在工业过程中降低氮氧化物排放的方法技术

一种降低气体产品向大气中排放量的方法，包括如下步骤： ａ． 通过反应器入口加入反应进料混合物，从而产生包含热的混合气体物流的反应产品，并且使反应产品通过反应器出口； ｂ． 引导热的混合气体物流通过换热器系统，从而产生冷却的混合气体物流； ｃ． 将冷却的混合气体物流分离成冷却的粗产品物流和冷却的废物流； ｄ． 引导冷却的废物流通过换热器系统，从而产生预热的废物流； ｅ． 引导预热的废物流进入焚烧炉而对其进行焚烧。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在工业过程中降低不希望的排放的方法。更具体地，本专利技术涉及降低与热氧化操作有关的氮氧化物(“NOx”)产量的方法。背景在制备产品如由丙烯制备丙烯酸的常规工业过程中，反应进料混合物中通常含有丙烯、氧和任选的水、或氮或其它惰性物质。通常应用两级催化反应器，从而在第一反应阶段中将丙烯氧化为丙烯醛，然后在第二反应阶段中将丙烯醛氧化为丙烯酸。例如常规的两级反应器可以包括单-壳反应器系统(“SRS”)、串联反应器系统、或逐级-空气串联反应器系统，所有这些对本领域的熟练技术人员都是公知的。催化反应器的流出物是含有丙烯酸、未反应丙烯、氮、以及其它杂质如水、一氧化碳、二氧化碳和丙烯醛的热的混合气体物流。该热的混合气体物流通过一个分离步骤，该分离步骤用来使丙烯酸与杂质分离。常规的分离步骤通常包括设备如吸收器或萃取塔。该分离步骤产生至少两股物流主要含有丙烯酸的粗产品物流和主要含有杂质的废物流。通常对粗产品物流进一步处理以产生产品级的丙烯酸或其它产品如丙烯酸酯。通常将废物流与补充的燃料如天然气、以及含氧的气体物流如大气或富氧空气一起加入焚烧步骤。焚烧步骤通常包括处理设备如热氧化器、焚烧炉、炉子或其它适合于进行废物流高效破坏的燃烧器。在焚烧步骤中，废物流进行燃烧或热分解以产生流出物流，所述流出物流含有惰性物质-如水和二氧化碳-以及热的NOx。生产丙烯酸的常规方法的例子可以在US 5,817,865、US 6,166,248和US 6,350,906中找到。当大气中存在的氮经受高温时形成热的NOx，例如那些通常在常规燃烧和焚烧过程中发现的。一旦将其排放到环境中，热NOx与其它形式的NOx在化学上是不可区分的。NOx通常是氧化一氮和二氧化氮的组合物。NOx是工业污染物，其产量受政府机构如环境保护机构(EPA)控制并试图对其产量设定界限。因此使工业过程中热NOx的形成最少是所希望的。针对降低工业过程中所产生的NOx排放量已经开发了许多方法和过程。这些方法包括将氨直接注入到流出物中、化学洗涤器、改进焚烧炉的炉子燃烧器从而降低NOx的产量、以及对流出物进行催化处理。这些和其它以前开发的方法在US 6,348,178和US 6,193,934中可以找到。但这些以前开发的方法具有缺点，即在NOx产生以后再对其进行处理或者在处理过程本身中产生另外的不希望的排放物。例如，它们不能提供阻止NOx产生的方法，也不能提供在不加入其它燃烧源、化学物质或寿命有限的组分的情况下降低NOx排放量的方法。因此需要一种通过阻止NOx产生而降低NOx排放的方法，并且这种方法不需要引入另外的能量消耗或化学试剂，并且应用工业处理设备内部存在的热能。专利技术综述因此，本专利技术的一个目的是提供一种新的降低工业过程中NOx排放的方法。本专利技术的另一个目的是提供新的丙烯酸的生产方法，该方法在其它物质中产生较低的NOx排放。在阅读了说明书和所附的权利要求后，这些和其它目的对本领域的熟练技术人员来说将会很明显。因此，本专利技术的一种实施方案提供一种新的降低NOx排放物产生的方法。这些方法包括如下步骤向带有入口和出口的反应器中加入反应进料混合物；在反应器中产生包含热的混合气体物流的反应产品；通过引导热的混合气体物流进入换热器系统而产生冷却的混合气体物流；将冷却的混合气体物流分离成冷却的粗产品物流和冷却的废物流；通过引导冷却的废物进入换热器系统而产生预热的废物流；以及通过引导预热的废物流进入焚烧炉而对其进行焚烧。与焚烧冷却的废物流所产生的NOx排放量相比，焚烧预热的废物流产生降低的NOx排放量。本专利技术的另一种实施方案提供一种新的生产丙烯酸的方法，其中所述方法包括反应步骤、分离步骤和焚烧步骤。所述反应步骤包括如下步骤在催化剂存在时加热含有丙烯的原料从而产生含有丙烯酸和废产品的反应产品。所述分离步骤包括如下步骤将反应产品分离成成丙烯酸物流和废产品物流。所述焚烧步骤包括如下步骤产生预热的废产品物流，以及焚烧预热的废产品物流。附图说明图1描述了本专利技术的一种实施方案的示意图。图2描述了本专利技术另一种实施方案的示意图。图3描述了本专利技术又一种实施方案的示意图。详细描述本专利技术的一种实施方案涉及降低NOx排放的方法。具体地，通过提高进入焚烧炉进行焚烧的废气物流的入口温度从而降低焚烧所需的能量。反过来这将降低焚烧炉的燃料消耗。另外，当与降低的焚烧炉能量需求相结合时，提高焚烧炉的入口温度会减少焚烧过程中产生的产品气体。因为NOx是焚烧形成的一种气体，在焚烧过程中总的气体产量的降低会降低NOx的产量。参考这里的附图，图1给出了按照本专利技术一种实施方案降低排放物中NOx含量的方法。相似的数字代表相似的物流、步骤和元件。图1的热的混合气体物流12进入换热器区200，在其中放热并作为冷却的混合气体物流14流出，然后进入分离区300。副产品物流18流出分离区300并进入区400，在其中被分离成为回收产品/反应物物流20和废物流22。废物流22进入换热器区200，在其中被由热的混合气体物流12回收的热量加热。加热后，废物流通过物流24进入焚烧区500。通过预热废物流22，需要较少的补充燃料来操作焚烧区500。补充燃料通常为甲烷，但是可以为任何适合于在焚烧炉或热氧化器中应用的烃或可燃物质。也可能存在一股为焚烧区500提供氧的物流，该物流通常为大气形式。但含氧物流可以包括纯氧或其它含氧气体。由于利用本专利技术消耗较少的补充燃料和氧，因此燃烧后形成较少的热NOx。相应地，在流出物流26中存在较少量的热NOx。应该理解的是如果不同的焚烧步骤进料物流取代物流22被预热，或与物流22一起被预热，也可以达到相似的热NOx产生的有利的降低。另外，加热废物流22的一种优选方法为在产生废物流22的过程内部传递热能，此时也可以应用另一种加热介质加热废物流22。所述另一种介质可以来源于在所述方法所处的工业设备中已经存在的流体物流，或者可以针对加热废物流22而专门产生。这些物流包括来自工业处理设备内部的热气体或蒸汽，例如水蒸汽(处于任何压力和温度下)、焚烧炉流出物或烟道气。所述烟道气可以来自反应器、再生器或其它来源。图1所示的热的混合气体物流12含有一些熔点高于废物流22的温度的组分。因此，如果在换热器区200内应用换热器时，其设计应确保管壁温度不会降到热的混合气体物流12中任何组分的熔点以下。如果允许管壁温度降到热的混合气体物流12的组分的熔点以下，则特定组分可能会在管壁上固化并最终在换热器管上产生不希望的结垢。图2描述了本专利技术的另一种实施方案。物流21代表一种热的传热材料，例如熔盐或DOWTHERM传热材料，其载带着常规催化丙烯酸反应步骤所产生的热。物流21通过在冷却步骤7中向冷却水物流24放热而被冷却。所述冷却步骤7可以包括一个或多个换热器。物流21的热能被传递给冷却步骤7中冷却水物流24所供给的冷却水，并且反过来产生供给热量回收步骤6的物流23。冷却后的传热材料22返回到反应步骤中。然后在热回收步骤6中应用物流23预热废物流14，如前面在图1中所述。图3描述了本专利技术的又一种实施方案。这里由级间冷却器传递热量来预热废物流14。级间冷却器通常与串联类丙烯酸反应器一起应用。第一阶段氧化反应在第一反应区1中进行并产生物流31。物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·德克斯，P·K·普格，
申请(专利权)人：罗姆和哈斯公司，
类型：发明
国别省市：