专利名称：降低工业过程中废氧化物气体排放量的方法
技术领域：
本发明涉及减少工业过程中不期望排放物的方法。更具体地说，本发明涉及热氧化过程中减少废氧化物气体产生的方法。
背景技术：
热氧化器常用来处理来自工业过程的废物料流。在一个典型的热氧化器内，废物料流和氧化剂在高温下结合来分解废物料流。若废物料流与氧化剂很好混合且废物料流在氧化器内保持高温下足够的一段时间，则通过结合氧化反应会发生废物的破坏反应。通常还需要向热氧化器提供燃料流来维持所期望的废物破坏温度。在某些情况下，还可将废热回收设备如热回收蒸汽锅炉(HRSB)结合到热氧化器中，但此方法不是首要目标。对热氧化器来说，第一和最主要需要做的是使废物破坏效率最大化，HRSB的利用仅仅是一种任选方法。
由于维持破坏效率需要高温(一般在600℃或以上)，通常会生成废氧化物气体(WOG)作为热氧化器操作过程的负产物。废氧化物气体是一些含氮基氧化物(NOx)、硫基氧化物(SOx)、碳基氧化物(COx)或其组合形式的气体。这类废氧化物气体通过包括化学、燃烧或热过程在内的各种过程而产生。
当废氧化物气体引入环境时，可能会产生不期望的效应。例如氮基氧化物主要作用是形成臭氧且据信是酸雨中硝酸组分的根源。硫基氧化物与湖泊和河流的酸化、建筑物和山体的加速腐蚀、能见度的降低和不利健康效应有关。碳基氧化物、特别是一氧化碳对公众健康密切相关且与全球变暖有关。由于严重不利于环境和健康效应，对废氧化物气体引入环境受到各国和地区政府的严格管制。预计这些法规在未来几年内将变得更为严格。
热氧化器的一个目标是破坏废化合物、优选将它们转变为无害的二氧化碳和水。因此前面所提及的WOG的生成是不期望的效果，工业上将优选使其最少化。尽管已提出一些不同设计和构造的热氧化器，但它们都包括至少一个高温废物破坏区，因此至少会产生一些WOG。
与热氧化器相对照，工业锅炉能将来自燃料燃烧过程的热量转化为水蒸汽。工业锅炉(又称动力锅炉、生产锅炉、institutional boiler或直吹式制粉锅炉)包括至少一个燃烧区(通常称为“炉子”段)和至少一个水蒸汽锅炉段。由工业锅炉产生的水蒸汽可用于加热用途-如用于炼厂蒸馏塔的操作-或更通常的是将水蒸汽用来为与发电机联用的蒸汽轮机设备提供动力。不管在目标上有何不同，工业锅炉也会因操作过程而产生WOG。
由于正在使用的工业锅炉要多于热氧化器，因此目前对减少WOG排放工作的重点集中在改进工业锅炉而不是热氧化器上。特别是美国政府以及许多工业锅炉制造商针对减少工业锅炉所产生的NOx排放方面已做了很有意义的研究工作。由这些研究工作所开发的减少排放的方法利用了工业锅炉使用有限种类的燃料-主要是煤和高纯天然气且这些燃料具有较为恒定的组成和基本以恒定燃烧率使用的实际情况。
已提出的某些已知工业锅炉减少排放方法也可应用于工业过程的热氧化器，遗憾的是这些方法只得到了有限利用。所有工业锅炉减少排放的方法都包括基建投资、操作或维修费用，因而使这些方法在应用于废物破坏系统时没有经济吸引力。而且将相关锅炉的方法盲目用于工业热氧化器可能会导致废物破坏效率的降低且常常会产生类似废氧化物气体本身的有害环境的副产物。
工业锅炉减少废氧化物气体的常规方法广义可以分成两类燃烧改进法和后燃烧法。能抑制NOx形成的减少排放方法称为“燃烧改进法”且包括低NOx燃烧器、二次空气法、再烧法、燃料气循环和操作方式的改进，能将所形成的NOx破坏的减少排放方法称为“后燃烧法”。后燃烧法包括选择性催化还原过程、选择性非催化还原过程和混杂过程。
低NOx燃烧器(LNB)是一种设计用来控制燃料与空气按达到分级燃烧量进行混合的燃烧改进方法。分级燃烧包括在首段进行一部分燃烧并在废物破坏装置的再烧段进行另一部分燃烧。因此分级减排法能同时降低燃烧过程某些阶段的火焰温度和氧气浓度，因此而减少了热NOx和燃料NOx的产生量。为实施分级燃烧法，除输送给第一燃烧段的燃料气外，还需要给再烧段提供燃料气。此实际操作的潜在优势被装置再烧部分燃料气的过量耗用所抵消。
改变某些锅炉操作参数可在炉内创造出将能使NOx生成量降低的条件-这些改变通常称为操作方式改进法。实例包括燃烧器停工(burners-out-of-service)(BOOS)、低过量空气(LEA)和偏置燃烧法(BF)。
如上所述的一些传统的燃烧改进法或是耗费资金或者在某些操作方式改进法中不利于达到所要求的废物破坏效率。如上所述，将所形成的NOx破坏的方法称为“后燃烧法”且包括选择性催化还原过程(SCR)、选择性非催化还原过程(SNCR)和混杂过程。
值得注意的是尽管传统的后燃烧法能够在降低WOG排放方面达到一定水平，但仍未免除所不期望的环境方面的缺点。例如采用SNCR将会导致氨和氮氧化物释放到环境中。所释放出的氨会对SNCR系统的下游有不利影响，包括空气加热器堵塞、形成烟流和其它可观的飞灰污染物。SCR也会有不期望的效应，如释放出氨、不期望的硫氧化物产生量增加和气体侧压降高。并且SNCR和SCR方法中必然需要的氨处理和储存过程存在严重的安全问题。还有，SCR减排法要采用沸石或贵金属催化剂。这类催化剂不仅价格昂贵且使用寿命结束时的处置费用高。催化剂还对一些污染物如含硫化合物敏感，体系很容易被堵塞(如当场形成硫酸铵)。氧化物破坏法的维护费用也会增加，且通常需要专门的排放物监测设备来监测体系的操作状况。
因此，目前相关热氧化器的减少废氧化物气体的工业方法存在许多缺点。这样就需要有一种简单、低投资、高效的方法使工业过程中的热氧化器能以最低氧化物气体排放量同时在废物破坏过程中能维持最佳破坏效率的方式进行操作。并且，需要有一种能够使废氧化物气体的产生量降低而不需要在第一燃烧区的下游供应燃料气的热氧化器。
发明内容
因此，本发明的一个实施方案提供降低工业过程中废氧化物气体排放量的新方法。本发明的另一个实施方案是提供一些产生低废氧化物气体排放量的新型废物破坏方法。本领域技术人员在阅读说明书和所附权利要求书后会对这些及其它一些新特点显而易见。
因此，本发明的一个实施方案提供降低NOx排放产生量的新方法。这些方法包括如下步骤将废物料流送入热氧化器、将至少一部分废物料流在热氧化器的第一燃烧区进行燃烧和将至少一部分废物料流注入到热氧化器的下游废物破坏区。废物料流包括至少约0.5mol％的反应性废物组分和至多约99.5mol％的惰性组分。优选废物料流包括至少约2.0mol％的反应性废物组分和至多约98mol％的惰性组分。
本发明的方法进一步包括将一种含水废物料流供给第一燃烧区的步骤。本发明还包括将附加废物提供给下游废物破坏区的步骤，所述附加废物选自含水废物和其它(alternative)废物类。
本发明的方法可与一种通过工业过程所生产的产品选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯醛、甲基丙烯醛、氰化氢、丙烯腈、甲基丙烯腈、邻苯二甲酸酐、马来酸酐及其混合物的工业过程相结合。
本发明的一个可选实施方案包括降低工业化学过程废氧化物气体排放量的方法，所述工业化学过程生产的产品选自甲基丙烯酸、丙烯醛、甲基丙烯醛、氰化氢、丙烯腈、甲基丙烯腈、邻苯二甲酸酐、马来酸酐及其混合物。本发明的此可选实施方案包括将废物料流送入卧式热氧化器、将至少一部分废物料流在热氧化器的第一燃烧区进行燃烧和将至少一部分废物料流注入到热氧化器的下游废物破坏区的步骤。此可选实施方案的废物料流包括至少约0.5mol％的反应性废物组分和至多约99.5mol％的惰性组分。本发明的此可选实施方案还包括将一种含水废物料流供给第一燃烧区的步骤。本发明的此可选实施方案还包括将附加废物提供给下游废物破坏区的步骤，所述附加废物选自废水和其它废物类。
图1例示本发明应用于一个卧式多级热氧化器的实施方案的示意图。
图2描绘本发明应用于一个立式多级热氧化器的可选实施方案的示意图。
详细描述本发明涉及降低废氧化物气体排放量的方法。具体地说，可使用一种包括至少一个第一燃烧区和至少一个下游废物破坏区在内的多区段废物热氧化器来降低热氧化器内的废氧化物气体排放量。现已发现，通过在将至少一部分废物破坏之前进行燃料初级燃烧的方法，能很经济地使来自废物破坏过程的废氧化物气体排放量降低且对总废物破坏效率没有显著损失。进一步还发现将含水废物料流加入到第一燃烧区也可起到降低废氧化物气体排放量的作用。
参看本文的附图，图1示出一种按本发明的一个实施方案降低排放物中废氧化物含量的方法。同一数字代表相同的料流、步骤和单元。图1的热氧化器20图示一个多级卧式热氧化器。在图1的实施方案中，氧化剂料流10与燃烧燃料流12在热氧化器20的第一燃烧区22内进行燃烧。氧化剂料流10含一或多种气体且包括1-100％的氧气。适宜氧化剂的实例包括但不限于大气、100％纯氧气、富氧空气、臭氧或含氧的工艺排气。在某些实施方案中，更倾向于提供混合氧化剂料流，最好是采用两股氧化剂料流，分别但又以非常靠近的位置引入热氧化器，以利于其进入热氧化器时很好混合。例如，从安全和操作性考虑，可借助一个分置但很靠近于纯氧气喷管的喷嘴将大气流注入。
如图1所示，氧化剂料流10的一部分也可任选在T型管11处转向而提供补充氧化剂料流13。将补充氧化剂料流13注入一或多个下游废物破坏区可提高废物破坏效率。在图1的实施方案中，补充氧化剂料流13经加料点23提供给第二废物破坏区26。
优选燃烧燃料流12为天然气，但燃烧燃料可包括任何与氧化剂反应时能放热的一或多种组分的混合物。适宜的燃烧燃料组分的实例包括但不限于燃料油、烃气、氢气、可燃有机物和煤。图1例示了燃烧燃料流12经一个单注入点注入第一燃烧区22的情况。但燃烧燃料流12也可经多点加入，或者借助燃烧器、风箱、混合器、分配器、喷射器、喷嘴或将燃烧燃料引入燃烧区22的其它设备。
类似地，还可采用许多可选方式将氧化剂加入到燃烧区22和废物破坏区26中。在第一燃烧区22内，氧化剂料流10和燃烧燃料流12混合并燃烧而产生热量。在某些实施方案中，最好是在加入燃烧区之前或加入的同时将燃烧燃料和氧化剂合并，可采用常规设备如混合器、低NOx燃烧器(LNB)或雾化器来达到此目的。适宜的氧化剂和燃料加料设备的选用在本领域技术人员的能力范围内，将取决于包括所用燃料和氧化剂类型、热氧化器形状和经济因素在内的许多变量。
燃烧过程中因第一燃烧区22内存在高温和氧化剂料流10和/或燃烧燃料流12中存在的氮而产生NOx。燃烧过程一般还产生一些量的二氧化碳、一氧化碳和水。
热和燃烧产物从第一燃烧区22流进相邻的第一废物破坏区24并进入第二废物破坏区26。因此第一废物破坏区24称为第一燃烧区22的“下游”且第二废物破坏区26是第一废物破坏区24的下游。
将废物料流14经第一废物破坏区废物料流加料点25引入热氧化器20。废物料流14通常包括来自工业过程的要被破坏掉的组分或料流。废物料流14可包括气体、液体或二者兼有的混合物，还可包括惰性组分如水、氮气或二氧化碳。废气流14的实际构成将取决于所考虑的具体工业过程，但一定包括至少最低量的反应性废物组分。“反应性废物组分”的意思是能够与废氧化物气体分子一部分的氧反应的废物组分。这类反应性废物组分的实例包括但不限于脂族烃、氨、丙烯醛、氢气、氰化氢、一氧化碳、尿素和芳烃。尽管这类化合物在可包括氧原子作为其结构的一部分，如一氧化碳，但通常优选无氧化合物。
优选注入下游废物破坏区的废物料流包括至少0.5mol％的反应性废物组分和不高于99.5mol％的惰性组分，以有效降低WOG排放量。特别优选废物料流包括至少2mol％的反应性废物组分和不高于98mol％的惰性组分。
在图1的实施方案中，第一废物破坏区废物料流加料点25单连到热氧化器20的外表面，与热氧化器内部的一组径向分布喷嘴联通。这些喷嘴能提供围绕热氧化器20一周的分布流动，用以提高混合和破坏效率。热氧化器内的高温和氧将废物组分破坏。
由于处于热氧化器内的高温中，一些反应性废物组分形成能将WOG化合物如NOx中氧移出而使其转化为惰性化合物如氮气等的基团。这类热引发的基团本文称为“还原基团”。尽管理论上在任何高温环境下会有还原基团形成，但它们在热氧化器内存在的寿命通常很短。这样就不能获得显著还原WOG排放物的效果。
已发现，当至少一部分反应性废物组分是在进行首级燃烧之后引入时可获得理想的还原WOG排放物的结果。这种后首级燃烧后注入的方法能推迟反应性基团的形成并提高它们在还原WOG排放物方面的效力。因此，当首级燃烧区的废物破坏区下游存在反应性废物组分时能有效降低WOG的排放量。
与热氧化器卧式方案联用的工业化学过程可包括生产氰化氢、丙烯醛、丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯醛、甲基丙烯酸、邻苯二甲酸酐、马来酸酐及其混合物的工业过程。
已确定一些反应性废物组分在给定温度下比其它废物组分能更有效地形成热引发的还原基团，因它们更强的WOG还原能力而优选。因此脂族烃(如己烷)将是一类优于芳环化合物(如苯)的反应性废物组分，链烷烃(如丙烷、丁烷)作为废物组分要优于链烯烃(如丙烯、丁烯)。
因此，特别优选将使用链烷烃而不是链烯烃的工业化学过程作为首级燃料来与本发明方法联用。这类基于链烷烃的生产过程包括但不限于通过丙烷的催化反应生产丙烯醛、丙烯酸和丙烯腈的过程以及由C4链烷烃生产甲基丙烯酸和甲基丙烯醛的过程，
在上列过程的具体案例中，一般会产生脱逸出吸附剂的废气流且包括至少一部分未反应的链烷烃原料进料。当这些废物料流按本发明方法注入到热氧化器中时，预期它们将比由类似的基于烯烃过程所得到的相似废物料流能更有效地还原NOx。
众所周知，已知诸如CO、H2和NH3是一些有效还原剂，因而将是按本发明方法利用的理想反应性废物组分。
如图1所示，一部分废物料流14也任选在T型管15处转向而提供补充废物料流17。将补充废物料流17注入一或多个下游废物破坏区可提高WOG排放物的还原效率。在图1的实施方案中，将补充废物料流17经废物料流加料点27提供给第二废物破坏区26。加料点27可由燃烧器、风箱、混合器、分配器、喷射器、喷嘴或其它这类注入设备构成。
补充废物料流17的反应性废物组分与第二废物破坏区26内存在的未能在第一废物破坏区24消灭的废氧化物气体进行反应。理想的情况是，这些WOG化合物在第二废物破坏区26内转化为诸如N2、CO2和H2O的化合物，这是一些非污染物且可以无害排气32方式排放到大气中。在某些实施方案中，设计为将附加废物料流经专用注入点或通过将附加废物混入废物料流14或者补充废物料流17中的方法注入热氧化器较为有利。
附加废物料流包括来源于主题工业过程的另一部分或来源于完全不同的生产过程的废物料流。这些附加废物料流可包括或不包括较大量的反应性废物组分，且可进一步包括固体、液体、气体或它们的两或多种混合物。这些附加废物包括但不限于回收的废燃料、含有机物的废水、工艺排气、聚合物固体或无机酸残渣。附加废物料流也可包括MMA轻馏分(包括丙酮、甲醇和甲基丙烯酸酯)和特殊废物-胺工艺残留物(包括叔烷基伯胺和C6+烃)。
在所给废物料流中存在较大量液体废物组分的实施方案中，如废物料流包括含有机物废水时，优选将至少一部分液体废物组分注入热氧化器的上游区，以使停留时间最长化，从而提高废物破坏效率。特别优选将这类液体组分的一部分注入第一燃烧区。
应注意的是，虚线29代表热氧化器20内不同区段之间的边界。用虚线画出是表示热氧化器内这些区段间的准确边界不是固定的，而是在废物破坏过程中位置会有变动。由于热氧化器是动态系统，第一燃烧过程结束和废物破坏过程开始的边界不完全固定，而是沿热氧化器20的有限长度前后有所移动。从实际观点出发，通常将料流注入点布置在上述燃料或废物注入点下游的约0.15米(0.5英尺)或更长距离处是足够维持一个独立下游区的间隔。
从第二废物破坏区26排出的气体进入直接通向大气的排气烟道30。任选排气32可通过一个热量回收锅炉(HRSG)28或其它热量回收设备，以便将排气32内所含的一部分热能回收。排气32的热能回收步骤通过将热氧化器排气中的热能回收作为蒸汽来提高废物破坏总过程的能量效率。
图2代表一个其中热氧化器120是一个两段立式热氧化器的本发明优选实施方案的示意图。对热氧化器来说，立式构造通常要优于卧式构造，因为它们的尺寸小且投资少。在立式方案中，将氧化剂料流110和燃烧燃料流112送入热氧化器120的第一燃烧区122，在其中使氧化剂料流110和燃烧燃料流112的物料进行燃烧。燃烧过程中在第一燃烧区122内生成热NOx和其它废氧化物气体。
氧化剂料流110含一或多种气体且包括1-100％的氧气。适宜氧化剂的实例包括但不限于大气、100％纯氧气、富氧空气、臭氧或含氧的工艺排气。在某些实施方案中，更倾向于提供混合氧化剂料流，最好是采用两股氧化剂料流，分别但又以非常靠近的位置引入热氧化器，以利于其进入热氧化器时很好混合。例如，从安全和操作性考虑，可借助一个分置但很靠近于纯氧气喷管的喷嘴将大气流注入。
优选燃烧燃料流112为天然气，但燃烧燃料可包括任何与氧化剂反应时能放热的一或多种组分的混合物。适宜的燃烧燃料组分的实例包括但不限于燃料油、烃气、氢气、可燃有机物和煤。图2例示了燃烧燃料流112经一个单注入点注入第一燃烧区122的情况，但燃烧燃料流112也可经多点加入，或者借助燃烧器、风箱、混合器、分配器、喷射器、喷嘴或将燃烧燃料引入燃烧区122的其它设备。
类似地，还可采用许多可选方式将氧化剂加入到第一燃烧区122和废物破坏区124中。在第一燃烧区122内，氧化剂料流110和燃烧燃料流112混合并燃烧而产生热量。在某些实施方案中，最好是在加入燃烧区之前或加入的同时将燃烧燃料和氧化剂合并，可采用常规设备如混合器、低NOx燃烧器(LNB)或雾化器来达到此目的。适宜的氧化剂和燃料加料设备的选用在本领域技术人员的能力范围内，将取决于包括所用燃料和氧化剂类型、热氧化器形状和经济因素在内的许多变量。
立式构造热氧化器120的另一个优点是能简化任选非气态组分如液体燃烧燃料和固体废物的燃烧过程。在卧式热氧化器中，液体组分的完全燃烧依赖于能在燃烧区内快速汽化和混合的均匀小直径液滴形式的热氧化器，一般要采用诸如增压雾化器的设备来形成这种液滴。这些设备操作不好将导致卧式热氧化器底部累积有害液体，需要有维修费用和停工期。当采用立式热氧化器构造时，对雾化操作变动的敏感性大大降低，且在热氧化器整个长度上都可获得液体液滴来达到完全燃烧的目的。
采用立式热氧化器优于卧式热氧化器还能提供另一个优点。安装立式热氧化器的占地面积小，在某些工厂中这一点很重要。在现有的工厂内获得用于资本扩大的空间通常很有限且有时得不到。这样全套设备所需空间较少的工艺过程就有明显的优势。部分由于较低的空间需求，立式热氧化器可位于靠近联合工业过程操作设备的地方。该过程到热氧化器的连接管线通常具有较大尺寸，常常会可能超过30英寸。热氧化器位于靠近联合过程的地方不仅能省去许多英尺长度的昂贵大直径管线的设备投资，还能减少经过连接管线内的压降。这样就又能使工业过程在较低压力下操作，在某些情况下可提高产品收率从而提高产品的总产量。
图2所例示的立式热氧化器实施方案还包括任选的含水废物料流102。在此实施方案中，含水废物料流102被注入燃烧区122且包括废水和至少一种其它废化合物如乙酸、氰化物、无机盐、苯、甲苯、MIBK等。或者，含水废物料流102可进一步包括一或多种来源于主题工业过程的另一部分或来源于完全不同生产过程的废物料流(附加废物)。尽管优选含水废物料流102为液体，但也可以是气体，或是气液混合物。
含水废物料流102可进一步包括一或多种来源于主题工业过程的另一部分或来源于完全不同生产过程的废物料流(附加含水废物)。这类料流的实例包括但不限于来自丙烯酸乙酯生产过程的轻馏分废物(包括丙烯酸乙酯、乙酸乙酯和水)和来自甲基丙烯酸酯生产过程的废酯蒸馏物(包括甲基丙烯酸甲酯、甲醇和水)。
在某些实施方案中，最好是在注入燃烧区122之前将含水废物料流与氧化剂110或燃料112混合。对本领域技术人员显而易见的是，若任选的含水废物料流102具有正的净热值，则有可能降低热氧化器内的燃烧燃料需求量。
废物料流114和补充氧化剂料流117合并进入废物破坏区进料管线118，进料管线118连接一或多个废物破坏区注入点127。补充氧化剂料流117可与氧化剂料流110有相同的组成或者可含更高或更低量的氧气。在某些实施方案中，氧化剂料流110可包括大气且补充氧化剂料流117可包括含氧气的工艺排气。管线118中的废物氧化剂料流通过注入点127注入热氧化器120的废物破坏区124。
注入点127可沿相邻废物破坏区124的热氧化器120的外部径向布置，或者按能促进废物破坏区内均匀混合的一些其它构造形式布置。各注入点127提供废物料流114和补充氧化剂料流117的预混供料。废物料流114和补充氧化剂117的预混能提高破坏效率，还能降低所需的注料口数目。
较少的注料口可减少废物破坏区124的所需尺寸和热氧化器120的总尺寸及费用。在某些情况下，设计为将补充氧化剂料流117和废物料流114分别注入废物破坏区124或者完全省去使用补充氧化剂料流117较为有利。
废物料流114通常包括来自工业过程的要被破坏掉的组分或料流。废物料流114可包括气体、液体或二者兼有的混合物，还可包括惰性组分如水、氮气或二氧化碳。废气流14的实际构成将取决于所考虑的具体工业过程，但一定包括至少最低量的反应性废物组分。这类反应性废物组分的实例包括但不限于脂族烃、氨、丙烯醛、氢气、氰化氢、一氧化碳、尿素和芳烃。尽管这类化合物在可包括氧原子作为其结构的一部分，如一氧化碳，但通常优选无氧化合物。优选注入下游废物破坏区的废物料流包括至少0.5mol％的反应性废物组分和不高于99.5mol％的惰性组分，以有效降低WOG排放量。特别优选废物料流包括至少2mol％的反应性废物组分和不高于98mol％的惰性组分。与热氧化器立式方案联用的工业化学过程可包括生产氰化氢、丙烯醛、丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯醛、甲基丙烯酸、邻苯二甲酸酐、马来酸酐及其混合物的工业过程。
在某些实施方案中，设计为将附加废物料流经专用注入点或通过将附加废物混入废物料流114或者补充废物料流117中的方法注入热氧化器120较为有利。附加废物料流包括来源于主题工业过程的另一部分或来源于完全不同的生产过程的废物料流。这些附加废物料流可包括或不包括较大量的反应性废物组分，且可进一步包括固体、液体、气体或它们的两或多种混合物。这些附加废物包括但不限于回收的废燃料、含有机物的废水、工艺排气、聚合物固体或无机酸残渣。
在所给废物料流中存在较大量液体废物组分的实施方案中，如废物料流包括含有机物废水时，优选将至少一部分液体废物组分注入热氧化器的上游区。这种上游注入法能使停留时间最长化，从而提高废物破坏效率。特别优选将这类液体组分的一部分注入第一燃烧区。
与上面有关卧式热氧化器20所述的类似，至少一部分注入立式热氧化器120的反应性废物组分在废物破坏区124内转化为还原基团。之后还原基团与废物破坏区内的废氧化物气体进行反应，降低废物破坏过程中的WOG排放量。从废物破坏区124排出的气体进入直接通向大气的排气烟道130。任选排气132在进入排气烟道130之前先通过一个热量回收锅炉(HRSG)128或其它热量回收设备，以便将排气132内所含的一部分热能回收。排气132的热能回收步骤通过热氧化器排气中的热能回收作为蒸汽来提高废物破坏总过程的能量效率。
实施例下面参照图1的工艺布置，提供一个实例来说明本发明具体实施方案的改进处和新特点。此具体实施方案涉及丙烯酸生产过程。
为例示说明，将描述图1所代表的热氧化器20应用于一个通过丙烯催化氧化制备丙烯酸过程的操作情况。但是，本发明方法可与其它工业过程联用。下列实施例并不是想以任何方式限定本发明范围。
实施例1在由丙烯进料制备丙烯酸的工业化学过程中，采用图1所示类型的卧式三段热氧化器来处置废物料流。热氧化器的炉子段(从加料点21到废物破坏区26末端)约15.9米(52英尺)长。第一废物破坏区24的内径为1.8米(6英尺)且第二废物破坏区26的内径为3.2米(10.5英尺)。热氧化器的基底负载的NOx排放量测定如下将来自商用管线的天然气用作燃烧燃料流12并以24525升/分钟(866标准立方英尺/分钟)的速度注入第一燃烧区。将室温大气用作氧化剂料流10。气流以310387升/分钟(10960标准立方英尺/分钟)的速度注入第一燃烧区22并以310387升/分钟(10960标准立方英尺/分钟)的速度进入第二废物破坏区26。炉膛温度平均为818℃(1505°F)，烟道33的氧含量(湿态测量)为13mol％。不将废物料流供给焚烧炉(料流14的流速为零)，基底负载的NOx排放速度测定为1.51×10-04mg NOx/燃烧的cal(0.084 lb Nox/MM BTU)。
对比实施例1在一个相同的由丙烯进料制备丙烯酸的工业化学过程中，采用相同的如图1的卧式三段热氧化器，热氧化器的操作方式调整为按本发明的方法来达到降低NOx排放量的目的。具体操作步骤如下将来自商用管线的天然气用作燃烧燃料流12并以36306升/分钟(1282标准立方英尺/分钟)的速度注入第一燃烧区。将室温大气用作氧化剂料流10，以646262升/分钟(22820标准立方英尺/分钟)的速度注入第一燃烧区22并以431030升/分钟(15220标准立方英尺/分钟)的速度进入第二废物破坏区26。炉膛温度平均为862℃(1583°F)，烟道30的氧含量(湿态测量)为3mol％。将一个包括98mol％惰性组分(例如氮气、水、二氧化碳、氧气和氩气)、0.9mol％脂族烃(如丙烯、丙烷)和1.1mol％其它反应性废物组分(如一氧化碳、乙酸、丙烯醛等)的60℃(140°F)气态废物料流14提供给焚烧炉，使反应性废物组分的总浓度达到2mol％。废物料流14在T型管15处分成两部分，第一部分通过一个十二孔的环型分配器以658723升/分钟(23260标准立方英尺/分钟)的速度注入到第一废物破坏区(在点25处，位于氧化剂注入点21的下游约0.76米(2.5英尺)处)，第二部分通过一个三十孔的环型分配器以329362升/分钟(11630标准立方英尺/分钟)的速度注入到第二废物破坏区(在点31处，位于废物料流注入点21的下游约0.76米(2.5英尺)处)。测得的NOx排放速度为7.2×10-05mg NOx/燃烧的cal(0.040 lb Nox/MM BTU)，与实施例1基底的情况相比，表明NOx排放量的降低值超过50％。因此，可看出本发明方法能使来自废物破坏过程的WOG排放量有明显降低。
因此，本文所述的本发明很适合实施目标任务且能到目的和所述的以及本身所具有的优点。尽管出于公开发明内容的目的已给出了若干目前所优选的本发明实施方案，但在各步骤的细节方面可进行许多变动以达到理想的结果。例如本发明可包括处理任何工业过程的废物料流，包括作为过程一部分的废物破坏过程。并且，显然本发明能特别好地适用于处理工业化学过程的废物料流，如生产(甲基)丙烯醛、氢化氰、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸、邻苯二甲酸酐、马来酸酐及其它类似产品的过程中产生废物料流。另外，显而易见的是，在某些实施方案中，将先有工艺的降低WOG排放量的技术如低NOx燃烧器和选择性催化还原体系与本发明方法相结合更为有利。本领域技术人员将很容易联想到这些及其它一些类似改进，这些改进方案将包括在本文所公开的发明精神实质和所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种降低工业过程废氧化物气体排放量的方法，包括如下步骤a.将废物料流送入热氧化器；b.将至少一部分废物料流在热氧化器的第一燃烧区进行燃烧；和c.将至少一部分废物料流注入到热氧化器的下游废物破坏区。
2.权利要求1的方法，其中废物料流包括至少约0.5mol％的反应性废物组分和至多约99.5mol％的惰性组分。
3.权利要求1的方法，进一步包括将一种含水废物料流供给第一燃烧区的步骤。
4.权利要求1的方法，进一步包括将附加废物提供给下游废物破坏区的步骤，所述附加废物选自含水废物和其它废物类。
5.权利要求1的方法，其中通过工业过程所生产的产品选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯醛、甲基丙烯醛、氰化氢、丙烯腈、甲基丙烯腈、邻苯二甲酸酐、马来酸酐及其混合物。
6.一种降低工业化学过程废氧化物气体排放量的方法，所述工业化学过程生产的产品选自甲基丙烯酸、丙烯醛、甲基丙烯醛、氰化氢、丙烯腈、甲基丙烯腈、邻苯二甲酸酐、马来酸酐及其混合物，所述方法包括如下步骤a.将废物料流送入卧式热氧化器；b.将至少一部分废物料流在热氧化器的第一燃烧区进行燃烧；和c.将至少一部分废物料流注入到热氧化器的下游废物破坏区
7.权利要求6的方法，其中废物料流包括至少约0.5mol％的反应性废物组分和至多约99.5mol％的惰性组分。
8.权利要求6的方法，进一步包括将一种含水废物料流供给第一燃烧区的步骤。
9.权利要求6的方法，进一步包括将附加废物提供给下游废物破坏区的步骤，所述附加废物选自含水废物和其它废物类。
全文摘要
本发明方法通过使用一种包括至少一个第一燃烧区和至少一个下游废物破坏区在内的多区段废物热氧化器来降低热氧化器内所产生的废氧化物气体排放量。通过在将至少一部分废物破坏之前进行燃料初级燃烧的方法，能很经济地使来自废物破坏过程的废氧化物气体排放量降低且对总废物破坏效率没有显著损失。
文档编号B01D53/56GK1502849SQ200310114930
公开日2004年6月9日 申请日期2003年11月13日 优先权日2002年11月19日
发明者M·S·德克斯, L·B·普勒, P·K·普戈, M S 德克斯, 普勒, 普戈 申请人:罗姆和哈斯公司