FR2961409A1 - Purifying flue gas comprises contacting gas rich in carbon dioxide and containing sulfur dioxide, nitrogen oxides and oxygen with acid, separating sulfuric acid and concentrating gas into sulfur dioxide, nitric oxide and nitrogen dioxide - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un procédé de purification d'un gaz de combustion. The present invention relates to a method for purifying a combustion gas.
La capture et le stockage du CO2 à partir de fumées de combustion est une des solutions permettant la réduction des émissions de gaz à effet de serre. L'oxycombustion est une technologie permettant de capturer le CO2 issu de la combustion de combustibles fossiles (le charbon par exemple) par une unité appelée CPU (Compression and Purification Unit). La combustion du charbon est faite dans un air synthétique composé d'oxygène fourni par un appareil de séparation d'air et de CO2 provenant du recycle des fumées. Les The capture and storage of CO2 from combustion fumes is one of the solutions for reducing greenhouse gas emissions. Oxycombustion is a technology that captures CO2 from the combustion of fossil fuels (coal for example) by a unit called the CPU (Compression and Purification Unit). The combustion of the coal is made in a synthetic air composed of oxygen supplied by a device of separation of air and CO2 coming from the recycling of the fumes. The
io fumées de cette combustion sont donc essentiellement composées de CO2 et la purification de celles-ci, en vue de produire du CO2 pouvant être stocké géologiquement ou utilisé pour de la récupération assistée de pétrole, est donc facilitée. La purification du CO2 se fait dans une unité appelée CPU (Compression and Purification Unit) à basse température. The fumes of this combustion are therefore essentially composed of CO2 and the purification of these, in order to produce CO2 that can be stored geologically or used for enhanced oil recovery, is thus facilitated. The purification of CO2 is done in a unit called CPU (Compression and Purification Unit) at low temperature.
15 Dans les cas ou l'on souhaite une pureté élevée du CO2 produit, il est nécessaire d'enlever un certain nombre d'impuretés au cours du procédé de purification. C'est le cas des oxydes de soufres ou SOx et des oxydes d'azote ou NOx (NO et NO2). In cases where a high purity of the produced CO2 is desired, it is necessary to remove a number of impurities during the purification process. This is the case of sulfur oxides or SOx and oxides of nitrogen or NOx (NO and NO2).
Les technologies actuelles permettant d'enlever les SOx présents dans Current technologies to remove SOx present in
20 les fumées de combustion sont nombreuses. La technologie la plus utilisée est appelée FGD (Flue Gas Desulphuration) et utilise de la chaux sous différentes formes (chaux vive CaO, calcaire CaCO3 ou chaux éteinte Ca(OH)2). Cependant, les coûts d'investissements sont élevés, ainsi que les coûts d'exploitation et de maintenance. The combustion fumes are numerous. The most used technology is called FGD (Flue Gas Desulphuration) and uses lime in various forms (quicklime CaO, limestone CaCO3 or lime Ca (OH) 2). However, investment costs are high, as well as operating and maintenance costs.
25 En outre, ces technologies sont conçues pour atteindre les concentrations en SOx fixées par les normes locales. Or, ces niveaux sont encore trop élevés pour les procédés de capture de CO2. In addition, these technologies are designed to achieve the SOx concentrations set by local standards. These levels are still too high for CO2 capture processes.
Dans le cas des NOx, les technologies de SCR et SNCR, usuellement utilisées pour le traitement de fumées contenant des NOx comportent les 30 mêmes inconvénients. In the case of NOx, the SCR and SNCR technologies, usually used for the treatment of fumes containing NOx, have the same disadvantages.
EP-A-1790614 décrit l'usage de contacteurs de lavage au cours de la compression. Les contacteurs de lavage permettent d'abattre les SOx dans un premier temps, formant de l'acide sulfurique, puis les NOx après que le NO ait été oxydé en NO2, plus soluble, formant de l'acide nitrique. Cependant, le procédé pose le problème majeur des matériaux utilisés pour gérer des acides à haute pression et températures (dans les intercoolers). EP-A-1790614 describes the use of washing contactors during compression. The washing contactors allow to slaughter the SOx at first, forming sulfuric acid, then the NOx after the NO has been oxidized to NO2, more soluble, forming nitric acid. However, the process poses the major problem of materials used to handle acids at high pressure and temperatures (in intercoolers).
Un but de la présente invention est de traiter des fumées d'oxycombustion et d'abattre les SOx jusqu'à des niveaux de l'ordre de quelques ppm (<10ppm). An object of the present invention is to treat oxycombustion fumes and to reduce the SOx to levels of the order of a few ppm (<10 ppm).
Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de purification d'un gaz de combustion provenant d'une combustion et riche en dioxyde de carbone et contenant du SO2, des NOx (sous forme NO et/ou NO2) et de l'oxygène dans According to one object of the invention, there is provided a method for purifying a combustion gas which is rich in carbon dioxide and contains SO2, NOx (in NO and / or NO2 form) and oxygen in
io lequel on épure le gaz dans une série de plusieurs contacteurs pour produire un gaz enrichi en dioxyde de carbone et appauvri en SO2, caractérisé en ce que : wherein the gas is purified in a series of plural contactors to produce a carbon dioxide-enriched and SO2-depleted gas, characterized in that:
a) ce gaz riche en dioxyde de carbone et contenant du SO2, des NOx et de l'oxygène est mis en contact avec un acide ou un mélange d'acide pendant a) this carbon dioxide-rich gas containing SO2, NOx and oxygen is contacted with an acid or a mixture of acid
15 un temps suffisant pour transformer une partie du SO2 en acide sulfurique, Enough time to convert some of the SO 2 to sulfuric acid,
b) on sépare cet acide sulfurique du gaz riche en dioxyde de carbone pour produire un gaz appauvri en SO2, b) this sulfuric acid is separated from the carbon dioxide-rich gas to produce a gas depleted of SO2,
c) l'étape a) se réalise dans plusieurs contacteurs, c) step a) is carried out in several contactors,
d) on concentre le gaz riche en dioxyde de carbone en SO2 en recyclant d) the carbon dioxide-rich gas is concentrated in SO2 by recycling
20 une partie du gaz de combustion riche en dioxyde de carbone et/ou une partie du gaz enrichi en dioxyde de carbone et appauvri en SO2 en amont de la combustion et/ou A portion of the carbon dioxide-rich combustion gas and / or a portion of the carbon dioxide-enriched and SO2-depleted gas upstream of the combustion and / or
e) on concentre le gaz riche en dioxyde de carbone en NO et/ou NO2 en recyclant un gaz riche en NO2, dérivé du gaz riche en dioxyde de carbone 25 appauvri en SO2, vers au moins un des contacteurs. e) the carbon dioxide-rich gas is concentrated to NO and / or NO2 by recycling a NO2-rich gas derived from the SO2-depleted carbon dioxide-rich gas to at least one of the contactors.
Selon d'autres caractéristiques facultatives : According to other optional features:
- le gaz de combustion est constitué par tout ou une partie d'un gaz résiduaire d'une chaudière d'oxycombustion ; the combustion gas consists of all or part of a residual gas of an oxy-fuel combustion boiler;
- au moins un des contacteurs opère à une pression inférieure à 3 bars ; at least one of the contactors operates at a pressure of less than 3 bars;
30 - on épure le gaz enrichi en dioxyde de carbone et appauvri en SO2 pour produire un fluide riche en dioxyde de carbone et un fluide riche en NOx (sous forme NO, NO2, HNO3, HNO2, HNSO5) et on renvoie du fluide riche en NOx en amont du dernier contacteur ; - on dérive du liquide de cuve du premier contacteur un liquide contenant au moins 65% par poids d'acide sulfurique ; The gas enriched with carbon dioxide and depleted in SO2 is purified to produce a fluid rich in carbon dioxide and a fluid rich in NOx (in NO, NO2, HNO3, HNO2, HNSO5 form) and returns fluid rich in carbon dioxide; NOx upstream of the last contactor; a liquid containing at least 65% by weight of sulfuric acid is derived from the vessel liquid of the first contactor;
- le liquide de cuve du premier contacteur est moins riche en acide nitrosylsulfurique que le liquide de cuve de la deuxième contacteur et/ou le liquide de cuve de la deuxième contacteur est moins riche en acide nitrosylsulfurique que le liquide de cuve de la troisième contacteur et/ou le liquide de cuve de la troisième contacteur est moins riche en acide nitrosylsulfurique que le liquide de cuve de la quatrième tour ; the tank liquid of the first contactor is less rich in nitrosylsulfuric acid than the tank liquid of the second contactor and / or the tank liquid of the second contactor is less rich in nitrosylsulfuric acid than the tank liquid of the third contactor and / or the tank liquid of the third contactor is less rich in nitrosylsulfuric acid than the tank liquid of the fourth tower;
- on envoie de l'eau et/ou de l'acide sulfurique en tête d'une des io première, deuxième ou troisième tours ; water and / or sulfuric acid are sent to the top of one of the first, second or third turns;
- on réduit préalablement la concentration en eau du gaz riche en dioxyde de carbone et contenant du SO2, des NOx par refroidissement suivi d'une condensation ou par un procédé d'absorption physique ou chimique ; the water concentration of the gas rich in carbon dioxide and containing SO2, NOx is reduced beforehand by cooling followed by condensation or by a physical or chemical absorption process;
- le gaz riche en dioxyde de carbone et contenant du SO2, des NOx est - the gas rich in carbon dioxide and containing SO2, NOx is
15 partiellement séché par contact avec de l'acide sulfurique ; Partially dried by contact with sulfuric acid;
- on effectue un stockage intermédiaire de constituants permettant de concentrer le gaz riche en dioxyde de carbone en NO et/ou NO2 sans recycle depuis le procédé en aval ; - Intermediate storage of constituents for concentrating the carbon dioxide-rich gas in NO and / or NO2 without recycle from the downstream process;
- les constituants stockés sont choisis parmi HNO3, HNO2, NO, NO2, 20 H2SO4, H2O2, HNSO5 ; the constituents stored are chosen from HNO3, HNO2, NO, NO2, H2SO4, H2O2, HNSO5;
- l'on concentre l'acide sulfurique produit à une concentration supérieur à 95% par poids ; the sulfuric acid product is concentrated at a concentration greater than 95% by weight;
- la mise en contact de l'étape a) permet d'épurer le gaz en mercure. the contacting of step a) makes it possible to purify the gas with mercury.
L'invention sera décrite en plus de détails en se référant aux figures. La The invention will be described in more detail with reference to the figures. The
25 Figure 1 montre un procédé de purification de gaz selon l'invention et la Figure 2 montre le procédé de purification selon l'invention intégré dans un procédé d'oxycombustion. Figure 1 shows a gas purification process according to the invention and Figure 2 shows the purification process according to the invention integrated in an oxy-fuel combustion process.
Dans la Figure 1, les fumées 5 d'une chaudière d'oxycombustion sont envoyées dans plusieurs contacteurs d'absorption consécutives à garnissage In FIG. 1, the flue gases of an oxy-fuel combustion boiler are sent to a plurality of consecutive absorption absorbers.
30 structuré 1, 2, 3, 4. Dans un premier contacteur d'absorption 1, l'absorption des SOx commence et permet la « dénitration » de l'acide sulfurique riche en acide nitrosyl-sulfurique, selon la réaction ci-dessous. In a first absorption contactor 1, the absorption of SOx begins and allows the "denitration" of sulfuric acid rich in nitrosyl sulfuric acid, according to the reaction below.
SO2(1) + 2 HNSO5(1) + 2 H2O(1) = 3 H2SO4(1) + 2 NO (g) L'acide sulfurique 7 produit en pied de la première colonne d'absorption SO2 (1) + 2 HNSO5 (1) + 2 H2O (1) = 3 H2SO4 (1) + 2 NO (g) Sulfuric acid 7 produced at the bottom of the first absorption column
1 ne contient plus d'acide nitrosyl-sulfurique (ou en concentration inférieure 5 aux spécifications commerciales de l'acide sulfurique). 1 no longer contains nitrosyl sulfuric acid (or less than the commercial specifications of sulfuric acid).
La réalisation de cette étape de dénitration de l'acide sulfurique en plusieurs colonnes 1, 2 pourra fournir de la flexibilité sur les concentrations en acide nitrosylsulfurique de chaque colonne en ajustant les taux de recycle et de purge. Achieving this step of denitration of sulfuric acid in several columns 1, 2 may provide flexibility on the nitrosylsulfuric acid concentrations of each column by adjusting the recycle and purge rates.
io Après cette étape suit la dernière étape d'absorption des SOx dans la colonne 3. En sortie de cette colonne, la concentration en SOx dans le gaz de tête 33 de la colonne 3 est inférieure à 100 ppmv. After this step follows the last step of SOx absorption in column 3. At the outlet of this column, the concentration of SOx in the overhead gas 33 of column 3 is less than 100 ppmv.
Enfin, la (ou les) dernière(s) colonne(s) 4 permet l'absorption des NOx dans l'acide sulfurique pour reformer l'acide nitrosyl-sulfurique nécessaire à la Finally, the last column (s) 4 allows the absorption of NOx in sulfuric acid to reform the nitrosyl sulfuric acid necessary for
15 production d'acide sulfurique dans les colonnes précédentes 1, 2, 3, selon les réactions suivantes : 20 NO(g) + NO2 (g) = N2O3 (g) N2O3 (I) + 2 H2SO4(1)= N2O3 (g) N2O3 (I) 2 HNSO5(1) + H2O(1) N2O4(g) N2O4(1) HNO3(1) + HNO2(1) 2 HNO2(1) HNSO5(1) + H2O(1) Production of sulfuric acid in the preceding columns 1, 2, 3, according to the following reactions: NO (g) + NO 2 (g) = N 2 O 3 (g) N 2 O 3 (I) + 2H 2 SO 4 (1) = N 2 O 3 (g) ) N2O3 (I) 2 HNSO5 (1) + H2O (1) N2O4 (g) N2O4 (1) HNO3 (1) + HNO2 (1) 2 HNO2 (1) HNSO5 (1) + H2O (1)
Le procédé décrit ci-dessus présente les avantages suivants par rapport aux procédés existants pour la purification de fumées de combustion : 30 1. Absorption des SOx à basse pression, permettant ainsi l'utilisation de matériaux peu couteux, par exemple les polymères renforcés par des fibres (PRF). 2 NO2 (g) N2O4(g) N2O4(1) + H2O(1) = 25 N2O3(1) +H2O(1) = HNO2(1) + H2SO4(1) = 2. Possibilité d'avoir des fumées sèches (<50ppmv H2O) en sortie de procédé de désulfuration, ne nécessitant pas de matériaux nobles et coûteux pour la compression. The process described above has the following advantages over existing methods for the purification of combustion fumes: 1. Absorption of low pressure SOx, thus allowing the use of inexpensive materials, for example polymers reinforced with fibers (FRP). 2 NO2 (g) N2O4 (g) N2O4 (1) + H2O (1) = 25 N2O3 (1) + H2O (1) = HNO2 (1) + H2SO4 (1) = 2. Possibility of having dry fumes ( <50ppmv H2O) at the end of the desulfurization process, not requiring noble and expensive materials for compression.
3. Procédé à basse pression, permettant d'abattre les SOx même en cas d'arrêt de l'unité de capture de CO2. 3. Low pressure process, allowing to cut down the SOx even in case of stopping the CO2 capture unit.
4. La segmentation des étapes de dénitrations, d'absorption des SOx et de nitration et les nombreux recycles et make-up possible permettent de contrôler la concentration d'acide nitrosylsulfurique dans les différentes étapes et en particulier de produire un acide sulfurique ne contenant pas d'acide nitrosylsulfurique ou d'oxydes d'azote absorbés. 4. The segmentation of the stages of denitration, SOx absorption and nitration and the numerous recycles and make-up possible make it possible to control the concentration of nitrosylsulphuric acid in the various stages and in particular to produce a sulfuric acid which does not contain of nitrosylsulfuric acid or absorbed nitrogen oxides.
Un paramètre essentiel est la concentration en HNSO5 dans le procédé. C'est en effet le HNSO5 qui réagit avec le SO2 absorbé pour former de l'acide sulfurique et déplacer l'équilibre d'absorption des SOx. An essential parameter is the concentration of HNSO5 in the process. It is indeed HNSO5 that reacts with absorbed SO2 to form sulfuric acid and displace the SOx absorption equilibrium.
Le lavage à l'acide permet également d'épurer le gaz en mercure. 15 Optimisation 1 du procédé : Diminution du temps de séjour nécessaire à l'oxydation du NO La formation de HNSO5 a lieu par absorption de N2O3 (et de manière minoritaire N2O4) dans l'acide sulfurique. Or la formation de N2O3 se fait par The acid wash also purifies the gas with mercury. Optimization 1 of the process: Reduction of the residence time necessary for the oxidation of NO The formation of HNSO 5 takes place by absorption of N 2 O 3 (and in a minority manner N 2 O 4) in sulfuric acid. Now the formation of N2O3 is by
20 réaction du NO avec du NO2, et est donc limitée par l'oxydation du NO par l'oxygène lente à la pression atmosphérique, car les fumées sont composées majoritairement de NO. NO reaction with NO2, and is therefore limited by the oxidation of NO by slow oxygen at atmospheric pressure, since the fumes are composed mainly of NO.
Dans le cas de l'oxycombustion, la séparation cryogénique du CO2 produit un flux riche en NO2. Dans cette invention, on propose de recycler ce In the case of oxycombustion, the cryogenic separation of CO2 produces a rich NO2 flux. In this invention, it is proposed to recycle this
25 flux de NO2 pour favoriser la formation de N2O3 et la formation d'acide nitrosylsulfurique. NO2 flux to promote N2O3 formation and nitrosylsulfuric acid formation.
Ce flux de NO2 peut être recyclé en amont de la dernière étape d'absorption des SOx, ou de la première étape d'absorption des NOx. This NO2 flow can be recycled upstream of the last SOx absorption step, or the first NOx absorption step.
On envoie le gaz à purifier 5 de l'oxycombustion en cuve du premier The gas to be purified from the oxycombustion in the tank of the first
30 contacteur 1 contenant des garnissages. On extrait un premier gaz de tête 13 du premier contacteur et on l'envoie à la cuve du deuxième contacteur. On envoie une partie d'un liquide de cuve 11 du premier contacteur à la tête du premier contacteur au moyen d'une pompe 17 et on soutire une autre partie 51 du liquide de cuve 7 du premier contacteur 1 comme liquide enrichi en acide sulfurique, dépourvu d'acide nitrosylsulfurique. Le liquide 51 est refroidi dans un échangeur 53 à 200°C et envoyé à un séparateur de phases 55 pour former un gaz 59 et un liquide 61. Le gaz 59 est envoyé à un séparateur de phases 63 après réchauffage à 120°C. Le gaz 65 du séparateur de phase est de la vapeur d'eau contenant moins que 100 ppmv d'acide sulfurique et le liquide 67 du séparateur de phase 63 rejoint le liquide du séparateur de phases 55 pour former un liquide 69 comprenant au moins 75% vol d'acide sulfurique. Contactor 1 containing packings. A first head gas 13 is extracted from the first contactor and sent to the tank of the second contactor. One part of a tank liquid 11 is sent from the first contactor to the head of the first contactor by means of a pump 17 and another part 51 of the tank liquid 7 of the first contactor 1 is withdrawn as a liquid enriched in sulfuric acid. lacking nitrosylsulfuric acid. The liquid 51 is cooled in a heat exchanger 53 to 200 ° C and sent to a phase separator 55 to form a gas 59 and a liquid 61. The gas 59 is sent to a phase separator 63 after reheating to 120 ° C. The phase separator gas 65 is water vapor containing less than 100 ppmv of sulfuric acid and the liquid 67 of the phase separator 63 joins the liquid of the phase separator 55 to form a liquid 69 comprising at least 75% theft of sulfuric acid.
On extrait un deuxième gaz de tête 23 du deuxième contacteur 2 et on A second head gas 23 is extracted from the second contactor 2 and
io l'envoie en cuve du troisième contacteur 3, on envoie une partie 21 d'un liquide de cuve du deuxième contacteur à la tête du deuxième contacteur et on soutire une autre partie du liquide de cuve du deuxième contacteur pour l'envoyer au premier contacteur 1 mélangé avec de l'eau 19 et de l'acide sulfurique 18. On extrait un troisième gaz de tête 33 du troisième contacteur 3 et on l'envoie en when it is sent to the tank of the third contactor 3, a part 21 of a tank liquid of the second contactor is sent to the head of the second contactor and another part of the vessel liquid of the second contactor is withdrawn and sent to the first contactor. contactor 1 mixed with water 19 and sulfuric acid 18. A third head gas 33 is extracted from the third contactor 3 and is sent in
15 cuve du quatrième contacteur 4, on envoie une partie 31 d'un liquide de cuve du troisième contacteur à la tête de la troisième contacteur 3 et on soutire une autre partie du liquide de cuve du troisième contacteur 3 pour l'envoyer au deuxième contacteur 2 mélangé avec de l'eau 29 et de l'acide sulfurique 28. On extrait un quatrième gaz de tête 43 du quatrième contacteur 4 comme le gaz In the tank of the fourth contactor 4, a part 31 of a tank liquid of the third contactor is sent to the head of the third contactor 3 and another part of the tank liquid of the third contactor 3 is withdrawn and sent to the second contactor. 2 mixed with water 29 and sulfuric acid 28. A fourth gas 43 is extracted from the fourth contactor 4 as the gas
20 enrichi en dioxyde de carbone et appauvri en SO2 et en NOx, on envoie une partie 41 d'un liquide de cuve du quatrième contacteur à la tête du quatrième contacteur et on soutire une autre partie du liquide de cuve 47 du quatrième contacteur 4 pour l'envoyer au troisième contacteur 3, mélangé avec de l'eau 39 et de l'acide sulfurique 38. 20 enriched with carbon dioxide and depleted of SO2 and NOx, a portion 41 of a tank liquid of the fourth contactor is sent to the head of the fourth contactor and another part of the tank liquid 47 of the fourth contactor 4 is withdrawn for send it to the third contactor 3, mixed with water 39 and sulfuric acid 38.
25 Un flux riche en NO2101, 103 sous forme gazeuse est mélangé au gaz 23 en amont du troisième contacteur et au gaz 33 en amont du quatrième contacteur 4. A stream rich in NO2101, 103 in gaseous form is mixed with the gas 23 upstream of the third contactor and the gas 33 upstream of the fourth contactor 4.
On peut envisager d'autres configurations avec le recycle d'un ou plusieurs flux riches en constituants choisis parmi NO, NO2, HNO3, HNO2, 30 HNSO5, sous forme gazeuse et/ou liquide. Other configurations may be envisaged with the recycle of one or more streams rich in constituents selected from NO, NO2, HNO3, HNO2, HNSO5, in gaseous and / or liquid form.
Le système peut s'appliquer sur la totalité du flux sortant de la chaudière, incluant les recycles primaire et secondaire. Cela correspond à un débit environ égal à celui d'une combustion à l'air pour une puissance équivalente. Ainsi, l'application sur la totalité des flux permet d'abord de limiter la concentration de SOx dans la chaudière, mais aussi d'assurer que l'unité de combustion puisse continuer à fonctionner en respectant les limites d'émissions lorsque l'unité CPU ou l'oxycombustion est défaillante. The system can be applied to the entire flow from the boiler, including primary and secondary recycles. This corresponds to a flow rate approximately equal to that of an air combustion for equivalent power. Thus, the application on all flows first of all makes it possible to limit the concentration of SOx in the boiler, but also to ensure that the combustion unit can continue to operate within the limits of emissions when the unit CPU or oxycombustion is faulty.
Pour des charbons peu ou moyennement riches en soufre, il est possible de réduire la taille du traitement des SOx en appliquant la DeSOx uniquement sur les flux primaires et finaux. Dans ce cas, on divise par deux la taille de l'équipement de désulfurisation. For low or medium sulfur coals, it is possible to reduce the size of SOx treatment by applying DeSOx only on the primary and final streams. In this case, the size of the desulphurization equipment is halved.
Dans le cas illustré, tous les contacteurs opèrent à substantiellement la io même pression, à savoir environ la pression atmosphérique ou légèrement au- dessus, par exemple en dessous de 2,5 bars abs. In the illustrated case, all the contactors operate at substantially the same pressure, ie about atmospheric pressure or slightly above, for example below 2.5 bar abs.
Par contre, il est possible de réaliser les étapes de dénitration et absorption des SOx dans les contacteurs 1, 2, 3 à basse pression, puis de comprimer le gaz sec 33 pour l'étape de nitration dans le contacteur 4 avec On the other hand, it is possible to carry out the steps of denitration and absorption of the SOx in the contactors 1, 2, 3 at low pressure, and then to compress the dry gas 33 for the nitration step in the contactor 4 with
15 recycle de NO2 103 sous pression, d'où une réduction de la taille de la (ou des) colonne(s) de nitration 4. Recycle NO2 103 under pressure, resulting in a reduction in the size of the nitration column (s) 4.
Sinon l'absorption des SOx dans le contacteur 3 et la nitration dans le contacteur 4 peuvent être sous pression, et les étapes de dénitration dans les contacteurs 1, 2 à basse pression. Otherwise the SOx absorption in the contactor 3 and the nitration in the contactor 4 may be under pressure, and the denitration steps in the contactors 1, 2 at low pressure.
20 La figure 2 montre un procédé de purification intégré dans un procédé d'oxycombustion. Les fumées issues de la combustion dans la chaudière 137 sont d'abord classiquement traitées dans un dépoussiéreur 141 produisant des cendres 143 (type ESP ou Bag House) afin de réduire le niveau de poussière. Une étape supplémentaire d'abattement des poussières pourra être appliquée Figure 2 shows an integrated purification process in an oxycombustion process. The fumes from combustion in the boiler 137 are first conventionally treated in a dust collector 141 producing ash 143 (ESP or Bag House type) to reduce the level of dust. An additional step of dust reduction can be applied
25 pour atteindre une très faible concentration en particule dans les fumées (<0.1 mg/Nm3). En effet, une concentration en poussière de 10mg/Nm3 en entrée de procédé se traduirait par une concentration d'environ 0.1% poids en particule dans l'acide sulfurique produit. 25 to achieve a very low particle concentration in the flue gases (<0.1 mg / Nm3). In fact, a dust concentration of 10 mg / Nm3 at the process inlet would result in a concentration of approximately 0.1% by weight in the sulfuric acid produced.
Les fumées peuvent être comprimées par un compresseur 145 ou pas The fumes can be compressed by a compressor 145 or not
30 selon la pression utilisée pour la purification. Le procédé de purification de la Figure 1 produit de l'acide H2SO4 et un gaz épuré en NOx et SO2 43. Le gaz épuré est divisé en deux, une partie 109 étant envoyée à une unité 107 de compression et de purification de CO2 produisant du CO2 pur 111 et un gaz enrichi en NO2 101 qui est recyclé vers l'unité de purification selon l'invention. Depending on the pressure used for the purification. The purification process of Figure 1 produces H2SO4 acid and a purified gas of NOx and SO2 43. The purified gas is divided in two, a portion 109 being sent to a unit 107 for compression and purification of CO2 producing Pure CO2 111 and an enriched NO2 gas 101 which is recycled to the purification unit according to the invention.
Un gaz 101 est de préférence stocké dans un stockage 149. Ainsi, quand l'unité 107 ne marche pas, ce sera toujours possible de produire de l'acide sulfurique en recyclant le gaz 101 vers l'unité 147. A gas 101 is preferably stored in a storage 149. Thus, when the unit 107 does not work, it will still be possible to produce sulfuric acid by recycling the gas 101 to the unit 147.
Le reste du gaz 113 est divisé en deux pour former deux parties 115, 117. Chaque débit est comprimé par un compresseur 119, 121, mélangé avec de l'oxygène 125, 123 provenant d'un appareil de séparation d'air 105 et chauffé par un échangeur 139 contre le gaz résiduaire à épurer provenant de The remainder of the gas 113 is divided in two to form two portions 115, 117. Each flow is compressed by a compressor 119, 121, mixed with oxygen 125, 123 from an air separation apparatus 105 and heated. by an exchanger 139 against the residual gas to be purified from
io la chaudière 137. Le débit chauffé 129 est envoyé à un réservoir de charbon 133, 135 alimentant la chaudière 137 et le débit chauffé 131 est envoyé à la chaudière. the boiler 137. The heated flow 129 is sent to a coal tank 133, 135 supplying the boiler 137 and the heated flow 131 is sent to the boiler.
Selon la concentration en souffre du carburant alimentant la combustion, au moins un des recyclages 115, 117 peut être remplacé par un envoi de gaz Depending on the sulfur concentration of the fuel supplying the combustion, at least one of the recycling units 115, 117 may be replaced by a gas transmission
15 de combustion 5 pris en amont de l'unité 147 et en amont de l'unité 141. Optimisation 2 du procédé : auqmentation de la concentration de l'acide sulfurique produit Les concentrations en eau et en SO2 en entrée du procédé vont 20 déterminer la concentration de l'acide sulfurique produit (puisque plus de 99% de l'eau et du soufre s'y accumulent). 15 of the combustion process 5 taken upstream of the unit 147 and upstream of the unit 141. Optimization 2 of the process: increase in the concentration of the sulfuric acid produced The water and SO 2 concentrations at the inlet of the process will determine the concentration of sulfuric acid produced (since more than 99% of water and sulfur accumulate there).
Pour une composition de fumées d'oxycombustion type à 20°C, la concentration en H2SO4 est de l'ordre de 65 %. Une ou plusieurs étapes de concentrations pourront donc être nécessaires pour obtenir un acide plus For a type oxyfuel combustion composition at 20 ° C, the H2SO4 concentration is of the order of 65%. One or more concentration steps may therefore be necessary to obtain a more acid
25 concentré si besoin. 25 concentrated if necessary.
Une étape préliminaire (non-illustrée) refroidit les fumées à une température comprise entre 10°C et 50°C pour ajuster la concentration en eau. Une étape préliminaire de pré séchage pourra aussi être envisagée pour augmenter la concentration de l'acide sulfurique produit et diminuer les coûts A preliminary step (not shown) cools the fumes to a temperature between 10 ° C and 50 ° C to adjust the water concentration. A preliminary pre-drying step may also be considered to increase the concentration of sulfuric acid produced and to reduce costs.
30 de concentration du H2SO4. 25 Concentration of H2SO4. 25
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