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公開番号2025015544
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2024181796,2022090042
出願日2024-10-17,2017-05-04
発明の名称排ガス焼却炉の制御
出願人イネオスユーロープアクチェンゲゼルシャフト
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F23G 5/50 20060101AFI20250123BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】吸収器の排ガス焼却炉に利用される燃料ガスの量を最小化し、排出をより良好に制御する方法を提供する。吸収器の排ガス焼却炉の火室における温度偏差を少なくし、吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおける酸素の量における偏差を少なくする方法を提供する。
【解決手段】反応物流の流れをアンモ酸化反応器に導入するステップ;
反応物流における炭化水素の量を測定し、反応物流の供給速度を測定するステップ;
反応器の排出物を、アンモ酸化反応器から吸収器に運ぶステップ;
吸収器の排ガスを、吸収器から吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ;ならびに
燃料ガスおよび空気を、吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ;
を含む、排ガス焼却炉を操作するための方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
排ガス焼却炉を操作するための方法であって、
反応物流の流れをアンモ酸化反応器に導入するステップ；
反応物流における炭化水素の量を判定し、反応物流の供給速度を判定するステップ；
反応器の排出物を、アンモ酸化反応器から吸収器に運ぶステップ；
吸収器の排ガスを、吸収器から吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；ならびに
燃料ガスおよび空気を、吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；
を含み、
吸収器の排ガス、燃料ガスおよび空気が、吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、生成されたアクリロニトリル１トン当たり約６ｋｇ以下のＮＯ
x
を維持する量、ならびに吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、生成されたアクリロニトリル１トン当たり約３．５ｋｇ以下の非メタン炭化水素を維持する量で、吸収器の排ガス焼却炉に供給される、方法。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
吸収器の排ガス焼却炉における温度が、吸収器の排ガス焼却炉の温度設定点の約１０°Ｆ（５．５６℃）以内に維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
反応物流における炭化水素が、プロパン、プロピレン、イソブテン、イソブチレンおよびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
炭化水素がプロピレンである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、約５体積％以下の酸素を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、生成されたアクリロニトリル１トン当たり約３．５ｋｇ以下のＣＯを維持する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
吸収器の排ガス焼却炉の温度設定点が、吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおけるＮＯ
x
、非メタン炭化水素、および／またはＣＯの必要量未満を達成するのに必要な最小温度である、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
反応物流の流れをアンモ酸化反応器に導入するステップ；
反応物流における炭化水素の量を判定し、反応物流の供給速度を判定するステップ；
反応器の排出物を、アンモ酸化反応器から吸収器に運ぶステップ；
吸収器の排ガスを、吸収器から吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；ならびに
燃料ガスおよび空気を、吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；
を含み、
吸収器の排ガス、燃料ガスおよび空気が、排ガス焼却炉内の温度を、排ガス焼却炉の温度設定点の約１０°Ｆ（５．５６℃）以内に維持する量で、吸収器の排ガス焼却炉に供給される、排ガス焼却炉を操作する方法。
【請求項９】
排ガス焼却炉内の温度が、排ガス焼却炉の温度設定点の約５°Ｆ（２．７８℃）以内に維持される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
反応物流における炭化水素が、プロパン、プロピレン、イソブテン、イソブチレンおよびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
排ガス焼却炉を制御するための方法が提供される。より具体的には、この方法は、吸収器の排ガス焼却炉に利用される燃料ガスの量を最小化するステップ、および焼却炉からの排出を制御するステップを含む。
続きを表示（約 4,500 文字）【背景技術】
【０００２】
アクリロニトリルは、アンモ酸化プロセスにより製造され、このプロセスでは、空気、アンモニアおよびプロピレンが、流動床において触媒の存在下において反応して、反応器の蒸気性排出物が形成される。反応器の蒸気性排出物は、次いで、クエンチ系を通過し、反応器の排出物は、そこで水性クエンチ液、通常は水と直接接触する。このクエンチにより、未反応のアンモニアおよび重ポリマーが除去される。クエンチしたガスは、次いで吸収カラムに進められる。吸収器では、ガスは、吸収液、通常はやはり水と直接接触する。水、アクリロニトリル、アセトニトリル、ＨＣＮおよび付随する不純物は、吸収器の下部から水溶液として放出される。ガスは、吸収器の上部から除去される。吸収器の上部から除去されたガスは、吸収器の排ガス焼却炉（ＡＯＧＩ）に送られる。
【０００３】
吸収器の排ガス焼却炉（ＡＯＧＩ）は、未反応の炭化水素および少量のアクリロニトリルを含有する吸収されていないガス流を燃焼する、アクリロニトリル法に使用される。ＡＯＧＩは、アクリロニトリル法の他の要素として使用される高圧蒸気を生成する熱回収セクションを含む。ＡＯＧＩでは、空気および燃料ガスは、吸収器の排ガスを高温にて燃焼させるために使用される。ＡＯＧＩにおいて制御される重要な変数は、焼却炉の温度および煙道のＯ２である。こうした２つの変数をより厳格に制御することが、排出制御の観点から望ましい。この制御目標は、通常の操作中だけではなく、速度の変化中も、また、プロピレン純度が変化する際も望ましい。
モデル予測制御（ＭＰＣ）は、高度プロセス制御（ＡＰＣ）としても公知であり、プロセスモデルを使用して、将来のプロセス挙動を予測し、次いで最適化した制御動作を実行に移して、望ましい目標からのプロセス偏差を無効にする。プロセスの制御と共に、ＭＰＣは、重要なプロセス変数を変動させて、プロセスを最も「経済的な」状態にしようとする。
【発明の概要】
【０００４】
方法は、吸収器の排ガス焼却炉に利用される燃料ガスの量を最小化するステップ、および排出をより良好に制御することを提供する。この方法は、吸収器の排ガス焼却炉の火室における温度偏差を少なくすること、および吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおける酸素の量における偏差を少なくすることを提供する。吸収器の排ガス焼却炉の火室温度、および吸収器の排ガス焼却炉の煙道の酸素における標準偏差の低下により、燃料ガス使用量は抑制され、環境変数はより厳格に制御される。こうした制御目標は、通常の操作中、速度の変化中、また、プロピレン純度が変化する際に達成される。この方法により、反応器供給流における炭化水素の量、および反応器供給流の供給速度を判定することにより、ＡＯＧＩ温度およびＡＯＧＩ煙道ガスにおけるＯ２が想定外にも制御される。
この方法は、アンモ酸化反応器の供給速度、および、反応器中における炭化水素供給物の純度を測定するステップを含む。この方法によれば、反応器の供給速度および炭化水素の純度は、排ガス焼却炉への燃料ガス流および空気流の量に影響を与える。ある重要な態様では、操作者は、公知の反応器の供給速度および炭化水素の純度に基づいて、排ガス焼却炉の性能を予測でき、次いで、制御を実行に移して、ＡＯＧＩ温度、および、排ガス焼却炉の煙道ガスにおける酸素の偏差を最小化できる。
排ガス焼却炉を操作する（稼働させる）ための方法は、反応物流の流れをアンモ酸化反応器に導入するステップ；反応物流における炭化水素の量を判定し、反応物流の供給速度を判定するステップ；反応器の排出物を、アンモ酸化反応器から吸収器に運ぶステップ；吸収器の排ガスを、吸収器から吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；ならびに燃料ガスおよび空気を、吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップを含む。吸収器の排ガス、燃料ガスおよび空気が、吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、プラントで生成されたＡＮ１トン当たり約６ｋｇ以下のＮＯ
x
を維持する量、ならびに吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、プラントで生成されたＡＮ１トン当たり約３．５ｋｇ以下の非メタン炭化水素を維持する量で、吸収器の排ガス焼却炉に供給される。
【０００５】
排ガス焼却炉を操作するための方法は、反応物流の流れをアンモ酸化反応器に導入するステップ；反応物流における炭化水素の量を判定し、反応物流の供給速度を判定するステップ；反応器の排出物を、アンモ酸化反応器から吸収器に運ぶステップ；吸収器の排ガスを、吸収器から吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；ならびに燃料ガスおよび空気を、吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップを含む。一態様では、吸収器の排ガス、燃料ガスおよび空気が、排ガス焼却炉の温度設定点の約１０°Ｆ（５．５６℃）以内に排ガス焼却炉における温度を維持する量で、吸収器の排ガス焼却炉に供給される。
別の態様では、排ガス焼却炉を操作するための方法は、反応物流の流れをアンモ酸化反応器に導入するステップ；反応物流における炭化水素の量を判定し、反応物流の供給速度を判定するステップ；反応器の排出物を、アンモ酸化反応器から吸収器に運ぶステップ；吸収器の排ガスを、吸収器から吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；ならびに燃料ガスおよび空気を、吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップを含む。一態様では、１セットの操作変数は、吸収器の排ガス焼却炉への燃料ガス流、および吸収器の排ガス焼却炉への空気流を含み、１セットの制御変数は、吸収器の排ガス焼却炉の煙道における酸素の量、および吸収器の排ガス焼却炉における温度を含む。この方法は、操作変数を調整することによる、少なくとも１セットの制御変数を制御するステップを含む。この態様では、操作変数は、フィードフォワード変数に基づいて変化する。
本方法の上記および他の態様、いくつかの態様の特徴および利点は、以下の図からさらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
アンモ酸化プロセスを例証する図である。
ＡＯＧＩのさらに詳細な概観を示す図である。
【０００７】
対応する参照文字は、図面中のいくつかの概観の間の対応する構成成分を指し示す。当業者は、図中の構成要素は、簡潔さおよび明確さのために例証され、必ずしも原寸に比例していないことを認識するであろう。例えば、図におけるいくつかの構成要素の寸法は、様々な態様の理解を深める一助とするために、他の構成要素に対して誇張されていることがある。また、商業的に実行可能な態様では有用な、または必須の、一般的であるが十分に理解されている構成要素は、これらの様々な態様を、妨げることなく概観しやすくするために、描写されていないことが多い。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の説明は、限定的な意味として解釈されるべきではないが、模範的な実施形態の一般的原理を説明する目的のためだけになされている。本発明の範囲は、特許請求の範囲に準拠して決定されるべきである。
アンモ酸化プロセス
図１は、アンモ酸化プロセスの系統図である。図を参照すると、このプロセスは、反応器１０、クエンチ容器２０、任意の排出物圧縮器３０および吸収器４０を含む。流れ１中のアンモニアおよび流れ２中の炭化水素（ＨＣ）供給物は、合わせた流れ３として反応器１０に供給され得る。ＨＣ供給流２は、プロパン、プロピレン、イソブテン、イソブチレンおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される炭化水素を含み得る。一態様では、炭化水素は、主にプロピレンである。触媒（図１で示されていない）は、反応器１０に存在し得る。酸素を含有するガスが、反応器１０に供給され得る。例えば、空気は、空気圧縮器（図１で示されていない）により圧縮し、反応器１０に供給され得る。
アクリロニトリルは、反応器１０中の触媒の存在下において、炭化水素、アンモニアおよび酸素の反応から、反応器１０で生成される。アクリロニトリルを含む流れは、反応器１０の上部から、反応器の排出物流４として流出し得る。反応器１０で生成されたアクリロニトリルを含む反応器の排出物流４は、ライン１１を通ってクエンチ容器２０に運ばれ得る。
【０００９】
クエンチ容器２０では、反応器の排出物流４は、ライン１２を経由してクエンチ容器２０に入るクエンチ水流５との接触により冷却され得る。クエンチ水流５は、水に加えて酸を含み得る。アクリロニトリルを含む、冷却された反応器の排出物（副産物、例えばアセトニトリル、シアン化水素および不純物を含む）は、次いで、クエンチ流６として、ライン１３を経由して排出物圧縮器３０に運ばれ得る。
クエンチ流６は、排出物圧縮器３０により圧縮され得、圧縮器の排出物流７として排出物圧縮器３０から流出する。この方法は、圧縮器なしで操作するステップを含んでよい。圧縮器の排出物流７は、ライン１４を経由して吸収器４０の下部に運ばれ得る。吸収器４０において、アクリロニトリルは、第２のまたは吸収器の水流８に吸収され得、これはライン１５を経由して吸収器４０の上部に入る。アクリロニトリルおよび他の副産物を含む水流または豊水流１８は、次いで、吸収器４０から、ライン１９を経由して、生成物をさらに精製するための回収カラム（図１で示されていない）に運搬され得る。吸収されなかった排出物９は、吸収器カラム４０の上部からパイプ１６を通って流出する。吸収されなかった排出物または吸収器の排出物９は、吸収器の排ガス焼却炉２１（ＡＯＧＩ）または吸収器の排ガス酸化器（ＡＯＧＯ）で燃焼できる排ガスを含み得る。
【００１０】
ＡＯＧＩの操作
ＡＯＧＩ２１のさらに詳細な概観は、図２で示されている。図２で示されているように、吸収器の排出物９、燃料ガス１２０および空気１２５は、ＡＯＧＩ２１に入る。ＡＯＧＩ排出物ガス１３０は、ＡＯＧＩ煙道１５０に送られる。
環境許可要件は、ＡＯＧＩの操作パラメータを定義できる。例えば、環境要件は、ＡＯＧＩ煙道ガスにおけるＮＯ
x
（ＮＯｘ）、非メタン炭化水素、および／またはＣＯを必要量未満にする操作を必要とすることがある。ＡＯＧＩ煙道ガスにおけるこうした化合物の各量のモニタリングは、当業界で公知の方法による。この方法は、連続排出モニタリング系（ＣＥＭＳ）を含み得る。環境要件は、ＡＯＧＩの操作を直接制御しないが、環境要件を達成するのに必要な操作条件および設定点を定義する一助となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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