FR2918295A1 - Procede d'oxydation d'un gaz comprenant de l'ammoniac et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé d'amélioration de l'oxydation dans un four d'au moins un gaz comprenant de l'ammoniac à l'aide d'au moins un gaz riche en oxygène, caractérisé par le fait que l'on ajuste, de préférence en continu, la teneur en oxygène de ce gaz riche en oxygène en fonction de la température du four, de préférence mesurée en continu.Elle se rapporte également à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Description

Procédé d'oxydation d'un gaz comprenant de l'ammoniac et dispositif pour

sa mise en oeuvre La présente invention concerne un procédé d'amélioration de l'oxydation dans un four d'un gaz comprenant de l'ammoniac à l'aide d'au moins un gaz riche en oxygène. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Des flux gazeux riches en sulfure d'hydrogène sont des déchets produits par de nombreuses industries, notamment l'industrie du raffinage du pétrole et de la production de gaz naturel. Pour des raisons liées à l'environnement, ces gaz riches en sulfure d'hydrogène ne peuvent être libérés tels quels dans l'atmosphère. Il est donc nécessaire de les traiter en vue de réduire notablement leur teneur en sulfure d'hydrogène notamment.

Un procédé bien connu pour traiter ces gaz riches en sulfure d'hydrogène est le procédé Claus modifié communément appelé Claus.

Les flux gazeux riches en sulfure d'hydrogène traités en raffinerie peuvent parfois contenir de l'ammoniac en plus du sulfure d'hydrogène. C'est le cas, par exemple, des gaz résiduaires issus des strippeurs d'eaux acides également nommés gaz SWS (Sour Water Stripper). Ces gaz sont typiquement composés d'environ un tiers de sulfure d'hydrogène, un tiers d'ammoniac et un tiers de vapeur d'eau.

Egalement pour des raisons de protection de l'environnement et de respect des règlementations locales en vigueur, les flux gazeux contenant de l'ammoniac ne peuvent être relâchés à l'atmosphère sans être traités au préalable.

Il est bien entendu avantageux de pouvoir détruire l'ammoniac en même temps que de réduire la teneur en sulfure d'hydrogène des flux gazeux contenant ces deux polluants atmosphériques.

Il est connu que la destruction de l'ammoniac présent dans les gaz contenant du sulfure d'hydrogène est favorisée par une haute température. Cette destruction peut être mise en oeuvre avec des procédés d'oxydation Claus utilisant, par exemple, à la fois de l'air et de l'oxygène.

Cependant, le four Claus possède certaines limites thermiques de par les réfractaires qui le constituent, ce qui limite sa température d'utilisation. Ainsi, la température en tout point du four doit généralement être inférieure à 1600 C et de préférence inférieure à 1550 C.

La destruction de l'ammoniac doit néanmoins être la plus complète possible sous peine de problèmes opérationnels sévères dans l'unité Claus (il est généralement admis que la teneur résiduelle en ammoniac à la sortie de la chaudière doit être inférieure à 200 ppm voire inférieure à 100 ppm). En effet, en aval de la chaudière de récupération de chaleur, des dépôts de sels d'ammonium notamment dans les lignes froides ou en sortie des condenseurs ou sur le premier lit catalytique des 3 réacteurs de conversion Claus peuvent entraîner des bouchages, une dégradation des performances de l'unité et au final un arrêt de l'unité pour maintenance.

Afin de surmonter cette difficulté, un procédé d'oxydation partielle d'un gaz comprenant du sulfure d'hydrogène et de l'ammoniac avec optimisation de la consommation d'oxygène (contrôle du rapport débit du gaz riche en oxygène sur le débit du gaz ammoniaqué) en fonction de la mesure de la teneur résiduelle en ammoniac à la sortie du four par une diode laser a été envisagée dans le brevet US-6,902,713. Toutefois, du fait du dépôt de soufre sur la diode laser entraînant le bouchage de la fenêtre de mesure, la fiabilité de la mesure est faible.

En outre, si la quantité d'ammoniac contenue dans le gaz est trop importante, l'injection d'oxygène nécessaire à la destruction de l'ammoniac risque d'engendrer le dépassement de la température limite de tenue des réfractaires du four.

Il existe par conséquent le besoin de proposer un procédé d'oxydation d'un gaz comprenant de l'ammoniac, qui permette l'optimisation de la destruction de l'ammoniac sans aucun risque d'endommagement du four.

Or, la Demanderesse a maintenant découvert qu'il était possible d'obtenir cette optimisation, en ajustant de manière fiable et sûre, la teneur en oxygène ainsi que le débit du gaz riche en oxygène entrant dans le four en fonction respectivement de la température du four et du débit d'entrée dans le four du gaz comprenant de l'ammoniac (i.e. gaz ammoniaqué).

Ainsi, l'invention vise un procédé d'amélioration de l'oxydation dans un four d'au moins un gaz comprenant de l'ammoniac à l'aide d'au moins un gaz riche en oxygène, caractérisé par le fait que l'on ajuste, de préférence en continu, la teneur en oxygène du gaz riche en oxygène en fonction de la température du four, de préférence mesurée en continu, et que l'on ajuste, de préférence en continu, le débit du gaz riche en oxygène en fonction du débit du gaz comprenant de l'ammoniac.

On entend par gaz riche en oxygène , de l'air enrichi en oxygène (c'est-à-dire comprenant plus de 21% d'oxygène) ou de l'oxygène pur.

Le fait d'enrichir l'air en oxygène a pour effet d'augmenter la température de la flamme. En effet, l'azote de l'air agit comme ballast thermique, c'est-à-dire que l'azote capte une partie du rayonnement de la flamme, la température du four peut avoisiner par exemple 1200 C. Lorsque l'air est enrichi en oxygène, la quantité d'azote dans l'air de combustion s'en trouve diminuée et, par voie de conséquence, la quantité de rayonnement de la flamme capté par les gaz au voisinage de la flamme s'en trouve diminué également. La température du four est alors, toute chose égale par ailleurs, significativement supérieure à 1200 C.

L'augmentation de la température engendre une meilleure efficacité de destruction de l'ammoniac puisque celle-ci a lieu selon deux mécanismes, l'un d'oxydation et l'autre de dissociation thermique. Ce dernier mécanisme étant endothermique, il est favorisé par une élévation de la température.

Pour une composition donnée et/ou estimée du gaz ammoniaqué, il est possible de déterminer une courbe qui représente la température résultante du four lors de la 5 combustion de ce gaz ammoniaqué en fonction de la teneur en oxygène du gaz riche en oxygène. Ainsi, une zone optimale de valeurs de teneur en oxygène du gaz riche en oxygène correspondant à une zone optimale de températures pour la destruction de l'ammoniac et d'utilisation du four peut également être déterminée.

Cette zone optimale de températures présente une limite supérieure correspondant à la température limite de tenue des réfractaires du four (environ 1550 C pour un four Claus), et une limite inférieure correspondant à la température minimale pour la destruction complète de l'ammoniac (environ 1350 C) dans la mesure où le gaz en comprend.

Par température optimale de destruction de l'ammoniac , on entend la température à laquelle la totalité de l'ammoniac est décomposée.

Ainsi, avant l'injection du gaz riche en ammoniac dans le four, il est nécessaire de connaître sa teneur en ammoniac et en sulfure d'hydrogène. A partir de cette donnée, on connaît la quantité globale d'oxygène nécessaire à la combustion du gaz. A partir de cette donnée, on connaît également la courbe correspondante de température optimale de destruction de l'ammoniac en fonction de la quantité d'oxygène comprise dans le gaz riche en oxygène. D'après cette courbe spécifiquement déterminée, on peut alors ajuster le ratio [débit 6 02]/[débit Air] en fonction de la température souhaitée afin d'optimiser la destruction de l'ammoniac. Ainsi, pour un débit de gaz ammoniaqué constant, le ratio [débit 02]/[débit Air] est ajusté, c'est-à-dire la teneur en oxygène du gaz riche en oxygène, en fonction de la température du four ; pour une température du four constante, le débit du gaz riche en oxygène est ajusté en fonction du débit de gaz ammoniaqué.

Le suivi régulier voire continu de la température permet un ajustement du ratio [débit 02]/[débit Air] régulier voire continu si nécessaire. L'ajustement de ce ratio a par la suite un impact direct sur la valeur de la température au sein du four.

Par exemple, lors du suivi de la température au sein du four, si on constate que la température mesurée est supérieure à la limite supérieure de la zone concernée (par exemple supérieure à environ 1550 C), à débit de gaz ammoniaqué constant, il suffit de diminuer le ratio [débit 02]/[débit Air] du gaz riche en oxygène injecté pour que la température diminue. De la même manière, si la valeur de la température est inférieure à la limite inférieure de la zone concernée (par exemple inférieure à environ 1350 C), à débit de gaz ammoniaqué constant, le ratio [débit 02]/débit Air] du gaz riche en oxygène injecté est augmenté afin que la température de flamme (et globalement celle au sein du four) augmente.

Le suivi de la température au sein du four permet par conséquent d'ajuster et d'optimiser le ratio [débit 02]/[débit Air] du gaz riche en oxygène injecté de manière à ce que la température de flamme soit à tout 7 moment la plus proche possible de la température optimale de destruction de l'ammoniac.

Dans un mode de réalisation particulier, le four est adapté pour supporter une température allant jusqu'à 1600 C.

Selon un autre mode de réalisation, la température du four est comprise entre 1200 C et 1600 C, et de préférence entre 1350 C et 1550 C.

Dans le cadre de cette description, l'expression compris (e) entre... s'entend comme incluant les bornes citées. Selon un autre mode de réalisation, le gaz comprenant de l'ammoniac comprend en outre du sulfure d'hydrogène. On peut citer notamment les gaz SWS.

20 Dans un mode de réalisation particulier, un gaz comprenant du sulfure d'hydrogène et pas d'ammoniac (nommé ci-après gaz acide pauvre en ammoniac), est injecté simultanément au gaz riche en ammoniac dans le four. Cette injection peut être effectuée par la même 25 conduite ou par une conduite distincte de celle utilisée pour l'injection du gaz riche en ammoniac.

Par gaz ne comprenant pas d'ammoniac , on entend un gaz dont la concentration molaire en ammoniac est 30 inférieure à 5 %. La concentration en sulfure d'hydrogène dans ce flux de gaz peut, elle, être d'au moins 10 % molaire, plus généralement comprise entre 60 et 95 % molaire. Le flux de gaz acide est essentiellement15 8 constitué de sulfure d'hydrogène et peut également comprendre au moins un des composés suivants : vapeur d'eau, gaz carbonique, hydrocarbures et autres composés sulfurés. Le four est alors un four Claus. Selon un mode de réalisation particulier, la mesure de la température au sein du four est réalisée à l'aide 10 d'au moins un thermocouple. Cette mesure peut se faire soit assez proche du brûleur à l'aide d'un unique thermocouple, soit à l'aide de plusieurs thermocouples placés en différents points dans le four, notamment lorsque la flamme adopte des formes différentes et que le 15 point chaud est amené à se déplacer. On peut citer parmi les thermocouples adaptés et résistants aux températures élevées le thermocouple de type N (Nicrosil : alliage nickel, chrome et silicium) / Nisil : alliage nickel et silicium)), le thermocouple de type R (Platine- 20 Rhodium(13%) / Platine), le thermocouple de type S (Platine-Rhodium(10%) / Platine) et le thermocouple de type B (Platine-Rhodium(30%) / Platine-Rhodium(6%)). De préférence, la température au sein du four est 25 mesurée en continu.

Le débit d'entrée dans le four du gaz riche en oxygène est ajusté en fonction du débit d'entrée dans le four du gaz comprenant de l'ammoniac. Le suivi en continu 30 de la température au sein du four permet également le contrôle en continu du ratio [débit 02]/[débit Air] du gaz riche en oxygène injecté de manière à ce que la température de flamme soit à tout moment la plus proche5 9 possible de la température optimale de destruction de l'ammoniac.

L'enrichissement en oxygène implique de mélanger un courant riche en oxygène dans une conduite d'air de combustion de manière à enrichir le courant d'air à plus de 21%, et de préférence à plus de 28%. Le système est assez peu coûteux et nécessite généralement un équipement d'alimentation en oxygène, un skid de régulation, une canne d'injection (par exemple disponible sous la dénomination commerciale d'Oxynator auprès de la société Air Liquide) et la tuyauterie associée. La plupart du temps, l'enrichissement peut-être mis en oeuvre sans avoir à modifier le brûleur existant au sein du four.

Il est néanmoins possible d'utiliser des brûleurs spécifiques permettant une alimentation séparée de l'air, de l'oxygène pur ou de l'air enrichi en oxygène, des gaz contenant de l'ammoniac, et des gaz ne contenant pas d'ammoniac.

Par utilisation de ces brûleurs spécifiques permettant un confinement séparé des flux des différents gaz, il est possible d'obtenir à l'intérieur de la flamme des zones plus ou moins chaudes. Ceci permet l'obtention d'élévations de température localisées dédiées à la destruction de l'ammoniac et permet de garder simultanément une température plus "froide" pour l'oxydation des autres gaz et au contact des réfractaires du four. Ce type de brûleur est décrit par exemple dans les demandes EP-A1-0 810 974 et EP-A1-0 974 552. Bien entendu, ces brûleurs permettent une destruction de l'ammoniac dans la mesure où la quantité d'oxygène injectée est suffisante.

Avantageusement, le brûleur utilisé au sein du four est celui disponible sous la dénomination commerciale de COBALT , (en anglais Claus Oxygen Burner Air Liquide Technology) auprès de la société Air Liquide. Ce brûleur permet un enrichissement en oxygène supérieur à 21% et supérieur à 28%.

Au voisinage du gaz acide pauvre en ammoniac, on peut également injecter un autre gaz comprenant de l'oxygène, nommé gaz moins riche en oxygène, qui présente une teneur en oxygène inférieure à celle du gaz riche en oxygène précédemment décrit. Généralement, le gaz moins riche en oxygène est de l'air.

Selon une première variante de mise en oeuvre de l'invention, on peut mélanger les gaz avant de les injecter dans le four Claus. Ainsi, le gaz ammoniaqué et le gaz acide peuvent être mélangés puis injectés dans le four Claus par une même conduite. De même, le gaz riche en oxygène et le gaz moins riche en oxygène sont généralement préalablement mélangés dans une même conduite en amont du brûleur, puis injectés mélangés dans le four Claus. Cette mise en oeuvre est communément appelée enrichissement par prémélange (ou premix en anglais).

Selon une deuxième variante de mise en oeuvre de l'invention, les gaz sont injectés dans le four Claus par des conduites séparées. Selon cette deuxième variante du procédé de l'invention, le flux du gaz riche en oxygène peut être entouré par un flux de gaz moins riche en oxygène. Préférentiellement, ces deux flux sont les suivants le gaz fortement riche en oxygène est de l'oxygène pur, et le gaz moins riche en oxygène est de l'air. Selon cette deuxième variante, le flux de gaz ammoniaqué et le flux de gaz riche en oxygène sont habituellement injectés dans le four de manière telle que lesdits flux entrent en contact et permettent la réalisation de la réaction d'oxydation partielle du sulfure d'hydrogène avec l'oxygène ainsi que les réactions d'oxydation et de dissociation thermique de l'ammoniac. A cette fin, lesdits flux sont injectés à proximité l'un de l'autre et, de préférence, on procède de sorte que le flux de gaz riche en oxygène entoure le flux de gaz ammoniaqué. De manière particulièrement préférée, au moins une partie du flux de gaz ammoniaqué est entourée par une partie au moins du flux de gaz riche en oxygène. Lorsqu'un flux de gaz acide est injecté dans le four, alors il est préférable que ce flux entoure le ou les flux de gaz comprenant de l'oxygène. Selon cette deuxième variante, les différents flux injectés peuvent être coaxiaux, ainsi ces flux peuvent être injectés au moyen d'un brûleur comprenant des tubes concentriques. L'injection de ces différents flux peut être réalisée au moyen d'un brûleur multi-tubes, où le tube central permet l'injection du gaz ammoniaqué, le premier tube intermédiaire entourant le tube central permet l'injection d'un flux de gaz riche en oxygène, le second tube intermédiaire entourant le premier tube intermédiaire permet l'injection du flux d'air moins riche en oxygène et le tube extérieur permet l'injection d'un flux de gaz acide.

Un autre objet de l'invention est un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprenant un four, au moins un moyen d'amenée du gaz à traiter, au moins un moyen d'amenée du gaz riche en oxygène, au moins un moyen de mesure de la température au sein du four, et au moins une vanne de régulation pour régler le débit dans le ou les moyens d'amenée du gaz riche en oxygène.

Les moyens d'amenée de gaz peuvent être soit identiques c'est à dire que les différents gaz sont injectés dans le four par la même conduite après avoir été mélangés, soit différents c'est-à-dire que les gaz sont introduits dans le four par des conduites distinctes.

En outre, un moyen de mesure de la température dans le four est au moins un thermocouple, un thermocouple peut être placé assez proche du brûleur ou bien plusieurs thermocouples peuvent être placés en différents points dans le four. La mesure de la température peut avantageusement être effectuée en continu.

Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif selon l'invention comprend un calculateur qui permet de déterminer directement la quantité d'oxygène à injecter dans le four en fonction de la température mesurée au sein du four et de la teneur en ammoniac du gaz ou du mélange de gaz à traiter.

Dans un autre mode de réalisation préféré, le dispositif selon l'invention comprend un contrôleur qui reçoit notamment la mesure de la température et la mesure des différents débits de gaz. Le contrôleur et le calculateur permettent d'automatiser le dispositif, ce qui le rend encore plus fiable et sécurise davantage l'exploitation de l'unité.

Le procédé selon l'invention présente l'avantage de pouvoir être mis en oeuvre sur des unités existantes sans modification importante de l'installation Claus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Des formes et des modes de réalisation de l'invention sont donnés a titre d'exemples non limitatifs, illustrés par les dessins joints dans lesquels : - la figure 1 illustre un diagramme représentant la courbe de température optimale de destruction de l'ammoniac en fonction de la quantité d'oxygène comprise dans le gaz riche en oxygène pour différentes compositions données de gaz ammoniaqué ; et - la figure 2 est une vue générale de l'installation permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

La figure 1 illustre un diagramme théorique sur lequel deux courbes (courbe A et courbe B) correspondant 25 à deux compositions différentes de gaz riche en ammoniac sont représentées.

La zone de température optimale apparaît en hachuré, et est comprise entre environ 1350 C et environ 1550 C, 30 la première valeur correspondant à la température minimale pour assurer la destruction totale de l'ammoniac et la seconde valeur correspondant à la température limite au-delà de laquelle l'intégrité mécanique du four 20 (tenue des réfractaires, métallurgie de la chaudière...) serait affectée.

Notamment, sur la figure 1, la courbe A représentée par des tirets est obtenue pour une composition comprenant de l'ammoniac et du sulfure d'hydrogène dans la proportion 1 :1. La courbe B représentée par des pointillés correspond à une composition comprenant de l'ammoniac et du sulfure d'hydrogène dans la proportion 1 :3. Ces compositions comprennent en outre de l'eau.

En prenant en considération la zone optimale de température ainsi que l'une des courbes spécifiquement déterminée d'après la figure 1, on constate que, par exemple, pour une composition de gaz riche en ammoniac comprenant de l'ammoniac et du sulfure d'hydrogène dans la proportion 1 :1 (courbe A), la quantité d'oxygène préconisée dans le gaz riche en oxygène est comprise entre 55% et 90% pour une température comprise respectivement entre environ 1350 C et 1550 C.

Dans un autre exemple, on observe que pour une composition de gaz riche en ammoniac comprenant de l'ammoniac et du sulfure d'hydrogène dans la proportion 1 :3 (courbe B), la quantité d'oxygène préconisée dans le gaz riche en oxygène est comprise entre 30% et 60% pour une température comprise entre environ 1350 C et 1550 C.

La figure 2 illustre une installation 1 permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

L'installation 1 comprend un four 2 ; une conduite unique 3 d'amenée des différents gaz à savoir un gaz 4 comprenant du sulfure d'hydrogène et de l'ammoniac (gaz riche en ammoniac), un gaz 5 comprenant du sulfure d'hydrogène et pas d'ammoniac (gaz acide pauvre en ammoniac), un gaz enrichi en oxygène 6 (mélange d'Air II 7 et d'oxygène 8) et un gaz moins riche en oxygène 9 (nommé Air I), classiquement de l'air ; un indicateur de température 10 ; un contrôleur/calculateur 11 ; et un analyseur 12 analysant le ratio H2S/SO2 en sortie de l'unité Claus.

Selon la composition estimée du gaz riche en ammoniac 4, le ratio [débit 02]/[débit air II] (ratio des flux 8/7) est ajusté de façon à obtenir la teneur en 02 souhaitée dans le mélange 6 en accord avec le mode de détermination décrit dans la présente invention. Le débit du flux d'oxygène 8 est ajusté proportionnellement au débit du gaz 4 riche en ammoniac (à ratio [débit 02]/[débit air II] constant) pour apporter la quantité nécessaire et suffisante d'oxygène dans le mélange 6 pour satisfaire à la stoechiométrie de la réaction de conversion du sulfure d'hydrogène et de la réaction de destruction d'ammoniac.

Le flux d'Air II 7 est injecté dans la canalisation d'arrivée d'02 8, puis le mélange oxydant résultant 6 est injecté dans la conduite 3 à la périphérie proche du gaz riche en ammoniac 4.

Le débit d'Air I 9 injecté au voisinage du gaz pauvre en ammoniac 5 est contrôlé directement proportionnellement au débit mesuré du gaz pauvre en ammoniac 5 (et de sa teneur en H2S) pénétrant dans le four 2.

Dans le four 2 sont donc introduits par la même conduite 3, le gaz 4 riche en ammoniac, le gaz acide 5 pauvre en ammoniac, le gaz 6 (mélange d'Air I I 7 et d'02 8) et le gaz 9 (Air 1).

Un indicateur de température 10 permet le suivi en continu de la température au sein du four 2. Selon la valeur de la température, il peut être nécessaire de moduler le ratio [débit 02]/[débit air II]. Notamment, si la température au sein du four 2 est inférieure à la valeur souhaitée, le ratio [débit 02]/[débit air II] sera augmenté. En revanche, si la température mesurée au sein du four 2 est supérieure à la valeur souhaitée, le ratio [débit 02]/[débit air II] sera diminué.

En outre, l'analyseur H2S/SO2 12 en sortie d'unité catalytique (analyseur de gaz de queue, tail gas analyzer en anglais) vient corriger le débit de consigne du mélange riche en 02 afin de conserver un ratio H2S/SO2 adéquat à la réaction de Claus.

Cette modulation de ratio s'effectue à l'aide du contrôleur 11 qui reçoit différentes mesures.

Particulièrement, le contrôleur 11 reçoit des données relatives à la mesure de la température au sein du four, la mesure du débit d'oxygène pur 02, la mesure du débit d'Air II, la mesure du débit du gaz riche en ammoniac pénétrant dans le four 2 ainsi que la mesure du ratio H2S/SO2. La transmission de ces différentes données est représentée par les traits pointillés sur la figure 2.

L'invention sera maintenant illustrée par les exemples non limitatifs suivants.

EXEMPLES Exemple 1 : contrôle de l'injection d'oxygène La figure 1 illustre cet exemple.

Dans un four Claus, on injecte un gaz acide riche en ammoniac ayant pour composition 60% de sulfure d'hydrogène, 20% d'ammoniac et 20% d'eau (Courbe B).

La température souhaitée au point de mesure considéré, est de 1450 C pour assurer une destruction optimale de l'ammoniac.

Un premier ratio [débit 02]/[débit Air II] est fixé de manière approximative afin d'obtenir un mélange d'oxygène et d'Air II résultant ayant une teneur en oxygène de 30%. La température est mesurée à l'aide d'un thermocouple de type N (Nicrosil / Nisil) placé au sein du four, elle est alors de 1350 C.

La température souhaitée étant de 1450 C, il est nécessaire d'augmenter le ratio [débit 02]/[débit Air II] jusqu'à ce que la teneur en oxygène soit d'environ 45% dans le mélange oxygène et Air II, comme cela ressort de la figure 1.

Un calculateur contrôle alors le ratio [débit 02]/[débit Air II] pour maintenir la température à sa valeur souhaitée et ajuste le débit d'oxygène au débit du gaz riche en ammoniac pour conserver les stoechiométries des réactions.

Le contrôle ainsi réalisé du ratio [débit 02]/[débit Air II] du mélange oxygène et Air II injecté à proximité du gaz riche en ammoniac en fonction de la température mesurée dans le four, et du débit d'oxygène pour maintenir la stoechiométrie des réactions de destruction de l'ammoniac et de conversion du sulfure d'hydrogène pour la réaction de Claus, assure une destruction optimisée d'ammoniac tout en limitant la consommation d'oxygène, et tout en permettant un fonctionnement du four et de ses équipements d'échange de chaleur en deçà de leurs limites thermiques.

Exemple 2 : destruction de l'ammoniac

Dans un four Claus équipé d'un brûleur Oxyburner (Air Liquide COBALT ) , on injecte un gaz acide pauvre en ammoniac ainsi qu'un gaz SWS riche en ammoniac. Afin d'éliminer l'ammoniac contenu dans le gaz SWS, on injecte de l'air enrichi en oxygène à proximité du gaz SWS. L'enrichissement de l'air en oxygène est d'environ 45% et le débit massique de cet air enrichi injecté est de 34t/jour.

Les quantités d'oxygène pur et d'air de combustion à injecter pour la combustion du gaz sont calculées pour avoir une température optimale au sein du four. La température souhaitée au point de mesure considéré est de 1450 C pour assurer une destruction optimale de l'ammoniac.30 La composition (les pourcentages sont exprimés en poids par rapport au poids total de la composition) ainsi que le débit massique (exprimé en t/j) des gaz figurent 5 dans le tableau suivant : Tableau 1 Nature du gaz Composition Débit massique Gaz acide 85% de H2S 43,4 12% de CO2 2% de H2O 1% d'hydrocarbures Gaz SWS 52% de H2S 23,2 1% de CO2 26% de H2O 20% de NH3 1% d'hydrocarbures Un thermocouple de type N (Nicrosil / Nisil) placé dans le four Claus permet à l'utilisateur de suivre en continu la température au sein du four afin d'ajuster si nécessaire le ratio [débit 02]/[débit Air] pour optimiser la destruction de l'ammoniac.

Au temps t1, toute chose égale par ailleurs, la température diminue et devient inférieure à 1450 C. Le ratio [débit 02]/[débit Air] est alors augmenté pour être proche de la valeur de 45% ; la température du four se stabilise alors vers 1450 C. Puis au temps t2, toute chose égale par ailleurs, elle chute à nouveau. La quantité d'oxygène, c'est-à-dire le ratio [débit 02]/[débit Air] est à nouveau réajusté.

La quantité d'ammoniac résiduaire à la sortie du four est alors inférieure à 15 ppmv.

On constate que l'ammoniac est presque totalement éliminé grâce à ce procédé, avec une consommation optimisée en oxygène. D'autre part,l'exploitation du four et de ses équipements d'échange de chaleur est sécurisée grâce au maintien de la température maximum au sein du four en deçà des contraintes de conception.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé d'amélioration de l'oxydation dans un four d'au moins un gaz comprenant de l'ammoniac à l'aide d'au moins un gaz riche en oxygène, caractérisé par le fait que l'on ajuste, de préférence en continu, la teneur en oxygène du gaz riche en oxygène en fonction de la température du four, de préférence mesurée en continu, et que l'on ajuste, de préférence en continu, le débit du gaz riche en oxygène en fonction du débit du gaz comprenant de l'ammoniac.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le four est adapté pour supporter une température allant jusqu'à 1600 C.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la température du four est comprise entre 1200 C et 1600 C, et de préférence entre 1350 C et 1550 C.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le gaz comprenant de l'ammoniac comprend en outre du sulfure d'hydrogène.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le four est un four Claus.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la mesure dela température est réalisée à l'aide d'au moins un thermocouple situé dans le four.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un gaz comprenant du sulfure d'hydrogène et dépourvu d'ammoniac est injecté simultanément, de façon séparée ou non, au gaz riche en ammoniac dans le four.

8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 à 7 comprenant un four, au moins un moyen d'amenée du gaz à traiter, au moins un moyen d'amenée du gaz riche en oxygène, au moins un moyen de mesure de la température dans le four, et au moins une vanne de régulation pour régler le débit dans le ou les moyens d'amenée du gaz riche en oxygène.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen de mesure de la température dans le four est au moins un thermocouple.

10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend un contrôleur/calculateur.