaja del proceso de Claus es la formacion de sales de amonio cuando se usa una alimentacion que comprende NH³ademas de H²S. Por consiguiente, se hace funcionar un horno de Claus que esta adaptado para el manejo de la presencia de NH³a una temperatura mas alta (tipicamente a una temperatura incrementada de al menos 1.250 °C). Ademas, la cantidad de oxigeno requerida cuando se usa una corriente de gas mixto en lugar de una corriente relativamente pura de H²S es significativamente mayor, lo que aumenta los costes operativos y de inversion.

[0005] De acuerdo con el documento WO 2006106289, una corriente de gas que comprende sulfuro de hidrogeno y amoniaco se hace pasar desde una columna de separacion a una unica etapa de combustion u horno de una planta de Claus. La combustion se lleva a cabo en condiciones que eliminan esencialmente todo el amoniaco. La combustion es apoyada por una corriente de gas que contiene al menos el 40 % en volumen de oxigeno. En el documento WO 2008124625 se describen procedimientos oxidativos y reductores para la destruccion rentable de una corriente de gas que contiene amoniaco, y que potencialmente contiene cantidades menores pero significativas de sulfuro de hidrogeno, en una unidad de Claus convencional de tratamiento del gas de cola para la recuperacion del azufre, con el uso de caudales y composiciones de los gases de combustion controlados, con el fin de obtener las temperaturas necesarias para la destruccion deseada de las sustancias combustibles indeseadas.

[0006] En el documento US 6902713 se describe un procedimiento de oxidacion parcial para un gas que contiene sulfuro de hidrogeno y amoniaco en un horno de Claus con la ayuda de un gas rico en oxigeno. El procedimiento implica la medicion del contenido residual de amoniaco a la salida del horno, es decir, despues de las diversas etapas del proceso de Claus y con independencia del rendimiento y las conversiones durante el proceso de Claus, la comparacion de este valor con un valor maximo establecido por el usuario de la unidad de Claus y la modificacion del flujo del gas rico en oxigeno en proporcion con el flujo del gas de amoniaco de la manera correspondiente. El contenido de amoniaco residual se mide continuamente por medio de un diodo laser situado en la conduction principal o en una tuberia de derivation para muestreo a la salida del horno de Claus, en que los gases de la tuberia de muestreo se reinyectan en la conduccion principal y el flujo del gas rico en oxigeno se modifica por medio de un bucle de regulation entre el aparato de medicion continua y un controlador automatico para el regulador. Esta corriente de gas acido puede contener hasta el 60 % molar de amoniaco y contiene cantidades significativas de sulfuro de hidrogeno.

[0007] Aunque los procesos mencionados anteriormente para el tratamiento de corrientes residuales que contienen sulfuro de hidrogeno y amoniaco tienen la ventaja de eliminar esencialmente todo el amoniaco, desafortunadamente, no siempre hay un horno de Claus disponible. Ademas, un horno de Claus tipico es bastante complejo y comprende varias etapas para la combustion parcial del sulfuro de hidrogeno y para llevar a cabo la reaction de Claus del sulfuro de hidrogeno con dioxido de azufre para formar azufre elemental, varios condensadores para recuperar el azufre elemental y varios recalentadores para calentar los gases restantes antes de las reacciones subsiguientes. En otras palabras, aunque en las referencias mencionadas anteriormente se han descrito procesos y hornos de Claus mejorados que hacen posible la virtualmente completa incineracion del NH³sin NO, la desventaja es la inversion en un horno de Claus, que es relativamente costoso, y en los equipos a continuation del horno de Claus, que ademas funcionan con costes operativos relativamente elevados. Finalmente, como se demuestra en el documento US 6902713, incluso un proceso de Claus requiere generalmente un incinerador para el tratamiento del gas de cola de dicho proceso de Claus.

[0008] Un incinerador dedicado al NH³es mas atractivo que un proceso de Claus para el tratamiento de corrientes de gas residual que comprenden NH³como principal o unico componente combustible. Sin embargo, el problema de los incineradores de NH³es que pueden formarse oxidos de nitrogeno durante la combustion. Existe la necesidad de destruir esencialmente todo el amoniaco en tales corrientes de gas, pero sin la creacion de cantidades apreciables de oxidos de nitrogeno en el gas efluente que resulta del proceso de incineracion.

[0009] En el documento GB 2116531 se describe un proceso y un aparato para la eliminacion simultanea de un gas residual que contiene NH³y un gas residual que contiene compuestos de azufre combustibles. En este proceso, la combustion se lleva a cabo en tres etapas independientes, en que la combustion del gas residual que contiene los compuestos de azufre tiene lugar en la tercera etapa. En una primera etapa de incineracion, se quema el gas residual que contiene NH³en presencia de un gas carburante con una primera cantidad subestequiometrica de oxigeno libre en el incinerador. A continuacion, los gases de combustion se mezclan con una segunda cantidad de oxigeno libre, en que el total de la primera y la segunda cantidad es superestequiometrico, y la mezcla se quema en un segundo incinerador. No se proporciona information sobre la eficiencia de la combustion ni se sugiere como optimizarla con una formation mas reducida de NO.

[0010] En el documento JP 49042749 se describe la combustion de amoniaco con aire en dos etapas con un enfriamiento intermedio.

[0011] Del documento EP 1106239 se conoce un proceso alternativo. Una corriente de gas que contiene al menos el 50 % en volumen de amoniaco, pero menos del 5 % en volumen de sulfuro de hidrogeno, se quema en una region de reaction a la que se suministra oxigeno y aire enriquecido con oxigeno. Tanto la combustion como el craqueo termico del amoniaco tienen lugar en la region de reaccion. El caudal de suministro de oxigeno a la region de reaccion es del 75 al 98 % del caudal estequiometrico requerido para la combustion completa de todos los fluidos combustibles suministrados a la region de reaccion; por tanto, la relation entre el oxigeno y el amoniaco es aun menor. El efluente de la region de reaccion se quema subsiguientemente (preferentemente con oxigeno puro o aire enriquecido con oxigeno) y se descarga a la atmosfera. En estas condiciones, no queda esencialmente nada de amoniaco en el gas efluente, mientras que la formacion de oxidos de nitrogeno puede minimizarse. Por consiguiente, este proceso requiere oxigeno puro o aire enriquecido con oxigeno. Un proceso para la incineracion de NH³que no se base en oxigeno puro o en aire enriquecido con oxigeno seria mucho mas atractivo. Ademas, seria deseable reducir la cantidad de NO a 100 ppm o menos, preferentemente a menos de 50 ppm.

[0012] Los presentes inventores se han propuesto optimizar el proceso para la incineracion de NH³, por ejemplo, una corriente que contiene al menos el 30 % en volumen de NH³y que preferentemente no contiene mas del 40 % en volumen de H²S, de manera que la formacion de NO se reduzca a menos de 100 ppm de NO. Este problema se ha resuelto de la manera siguiente.

Descripcion de la invencion:

[0013] La invencion proporciona un proceso para la incineracion de NH³en un incinerador de NH³que comprende:

a. una primera etapa de incineracion que comprende:

i. hacer reaccionar una corriente de gas que comprende NH³y opcionalmente una corriente de carburante en condiciones de incineracion con una primera corriente que contiene oxigeno, con una cantidad subestequiometrica de oxigeno en la primera corriente que contiene oxigeno con respecto al NH³en la corriente de gas, mediante lo cual se produce una primera corriente de producto;

ii. analizar la composition de la primera corriente de producto en cuanto al contenido de NH³residual y/o HCN formado y/o NO formado; y

iii. ajustar la primera corriente que contiene oxigeno y/o la corriente de gas que comprende NH³y/o la corriente de carburante, en su caso, sobre la base del analisis de la primera corriente de producto, de manera que se produzca una primera corriente de producto que contenga a la vez NH³residual y NO, pero no mas de 250 ppm de NH³y no mas de 250 ppm de NO; y

b. una segunda etapa de incineracion que comprende:

i. hacer reaccionar la primera corriente de producto en condiciones de incineracion con una segunda corriente que contiene oxigeno, con una cantidad superestequiometrica de oxigeno, mediante lo cual se produce una segunda corriente de producto.

[0014] El proceso es particularmente adecuado para corrientes de gas residual que contienen cantidades significativas de NH³y cantidades relativamente bajas de H²S, en su caso. Tambien se proporciona un incinerador de NH³adecuado para el proceso de acuerdo con la invention.

Breve descripcion de los dibujos:

[0015] La figura 1 es una representation simplificada del incinerador de NH³de la presente invencion. Se muestra un incinerador de NH³que comprende una primera zona del reactor 100 que comprende: un quemador 110 para la incineration de HN³; una entrada 120 al quemador 110 para una primera corriente que contiene oxigeno (B), provista de un primer medio de control de oxigeno 121 para ajustar la cantidad de la corriente que contiene oxigeno; una entrada 130 al quemador 110 para una corriente de gas que contiene NH³ (A), provista opcionalmente de un primer medio de control de NH³ 131 para ajustar la cantidad de la corriente que contiene NH³; opcionalmente una entrada 140 al quemador 110 para una corriente de carburante (C), provista opcionalmente de un primer medio de control de carburante 141 para ajustar la cantidad de la corriente de carburante; una salida 160 despues de la zona de reaction 100 para una primera corriente de producto preparada en la zona de reaction 100 ; un analizador 170 al final de la zona de reaccion 100 capaz de analizar el contenido de NH³y/o HCN y/o NO en la primera corriente de producto preparada en la zona de reaccion 100 y capaz de ajustar uno o mas de los primeros medios de control 121 , 131 y 141 ; y opcionalmente un medio de control de la temperatura 180 despues de la zona de reaccion 100 (por ejemplo, en forma de una unidad de enfriamiento o una caldera de recuperation para la recuperation del calor de reaccion); y que comprende ademas una segunda zona de reaccion 200 despues de la zona de reaccion 100 para la incineracion de la primera corriente de producto preparada en la zona de reaccion 100 , que comprende una entrada 230 al comienzo de la zona de reaccion 200 para la primera corriente de producto preparada en la zona de reaccion 100 ; que comprende una entrada 220 al comienzo de la zona de reaccion 200 para una segunda corriente que contiene oxigeno (B), provista opcionalmente de un segundo medio de control 221 para ajustar la cantidad de la segunda corriente que contiene oxigeno; que comprende opcionalmente un segundo quemador 210 ; provisto de una entrada 211 al segundo quemador 210 para una tercera corriente que contiene oxigeno (B) y una entrada 212 al segundo quemador 210 para una segunda corriente de carburante (C); opcionalmente una entrada 250 al comienzo de la zona de reaccion 200 para una corriente residual (D); una salida 260 despues de la zona del reactor 200 para una segunda corriente de producto preparada en la zona de reaccion 200 ; opcionalmente un analizador 270 al final de la zona del reactor 200 capaz de analizar el contenido de oxigeno en la segunda corriente de producto preparada en la zona de reaccion 200 y preferentemente capaz de ajustar el segundo medio de control 221 ; y opcionalmente una caldera de recuperacion 280 despues de la zona del reactor 200 para la recuperacion del calor de reaccion.

Modos de llevar a cabo la invencion:

[0016] Las realizaciones preferidas se describen en este documento a continuation.

[0017] Las condiciones de incineracion son conocidas. Tipicamente, el NH³se incinera a la presion atmosferica. La reaccion es exotermica y tipicamente alcanza una temperatura de aproximadamente 1.500 °C, en funcion de los componentes adicionales (por ejemplo, carburante anadido) de la corriente que contiene NH³. El proceso es particularmente interesante para corrientes residuales que comprenden al menos el 30 % en volumen, preferentemente al menos el 50 % en volumen de NH³, mas preferentemente al menos el 60 % en volumen de NH³. La corriente de gas puede comprender algo de H²S, preferentemente como maximo el 40 % en volumen de H²S, mas preferentemente como maximo el 5 % en volumen de H²S. Las corrientes de gas que contienen mas H²S se tratan mas adecuadamente en un horno de Claus. Algunas fuentes adecuadas de corrientes de gas que contienen NH³son, por ejemplo, corrientes de un separador de aguas acidas.

[0018] En la figura 1 se muestra una representacion simplificada de un incinerador de NH³de la presente invencion.

[0019] Para iniciar la reaccion, una corriente de carburante se inflama junto con oxigeno en la zona del reactor 100 para alcanzar las condiciones de incineracion deseadas. Para incinerar el NH³en la zona del reactor 100 se prefiere una temperatura en el intervalo de 950 a 1.700 °C, preferentemente en el intervalo de 1.200 a 1.400 °C. Por debajo de 950 °C, la combustion estable de la corriente que contiene NH³sera dificil. Por encima de 1.700 °C, los materiales de revestimiento refractarios aplicados comunmente que se usan para el aislamiento termico no son adecuados. Despues de haber alcanzado una temperatura adecuada, se introduce una corriente que contiene NH³. Puede mezclarse un carburante con la corriente que contiene NH³, que correaccionara con la primera corriente que contiene oxigeno. Por ejemplo, es beneficioso anadir carburante si la corriente que contiene NH³contiene agua. La presencia de agua puede reducir la exotermia alcanzada en el reactor. Por consiguiente, la cantidad de carburante anadido a la corriente que contiene NH³sera tal que la temperatura de reaccion se mantenga en el intervalo de 950 a 1.700 °C, preferentemente en el intervalo de 1.200 a 1.400 °C. Para la realization descrita mas adelante se asume que la corriente que contiene NH³no contiene sustancialmente agua. Por tanto, no se requiere la adicion de una corriente de carburante. Idealmente, el NH³se incinera sin la formation de NO ni subproductos tales como HCN, de acuerdo con la reaccion siguiente:

4 NH³+ 3 O²^ 2 N²+ 6 H²O

[0020] Idealmente, la relacion ponderal entre el NH³y el oxigeno es de aproximadamente 2:3 (es dedr, 4^17 : 3^32). Sin embargo, el contenido de NH³en la corriente que contiene NH³es Mpicamente inferior al 100 %, mientras que generalmente se usa el aire de la planta como la corriente que contiene oxigeno, con un contenido de oxigeno de aproximadamente el 20 % en volumen, mas que oxigeno puro. Tipicamente, por tanto, la relacion ponderal entre la corriente que contiene NH³y la corriente que contiene oxigeno es de aproximadamente 1:6. Sin embargo, el contenido de NH³en la corriente que contiene NH³puede fluctuar con el tiempo, al igual que el contenido de otros componentes. Para mantener unas condiciones mas o menos estacionarias, el analizador 170 ajusta el primer medio de control 121 (por ejemplo, una valvula o una serie de valvulas), el cual modifica la cantidad de oxigeno introducido en la zona de reaccion 100 . En una realizacion alternativa, el analizador 170 ajusta el primer medio de control 131 , el cual modifica la cantidad de NH³introducido en la zona de reaccion 100 . En otra realizacion alternativa, el analizador 170 ajusta el primer medio de control 141 , el cual modifica la cantidad de combustible introducido en la zona de reaccion 100 . Tambien es posible una combinacion de ajustes de dos o mas de los primeros medios de control. Si no hay otros componentes combustibles en la zona de reaccion 100 , el oxigeno se suministra con un caudal para alcanzar un nivel del 95 al 98 % del caudal estequiometrico requerido para la incineracion de todo el NH³. Si la corriente que contiene NH³comprende componentes combustibles adicionales, como carburante, la cantidad de oxigeno debera aumentarse hasta una cantidad de oxigeno en el intervalo del 50 al 99 % de la estequiometria, con respecto a los componentes combustibles que estan presentes en las corrientes de gas. El uso del analizador 170 de acuerdo con la presente invencion tiene la ventaja de que la cantidad de reactantes puede ajustarse, a pesar de que la interrelacion es mas bien complicada cuando hay multiples componentes y, por consiguiente, multiples reacciones que tienen lugar en condiciones de incineracion cambiantes. Por ejemplo, la cantidad de oxigeno puede ajustarse aumentando la relacion ponderal entre el oxigeno y la corriente que contiene NH³. Alternativamente, el aire que se usa como corriente de oxigeno puede enriquecerse en oxigeno.

[0021] La corriente que contiene oxigeno puede introducirse a traves de una o mas entradas, pero es suficiente su introduction a traves de una entrada. El tiempo de residencia de los reactantes en la zona de reaccion 100 puede ser breve, es decir, de 1 segundo o menos, incluso de 0,2 segundos o menos.

[0022] Como analizador 170 pueden usarse diversos analizadores. Preferentemente, el analizador 170 es un diodo laser que analiza el contenido residual de NH³al final de la zona de reaccion 100 . El analisis puede llevarse a cabo a intervalos y similares o de forma continua. Cuando se necesita un tiempo de respuesta breve, por ejemplo, debido a cambios rapidos en el contenido de las corrientes de alimentation de los reactantes, el analisis es preferentemente continuo o semicontinuo (por ejemplo, una vez cada 5 segundos o a intervalos mas breves). El analisis puede llevarse a cabo en una derivation o en la zona de reaccion 100 . En una derivation, las condiciones para el analisis del primer producto pueden mantenerse constantes, lo que mejora la fiabilidad. Por otro lado, el analisis en la zona de reaccion 100 proporciona un tiempo de respuesta mas breve a los cambios en la composition de la corriente de gas y, por tanto, mejor control de las condiciones de incineracion.

[0023] De acuerdo con la presente invencion, el NH³se incinera en una zona del reactor 100 practicamente en su totalidad, pero no completamente. Todavia existe algo de NH³residual. Si la incineracion se completa de tal manera que el contenido de NH³residual es (aproximadamente) nulo, la production de NO ha empezado ya y se ha encontrado que la produccion total de NO puede ser demasiado elevada. Si la incineracion en la zona del reactor 100 no se lleva a cabo durante el tiempo suficiente, la corriente de gas tendra un alto contenido de NH³que dara lugar a un alto contenido de NO cuando esta corriente de gas se queme en la zona del reactor 200 . En otras palabras, los inventores han encontrado que, para reducir el NO en el producto final, la reaccion en la primera etapa debe continuar hasta que se produzca algo de NO. En una realizacion preferida, la primera corriente que contiene oxigeno y/o cualquiera de las otras corrientes de alimentacion de reactantes se ajustan para resultar en un contenido de NH³en la primera corriente de producto de menos de 100 ppm, mas preferentemente de menos de 50 ppm. Pueden usarse analizadores alternativos que ajusten la primera corriente que contiene oxigeno sobre la base de otros componentes que pueden estar presentes en la primera corriente de producto, tales como HCN o NO. Por ejemplo, cuando se incinera una llama de propano/aire con un contenido de NH³del 4 %, lo que resulta en HCN como producto de combustion, una o mas de las corrientes de alimentacion de reactantes pueden ajustarse para resultar en un contenido de HCN en la primera corriente de producto de menos de 1.400 ppm, preferentemente de menos de 1.000 ppm. Igualmente, una o mas de las corrientes de alimentacion de reactantes pueden ajustarse para resultar en un contenido de NO en la primera corriente de producto de menos de 200 ppm, preferentemente de menos de 100 ppm.

[0024] En la segunda zona de reaccion 200 se mantiene una temperatura que esta preferentemente en el intervalo de 800 a 1.100 °C, mas preferentemente en el intervalo de 850 a 1.000 °C. El oxigeno se suministra en una cantidad tal que asegure la incineracion completa. Si la temperatura de reaccion, como resultado de la incineracion de los componentes combustibles en la primera corriente de producto, disminuye por debajo del limite inferior, puede ser ventajoso anadir carburante. Tambien puede ser ventajoso enfriar la temperatura en la zona de reaccion 200 , por ejemplo, anadiendo agua a cualquiera de las corrientes de alimentacion. Como se describe mas detalladamente posteriormente, un uso muy eficaz de la temperatura elevada de la primera corriente de producto es calentar otra corriente residual que se incinera despues en la zona de reaccion 200 .

[0025] El diseno del quemador de incinerador 110 en la zona de reaccion 100 y del quemador de incinerador opcional 210 en la zona de reaccion 200 no es particularmente relevante. Pueden usarse diversos tipos de quemadores de incinerador. Preferentemente se usa un quemador que mezcla la o las corrientes combustibles y la corriente que contiene oxigeno. El quemador puede estar equipado con un cebador. El diseno de las zonas de reaccion 100 y 200 tampoco es particularmente relevante. De hecho, el incinerador de NH³puede tener las dos zonas de reaccion como parte de un unico recipiente reactor o comprender dos recipientes reactores independientes que estan conectados.

[0026] La presente invencion cubre tambien el incinerador de NH³usado en el proceso descrito anteriormente, que comprende una primera zona del reactor 100 que comprende: un quemador 110 para la incineracion de HN³; una entrada 120 al quemador 110 para una primera corriente que contiene oxigeno, provista de un primer medio de control de oxigeno 121 para ajustar la cantidad de la corriente que contiene oxigeno; una entrada 130 al quemador 110 para una corriente de gas que contiene NH³, provista opcionalmente de un primer medio de control de NH³ 131 para ajustar la cantidad de la corriente que contiene NH³; opcionalmente una entrada 140 al quemador 110 para una corriente de carburante, provista opcionalmente de un primer medio de control de carburante 141 para ajustar la cantidad de la corriente de carburante; una salida 160 despues de la zona de reaccion 100 para una primera corriente de producto preparada en la zona de reaccion 100 ; un analizador 170 al final de la zona de reaccion 100 capaz de analizar el contenido de NH³y/o HCN y/o NO en la primera corriente de producto preparada en la zona de reaccion 100 y capaz de ajustar uno o mas de los primeros medios de control 121 , 131 y 141 ; y opcionalmente un medio de control de la temperatura 180 despues de la zona de reaccion 100 (por ejemplo, en forma de una unidad de enfriamiento o una caldera de recuperacion para la recuperacion del calor de reaccion); y ^{que comprende ademas una segunda zona de reaccion} 200 despues de la zona de reaccion 100 para la incineracion de la primera corriente de producto preparada en la zona de reaccion 100 , que comprende una entrada 230 al comienzo de la zona de reaccion 200 para la primera corriente de producto preparada en la zona de reaccion 100 ; que comprende una entrada 220 al comienzo de la zona de reaccion 200 para una segunda corriente que contiene oxigeno, provista opcionalmente de un segundo medio de control 221 para ajustar la cantidad de la segunda corriente que contiene oxigeno; que comprende opcionalmente un segundo quemador 210 ; provisto de una entrada 211 al segundo quemador 210 para una tercera corriente que contiene oxigeno y una entrada 212 al segundo quemador 210 para una segunda corriente de carburante; opcionalmente una entrada 250 al comienzo de la zona de reaccion 200 para una corriente residual; una salida 260 despues de la zona del reactor 200 para una segunda corriente de producto preparada en la zona de reaccion 200 ; opcionalmente un analizador 270 al final de la zona del reactor 200 capaz de analizar el contenido de oxigeno en la segunda corriente de producto preparada en la zona de reaccion 200 y preferentemente capaz de ajustar el segundo medio de control 221 ; y opcionalmente una caldera de recuperacion 280 despues de la zona del reactor 200 para la recuperacion del calor de reaccion.

[0027] Cada una de las zonas de reaccion 100 y 200 , en particular la ultima, puede estar equipada con una caldera de recuperacion para recuperar energia.

[0028] Como se menciona anteriormente, en la segunda etapa de incineracion pueden introducirse gases residuales adicionales. Los ejemplos de estos incluyen gases de cola de otros procesos, por ejemplo, el gas de cola de una unidad de Claus. Esto es particularmente beneficioso, ya que permite el aprovechamiento economico del calor de la reaccion generado en la primera etapa de incineracion para calentar los relativamente frios gases residuales.

[0029] El incinerador de NH³de la presente invencion puede comprender las dos zonas de reaccion como parte de un unico recipiente reactor. Alternativamente, cada zona de reaccion es un recipiente de reaccion independiente, en que los dos recipientes de reaccion estan conectados. Preferentemente, el incinerador comprende una o mas calderas de recuperacion para recuperar energia. Si hay gases residuales combustibles adicionales que necesitan ser tratados, el incinerador comprendera preferentemente una entrada 250 para tales gases residuales combustibles. Finalmente, el incinerador de NH³puede estar provisto de un analizador de oxigeno 270 para ajustar la segunda corriente que contiene oxigeno y/o la tercera corriente que contiene oxigeno, en su caso. Este puede ser util para ajustar la cantidad de la segunda/tercera corriente que contiene oxigeno, de manera que se asegure que en la segunda etapa de incineracion haya presente al menos una cantidad estequiometrica de oxigeno, pero preferentemente una cantidad en exceso de oxigeno. Preferentemente, la cantidad total de la segunda y/o la tercera corriente que contiene oxigeno es tal que en la segunda corriente de producto se encuentra una cantidad residual de oxigeno de al menos el 0,5 % en volumen. Pueden usarse analizadores adicionales para asegurar que la segunda corriente de producto se libera a la atmosfera de forma segura.

Ejemplos:

[0030] El ejemplo siguiente se incluye solamente con fines ilustrativos.

[0031] Una corriente de NH³con un caudal de 1,95 Nm³/h se introdujo junto con una corriente de C³H⁸con un caudal de 0,034 Nm³/h en la zona de reaccion 100 de un incinerador de NH³. Tambien se introdujo una cantidad subestequiometrica de una primera corriente que contema ox^geno con un caudal de 6,9 Nm3/h. Una primera etapa de incineracion tuvo lugar a una temperatura de aproximadamente 1.000 °C y a la presion ambiental. La primera corriente de producto se hizo reaccionar con una segunda corriente que contema oxigeno. La segunda corriente que contema oxigeno se suministro en una cantidad superestequiometrica con el resultado de que el contenido de oxigeno medido al final de la zona de reaccion fue del 3 % en volumen (medido en el gas de combustion seco). La segunda etapa de incineracion tuvo lugar a una temperatura de 840 °C y a la presion ambiental.

[0032] Sin un analizador y, por tanto, sin ajustar la relacion de alimentacion de oxigeno en la primera etapa de incineracion, se obtuvo una segunda corriente de producto con un contenido de NO variable entre 0 y 270 ppm y un contenido de NH³variable entre 0 y 275 ppm.

[0033] Al repetir el mismo experimento, pero ahora con un diodo laser usado como analizador 170 preparado para ajustar la relacion de alimentacion de oxigeno sobre la base de un contenido residual de NH³despues de la zona de reaccion 100 de 100 ppm, se obtuvo una segunda corriente de producto con un contenido de NO de menos de 50 ppm y un contenido de NH³de 0 ppm.

[0034] Se repitieron experimentos modelo (solo la primera etapa de incineracion) dos veces de manera similar a como se describe anteriormente. Primeramente, se incinero una corriente de NH³, pero ahora con una relacion de alimentacion de oxigeno tal que en la primera etapa de incineracion se obtuvo una primera corriente de producto con un contenido de NO de 0 ppm. En un segundo experimento se uso una relacion de alimentacion de oxigeno para generar una primera corriente de producto con un contenido de NH³de 0 ppm. El primer experimento demuestra que la formacion de NO durante esta etapa puede evitarse, pero solo con el perjuicio de una insuficiente combustion de NH³. Si esta primera corriente de producto se incinerara en una segunda etapa con cantidades superestequiometricas de oxigeno para conseguir la combustion completa del NH³, el contenido de NO seria mayor de 50 ppm. En el segundo experimento, el contenido de NO es mayor que 50 ppm ya en la primera corriente de producto. La consecucion de un bajo contenido de NO ya no es posible. Solo si la primera incineracion se lleva a cabo de manera que se produzca una cantidad limitada de NO, es posible obtener los resultados deseados de la presente invencion. Los resultados de estos experimentos modelo se exponen en la tabla a continuacion.

Claims

REIVINDICACIONESI. Un proceso para la incineracion de NH3 en un incinerador de NH3 que comprende:a. una primera etapa de incineracion que comprende:i. hacer reaccionar una corriente de gas que comprende NH3 y opcionalmente una corriente de carburante en condiciones de incineracion con una primera corriente que contiene oxigeno, con una cantidad subestequiometrica de oxigeno en la primera corriente que contiene oxigeno con respecto al NH3 en la corriente de gas, mediante lo cual se produce una primera corriente de producto;ii. analizar la composicion de la primera corriente de producto en cuanto al contenido de NH3 residual y/o HCN formado y/o NO formado; yiii. ajustar una o mas de las corrientes sobre la base del analisis de la primera corriente de producto, de manera que se produzca una primera corriente de producto que contenga a la vez NH3 residual y NO, pero no mas de 250 ppm de NH3 y no mas de 250 ppm de NO; yb. una segunda etapa de incineracion que comprende:

1. hacer reaccionar la primera corriente de producto en condiciones de incineracion con una segunda corriente que contiene oxigeno, con una cantidad superestequiometrica de oxigeno, mediante lo cual se produce una segunda corriente de producto.

2. El proceso de la reivindicacion 1, en que la corriente de gas comprende al menos el 30 % en volumen, preferentemente al menos el 50 % en volumen de NH³, mas preferentemente al menos el 60 % en volumen de NH³.

3. El proceso de la reivindicacion 2, en que la corriente de gas comprende como maximo el 40 % en volumen de H²S, preferentemente como maximo el 5 % en volumen de H²S.

4. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en que la cantidad de oxigeno esta en el intervalo del 50 al 99 % de la estequiometria con respecto a los componentes combustibles que estan presentes en las corrientes de gas.

5. El proceso de la reivindicacion 4, en que NH³es el unico componente combustible y la cantidad de oxigeno esta en el intervalo del 95 al 98 % de la estequiometria con respecto al NH³en la corriente de gas.

6. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en que la primera corriente de producto se analiza en cuanto al contenido de NH³residual y en que preferentemente una o mas de las corrientes de reactantes, mas preferentemente la primera corriente que contiene oxigeno, se ajusta de tal manera que el contenido de NH³residual de la primera corriente de producto es menor que 100 ppm, o la primera corriente de producto se analiza en cuanto al contenido de HCN formado y en que preferentemente una o mas de las corrientes de reactantes, mas preferentemente la primera corriente que contiene oxigeno, se ajusta de tal manera que el contenido de HCN formado de la primera corriente de producto es menor que 1.400 ppm, o la primera corriente de producto se analiza en cuanto al contenido de NO formado y en que preferentemente una o mas de las corrientes de reactantes, mas preferentemente la primera corriente que contiene oxigeno, se ajusta de tal manera que el contenido de NO formado de la primera corriente de producto es menor que 200 ppm.

7. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 o 6, en que una corriente de carburante se hace correaccionar con la primera corriente que contiene oxigeno y en que preferentemente la relacion entre la corriente de gas carburante y la corriente que contiene NH³es tal que se mantiene una temperatura de reaccion en el intervalo de 950 a 1.700 °C.

8. El proceso de la reivindicacion 7, en que la corriente de carburante comprende uno o mas de entre hidrocarburos, sulfuro de hidrogeno, monoxido de carbono o hidrogeno gaseoso.

9. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en que la segunda corriente que contiene oxigeno se hace reaccionar en una cantidad tal que la cantidad de oxigeno residual en la segunda corriente de producto es de al menos el 0,5 % en volumen.

10. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en que un gas residual se hace correaccionar con la segunda corriente que contiene oxigeno.

I I . El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en que se recupera el calor de reaccion de la primera etapa de incineracion y/o de la segunda etapa de incineracion.

12. Un incinerador de NH³que comprende:

a. una primera zona de reaccion (100) que comprende: un quemador (110) para la incineracion de HN³; una entrada (120) al quemador (110) para una primera corriente que contiene oxigeno, provista de un primer medio de control de oxigeno (121) para ajustar la cantidad de la corriente que contiene oxigeno; una entrada (130) al quemador (110) para una corriente de gas que contiene NH³, provista opcionalmente de un primer medio de control de NH³(131) para ajustar la cantidad de la corriente que contiene NH³; una entrada (140) al quemador (110) para una corriente de carburante, provista opcionalmente de un primer medio de control de carburante (141) para ajustar la cantidad de la corriente de carburante; una salida (160) despues de la zona de reaccion (100) para una primera corriente de producto preparada en la zona de reaccion (100); un analizador (170) al final de la zona de reaccion (100) capaz de analizar el contenido de NH³y/o HCN y/o NO en la primera corriente de producto preparada en la zona de reaccion (100) y capaz de ajustar uno o mas de los primeros medios de control (121), (131) y (141); y opcionalmente un medio de control de la temperatura (180) despues de la zona de reaccion (100); y

b. una segunda zona de reaccion (200) despues de la zona de reaccion (100) para la incineracion de la primera corriente de producto preparada en la zona de reaccion (100), que comprende: una entrada (230) al comienzo de la zona de reaccion (200) para la primera corriente de producto preparada en la zona de reaccion (100); una entrada (220) al comienzo de la zona de reaccion (200) para una segunda corriente que contiene oxigeno, provista opcionalmente de un segundo medio de control (221) para ajustar la cantidad de la segunda corriente que contiene oxigeno; opcionalmente un segundo quemador (210); provisto de una entrada (211) al segundo quemador (210) para una tercera corriente que contiene oxigeno y una entrada (212) al segundo quemador (210) para una segunda corriente de carburante; opcionalmente una entrada (250) al comienzo de la zona de reaccion (200) para una corriente residual; una salida (260) despues de la zona del reactor (200) para una segunda corriente de producto preparada en la zona de reaccion (200); opcionalmente un analizador (270) al final de la zona del reactor (200) capaz de analizar el contenido de oxigeno en la segunda corriente de producto preparada en la zona de reaccion (200) y preferentemente capaz de ajustar el segundo medio de control (221); y opcionalmente una caldera de recuperacion (280) despues de la zona del reactor (200) para la recuperacion del calor de reaccion.

13. El incinerador de NH³de la reivindicacion 12, en que el analizador (170) es un diodo laser.

14. En incinerador de una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, en que las dos zonas de reaccion son parte de un unico recipiente reactor.

15. El incinerador de NH³de una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, en que cada zona de reaccion es un recipiente reactor independiente y en que los dos recipientes reactores estan conectados.