减少废氧化物气体排放的方法 本发明涉及减少或消除工业废物流中的废氧化物气体的方法。更具体地，本发明涉及减少或消除由工业过程产生的排放物中的氮基氧化物、碳基氧化物和硫基氧化物的方法。甚至更具体地，本发明方法提供的方法中由第一工业过程产生的含有废氧化物气体的过程物流被引入到能够减少或消除废氧化物气体量的第二工业过程中。
废氧化物气体(“WOG”)为那些含有氮基氧化物(“NOX”)、硫基氧化物(“SOX”)或碳基氧化物(“COX”)的气体，并且实际上可以含有这些物质中两种或多种的混合物。这些废氧化物气体由多种过程产生，包括化学过程和燃烧过程。当引入环境中时，废氧化物气体产生不希望的作用。例如氮基氧化物在臭氧的形成中起主要作用，并且据信其与酸雨的硝酸组分相关。硫基氧化物与湖泊和河流的酸化有关，加速了建筑物和纪念碑的腐蚀，降低了能见度，并对健康有害。碳基氧化物，最主要的是一氧化碳，对公众来说可能存在严重的健康威胁，并且与全球变暖有关。由于这些对环境和健康的严重负作用，国家和地方机构均严格限制废氧化物气体进入环境。这些规定预期在未来几年将会变得更严格。
以前已经提出了多种未能令人满意的减少工业过程中产生的WOG的排放的方法。但这些方法中没有一种能够基本上消除废氧化物地排放，并且所有方法均包括大量的投资、操作和/或维修费用。另外，这些现有技术的方法可能导致过程效率降低，并且它们经常产生与废氧化物气体本身一样对环境有害的副产品。另外，现有技术的方法倾向于相互冲突，致使减少碳氧化物倾向于有利于氮氧化物的形成，或者相反，从而造成很少或者没有累积性降低。
减少WOG排放的传统方法可以被分为两个基本类别：一类方法为抑制WOG的形成(“形成抑制法”)，另一类是在WOG形成后对其进行破坏的方法(“氧化物破坏法”)。在实践中，经常应用这两种方法的组合来控制WOG排放，从而达到所希望的排放的降低。例如，可以通过避免高燃烧温度的形成抑制法来减少NOX的形成；虽然所形成的NOX然后可以用氧化物破坏法如选择性催化还原进行处理。在本领域中目前可行的降低方法的效果变化很大。
日期为1993年1月的标题为“替代的控制技术文献-来自标准气体透平的NOX排放(Alternative Control Techniques Document-NOX Emissions from Stationary Gas Turbines)”的EPA报告号EPA-453/R-93-007描述了减少透平的废氧化物排放的湿法和干法形成抑制法。湿法包括向燃烧室中注入蒸汽或水从而降低燃烧温度，因为在燃烧温度高于1540℃时NOX的形成速率会迅速增加。这种湿法不是一种希望的减少WOG排放的方法，这是因为它们降低了燃烧效率，并且必须应用更多的燃料来达到所希望的燃烧水平。另外，这种湿法技术不能实质性减少WOG的排放。在该报告中讨论的干法形成抑制法包括贫预混合燃烧设计和富/急冷/贫阶段化燃烧设计。贫预混合燃烧包括在燃烧前预混合燃料和空气从而生成均匀的混合物，减少或消除富含燃料的局部区域(pocket)，而这种富燃料局部区域经常造成升高的燃烧温度并因而产生较高的NOX排放。富/急冷/贫阶段化燃烧包括在富燃料环境中部分燃烧，迅速急冷部分燃烧的混合物，然后在低温下在贫燃料环境中完全燃烧。该技术在富燃料阶段由于缺乏可获得的氧气而减少NOX的形成，而在贫燃料阶段由于较低的燃烧温度而减少NOX形成。另一种形成抑制法为烟道气循环法(“FGR”)，其中部分烟道气返回燃烧区以降低火焰温度，并用相对惰性的烟道气稀释燃烧空气的供给。与各种形成抑制法相关的对环境的负面影响包括增加了一氧化碳产量和未燃烧的烃的排放。总之，目前可获得的燃烧抑制法中没有一个能够实质上减少或消除WOG的排放。
从过程物流中脱除WOG的氧化物破坏法不管WOG是如何产生的。氧化物破坏法包括选择性非催化还原(“SNCR”)和选择性催化还原(“SCR”)。与燃烧控制不同，SNCR和SCR不通过抑制WOG的形成而减少WOG的排放，但是通过破坏所形成的废氧化物而减少WOG的排放。这种方法应用还原剂将部分WOG转化为环境惰性组分，如氮和水。在SCR降低方法中，废氧化物气流与氨接触，然后氨/WOG物流组合物通过催化剂床层。在其中NOX为被减少的废氧化物，氨和NOX反应形成无害的氮和水。
在SNCR降低方法中，将含氮的化学物质注入到气体温度范围为1600°F-2100°F的WOG物流中。在该温度范围内，所注入的含氮化学物质选择性地与过程物流中的WOG反应，从而在不应用催化剂的情况下生成良性的副产品。其中NOX为所要处理的WOG，例如SNCR将NOX转化为氮和水。虽然已经对SNCR系统中所应用的几种含氮化学物质进行了研究，但对全规模的工业应用来说最感兴趣的化学物质为氨和脲。
虽然常规的氧化物破坏法，如上面所描述的那些，能够达到一定程度的WOG排放的降低，但它们也并不是没有不希望的环境缺点。例如，SNCR的应用造成向环境中排放氨和一氧化二氮。所排放的氨可能对SNCR系统的下游具有负面影响，包括空气加热器结垢、烟气的形成、以及其它可销售飞灰的污染等。SCR也可能有负面影响，例如氨的排放，提高了不希望的硫氧化物的产量以及高的气体侧压降。另外，对SNCR和SCR方法来说必须的氨的处理和贮存存在严重的安全问题；并且该系统也可能影响装置的操作，并且由于锅炉效率降低及其操作中消耗电能而造成能量损失。另外，SCR降低方法应用沸石和贵金属催化剂。这些催化剂不仅购买起来比较昂贵，而且当其有用的寿命结束时，处理起来也很昂贵。这些催化剂对污染物如含硫化合物也很敏感，并且该系统很容易结垢(如原位形成硫酸铵)。应用氧化物破坏法还增加维修费用。经常需要专用的连续排放监控设备以监控系统的操作。
多个美国专利描述了其它降低WOG的方法例如基于循环的方法。例如Sarumaru等人的US 5,077,434(“′434专利”)公开了一种方法，该方法包括使丙烯酸吸收器尾气进行催化燃烧氧化过程，然后将处理后的尾气循环回丙烯酸过程用作稀释剂。不幸的是，这种循环方法并未减少或消除WOG的排放；另外，WOG累积到一定程度致使它们不能再用作稀释剂，并且在该点时必须将其放空。
类似地，Engelbach等人的US 4,031,135(“′135专利”)公开了一种丙烯酸生产方法，其中含有废氧化物的吸收器尾气过程物流直接循环回丙烯酸反应器用作稀释剂。该′135专利应用含废氧化物的物流作为冷稀释剂，其目的是为了在不应用大量传统稀释剂即蒸汽的情况下，在两段丙烯酸方法中使反应物保持不可燃状态。与′434专利的方法类似，由′135专利所描述的方法并未减少废氧化物气体的排放。
因此，仍存在一种未能解决的长期需求，要求找到一种有效的减少或消除WOG排放的方法，特别是在政府对这些排放更加严格地限制的情况下。
相应地，这里提供了从实质上减少或消除废氧化物气体排放的方法。
在本发明的一个方面，提供一种减少废氧化物气流中废氧化物气体的方法，该方法包括：
(a)提供第一工业过程，该第一工业过程产生废氧化物气流，所述废氧化物气流包括至少一种选自氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物的废氧化物气体；
(b)提供第二工业过程，该第二工业过程与第一工业过程不同，当所述废氧化物气流作为进料物流而被进料至第二工业过程时，第二工业过程减少来自第一工业过程的所述废氧化物气流的量；和
(c)将至少部分来自第一工业过程的所述废氧化物气流作为进料物流进料至第二工业过程。
在本发明的一些实施方案中，引入废氧化物物流使第二工业过程受益。在这种情况下，不仅不想要的WOG受到破坏，而且使第二工业过程受益。这种益处可以为增加产率或延长第二工业过程的催化剂寿命的形式。
在本发明的其它实施方案中，第二工业过程可以忍受废氧化物气流。在这种情况下，废氧化物经常被转化为惰性产品，例如水和氮，然后水和氮可以被排放至大气中没有太大问题。
在本发明的其它实施方案中，第二工业过程可以将废氧化物转化为另外一些更容易处理的废物形式。例如在这种情况下，废氧化物气体可以被转化为能够常规处理的固体废物盐。
通过结合附图和实施例对本发明的一些实施方案的如下描述，本发明方法的其它和进一步目的、特征和优点将会变得很明显。 通过参考如下结合附图1A、1B、2A、2B和3-5所进行的描述，可以对这些实施方案及其优点有更完整的理解，在附图中类似的参考标记代表类似的特征。
图1A为丙烯醛制备方法的一个例子，其中用常规的氧化物破坏法减少废氧化物物流。
图1B为丙烯醛制备方法的一个例子，其中按照本发明方法的一种实施方案减少废氧化物物流。
图2A为氰化氢制备方法的一个例子，其中按照本发明方法的一种实施方案减少废氧化物物流。
图2B为氰化氢制备方法的一个例子，其中按照本发明方法的另一种实施方案减少废氧化物物流。
图3为邻苯二甲酸酐制备方法的一个例子，其中按照本发明方法的一种实施方案减少废氧化物物流。
图4为硝酸制备方法的一个例子，其中按照本发明方法的一种实施方案减少废氧化物物流。
图5为基于高炉的制备硫酸方法的一个例子，其中按照本发明方法的一种实施方案减少废氧化物物流。
本发明的方法通常包括采出由第一工业过程产生的WOG物流，并将该WOG物流引入第二工业过程，并且在第二工业过程中消除全部或部分WOG。
第一工业过程可以为产生含有废氧化物的废物流的任何过程。第一工业过程的废气物流的适合例子包括：来自化学制备过程吸收器的废气物流，例如那些在制备硝酸、己二酸、丙烯腈、氰化氢和(甲基)丙烯酸时所应用的吸收器；来自燃烧过程如发动机、锅炉、透平、加热器、焚烧炉、炉子、热氧化器和催化燃烧装置的废气物流；来自空气压缩机和废热发电系统的烟气；来自湿氧化过程的废气物流；来自高温过程如水泥窑、铁和钢厂以及玻璃生产装置的废气物流；以及来自传统废氧化物减少系统如常规的氨基选择性催化还原装置的尾气物流。
第二工业过程紧跟第一工业过程，并且可以是能够消除由第一工业过程排出的全部或部分WOG的任何工业过程。虽然第二工业过程不应该为与第一工业过程相同的过程，但是许多过程均适合用作第二工业过程。第二工业过程最有利地为一种过程，其中通常存在以下组分中的一种或多种：氢、碳氧化物、氮氧化物、氨、烃和氧。借助于本发明本领域熟练技术人员能够确定合适的第二工业过程用于减少由第一工业过程所产生的废氧化物气流。但适合的第二工业过程的例子包括如下过程，但不局限于此：
氰化氢制备过程，例如Andrussow或富氧过程；
漂白过程，例如其中应用NO/NO2与补充的空气/O2形成HNO3的过程；
碳床解吸附过程；
氧化过程，例如其中产生化合物如(甲基)丙烯酸、邻苯二甲酸酐、(甲基)丙烯腈和(甲基)丙烯醛的过程；
烃的氧化脱氢过程；
氧加成过程，例如在乙烯基单体分离过程中用于活化酚抑制剂从而阻止聚合物形成的过程；
氨氧化过程，例如用于产生邻苯二甲腈和(甲基)丙烯腈的过程；
空气汽提过程，例如产生己二酸的NOX汽提过程；
烃的部分氧化过程，例如其中通过甲烷自热重整而实现氧化的过程；
硫酸再生过程；
叔-丁醇、异丁烯、异-丁烷、异-丁醛或叔-丁醇的甲基醚的反应从而产生(甲基)丙烯醛和/或(甲基)丙烯酸；
o-二甲苯或萘的反应从而产生邻苯二甲酸酐；
丁二烯的反应如产生马来酸酐或乙烯基环氧乙烷；和
1，2-二氢化茚的反应如产生产品如蒽醌。
选择合适的第二工业过程需要同时考虑由第一工业过程所产生的WOG物流的体积和组成。
关于组成，如果WOG物流含有对第二工业过程有害的组分，则这些有害的组分必须被脱除或者被减少到对第二工业过程无害的水平。例如，当第一工业过程为煤燃烧过程时，WOG物流可能含有大量的颗粒状物质，而该颗粒状物质可能不适合于所选择的第二工业过程。如果这种颗粒状物质会对第二工业过程有害，则在向第二工业过程中引入WOG物流前必须通过本领域已知的某些方法如过滤或静电沉积将其脱除。另一个例子是WOG物流含有对第二工业过程有害的卤素化合物或金属化合物。例如，许多适合用作第二工业过程的催化过程对卤素化合物是敏感的，在这种情况下在向第二过程中引入WOG物流前必须通过本领域已知的某些方法将其脱除。在另外一个例子中，WOG物流可能含有硫化合物。有些基于氧的第二工业过程对硫的存在是敏感的。因此，在某些实施方案中，优选的是在将WOG物流引入到第二工业过程之前，将其中的硫化合物包括硫氧化物的浓度减到最低。对这种硫化合物敏感的第二工业过程的一个例子为(甲基)丙烯酸制备过程；在这种过程中应用的氧化催化剂的寿命由于暴露于硫化合物中而被缩短。这些硫化合物可以通过本领域已知的任何方法脱除，例如应用低硫含量的燃料来抑制硫化合物的形成，或应用物理脱除方法如静电沉积、吸附或洗涤而从WOG物流中脱除硫化合物。
在本发明的某些实施方案中，来自第一工业过程的WOG物流的组成对第二工业过程来说是无害的。例如当第二工业过程为硫酸再生过程时，在WOG物流中存在硫氧化物很容易被忍受且不必脱除。实际上在WOG物流中存在这些化合物可能对第二工业过程是有利的。作为一个例子，在o-二甲苯或萘催化氧化成为邻苯二甲酸酐的情况下，在日本专利摘要JP07039767的“制备邻苯二甲酸酐时活化流化催化剂的方法(Method for Activating Fluid Catalyst For PhthalicAnhydride Production)”中教导了通过暴露在低浓度的二氧化硫中有可能提高催化剂的活性。
在本发明方法的某些实施方案中，在将WOG物流引入到第二工业过程之前，不仅通过脱除其中可能有害的组分，而且通过向WOG物流中加入希望的组分，从而改变WOG物流的组成可能是有利的。例如，在基于氧的第二工业过程中在应用WOG物流之前将WOG物流与含氧气体混合可能是所希望的，其中所述含氧气体最优选为含有超过约20％的氧。
还必须考虑在WOG物流中废氧化物的体积以及从第一工业过程流出的WOG物流自身的体积。在废氧化物体积低时，本发明的方法可以广泛应用，并且产生明显减少的WOG排放的第二工业过程的数量是很大的。当所产生的废氧化物的体积太大以至于不能在单个第二工业过程中减少时，在将WOG物流引入到第二工业过程之前，可以按传统的WOG降低过程如SCR或SNCR过程对流出第一工业过程的WOG物流进行处理。另外，来自第一工业过程的WOG物流可以被分流且送至多个第二工业过程中进行降低操作，其中第二工业过程的个数取决于WOG的体积以及第二工业过程的容量。
图1B、2A、2B、3、4和5描述了本发明方法的各个方面和实施方案。这些均为非限定性实施例，并且不应认为已经描述了本发明方法可应用的所有第一和第二工业过程。借助于本发明的公开内容，本领域的普通技术人员会意识到本发明方法适合的第一工业过程和第二工业过程的更多组合。
图1A描述了制备丙烯醛的常规系统，其中向常规氧化反应器13中进料含有丙烯的烃物流12、含有惰性物质的稀释物流11、以及含氧气流10，从而产生含有丙烯醛的产品物流14。在图1A所示系统中，稀释物流11包括来自丙烯酸纯化过程的循环惰性气体。进料至氧化反应器13的丙烯∶氧∶惰性物质的摩尔进料比约为1∶1.6-2.1∶12-16，其中精确的进料比取决于许多因素，包括具体的催化剂组成、反应器的操作条件、丙烯的纯度等。对于一组给定的条件来说，本领域普通技术人员能够选择合适的进料比。
除了氧化反应器13外，图1A所示的制备丙烯醛的系统中还包括气体透平1、压缩机2、热回收蒸汽发生器3和选择性催化还原(SCR)装置16。气体透平1燃烧甲烷燃料4和大气空气5，从而产生能够驱动压缩机2的轴功。然后压缩机2在入口6处吸入大气空气，对其进行压缩并通过管线10排出，从而作为含氧气流进料而被输送至氧化反应器13。
但气体透平1不只产生轴功，其还用作第一工业过程，产生包括碳氧化物、氮氧化物和残余氧的热WOG物流9。将WOG物流9排放至热回收蒸汽发生器3。在热回收蒸汽发生器3中，来自WOG物流9的热被传递到锅炉进料水7中，从而冷却WOG物流9并产生含有蒸汽的过程物流8。冷却后，在选择性催化还原装置16中对WOG物流9进行处理，从而在放空前降低废氧化物的浓度。这种降低是通过废氧化物与通过进料管线15加入的还原剂如氨进行反应而实现的。流过选择性催化还原装置16后，处理后的WOG物流通过排放管线17排放至大气中。尽管应用了选择性催化还原装置16，当WOG物流9由气体透平1流出时，最初在其中存在的大量废氧化物并没有被脱除，而是通过放空管线17排放入大气中。
图1B与图1A类似，描述了与图1A类似的制备丙烯醛的系统，但其按照本发明方法的一种实施方案对气体透平产生的WOG物流进行处理。在图1B所示的系统中，常规的氧化反应器33(按照本发明方法的这种实施方案的第二工业过程)接收含有丙烯的烃物流32、含有惰性物质的稀释物流31、以及含氧气流30，从而产生含有丙烯醛的产品物流34。在这种实施方案中，稀释物流31包括来自丙烯酸纯化过程的循环惰性气体。进料至氧化反应器33的丙烯∶氧∶惰性物质的摩尔进料比通常为约1∶1.5-2.5∶12-16，其中精确的进料比取决于许多因素，包括具体的催化剂组成、反应器的操作条件、丙烯的纯度等。对于给定的一组条件来说，本领域普通技术人员能够选择合适的进料比。
除了氧化反应器33外，图1B所示的制备丙烯醛的系统还包括气体透平21、压缩机22、热回收蒸汽发生器23。气体透平21燃烧甲烷燃料24和大气空气25，从而产生能够驱动压缩机22的轴功。但气体透平21不只产生轴功，其还用作第一工业过程，产生包含碳氧化物、氮氧化物和残余氧的WOG物流29。将WOG物流29排放至热回收蒸汽发生器23。在热回收蒸汽发生器23中，来自热WOG物流的热被传递到锅炉进料水27中，从而冷却WOG物流29，并产生含有蒸汽的过程物流28，而该物流可以被放空或用于过程中。由于WOG物流29除了废氧化物外还含有氧，因此不是在传统SCR系统中对其进行处理，而是将冷却后的WOG物流35排放至压缩机22的入口，用作氧化反应器33的含氧气体进料。压缩机22吸入冷却后的WOG物流35，对其进行压缩，并作为含氧气流进料通过管线30将其输送至氧化反应器33中。在本发明的另一种实施方案中，压缩机22还可以通过过程管线26加入更多的大气空气。在本发明的方法中，氧化反应器33用作第二工业过程。冷却的WOG物流35由压缩机22送至常规的氧化反应器33中，并被完全消除，离开时没有不希望的废氧化物被引入环境中。
常规的氧化反应器33的操作条件可以优选被转换至应用本发明方法的该实施方案。例如，由冷却的WOG物流35组成的过程管线30中的气体通常可以含有约15％体积的氧。以丙烯∶氧∶惰性物质表示的反应器的进料比仍保持上述值。但15％体积的氧含量比大气空气中通常至少约20％体积的氧含量低。因此，所需要的稀释剂的相对体积将会减少，并且所需要的含氧气体的相对体积将会增加。另外，对于给定的一组条件来说，本领域普通技术人员能够选择合适的进料比。另外对本领域的普通技术人员来说很明显的是本发明方法也可以很好地用于制备其它氧化产品，如丙烯酸、甲基丙烯醛、或甲基丙烯酸，并且为了产生丙烯醛或其它产品，其它烃也可以替代全部或部分丙烯进料。另外，如果合适也可以应用纯氧来代替大气空气。
图2A描述了制备氰化氢的系统，其中甲烷、氨和含氧气体在反应器中在铂基催化剂网上进行氨氧化。为了向反应器54中供应足够体积的含氧气体，General Electric Model MS5000气体透平41燃烧甲烷44和大气空气45，从而产生足够的轴功以操作压缩机42。除了产生轴功外，气体透平41还用作第一工业过程，产生WOG废气物流43。尽管应用常规的废氧化物还原方法如向气体透平41的燃烧区中注入高的二次空气物流和蒸汽，但WOG废气物流43通常含有18-33ppm NOX和26-116ppm CO、以及17.4-17.7％体积的氧。在现行的环境管理方案下，这种废氧化物的浓度太大不能直接排放至大气中。
WOG废气物流43在高温下流出气体透平41，其热能在换热器57中回收。换热器57用于预热进料至常规反应器54的原料。换热器57通过过程管线48接收氨、通过过程管线49接收甲烷、以及通过压缩机出47接收含氧气体。这三种原料中的每一种均包含在换热器57的管程内，而WOG废物流43则被引入至换热器57的壳程。作为换热结果，WOG废气物流43被冷却，并作为冷却的WOG废气物流46而流出换热器57。当流出换热器57后，预热后的原料被混合形成预热后的反应器进料50。可以有利地采用混合设备和过滤系统(未画出)从而有助于原料物流的混合。
不是送至传统的WOG降低系统或直接排放至环境中，按照本发明方法的这种实施方案，冷却后的含氧WOG废气物流46可以被引入至压缩机吸入管线56中。在本发明的另一种实施方案中，可以通过过程进料管线51向压缩机吸入管线56中加入大气空气。在有或没有附加的大气空气的情况下，含氧气体即冷却后的WOG废气通过压缩机吸入管线56进料至压缩机42中。压缩机42通过压缩机出口47将压缩后的含氧气体排放至换热器57中。与废氧化物接触的压缩机42的部件如冷凝器、转子以及压缩机出口管47优选由耐腐蚀材料如300系列的不锈钢制成。另外，在另一种实施方案中，冷却压缩机吸入管线、应用压缩机级间冷却、和/或脱除冷凝液以提高压缩机42的效率可能是有利的。正如上面所述，在压缩机出口47中的压缩后的含氧气体在换热器57中被预热，然后在预热后的反应器进料50中与预热的甲烷和氨混合。
然后预热后的反应器进料50通过过程管线53被送至常规反应器54中。在这类过程中，冷却后WOG废气物流46的氧含量通常为17-18％的氧，而不是通常在大气空气中发现的至少约20％的氧。为了补偿降低的氧含量，压缩机出47可以被预热至比在过程管线47中仅利用大气空气作为含氧气体的氰化氢制备系统所应用的预热温度高100-200℃。任选地，在引入到反应器54中之前，通过含氧气体进料管线52向过程管线53中引入附加的含氧气体，可以增加在预热的反应器进料50中的氧的百分含量。其中含氧气体通过含氧气体进料管线52加入，为了有助于预热的反应器进料50与含氧气体52的混合，可以有利地采用混合设备和过滤系统(未画出)。例如含氧气体进料管线52可以含有大气空气或100％的氧。
进料混合物中气体的比可以按需进行调节，从而优化反应器54中氰化氢产品的产率，这种调节在本领域熟练技术人员的能力范围之内。产品物流55含有氰化氢、水、以及超过5％的自由氢。大量自由氢的存在证明由于本发明方法该实施方案的结果，所有的废氮氧化物都已被还原为无害的双原子氮气。因此，如图2A所示，当采用本发明的方法时，反应器54可以用作第二工业过程，在不需要任何常规的WOG减少系统的情况下消除来自气体透平41的所有WOG排放物。
图2B描述了按照本发明方法通过甲烷、氨和含氧气体在反应器中在铂基催化剂网上的氨氧化反应来制备氰化氢的系统的另一种实施方案。对本领域的普通技术人员来说很明显的是，虽然本实施方案采用了与前述实施例相同的发明方法，但图2B的系统应用较为不复杂的机械构造向反应器154供应含氧气体。因为反应器(154)在低压即低于10个大气压下操作，因而不需要高压的反应器原料，从而这种机械构造是可能的。
与前面相同，气体透平141燃烧甲烷144和大气空气145；但在该实施方案中，没有外部压缩机，并且没有从气体透平循环脱除轴功。省略外部压缩机对减少投资费用和简化操作有利。在本实施方案中，气体透平141用作第一工业过程，产生WOG废气物流143。物流143来自气体透平141的电透平区(未画出)，其压力范围为1-10大气压，温度为100℃-1200℃。然后物流143与来自过程管线148的氨、来自过程管线149的甲烷混合，从而形成预热的反应器进料150。为了有助于原料物流的混合和温度控制，可以有利地采用混合设备、过滤系统和换热器(未画出)。
然后将预热后的反应器进料150通过过程管线153送至常规反应器154中。与前面的例子一样，通过含氧气体进料管线152可以任选地向过程管线153中加入含氧气体，如大气空气或100％的氧。其中含氧气体通过含氧气体进料管线152加入，为了有助于预热的反应器进料150和含氧气体152的混合及温度控制，可以有利地采用混合设备、过滤系统以及换热器(未画出)。进料混合物中气体的比以及整个进料混合物的温度可以按需进行调节，从而优化在反应器154中氰化氢产品的产率，这种调节在本领域熟练技术人员的能力范围之内。
因此当采用本发明的方法时，图2B的实施方案描述了在不需要任何常规的WOG降低系统的情况下，反应器154如何用作第二工业过程来消除来自气体透平141的所有WOG排放物。
可预想的是在某些情况下，在图2B的实施方案中，应用含有至少部分非烃化合物如氨或氢气的燃料混合物作为燃料物流144可能是有利的。这样做时，在所形成的WOG中碳氧化物(COX)的浓度可以被降低(例如相对于纯甲烷物流)，而这一点在某些第二工业过程中是所希望的，例如与基于磷酸盐的氨回收过程整合的HCN反应器或在工业硝酸制备过程中应用的常规氨氧化过程(AOP)反应器。
图3给出了按本发明方法制备邻苯二甲酸酐的系统的一部分。制备邻苯二甲酸酐的方法通常包括使o-二甲苯与含氧气体在催化反应器中进行反应。在本发明方法的该实施方案中，在将其进料至催化反应器之前，使含氧气体与第一工业过程中产生的WOG物流混合。
在图3中，第一工业过程，具体为热氧化器(未画出)产生低压、低氧含量的WOG流出物流63。WOG流出物流63和含氧气流62均被引入到混合器64中。混合器64可以是适合于混合两个气态过程物流的任何设备，例如喷射器。含氧气流62被加压，并且可以为大气空气或100％氧。加压含氧气流62通过混合器64可以用于使低压WOG流出物流63通过文丘里作用而被吸入混合器64中。WOG物流63和含氧气流62在混合器64中混合成为混合的气体进料物流65。然后将混合的气体进料物流65和o-二甲苯进料物流61进料至第二工业过程即催化反应器60中。在催化反应器60内，含有WOG和o-二甲苯的混合气体65进行反应从而产生邻苯二甲酸酐。反应消耗了在混合气体进料物流65中存在的所有废氧化物，有效地消除了所有的WOG排放物。因此，按照本发明方法的这种实施方案，催化反应器60用作第二工业过程，消除了所有的WOG排放，并且不再需要传统的WOG降低设备。
图4所示的是按照本发明方法的一种实施方案制备硝酸的系统的一部分，其中冷却的氨转化器流出气体81进入吸收塔80，并被吸收入冷却的过程水进料82中，从而产生低浓度的硝酸水溶液产品物流87和尾气物流88。吸收塔80可以是本领域中已知的任何塔，例如筛板塔或泡罩塔，这种塔通常可以另外包括20-50块内部塔板以及整合的冷却设备。通常应用大量塔板并且在其上部用冷却水冷却的常用的外延式吸收塔对于吸收塔80来说是优选的，可以使硝酸的产率最大化，并达到几乎完全的NOX捕获效率。通过过程进料管线86向吸收塔80中加入漂白空气83，从而驱使残余的NOX转化为硝酸。在另一种实施方案中(未画出)，稀硝酸可以循环通过吸收塔80，从而改进吸收塔的操作。
正如图4的实施方案所示，在其引入到吸收塔80之前，WOG物流84与漂白空气83混合。在本实施方案中，WOG物流84通常包括含有来自第一工业过程的含WOG的吸收塔尾气物流，其中在第一工业过程中应用环己烷产生己二酸。WOG物流84通常包括500-1500ppm的NOX。在通过过程进料管线86将其引入到吸收塔80之前，WOG物流84与漂白空气83在混合器85中混合。混合器85可以是本领域已知的混合工业气流的任何设备，例如喷射器或静态混合器。在另一种替代实施方案中(未画出)，在将其引入到混合器85之前减少WOG物流84中N2O的含量可能是希望的。本领域已知的减少N2O含量的任何过程都可以采用；例如已知的在500-550℃下应用银基催化剂将N2O转化为NO2、NO、N2和O2的混合物。吸收塔用作第二工业过程，其中在WOG物流84中存在的氮氧化物被转化为硝酸，并且经产品物流87流出吸收塔80。
图5描述了本发明方法的另一种实施方案，其中给出了基于高炉的用于制备硫酸的系统。通常，将含氧气体、烃燃料和含硫的残余物流进料至炉子中，从而产生硫氧化物，用于下游处理从而形成产品如SO3或H2SO4。按照本发明方法的这种实施方案，含有硫氧化物的WOG物流在被引入到炉子之前与含氧气体混合。
如图5的实施方案所示，将含硫的残余物流92、烃燃料91如甲烷、以及混合物流96进料至炉子90中。混合器95用来混合含有硫氧化物的WOG物流94和含氧气流93，从而产生混合物流96。混合器95可以是适合于混合两个气态过程物流的任何设备，例如喷射器。在图5所示的过程中，含有硫氧化物的WOG物流94为来自燃烧高硫含量煤燃料的钢厂的流出物流。将含硫的残余物流92、烃燃料91、以及混合物流96引入到炉子90中，并且燃烧产生硫氧化物，该硫氧化物在产品管线97中流出炉子90。在WOG物流94中存在的硫氧化物流过炉子90不发生变化，并且作为附加产品通过产品管线97流出。
由于加入了预先形成的硫氧化物而看到炉子90中的产率提高，这并不是本发明方法赋予图5所示硫酸过程的唯一好处。由于WOG物流94经常表现出升高的温度，因此在将其引入到炉子90之前，混合物流96将会有效地被预热，并且会导致需要更少的烃燃料，从而保持炉子90中所需要的高温。另外，尽管可以将含有硫氧化物的WOG物流加入到该过程炉子下游的含氧化物的产品管线97中，但通过混合器95将其引入到含氧气体进料中可以使WOG物流94中存在的任何残余氧均用于炉子90中，从而需要更少的来自过程管线93的含氧气体来运行炉子。在某些实施方案中，将部分热的WOG物流94与残余物流92混合从而改进残余进料的雾化也可能是有利的。
因此，本发明适合于很好地实现所述目标，达到所述目的和优点、以及其固有的其它益处。虽然已经对本发明进行了描写、描述，并参考本发明具体的实施方案对其进行了定义，但这种参考并不意味着对本发明的局限，并且也不能推出这种局限。所描写和描述的本发明的实施方案仅是示例性的，并不是对本发明范围的详尽描述。因此，本发明仅打算通过所附权利要求的实质和范围进行限定。