JP5379505B2 - 排気ガス処理装置および排気ガス処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、易重合性物質を含有する排気ガスを燃焼させて処理する排気ガス処理装置および排気ガス処理方法に関する。

一般に、有機物等の可燃性物質を含有する排気ガスは、浄化のために、可燃性物質を燃焼させる処理が施される。そのような排気ガス処理方法としては、例えば、特許文献１，２に、排気ガスを加熱し、加熱した排気ガスを燃焼触媒に接触させて排気ガスを燃焼させる方法が開示されている。この排気ガス処理方法では、エネルギー効率を高めるために、排気ガスを燃焼させる前に燃焼工程により生成したガスと熱交換して加熱している。
しかしながら、排気ガス中に、（メタ）アクリル酸等の易重合性物質が含まれると、熱交換器中で易重合性物質が重合して、熱交換器を閉塞させることがあった。熱交換器が閉塞した場合には、排気ガスの処理を停止して清掃しなければならないが、排気ガスの処理を停止させると、排気ガスが発生する上流の工程の操業に支障が生じる。したがって、排気ガス処理は、長期間にわたって安定であることが求められる。
また、触媒による排気ガスの燃焼においては、長期にわたって高い浄化率を保つこと、触媒寿命をできるだけ長くして経済性を向上させることが要求されており、その要求を満たすためには、燃焼反応温度の制御が重要である。しかしながら、特許文献１，２に記載の方法では、燃焼反応温度を容易に制御できるとはいえなかった。特に、特許文献２に記載の方法では、プレート式熱交換器を用いて処理の安定化を図っているが、閉塞までの時間を延長させる効果はあっても、閉塞をなくすことはできなかった。

特開平１０−１５６１４２号公報 特開２００１−１３３１９４号公報

本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、長期間にわたって安定に、易重合性物質を含有する排気ガスを処理でき、しかも燃焼反応温度を容易に制御できる排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らが調べた結果、燃焼反応温度の制御においては、燃焼反応器に供給する排気ガスの温度と、燃焼反応器での温度上昇幅とを各々独立して制御することが重要であることを見出した。そして、その知見に基づき、燃焼による排気ガス処理方法について検討した結果、以下の排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を発明した。

本発明は、以下の態様を包含する。
［１］ 燃焼触媒が充填され、易重合性物質を含有する排気ガスおよび支燃性ガスを含む混合ガスが熱交換器に通されずに導入されて易重合性物質を燃焼する固定床断熱型燃焼反応器と、
該固定床断熱型燃焼反応器から排出されたガスの少なくとも一部を冷却する冷却器と、
該冷却器から排出されたガスの少なくとも一部を送風する送風機と、
該送風機により送風されたガスを、前記排気ガスを移送するための配管、前記支燃性ガスを移送するための配管、前記混合ガスを移送するための配管のうちの１つ以上に供給するための配管と、
前記固定床断熱型燃焼反応器から前記冷却器に送られるガスの温度を測定する温度測定器と、
該温度測定器によって測定されたガス温度に応じて前記送風機の送風量を制御する制御部とを具備することを特徴とする排気ガス処理装置。
［２］ 前記冷却器から排出されたガスの少なくとも一部を移送する配管に、前記固定床断熱型燃焼反応器から排出されたガスのうち前記冷却器を経由しないガスの少なくとも一部を供給するための配管を具備することを特徴とする［１］に記載の排気ガス処理装置。
［３］ 燃焼触媒が充填され、易重合性物質を含有する排気ガスおよび支燃性ガスを含む混合ガスが熱交換器に通されずに導入されて易重合性物質を燃焼する固定床断熱型燃焼反応器と、
該固定床断熱型燃焼反応器から排出されたガスの一部を送風する第１の送風機と、
前記固定床断熱型燃焼反応器から排出されたガスの残部の少なくとも一部を冷却する冷却器と、
該冷却器から排出されたガスの少なくとも一部を送風する第２の送風機と、
前記第１の送風機により送風されたガスおよび前記第２の送風機により送風されたガスを、前記排気ガスを移送するための配管、前記支燃性ガスを移送するための配管、前記混合ガスを移送するための配管のうちの１つ以上に供給するための配管とを具備することを特徴とする排気ガス処理装置。
［４］ 前記排気ガスが、易重合性物質を含む混合物から易重合性物質を分離して残ったガス、および、易重合性物質を含む混合物から易重合性物質を分離して残った液を蒸発させて得たガス、の少なくとも一方であることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の排気ガス処理装置。
［５］ 易重合性物質を含有する排気ガスおよび支燃性ガスを含む混合ガスを熱交換器に通さずに燃焼触媒に接触させて、易重合性物質を燃焼させる燃焼工程と、
該燃焼工程で生成したガスの少なくとも一部を冷却する冷却工程と、
該冷却工程で冷却したガスの少なくとも一部を送風する送風工程と、
送風工程で送風したガスを、前記排気ガス、前記支燃性ガス、前記混合ガスのうちの１つ以上混合する混合工程とを有し、
燃焼工程から冷却工程に送られるガスの温度を測定し、そのガスの温度が目標値になるように送風工程における送風量を制御することを特徴とする排気ガス処理方法。
［６］ 前記送風工程では、前記燃焼工程で生成したガスのうち前記冷却器を経由しないガスの少なくとも一部を、前記冷却工程で冷却したガスの少なくとも一部と共に送風することを特徴とする［５］に記載の排気ガス処理方法。
［７］ 前記排気ガスおよび前記支燃性ガスに加えて送風工程で送風したガスをさらに含んで燃焼工程に供給される混合ガスの温度を１５０〜３００℃に調整することを特徴とする［５］または［６］に記載の排気ガス処理方法。
［８］ 易重合性物質を含有する排気ガスおよび支燃性ガスを含む混合ガスを熱交換器に通さずに燃焼触媒に接触させて、易重合性物質を燃焼させる燃焼工程と、
該燃焼工程で生成したガスの一部を送風する第１の送風工程と、
前記燃焼工程で生成したガスの残部の少なくとも一部を冷却する冷却工程と、
該冷却工程で冷却したガスの少なくとも一部を送風する第２の送風工程と、
第１の送風工程で送風したガスおよび第２の送風工程で送風したガスを、前記排気ガス、前記支燃性ガス、前記混合ガスのうちの１つ以上に混合する混合工程とを有することを特徴とする排気ガス処理方法。
［９］ 前記排気ガスおよび前記支燃性ガスに加えて第１の送風工程で送風したガスと第２の送風工程で送風したガスとをさらに含んで燃焼工程に供給される混合ガスの温度を１５０〜３００℃に調整することを特徴とする［８］に記載の排気ガス処理方法。
［１０］ 前記排気ガスが、易重合性物質を含む混合物から易重合性物質を分離して残ったガス、および、易重合性物質を含む混合物から易重合性物質を分離して残った液を蒸発させて得たガス、の少なくとも一方であることを特徴とする［５］〜［９］のいずれかに記載の排気ガス処理方法。
［１１］ 燃焼工程から排出されたガスの温度が４００〜７００℃であることを特徴とする［５］〜［１０］のいずれかに記載の排気ガス処理方法。
［１２］ ［５］〜［１１］のいずれかに記載の排気ガス処理方法を含み、易重合性物質用原料の気相接触酸化反応により易重合性物質を得ることを特徴とする易重合性物質の製造方法。

本発明の排気ガス処理装置および排気ガス処理方法は、長期間にわたって安定に、易重合性物質を含有する排気ガスを処理でき、しかも燃焼反応温度を容易に制御できる。

本発明の排気ガス処理装置の第１の実施形態例を示す模式図である。 本発明の排気ガス処理装置の第２の実施形態例を示す模式図である。

＜第１の実施形態例＞
（排気ガス処理装置）
本発明の排気ガス処理装置の第１の実施形態例について説明する。
図１に、本実施形態例の排気ガス処理装置を示す。本実施形態例の排気ガス処理装置２は、易重合性物質を含む排気ガスを燃焼させる装置であって、燃焼反応器１０と送風機２０と冷却器３０とを具備し、排気ガスを燃焼反応器１０に導入する前に加熱する熱交換器を具備しないものである。

また、本実施形態例の排気ガス処理装置２は、排気ガスを含む混合ガスを燃焼反応器１０に供給するための第１の配管５１と、燃焼反応器１０から排出されたガスを冷却器３０に供給するための第２の配管５２と、冷却器３０から排出されたガスの一部を送風機２０に供給するための第４の配管５４と、送風機２０により送風されたガスを第１の配管５１に供給するための第６の配管（返送用配管）５６と、第２の配管５２に第４の配管５４を接続する第７の配管５７を具備する。
また、第１の配管５１に排気ガスを供給するための排気ガス供給用配管１１を具備する。

また、本実施形態例の排気ガス処理装置２は、第１の配管５１に取り付けられた第１のガス温度測定器６１と、第７の配管５７に取り付けられたガス流量調整弁６２と、第１のガス温度測定器６１によって測定されたガス温度に応じてガス流量調整弁６２の開度を制御する第１の制御部６３と、第２の配管５２に取り付けられた第２のガス温度測定器６４と、第２のガス温度測定器６４によって測定されたガス温度に応じて送風機２０の送風量を制御する第２の制御部６５とを具備する。

さらに、本実施形態例の排気ガス処理装置２は、冷却器３０から排出された冷却ガスの残部を水との熱交換により加熱する第１の熱交換器７１と、第１の熱交換器７１にて冷却されたガスを支燃性ガスとの熱交換により更に冷却すると共に支燃性ガスを加熱する第２の熱交換器７２と、冷却器３０から排出された冷却ガスの残部を第１の熱交換器７１に供給するための第８の配管７３と、第１の熱交換器７１から排出されたガスを第２の熱交換器７２に供給するための第９の配管７４と、第２の熱交換器７２からガスを排出するための排出管７５と、第２の熱交換器７２により加熱した支燃性ガスを第１の配管５１に供給するための支燃性ガス供給用配管８１と、第１の熱交換器７１に水を供給するための水供給用配管８２と、第１の熱交換器７１にて水を加熱して得た加熱水を冷却器３０に供給するための加熱水供給用配管８３と、冷却器３０にて水を加熱して得たスチームを移送するためのスチーム用配管８４と、第４の配管５４に取り付けられた第３のガス温度測定器８５と、スチーム用配管８４に取り付けられた圧力測定器８６と、スチーム用配管８４の圧力測定器８６より下流側に取り付けられたスチーム圧力調整弁８７と、第３のガス温度測定器８５により測定されたガス温度に応じてスチーム圧力調整弁８７を制御する第３の制御部８８とを具備する。

上記排気ガス処理装置２における燃焼反応器１０は、燃焼触媒が充填され、排気ガスおよび支燃性ガスを含む混合ガスが導入されて、排気ガス中の易重合性物質を燃焼するものである。燃焼反応器１０は、外部から加熱または除熱できない断熱型の反応器であり、また、充填された燃焼触媒が触媒層を形成して固定されているものである。
本実施形態例では、混合ガスを燃焼反応器１０に導入するための第１の配管５１に、送風機２０により送風されたガスが供給される第６の配管５６が接続されている。したがって、燃焼反応器１０に導入される混合ガスには、送風機２０により送風されたガスも含まれる。

燃焼反応器１０内における混合ガスの空間速度が大きい場合（例えば、数千〜数万［１／時間］）には、圧力損失を小さくするために、燃焼反応器１０内の触媒層の形状を、混合ガスの通過面積が大きく、厚さ（通過距離）が小さい扁平状にすることが好ましい。
燃焼反応器１０内に充填される燃焼触媒としては、例えば、シリカ・アルミナなどの不活性な金属酸化物に白金等の金属を担持させたものが挙げられる。不活性な金属酸化物は、ハニカム状や粒状に成型されていてもよい。

送風機２０は、燃焼反応器１０から排出された高温ガスの残部および冷却器３０から排出された冷却ガスの一部を第１の配管５１に送風するものである。送風機２０としては、具体的には、ブロワが用いられる。

冷却器３０は、燃焼反応器１０から排出された高温ガスの残部を冷却するものである。本実施形態例では、冷却器３０として貫流式ボイラを使用している。貫流式ボイラである冷却器３０では、燃焼反応器１０から排出された高温ガスを熱媒体として、加熱水供給用配管８３によって供給された加熱水を加熱する。これにより、燃焼反応器１０から排出された高温ガスを冷却するようになっている。

本実施形態例の排気ガス処理装置２では、燃焼反応器１０から排出されたガスの一部を冷却器３０により冷却した冷却ガスと、燃焼反応器１０から排出されたガスの残部とが、第１の配管５１内の排気ガスに混合されるようになっている。

［作用効果］
上記排気ガス処理装置２では、燃焼反応器１０から排出された高温のガスを冷却せずに排気ガスに混合されるようになっているから、燃焼反応器１０から排出された高温ガスの熱を利用しつつも熱交換器を用いずに排気ガスを加熱できる。したがって、長期間にわたって安定に、易重合性物質を含有する排気ガスを処理できる。
また、冷却ガスと高温ガスとが、送風機２０により排気ガスに混合されるようになっているため、混合ガスの温度、混合ガス中の不活性ガス量を容易に調整できる。したがって、燃焼反応器１０内の燃焼反応温度を容易に制御できる。

（排気ガス処理方法）
上記排気ガス処理装置２を用いた排気ガス処理方法の実施形態例について説明する。
本実施形態例の排気ガス処理方法は、燃焼工程と冷却工程と送風工程と混合工程とを有する。

［燃焼工程］
燃焼工程では、混合ガスを熱交換器に通さずに、第１の配管５１により燃焼反応器１０に供給し、燃焼反応器１０内の燃焼触媒に接触させて排気ガスを燃焼させる工程である。
本実施形態例では、混合ガスに、送風機２０により送風されたガスが添加される。したがって、燃焼反応器１０に導入される混合ガスは、排気ガス、支燃性ガスおよび送風機２０により送風されたガスを含む。

排気ガスは、ガス状またはミスト状の易重合性物質を含有するガスである。易重合性物質としては、例えば、（メタ）アクロレイン、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル等が挙げられる。排気ガスのうちでも、本発明の効果がとりわけ発揮される点では、易重合性物質を含む混合物から易重合性物質を分離して残ったガス、および／または、易重合性物質を含む混合物から易重合性物質を分離して残った液を蒸発させて得たガスであることが好ましい。易重合性物質は、易重合性物質用原料の気相接触酸化反応により得ることが好ましい。
易重合性物質用原料の気相接触酸化反応により得た易重合性物質を含む混合物から、易重合性物質を分離して残ったガス（または液を蒸発させたガス）としては、例えば、プロピレン、イソブチレン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールおよびメチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテルのうちの少なくとも一つを気相接触酸化させた後に（メタ）アクロレイン、イソブチレン、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールおよびメチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテルを分離回収して残ったガス（または液を蒸発させたガス）、（メタ）アクロレインを気相接触酸化させた後に（メタ）アクリル酸、（メタ）アクロレインを分離回収して残ったガス（または液を蒸発させたガス）などが挙げられる。
（メタ）アクロレインを気相接触酸化させた後には、（メタ）アクリル酸が生成する他、副生成物として、一酸化炭素、二酸化炭素、低沸点副生成物、中沸点副生成物（例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等のカルボン酸、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオナルアルデヒド、アセトン等のカルボニル化合物など）、高沸点副生成物（（メタ）アクロレインのオリゴマーまたはポリマー、（メタ）アクリル酸のオリゴマーまたはポリマー）が生成する。したがって、（メタ）アクロレインの気相接触酸化反応により生成したガスから（メタ）アクリル酸が取り除かれた排気ガスは、可燃性物質として、一酸化炭素、低沸点副生成物、中沸点副生成物、高沸点副生成物を含有する。また、回収されずに残った（メタ）アクリル酸も含有する。
なお、高沸点副生成物は常温では液体であるが、その一部は１００〜２５０℃に加熱することにより、排気ガスに含ませることができる。
具体的に、気相接触酸化反応により（メタ）アクリル酸を合成する際に発生する排気ガスには、メタクロレイン、アクリル酸、メタクリル酸、イソブチレン、酸素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、酢酸および水などが含まれる。また、気相接触酸化反応により（メタ）アクリル酸を合成する際に発生する廃液には、メタクロレイン、アクリル酸、メタクリル酸、酢酸および水などが含まれる。

支燃性ガスは、酸素を含有するガスであり、例えば、分子状酸素、空気、酸素富化空気などが挙げられる。

混合ガスは、混合ガス中の易重合性物質の濃度、酸素濃度、他の物質の濃度などに応じて適切な温度に加熱されることが好ましい。具体的には、混合ガスの温度を１５０〜３００℃に調整することが好ましい。混合ガスが１５０℃以上に調整されていれば、燃焼反応器１０にて混合ガス中の易重合性物質を容易に燃焼させることができ、３００℃以下であれば、易重合性物質の燃焼による燃焼反応器１０内の温度上昇を抑制でき、燃焼触媒の熱劣化を防止できる。

本実施形態例では、燃焼反応器１０に導入する混合ガスの温度を適切な範囲に調整するために、第１のガス温度測定器６１により第１の配管５１内の混合ガスの温度を測定し、混合ガスの温度が目標値になるように、第１の制御部６３によってガス流量調整弁６２の開度を制御する。
具体的には、混合ガスの温度が目標値より高い際には、ガス流量調整弁６２の開度を小さくして、排気ガスへの高温ガスの混合量を減らして混合ガスの温度を下げる。一方、混合ガスの温度が目標値より低い際には、ガス流量調整弁６２の開度を大きくして、排気ガスへの高温ガスの混合量を増やして混合ガスの温度を上げる。

燃焼工程では、易重合性物質が燃焼することによってガスの温度が上昇する。
燃焼反応器１０から排出された高温ガスの温度は４００〜７００℃であることが好ましい。燃焼反応器１０から排出された高温ガスの温度が４００℃以上であれば、易重合性物質が充分に燃焼しており、排気ガスの浄化率が高くなり、７００℃以下であれば、燃焼触媒の熱劣化を防止できる。

また、本実施形態例では、燃焼反応器１０から排出されたガスの温度を適切な範囲に調整するために、第２のガス温度測定器６４により第２の配管５２内のガスの温度を測定し、第２の配管５２内のガスの温度が目標値になるように、第２の制御部６５によって送風機２０の送風量を制御する。
具体的には、第２の配管５２内のガスの温度が目標値より高い際には、送風機２０の送風量を多くして、燃焼により不活性化したガスの混合ガスへの混合量を増やし、易重合性物質濃度を下げて、燃焼反応器１０内での燃焼を抑える。第２の配管５２内のガスの温度が目標値より低い際には、送風機２０の送風量を少なくして、燃焼により不活性化したガスの混合ガスへの混合量を減らし、易重合性物質濃度を上げて、燃焼反応器１０内での燃焼を活発にする。

［冷却工程］
冷却工程は、燃焼工程により生成した高温ガスの残部を、第２の配管５２を介して冷却器３０に供給して冷却する工程である。
本実施形態例では、冷却器３０として、水を加熱してスチームを生成させる貫流式ボイラを利用している。貫流式ボイラでは、水を加熱するために、高温ガスの熱を奪って冷却することができる。
具体的には、冷却器３０にて、第１の熱交換器７１から供給された冷却媒体である加熱水によって、高温ガスを冷却すると共に、加熱水をさらに加熱してスチームを得る。なお、得られたスチームは、スチーム用配管８４を介して、スチームを使用する他の設備に供給される。

本実施形態例では、冷却工程後のガスの温度を調整する。すなわち、第３のガス温度測定器８５によって第４の配管５４内の温度を測定し、その温度が目標値になるように、スチーム圧力調整弁８７の開度を調節してスチーム圧力を調整し、加熱水が冷却器３０にてガスから奪う熱量を調整する。具体的には、第４の配管５４内の温度が目標値より高い際には、スチーム圧力調整弁８７の開度を大きくする。スチーム圧力調整弁８７の開度が大きくなると、スチーム圧力が下がる（すなわちスチームの発生量が多くなる）ようになるから、加熱水がガスから奪う熱量が多くなり、冷却工程後のガスの温度が低下する。第４の配管５４内の温度が目標値より低い際には、スチーム圧力調整弁８７の開度を小さくする。スチーム圧力調整弁８７の開度が小さくなると、スチーム圧力が上がる（すなわちスチームの発生量が少なくなる）ようになるから、加熱水がガスから奪う熱量が少なくなり、冷却工程後のガスの温度が上昇する。

［送風工程］
送風工程は、冷却器３０により冷却した冷却ガスの一部および燃焼反応器１０から排出された高温ガスの残部を送風機２０によって送風する工程である。送風機２０により送風されたガスは第６の配管５６を介して第１の配管５１に供給される。

［混合工程］
混合工程は、第６の配管５６を介して送風機２０で送風したガスを第１の配管５１内の排気ガスに混合する工程である。

［他の工程］
また、排気ガス処理装置２を用いた排気ガス処理方法では、冷却器３０により冷却した冷却ガスの残部を、第８の配管７３を介して第１の熱交換器７１に供給する。第１の熱交換器７１によって、冷却器３０により冷却したガスの残部と、水供給用配管８２を介して第１の熱交換器７１に供給された水とを熱交換して、冷却器３０により冷却したガスの残部を冷却すると共に、水を加熱して加熱水を得る。この加熱水は、加熱水供給用配管８３を介して冷却器３０に供給される。

さらに、本実施形態例では、第１の熱交換器７１から排出されたガスを、第９の配管７４を介して第２の熱交換器７２に供給する。第２の熱交換器７２によって、第１の熱交換器７１から排出されたガスと支燃性ガスとを熱交換して、第１の熱交換器７１から排出されたガスを冷却すると共に、支燃性ガスを加熱する。第２の熱交換器７２にて冷却されたガスは排出管７５を介して排気ガス処理装置２から排出され、加熱した支燃性ガスは、支燃性ガス供給用配管８１を介して第１の配管５１に供給される。

［作用効果］
上記排気ガス処理方法では、燃焼工程後の高温のガスを冷却せずに排気ガスに混合するから、燃焼工程後の高温ガスの熱を利用しつつも熱交換器を用いずに排気ガスを加熱できる。したがって、長期間にわたって安定に、易重合性物質を含有する排気ガスを処理できる。
また、冷却器３０、第１の熱交換器７１、第２の熱交換器７２の熱交換システムにより最適な熱交換を行うことができる。

＜第２の実施形態例＞
（排気ガス処理装置）
本発明の排気ガス処理装置の第２の実施形態例について説明する。
図２に、本実施形態例の排気ガス処理装置を示す。本実施形態例の排気ガス処理装置１は、易重合性物質を含む排気ガスを燃焼させる装置であって、固定床断熱型燃焼反応器１０（以下、燃焼反応器１０と略す。）と第１の送風機４０と冷却器３０と第２の送風機９０とを具備し、排気ガスを燃焼反応器１０に導入する前に加熱する熱交換器を具備しないものである。なお、本実施形態例における燃焼反応器１０および冷却器３０は第１の実施形態例の燃焼反応器１０および冷却器３０と同様であり、説明を省略する。

また、本実施形態例の排気ガス処理装置１は、排気ガスを含む混合ガスを燃焼反応器１０に供給するための第１の配管５１と、燃焼反応器１０から排出された高温のガス（以下、高温ガスということがある。）の一部を冷却器３０に供給するための第２の配管５２と、第２の配管５２から高温ガスの残部を第１の送風機４０に供給するための第３の配管５３と、冷却器３０から排出されたガス（以下、冷却ガスということがある。）の一部を第２の送風機９０に供給するための第４の配管５４と、第１の送風機４０により送風された高温ガスを第１の配管５１に供給するための第５の配管（返送用配管）５５と、第２の送風機９０により送風された冷却ガスを第１の配管５１に供給するための第６の配管（返送用配管）５６とを具備する。
また、第１の配管５１に排気ガスを供給するための排気ガス供給用配管１１を具備する。

また、本実施形態例の排気ガス処理装置１は、第１の配管５１に取り付けられた第１のガス温度測定器６１と、第１のガス温度測定器６１によって測定されたガス温度に応じて第１の送風機４０の送風量を制御する第１の制御部６６と、第２の配管５２に取り付けられた第２のガス温度測定器６４と、第２のガス温度測定器６４によって測定されたガス温度に応じて第２の送風機９０の送風量を制御する第２の制御部６５とを具備する。

さらに、本実施形態例の排気ガス処理装置１においても、第１の実施形態例の排気ガス処理装置２と同様に、第１の熱交換器７１と、第２の熱交換器７２と、第８の配管７３と、第９の配管７４と、排出管７５と、支燃性ガス供給用配管８１と、水供給用配管８２と、加熱水供給用配管８３と、スチーム用配管８４と、第３のガス温度測定器８５と、圧力測定器８６と、スチーム圧力調整弁８７と、第３の制御部８８とを具備する。

第１の送風機４０は、燃焼反応器１０から排出された高温ガスの一部を第１の配管５１に送風するものである。
第２の送風機９０は、冷却器３０から排出された冷却ガスの一部を第１の配管５１に送風するものである。
第１の送風機４０および第２の送風機９０としては、具体的には、ブロワが用いられる。

本実施形態例の排気ガス処理装置１では、燃焼反応器１０から排出された高温ガスの一部が、第２の配管５２、第３の配管５３、第１の送風機４０および第５の配管５５を介して、第１の配管５１内の混合ガスに混合されるようになっている。また、冷却器３０により冷却された冷却ガスの一部が、第４の配管５４、第２の送風機９０および第６の配管５６を介して、第１の配管５１内の混合ガスに混合されるようになっている。

［作用効果］
上記排気ガス処理装置１では、燃焼反応器１０から排出された高温ガスを冷却せずに排気ガスに混合されるようになっているから、燃焼反応器１０から排出された高温ガスの熱を利用しつつも熱交換器を用いずに排気ガスを加熱できる。したがって、長期間にわたって安定に、易重合性物質を含有する排気ガスを処理できる。
また、燃焼反応器１０から排出された高温ガスが第１の送風機４０により排気ガスに混合されるようになっており、冷却器３０から排出された冷却ガスが第２の送風機９０により排気ガスに混合されるようになっている。これにより、燃焼反応器１０に供給する排気ガスの温度と、燃焼反応器１０での温度上昇幅とを各々独立して制御できる。そのため、燃焼反応温度を容易に制御できる。

（排気ガス処理方法）
上記排気ガス処理装置１を用いた排気ガス処理方法の実施形態例について説明する。
本実施形態例の排気ガス処理方法は、燃焼工程と第１の送風工程と冷却工程と第２の送風工程と混合工程とを有する。
以下、各工程について説明する。

［燃焼工程］
本実施形態例の燃焼工程における排気ガス、支燃性ガス、混合ガスの温度、燃焼反応器１０から排出された高温ガスの温度は第１の実施形態例と同様である。
本実施形態例では、混合ガスに、第１の送風機４０により送風されたガスと、第２の送風機９０により送風されたガスとが添加される。したがって、燃焼反応器１０に導入される混合ガスは、排気ガス、支燃性ガス、第１の送風機４０により送風されたガスおよび第２の送風機９０により送風されたガスを含む。

本実施形態例では、混合ガスの温度を前記範囲に調整するために、第１のガス温度測定器６１により第１の配管５１内の混合ガスの温度を測定し、混合ガスの温度が目標値になるように、第１の制御部６６によって第１の送風機４０の送風量を制御する。
具体的には、混合ガスの温度が目標値より高い際には、第１の送風機４０の送風量を少なく、混合ガスへの高温ガスの混合量を減らして混合ガスの温度を下げる。一方、混合ガスの温度が目標値より低い際には、第１の送風機４０の送風量を増やし、混合ガスへの高温ガスの混合量を増やして混合ガスの温度を上げる。
また、混合ガスの温度は、後述する冷却工程後のガス温度の制御によっても調整されている。

本実施形態例では、燃焼反応器１０から排出された高温ガスの温度を適切な範囲に調整するために、第２のガス温度測定器６４により第２の配管５２内のガスの温度を測定し、第２の配管５２内のガスの温度が目標値になるように、第２の制御部６５によって第２の送風機９０の送風量を制御する。
具体的には、第２の配管５２内のガスの温度が目標値より高い際には、第２の送風機９０の送風量を多くして、燃焼により不活性化したガスの混合ガスへの混合量を増やし、易重合性物質濃度を下げて、燃焼反応器１０内での燃焼を抑える。第２の配管５２内のガスの温度が目標値より低い際には、第２の送風機９０の送風量を少なくして、燃焼により不活性化したガスの混合ガスへの混合量を減らし、易重合性物質濃度を上げて、燃焼反応器１０内での燃焼を活発にする。

［第１の送風工程］
第１の送風工程は、燃焼反応器１０から排出された高温ガスの一部を第１の送風機４０によって送風する工程である。第１の送風機４０により送風された高温ガスは第５の配管５５を介して第１の配管５１に供給される。

［冷却工程］
冷却工程は、燃焼工程により生成した高温ガスの一部を、第２の配管５２を介して冷却器３０に供給して冷却する工程である。
本実施形態例における高温ガスの冷却方法、冷却後のガスの温度調整は第１の実施形態例と同様である。ただし、第４の配管５４内の温度は、第１の配管５１内の温度、すなわち燃焼反応器１０の入口温度に設定することが好ましい。

［第２の送風工程］
第２の送風工程は、冷却器３０により冷却した冷却ガスの一部を第２の送風機９０によって送風する工程である。第２の送風機９０により送風された冷却ガスは第６の配管５６を介して第１の配管５１に供給される。
ここで、冷却ガスの温度が第１の配管５１内の温度に設定されていれば、第１の制御部６６と第２の制御部６５との相互干渉が発生せず、第１の配管５１内の温度が安定するため、好ましい。

［混合工程］
混合工程は、第１の送風工程により送風された高温ガスおよび第２の送風工程により送風された冷却ガスを、第１の配管５１内の排気ガスに混合する工程である。

［他の工程］
本実施形態例における他の工程も、第１の実施形態例と同様にして行う。

［作用効果］
上記排気ガス処理方法では、燃焼工程後の高温のガスを冷却せずに排気ガスに混合するから、燃焼工程後の高温ガスの熱を利用しつつも熱交換器を用いずに排気ガスを加熱できる。したがって、長期間にわたって安定に、易重合性物質を含有する排気ガスを処理できる。

（他の実施形態例）
なお、本発明は上記実施形態例に限定されない。例えば、上記実施形態例では、廃熱を有効利用するために冷却器３０として貫流式ボイラを用いたが、公知の冷却器あるいは熱交換器を用いてもよい。
また、第２の実施形態例では、燃焼反応器１０から排出されたガスの一部を冷却器３０により冷却し、残部を冷却せずに送風機２０に供給したが、燃焼反応器１０から排出されたガスの全部を冷却器３０により冷却してもよい。その場合、冷却器３０での冷却の程度を調節することによって、混合ガスに混合するガスの温度を調整してもよい。
また、上記実施形態例では、冷却器３０から排出されたガスの残部の熱を利用し、第１の熱交換器７１により水を加熱し、第２の熱交換器７２により支燃性ガスを加熱したが、これらは本発明の必須要件ではない。
また、返送用配管（第５の配管５５、第６の配管５６）を排気ガス供給用配管１１または支燃性ガス供給用配管８１に接続して、送風機２０、第１の送風機４０、第２の送風機９０によって送風したガスを、排気ガスまたは支燃性ガスに混合してもよい。
また、送風機により送風されたガスの残部の一部のみが排気ガス、支燃性ガスまたは混合ガスに混合されてもよい。

上記排気ガス処理方法は、易重合性物質用原料の気相接触酸化反応により易重合性物質を製造する方法に含まれてもよい。
また、本発明対象の排気ガス処理プロセス以外のプロセスの加熱必要流体を取り込んで、ピンチテクノロジー手法を活用するなどして、より効率に優れたシステムを組むことができる。

１，２ 排気ガス処理装置
１０ 燃焼反応器
１１ 排気ガス供給用配管
２０ 送風機
３０ 冷却器
４０ 第１の送風機
５１ 第１の配管
５２ 第２の配管
５３ 第３の配管
５４ 第４の配管
５５ 第５の配管（返送用配管）
５６ 第６の配管（返送用配管）
５７ 第７の配管
６１ 第１のガス温度測定器
６２ ガス流量調整弁
６３，６６ 第１の制御部
６４ 第２のガス温度測定器
６５ 第２の制御部
７１ 第１の熱交換器
７２ 第２の熱交換器
７３ 第８の配管
７４ 第９の配管
７５ 排出管
８１ 支燃性ガス供給用配管
８２ 水供給用配管
８３ 加熱水供給用配管
８４ スチーム用配管
８５ 第３のガス温度測定器
８６ 圧力測定器
８７ スチーム圧力調整弁
８８ 第３の制御部
９０ 第２の送風機

Claims (12)

1. 燃焼触媒が充填され、易重合性物質を含有する排気ガスおよび支燃性ガスを含む混合ガスが熱交換器に通されずに導入されて易重合性物質を燃焼する固定床断熱型燃焼反応器と、
   該固定床断熱型燃焼反応器から排出されたガスの少なくとも一部を冷却する冷却器と、
   該冷却器から排出されたガスの少なくとも一部を送風する送風機と、
   該送風機により送風されたガスを、前記排気ガスを移送するための配管、前記支燃性ガスを移送するための配管、前記混合ガスを移送するための配管のうちの１つ以上に供給するための配管と、
   前記固定床断熱型燃焼反応器から前記冷却器に送られるガスの温度を測定する温度測定器と、
   該温度測定器によって測定されたガス温度に応じて前記送風機の送風量を制御する制御部とを具備することを特徴とする排気ガス処理装置。
2. 前記冷却器から排出されたガスの少なくとも一部を移送する配管に、前記固定床断熱型燃焼反応器から排出されたガスのうち前記冷却器を経由しないガスの少なくとも一部を供給するための配管を具備することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス処理装置。
3. 燃焼触媒が充填され、易重合性物質を含有する排気ガスおよび支燃性ガスを含む混合ガスが熱交換器に通されずに導入されて易重合性物質を燃焼する固定床断熱型燃焼反応器と、
   該固定床断熱型燃焼反応器から排出されたガスの一部を送風する第１の送風機と、
   前記固定床断熱型燃焼反応器から排出されたガスの残部の少なくとも一部を冷却する冷却器と、
   該冷却器から排出されたガスの少なくとも一部を送風する第２の送風機と、
   前記第１の送風機により送風されたガスおよび前記第２の送風機により送風されたガスを、前記排気ガスを移送するための配管、前記支燃性ガスを移送するための配管、前記混合ガスを移送するための配管のうちの１つ以上に供給するための配管とを具備することを特徴とする排気ガス処理装置。
4. 前記排気ガスが、易重合性物質を含む混合物から易重合性物質を分離して残ったガス、および、易重合性物質を含む混合物から易重合性物質を分離して残った液を蒸発させて得たガス、の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス処理装置。
5. 易重合性物質を含有する排気ガスおよび支燃性ガスを含む混合ガスを熱交換器に通さずに燃焼触媒に接触させて、易重合性物質を燃焼させる燃焼工程と、
   該燃焼工程で生成したガスの少なくとも一部を冷却する冷却工程と、
   該冷却工程で冷却したガスの少なくとも一部を送風する送風工程と、
   送風工程で送風したガスを、前記排気ガス、前記支燃性ガス、前記混合ガスのうちの１つ以上混合する混合工程とを有し、
   燃焼工程から冷却工程に送られるガスの温度を測定し、そのガスの温度が目標値になるように送風工程における送風量を制御することを特徴とする排気ガス処理方法。
6. 前記送風工程では、前記燃焼工程で生成したガスのうち前記冷却器を経由しないガスの少なくとも一部を、前記冷却工程で冷却したガスの少なくとも一部と共に送風することを特徴とする請求項５に記載の排気ガス処理方法。
7. 前記排気ガスおよび前記支燃性ガスに加えて送風工程で送風したガスをさらに含んで燃焼工程に供給される混合ガスの温度を１５０〜３００℃に調整することを特徴とする請求項５または６に記載の排気ガス処理方法。
8. 易重合性物質を含有する排気ガスおよび支燃性ガスを含む混合ガスを熱交換器に通さずに燃焼触媒に接触させて、易重合性物質を燃焼させる燃焼工程と、
   該燃焼工程で生成したガスの一部を送風する第１の送風工程と、
   前記燃焼工程で生成したガスの残部の少なくとも一部を冷却する冷却工程と、
   該冷却工程で冷却したガスの少なくとも一部を送風する第２の送風工程と、
   第１の送風工程で送風したガスおよび第２の送風工程で送風したガスを、前記排気ガス、前記支燃性ガス、前記混合ガスのうちの１つ以上に混合する混合工程とを有することを特徴とする排気ガス処理方法。
9. 前記排気ガスおよび前記支燃性ガスに加えて第１の送風工程で送風したガスと第２の送風工程で送風したガスとをさらに含んで燃焼工程に供給される混合ガスの温度を１５０〜３００℃に調整することを特徴とする請求項８に記載の排気ガス処理方法。
10. 前記排気ガスが、易重合性物質を含む混合物から易重合性物質を分離して残ったガス、および、易重合性物質を含む混合物から易重合性物質を分離して残った液を蒸発させて得たガス、の少なくとも一方であることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の排気ガス処理方法。
11. 燃焼工程から排出されたガスの温度が４００〜７００℃であることを特徴とする請求項５〜１０のいずれかに記載の排気ガス処理方法。
12. 請求項５〜１１のいずれかに記載の排気ガス処理方法を含み、易重合性物質用原料の気相接触酸化反応により易重合性物質を得ることを特徴とする易重合性物質の製造方法。

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