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La présente invention est relative à un procédé de réduction de la détérioration des fours lorsqu'on utilise un combustible contenant du soufre.
L'invention est un perfectionnement au procédé revendiqué dans le brevet bri- tannique n 797.439.
On a établi que des dépôts de substances acides provoquent une grande quantité de corrosion dans les fours lorsqu'on utilise une huile combus- tible contenant du soufre et que le dépôt de ces substances acides est dû au point de rosée élevé' des gaz de combustion.
On a également établi que le point de rosée élevé des gaz de combus- tion est dû à la présence d'anhydride sulfurique formé par l'oxydation cataly- tique d'anhydride sulfurique et on a suggéré que, par revêtement des surfaces intérieures des fours par une pellicule d'une matière anti-catalytique, la formation d'anhydride sulfurique sera empêchée et, de ce fait, le point de rosée des gaz de combustion est abaissé.
Précédemment, on a suggéré qu'en mélangeant de l'ammoniac avec les gaz de combustion dans la zone de flamme, le dépôt de cendres sur les parois du four est réduit mais la demanderesse croit que ce processus n'a pas d'effet sur le point de rosée des gaz de combustion.
On a également suggéré qu'afin d'empécher la pollution atmosphérique, de l'ammoniac peut être mélange avec les gaz de combustion en quantités suffi- santes pour neutraliser tout l'anhydride sulfurique et l'anhydride sulfurique présent avant de libérer les gaz de combustion dans l'atmosphère.
Dans les demandes de brevet britanniques 21542/55 et 7793/56, on a décrit et revendiqué un procédé de réduction de la corrosion dans les fours, qui comprend l'injection continue d'ammoniac dans un four, lorsqu'on utilise un combustible hydrocarboné ou carboné contenant du soufre, l'ammoniac, en une quantité constituant de 0,5 à 9 % en poids par rapport au poids total de soufre sous forme élémentaire et combiné dans le combustible alimenté, étant injecté dans une partie de la zone de combustion du four, au-delà de la zone de flamme, où la température est supérieure au point de rosée des gaz de combustion non trai- tés et inférieure à celle à laquelle l'ammoniac serait oxydée
La demanderesse a maintenant trouvé que la corrosion des fours, fonctionnant avec un combustible contenant du soufre,
peut être réduite jusqu'à un niveau économiquement acceptable avec une utilisation améliorée de l'ammoniac injecté sous les conditions décrites ci-après.
Suivant la présente invention, on a prévu un procédé qui comprend l'injection continue d'ammoniac dans un four, lorsqu'on brûle un combustible hydrocarboné ou carboné contenant du soufre, l'ammoniac étant injecté dans une partie de la zone de combustion du four, au-delà de la zone de flamme, dans le sens de la circulation des gaz de combustion, où la température de ces gaz est de l'ordre de 230 à 350 C, l'ammoniac y étant injecté à un taux tel que le rapport molaire de l'ammoniac à l'anhydride sulfurique contenu dans les gaz de combustion atteignant le point d'injection soit de l'ordre de 1/1 à 2;1/1, cet ammoniac étant la seule matière introduite dans le four qui est capable de supporter une réaction formatrice de sel avec de l'anhydride sulfurique.
Par l'expression "gaz de combustion", on désigne des gaz consistant en ou contenant les produits de combustion du combustible. L'expression englobe les gaz partiellement brûlés.
A la température existant au point d'injection de l'ammoniac, cet ammoniac est convertie par de l'anhydride sulfurique en sulfate d'ammonium,. ' suivant les proportions relatives d'ammoniac et. d'anhydride sulfuriqueo La de- manderesse a trouvé que très peu d'ammoniac est gaspillé dans les réactions concourantes, par exemple (a) l'oxydation d'ammoniac et (b) la formation de
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sulfite d'ammonium. C'est ainsi qu'une haute efficacité est atteinte pour l' élimination de l'anhydride sulfurique très corrosif.
On a trouvé que le bisulfate d'ammonium possède une action de corrosion qui est de beaucoup inférieure à celle de l'anhydride sulfurique, sous les conditions existant dans un four et, si on le désire, la corrosion due au bisulfate d'ammonium est un facteur qui peut être toléré si des effets nuisibles ne devraient être sentis qu'au-delà de la vie normale du four; dans ces circonstances, le taux d'injection préféré d'ammoniac est tel que le rapport de l'ammoniac à l'anhydride sulfurique (comme décrit ci- avant) se situe dans' la gamme de 1/1 à 1,05/1.
Lorsqu'une prolongation maximum de la vie du four est nécessaire, la formation de bisulfate d'ammonium est indésirable et le rapport de l'ammoniac à l'anhydride sulfurique (comme décrit ci-avant) se situera, de préférence, dans la gamme de 2/1 à 2,1/1.
De préférence, la teneur en anhydride sulfurique du gaz de combustion atteignant le point d'injection de l'ammoniac sera déterminée par un enlèvement périodique d'échantillons et par analyse. Lorsque ceci n'est pas praticable, l'anhydride sulfurisé peut être estimé sur la base de la teneur en soufre du combustible. 6'est ainsi que suivant une variante du procédé décrit ci-avant, le taux d'injection d'ammoniac est tel que le rapport molaire de l'ammoniac au soufre total dans le combustible alimenté et de l'ordre de 0,03/1 à 0,063/1.
Le procédé décrit ci-avant peut être appliqué lorsqu'on utilise un combustible hydrocarboné ou carboné quelconque contenant du soufre, par exemple des gaz de raffinerie, du gaz de ville, des combustibles résiduaires ou distil- lats de pétrole, des goudrons acides, des goudrons de houille, des charbons gras, des charbons bitumeux, des anthracites, des houilles de chaudière et des cokes.
Le procédé de mise en fonctionnement de fours décrit ici convient spécialement lorsqu'on utilise une huile combustible résiduaire dérivant du pétrole.
L'ammoniac peut être injecté sous une forme gazeuse ou comme solu- tion aqueuse..Le moyen d'injection consiste, de préférence, en un ou des tubes perforés, par exemple sous forme d'un anneau de distribution, conformé et disposé de manière qu'en fonctionnement l'ammoniac soit injecté sur pratiquement toute la section transversale du courant des gaz de combustion.
D'autres, méthodes d'introduction de l'ammoniac sont : 1) la décharge d'ammoniac gazeux à travers des disques de métal fritté, de préférence en acier, de sorte que la pression interne du collecteur et, de ce fait, la vitesse de sortie sont augmentées, en réduisant ainsi l'effet des va- riations de pression extérieure aux points de décharge et en améliorant l'effica cité du mélange; 2) la dilution préliminaire de l'ammoniac gazeux avec du gaz de fumée ou de l'air, le mélange étant introduit dans la zone de combustion du four à travers un dis- tributeur à tube perforé; 3) l'utilisation de la solution d'ammoniac introduite par un gicleur de pulvé- risation ou d'atomisation.
Des dépots de sels d'ammonium peuvent s'établir sur les surfaces d'échange de chaleur et la prévision de moyens d'enlèvement de ces dépôts sans arrêt est très avantageuse. De préférence, les fours suivant la présente inven'-- tion ou lorsqu'ils sont utilisés suivant le procédé de la présente invention sont pourvus de moyens pour le lavage à l'eau des rechauffeurs d'air et/ou des économiseurs.
L'invention est illustrée mais non limitée par l'exemple suivant.
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EXEMPLE
L'appareil utilisé consistait en un four ayant deux pièces constituan- tes principales, une chambre de combustion et une chambre "froide" qui sont main- tenues respectivement à haute et à basse température. Chacune de ces deux cham- bres était de conception similaire sauf que la chambre de combustion était de 5 pieds 3 pouces de long et la chambre "froide", de 1 pied 11 pouces de long.
Les deux chambres étaient cylindriques de forme et montées avec leur axe hori- zontal. Elles avaient des diamètres externes de 2 pieds 5 pouces et étaient reliées l'une à l'autre axialement par une longueur de 2 pieds d'un tube de silice de 4 pouces de diamètre. Dans ces deux chambres, les parois consistaient en une enveloppe extérieure en acier doux, une couche de briques isolantes d'une épaisseur de 3 pouces et une couche interne épaisse de 4 pouces et demi de Sillimanite réfractaire. Une sonde de point de rosée était montée sur un conduit communiquant avec l'intérieur de la chambre "froide". Un brûleur à huile sous pression d'air moyen du type Y était monté axialement à l'entrée de la chambre de combustion et était monté sur un carter auquel de l'air secondaire était débité sous pression par un ventilateur à tirage forcé.
On alimentait du combus- tible au brûleur à partir de deux réservoirs contrôlés pour -thermostat et conte- nant 20 gallons. Une pompe rotative du type à engrenage était employée et le combustible était filtré et préchauffé jusqu'à la température requise avant son entrée au brûleur. L'air primaire pour la combustion etait obtenu de l'alimenta- tion d'air du laboratoire.
La plus grande partie des gaz de combustion était déchargée à l' atmosphère par la cheminée de la chambre de combustion mais une petite proportion de ces gaz était enlevée à travers la chambre froide par un ventilaseum d'extrac- tion. Les températures des gaz et du combustible étaient mesurées en divers points par des thermo-couples chromel-alumel et fer-constantan; des points de prélèvement de gaz étaient adaptés aux chambres de combustion et froide pour des analyses Orsat et de l'anhydride sulfureuxo
L'ammoniac était admis dans la chambre froide en injectant un courant mesuré d'ammoniac anhydre provenant d'un cylindre sous pression.
On obtenait les résultats donnés au tableau 2, en utilisant une char- ge d'alimentation formée par une huile combustible résiduaire de pétrole ayant les caractéristiques physiques suivantes :
EMI3.1
<tb> Poids <SEP> spécifique <SEP> - <SEP> 0,9345
<tb>
<tb> Point <SEP> éclair <SEP> - <SEP> 188 F
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> - <SEP> 3,14% <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> Valeur <SEP> calorifique <SEP> - <SEP> 180560 <SEP> unités <SEP> thermiques <SEP> britanniques <SEP> par <SEP> livre
<tb>
<tb>
<tb> Viscosité <SEP> (Redwood <SEP> I <SEP> à <SEP> 100 F) <SEP> - <SEP> 441 <SEP> secondes
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Point <SEP> de <SEP> défigeage- <SEP> 45 F
<tb>
<tb> Eau <SEP> - <SEP> Traces
<tb>
<tb>
<tb> Cendres <SEP> - <SEP> 0,032%
<tb>
<tb>
<tb> et <SEP> sous <SEP> les <SEP> conditions <SEP> données <SEP> au <SEP> tableau <SEP> I.
<tb>
TABLEAU I
EMI3.2
<tb> Taux <SEP> d'alimentation <SEP> moyen- <SEP> 6,80 <SEP> livres <SEP> par <SEP> heure
<tb>
<tb> Température <SEP> de <SEP> la <SEP> chambre <SEP> de <SEP> combustion <SEP> - <SEP> 1000 C
<tb> " <SEP> " <SEP> " <SEP> froide <SEP> - <SEP> 300 C
<tb>
<tb> Excès <SEP> d'air <SEP> - <SEP> 25% <SEP> en <SEP> volumes
<tb>
<tb> Point <SEP> de <SEP> rosée <SEP> (acide <SEP> sulfurique) <SEP> des
<tb>
<tb> gaz <SEP> de <SEP> combustion <SEP> provenant <SEP> de <SEP> la
<tb>
<tb> charge <SEP> d'alimentation <SEP> - <SEP> seulement <SEP> 139 C
<tb>
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TABLEAU 2
EMI4.1
<tb> Concentration <SEP> d'ammoniac,
<SEP> Point <SEP> de <SEP> rosée <SEP> Réaction <SEP> sur <SEP> la <SEP> sonde
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> p/r <SEP> alimen- <SEP> des <SEP> gaz <SEP> de <SEP> com- <SEP> de <SEP> point <SEP> de <SEP> rosée
<tb>
<tb>
<tb> tation <SEP> bustion, <SEP> C <SEP> (p/r <SEP> à <SEP> du <SEP> méthylornge
<tb>
<tb>
<tb> comme <SEP> indicateur)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,13 <SEP> < <SEP> 50 <SEP> neutre
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2,74 <SEP> < <SEP> 44
<tb>
<tb>
<tb> 2,15 <SEP> < <SEP> 62 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 1,77 <SEP> < <SEP> 62 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 0,074 <SEP> < <SEP> 54 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,056 <SEP> < <SEP> 46 <SEP> acide
<tb>
<tb>
<tb> 0,042 <SEP> < <SEP> 52 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 0,030 <SEP> < <SEP> 50 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,028 <SEP> < <SEP> 49 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 0,
<SEP> 021 <SEP> < <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,015 <SEP> < <SEP> 87 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 0,0094 <SEP> (139) <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 0,0067 <SEP> (139) <SEP> "
<tb>
@ le point de rosée réellement mesuré était d'environ 10 C supérieur à celui indiqué du fait de faux effets qui se présentent ; oncroît à la présence de bisulfate d'ammonium* Les chiffres donnés sont ceux des gaz en l'absence d'ammo- niac.
En utilisant une sonde de corrosion refroidie par ou sous les condi- tions décrites ci-avant avec une injection d'ammoniac au taux de 0,086% en poids par rapport à l'alimentation, les résultats obtenus étaient ceux donnés au tableau 3. Le taux de corrosion est exprimé en mgr de fer pour une demi-sphère en acier doux d'un pouce de diamètre par heure.
@ TABLEAU 3
EMI4.2
<tb> Température <SEP> Taux <SEP> de <SEP> corrosion¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb> de <SEP> sonde, <SEP> C <SEP> sans <SEP> ammoniac <SEP> Avec <SEP> ammoniac
<tb>
<tb> 93 <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> 0,2
<tb> 113 <SEP> 5,5 <SEP> 0,1
<tb> 134 <SEP> 2,6 <SEP> 0,3
<tb> 160 <SEP> 1,1 <SEP> 0,2
<tb>
La quantité stoechiométrique d'ammoniac pour une neutralisation complète du SO3 (en sulfate d'ammonium) est de 0,6 gr/heure, c'est-à-dire 0,06% en poids par rapport à l'alimentation (en supposant une teneur moyenne en SO3 des gaz de combustion secs de 0,003% en vol.). Pour la formation de bisulfate d'ammonium, il faut 0,3 gr/heure, à savoir 0,03% en poids par rapport à l'ali- mentation.
REVENDICATIONS..
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.