Dans le traitement du gaz naturel, le gaz de tête de puits passe généralement par des unités de séparation de champ pour éliminer les condensats d'hydrocarbures et l'eau. Si du sulfure d'hydrogène est présent, il est souvent éliminé par un procédé d'adoucissement, qui implique l'absorption dans une solution d'amine avant que le gaz puisse être utilisé. Le produit de tête du régénérateur d'amine est souvent envoyé vers un oxydateur thermique (souvent appelé incinérateur) dans lequel le H2S et les autres combustibles sont oxydés pour former du dioxyde de soufre, du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau, avant d'être évacués dans l'atmosphère par une cheminée surélevée. Les déshydrateurs de glycol, les unités de récupération du soufre et d'autres procédés peuvent également générer des gaz de queue ou des gaz d'échappement présentant des niveaux inacceptables de H2S et de CO, ainsi que des COV qui doivent être atténués. Les évents des réservoirs nécessitent parfois un traitement avant que les gaz puissent être rejetés dans l'atmosphère. Un oxydateur thermique est souvent le moyen le plus simple et le plus rentable de détruire efficacement le H2S et les autres combustibles dans ces gaz.
les flux de gaz résiduaires.
La fonction d'un oxydateur thermique est de fournir un environnement dans lequel la réaction de combustion du gaz résiduaire peut être soutenue et achevée. La température de la chambre de combustion est contrôlée en modulant le taux d'allumage du brûleur afin de maintenir une température suffisamment élevée pour garantir l'achèvement de la réaction de combustion, mais pas assez élevée pour endommager le revêtement réfractaire de la chambre de combustion. Un oxydateur thermique correctement conçu est dimensionné pour offrir un temps de séjour dans la chambre de combustion qui dépasse généralement une seconde entre le point d'injection des gaz résiduels et l'extrémité de la chambre. Cela permet à l'oxydateur thermique d'incinérer tous les gaz résiduaires avant que les gaz de combustion traités ne soient dispersés dans l'atmosphère.
Des installations réussies
Un exemple d'installation réussie d'un brûleur à très faible émission de NOx se trouve dans un oxydateur thermique de gaz de queue d'une unité de récupération du soufre (SRU) fonctionnant dans une raffinerie canadienne. Le flux de gaz résiduels contenait une concentration importante d'ammoniac (NH3) dont la moyenne était supérieure à 400 ppmv. Si elle était brûlée dans un environnement à haute température et à haute teneur en oxygène, la quantité d'azote liée pourrait être convertie en NOx à un taux de 30 % ou plus. Cependant, en utilisant une méthode spécialisée d'injection de gaz résiduaires avec un excès d'air contrôlé, ainsi qu'un brûleur à très faible taux de NOx, les résultats des tests du tableau 1 montrent que le NOx thermique combiné au NOx lié au combustible est de 18,5 ppmv à 3% d'oxygène.
Défis
Les brûleurs à ultra-faible teneur en NOx semblables à ceux de la figure 1 ont d'abord été mis en œuvre dans des réchauffeurs de processus et sont utilisés avec succès dans des applications de chauffage depuis plus d'une décennie. Cependant, plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors de l'application de la conception d'un brûleur à très faible émission de NOx à un oxydateur thermique.
Certains gaz résiduaires peuvent comprendre des composants, tels que l'ammoniac ou les amines, qui contiennent de l'azote chimiquement lié. Lorsque l'azote lié est brûlé dans un environnement d'excès d'air, une fraction importante de l'azote est convertie en NOx par une réaction en chaîne complexe. Comme cette réaction ne contient pas l'énergie d'activation élevée de la réaction thermique du NOx, elle peut se produire à des températures plus basses. Dans ces circonstances, le brûleur à ultra-faible teneur en NOx n'est pas aussi efficace comme solution pour atténuer la conversion de l'azote lié en NOx. En guise d'alternative, les déchets ou les combustibles contenant une quantité importante d'azote lié sont généralement incinérés à l'aide d'un procédé à plusieurs étapes, où une zone de combustion initiale sous-stoechiométrique est suivie d'une zone d'oxydation.
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