CN102202762A - 从气流中吸收pah的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
用于处理含一种或多种烃污染物如多环芳烃(PAH)的废气流的系统、方法和设备。所述系统、方法和设备可以包括具有再循环设备的热处理腔室，该再循环设备包括食用油溶剂供给；将溶剂与废气流混合的混合装置。所述系统、方法和设备使气流中的烃污染物溶解于含食用油的溶剂内。
Description
技术领域
本发明涉及气流中夹带污染物的脱除。
背景技术
许多不同类型的生产装置产生废气，其具有在废气流中夹带的污染物，例如多环芳烃(PAH)。来自生产装置的废气流可能含有烃类如油类、石油馏分、苯和溶剂。含PAH的来自生产装置的废气流有众多实例，例如保护气氛废气、焦炉气和各种精炼厂废弃物流。
当确定如何处理或利用废气流时，上述污染物在废气流中的存在产生若干需要考虑的问题。在考虑将废气排放入周围大气中的情形下，上述污染物产生环境问题。在许多地方，污染物排放入大气中受到管制，超额排放可能是严格禁止的，需要增加昂贵的后处理设备，例如热氧化器或催化氧化器。另外，一些情况下，可能考虑废气回收和循环，以便在生产装置中作为燃料或者出于其它目的再利用废气。然而，由于废气中的污染物，回收废气的燃料值可能低下。因此，将废气排放入大气之前、或者作为燃料或工艺进料再利用废气之前，从废气中脱除污染物可能是必需的。
液相的以大液滴形式夹带于废气流中的污染物可以通过使用挡板式分离器、旋风分离器、除雾器、电分离器或类似装置从废气流中分离。这些装置能够分离小至0.5μm的颗粒。然而，已经证实难以分离出气相的乃至超细液滴的夹带于废气流中的污染物。活性炭可以用于从气流中脱除气态污染物。然而，当处理可能含有大量污染物的大量废气(例如钢铁退火车间的废气)时，使用含活性炭的过滤器可能是难实施的。首先，含活性炭的过滤器极其昂贵。另外，即使大型的碳滤器也会被数千克污染物阻塞，致使该过滤器不适于使用，以至于经常更换过滤器变成必需并且清除用过的过滤器内容物成为问题。
发明内容
在消除上述限制和问题的努力中，本发明人构想出如下所述的气体再循环方法和系统。
本发明提供从气流中脱除烃类的方法和设备。
本发明进一步提供使用气体再循环设备从含污染物的气流中洗涤污染物烃类、以及为所述气体再循环设备中的组分提供润滑的方法和设备。
本发明有利地提供将用过的被废气流中的分解副产物污染的洗涤溶剂再循环的方法和设备，从而在将该溶剂作为废弃溶剂清除之前提高溶剂利用率。
本发明有利地提供溶剂，经由该溶剂可以使用过的气流中存在的烃类溶解或被夹带，以及能够经济地进行净化的溶剂。
本发明有利地提供通过使用过的气流中存在的烃类在包括食用油的溶剂中溶解或夹带从而处理废气流的系统和方法。
本发明可以有利地应用于保护气氛废气和冶金烟气例如焦炉气或发生炉煤气。
附图说明
参照以下详细说明，对本发明及其随之而来的许多优点的更完整了解将会变得显而易见，特别是当连同附图一起考虑时，其中：
图1是使用保护性气态氛围的热处理炉和连同该炉一起使用的气体再循环设备的示意图；
图2是本发明的气氛再循环设备一个实施方案的示意图；和
图3是显示室温下烃污染物在两种不同的压缩机润滑剂(即Synthetic 10W 和 Synthetic 30W)和三种新型洗涤油(Me1-FryTM、精制大豆油和纯大豆油)中的溶解度极限的图。
具体实施方式
以下参照附图描述本发明的实施方案。在以下的说明中，具有基本相同的功能和布置的组成元件用相同的附图标记表示，并且只在必要时进行重复描述。
本发明涉及任何需要从气体中回收或脱除蒸气或气溶胶烃类、特别是PAH的工艺。生产装置中存在的气态排放物流会含有烃类例如油类、石油馏分、苯和溶剂。含PAH的物流的实例为保护气氛废气、焦炉气和各种精炼厂废弃物流。在已知存在的催化作用后燃烧法行不通的情况下，新的从废气中脱除烃类如PAH的方法是必需的。
图1描绘可以将本发明引入并且有利地应用于其中的系统的一个实施方案。在图1中，从单独或一起使用的两个来源向热处理炉10供给保护气氛气体，所述来源包括储存新鲜保护气氛的新鲜气体供应罐14和储存再循环保护气氛气体的循环气体供应罐16。使用阀15调节气体从新鲜气体供应罐14向炉10的流动，使用阀17调节气体从循环气体供应罐16向炉的流动。或者，可以如美国申请号11/407,058和11/749,521中那样配置再循环，每篇申请完整地通过引用并入本文。另外通过由燃料供应20供给的燃料燃烧向热处理炉10供给热量，或者炉10可以是电热的。
用过或废弃的保护气氛经由出口22从炉10排出，可以沿着管线24引向放空管线28，在那里对用过的保护气氛进行任何必需的环境清洁之后将其排放入周围环境中，和/或可以沿着管线26引向再循环设备30。沿着管线24提供背压阀25，沿着管线26提供驱动阀27，以便控制经由出口22离开炉10的用过的保护气氛的流动。
再循环设备30接收来自管线26的用过的保护气氛。再循环设备30由用过的保护气氛产生净化的气氛气流，其经由出口32排出并且返回到循环气体供应罐16，以及产生经由出口34排出并且引向放空管线28以便排出的不纯气流。
图2描绘本发明再循环设备30的一个实施方案。该实施方案中，自管线26接收的用过的保护气氛引导通过使用压缩机60和90的两级压缩，在此期间使用溶剂从气流中脱除用过的保护气氛气流中的污染物，如同下文将会详细论述的那样，从而产生洗涤过的气流。该洗涤过的气流可以接着通过将其引向气体分离器120、例如包括一个或多个变压吸附(PSA)设备的单元的气流入口122而进一步清洁。气体分离器120产生经由出口124的净化气氛气流和经由出口126的不纯气流。该净化气氛气流经由出口124排出而且可以引向缓冲罐128以便使压力波动减到最小，而且可以接着送往可以用于赋予气体分离器120恒定的背压条件的背压调节阀129。最后，净化气氛气流经由出口32从再循环设备30排出并且通过将该净化气氛气流送往循环气体供应罐16(参见图1)而再循环。
如上所述，自管线26接收的用过的保护气氛引导通过两级压缩，在此期间使用溶剂从气流中脱除用过的保护气氛气流中的污染物以产生洗涤过的气流。注意到该洗涤过程可以使用多种不同的构造实现。例如，虽然图2中所示的实施方案描绘了两级压缩，但是本发明作为选择地可以结合至具有一级压缩的构造、或者具有两级以上压缩的构造中。可以在压缩级之前、数级压缩之间或压缩级之后进行洗涤操作。
如图2所示，自管线26接收的用过的保护气氛可以传送通过需要的话可以提供的换热器(或冷却器)40，以便将气流冷却至期望的吸入温度。然后将冷却的气流送往第一腔室50的气流入口52，第一腔室50通过使其下游的第一级压缩机60的吸入所造成的压力波动减到最小而充当脉动缓冲消除装置并且充当污染物洗涤器。第一腔室50包括溶剂入口56和溶剂出口58。将溶剂注入第一腔室50的溶剂入口56中，在那里溶剂与从气流入口52进入并从气流出口54离开穿过第一腔室50的气流混合。穿过第一腔室50的气流内的污染物由于溶剂与气流之间的接触被本发明的溶剂夹带走和/或溶解于其中(溶剂的性质将会在下文详细论述)。含污染物的溶剂蓄积在第一腔室50底部并且经由溶剂出口58离开第一腔室50。含污染物的溶剂可以接着使用泵59泵送至与汽提装置130相连的管线131以便从溶剂中脱除污染物，净化的溶剂接着再循环或者排出，如下文所述那样。在本发明的一个实施方案中，新鲜溶剂自溶剂入口56的流入与自入口52进入的气体的流动相对或相反。优选的是在低于80℃的温度下进行洗涤操作。在本发明的一个实施方案中，在50℃至溶剂/溶质混合物不再能用泵处理的下限之间的温度进行洗涤操作。在本发明的一个实施方案中，腔室50可以具备内部传质特征，例如无规填料、规整填料、纤维、丸粒(shot)、颗粒、或其它促进传质的介质。
离开第一腔室50的气流接着被送往第一级压缩机60的气流入口62。第一级压缩机60包括溶剂入口66和溶剂出口68。将溶剂注入第一级压缩机60的溶剂入口66中，在那里溶剂与从气流入口62进入并从气流出口64离开穿过第一级压缩机60的气流混合。注入第一级压缩机60的溶剂还充当第一级压缩机60的润滑剂，如同下文将会详细论述的那样。穿过第一级压缩机60的气流内的污染物被本发明的溶剂由于它们之间的接触而夹带走和/或溶解于其中，然后含污染物的溶剂经由溶剂出口68离开第一级压缩机60。含污染物的溶剂可以接着使用泵69泵送至汽提装置130或者送回第一腔室50以便从溶剂中脱除污染物，净化的溶剂接着再循环或者排出。在任何地点被不期望的污染物污染的溶剂可以再循环至含有用过的溶剂的较低压力腔室的任一个中，从而在少至一种的物流中浓缩以便传送至汽提设备130。
离开第一级压缩机60的气流需要的话可以传送通过换热器(或冷却器)70。然后将气流送往第二腔室80的气流入口82，第二腔室80通过使其下游的第二级压缩机90的吸入所造成的压力波动减到最小而充当脉动缓冲消除装置并且充当污染物洗涤器。缓冲容器和换热器组合件构造的示例形式在美国申请号11/407,058、11/749,521和11/780,945任一者中得到公开，每篇申请完整地通过引用并入本文。可以用与第一腔室50几乎相同的方式构造第二腔室80，因此其包括溶剂入口86、溶剂出口88、气流入口82和气流出口84。穿过第二腔室80的气流内的污染物被本发明的溶剂由于它们之间的接触而夹带走和/或溶解于其中，然后含污染物的溶剂蓄积在第二腔室80底部并且经由溶剂出口88离开。含污染物的溶剂可以接着使用泵89泵送至汽提装置130以便从溶剂中脱除污染物，净化的溶剂接着再循环或者排出。
离开第二腔室80的气流接着被送往第二级压缩机90的气流入口92。第二级压缩机90包括溶剂入口96和溶剂出口98。将溶剂注入第二级压缩机90的溶剂入口96中，在那里溶剂与从气流入口92进入并从气流出口94离开穿过第二级压缩机90的气流混合。注入第二级压缩机90的溶剂还充当第二级压缩机90的润滑剂。穿过第二级压缩机90的气流内的污染物被本发明的溶剂由于它们之间的接触而夹带走和/或溶解于其中，然后含污染物的溶剂经由溶剂出口98离开第二级压缩机90。含污染物的溶剂可以接着使用泵99泵送至汽提装置130以便从溶剂中脱除污染物，净化的溶剂接着再循环或者排出。如前所述，含有溶解的溶质杂质的用过溶剂作为选择地可以送至任何在较低压力下的容器，例如容器50。
离开第二级压缩机90的气流需要的话可以传送通过换热器(或冷却器)100。然后将气流送往第三腔室110的气流入口112，第三腔室110充当脉动缓冲消除装置并且充当污染物洗涤器。可以用与第一腔室50和第二腔室80几乎相同的方式构造第三腔室110，因此其包括溶剂入口116、溶剂出口118、气流入口112和气流出口114。穿过第三腔室110的气流内的污染物被本发明的溶剂由于它们之间的接触而夹带走和/或溶解于其中，然后含污染物的溶剂蓄积在第三腔室110底部并且经由溶剂出口118离开。含污染物的溶剂可以接着使用泵119泵送至汽提装置130以便从溶剂中脱除污染物，净化的溶剂接着再循环或者排出。
如果将气体分离器用于进一步清洁洗涤过的气流，接着将离开第三腔室110的气流送往气体分离器120的气流入口112。
如上所述，可以在各个排放点、即溶剂出口58、68、88、98和118处收集含污染物的溶剂，然后泵送至与汽提装置130相连的管线131，以便从溶剂中脱除污染物，并且接着用于再循环或者排出。或者，根据期望或需要，可以为每一独立的排放点提供其自己的汽提装置，或者可以为各个排放点编组提供其自己的汽提装置。
汽提装置130具有与管线131相连的溶剂入口132，和溶剂出口134。汽提装置130分离出含污染物溶剂中的气态形式污染物，从含污染物溶剂中分离出的气态污染物可以从气体出口135排出以便处置或用于其它用途。经由溶剂出口134排出的净化溶剂可以经由受阀137控制的管线136弃去，和/或可以经由管线138再利用。通过在升高的温度下操作帮助脱除污染物。在一个实施方案中，汽提操作在70℃或以上进行。在另一实施方案中，汽提操作在80℃但是低于溶剂或污染物的闪点进行。
可以通过提供第二物料流以稀释污染物蒸气帮助脱除污染物。该物流可以是空气、惰性气体、由地点34来自再循环器的废气或者蒸汽。理想地在与受污染溶剂流相对或相反的方向上提供在此称为汽提物流的第二物料流。理想地将该汽提物流加热至环境温度以上。该加热可以通过任何手段。在本发明的一个实施方案中，通过加热过的压缩机排出物流28、48、68中的一个或多个加热汽提介质。
经由管线138再循环的净化溶剂使用泵139沿管线140泵送，使用阀142控制净化溶剂沿管线138和140流动。该溶剂然后沿管线144传输并且分配往多个注入点中、即溶剂入口56、66、86、96和116中的每一个。净化溶剂自管线140的流动可以用来自新鲜溶剂供应150经由管线152并且使用阀154控制的新鲜溶剂补充。再注入之前可以冷却由134排出的净化溶剂。在一个实施方案中，通过在为此目的提供的一个或多个换热器中与流向入口132的沾污溶剂交换热量实现该冷却。
应当注意到图2所示实施方案中包含的溶剂注入点和排放点只是这些地点的一种实例。期望的话可以提供额外或更少的注入点以及额外或更少的排放点。例如，沿着从管线26到入口122的气流流动路径上游位置的部件更易于因气流中的污染物而结垢，因此与更靠近入口122的下游位置相比，这些更靠近管线26的上游位置中更多数目的注入和/或排放点可能是合意的。另外，沿着流动路径可以在任意地点提供注入点和排放点，例如在另外的未示出的部件中(例如额外的缓冲罐等)，连同冷却器40、70和/或100中的一个或多个，在配置用于混合溶剂和气流的各个混合装置中，甚至在沿管线本身的位置上。此外，可以提供具有注入点但是没有排放点的部件或场所，反之亦然。
图2实施方案包括多个用于从气流中脱除污染物的混合装置，例如腔室50、80和110，以及压缩机60和90。按照本发明，再循环设备30应当包括一个或多个混合设备，在其中洗涤溶剂例如油与来自炉10的沾污气流进行接触。混合装置可以是以下任一种：喷淋雾化器例如喷油器；在其中溶剂和气流流过填充床层或空隙容器(void vessel)的装置；在其中溶剂流过压缩机阀的装置；使气流相对溶剂逆流的装置；和/或如同在鼓风式压缩机中那样使溶剂液泛气流的装置。这些和任何其它提高溶剂与气体之间接触表面积的方法将会证明是有益的。
在连同压缩机一起在其中供给溶剂例如油的结构中，如同在压缩机60和90中那样，所述油用于润滑、清洗和进一步洗涤最早期的来源气体压缩。通过使油在空气压缩机的吸入阀之上滴下或者注入鼓风机或螺杆式压缩机的入口实现清洗和额外的洗涤。一旦油进入了气体压缩机，它起润滑剂作用。
经由管线144向溶剂注入点提供的洗涤溶剂可以是新鲜油料(例如来自新鲜供应源150)或循环油料(例如来自汽提装置130或其它循环油料源)。如果溶解的PAH水平在可接受的饱和水平以下，如通过对管线136或一些其它位置所排出的油料采样测定的，可以将油料再循环和再利用。油料的再循环持续直至该油料达到预定的饱和程度为止。当油料达到预定的饱和程度时，可以用出自源150的新鲜油料补充循环油料，废弃油料可以经由管线136排掉。来自管线136的油样收集可以允许废油分析以确定油饱和程度。该信息可以用于确定油料替换的必要性以维持适当的气流清洁。
本发明有利地提供例如使用如上所述的第一腔室50，在压缩之前从用过或废弃的气氛气体中脱除气化的分解副产物的方法。本发明还有利地提供例如使用上述汽提装置130，将用过的受废气流中分解副产物污染的洗涤溶剂再循环、提高所述新型溶剂在作为工艺废弃物清除之前的利用率的方法。
在已知存在的催化作用后燃烧法是行不通的清洁用过的气氛气流方法的情况下，新的从废气中脱除大型烃类的方法是必需的。本发明利用新型溶剂降低废气流中的多环芳烃(PAH)浓度。该方法使用两种工艺从气流中洗涤PAH以及为闭合系统中的部件提供润滑。
本发明有利地提供溶剂，经由该溶剂可以使用过的气流中的大量烃类溶解或被夹带，以及能够以经济上容许的花费进行净化和/或再循环的溶剂。本发明的溶剂包括油类，例如食用油和来源于植物材料、例如果实、种子或豆类的油类。例如，本发明提供食用油洗涤污染物废气流并且在多级气体压缩中润滑压缩机的用途。
已经确定不同的溶剂例如油对于受污染气流中存在的典型PAH具有不同的溶解度。此外，特定的油会具有不同程度的与同样可能存在于所述气流中的链烷烃和烯烃的可溶混性。图3显示室温下普通的烃污染物在两种不同的压缩机润滑剂(即Synthetic 10W 和 Synthetic30W)和三种新型洗涤油(Me1-FryTM、精制大豆油和纯大豆油)中的溶解度极限。
较低熔点污染物例如萘在室温润滑剂中具有与较高熔点污染物相比更高的溶解度极限。此外，在该实例中，较低粘度润滑剂有利地溶解更大比例的污染物。由于不同的气流可能带有不同的污染物，不可能对所有情况都确认优选的润滑剂；然而有利的是确定溶解度极限以确保所选润滑剂具有足够能力在所关注的温度下溶解受探究的污染物。图3中举例说明的所有污染物在100℃下以1g/10mL浓度水平完全溶解在两种润滑剂中。因此，本发明压缩系统内的局部防止结垢会受润滑剂和污染物流动的相对量、润滑剂和污染物混合物的温度、污染物的局部浓度和润滑剂的化学组成影响。
下表1列出代表性的多种PAH(基于以下的组成按重量计：萘(42％)、芴(32％)、蒽(9％)、菲(9％)、荧蒽(5％)和芘(3％))在常规的油和新型油中的溶解度。该混合物和另一不同的代表性混合物包含在图3中。
表1
| 油种类 | g/L |
| Naphtha lenic 30W | 7.75 |
| Synthetic 30W | 7.75 |
| Naphthalenic 10W | 17.5 |
| Synthetic 10W | 42.5 |
| 加拿大低芥酸菜籽油(精制-R) | 65.0 |
| 橄榄油(R) | 67.5 |
| Mel-FryTM(R) | 67.5 |
| 玉米油(纯-P) | 67.5 |
| 芝麻油(P) | 70.0 |
| 红花油(P) | 72.5 |
| 加拿大低芥酸菜籽油(P) | 77.5 |
| 大豆油(R) | 77.5 |
| 大豆油(P) | 77.5 |
| Mel-FryTM与AMSOIL SliplockTM | 65.0 |
| 大豆油(R)与AMSOIL SliplockTM | 65.0 |
| 大豆油(P)与AMSOIL SliplockTM | 65.0 |
| D-柠檬烯 | 70.0 |
| Bio-Air AC 30 | 50.0 |
另外已经发现耐磨添加剂例如AMSOIL SliplockTM的加入不会显著减少本发明的油所具有的溶解度方面的优势。还可以包含起到提高溶解度之类作用的其它添加剂，例如干燥剂(即NaOH)，抗氧化剂和杀生物剂(即BHT-丁基化的羟基甲苯)，消泡剂(即硅酮)，以及去垢剂和分散剂(即d-柠檬烯)。发现用于通过使金属离子减活而稳定液体的金属减活剂降低所述新型油料溶解PAH的能力。
另外，所述新型油料中天生较低的金属离子水平减少了对金属螯合的需要。可能的是一些本发明的油、例如具有高去垢力的d-柠檬烯、或者其它具有高去垢力的分子可以加入到本发明的油中，从而提供增强的对气体循环设备中的沉积物的清洁。该新型油料保持改善的腐蚀抑制作用、极压耐久性，而且在宽的温度范围内经历不那么显著的倾点和粘度变化。发现多种添加剂显示出下列影响：
磷酸锌-在合成油和萘油中(0.1-0.2体积％)用于改善润滑。还用于测试合成油污染对食用油吸收PAH和其它大型烃类的能力的影响。
柠檬烯-例如桔皮脱脂剂，显示出很快溶解PAH以及各种油脂。溶解PAH的能力与大多数食用油相似。这种油具有很低的粘度而且是挥发性的。
所述新型油料将会溶解PAH至饱和，留下作为沉淀物的任何额外的PAH。当PAH在高温下溶解时，油溶性提高。使过饱和的油回到环境温度致使PAH沉淀。比油重的沉淀物在均质体中聚集。如果该过饱和的油继续混合，沉淀物保持悬浮。冷却的油和PAH混合物中高体积的沉淀物使油形成非常粘稠的凝胶。可以用作本发明中的溶剂的一些油的粘度性质列于下表2中。
表2
精制大豆油是部分氢化的大豆油。深度精制的大豆油是氢化到更高程度的精制大豆油。本文中术语“来源气体”是指典型地排向大气或者以其不纯形式使用的从金属处理或其它工艺排出的废弃或用过的气流，例如图1中离开炉10的物流(22)。“产物气体”是指在循环工艺中精制的净化气体(氢气或其它气体如氦或氩)。“新型洗涤油”和“新型润滑油”是指同一种材料，它们在本发明中用于气体净化。
如上所述就图2所示结构而言，溶剂油用作气流洗涤剂和气体压缩机润滑剂。这种操作方法回收的PAH约1.82倍于标准矿物油。除了充当废气洗涤剂和润滑剂之外，所述油还清洁压缩机和阀的矿物油和PAH。
本发明设备和方法中所用的溶剂优选为油。该油可以是合成油、矿物油如来源于石油的油料、和/或由植物获得的天然油料，或者所述油的混合物(例如，所述设备汽提部分中所用的溶剂)。
合成油包括具有线性烃链的材料，其没有支化或者具有如下的支化程度：小于1％的烃链碳原子为键合至多于两个其它碳原子的支化碳原子，其中％基于链中的碳原子总数和该链上存在的支化碳原子数。合成油可以沿烃链或者在烃链分支上具有不饱和。合成油可以包括星型支化的油和树枝状大分子。
合成油可以含有12-50个碳原子。优选地，合成油含有16-30个碳原子。在一种更优选的实施方案中，合成油是具有16-30个碳原子的线性非支化碳链的材料。
优选地，合成油是饱和的，不含任何烯属或炔属的键。优选的合成油以化学式C16H2n+2-C30H2N+2表示。甚至更优选地，合成油不含芳族取代，例如合成油不含芳烃或杂烃(heterocarbon)基团。可以用作本发明溶剂的代表性市售合成油包括Fuchs lubricant co.，Synshield Compound 32。
在本发明另外的实施方案中，所述溶剂可以是矿物油。矿物油是来源于石油来源如原油的烃材料。可以用作本发明溶剂的矿物油典型地是纯化的，例如通过一种或多种蒸馏工艺纯化由此使石油混合物如原油混合物的组分按照其相对沸点分离，通过膜介电常数或通过化学手段纯化。本发明的矿物油溶剂优选为经历过一种或多种纯化工艺如脱硫以除去不期望的含杂原子材料的矿物油。
优选地，本发明的溶剂为来源于植物的油，例如食用油之类的油。食用油可以具有一个或多个取代基，例如脂肪酸。饱和食用油的实例包括脂肪酸如丁酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸和山嵛酸。取代基可以在主链或支化位置存在于烃链上。食用油可以具有式R(B)x，其中R为线性或支化的脂族基团，它是碳原子和氢原子组成的单元链，B是一个或多个含杂原子的基团。优选的食用油包括具有一个或多个式-COOH的脂肪酸基和/或式-COOR1的脂肪酸酯基的油类。脂肪酸酯基中的R1基团可以是具有1-24个碳原子、优选4-18个碳原子、最优选6-12个碳原子的烷基。酯单元中的烷基可以进一步被一个或多个杂原子基团取代和/或在碳键之间具有一个或多个不饱和键。R1基团优选为线性或非支化烃链。最优选地R1基团为氢原子。
优选地，位于烃链末端的每条碳链存在一个脂肪酸基。在另外的实施方案中，一个或多个额外的脂肪酸基可以在第二末端取代或者可以在沿烃链主链的一个或多个位置上取代。
在本发明的实施方案中，经过了氢化的食用油可以用作溶剂。氢化包括用氢气在催化剂存在下处理该油以便消除或降低不饱和度。
烃链和/或任何烷基酯链中存在的不饱和量和不饱和度可以变化。可以通过诸如碘值之类的分析测定不饱和度。在本发明的一些方面中，可以使用碘值小于300、小于200、或者为50-150的食用油。
所述溶剂还可以由其皂化值描述，皂化值可以用作烃链不饱和度的量度。食用油溶剂的皂化值没有限制。也可以使用皂化值小于500、小于400、小于300或小于200的食用油。在一些实施方案中，天然食用油的皂化值为50-250。对于妥尔油，可以将方法ASTMD5768-02(2006)一测定妥尔油脂肪酸碘值的标准测试方法用于测定碘值。对于天然和合成干性油及其脂肪酸，可以将方法ASTM D 1959用于测定碘值。
包含在烃链中或者作为取代烃链的酯基一部分的不饱和基团的食用油可以具有非线性结构。所述非线性结构可能至少部分地归因于烯属基团的存在，其围绕不饱和基团具有顺式和/或反式取向。在实施方案中，本发明的食用油包括完全饱和而且仅在链中一个位置上或者在沿链的末端位置上具有含杂原子基团的食用油。在本发明的相关实施方案中，所述油的烃链和酯取代基的任何烃基团都是饱和的、线性非支化的。
大多数天然油类的特征是烃链中存在偶数碳原子。具有基本上相等量的偶数碳链和奇数碳链的化学改性和/或衍生自非天然来源的食用油也可以用作本发明的溶剂。在一个实施方案中，所述食用油具有下列化学式：CH3(CH2)nCOOH，其没有支链而且仅有单一的位于分子末端的含杂原子基团。在本发明不同的方面中，基于溶剂中存在的油的总重量，食用油含有至少95wt％或100wt％对应于上述式的组分。
在另外的实施方案中，食用油可以是ω-不饱和脂肪酸。ω-脂肪酸沿烃链具有一个或多个不饱和基团。所述不饱和可以包括链烯基不饱和，然而，也可能存在炔基不饱和。诸如ω-食用油的不饱和食用油可以在沿烃链的多个位置上具有不饱和。例如，ω-3-、ω-6-和ω-9-脂肪酸油可以用作本发明的溶剂。ω-3-脂肪酸油包括沿烃链3位上的不饱和，例如酸，如α-亚麻酸、十八碳四烯酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸。ω-6-脂肪酸具有6位上的不饱和基团而且包括诸如亚油酸、γ-亚油酸、二高γ-亚麻酸和花生四烯酸的化合物。也可以使用ω-9-脂肪酸，例如油酸和芥酸。
食用油混合物可以用作本发明的溶剂。例如，天然食用油可能含有多种不同碳数、取代和物理性质的油。例如，精制大豆油含有至少十种不同的脂肪酸。表3依据其相对于不同碳数脂肪酸的组成描述大豆油。
表3
| 脂肪酸 | 碳原子数 | ％组成 |
| 棕榈酸 | 16 | 10.14 |
| 十七烷酸 | 17 | 0.11 |
| 硬脂酸 | 18 | 4.20 |
| 油酸 | 18 | 24.31 |
| 亚油酸 | 18 | 51.47 |
| 亚麻酸 | 18 | 8.31 |
| 花生酸 | 20 | 0.35 |
| 二十碳烯酸 | 20 | 0.19 |
| 山嵛酸 | 22 | 0.37 |
| 二十四烷酸 | 24 | 0.12 |
| 其它 | 0.17 |
上述大豆油的组成可以改变以包括来源于不同植物的油和/或上述油可以使用与大豆油所用那些不同的工艺进行处理和/或纯化。因而虽然上表中同样的脂肪酸中的一些可能存在于不同的油中或者存在于衍生自大豆油或由其精制的不同的油中，但是可以获得类似的性能特性。例如，溶剂可以在例如0.01-75wt％、0.1-50wt％或10-40wt％的量下包含上表所述脂肪酸中的任意一种或多种。在范围给出所有值的情况下，所述值之间的子范围和数值明白地包括在本文中。
所述食用油溶剂可以包括含如下混合物的食用油组分：具有12-24个碳原子碳链的饱和脂肪酸(例如，其具有式CH3(CH2)nCOOH，其中n为10-22)，一种或多种ω-3-脂肪酸油、一种或多种ω-6-脂肪酸油和一种或多种ω-9-脂肪酸油。基于溶剂中的油总重量，所述溶剂可以是高达100wt％的天然食用油(例如，从植物中提取的油)。在另外的实施方案中，所述溶剂是食用油与一种或多种另外的油如合成油或矿物油的混合物。当用作与合成油和矿物油之一或其二者的混合物时，天然食用油优选基于油类总重量以主要量存在。
在本发明的实施方案中，所述食用油溶剂具有高沸点。例如，本发明的溶剂可以具有0.05mm Hg下250℃或更高、0.05mmHg下超过300℃、0.05mm Hg下超过350℃的沸点，和/或该溶剂可以是0.05mmHg下沸点超过400℃的食用油。
在另外的实施方案中，所述食用油具有低于室温的熔点，例如15-25℃的熔点。在实施方案中，所述油可以具有低于25℃、低于20℃、低于15℃、低于10℃、低于5℃或低于0℃的熔点。熔点低于-5℃、低于-10℃或低于-20℃的食用油也可以用于本发明。
在本发明的另一方面中，所述食用油溶剂可以具有低于20℃、低于10℃、低于0℃、低于-10℃、低于-20℃或低于-30℃的倾点。倾点按照ASTM D97测定。
所述食用油优选不含胶凝剂、凝结剂或任何提高食用油熔点的添加剂中的任一种。诸如提高所述食用油溶剂熔点或倾点的抗氧化剂之类的添加剂优选排除在外或者以使得熔点或倾点温度提高不超过0.5℃的量存在。抗氧化剂TBHQ(叔丁基氢醌)优选排除在所述食用油之外。诸如包括二甲基聚硅氧烷的消泡添加剂之类的其它添加剂同样优选排除在所述食用油溶剂之外。在本发明的一个实施方案中，食用油溶剂由大豆中提取的干性天然油组成。
可以在本发明中用作溶剂的代表性市售食用油包括出自Ventura Foods的 Me1-Fry(例如产品号16502)，诸如出自American Health and Nutrition 的加拿大低芥酸菜籽油，以及诸如作为SLS3322出自ScienceLab.com(例如CAS#8001-22-7)的大豆油。
所述食用油可以具有代表取代烃链的一个或多个含杂原子基团的酸值。例如，如果食用油含一种或多种脂肪酸，该油的酸值可以作为游离脂肪酸的量或游离酸的量测定或计算。在实施方案中，游离脂肪酸的量不超过1％、0.1％或0.05％。
应当注意的是，本文描绘和叙述的示例性实施方案阐述了本发明的优选实施方案和/或更详细的实施方案，并不意味着以任何方式将权利要求的范围限制于此。按照上述教导，本发明的众多改动和变化是可能的。因此应该理解的是，在所附权利要求的范围内，本发明可以在不同于本文具体描述的方式下实施。
Claims (21)
1.再循环由热处理腔室排出的废气流的系统，所述系统包括：
配置用于接收所述废气流的再循环设备，所述再循环设备包括：
溶剂供给；
混合装置，其配置用于接收所述溶剂并且将所述溶剂与废气流混合以使废气流中的污染物在所述溶剂内溶解，
其中所述溶剂为食用油。
2.权利要求1的系统，其中所述食用油包含选自饱和脂肪酸油、ω-3-脂肪酸、ω-6-脂肪酸和ω-9-脂肪酸中的一种或多种。
3.权利要求1的系统，其中所述食用油包含饱和脂肪酸油、ω-3-脂肪酸、ω-6-脂肪酸和ω-9-脂肪酸的混合物。
4.权利要求1的系统，其中所述食用油包含一种或多种不饱和脂肪酸。
5.权利要求1的系统，其中所述食用油包含选自以下的一种或多种脂肪酸：丁酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山嵛酸、α-亚麻酸、十八碳四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、亚油酸、γ-亚麻酸、二高γ-亚麻酸、花生四烯酸、油酸和芥酸。
6.权利要求1的系统，其中所述食用油为选自大豆油、精制大豆油、加拿大低芥酸菜籽油和菜籽油中的至少一种。
7.再循环由热处理腔室排出的废气流的系统，所述系统包括：
配置用于接收所述废气流的再循环设备，所述再循环设备包括：
混合装置，其配置用于将溶剂与废气流混合以使废气流中的污染物在所述溶剂内溶解从而形成用过的溶剂；
汽提装置，其配置用于接收所述用过的溶剂并且从该用过的溶剂中脱除全部或部分污染物从而形成净化的溶剂；和
管线，其配置用于将所述净化的溶剂输送和注入所述混合装置以便在所述混合装置中再利用。
8.权利要求7的系统，其中所述混合装置为压缩机或喷淋雾化器。
9.权利要求7的系统，其中所述混合装置为如下装置：其中所述溶剂在穿过该装置的废气流流动的逆流方向上穿过该装置流动。
10.权利要求7的系统，其进一步包括多个所述混合装置，其中所述混合装置包括配置用于接收和压缩所述废气流的沿气体通道串联连接的多个压缩机。
11.权利要求7的系统，其进一步包括新鲜溶剂供给，其配置用于将新鲜溶剂注入所述混合装置。
12.权利要求7的系统，其中所述食用油包含选自饱和脂肪酸油、ω-3-脂肪酸、ω-6-脂肪酸和ω-9-脂肪酸中的一种或多种。
13.权利要求1的系统，其中所述食用油包含饱和脂肪酸油、ω-3-脂肪酸、ω-6-脂肪酸和ω-9-脂肪酸的混合物。
14.权利要求1的系统，其中所述食用油为选自大豆油、精制大豆油、加拿大低芥酸菜籽油和菜籽油中的至少一种。
15.再循环由热处理腔室排出的废气流的方法，所述方法包括：
接收由所述热处理腔室排出的废气流；和
将溶剂与所述废气流混合以使废气流中的污染物溶解或夹带于所述溶剂内，
其中所述溶剂为天然食用油。
16.权利要求12的系统，其中所述食用油包含选自饱和脂肪酸油、ω-3-脂肪酸、ω-6-脂肪酸和ω-9-脂肪酸中的一种或多种。
17.权利要求12的系统，其中所述食用油包含饱和脂肪酸油、ω-3-脂肪酸、ω-6-脂肪酸和ω-9-脂肪酸的混合物。
18.权利要求12的系统，其中所述食用油为选自大豆油、精制大豆油、加拿大低芥酸菜籽油和菜籽油中的至少一种。
19.再循环由热处理腔室排出的废气流的方法，所述方法包括：
接收由所述热处理腔室排出的废气流；和
将溶剂与所述废气流混合以使废气流中的污染物溶解于所述溶剂内从而形成用过的溶剂；
从该用过的溶剂中脱除全部或部分污染物从而形成净化的溶剂；和
通过使所述净化的溶剂与废气流混合再利用该净化的溶剂，其中所述溶剂为食用油。
20.权利要求19的方法，其中所述混合在50℃或更低的溶剂温度下进行。
21.权利要求19的方法，其中所述脱除在80℃或更高的用过的溶剂温度下进行。
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