Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Le vocable NOx désigne une série de composés contenant oxygène et azote à différents étages d'oxydation, avec des propriétés physico-chimiques assez diverses. Les émissions des NOx doivent être limitées en raison de tous leurs effets néfastes sur notre environnement. Les diverses sources de NOx sont liées au fonctionnement des unités de combustion ou de fabrication d'acide nitrique et réacteurs d'attaque nitrique. Cet article passe en revue la réglementation relative aux émissions industrielles de NOx. Sont ensuite présentées les techniques de réduction des émissions de NOx, en fonction de l'industrie génératrice de NOx. Pour la combustion, ces techniques de dé-NOx sont classées comme primaires (basées sur le contrôle de la combustion), secondaires (appliquées entre foyer et cheminée), sèches ou humides. La réduction catalytique sélective, par injection d'ammoniac dans les fumées, est détaillée. Enfin, l'absorption des NOx en solutions aqueuses, avec ses mécanismes réactionnels et son principe de modélisation est évoquée plus spécifiquement.
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Nitrogen oxides refer to a series of molecules containing oxygen and nitrogen at different oxidation stages, with variable physico-chemical properties. NOx emissions have to be reduced due to their extremely detrimental effects on the environment. NOx are present in significant amounts in the flue gases of combustion units, nitric acid plants and units. This article reviews the regulation regarding NOx emission control. It then proceeds to presenting the industrial techniques in order to control such emissions according to the various NOx generating processes. Combustion units apply primary techniques (based on combustion control), secondary measures (applied between boiler and stack) as well as dry or wet ones. The selective catalytic reduction, involving the injection of NH3 into off-gases, is particularly detailed. This article finally presents the absorption of NOx in aqueous solutions as well as its reaction mechanisms and modeling principles.
Auteur(s)
-
Diane THOMAS : Chargée de cours - Service de génie des procédés chimiques - Faculté polytechnique de Mons, académie universitaire Wallonie-Bruxelles, Belgique
INTRODUCTION
Les NOx sont intimement impliqués dans tous les phénomènes les plus préoccupants de notre temps : retombées acides, effet de serre, smog photochimique, destruction de l'ozone stratosphérique, etc. Leurs émissions doivent donc être limitées à tout prix.
Ce dossier tente de présenter succinctement la problématique générale des émissions de NOx. Certaines propriétés physico-chimiques importantes des différentes espèces de NOx sont présentées et les diverses sources de NOx sont évoquées. L'accent est mis essentiellement sur la présentation des techniques, primaires et secondaires, appliquées en industrie pour la réduction des émissions d'oxydes d'azote, en fonction de la source génératrice de l'émission polluante.
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Impacts environnementaux et sources
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1. Caractéristiques des molécules d'oxydes d'azote
Le vocable NOx est le terme générique désignant une série de composés contenant de l'azote et de l'oxygène à différents étages d'oxydation. On y retrouve ainsi les espèces protoxyde d'azote N2O, monoxyde d'azote NO, dioxyde d'azote NO2, tétraoxyde d'azote N2O4 et trioxyde d'azote N2O3 (parfois aussi le N2O5), mais également, en présence de vapeur d'eau, les acides HNO2 et HNO3, respectivement nitreux et nitrique.
Le dossier N2O (Protoxyde d'azote) [G 1 830] des Techniques de l'Ingénieur présente de façon claire la problématique plus particulière des émissions de N2O, produit ou sous-produit, souvent en teneurs très réduites, mais néanmoins néfastes pour l'environnement.
La tendance est généralement à « binariser » le système gazeux NOx en ne considérant que les espèces NO et NO2. Néanmoins, il faut être conscient de la présence des autres espèces entre lesquelles existent diverses relations, rendant la chimie des NOx relativement complexe. Entre les composés NO2, N2O4 et N2O3, s'établissent ainsi divers équilibres. En présence d'oxygène (ce qui est souvent le cas dans un effluent industriel), le composé NO est de plus oxydé en NO2.
Les tableaux 1 et 2 présentent les différentes espèces de NOx avec leurs noms usuels, quelques-unes de leurs caractéristiques, ainsi que les réactions impliquées et les constantes relatives aux équilibres et cinétiques entre ces espèces.
L'équilibre de formation de l'acide nitreux en phase gazeuse apparaît dans de nombreux modèles ...
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Caractéristiques des molécules d'oxydes d'azote
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PEU (P.) - N2O (Protoxyde d’azote) - Techniques de l’Ingénieur [G 1 830], 1-8 (2007).
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(2) - JOSHI (J.B.), MAHAJANI (V.V.), JUVEKAR (V.A.) - Absorption of NOx gases - Chem. Eng. Commun., 33, 1-92 (1985).
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(3) - SUCHAK (N.J.), JETHANI (K.R.), JOSHI (J.B.) - Modeling and simulation of NOx absorption in pilot-scale packed columns - A.I.Ch.E. Journal, 37 (3), 323-389 (1991).
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(4) - WEISWEILER (W.), DEISS (K.H.) - Influence of electrolytes on the absorption of nitrogen oxide components N2O4 and N2O3 in aqueous absorbents - Chem. Eng. Technol., 10, 131-142 (1987).
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(5) - JETHANI (K.R.), SUCHAK (N.J.), JOSHI (J.B.) - Modeling and simulation of a spray column for NOx absorption - Computers Chem. Eng., 16 (1), 11-25 (1992).
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(6) - SCHWARTZ (S.E.), WHITE (W.H.) - Solubility...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Base Environnement
PEU (P.) - N2O (Protoxyde d'azote) - [G 1 830], (2007).
ROUSTAN (M.) - Absorption en traitement de l'air - [G 1 750] (2004).
Base Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique
JACUBOWIEZ (I.) - Dénitrification des gaz de combustion - [J 3 922] (1998).
ROIZARD (C.) - WILD (G.) - CHARPENTIER (J.-C.) - Absorption avec réaction chimique - [J 1 079] (1997).
HAUT DE PAGE
Directive 96/61/CE du Conseil du 24 septembre 1996 relative à la prévention et à la réduction intégrées de la pollution, dite directive IPPC (JO n° L 257 du 10 octobre 1996, p. 26-40).
Directive 2000/76/CE du Parlement européen et du Conseil du 4 décembre 2000 sur l'incinération des déchets (JO n° L 332 du 28 décembre 2000, p. 91-111).
Directive 2001/80/CE du Parlement Européen et du Conseil du 23 octobre 2001 relative à la limitation des émissions de certains polluants dans l'atmosphère en provenance des grandes installations de combustion (JO n° L 309 du 27 novembre 2001, p. 1-21).
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