Bibliographie & annexes
Présentation
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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Méthodes de mesure3. Réglementation
3.1 Généralités
Étant donné la nocivité que présentent des composés tels que les oxydes d'azote pour l'homme et l'environnement naturel, et les dégradations qu'ils peuvent occasionner au patrimoine, les autorités publiques ont été amenées progressivement à fixer des valeurs limites maximales de concentration de ces substances dans les gaz rejetés, de façon à préserver la qualité de l'air ambiant. Ces normes d'émission évoluent fortement au cours du temps dans nos pays industrialisés et deviennent de plus en plus sévères au fur et à mesure de l'avancement des connaissances sur les effets des polluants et des progrès réalisés dans les techniques de traitement des effluents gazeux. C'est ainsi que l'Union européenne élabore des directives de plus en plus contraignantes en se basant notamment sur le concept de « meilleure technologie disponible (MTD) n'entraînant pas de coût excessif », cette restriction ayant pour but de ne pas mettre en péril l'activité économique concernée. Il appartient alors aux États membres de transposer ces directives européennes dans leur propre réglementation nationale. Il faut noter que les nouvelles technologies qui apparaissent ne sont pas toujours applicables aux installations existantes et les normes d'émission sont très souvent moins strictes pour les anciennes installations (existantes) que pour les nouvelles installations (à construire). Compte tenu de la durée de vie des installations industrielles, ceci limite un peu la vitesse d'évolution possible de la réglementation.
La réglementation consiste généralement à fixer non seulement des valeurs limites d'émission, mais aussi les méthodes de mesure qui permettent d'effectuer le contrôle. Ces valeurs limites servent à la fois de guide aux investisseurs pour l'installation des équipements d'épuration adéquats et aux administrations compétentes pour délivrer les autorisations d'exploiter.
Les unités utilisées pour exprimer les concentrations limites des polluants dans les rejets gazeux sont le plus souvent des mg/Nm3 alors que les analyses sont souvent en ppm qui sont des parties par million en volume (ce qui équivaut, si on admet la loi des gaz parfaits, à des ppm en mole). On peut passer facilement d'une unité à l'autre par la relation :
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Réglementation
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PEU (P.) - N2O (Protoxyde d’azote) - Techniques de l’Ingénieur [G 1 830], 1-8 (2007).
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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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