Bibliographie & annexes
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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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Conclusions et perspectives6. Absorption des NOx en solutions aqueuses
6.1 Mécanismes réactionnels
Comme déjà dit, selon les mécanismes réactionnels d'absorption des NOx en solutions aqueuses les plus communément admis, les oxydes d'azote sont constitués de plusieurs espèces parmi lesquelles on distingue, par ordre croissant de solubilité en phase aqueuse, le monoxyde d'azote NO, le dioxyde NO2 et le tétraoxyde d'azote N2O4, le trioxyde d'azote N2O3 et l'acide nitreux HNO2 (pouvant se former en présence de vapeur d'eau).
-
L'absorption des NOx dans l'eau ou les solutions d'acide nitrique procède par de nombreuses étapes (voir figure 11, cas A) selon un mécanisme assez complexe faisant intervenir en phase gazeuse de multiples réactions parallèles entre les différentes espèces d'oxydes, ainsi qu'avec l'oxygène et la vapeur d'eau, suivies de la dissolution des composés solubles et de réactions d'hydrolyse avec l'eau produisant finalement de l'acide nitreux et de l'acide nitrique.
L'absorption des NOx dans l'eau, lors de la fabrication de l'acide nitrique notamment, est limitée :
-
d'une part, par la très faible solubilité du monoxyde NO, la vitesse d'oxydation du NO en NO2 par l'oxygène dans la phase gazeuse constituant dès lors l'étape essentielle de l'opération, l'absorption globale des NOx n'étant possible que par l'intermédiaire des oxydes supérieurs ;
-
d'autre part, par la décomposition en phase liquide de l'acide nitreux HNO2 qui est instable et fournit du NO qui repasse en phase gazeuse.
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Les étapes observées lors de l'absorption des NOx dans la soude caustique sont, après les réactions d'hydrolyse des composés transférés en phase liquide (N2O4, N2O3 et NO2), la neutralisation irréversible des acides formés...
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Absorption des NOx en solutions aqueuses
BIBLIOGRAPHIE
-
(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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