KR20040044378A - Method for Reducing Waste Oxide Gas Emissions in Industrial Processes - Google Patents

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폴레슬리버나데트
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롬 앤드 하스 캄파니
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Abstract

PURPOSE: A reduction method of exhausted waste NOx(Nitric Oxide) is provided to operate a thermal oxygenator with the minimum waste NOx gas emission and to maintain the optimum resolution efficiency during a waste resolution. CONSTITUTION: A waste stream(14) is fed to a thermal oxygenator. The minimum part of the waste stream is combusted in a primary combustion area(22) of the thermal oxygenator. The minimum part of the waste stream is injected to a downstream waste resolution area(26) of the thermal oxygenator. Thereby, the emission of waste NOx from the thermal oxygenator is reduced. Therefore, the NOx emission in a waste resolution process is reduced without decreasing the entire waste resolution efficiency.

Description

산업 공정에서의 폐기 산화물 가스 방출 감소방법{Method for Reducing Waste Oxide Gas Emissions in Industrial Processes}Method for Reducing Waste Oxide Gas Emissions in Industrial Processes

본 발명은 산업 공정에서 원하지 않는 방출의 감소방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 열 산화도중에 폐기 산화물 가스의 생성을 감소시키는 방법에관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing unwanted emissions in industrial processes. More specifically, the present invention relates to a method for reducing the generation of waste oxide gas during thermal oxidation.

열산화기가 산업 공정에서 폐기물 스트림의 처리에 자주 사용된다. 일반적인 열산화기에서, 폐기물 스트림 및 산화제가 고온에서 결합되어 폐기물을 분해한다. 상기 폐기물 스트림이 상기 산화제와 잘 혼합되며, 상기 폐기물이 충분한 시간동안 열 산화기내에서 고온으로 유지되는 경우, 산화반응의 결합으로 폐기물이 분해될 것이다. 또한, 연료 스트림을 열산화기로 제공하는 것이 요구된다. 상기 연료 스트림을 열산화기에서 동시에 연소시켜 원하는 폐기물 분해 온도를 유지한다. 몇몇 예에 있어서, 열회수 스팀 보일러(HRSB)와 같은 폐기물 열 회수 장치가 또한 열 산화기에 편입될 수 있으나 이는 1차적인 목적이 아니다. 열산화기의 경우에, 무엇보다도 폐기물 분해 효율의 최대화가 요구되며, HRSB의 사용은 임의적인 것이다.Thermal oxidizers are often used for the treatment of waste streams in industrial processes. In a typical thermal oxidizer, a waste stream and an oxidant are combined at high temperatures to decompose the waste. If the waste stream is well mixed with the oxidant and the waste is kept at high temperature in a thermal oxidizer for a sufficient time, the waste will be decomposed by the combination of oxidation reactions. There is also a need to provide a fuel stream to the thermal oxidizer. The fuel stream is burned simultaneously in a thermal oxidizer to maintain the desired waste cracking temperature. In some instances, waste heat recovery devices such as heat recovery steam boilers (HRSB) may also be incorporated into the thermal oxidizer but this is not the primary purpose. In the case of thermal oxidizers, first of all, maximization of waste decomposition efficiency is required, and the use of HRSB is arbitrary.

분해 효율성의 유지에 요구되는 고온(일반적으로 600℃이상)으로 인해, 폐기 산화물 가스("WOG")가 열 산화기 조작의 부산물로 자주 생성된다. 폐기 산화물 가스는 질소기초 산화물(NOx), 황-기초 산화물(SOx), 탄소-기초 산화물(COx), 혹은 이들의 혼합물을 함유하는 가스이다. 이러한 폐기 산화물 가스는 화학적, 연소 혹은 열처리를 포함하는 다양한 공정에 의해 생성된다.Due to the high temperatures (typically above 600 ° C.) required to maintain decomposition efficiency, waste oxide gas (“WOG”) is frequently produced as a byproduct of thermal oxidizer operation. The waste oxide gas is a gas containing nitrogen-based oxides (NOx), sulfur-based oxides (SOx), carbon-based oxides (COx), or mixtures thereof. Such waste oxide gases are produced by a variety of processes including chemical, combustion or heat treatment.

환경에 도입되는 경우, 폐기 산화물 가스는 바람직하지 않은 효과를 생성할 수 있다. 예를 들어, 질소기초 산화물은 오존 형성에 주요 역할을 하며 이는 산성비의 질산성분의 원인인 것으로 여겨진다. 황-기초 산화물은 호수 및 개울의 산성화와 관련이 있으며, 이는 건축물 및 유물의 부식을 촉진시켜 가시도를 감소시키고 건강에 악영향을 미치는 것이다. 탄소-기초 산화물 특히, 일산화탄소는 일반인에게 심각한 건강상의 문제를 일으키며 이는 세계적으로 고심하고 있는 바이다. 이러한 심각한 역환경 및 건강상의 역효과로 인해서, 폐기 산화물 가스를 환경에 도입하는 것은 국가 및 지역적으로 엄격하게 규제된다. 이러한 규제는 가까운 시일내에 보다 엄격해질 것으로 예상된다.When introduced into the environment, waste oxide gases can produce undesirable effects. Nitrogen-based oxides, for example, play a major role in ozone formation, which is believed to be responsible for the nitrate component of acid rain. Sulfur-based oxides are associated with acidification of lakes and streams, which promote corrosion of buildings and artifacts, reducing visibility and adversely affecting health. Carbon-based oxides, in particular carbon monoxide, cause serious health problems for the general public, which is a global concern. Due to this serious adverse environmental and health adverse effects, the introduction of waste oxide gas into the environment is strictly regulated nationally and regionally. Such regulations are expected to be more stringent in the near future.

열 산화기의 일 목적은 폐기 화합물을 파괴하는 것이며, 바람직하게는 이들을 무해한 이산화탄소 및 물로 전환하는 것이다. 이에 따라, WOG의 발생은 공업에서 최소화되어야 하는 것이므로 바람직하지 않다. 열 산화기의 다양하며 상이한 디자인 및 구조가 제안되었으나, 이들은 모두 최소 하나의 고온 폐기물 분해지역을 포함하며, 이에 따라 최소 약간의 WOG를 생성한다.One purpose of thermal oxidizers is to destroy waste compounds, preferably to convert them into harmless carbon dioxide and water. Accordingly, the generation of WOG is undesirable because it is to be minimized in the industry. Various and different designs and structures of thermal oxidizers have been proposed, but they all contain at least one hot waste cracking zone, thus producing at least some WOG.

열산화기와 반대로, 공업용 보일러는 연료-연소로 열을 스팀으로 전환시킨다. 공업용 보일러(또한 유틸리티 보일러, 상업용 보일러, 공공시설 보일러, 혹은 직열 보일러라 칭함)는 최소 하나의 연소지역(일반적으로, "로(furnace)" 섹션이라 함) 및 최소 하나의 스팀 보일러 섹션을 포함한다. 공업용 보일러에서 생성된 스팀은 가열적용 -정제소에서 증류관의 조작과 같은- 에 사용될 수 있거나 혹은 일반적으로 스팀은 전기력 발생에 결합된 스팀 터빈 드라이브에 원동력을 제공한다. 이러한 목적의 차이에도 불구하고, 공업용 보일러는 또한 그 조작의 결과로 WOG를 생성한다.In contrast to thermal oxidizers, industrial boilers convert heat to steam with fuel-combustion. Industrial boilers (also called utility boilers, commercial boilers, utility boilers, or direct-heat boilers) comprise at least one combustion zone (generally referred to as a "furnace" section) and at least one steam boiler section. . Steam generated in an industrial boiler can be used for heating applications, such as the operation of a distillation tube in a refinery, or in general, steam provides the driving force for a steam turbine drive coupled to electrical power generation. Despite this difference in purpose, industrial boilers also produce WOG as a result of their operation.

열산화기보다 더 많은 공업용 보일러가 사용되기 때문에, 최근 대부분의 WOG 방출-감소 작업은 열 산화기 조작 보다는 공업용 보일러의 개선에 초점을 맞추고 있다. 특히, 미국 정부 뿐만 아니라, 많은 공업용 보일러 제조사들은 공업용 보일러에 의해 생성되는 NOx 방출의 감소에 대한 연구를 하고 있다. 이러한 결과로 발전된 방출 감소 방법은 공업용 보일러가 제한된 수의 연료 - 주로 석탄 및 고순도 천연가스 - 를 사용하며, 이러한 연료는 상대적으로 일정한 조성을 가지며 필수적으로 일정한 연소율로 사용됨을 이용하는 것이다.Since more industrial boilers are used than thermal oxidizers, most of the recent WOG emission-reduction operations focus on improving industrial boilers rather than thermal oxidizer operations. In particular, as well as the US government, many industrial boiler manufacturers are studying the reduction of NOx emissions produced by industrial boilers. The resulting emission reduction method utilizes industrial boilers with a limited number of fuels, mainly coal and high purity natural gas, which have a relatively constant composition and are essentially used at a constant combustion rate.

몇몇의 알려진 공업용 보일러 방출 감소 방법이 또한 산업 공정 열산화기에 적용될 수 있다는 것이 제시되었다. 불행하게도 이러한 방법은 제한된 용도이다. 모든 공업용 보일러 방출 감소방법은 실질적인 자본, 조작 혹은 유지 비용과 관련된다. 이러한 방법이 폐기물 분해 시스템에 적용되는 경우 경제적으로 바람직하지 않은 것이다. 또한, 공업용 열산화기에 보일러-관련 방법의 무계획적인 적용은 폐기물 분해 효율성을 감소시키며 폐기 산화물 가스 자체로 환경에 해로운 부산물을 자주 발생할 수 있다.It has been suggested that some known industrial boiler emission reduction methods can also be applied to industrial process thermal oxidizers. Unfortunately this method is of limited use. All industrial boiler emission reduction methods involve substantial capital, operating or maintenance costs. This method is economically undesirable when applied to waste cracking systems. In addition, unplanned application of boiler-related methods to industrial thermal oxidizers reduces waste cracking efficiency and often generates harmful environmental by-products from the waste oxide gas itself.

공업용 보일러의 일반적인 폐기 산화물 가스 감소방법은 두개의 광범위한 카테고리: 연소 개질 및 후-연소공정으로 나누어질 수 있다. NOx의 형성을 억제하는 감소방법을 "연소개질"이라 하며, 이는 낮은 NOx 연소기, 과연소 공기, 재연소, 연관 가스 재순환 및 작업상 개질을 포함한다. 일단 형성된 NOx를 분해하는 감소 방법을 "후연소공정"이라 한다. 상기 후연소 공정은 선택적인 촉매 환원, 선택적인 비-촉매 환원 및 혼성 공정을 포함한다.Common waste oxide gas reduction methods for industrial boilers can be divided into two broad categories: combustion reforming and post-combustion processes. Reduction methods that inhibit the formation of NOx are referred to as "combustibles", which include low NOx combustors, overburn air, reburn, associated gas recirculation and operational reform. The reduction method of decomposing NOx once formed is referred to as "postburning process". The postcombustion process includes a selective catalytic reduction, a selective non-catalytic reduction and a hybrid process.

저 NOx 연소기(LNBs)는 단계된 연소에 어느정도의 양을 사용하여 연료 및 공기의 혼합을 제어하도록 디자인된 일연소 개질방법이다. 단계된 연소는 1차 단계에서의 약간의 연소 및 폐기물 분해 장치의 재연소 부분에서의 부가적인 연소를 포함한다. 결과적으로 단계적인 감소는 연소의 몇몇 상도중에 화염온도 및 산소농도 모두를 감소시키며, 이는 차례로 열 NOx 및 연료 NOx 제조를 감소시킨다. 단계된 연소 연료 가스 뿐만 아니라 1차 연소 단계로 전달되는 연료 가스를 달성하기 위해 재연소단계로 제공되는 것이 요구된다. 이러한 실시의 잠재적인 잇점은 장치의 재연소부분에서 과량의 연료 가스를 소비하는 것이다.Low NOx combustors (LNBs) are a single combustion reforming method designed to control the mixing of fuel and air using some amount for staged combustion. Staged combustion includes some combustion in the first stage and additional combustion in the reburn portion of the waste cracking device. As a result, the gradual reduction reduces both flame temperature and oxygen concentration during some phases of combustion, which in turn reduces thermal NOx and fuel NOx production. It is required to be provided in a reburn stage to achieve not only staged combustion fuel gas but also fuel gas delivered to the primary combustion stage. A potential advantage of this practice is the consumption of excess fuel gas in the reburn portion of the device.

특정한 보일러 조작 매개변수의 변화는 NOx의 생성을 보다 낮추는 로의 조건을 생성하며 - 이러한 변화를 일반적으로 작업상 개질 방법이라 한다. 예로는 연소기-아웃-오브-서비스(BOOS), 저과량 공기(LEA), 및 편향 점화(BF)를 포함한다.Changes in certain boiler operating parameters create furnace conditions that lower the production of NOx-these changes are generally referred to as operational reforming methods. Examples include combustor-out-of-service (BOOS), low excess air (LEA), and deflection ignition (BF).

전술된 바와 같은 통상적인 연소개질 방법은 매우 자본 집약적이거나 혹은작업상 개질의 경우에 요구되는 폐기물 분해 효율성을 달성하기에 불리한 것이다. 상기된 바와 같이, 일단 형성된 NOx를 분해하는 방법을 "후연소 공정"이라 하며, 이는 선택적인 촉매 환원(SCR), 선택적인 비-촉매 환원(SNCR) 및 혼성공정을 포함한다.Conventional combustion reforming methods as described above are very capital intensive or disadvantageous in achieving the required waste decomposition efficiency in the case of operational reforming. As noted above, the process of decomposing NOx once formed is referred to as a "postcombustion process", which includes selective catalytic reduction (SCR), selective non-catalytic reduction (SNCR), and hybrid processes.

통상적인 후연소 방법이 WOG 방출이 약간 감소된 수준으로 달성될 수 있으나, 이는 바람직하지 않은 환경적 결함이 없지 않은 것이다. 예를 들어, SNCR의 사용으로 암모니아 및 아질산 산화물을 환경에 방출된다. 방출된 암모니아는 공기 히터 오염, 연기기둥 형성 및 두드러진 날림재등의 오염을 포함하는 SNCR 시스템의 하류에 역효과를 미칠 수 있다. 또한 SCR은 암모니아와 같은 바람직하지 않은 영향을 미치며, 바람직하지 않은 황 산화물 및 높은 가스-측압 저하의 생성을 증가시킨다. 또한, SNCR 및 SCR 방법에 의해 요구되는 암모니아의 취급 및 저장은 안정성에 있어 심각한 것이다. 게다가, 상기 SCR 완화 방법은 지올라이트 혹은 귀금속 촉매를 사용한다. 이러한 촉매는 구입하기에 고가일 뿐만 아니라 그 유용 수명이후 폐기시에도 고비용이 소비된다. 또한 상기 촉매는 황-함유 화합물과 같은 오염에 민감하며, 상기 시스템은 쉽게 오염될 수 있다(예를 들어, 암모니아 술페이트의 원-위치(in-situ) 형성). 유지비가 또한 산화물 분해 방법으로 증가되며 특수화된 연속 방출 모니터링 장치가 시스템의 실행을 모니터하는데 종종 요구된다.Conventional post-combustion methods can be achieved with slightly reduced levels of WOG emissions, but this is not free of undesirable environmental deficiencies. For example, the use of SNCR releases ammonia and nitrite oxides into the environment. The released ammonia can adversely affect downstream of the SNCR system, including contamination of air heaters, smoke plume formations, and prominent blowing materials. SCR also has an undesirable effect, such as ammonia, and increases the production of undesirable sulfur oxides and high gas-side pressure drops. In addition, the handling and storage of ammonia required by the SNCR and SCR methods is a serious one for stability. In addition, the SCR mitigation method uses a zeolite or precious metal catalyst. Such catalysts are not only expensive to purchase but also expensive to dispose of after their useful life. The catalyst is also susceptible to contamination, such as sulfur-containing compounds, and the system can be easily contaminated (eg, in-situ formation of ammonia sulphate). Maintenance costs are also increased by the oxide decomposition method and specialized continuous emission monitoring devices are often required to monitor the performance of the system.

따라서, 현재 산업적인 방법 중 열 산화기와 관련된 폐기 산화물 가스의 감소 방법에는 많은 문제점이 있다. 산업 공정내에서 열산화기가 최소의 폐기 산화물 가스 방출로 조작되며 폐기물 분해 도중에 최적의 분해효율을 유지하는, 간단하며 저비용의 고효율 공정이 요구된다. 나아가, 1차 연소지역 중 연료 가스 하류의 필요없이 감소된 양의 폐기 산화물 가스를 생성할 수 있는 열 산화기가 요구된다.Therefore, there are many problems in the current method of reducing waste oxide gas associated with thermal oxidizer. There is a need for a simple, low cost, high efficiency process in which thermal oxidizers are operated with minimal waste oxide gas emissions within an industrial process and maintain optimum decomposition efficiency during waste decomposition. Furthermore, there is a need for a thermal oxidizer capable of producing a reduced amount of waste oxide gas without the need for fuel gas downstream of the primary combustion zone.

도 1은 본 발명의 일구현에 해당하는 수평 다단계 열 산화기이다.1 is a horizontal multistage thermal oxidizer corresponding to one embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 선택적인 구현에 해당하는 수직 다단계 열산화기이다.2 is a vertical multistage thermal oxidizer corresponding to an alternative implementation of the invention.

주요 도면 부호의 설명Description of the main reference numerals

산화제 스트림......10 보조 산화제 스트림........13Oxidant Stream ... 10 Auxiliary Oxidant Stream ...

1차 연소지역.......22 폐기물 분해지역...........26Primary combustion zone ... 22 Waste decomposition zone ... 26

산화제 스트림......110 연소 연료 스트림..........122Oxidant stream ... 110 Combustion fuel stream .......... 122

1차 연소지역.......122 폐기물 분해지역...........124Primary combustion zone ......... 122 Waste decomposition zone .......... 124

따라서, 본 발명의 일구현은 산업 공정에서 폐기 가스 산화물 방출을 감소시키는 새로운 방법을 제공한다. 본 발명의 다른 구현은 보다 낮은 폐기가스 산화물 방출을 생성하는 새로운 폐기물 분해 공정을 제공하는 것이다. 이는 다음의 설명을 통하여 보다 명백해 질것이다.Thus, one embodiment of the present invention provides a new method of reducing waste gas oxide emissions in industrial processes. Another embodiment of the present invention is to provide a new waste cracking process that produces lower waste gas oxide emissions. This will be more apparent through the following description.

따라서, 본 발명의 일구현은 NOx 방출의 발생을 감소시키는 새로운 방법을 제공하는 것이다. 이러한 공정은: 폐기 스트림을 열산화기로 보내는 단계; 열산화기의 1차 연소지역에서 상기 폐기물 스트림의 최소 일부분을 연소하는 단계; 및 상기 열 산화기의 하류 폐기물 분해 지역에 상기 폐기물 스트림의 최소 일부분을 주입하는 단계를 포함한다. 상기 폐기물 스트림은 최소 약 0.5몰%의 반응성 폐기물 성분 및 최대 약 99.5몰%의 비활성 성분을 포함한다. 상기 폐기물 스트림은 최소 약 2.0몰%의 반응성 폐기물 성분 및 최대 약 98몰%의 비활성 성분을 포함하는 것이 바람직하다.Accordingly, one embodiment of the present invention is to provide a new method of reducing the occurrence of NOx emissions. This process comprises: sending a waste stream to the thermal oxidizer; Combusting at least a portion of the waste stream in a primary combustion zone of a thermal oxidizer; And injecting at least a portion of the waste stream into a waste cracking zone downstream of the thermal oxidizer. The waste stream comprises at least about 0.5 mole percent of reactive waste components and up to about 99.5 mole percent of inert components. The waste stream preferably comprises at least about 2.0 mole percent of reactive waste components and up to about 98 mole percent of inert components.

본 발명의 방법은 나아가 수성 폐기물 스트림을 1차 연소지역에 공급하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 하류 폐기물 분해 지역으로 부수적인 폐기물을 공급하는 단계를 포함하며, 상기 부수적인 폐기물은 수성 폐기물 및 대체 폐기물로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.The method further comprises feeding an aqueous waste stream to the primary combustion zone. The present invention also includes supplying incidental waste to a downstream waste cracking zone, wherein the incidental waste is selected from the group consisting of aqueous waste and alternative waste.

본 발명의 방법은 산업 공정과 결합될 수 있으며 산업 공정에 의해 생성되는 생성물은 아크릴산, 메타크릴산, 아크롤레인, 메타크롤레인, 시안화수소, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 프탈산 무수물, 말레산 무수물 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.The process of the invention can be combined with industrial processes and the products produced by industrial processes are acrylic acid, methacrylic acid, acrolein, methacrolein, hydrogen cyanide, acrylonitrile, methacrylonitrile, phthalic anhydride, maleic anhydride And mixtures thereof.

본 발명의 선택적인 구현은 산업 화학적 공정에서 폐기 산화물 가스 방출을 감소시키는 방법을 제공하며, 상기 산업 화학적 공정은: 메타크릴산, 아크롤레인, 메타크롤레인, 시안화수소, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 프탈산 무수물, 말레산 무수물, 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 생성물을 생성한다. 본 발명의 선택적인 구현은 폐기물 스트림을 수평 열산화기로 보내는 단계; 상기 열산화기의 1차 연소지역에서 상기 폐기물 스트림의 최소 일부분을 연소하는 단계; 및 상기 열산화기의 하류 폐기물 분해 지역에 상기 폐기물 스트림의 최소 일부분을 주입하는 단계를 포함한다. 선택적인 구현의 폐기물 스트림은 최소 약 0.5몰%의 반응성 폐기물 성분 및 최대 약 99.5몰%의 비활성 성분을 포함한다. 본 발명의 선택적인 구현은 또한 수성 폐기물 스트림을 1차 연소 지역으로 공급하는 단계를 포함한다. 본 발명의 선택적인 구현은 또한 부수적인 폐기물을 하류 폐기물 분해 지역에 공급하는 단계를 포함하며, 상기 부수적인 폐기물은 수성 폐기물 및 대체 폐기물로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.An alternative embodiment of the present invention provides a method for reducing waste oxide gas emissions in an industrial chemical process, the industrial chemical process comprising: methacrylic acid, acrolein, methacrolein, hydrogen cyanide, acrylonitrile, methacrylonitrile To a product selected from the group consisting of phthalic anhydride, maleic anhydride, and mixtures thereof. Optional implementations of the invention include directing a waste stream to a horizontal thermal oxidizer; Combusting at least a portion of the waste stream in the primary combustion zone of the thermal oxidizer; And injecting at least a portion of the waste stream into a waste cracking zone downstream of the thermal oxidizer. An alternative embodiment waste stream comprises at least about 0.5 mole percent of reactive waste components and up to about 99.5 mole percent of inert components. Optional implementations of the invention also include feeding an aqueous waste stream to the primary combustion zone. Optional implementations of the invention also include supplying incidental waste to the downstream waste cracking zone, wherein the incidental waste is selected from the group consisting of aqueous waste and alternative waste.

이하 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 폐기 산화물 가스 방출의 감소방법에 관한 것이다. 특히, 열 산화기에서 생성되는 폐기 산화물 가스 방출은 최소 하나의 1차 연소지역 및 최소 하나의 하류 폐기물 분해지역을 포함하는 다중-지역 폐기물 열 산화기의 사용으로 감소될 수 있다. 최소 부분의 폐기물 분해 전에 연료의 1차연소를 수행함으로서, 폐기물 분해 공정에서 폐기 산화물 가스 방출이 전체 폐기물 분해 효율의 상당한 손실 없이 경제적으로 감소될 수 있다는 것을 발견하였다. 나아가 수성 폐기물 스트림을 1차 연소 지역에 첨가하여 폐기 산화물 가스 방출을 감소시킬 수 있음을 발견하였다.The present invention relates to a method of reducing waste oxide gas emissions. In particular, the waste oxide gas emissions produced in the thermal oxidizer can be reduced by the use of a multi-zone waste thermal oxidizer comprising at least one primary combustion zone and at least one downstream waste cracking zone. By performing the primary combustion of the fuel prior to at least a fraction of the waste decomposition, it has been found that waste oxide gas emissions in the waste decomposition process can be economically reduced without significant loss of overall waste decomposition efficiency. It has further been found that aqueous waste streams can be added to the primary combustion zone to reduce waste oxide gas emissions.

본 발명의 도면에 있어서, 본 발명의 일구현에 따른 방출에서 폐기 산화물 가스 함량의 감소방법을 도 1에 나타낸다. 도면의 수는 스트림, 단계 및 원소를 나타낸다. 도 1의 열산화기 20는 다단계 수평 열산화기의 대표도이다. 도 1의 구현에 있어서, 산화제 스트림 10은 열산화기 20의 1차 연소지역 22내에서 연소 연료 스트림 12와 연소된다. 상기 산화제 스트림 10은 하나 혹은 그 이상의 가스를 함유하며 이는 1~100%의 산소를 포함한다. 적합한 산화제의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나, 대기, 순수한 100% 산소, 산소-농축 공기, 오존 혹은 산소-함유 공정 벤트 가스를 포함한다. 몇몇 구현에 있어서, 혼합 산화제 스트림을 제공하는 것보다, 분리적으로 열산화기에 도입되지만, 열산화기의 내부에서 혼합이 잘 촉진되도록 충분히 가까운 두개의 독립적인 산화제 스트림을 사용하는 것이 이로울 수 있다. 예를 들어, 안정성 및 조작성에 있어서, 대기 스트림이 순수한-산소 첨가 랜스로부터 분리되어 있으나 매우 인접한 노즐을 통해 주입될 수 있다.In the drawings of the present invention, a method of reducing the waste oxide gas content in the discharge according to one embodiment of the present invention is shown in FIG. The numbers in the figures represent streams, steps and elements. Thermal oxidizer 20 of Figure 1 is a representative view of a multi-stage horizontal thermal oxidizer. In the embodiment of FIG. 1, oxidant stream 10 is combusted with combustion fuel stream 12 in primary combustion zone 22 of thermal oxidizer 20. The oxidant stream 10 contains one or more gases, which contain 1-100% oxygen. Examples of suitable oxidants include, but are not limited to, atmosphere, pure 100% oxygen, oxygen-enriched air, ozone or oxygen-containing process vent gas. In some implementations, rather than providing a mixed oxidant stream, it may be advantageous to use two independent oxidant streams introduced separately into the thermal oxidizer, but close enough to facilitate mixing inside the thermal oxidizer. . For example, in terms of stability and operability, the atmospheric stream can be injected through a very adjacent nozzle that is separate from the pure-oxygenated lance.

도 1에서와 같이, 산화제 스트림 10의 일부가 또한 티이 11에서 임의로 전환되어 보조 산화제 스트림 13을 제공할 수 있다. 보조 산화제 스트림 13을 하나 혹은 그 이상의 하류 폐기물 분해 지역에 주입함으로서 폐기물 분해 효율이 증가될 수 있다. 도 1의 구현에 있어서, 상기 보조 산화제 13은 첨가 포인트 23을 통해 2차 폐기물 분해 지역 26에 제공된다.As in FIG. 1, a portion of oxidant stream 10 may also optionally be converted at ti 11 to provide auxiliary oxidant stream 13. Waste cracking efficiency can be increased by injecting an auxiliary oxidant stream 13 into one or more downstream waste cracking zones. In the embodiment of FIG. 1, the auxiliary oxidant 13 is provided to secondary waste cracking zone 26 via addition point 23.

연소 연료 12는 천연가스이나, 상기 연소연료는 산화제와 반응하는 경우 열을 방출할 수 있는 하나 혹은 그 이상의 성분의 어떠한 혼합물을 포함할 수 있는 것이 바람직하다. 적합한 연소 연료 성분의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나, 연료오일, 탄화수소 가스, 수소, 인화성 유기물 및 석탄을 포함한다. 도 1은 단일 포인트에서 1차 연소 지역 22로 주입되는 연소 연료 스트림 12를 설명하는 것이다.그러나, 상기 연소 연료 스트림 12는 다중 포인트로 첨가될 수 있으나, 이는 연소 지역 22로 연소 연료를 전달하는 연소기, 윈드박스, 혼합기, 분배기, 주입기, 노즐 혹은 다른 장치를 거쳐 1차 연소 지역 22로 도입될 수 있다.Combustion fuel 12 is natural gas, but it is preferred that the combustion fuel can comprise any mixture of one or more components that can release heat when reacted with an oxidant. Examples of suitable combustion fuel components include, but are not limited to, fuel oils, hydrocarbon gases, hydrogen, flammable organics, and coal. 1 illustrates a combustion fuel stream 12 injected into a primary combustion zone 22 at a single point. However, the combustion fuel stream 12 may be added in multiple points, but this is a combustor that delivers combustion fuel to the combustion zone 22. It can be introduced into the primary combustion zone 22 via a windbox, mixer, distributor, injector, nozzle or other device.

유사하게, 다양한 옵션이 연소지역 22 및 폐기물 분해지역 26에 산화제 첨가에 사용될 수 있다. 1차 연소 지역 22내에서 산화제 스트림 10 및 연소 연료 스트림 12이 혼합되고 연소되어 열을 발생한다. 몇몇 구현에 있어서, 연소지역에 첨가되기 전에 혹은 첨가와 동시에 연소 연료 및 산화제를 결합하는 것이 이로울 수 있으며; 혼합기, 저 NOx 연소기(LNB), 혹은 분무기(atomizer)와 같은 일반적인 장치가 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 적합한 연료 및 산화제 첨가 장치의 선택은 이 기술분야의 숙련자에게 달려 있으며 이는 사용되는 연료 및 산화제의 종류, 열 산화기 구조, 및 경제적인 요인을 포함하는 다양한 변수에 따라 결정될 것이다.Similarly, various options may be used to add oxidant to combustion zone 22 and waste cracking zone 26. In the primary combustion zone 22 the oxidant stream 10 and the combustion fuel stream 12 are mixed and burned to generate heat. In some implementations, it may be beneficial to combine combustion fuel and oxidant prior to or concurrent with addition to the combustion zone; General apparatus such as mixers, low NOx combustors (LNBs), or atomizers can be used for this purpose. The choice of a suitable fuel and oxidant addition device is within the skill of the art and will depend on various variables including the type of fuel and oxidant used, thermal oxidizer structure, and economic factors.

NOx는 1차 연소지역 22에 존재하는 고온의 결과 그리고 산화스트림 10 및/혹은 연소 연료 스트림 12의 질소의 존재로서 연소 도중에 발생한다. 일반적으로 연소 공정은 소량의 이산화탄소, 일산화탄소 및 물을 생성한다.NOx occurs during combustion as a result of the high temperatures present in the primary combustion zone 22 and the presence of nitrogen in the oxidation stream 10 and / or combustion fuel stream 12. In general, combustion processes produce small amounts of carbon dioxide, carbon monoxide and water.

1차 연소 지역 22의 열 및 연소 생성물은 인접한 폐기물 분해 지역 24 및 2차 폐기물 분해 지역 26으로 흐른다. 따라서 상기 1차 폐기물 분해 지역 24는 1차 연소지역 22의 "하류"로 칭하며 상기 제 2차 폐기물 분해 지역 26은 상기 1차 폐기물 분해 지역 24의 하류이다.Heat and combustion products in the primary combustion zone 22 flow to adjacent waste cracking zones 24 and secondary waste cracking zones 26. The primary waste cracking zone 24 is thus referred to as "downstream" of the primary combustion zone 22 and the second waste cracking zone 26 is downstream of the primary waste cracking zone 24.

폐기물 스트림 14는 제 1폐기물 분해 지역 폐기물 스트림 첨가 포인트 25를 거쳐 열 분해기 20으로 도입된다. 일반적으로 상기 폐기물 스트림 14는 분해되도록 하는 산업 공정의 성분 혹은 스트림을 포함한다. 상기 폐기물 스트림 14는 가스, 액체 혹은 이들의 혼합물을 포함할 수 있으며, 또한 물, 이원자 질소, 혹은 이산화탄소와 같은 비활성 성분을 포함할 수 있다. 폐기물 가스 스트림 14의 실제 구성은 고려중인 특정 산업공정에 따라 결정되나, 최소한 최소량의 반응성 폐기물 성분을 포함하여야 한다. "반응성 폐기물 성분"이란 폐기 산화물 가스 분자의 부분인 산소와 반응할 수 있는 폐기물 성분을 의미한다. 이러한 반응성 폐기물 성분의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나, 지방족 탄화수소, 암모니아, 아크롤레인, 수소, 시안화수소, 일산화탄소, 우레아 및 방향족을 포함한다. 이러한 화합물은 일산화탄소와 같이 그 구조의 부분으로서 산소원자를 포함할 수 있으나, 일반적으로 산소가 없는 화합물이 바람직하다.Waste stream 14 is introduced into thermal cracker 20 via a first waste cracking zone waste stream addition point 25. In general, the waste stream 14 comprises a component or stream of an industrial process which is subject to decomposition. The waste stream 14 may comprise a gas, a liquid or a mixture thereof and may also comprise an inert component such as water, diatomic nitrogen, or carbon dioxide. The actual configuration of the waste gas stream 14 depends on the particular industrial process under consideration, but should contain at least the minimum amount of reactive waste components. By "reactive waste component" is meant a waste component capable of reacting with oxygen, which is part of the waste oxide gas molecules. Examples of such reactive waste components include, but are not limited to, aliphatic hydrocarbons, ammonia, acrolein, hydrogen, hydrogen cyanide, carbon monoxide, urea, and aromatics. Such compounds may contain oxygen atoms as part of their structure, such as carbon monoxide, but generally compounds without oxygen are preferred.

하류 폐기물 분해 지역으로 주입된 폐기물 스트림은 최소 0.5몰%의 반응성 폐기물 성분 혹은 99.5몰% 이하의 비활성 성분을 포함하여 효과적으로 WOG 방출을 감소시키는 것이 바람직하다. 특히 상기 폐기물 스트림은 최소 2몰%의 반응성 폐기물 성분 혹은 98몰% 이하의 비활성 물질을 포함하는 것이 바람직하다.The waste stream injected into the downstream waste cracking zone preferably contains at least 0.5 mol% of reactive waste components or up to 99.5 mol% of inert components to effectively reduce WOG emissions. In particular, the waste stream preferably contains at least 2 mol% of reactive waste components or up to 98 mol% of inert material.

도 1의 구현에 있어서, 상기 제 1폐기물 분해 지역 폐기물 스트림 첨가 포인트 25는 열 산화기 20의 외부 표면에 단일 연결되며, 이는 열 산화기 20의 내부상에서 연속으로 방사 배향된(radially oriented) 분배 노즐과 연결된다. 상기 노즐은 개선된 혼합 및 분배 효율성을 위해 열 산화기 20 주위로 분해 흐름을 제공한다. 열산화기내의 고온 및 산소로 폐기물 성분이 분해된다.In the embodiment of FIG. 1, the first waste cracking zone waste stream addition point 25 is single connected to the outer surface of the thermal oxidizer 20, which is a radially oriented distribution nozzle on the interior of the thermal oxidizer 20. Connected with The nozzle provides a decomposition flow around the thermal oxidizer 20 for improved mixing and distribution efficiency. Waste components are decomposed by high temperature and oxygen in the thermal oxidizer.

열 산화기내에서 고온에 노출되는 결과, 몇몇 반응성 폐기물 성분은 NOx와 같은 WOG 화합물에서 산소를 제거할 수 있는 라디칼을 형성하며, 이에 따라 이를 이원자 질소등과 같은 비활성 화합물로 전환시킨다. 이러한 열 개시된 라디칼은 본 발명에서 "환원 라디칼"이라 한다. 환원 라디칼의 형성으로 어떠한 고-온 환경이 이론적으로 발생하여야 하나, 일반적으로 그 존재가 1차 연소지역에서 짧다. WOG 방출에서 이러한 충분한 감소는 얻어지지 않는다.As a result of exposure to high temperatures in thermal oxidizers, some reactive waste components form radicals capable of removing oxygen from WOG compounds such as NOx, thus converting them into inert compounds such as diatomic nitrogen and the like. Such thermally initiated radicals are referred to herein as "reducing radicals". The formation of reducing radicals should theoretically produce some high-temperature environment, but their presence is generally short in the primary combustion zone. This sufficient reduction in WOG emissions is not obtained.

감소된 WOG 방출의 원하는 결과가 최소 일부분의 반응성 폐기물 성분이 제 1연소가 일어난 후에 도입되는 경우 얻어질 수 있음을 발견하였다. 이러한 후 1차 연소주입은 반응성 라디칼의 형성을 지연시키며 WOG 방출 감소의 효율성을 증가시킨다. 따라서, WOG 방출은 반응성 폐기물 성분이 1차 연소 지역의 폐기물 분해 지역 하류에 존재하는 경우 효과적으로 감소된다.It has been found that the desired result of reduced WOG release can be obtained if at least a portion of the reactive waste components are introduced after the first combustion takes place. This first combustion injection then delays the formation of reactive radicals and increases the efficiency of reducing WOG emissions. Thus, WOG emissions are effectively reduced when reactive waste components are present downstream of the waste cracking zone of the primary combustion zone.

열산화기의 수평구현과 관련된 산업 화학적 공정은 시안화수소, 아크롤레인,아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 메타크롤레인, 메타크릴산 프탈산무수물, 말레산 무수물 및 이들의 혼합물을 제조하는 공정을 포함할 수 있다.Industrial chemical processes associated with the horizontal implementation of thermal oxidizers include the preparation of hydrogen cyanide, acrolein, acrylonitrile, methacrylonitrile, methacrolein, methacrylic acid phthalic anhydride, maleic anhydride and mixtures thereof. Can be.

몇몇 반응성 폐기물 성분이 주어진 온도에서 열개시된 환원 라디칼의 형성시 보다 효과적이며, 이에 따라 보다 큰 WOG 감소 용량으로 인해 바람직하다는 것을 발견하였다. 이에 따라 지방족 탄화수소(예를 들어, 헥산)는 방향족 고리-화합물(예를 들어, 벤젠)에 대하여 바람직한 종류의 반응성 폐기물 성분일 것이며, 알칸(예를 들어, 프로판, 부탄)은 반응성 폐기물 성분으로서 알켄(예를 들어, 프로필렌, 부틸렌)에 대하여 바람직할 것이다.It has been found that some reactive waste components are more effective in the formation of thermally initiated reducing radicals at a given temperature and are therefore preferred due to the greater WOG reduction capacity. Thus aliphatic hydrocarbons (e.g. hexanes) will be the preferred type of reactive waste components for aromatic ring-compounds (e.g. benzene) and alkanes (e.g. propane, butane) are alkenes as reactive waste components. (For example propylene, butylene).

따라서, 1차 공급물로서 알켄보다 알칸을 사용하는 산업 화학적 공정은 본 발명의 방법으로 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 알칸 기초 공정은 이에 제한하는 것은 아니나 프로판의 촉매반응을 거친 아크롤레인, 아크릴산 및 아크릴로니트릴의 제조 뿐만 아니라 C4-알칸의 반응으로부터 메타크릴산 및 메타크롤레인의 제조를 포함한다.Thus, industrial chemical processes using alkanes rather than alkenes as primary feeds are particularly preferred for use in the process of the present invention. Such alkanes based processes include, but are not limited to, the production of acrolein, acrylic acid and acrylonitrile catalyzed by propane, as well as the production of methacrylic acid and methacrolein from the reaction of C4-alkanes.

상기 실시 공정의 특별한 경우에 있어서, 흡수기 오프 가스 폐기물 스트림이 일반적으로 발생되며 이는 최소 일부의 미반응 알칸 원료물질 공급물을 포함할 것이다. 이러한 폐기물 스트림이 본 발명의 방법에 따라 열 산화기로 주입되는 경우, 이들은 유사 알켄-기초 공정에서 유도된 유사한 폐기물 스트림보다 더 효과적으로NOx를 감소시키는 것으로 예상될 수 있다.In a special case of this implementation process, an absorber off-gas waste stream is generally generated which will include at least a portion of the unreacted alkane feedstock. When such waste streams are injected into the thermal oxidizer according to the method of the invention, they can be expected to reduce NOx more effectively than similar waste streams derived from similar alkene-based processes.

또한 CO, H2, 및 NH3와 같은 화합물이 효과적인 환원제인 것으로 알려져 있으며 따라서 이들은 본 발명의 방법에 따라 사용되는 경우 바람직한 반응성 폐기물 성분일 것이다.It is also known that compounds such as CO, H2, and NH3 are effective reducing agents and therefore they will be preferred reactive waste components when used according to the process of the present invention.

도 1에서 나타내는 바와 같이, 일부의 폐기물 스트림 14가 또한 티이 15에서 임의로 전환되어 보조 폐기물 스트림 17을 제공한다. 보조 폐기물 스트림 17을 하나 혹은 그 이상의 하류 폐기물 분해 지역에 주입함으로써, WOG 방출 감소 효과가 증가될 수 있다. 도 1의 구현에 있어서, 보조 폐기물 스트림 17이 폐기물 스트림 첨가 포인트 27을 거쳐 2차 폐기물 분해 지역 26으로 제공된다. 첨가 포인트 27은 연소기, 윈드박스, 혼합기, 분배기, 주입기, 노즐 혹은 다른 주입 하드웨어로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1, some waste stream 14 is also optionally converted at tee 15 to provide auxiliary waste stream 17. By injecting auxiliary waste stream 17 into one or more downstream waste cracking zones, the effect of reducing WOG emissions can be increased. In the implementation of FIG. 1, auxiliary waste stream 17 is provided to secondary waste cracking zone 26 via waste stream addition point 27. Addition point 27 may consist of a combustor, windbox, mixer, dispenser, injector, nozzle or other injection hardware.

보조 폐기물 스트림 17의 반응성 폐기물 성분은 1차 폐기물 분해 지역 24에서 제거되지 않는 2차 폐기물 분해 지역 26에 존재하는 폐기 산화물 가스와 반응한다. 이상적으로, 이러한 WOG 화합물은 2차 폐기물 분해지역 26내에서 N2, CO2, 및 H2O와 같은 화합물로 전환되며, 이는 오염원이 아니며 무해한 유출물 32로서 대기로 방출될 수 있다. 몇몇 구현에 있어서, 부수적인 폐기물 스트림을 전용 주입 포인트를 통해 열 산화기로 주입하거나 혹은 부수적인 폐기물을 폐기물 스트림 14 혹은 선택적으로 보조 폐기물 스트림 17내로 혼합시켜 주입하는 것이 바람직할 수 있다.The reactive waste component of auxiliary waste stream 17 reacts with the waste oxide gas present in the secondary waste cracking zone 26 which is not removed in the primary waste cracking zone 24. Ideally, these WOG compounds are converted into compounds such as N 2, CO 2, and H 2 O in secondary waste cracking zone 26, which are not pollutants and can be released to the atmosphere as a harmless effluent 32. In some implementations, it may be desirable to inject the incidental waste stream into the thermal oxidizer through a dedicated injection point or to inject the incidental waste into waste stream 14 or optionally mixed into secondary waste stream 17.

부수적인 폐기물 스트림은 목적 산업 공정의 다른 부분 혹은 전체적으로 다른 공정에서 발산될 수 있는 폐기물 스트림을 포함한다. 이러한 부수적인 폐기물 스트림은 상당한 양의 반응성 폐기물 성분을 포함하거나 혹은 포함하지 않을 수 있으며, 고체, 액체, 가스 혹은 이들의 둘 또는 그 이상의 혼합물을 부가적으로 포함할 수 있다. 이러한 부수적인 폐기물의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나, 회수된 폐기물 연료, 유기-오염된 폐수, 공정 벤트 가스, 중합체 고형분 혹은 미네랄 산성 잔류물을 포함한다. 상기 부수적인 폐기물 스트림은 또한 MMA 라이트 엔드(아세톤, 메탄올, 및 메틸메타크릴레이트 포함) 및 특정-아민 공정 잔류물(t-알킬 1차 아민 및 C6+탄화수소를 포함)을 포함할 수 있다.Incidental waste streams include waste streams that can be emitted from other parts of the target industrial process or from other processes as a whole. Such incidental waste streams may or may not contain significant amounts of reactive waste components and may additionally include solids, liquids, gases or mixtures of two or more thereof. Examples of such ancillary wastes include, but are not limited to, recovered waste fuels, organic-contaminated wastewater, process vent gases, polymer solids or mineral acid residues. The incidental waste stream may also include MMA light ends (including acetone, methanol, and methylmethacrylate) and specific-amine process residues (including t-alkyl primary amines and C 6+ hydrocarbons).

상당한 액체 폐기물 성분이 주어진 폐기물 스트림에 존재하는 경우의 구현에 있어서, 상기 폐기물 스트림이 유기-오염된 폐수를 포함하는 경우, 최소 일부분이 잔류시간을 최대화하기 위하여 상기 액체 폐기물 성분을 열산화기의 상류지역에 주입하는 것이 바람직하며, 이에 따라 폐기물 분해 효율이 증가된다. 이러한 액체 성분이 1차 연소지역에 최소 부분적으로 주입되는 것이 특히 바람직하다.In embodiments where significant liquid waste components are present in a given waste stream, when the waste stream comprises organic-contaminated waste water, at least a portion of the liquid waste components is upstream of the thermal oxidizer to maximize residence time. It is desirable to inject into the area, thereby increasing the waste decomposition efficiency. It is particularly preferred that such liquid components be at least partially injected into the primary combustion zone.

밑줄친 29는 열산화기 20내의 여러 지역 사이의 경계를 나타내는 것이다. 상기 선은 열산화기에서 이러한 지역 사이의 정확한 경계가 고정되지 않음을 나타내는 밑줄이나 대신에 폐기물 분해 공정 도중의 위치는 변화된다. 상기 열 산화기가 동력 시스템이기 때문에, 1차 연소가 종결되고 폐기물 분해가 시작되는 경계는 완전히 고정되지 않으나, 대신에 열산화기 20의 제한 길이에 따라 앞뒤로 움직일 수 있다. 실질적인 관점에 있어서, 앞선 연료 혹은 폐기물 주입 포인트의 약 0.15미터(0.5피트) 혹은 그 이상의 하류거리에서 스트림 주입 포인트의 위치는 일반적으로 독립적인 하류 지역을 유지하도록 충분히 분리된다.Underlined 29 represents the boundary between the various regions within thermal oxidizer 20. The line is underlined to indicate that the exact boundaries between these areas in the thermal oxidizer are not fixed or instead the position during the waste decomposition process is changed. Because the thermal oxidizer is a power system, the boundary at which primary combustion ends and waste decomposition begins is not completely fixed, but instead can move back and forth along the limited length of the thermal oxidizer 20. In practical terms, the location of the stream injection point at about 0.15 meters (0.5 feet) or more downstream of the preceding fuel or waste injection point is generally sufficiently separated to maintain an independent downstream area.

2차 폐기물 분해 지역 26에서 배출되는 유출물은 대기로 향하는 유출물 스택 30내로 통과된다. 임의로 유출물 32는 유출물 32내에 포함된 약간의 열에너지를 회수하기 위하여 열회수 스팀 보일러(HRSG) 28 혹은 다른 가열 회수장치를 통하여 보내질 수 있다. 유출물 32의 열에너지를 회수하여 스팀으로서 열산화기 유출물로부터 열에너지를 회수함으로써 전체 폐기 분해 공정의 에너지 효율을 증가시킨다.Effluent from secondary waste cracking zone 26 is passed into effluent stack 30 to the atmosphere. Optionally, effluent 32 may be sent through a heat recovery steam boiler (HRSG) 28 or other heat recovery device to recover some of the heat energy contained in effluent 32. The thermal energy of the effluent 32 is recovered to recover the thermal energy from the thermal oxidizer effluent as steam, thereby increasing the energy efficiency of the overall waste cracking process.

도 2는 열산화기 120이 두-단계의 수직 열 산화기인 본 발명의 바람직한 구현의 대표도이다. 수직 구조는 일반적으로 그 감소된 크기 및 보다 적은 자본 비용으로 인해서 열 산화기용 수직 구조에 있어 바람직하다. 수직의 구현에 있어서, 산화제 스트림 110 및 연소 연료 112가 열 산화기 120의 1차 연소지역 122로 전달되며, 상기 산화제 스트림 110 및 연소 연료 스트림 112의 장입물이 연소된다. 열 NOx 및 다른 폐기 산화물 가스가 1차 연소 지역 122내에서 연소 도중에 생성된다.2 is a representative of a preferred embodiment of the present invention wherein the thermal oxidizer 120 is a two-stage vertical thermal oxidizer. Vertical structures are generally preferred for vertical structures for thermal oxidizers due to their reduced size and lower capital cost. In a vertical implementation, the oxidant stream 110 and the combustion fuel 112 are delivered to the primary combustion zone 122 of the thermal oxidizer 120 and the contents of the oxidant stream 110 and the combustion fuel stream 112 are combusted. Thermal NOx and other waste oxide gases are produced during combustion in the primary combustion zone 122.

상기 산화제 스트림 110은 하나 혹은 그 이상의 가스를 함유하며 1~100%의 산소를 포함한다. 적합한 산화제의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나, 대기, 순수한 100% 산소, 산소-농축된 공기, 오존 혹은 산소-함유 공정 벤트 가스를 포함한다. 몇몇 구현에 있어서, 혼합된 산화제 스트림을 제공하기보다는 열산화기에 독립적으로 도입되지만 열산화기 내부에 우수한 혼합을 증진시키도록 충분히 가까운 두개의 독립적인 산화제 스트림을 사용하는 것이 이로울 수 있다. 예를 들어, 안정성 및 조작을 위하여, 대기 스트림은 순수한-산소 첨가 랜스에 독립적이나 가까운 노즐을 통하여 주입될 수 있다.The oxidant stream 110 contains one or more gases and contains 1-100% oxygen. Examples of suitable oxidants include, but are not limited to, atmosphere, pure 100% oxygen, oxygen-enriched air, ozone or oxygen-containing process vent gas. In some implementations, it may be advantageous to use two independent oxidant streams that are introduced independently to the thermal oxidizer rather than provide a mixed oxidant stream but close enough to promote good mixing inside the thermal oxidizer. For example, for stability and manipulation, the atmospheric stream can be injected through a nozzle independent of or close to the pure-oxygenated lance.

연소 연료 112는 천연가스인 것이 바람직하나, 연소 연료는 산화제와 반응하는 경우 열을 방출할 수 있는 하나 혹은 그 이상의 성분의 어떠한 혼합물을 포함할 수 있다. 적합한 연소 연료 성분의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나, 연료오일, 탄화수소 가스, 수소, 인화성 유기물 및 석탄을 포함한다. 도 2는 단일 포인트에서 1차 연소 지역 122에 주입되는 연소 연료 스트림 112를 나타낸다. 그러나, 연소 연료 스트림 112가 다중 포인트로 첨가될 수 있거나 혹은 연소 연료를 1차 연소 지역 122에 전달하는 연소기, 윈드 박스(wind boxes), 혼합기, 분산기(distributor), 주입기, 노즐 및 다른 장치를 거쳐 1차 연소 지역 122로 도입될 수 있다.Combustion fuel 112 is preferably natural gas, but combustion fuel may comprise any mixture of one or more components that can release heat when reacted with an oxidant. Examples of suitable combustion fuel components include, but are not limited to, fuel oils, hydrocarbon gases, hydrogen, flammable organics, and coal. 2 shows a combustion fuel stream 112 injected into the primary combustion zone 122 at a single point. However, combustion fuel stream 112 may be added at multiple points or via combustors, wind boxes, mixers, distributors, injectors, nozzles and other devices that deliver combustion fuel to primary combustion zone 122. May be introduced into the primary combustion zone 122.

유사하게, 여러가지 옵션이 1차 연소지역 122 및 폐기물 분해 지역 124에 산화제 첨가용으로 사용될 수 있다. 1차 연소 지역 122내에서 산화제 스트림 110 및 연소연료 스트림 112가 혼합되고 연소되어 열을 발생한다. 몇몇 구현에 있어서, 연소 지역에 첨가하기 전에 혹은 첨가와 동시에 연소연료 및 산화제를 결합하는 것이 이로울 수 있으며; 혼합기, 저 NOx 연소기(LNB), 혹은 분무기와 같은 일반적인 장치가 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 적합한 연료 및 산화제 첨가 장치의 선택은 이 기술분야의 숙련자에게 달려 있으며 사용되는 연료 및 산화제의 종류, 열 산화기 구조 및 경제적인 요인을 포함하는 다양한 변수에 따라 결정될 것이다.Similarly, various options may be used for the addition of oxidants to the primary combustion zone 122 and the waste decomposition zone 124. In the primary combustion zone 122, the oxidant stream 110 and the combustion fuel stream 112 are mixed and burned to generate heat. In some implementations, it may be beneficial to combine combustion fuel and oxidant prior to or concurrent with addition to the combustion zone; General apparatus such as mixers, low NOx combustors (LNBs), or nebulizers can be used for this purpose. The choice of a suitable fuel and oxidant addition device will depend on the person skilled in the art and will depend on various variables including the type of fuel and oxidant used, thermal oxidizer structure and economic factors.

수직 형태의 열 산화기 120의 다른 잇점은 연소가 액체 연소 연료 및 고형분 폐기물과 같은 임의의 비-가스성 성분을 단순화하는 것이다. 수평 열산화기에서 액체 성분의 완전 연소는 연소 지역내에서 쉽게 증발되고 혼합될 수 있는 균일한 작은 직경의 소적 형태로 열산화기에 따라 결정된다. 일반적으로, 이러한 소적은 가압 분무기와 같은 장치를 사용하여 형성된다. 이러한 장치를 적합하게 조작하지 못하면 수직 열 산화지의 하부에서 액체 축적을 손상시킬 수 있으며, 이는 고가의 수리비용 및 지연이 요구된다. 수직 열 산화기 구조가 사용되는 경우, 분무화(atomization) 변수에 대한 민감성이 크게 감소되며 액체 소적의 완전 연소를 달성하기 위해 열 산화기에서의 유용한 완전 길이를 갖는다.Another advantage of the vertical form of the thermal oxidizer 120 is that combustion simplifies any non-gaseous components such as liquid combustion fuels and solid waste. The complete combustion of the liquid component in a horizontal thermal oxidizer is dependent on the thermal oxidizer in the form of uniform small diameter droplets which can be easily evaporated and mixed in the combustion zone. Generally, such droplets are formed using a device such as a pressurized nebulizer. Failure to operate these devices properly can damage the liquid buildup on the bottom of the vertical thermal paper, which requires expensive repair costs and delays. When a vertical thermal oxidizer structure is used, the sensitivity to atomization parameters is greatly reduced and has a useful full length in the thermal oxidizer to achieve complete combustion of the liquid droplets.

수평에 비해 수직 열산화기를 사용함으로써 부가적인 장점이 제공된다. 수직 열 산화기는 설치에 있어서 보다 적은 평방피트가 요구되며, 이는 특정 설비에 있어서 중요한 것이다. 존재하는 산업 설비에서 자본 팽창을 위해 이용가능한 공간은 자주 제한되며 때때로 이용가능하지 않다. 이에 따라 도구 장치의 요구되는 공간이 보다 작은 것은 공정상에서 분명한 잇점이 존재한다. 보다 낮은 공간 요구성으로 인해, 수직 열산화기가 적합한 산업 공정의 하드웨어 조작에 근접하여 위치될 수 있다. 공정을 열산화기로 연결하는 파이프는 일반적으로 대형 직경을 가지며, 종종 30인치를 초과한다. 열산화기를 공정에 근접위치시켜 고가의 대형 직경 파이프의 선형 피트로 인한 자본 비용을 제거할 뿐만 아니라, 연결 파이프내의 압력저하를 감소시킨다. 이는 산업공정이 저압에서 조작되도록 하며; 몇몇 경우에 총생산물 아웃풋을 증가시켜 생산율 효율성을 증가시킬 수 있다.Additional advantages are provided by using a vertical thermal oxidizer over horizontal. Vertical thermal oxidizers require less square feet for installation, which is important for certain installations. The space available for capital expansion in existing industrial facilities is often limited and sometimes not available. The smaller space required of the tool device thus has a clear advantage in the process. Due to the lower space requirements, vertical thermal oxidizers can be located in close proximity to hardware operations of suitable industrial processes. Pipes connecting the process to thermal oxidizers generally have large diameters and often exceed 30 inches. By placing the thermal oxidizer in close proximity to the process, it not only eliminates the capital cost due to the linear fit of expensive large diameter pipes, but also reduces the pressure drop in the connecting pipes. This allows industrial processes to be operated at low pressures; In some cases, output efficiency can be increased by increasing the total output.

도 2의 수직 열산화기 구현은 또한 임의의 수성 폐기물 스트림 102를 포함한다. 이러한 구현에 있어서, 수성 폐기물 스트림 102는 연소 지역 122로 주입되며 물 및 아세트산, 시아니드, 무기염, 벤젠, 톨루엔, MIBK등과 같은 최소 하나의 부가 폐기 화합물을 포함한다. 선택적으로, 수성 폐기물 스트림 102는 목적하는 산업 공정의 다른 부분 혹은 전체적으로 상이한 공정에서 발산되는 하나 혹은 그 이상의 폐기물 스트림(부수적인 폐기물)을 부가적으로 포함할 수 있다. 상기 수성 폐기물 스트림 102는 액체인 것이 바람직하며, 이는 가스 혹은 가스 및 액체의 혼합물일 수 있다.The vertical thermal oxidizer implementation of FIG. 2 also includes any aqueous waste stream 102. In this embodiment, aqueous waste stream 102 is injected into combustion zone 122 and includes water and at least one additional waste compound such as acetic acid, cyanide, inorganic salts, benzene, toluene, MIBK, and the like. Optionally, aqueous waste stream 102 may additionally include one or more waste streams (incidental wastes) emitted from different parts of the desired industrial process or from entirely different processes. The aqueous waste stream 102 is preferably a liquid, which may be a gas or a mixture of gases and liquids.

상기 수성 폐기물 스트림 102는 목적하는 산업 공정의 다른 부분 혹은 전체적으로 상이한 공정에서 발산되는 하나 혹은 그 이상의 폐기물 스트림(부수적인 수성 폐기물)을 부가적으로 포함할 수 있다. 이러한 스트림의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나, 에틸아크릴레이트 공정의 라이트 엔드(에틸아크릴레이트, 에틸아세테이트 및 물을 포함) 및 메타크릴레이트 에스테르 공정의 폐기물 에스테르 증류물(메틸메타크릴레이트, 메탄올 및 물을 포함)을 포함한다.The aqueous waste stream 102 may additionally comprise one or more waste streams (incidental aqueous waste) emanating from different parts of the desired industrial process or from entirely different processes. Examples of such streams include, but are not limited to, the light end of the ethyl acrylate process (including ethyl acrylate, ethyl acetate and water) and the waste ester distillate of the methacrylate ester process (methyl methacrylate, methanol and water). It includes).

몇몇 구현에 있어서, 이는 연소 지역 122로 주입되기 전에 수성 폐기물 스트림과 산화제 110 혹은 연료 112와 혼합하는 것이 이로울 수 있다. 이는 또한 이 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이며, 임의의 수성 폐기물 스트림 102가 양수의 네트 가열값을 갖는 경우, 열 산화기에 요구되는 연소 연료를 감소시킬 수 있다.In some implementations, it may be advantageous to mix the aqueous waste stream with the oxidant 110 or fuel 112 before being injected into the combustion zone 122. This will also be apparent to those skilled in the art and can reduce the combustion fuel required for the thermal oxidizer if any aqueous waste stream 102 has a positive net heating value.

상기 폐기물 스트림 114 및 보조 산화제 스트림 117은 폐기물 분해 지역 도입구 라인 118에서 결합된 다음, 하나 혹은 그 이상의 폐기물 분해 지역 주입 포인트 127에 연결된다. 보조 산화제 스트림 117은 산화제 110과 동일한 조성을 가질 수 있거나 혹은 보다 높은 혹은 보다 낮은 산소 함량을 가질 수 있다. 몇몇 구현에 있어서, 상기 산화제 스트림 110은 대기를 포함할 수 있으며 보조 산화제 스트림 117은 산소 함유 공정 벤트가스를 포함할 수 있다. 주입 포인트 127을 통하여 도입구 라인 118의 폐기물 산화제 스트림이 열 산화기 120의 폐기물 분해 지역 124에 주입된다.The waste stream 114 and auxiliary oxidant stream 117 are combined at waste cracking zone inlet line 118 and then connected to one or more waste cracking zone injection points 127. Auxiliary oxidant stream 117 may have the same composition as oxidant 110 or may have a higher or lower oxygen content. In some implementations, the oxidant stream 110 can comprise an atmosphere and the auxiliary oxidant stream 117 can comprise an oxygen containing process vent gas. Through injection point 127, the waste oxidant stream of inlet line 118 is injected into waste cracking zone 124 of thermal oxidizer 120.

주입 포인트 127은 폐기물 분해 지역 124에 인접한 열산화기 120의 외부를 따라 방사 배향되거나 혹은 폐기물 분해 지역내에서 균일한 혼합을 촉진하는 다른 구조로 배열될 수 있다. 각 주입 포인트 127은 폐기물 스트림 114 및 보조의 산화제 스트림 117의 예비 혼합된 공급물을 제공한다. 폐기물 스트림 114 및 보조 산화제 스트림 117의 예비혼합은 분해 효율성을 증가시키며 또한 요구되는 수의 주입 포트를 감소시킨다.The injection point 127 may be radially oriented along the outside of the thermal oxidizer 120 adjacent the waste cracking zone 124 or arranged in another structure to promote uniform mixing within the waste cracking zone. Each injection point 127 provides a premixed feed of waste stream 114 and auxiliary oxidant stream 117. Premixing of waste stream 114 and auxiliary oxidant stream 117 increases the decomposition efficiency and also reduces the number of injection ports required.

보다 적은 주입 포트는 요구되는 크기의 폐기물 분해 지역 124 및 열 산화기 120의 전체 크기 및 비용을 감소시킨다. 몇몇 조건하에서 보조 산화제 스트림 117 및 폐기물 스트림 114가 독립적으로 폐기물 분해 지역 124로 주입되거나 혹은 가능하게는 보조 산화제 스트림 117를 전혀 사용하지 않는 것이 이로울 수 있다.Less injection ports reduce the overall size and cost of waste cracking zone 124 and thermal oxidizer 120 of the required size. Under some conditions it may be advantageous that the auxiliary oxidant stream 117 and the waste stream 114 are independently injected into the waste cracking zone 124 or possibly not using the auxiliary oxidant stream 117 at all.

일반적으로 폐기물 스트림 114는 분해되도록 하는 산업 공정의 성분 혹은 스트림을 포함한다. 상기 폐기물 스트림 114는 가스, 액체 혹은 이들의 혼합물을 포함할 수 있으며, 또한 물, 이원자 질소 혹은 이산화탄소와 같은 비활성 성분을 포함할 수 있다. 상기 폐기물 가스 스트림 14의 실제 구성 성분은 고려중인 특정한 산업 공정에 따라 결정될 것이나 최소한 최소량의 반응성 폐기물 성분을 포함하여야 한다. 이러한 반응성 폐기물 성분의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나, 지방족 탄화수소, 암모니아, 아크롤레인, 수소, 시안화수소, 일산화탄소, 우레아 및 방향족을 포함한다. 이러한 화합물은 일산화탄소와 같이 그 구조의 부분으로 산소원자를 포함할 수 있으며, 일반적으로 산소가 없는 화합물이 바람직하다. 하류 폐기물 분해 지역에 주입된 폐기물 스트림은 반응성 폐기물 성분을 최소 0.5몰% 혹은 비활성 성분을 99.5몰% 이하로 포함하여 WOG 방출을 효과적으로 감소시키는 것이 바람직하다. 상기 폐기물 스트림은 최소 2몰%의 반응성 폐기물 성분 혹은 98몰% 이하의 비활성 성분을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 열 산화기의 수직구현과 관련된 산업 화학적 공정은 시안화수소, 아크롤레인, 아크릴산, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 메타크롤레인, 메타크릴산, 프탈산 무수물, 말레산 무수물 및 이들의 혼합물을 제조하는 공정을 포함할 수 있다.Waste stream 114 generally includes components or streams of industrial processes that are subject to decomposition. The waste stream 114 may comprise a gas, a liquid or a mixture thereof and may also include an inert component such as water, diatomic nitrogen or carbon dioxide. The actual composition of the waste gas stream 14 will depend on the particular industrial process under consideration but should include at least the minimum amount of reactive waste components. Examples of such reactive waste components include, but are not limited to, aliphatic hydrocarbons, ammonia, acrolein, hydrogen, hydrogen cyanide, carbon monoxide, urea, and aromatics. Such compounds may contain oxygen atoms as part of their structure, such as carbon monoxide, and in general, compounds without oxygen are preferred. The waste stream injected into the downstream waste cracking zone preferably contains at least 0.5 mol% of reactive waste components or up to 99.5 mol% of inert components to effectively reduce WOG emissions. It is particularly preferred that the waste stream contains at least 2 mol% reactive waste components or up to 98 mol% inert components. Industrial chemical processes involving the vertical implementation of thermal oxidizers are processes for producing hydrogen cyanide, acrolein, acrylic acid, acrylonitrile, methacrylonitrile, methacrolein, methacrylic acid, phthalic anhydride, maleic anhydride and mixtures thereof. It may include.

몇몇 구현에 있어서, 부수적인 폐기물 스트림을 전용 주입 포인트를 통하여 열산화기 120에 주입하거나 혹은 부수적인 폐기물을 폐기물 스트림 114 혹은 선택적으로 보충 폐기물 스트림 117내로 혼합시켜 주입하는 것이 이로울 수 있다. 부수적인 폐기물 스트림은 목적하는 산업 공정의 다른 부분 혹은 전체적으로 다른 공정에서 발산되는 폐기물 스트림을 포함한다. 이러한 부수적인 폐기물 스트림은 상당한 양의 반응성 폐기물 성분을 포함하거나 혹은 포함할 수 없으며 나아가 고체, 액체, 가스 혹은 이들의 둘 또는 그 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 부수적인 폐기물의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나 회수된 폐기물 연료, 유기-오염된 폐수, 공정 벤트 가스, 중합체 고형분 혹은 미네랄 산성 잔류물을 포함한다.In some implementations, it may be advantageous to inject the incident waste stream into the thermal oxidizer 120 through a dedicated injection point or to mix and inject the incident waste into waste stream 114 or optionally supplemental waste stream 117. Incidental waste streams include waste streams emitted from other parts of the desired industrial process or from other processes as a whole. Such incidental waste streams may or may not contain significant amounts of reactive waste components and may further comprise solids, liquids, gases or mixtures of two or more thereof. Examples of such ancillary wastes include, but are not limited to, recovered waste fuels, organic-contaminated wastewater, process vent gases, polymer solids or mineral acid residues.

상당한 액체 폐기물 성분이 주어진 폐기물 스트림에 존재하는 경우의 구현에 있어서, 상기 폐기물 스트림이 유기 오염된 폐수를 포함하는 경우, 최소 부분의 액체 폐기물 성분이 열 산화기의 상류 지역에 주입되는 것이 바람직하다. 이러한 상류 주입은 잔류시간을 최대화하며 이에 따라 분해 효율성이 증가된다. 이러한 액체 성분의 일부가 1차 연소지역에 주입되는 것이 특히 바람직하다.In implementations where significant liquid waste components are present in a given waste stream, when the waste stream comprises organic contaminated waste water, it is preferred that at least a portion of the liquid waste components be injected upstream of the thermal oxidizer. This upstream injection maximizes residence time and thus increases decomposition efficiency. Particular preference is given to injecting some of these liquid components into the primary combustion zone.

수평 열산화기 20과 관련하여 전술한 바와 같이, 수직 열산화기 120에 주입되는 최소 부분의 반응성 폐기물 성분이 폐기물 분해 지역 124내에서 환원 라디칼로 전환된다. 그후, 환원 라디칼은 폐기물 분해 공정에서 WOG 방출을 감소시키기 위하여 폐기물 분해 지역에 존재하는 폐기 산화물 가스와 반응한다. 폐기물 분해 지역 124를 빠져나온 유출물을 대기를 향하여 있는 유출물 스택 130내로 통과된다. 임의로 유출물 스택 130에 도입되기 전에, 상기 유출물 132가 유출물 132내에 함유된 약간의 열에너지를 회수하기 위하여 열회수 스팀 보일러(HRSG) 128 혹은 다른 가열 회수 장치를 통하여 보내질 수 있다. 유출물 132의 열에너지를 회수하여 스팀으로서 열산화기 유출물로부터 열에너지를 회수하여 전체 폐기물 분해 공정의 에너지 효율을 증가시킨다.As described above in connection with the horizontal thermal oxidizer 20, the minimum portion of reactive waste components injected into the vertical thermal oxidizer 120 are converted to reducing radicals in the waste decomposition zone 124. The reducing radicals then react with the waste oxide gas present in the waste cracking zone to reduce WOG emissions in the waste cracking process. The effluent exiting the waste decomposition zone 124 is passed into the effluent stack 130 towards the atmosphere. Optionally, before being introduced to the effluent stack 130, the effluent 132 may be sent through a heat recovery steam boiler (HRSG) 128 or other heat recovery device to recover some thermal energy contained in the effluent 132. The thermal energy of effluent 132 is recovered to recover thermal energy from the thermal oxidizer effluent as steam to increase the energy efficiency of the overall waste cracking process.

실시예Example

도 1의 공정 구조에 대한 것으로, 본 실시예는 본 발명의 특정한 구현의 개선되고 새로운 특징의 설명을 개시하고자 한다. 이 특정한 구현은 아크릴산 제조공정에 관한 것이다.With respect to the process structure of FIG. 1, this embodiment is intended to disclose an explanation of the improved and novel features of a particular implementation of the invention. This particular embodiment relates to acrylic acid manufacturing process.

설명에 있어서, 도 1에 나타낸 열 산화기 20의 조작은 프로필렌의 촉매산화를 거쳐 아크릴산을 제조하는 산업 화학적 공정에 이를 적용한 것이다. 그러나, 본 발명의 방법은 다른 산업 공정과 함께 사용할 수 있으며 다음 실시예로 본 발명의 범주를 제한하는 것은 아니다.In the description, the operation of the thermal oxidizer 20 shown in FIG. 1 is applied to an industrial chemical process for producing acrylic acid through catalytic oxidation of propylene. However, the method of the present invention can be used with other industrial processes and the following examples do not limit the scope of the present invention.

실시예 1Example 1

프로필렌 공급물에서 아크릴산을 제조하는 산업 화학적 공정에서, 도 1의 수평 3단계 열산화기의 종류가 폐기물 스트림의 폐기에 사용되었다. 열산화기의 로섹션(첨가 포인트 21에서 폐기물 분해 지역 26의 말단까지)은 약 15.9미터(52피트) 길이였다. 1차 폐기물 분해 지역 24의 내부 직경은 1.8미터(6피트)이며 2차 폐기물 분해 지역 26의 내부 직경은 3.2미터(10.5피트)였다. 열산화기의 기초 장입 NOx 방출을 다음과 같이 측정하였다:In the industrial chemical process for producing acrylic acid from propylene feed, the type of horizontal three stage thermal oxidizer of FIG. 1 was used for the disposal of the waste stream. The low section of the thermal oxidizer (from point 21 to the end of the waste cracking zone 26) was about 15.9 meters (52 feet) long. The inner diameter of the primary waste cracking zone 24 was 1.8 meters (6 feet) and the inner diameter of the secondary waste cracking zone 26 was 3.2 meters (10.5 feet). The basic charge NOx emission of the thermal oxidizer was measured as follows:

상업 피페린으로부터의 천연가스를 연소 연료 스트림 12로 사용하고 이를 24,525리터/분(866scfm)의 속도로 1차 연소 지역에 주입하였다. 상온의 대기를 산화제 스트림 10으로 사용하였다. 공기 흐름을 310,387리터/분(10,960scfm)의 속도로 1차 연소지역 22 및 310,387리터/분(10,960scfm)의 속도로 2차 폐기물 분해 지역 26에 주입하였다. 화실의 온도는 평균 818℃(1505℉)이며 스택 33 산소 수준(습윤 기초로 측정)은 13몰%였다. 어떠한 폐기물 스트림이 소각로에 공급되지 않으며(스트림 14 유속은 0) 기초-장입 NOx 방출 속도는 1.51 X 10-0.4mg NOx/cal(0.084 lb NOx/MM BTU)이 되도록 측정되었다.Natural gas from commercial piperine was used as combustion fuel stream 12 and injected into the primary combustion zone at a rate of 24,525 liters / minute (866 scfm). Atmospheric atmosphere was used as oxidant stream 10. The air stream was injected into the secondary waste cracking zone 26 at a rate of 310,387 liters / minute (10,960 scfm) at the first combustion zone 22 and at 310,387 liters / minute (10,960 scfm). The temperature of the firebox averaged 818 ° C (1505 ° F) and the Stack 33 oxygen level (measured on a wet basis) was 13 mol%. No waste stream was fed to the incinerator (stream 14 flow rate was zero) and the base-load NOx release rate was measured to be 1.51 × 10 −0.4 mg NOx / cal (0.084 lb NOx / MM BTU).

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1에서 프로필렌 공급물에서 아크릴산을 제조하며 동일한 수평 3단계 열산화기를 사용하는 동일한 산업 화학적 공정에 있어서, 열 산화기의 조작은 NOx 방출이 감소되도록 본 발명의 방법에 따라 조정되었다. 특정 조작은 다음과 같다:In the same industrial chemical process for producing acrylic acid in the propylene feed in Example 1 and using the same horizontal three stage thermal oxidizer, the operation of the thermal oxidizer was adjusted according to the method of the present invention such that NOx emissions were reduced. Specific operations are as follows:

상업용 피페린으로부터의 천연 가스가 연소 연료 스트림 12로서 사용되며 36,306리터/분(1282scfm)의 속도로 1차 연소 지역에 주입되었다. 상온 대기를 산화제 스트림 10으로 사용하고 646,262리터/분(22,820scfm)의 속도로 1차 연소 지역 22 그리고 431,030리터/분(15,220scfm)의 속도로 2차 폐기물 분해 지역 26에 주입하였다. 화실온도는 평균 862℃(1583℉)이며 스택 30 산소수준(습윤 기준으로 측정)은 3몰%였다. 98몰%의 비활성물질(예를 들어, 질소, 물, 이산화탄소, 산소 및 아르곤), 0.9몰%의 지방족 탄화수소(예를 들어, 프로필렌, 프로판) 및 1.1몰%의 다른 반응성 폐기물 성분(예를 들어, 일산화탄소, 아세트산, 아크롤레인등)을 포함하는 60℃(140℉)의 가스성 폐기물 스트림 14을 소각로에 제공하여 총 반응성 폐기물 성분 공급물 농도가 2몰%로 얻어졌다. 폐기물 스트림 14는 티이 15에서 두부분으로분류되며; 제 1부분은 1차 폐기물 분해 지역에 658,723리터/분(23,260scfm)의 속도로 12-홀 경계 분산기를 통해 주입되며(포인트 25에서, 산화제 주입 포인트 21의 약 0.76미터(2.5피트) 하류에 위치됨); 제 2부분은 2차 폐기물 분해 지역에 329,362리터/분(11,630scfm)의 속도로 12-홀 경계 분산기를 통해 주입되었다(포인트 31에서, 폐기물 스트림 주입 포인트 21의 약 0.76미터(2.5피트) 하류에 위치됨). 결과 NOx 방출 속도는 7.2 X 10-0.5mg NOx/cal(0.040 lb NOx/MM BTU)가 로 측정되었으며, 실시예 1의 기초-장입물 경우와 비교하여 50%가 감소된 NOx 방출을 나타내었다. 이에 따라 본 발명의 방법은 폐기물 분해 공정에서의 WOG 방출이 상당히 감소됨을 보일 수 있다.Natural gas from commercial piperine was used as combustion fuel stream 12 and injected into the primary combustion zone at a rate of 36,306 liters / minute (1282 scfm). Room temperature atmosphere was used as the oxidant stream 10 and injected into the secondary waste cracking zone 26 at the rate of 646,262 liters / minute (22,820 scfm) at the first combustion zone 22 and at the rate of 431,030 liters / minute (15,220 scfm). The firebox temperature averaged 862 ° C (1583 ° F) and the stack 30 oxygen level (measured on a wet basis) was 3 mol%. 98 mole% of inerts (e.g. nitrogen, water, carbon dioxide, oxygen and argon), 0.9 mole% of aliphatic hydrocarbons (e.g. propylene, propane) and 1.1 mole% of other reactive waste components (e.g. Gaseous waste stream 14 at 60 ° C. (140 ° F.), including carbon monoxide, acetic acid, acrolein, etc., was provided to the incinerator to obtain a total reactive waste component feed concentration of 2 mol%. Waste stream 14 is classified in two parts at tee 15; The first portion is injected through the 12-hole boundary disperser at a rate of 658,723 liters / minute (23,260 scfm) to the primary waste cracking zone (at point 25, about 0.76 meters (2.5 feet) downstream of the oxidant injection point 21). being); The second portion was injected through the 12-hole boundary disperser at a rate of 329,362 liters / minute (11,630 scfm) to the secondary waste cracking zone (at point 31, about 0.76 meters (2.5 feet) downstream of the waste stream injection point 21). Located). Results The NOx release rate was determined to be 7.2 × 10 −0.5 mg NOx / cal (0.040 lb NOx / MM BTU), indicating a 50% reduction in NOx release compared to the base-load case of Example 1. The method of the present invention may thus show a significant reduction in WOG emissions in waste cracking processes.

따라서, 본 발명은 목적 수행에 잘 적용되며, 뿐만 아니라 고유의 잇점을 얻게 된다. 본 발명의 바람직한 구현의 개시와 함께, 순서상의 다양한 변화가 원하는 결과를 달성하도록 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 공정의 부분으로서 폐기물 분해를 포함하는 어떠한 산업 공정 폐기물 스트림의 취급을 포함할 수 있다. 나아가, 본 발명은 (메트)아크롤레인, 시안화수소, (메트)아크릴로니트릴, (메트)아크릴산, 프탈산 무수물, 말레산 무수물, 및 다른 유사한 생성물의 제조시 생성되는 것과 같은 산업 공정 폐기물 스트림을 처리하기에 매우 적합한 것으로 고려될 것이다. 또한, 몇몇 구현에 있어서, 저 NOx 연소기와 선택적인 촉매 환원 시스템과 같은 종래-기술의 WOG 방출 환원 기술과 본 발명의 방법을 결합시켜 이로울 수 있을것으로 여겨진다. 이와 유사한 변형이 이 기술분야의 숙련자에 의해 제시될 수 있으며 이는 본 발명에 개시된 발명의 범주 및 청구항에 포함되는 것으로 여겨진다.Thus, the present invention applies well to the performance of the object, as well as inherent advantages. With the disclosure of the preferred implementation of the invention, various changes in order may be carried out to achieve the desired results. For example, the present invention may include the handling of any industrial process waste stream including waste decomposition as part of the process. Furthermore, the present invention is directed to treating industrial process waste streams such as those produced in the production of (meth) acrolein, hydrogen cyanide, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylic acid, phthalic anhydride, maleic anhydride, and other similar products. Will be considered to be very suitable. It is also believed that in some embodiments it may be beneficial to combine the methods of the present invention with prior art WOG emission reduction techniques such as low NOx combustors and selective catalytic reduction systems. Similar variations can be made by those skilled in the art and are believed to be included within the scope and claims of the invention disclosed herein.

본 발명에 따라 열산화기내에서 생성되는 폐기 산화물 가스의 방출을 감소시키는 방법이 제공되며 이에 따라, 폐기물 분해 공정에서의 NOx 방출이 전체 폐기물 분해 효율성의 상당한 손실없이 경제적으로 감소될 수 있다.According to the present invention there is provided a method for reducing the emission of waste oxide gas produced in a thermal oxidizer, whereby NOx emissions in the waste cracking process can be reduced economically without a significant loss of overall waste cracking efficiency.

Claims (9)

a. 폐기물 스트림을 열 산화기로 보내는 단계;a. Directing the waste stream to a thermal oxidizer; b. 상기 열산화기의 1차 연소지역에서 상기 폐기물 스트림의 최소 일부분을 연소하는 단계; 및b. Combusting at least a portion of the waste stream in the primary combustion zone of the thermal oxidizer; And c. 상기 열산화기의 하류 폐기물 분해 지역에 상기 폐기물 스트림의 최소 일부분을 주입하는 단계;c. Injecting at least a portion of the waste stream into a waste cracking zone downstream of the thermal oxidizer; 를 포함하는 산업 공정의 폐기 산화물 가스 방출의 감소방법.Method for reducing the waste oxide gas emissions of the industrial process comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 폐기물 스트림은 반응성 폐기물 성분을 최소 약 0.5몰% 그리고 비활성 성분을 최대 약 99.5몰% 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the waste stream comprises at least about 0.5 mole percent reactive waste components and at most about 99.5 mole percent inactive components. 제 1항에 있어서, 나아가 상기 1차 연소 지역에 수성 폐기물 스트림을 공급하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, further comprising feeding an aqueous waste stream to the primary combustion zone. 제 1항에 있어서, 나아가 상기 하류 폐기물 분해 지역에 부수적인 폐기물을 공급하는 단계를 포함하며, 상기 부수적인 폐기물은 수성 폐기물 및 대체 폐기물로 구성되는 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, further comprising supplying incidental waste to the downstream waste decomposition zone, wherein the incidental waste is selected from the group consisting of aqueous waste and alternative waste. 제 1항에 있어서, 상기 산업 공정에 의해 제조된 생성물은 아크릴산, 메타크릴산, 아크롤레인, 메타크롤레인, 시안화수소, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 프탈산 무수물, 말레산 무수물, 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.2. The product of claim 1 wherein the product produced by the industrial process is acrylic acid, methacrylic acid, acrolein, methacrolein, hydrogen cyanide, acrylonitrile, methacrylonitrile, phthalic anhydride, maleic anhydride, and mixtures thereof. And from the group consisting of: a. 폐기물 스트림을 수평 열 산화기로 보내는 단계;a. Directing the waste stream to a horizontal thermal oxidizer; b. 상기 열산화기의 1차 연소지역에서 상기 폐기물 스트림의 최소 일부분을 연소하는 단계; 및b. Combusting at least a portion of the waste stream in the primary combustion zone of the thermal oxidizer; And c. 상기 열산화기의 하류 폐기물 분해 지역에 상기 폐기물 스트림의 최소 일부분을 주입하는 단계;c. Injecting at least a portion of the waste stream into a waste cracking zone downstream of the thermal oxidizer; 를 포함하며,Including; 산업 화학적 공정에서의 제조 생성물이: 메타크릴산, 아크롤레인, 메타크롤레인, 시안화수소, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 프탈산 무수물, 말레산 무수물 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 산업 화학적 공정의 폐기 산화물 가스 방출의 감소방법.The products of manufacture in industrial chemical processes are: industrial chemicals selected from the group consisting of methacrylic acid, acrolein, methacrolein, hydrogen cyanide, acrylonitrile, methacrylonitrile, phthalic anhydride, maleic anhydride and mixtures thereof A method of reducing the waste oxide gas emissions of a process. 제 6항에 있어서, 상기 최소 하나의 폐기물 스트림은 반응성 폐기물 성분을 최소 약 0.5몰% 그리고 비활성 성분을 최대 약 99.5몰%를 포함함을 특징으로 하는 방법.7. The method of claim 6, wherein the at least one waste stream comprises at least about 0.5 mole percent reactive waste components and at most about 99.5 mole percent inactive components. 제 6항에 있어서, 나아가 상기 1차 연소 지역에 수성 폐기물 스트림을 공급하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.7. The method of claim 6, further comprising feeding an aqueous waste stream to the primary combustion zone. 제 6항에 있어서, 나아가 부수적인 폐기물을 상기 하류 폐기물 분해 지역에 공급하는 단계를 포함하며, 상기 부수적인 폐기물은 수성 폐기물 및 대체 폐기물로 구성되는 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.7. The method of claim 6, further comprising supplying additional waste to the downstream waste cracking zone, wherein the additional waste is selected from the group consisting of aqueous waste and alternative waste.
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