【誤訳訂正書】
【提出日】令和2年12月15日(2020.12.15)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】排ガス焼却炉の制御
【技術分野】
【０００１】
排ガス焼却炉を制御するための方法が提供される。より具体的には、この方法は、吸収器の排ガス焼却炉に利用される燃料ガスの量を最小化するステップ、および焼却炉からの排出を制御するステップを含む。
【背景技術】
【０００２】
アクリロニトリルは、アンモ酸化プロセスにより製造され、このプロセスでは、空気、アンモニアおよびプロピレンが、流動床において触媒の存在下において反応して、反応器の蒸気性排出物が形成される。反応器の蒸気性排出物は、次いで、クエンチ系を通過し、反応器の排出物は、そこで水性クエンチ液、通常は水と直接接触する。このクエンチにより、未反応のアンモニアおよび重ポリマーが除去される。クエンチしたガスは、次いで吸収カラムに進められる。吸収器では、ガスは、吸収液、通常はやはり水と直接接触する。水、アクリロニトリル、アセトニトリル、ＨＣＮおよび付随する不純物は、吸収器の下部から水溶液として放出される。ガスは、吸収器の上部から除去される。吸収器の上部から除去されたガスは、吸収器の排ガス焼却炉（ＡＯＧＩ）に送られる。
【０００３】
吸収器の排ガス焼却炉（ＡＯＧＩ）は、未反応の炭化水素および少量のアクリロニトリルを含有する吸収されていないガス流を燃焼する、アクリロニトリル法に使用される。ＡＯＧＩは、アクリロニトリル法の他の要素として使用される高圧蒸気を生成する熱回収セクションを含む。ＡＯＧＩでは、空気および燃料ガスは、吸収器の排ガスを高温にて燃焼させるために使用される。ＡＯＧＩにおいて制御される重要な変数は、焼却炉の温度および煙道のＯ２である。こうした２つの変数をより厳格に制御することが、排出制御の観点から望ましい。この制御目標は、通常の操作中だけではなく、速度の変化中も、また、プロピレン純度が変化する際も望ましい。
モデル予測制御（ＭＰＣ）は、高度プロセス制御（ＡＰＣ）としても公知であり、プロセスモデルを使用して、将来のプロセス挙動を予測し、次いで最適化した制御動作を実行に移して、望ましい目標からのプロセス偏差を無効にする。プロセスの制御と共に、ＭＰＣは、重要なプロセス変数を変動させて、プロセスを最も「経済的な」状態にしようとする。
【発明の概要】
【０００４】
方法は、吸収器の排ガス焼却炉に利用される燃料ガスの量を最小化するステップ、および排出をより良好に制御することを提供する。この方法は、吸収器の排ガス焼却炉の火室における温度偏差を少なくすること、および吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおける酸素の量における偏差を少なくすることを提供する。吸収器の排ガス焼却炉の火室温度、および吸収器の排ガス焼却炉の煙道の酸素における標準偏差の低下により、燃料ガス使用量は抑制され、環境変数はより厳格に制御される。こうした制御目標は、通常の操作中、速度の変化中、また、プロピレン純度が変化する際に達成される。この方法により、反応器供給流における炭化水素の量、および反応器供給流の供給速度を判定することにより、ＡＯＧＩ温度およびＡＯＧＩ煙道ガスにおけるＯ２が想定外にも制御される。
この方法は、アンモ酸化反応器の供給速度、および、反応器中における炭化水素供給物の純度を測定するステップを含む。この方法によれば、反応器の供給速度および炭化水素の純度は、排ガス焼却炉への燃料ガス流および空気流の量に影響を与える。ある重要な態様では、操作者は、公知の反応器の供給速度および炭化水素の純度に基づいて、排ガス焼却炉の性能を予測でき、次いで、制御を実行に移して、ＡＯＧＩ温度、および、排ガス焼却炉の煙道ガスにおける酸素の偏差を最小化できる。
排ガス焼却炉を操作する（稼働させる）ための方法は、反応物流の流れをアンモ酸化反応器に導入するステップ；反応物流における炭化水素の量を判定し、反応物流の供給速度を判定するステップ；反応器の排出物を、アンモ酸化反応器から吸収器に運ぶステップ；吸収器の排ガスを、吸収器から吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；ならびに燃料ガスおよび空気を、吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップを含む。吸収器の排ガス、燃料ガスおよび空気が、吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、プラントで生成されたＡＮ１トン当たり約６ｋｇ以下のＮＯxを維持する量、ならびに吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、プラントで生成されたＡＮ１トン当たり約３．５ｋｇ以下の非メタン炭化水素を維持する量で、吸収器の排ガス焼却炉に供給される。
【０００５】
排ガス焼却炉を操作するための方法は、反応物流の流れをアンモ酸化反応器に導入するステップ；反応物流における炭化水素の量を判定し、反応物流の供給速度を判定するステップ；反応器の排出物を、アンモ酸化反応器から吸収器に運ぶステップ；吸収器の排ガスを、吸収器から吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；ならびに燃料ガスおよび空気を、吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップを含む。一態様では、吸収器の排ガス、燃料ガスおよび空気が、排ガス焼却炉の温度設定点の約１０°Ｆ（５．５６℃）以内に排ガス焼却炉における温度を維持する量で、吸収器の排ガス焼却炉に供給される。
別の態様では、排ガス焼却炉を操作するための方法は、反応物流の流れをアンモ酸化反応器に導入するステップ；反応物流における炭化水素の量を判定し、反応物流の供給速度を判定するステップ；反応器の排出物を、アンモ酸化反応器から吸収器に運ぶステップ；吸収器の排ガスを、吸収器から吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；ならびに燃料ガスおよび空気を、吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップを含む。一態様では、１セットの操作変数は、吸収器の排ガス焼却炉への燃料ガス流、および吸収器の排ガス焼却炉への空気流を含み、１セットの制御変数は、吸収器の排ガス焼却炉の煙道における酸素の量、および吸収器の排ガス焼却炉における温度を含む。この方法は、操作変数を調整することによる、少なくとも１セットの制御変数を制御するステップを含む。この態様では、操作変数は、フィードフォワード変数に基づいて変化する。
本方法の上記および他の態様、いくつかの態様の特徴および利点は、以下の図からさらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】アンモ酸化プロセスを例証する図である。
【図２】ＡＯＧＩのさらに詳細な概観を示す図である。
【０００７】
対応する参照文字は、図面中のいくつかの概観の間の対応する構成成分を指し示す。当業者は、図中の構成要素は、簡潔さおよび明確さのために例証され、必ずしも原寸に比例していないことを認識するであろう。例えば、図におけるいくつかの構成要素の寸法は、様々な態様の理解を深める一助とするために、他の構成要素に対して誇張されていることがある。また、商業的に実行可能な態様では有用な、または必須の、一般的であるが十分に理解されている構成要素は、これらの様々な態様を、妨げることなく概観しやすくするために、描写されていないことが多い。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の説明は、限定的な意味として解釈されるべきではないが、模範的な実施形態の一般的原理を説明する目的のためだけになされている。本発明の範囲は、特許請求の範囲に準拠して決定されるべきである。
アンモ酸化プロセス
図１は、アンモ酸化プロセスの系統図である。図を参照すると、このプロセスは、反応器１０、クエンチ容器２０、任意の排出物圧縮器３０および吸収器４０を含む。流れ１中のアンモニアおよび流れ２中の炭化水素（ＨＣ）供給物は、合わせた流れ３として反応器１０に供給され得る。ＨＣ供給流２は、プロパン、プロピレン、イソブテン、イソブチレンおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される炭化水素を含み得る。一態様では、炭化水素は、主にプロピレンである。触媒（図１で示されていない）は、反応器１０に存在し得る。酸素を含有するガスが、反応器１０に供給され得る。例えば、空気は、空気圧縮器（図１で示されていない）により圧縮し、反応器１０に供給され得る。
アクリロニトリルは、反応器１０中の触媒の存在下において、炭化水素、アンモニアおよび酸素の反応から、反応器１０で生成される。アクリロニトリルを含む流れは、反応器１０の上部から、反応器の排出物流４として流出し得る。反応器１０で生成されたアクリロニトリルを含む反応器の排出物流４は、ライン１１を通ってクエンチ容器２０に運ばれ得る。
【０００９】
クエンチ容器２０では、反応器の排出物流４は、ライン１２を経由してクエンチ容器２０に入るクエンチ水流５との接触により冷却され得る。クエンチ水流５は、水に加えて酸を含み得る。アクリロニトリルを含む、冷却された反応器の排出物（副産物、例えばアセトニトリル、シアン化水素および不純物を含む）は、次いで、クエンチ流６として、ライン１３を経由して排出物圧縮器３０に運ばれ得る。
クエンチ流６は、排出物圧縮器３０により圧縮され得、圧縮器の排出物流７として排出物圧縮器３０から流出する。この方法は、圧縮器なしで操作するステップを含んでよい。圧縮器の排出物流７は、ライン１４を経由して吸収器４０の下部に運ばれ得る。吸収器４０において、アクリロニトリルは、第２のまたは吸収器の水流８に吸収され得、これはライン１５を経由して吸収器４０の上部に入る。アクリロニトリルおよび他の副産物を含む水流または豊水流１８は、次いで、吸収器４０から、ライン１９を経由して、生成物をさらに精製するための回収カラム（図１で示されていない）に運搬され得る。吸収されなかった排出物９は、吸収器カラム４０の上部からパイプ１６を通って流出する。吸収されなかった排出物または吸収器の排出物９は、吸収器の排ガス焼却炉２１（ＡＯＧＩ）または吸収器の排ガス酸化器（ＡＯＧＯ）で燃焼できる排ガスを含み得る。
【００１０】
ＡＯＧＩの操作
ＡＯＧＩ２１のさらに詳細な概観は、図２で示されている。図２で示されているように、吸収器の排出物９、燃料ガス１２０および空気１２５は、ＡＯＧＩ２１に入る。ＡＯＧＩ排出物ガス１３０は、ＡＯＧＩ煙道１５０に送られる。
環境許可要件は、ＡＯＧＩの操作パラメータを定義できる。例えば、環境要件は、ＡＯＧＩ煙道ガスにおけるＮＯx（ＮＯｘ）、非メタン炭化水素、および／またはＣＯを必要量未満にする操作を必要とすることがある。ＡＯＧＩ煙道ガスにおけるこうした化合物の各量のモニタリングは、当業界で公知の方法による。この方法は、連続排出モニタリング系（ＣＥＭＳ）を含み得る。環境要件は、ＡＯＧＩの操作を直接制御しないが、環境要件を達成するのに必要な操作条件および設定点を定義する一助となる。
【００１１】
一態様では、方法は、ＡＯＧＩを操作して、ＡＯＧＩ煙道ガスにおけるＮＯxレベルを制御するステップを含む。この態様では、方法は、プラントで生成されたＡＮ１トン当たり約６ｋｇ以下のＮＯxを維持する量で、別の態様では、プラントで生成されたＡＮ１トン当たり約５ｋｇ以下のＮＯx、別の態様では、約４ｋｇ以下のＮＯx（ＮＯｘ）、また、別の態様では、約３ｋｇ以下のＮＯxを維持する量で、吸収器の排出物、燃料ガスおよび空気をＡＯＧＩに付与するステップを含む。この態様では、方法は、ＡＯＧＩ煙道ガスにおけるＮＯxを測定するステップを含む。
別の態様では、方法は、ＡＯＧＩを操作して、ＡＯＧＩ煙道ガスにおける非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ）を制御するステップを含む。この態様では、ＮＭＨＣは、主に、プロパン、アクリロニトリル、アセトニトリルおよびプロピレンを含む。この態様では、方法は、プラントで生成されたＡＮ１トン当たり約３．５ｋｇ以下のＮＭＨＣを維持する量で、別の態様では、プラントで生成されたＡＮ１トン当たり約３ｋｇ以下のＮＭＨＣ、別の態様では、約２．５ｋｇ以下のＮＭＨＣ、また、別の態様では、約２ｋｇ以下のＮＭＨＣを維持する量で、吸収器の排出物、燃料ガスおよび空気をＡＯＧＩに付与するステップを含む。この態様では、方法は、ＡＯＧＩ煙道ガスにおけるＮＭＨＣを測定するステップを含む。
【００１２】
別の態様では、方法は、ＡＯＧＩを操作して、ＡＯＧＩ煙道ガスにおけるＣＯを制御するステップを含む。この態様では、方法は、プラントで生成されたＡＮ１トン当たり約３．５ｋｇ以下のＣＯを維持する量で、別の態様では、プラントで生成されたＡＮ１トン当たり約３ｋｇ以下のＣＯ、別の態様では、約２．５ｋｇ以下のＣＯ、また、別の態様では、約２．０ｋｇ以下のＣＯを維持する量で、吸収器の排出物、燃料ガスおよび空気をＡＯＧＩに付与するステップを含む。この態様では、方法は、ＡＯＧＩ煙道ガスにおけるＣＯを測定するステップを含む。
一態様では、方法は、吸収器の排出物を、吸収器からＡＯＧＩ２１に供給するステップ、ならびに燃料ガス１２０および空気１２５を、ＡＯＧＩ２１に供給するステップを含む。吸収器の排出物、燃料ガスおよび空気は、燃料ガス供給速度を変化させることにより、ＡＯＧＩの温度設定点の約１０°Ｆ（５．５６℃）以内、また、別の態様では、ＡＯＧＩの温度設定点の約５°Ｆ（２．７８℃）以内に、ＡＯＧＩ内温度を維持する量で、供給される。この態様では、温度は、ＡＯＧＩ２１の内部で測定される。この方法は、熱交換器用に様々な公知の構造を含み得る。一態様では、吸収器の排ガス焼却炉の温度設定点は、吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおけるＮＯx、非メタン炭化水素、および／またはＣＯの必要量未満を達成するのに必要な最小温度、好ましくは、それらの各必要量を下回る量にするのに必要な最小温度である。
【００１３】
一態様では、吸収器の排ガスは、未反応のプロピレンを含む。反応器は、爆発レベルのプロピレンを決してＡＯＧＩに到達させないように、制御系および停止系を含む。この態様では、反応器温度の制御系および停止系は、反応がないことを検出し、ＡＯＧＩへの過剰なプロピレン流を防止する。
別の態様では、方法は、ＡＯＧＩに供給された空気１２５を変化させることにより、吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおける酸素の量を部分的に制御するステップを含む。この態様では、吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおける酸素の量は、約５体積％以下、別の態様では、約３．５体積％以下、別の態様では、約３体積％以下、別の態様では、約２．５体積％以下、別の態様では、約２体積％以下、また、別の態様では、少なくとも約１体積％以下である。酸素は、ＡＯＧＩの煙道１５０において測定される。
別の態様では、方法は、約９５から約９７％のプロセス全体のアクリロニトリル回収率を示す。関連するクエンチおよび吸収器の効率は、約９９％超である。この態様では、吸収器の排ガス焼却炉に供給される燃料ガス対生成されたアクリロニトリルの比は、アクリロニトリル１トン当たり約３．３：１千標準立方フィート（ＭＳＣＦ／Ｔ）から約３．８：１（ＭＳＣＦ／Ｔ）、また、別の態様では、約３．４：１（ＭＳＣＦ／Ｔ）から約３．７：１（ＭＳＣＦ／Ｔ）の範囲で維持される。関連した態様では、吸収器の排ガス焼却炉に供給された空気対生成されたアクリロニトリルの比は、アクリロニトリル１トン当たり、１分に約１．７：１千標準立方フィート（ＭＳＣＦＭ／Ｔ／時  ＡＮ）から約１．９：１（ＭＳＣＦＭ／Ｔ／時  ＡＮ）の範囲で維持される。
【００１４】
流動床反応器は、アクリロニトリルプラントの中心部である。反応器の効率（試薬変換および触媒損失の観点を含む）は、最適化しながら、反応器の特定の能力を増幅することを確実にするのが望ましい。反応器を正確に操作できないと、アクリロニトリルプラント全体の効率、信頼性または生成能力が著しく影響を受け、非常に広範な生成停止を引き起こすおそれがある。流動床の操作および性能は、選択される特定の作用条件に高度に感受性であり、業界は、そのような条件の変化にはきわめて慎重である。流動床の作用条件が変化し（例えば、反応器の圧力、反応器のガス速度、床の高さ、床圧力の降下対グリッド圧力の降下の比など）、触媒特性（粒径、粒径分布、微粒子の含有量、摩耗特性）が変化すると、触媒性能、ならびに関連する生成能力および効率もそのように変化し得る。アンモ酸化プロセスは、触媒の存在下において、アンモニア、酸素と、プロパン、プロピレン、イソブタンおよびイソブチレン、ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される炭化水素を、約１４０ｋＰａ以下の圧力（絶対）および約０．５から約１．２メートル／秒の速度で、反応させて、反応器の排出物流を得るステップを含む。平均粒子直径が約１０から１００μであり、粒径分布の約０から３０質量パーセントが約９０μ超であり、約３０から５０質量パーセントが４５μ未満である触媒を使用した場合、流動化速度（冷却コイルおよびディップレッグエリアを除外した、排出物の体積流量および反応器の断面積（「ＣＳＡ」）に基づく）は、１．２ｍ／秒まで、好ましくは０．５５から０．８５で操作できる。指し示された速度まででさえ、許容できる触媒損失で操作しつつ、上部の圧力が約０．５０から約０．５８ｋｇ／ｃｍ2、ならびに／またはサイクロンの圧力降下が１５ｋＰａ以下、ならびに、流動床の上部を超える高さの微粒子の遊離が約５．５から約７．５ｍである反応器を操作することが可能と見出されている。これにより、単位反応器体積（タンジェント間）当たり、１時間に反応器体積の立方メートルにつき０．００５から０．０１５メートルトン、別の態様では約０．００７５から約０．０１２５、また、別の態様では、１時間に反応器体積の立方メートルにつき約０．００９から約０．０１メートルトンの生成能力が向上する見込みが生じる。
【００１５】
ある態様では、方法は、反応器中で、炭化水素を操作または反応させるステップを含み、排出物の体積流量は、約０．５から約１．０５ｍ／秒の速度を有する（排出物の体積流量、ならびに冷却コイルおよびディップレッグエリアを除外した反応器の断面積（「ＣＳＡ」）に基づく、すなわち、開口ＣＳＡの約９０％）。この速度を使用する反応器系を設計および操作しながら、良好な流動化／触媒性能、およびサイクロンからの妥当な触媒のエントレインメント／触媒損失も達成する反応器系を設計および操作することが可能であり、その結果、速度は、ほぼこの範囲で、反応器の能力を向上させることが可能な程度まで維持され得ると見出されている。ある実施形態において、反応器は、約０．７５ｍ／秒から約０．９５ｍ／秒まで（ＣＳＡの９０％および排出物ガスに基づく）の速度で操作され得、約０．５０から約０．６５ｋｇ／ｃｍ2、別の態様では約０．５２から約０．５８ｋｇ／ｃｍ2の上部の圧力を維持し得る。一態様では、メートル／秒でのサイクロン注入速度対メートル／秒での反応器の排出物速度の比は、約１５以上、別の態様では、約２０以上、別の態様では、約１５から約３０、別の態様では、約２０から約３０、別の態様では、約２２から約２５、別の態様では、約２３から約２６、また、別の態様では、約２７から約２９である。
【００１６】
ある態様では、方法は、反応器中で炭化水素を操作または反応させるステップを含み、反応器は、円筒形反応器の高さ（タンジェント間）の約２５％から約６０％、別の態様では、約２５％から約３７％、別の態様では、約４２％から約５０％、別の態様では、約４５％から約５５％、また、別の態様では、約４４％から約４７％である高さの流動床を有する。
ある態様では、方法は、反応器中で炭化水素を操作または反応させるステップを含み、反応器は、反応器の直径の約６０％から約１１０％、別の態様では、約６０％から約８０％、別の態様では、約７０％から約１００％、別の態様では、約７５％から約９０％、別の態様では、約８０％から約９０％、別の態様では、約８５％から約９５％、別の態様では、約７０％から約８５％、また、別の態様では、約８５％から約９０％である高さの流動床を有する。
【００１７】
ある態様では、方法は、反応器中で炭化水素を操作または反応させるステップを含み、反応器は、約０．５０から約０．６５ｋｇ／ｃｍ2、別の態様では、約０．５２から約０．５８ｋｇ／ｃｍ2、別の態様では、約０．５４から約０．６ｋｇ／ｃｍ2、また、別の態様では、約０．５から約０．５５ｋｇ／ｃｍ2の範囲で、上部の圧力を有する。この範囲の反応器の上部の圧力は、この範囲より高い反応器の上部の圧力よりも改善した触媒性能の利益が得られる。ある態様では、方法は、約０．５４から約０．５６ｋｇ／ｃｍ2の範囲で、反応器を操作するステップを含む。
ある態様では、方法は、反応器中で炭化水素を操作または反応させるステップを含み、反応器供給物中のアンモニアの量は、アンモニア対炭化水素のモル比約１から約２、別の態様では、約１．２５から約１．７５、別の態様では、約１．４から約１．６、また、別の態様では、約１．２５から約１．３を備える。
【００１８】
別の態様では、方法は、反応器中で炭化水素を操作または反応させるステップを含み、反応器供給物中の空気の量は、反応器供給物中で空気対炭化水素の比約９から約１２、別の態様では、約９から約１１の比、別の態様では、約９から約１０の比、別の態様では、約１０．５から約１１の比、別の態様では、約９．２５から約９．７５の比、また、別の態様では、約９．４から約９．６の比を備える。関連した態様では、反応器の排出物流は、約０．５から約１質量％の酸素を含む。方法は、反応器の排出物における酸素の量を連続して測定するステップ、およびそれに応じて空気対炭化水素のモル比を連続して調整するステップをさらに含み得る。酸素は、反応器の下流の任意の位置で測定され得る。
アクリロニトリルを含む反応器の排出物流を吸収するためのプロセスは、第１の水流で反応器の排出物流をクエンチして、アクリロニトリルを含むクエンチ流を得るステップ；クエンチ流を圧縮して、アクリロニトリルを含む排出物圧縮流を得るステップ；排出物圧縮流を、約３００ｋＰａから約５００ｋＰａの圧力（絶対）で吸収器に運ぶステップ；および吸収器において、第２の水流中のアクリロニトリルを吸収して、アクリロニトリルを含む豊水を得るステップを含む。
別の態様では、アクリロニトリルを含む反応器の排出物流を吸収するための方法、方法は、第１の水流で反応器の排出物流をクエンチして、アクリロニトリルを含むクエンチ流を得るステップ；クエンチ流を圧縮して、アクリロニトリルを含む排出物圧縮流を得るステップ；排出物圧縮流を吸収器に運ぶステップ；および吸収器において、約４℃から約４５℃の温度を有する第２の水流中のアクリロニトリルを吸収して、アクリロニトリルを含む豊水を得るステップを含む。
【００１９】
反応器、クエンチおよび／または吸収器の操作における変化は、望ましい排出レベルを達成するのに必要なＡＯＧＩの操作パラメータに影響を与えるおそれがある。例えば、反応器変換率における変化は、吸収器の排ガス組成に影響を与えるおそれがあり、どのくらい多くの燃料および酸素がＡＯＧＩに供給される必要があるかに影響を与えるおそれがある。この態様では、反応器のプロピレン変換率は、約９５％から約１００％未満になる。本明細書で使用されている「反応器のプロピレン変換率」は、アクリロニトリルおよび他の炭素含有生成物に変換される、反応器供給物中のプロピレンの量の百分率を指す。別の態様では、クエンチカラムの操作は、吸収器カラムの温度に影響を与えるおそれがあり、これが、最終的には、どのくらい多くの水が吸収器の排ガス中にあるかに影響を与えるおそれがある。吸収器の排ガスにおける水含有量の変化は、次いで、ＡＯＧＩの操作に影響を及ぼすおそれがある。この態様では、約６５℃から約８５℃（あるタイプのクエンチ設計で）、および約１００℃から約１２０℃（別のタイプのクエンチ設計で）の温度を有するクエンチカラムの排出物は、吸収器に運ばれる。関連した態様では、吸収器の排ガスは、約５質量％以下の水を有し、吸収器の排ガスにおける水のレベルは、吸収器の上部の温度が変化するにつれて変化し得る。別の態様では、クエンチカラムは、クエンチカラムの最終冷却器からの凝縮物において約３．５から約７、別の態様では、約３．５から約６、また、別の態様では、約５から約５．５のｐＨを示し得る。
【００２０】
高度プロセス制御
反応器の供給速度（炭化水素の供給速度）における変化は、吸収器に入り、最終的にはＡＯＧＩに入るプロパンの量を変化させる。プロパンは、本来、反応器において触媒と不活性であると見出されている。プロパンは、燃料として作用し、フィードフォワード手段における燃料ガス流で変化が無効にならない場合、ＡＯＧＩ温度および煙道のＯ２に偏差が引き起こされ得る。プロピレン純度が変化するケースでも同じものが見られ、このため、異なる量のプロパンが吸収器およびＡＯＧＩに入る。したがって、ＡＯＧＩ温度およびＯ２における偏差を予測するために変化が使用され、その結果、燃料ガスの変化が無効になる場合、供給速度およびプロピレン純度（ならびにそれらの変化）を知ることで、ＡＯＧＩ火室の温度および煙道のＯ２をより良好に制御できる。
【００２１】
モデル予測制御（ＭＰＣ）は、高度プロセス制御（ＡＰＣ）としても公知であり、プロセスモデルを使用して、将来のプロセス挙動を予測し、次いで最適化した制御動作を実行に移して、望ましい目標からのプロセス偏差を無効にする。プロセスの制御と共に、ＭＰＣは、重要なプロセス変数を変動させて、プロセスを最も「経済的な」状態にしようとする。プロセスは、燃料ガス使用量の抑制、およびＡＯＧＩ排出の改善を達成するためにＭＰＣの使用を含む。
本明細書で使用されている「操作変数」という用語は、高度プロセス制御器により調整される変数を指す。この態様では、操作変数は、ＡＯＧＩへの燃料ガス流量および空気流量を含む。「制御変数」という用語は、所定の値（設定点）または所定の範囲（設定範囲）内で、高度プロセス制御器により保持される変数を指す。この態様では、制御変数は、ＡＯＧＩにおける温度およびＡＯＧＩの煙道ガス中のＯ2を含む。「変数の最適化」は、変数を最大化すること、または最小化すること、ならびに、所定の値で変数を維持することを指す。「フィードフォワード変数」は、操作変数の調整値の決定に使用される変数を指す。この態様では、フィードフォワード変数は、反応物流のアンモ酸化反応器中への流量、および反応物流における炭化水素の量を含む。
【００２２】
モデル予測制御の一態様は、制御変数のモデルおよび利用できる測定を使用して、将来のプロセス挙動が予測されることである。制御器の出力は、性能指数を最適化するように計算され、性能指数は、予測される誤差、および計算される将来の制御変動の一次または二次関数である。各サンプリング時点で、制御の計算が繰り返され、予測は、最新の測定に基づいて更新される。この態様では、適切なモデルは、制御変数に対する操作変数およびフィードフォワード変数のステップ応答の効果を表現する１セットの実証的ステップ応答モデルを含むものである。
最適化されるパラメータの最適な値は、個別の最適化ステップから得られ、最適化される変数は、性能関数に含まれ得る。
モデル予測制御が適用され得る前に、まず、最適化される変数および制御変数に対する操作変数のステップ変化の効果が決定される。これにより、１セットのステップ応答係数が得られる。このステップ応答係数のセットは、プロセスのモデル予測制御の基盤を形成する。
【００２３】
通常の操作中に、制御変数の予測値は、いくつかの将来の制御変動のために規則的に計算される。こうした将来の制御変動に関して、性能指数が計算される。性能指数は２つの項を含み、第一項は、各制御変動に対して予測される誤差の将来の制御変動の総和を表し、第二項は、各制御変動に対する操作変数における変化の将来の制御変動の総和を表す。各制御変数に対して、予測される誤差は、制御変数の予測値と制御変数の基準値の間の差である。予測される誤差には重み係数を掛け、制御変動に対する操作変数における変化は、変動抑制係数を掛ける。
あるいは、これらの項は、二乗項の総和であってよく、このケースでは、性能指数は二次である。さらに、操作変数、操作変数における変化、および制御変数に対して制約を設定できる。これにより、性能指数の最小化と同時に解決される別の１セットの等式が得られる。
最適化は、２つの方法で行うことができ；第１の方法は、性能指数の最小化は別として、個別に最適化することであり、第２の方法は、性能指数内で最適化することである。
最適化を個別に行う場合、最適化される変数は、各制御変動に対して予測される誤差中の制御変数として含まれ、最適化により、制御変数に対する基準値が得られる。
あるいは、最適化は、性能指数の計算内で行うと、これにより、適切な重み係数を有する性能指数における第三項が得られる。このケースでは、制御変数の基準値は、一定で留まる所定の定常状態の値である。
【００２４】
性能指数は、将来の制御変動に対する操作変数の値を得るための制約を考慮に入れると、最小化される。しかし、次の制御変動だけは実行される。その結果、将来の制御変動に対する性能指数の計算が再度開始される。
ステップ応答係数を有するモデル、およびモデル予測制御に必要とされる等式は、吸収器の排ガス焼却炉のプロセスを制御するために実行されるコンピュータプログラムの部分である。予測制御を取り扱うことができるそのようなプログラムを搭載したコンピュータプログラムは、高度プロセス制御器と呼ばれる。利用され得る市販のコンピュータプログラムは、例えば、Ａｓｐｅｎ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＤＭＣｐｌｕｓ（登録商標）およびＥｍｅｒｓｏｎのＰｒｅｄｉｃｔＰｒｏ（登録商標）を含む。
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔１〕排ガス焼却炉を操作するための方法であって、
反応物流の流れをアンモ酸化反応器に導入するステップ；
反応物流における炭化水素の量を判定し、反応物流の供給速度を判定するステップ；
反応器の排出物を、アンモ酸化反応器から吸収器に運ぶステップ；
吸収器の排ガスを、吸収器から吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；ならびに
燃料ガスおよび空気を、吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；
を含み、
吸収器の排ガス、燃料ガスおよび空気が、吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、生成されたアクリロニトリル１トン当たり約６ｋｇ以下のＮＯxを維持する量、ならびに吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、生成されたアクリロニトリル１トン当たり約３．５ｋｇ以下の非メタン炭化水素を維持する量で、吸収器の排ガス焼却炉に供給される、方法。
〔２〕吸収器の排ガス焼却炉における温度が、吸収器の排ガス焼却炉の温度設定点の約１０°Ｆ（５．５６℃）以内に維持される、前記〔１〕に記載の方法。
〔３〕反応物流における炭化水素が、プロパン、プロピレン、イソブテン、イソブチレンおよびそれらの混合物からなる群から選択される、前記〔１〕に記載の方法。
〔４〕炭化水素がプロピレンである、前記〔３〕に記載の方法。
〔５〕吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、約５体積％以下の酸素を提供する、前記〔１〕に記載の方法。
〔６〕吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、生成されたアクリロニトリル１トン当たり約３．５ｋｇ以下のＣＯを維持する、前記〔１〕に記載の方法。
〔７〕吸収器の排ガス焼却炉の温度設定点が、吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおけるＮＯx、非メタン炭化水素、および／またはＣＯの必要量未満を達成するのに必要な最小温度である、前記〔２〕に記載の方法。
〔８〕反応物流の流れをアンモ酸化反応器に導入するステップ；
反応物流における炭化水素の量を判定し、反応物流の供給速度を判定するステップ；
反応器の排出物を、アンモ酸化反応器から吸収器に運ぶステップ；
吸収器の排ガスを、吸収器から吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；ならびに
燃料ガスおよび空気を、吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；
を含み、
吸収器の排ガス、燃料ガスおよび空気が、排ガス焼却炉内の温度を、排ガス焼却炉の温度設定点の約１０°Ｆ（５．５６℃）以内に維持する量で、吸収器の排ガス焼却炉に供給される、排ガス焼却炉を操作する方法。
〔９〕排ガス焼却炉内の温度が、排ガス焼却炉の温度設定点の約５°Ｆ（２．７８℃）以内に維持される、前記〔８〕に記載の方法。
〔１０〕反応物流における炭化水素が、プロパン、プロピレン、イソブテン、イソブチレンおよびそれらの混合物からなる群から選択される、前記〔８〕に記載の方法。
〔１１〕炭化水素がプロピレンである、前記〔１０〕に記載の方法。
〔１２〕吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、約５体積％以下の酸素を提供する、前記〔８〕に記載の方法。
〔１３〕吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、生成されたアクリロニトリル１トン当たり約６ｋｇ以下のＮＯxを維持する、前記〔８〕に記載の方法。
〔１４〕吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、生成されたアクリロニトリル１トン当たり約３．５ｋｇ以下の非メタン炭化水素を維持する、前記〔８〕に記載の方法。
〔１５〕吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、生成されたアクリロニトリル１トン当たり約３．５ｋｇ以下のＣＯを維持する、前記〔８〕に記載の方法。
〔１６〕アンモ酸化反応器が、約９５％〜約１００％未満のプロピレン変換率を有する、前記〔８〕に記載の方法。
〔１７〕アンモ酸化反応器からの反応器の排出物が、クエンチカラムに運ばれ、約６５℃から約８５℃の温度を有するクエンチカラムの排出物が、前記吸収器に運ばれる、前記〔８〕に記載の方法。
〔１８〕吸収器の排ガスが、約５質量％以下の水を含む、前記〔８〕に記載の方法。
〔１９〕吸収器の排ガス焼却炉の温度設定点が、吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおけるＮＯx、非メタン炭化水素、および／またはＣＯの必要量未満を達成するのに必要な最小温度である、前記〔８〕に記載の方法。
〔２０〕
反応物流の流れをアンモ酸化反応器に導入するステップ；
反応物流における炭化水素の量を判定し、反応物流の供給速度を判定するステップ；
反応器の排出物を、アンモ酸化反応器から吸収器に運ぶステップ；
吸収器の排ガスを、吸収器から吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；ならびに
燃料ガスおよび空気を、吸収器の排ガス焼却炉に供給するステップ；
を含み、
１セットの操作変数が、吸収器の排ガス焼却炉への燃料ガス流、および吸収器の排ガス焼却炉への空気流を含み、１セットの制御変数が、吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおける酸素の量、および吸収器の排ガス焼却炉における温度を含み、
少なくとも１セットの制御変数を制御することが、操作変数を調整することを含み、
フィードフォワード変数が、操作変数を変化させるために使用される、排ガス焼却炉を操作するための方法。
〔２１〕フィードフォワード変数が、反応物流における炭化水素の量、および反応物流の供給速度を含む、前記〔２０〕に記載の方法。
〔２２〕吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおける酸素の量、および吸収器の排ガス焼却炉における温度をモデル予測制御に基づいて制御して、少なくとも１セットの制御変数を制御しながら、少なくとも１セットのパラメータを最適化するために、操作変数の同時制御動作を決定するステップを含む、前記〔２０〕に記載の方法。
〔２３〕吸収器の排ガス焼却炉における温度を、排ガス焼却炉の温度設定点の約１０°Ｆ（５．５６℃）以内にする、前記〔２０〕に記載の方法。
〔２４〕吸収器の排ガス焼却炉における温度が、吸収器の排ガス焼却炉の温度設定点の約５°Ｆ（２．７８℃）以内に維持される、前記〔２３〕に記載の方法。
〔２５〕反応物流における炭化水素が、プロパン、プロピレン、イソブテン、イソブチレンおよびそれらの混合物からなる群から選択される、前記〔２０〕に記載の方法。
〔２６〕炭化水素がプロピレンである、前記〔２５〕に記載の方法。
〔２７〕吸収器の排ガス焼却炉の煙道ガスにおいて、約５体積％以下の酸素を提供する、前記〔２０〕に記載の方法。
【実施例】
【００２５】
（例１）
アクリロニトリル１６Ｔ／時での燃料ガスおよび空気使用量
ＡＯＧＩ温度変化の効果：以下の表は、プラントを操作して、アクリロニトリル（ＡＮ）１６Ｔ／時を生成する場合の、燃料ガスおよび空気使用量を比較する。ベースライン操作は、理想的なＡＯＧＩ温度および煙道のＯ２について説明している。実際に、方法は、約１０°Ｆ（５．５６℃）高くＡＯＧＩを操作して、供給純度および反応器の供給速度を変化させるための緩衝液を得るステップを含み得る。表で示されているように、温度が１０°Ｆ（５．５６℃）上昇し、煙道のＯ２が一定に保たれる場合、燃料ガス使用量空気使用量は増加する。この例では、ベースライン操作と比較して、＋１０°で操作する際の燃料ガス使用量は約６．９％増加し、空気使用量は約２．１％増加した。この態様では、燃料ガス使用量は、ベースライン操作を約１０°Ｆ（５．５６℃）超える温度でのＡＯＧＩの操作と比較して、約６％から約７．５％増加し得、空気使用量は約１．５％から約２．５％増加し得る。
ＡＯＧＩ温度変化および煙道のＯ２変化の効果：表でさらに示されているように、煙道のＯ２が１．４％から１．６％増加する場合、ベースライン操作と比較して、燃料ガス使用量は約１５％増加し、空気使用量は約７．４％増加した。この態様では、約１．４％の煙道のＯ２およびベースライン温度でのＡＯＧＩの操作と比較して、燃料ガス使用量は、約１２％から約１６％増加し得、空気使用量は約６％から約８％増加し得る。本明細書で提供される方法は、望ましいベースラインより＋１０°Ｆ（５．５６℃）高くＡＯＧＩを操作させる必要性を低下させ、燃料ガスを節約し、空気をＡＯＧＩに付与する。
原材料純度の変化の効果：以下の表は、原材料純度の変化の効果を例証する。表で示されているように、原材料純度が１％低下し、燃料ガスおよび空気がベースラインレベルで維持される場合、ＡＯＧＩ温度は上昇する。ベースライン温度が維持される場合、燃料ガス使用量は減少し、空気は同一のままである。
本明細書で提供される方法は、原材料における純度の変化に基づき、ＡＯＧＩへの燃料ガス供給の事前調整を可能にする。この燃料ガス供給の事前調整により、ＡＯＧＩを望ましい温度に近づけたままにしつつ、燃料ガスの使用を抑えることが可能である。この態様では、燃料ガスを減少させてＡＯＧＩ温度の維持が可能になった場合、約９５．４％の原材料純度での燃料ガス使用量は、ベースライン操作の約４９．１％未満であった。
【００２６】
【表１】
2019518927.tif 000001
【００２７】
（例２）
アクリロニトリル１２Ｔ／時での燃料ガスおよび空気使用量
ＡＯＧＩ温度変化の効果：以下の表は、プラントを操作してアクリロニトリル（ＡＮ）１２Ｔ／時を生成する場合の、燃料ガスおよび空気使用量を比較する。ベースライン操作は、理想的なＡＯＧＩ温度および煙道のＯ２について説明している。実際に、方法は、約１０°Ｆ（５．５６℃）高くＡＯＧＩを操作して、供給純度および反応器の供給速度を変化させるために緩衝液を付与するステップを含み得る。表で示されているように、温度が１０°Ｆ（５．５６℃）上昇し、煙道のＯ２が一定に保たれる場合、燃料ガス使用量は増加する。この例では、ベースライン操作と比較して、＋１０°で操作する際の燃料ガス使用量は約３．７％増加し、空気使用量は約０．８％増加した。この態様では、燃料ガス使用量は、ベースライン操作を約１０°Ｆ（５．５６℃）超える温度でのＡＯＧＩの操作と比較して、約３％から約４％増加し得、空気使用量は、約０．５％から約１．０％増加し得る。
【００２８】
ＡＯＧＩ温度変化および煙道のＯ２変化の効果：表でさらに示されているように、ベースライン操作と比較して、煙道のＯ２が２．６％から２．８％増加する場合、燃料ガス使用量は約７．７％増加し、空気使用量は約６．０％増加した。この態様では、約２．６％の煙道のＯ２およびベースライン温度でのＡＯＧＩの操作と比較して、燃料ガス使用量は約５％から約１０％増加し得、空気使用量は約５％から約７％増加し得る。
原材料純度の変化の効果：以下の表は、原材料純度の変化の効果を例証する。表で示されているように、原材料純度が１％低下し、燃料ガスおよび空気がベースラインレベルで維持される場合、ＡＯＧＩ温度は、ベースライン温度よりも５．８％上昇する。この態様では、原材料純度の低下は、ＡＯＧＩ温度において、ベースライン温度よりも約５．５％から約６．５％高い上昇を引き起こし得る。原材料純度が１％上昇し、燃料ガスおよび空気がベースラインレベルで維持される場合、ＡＯＧＩ温度はベースライン温度よりも約６．２％低下する。この態様では、原材料純度における上昇は、ＡＯＧＩ温度の約５．５％から約６．５％の低下を引き起こし得る。
【００２９】
【表２】
2019518927.tif 000002
【００３０】
（例３）
原材料純度および供給速度の効果
原材料純度の変化の効果：以下の表は、原材料純度の変化の効果を例証する。表で示されているように、原材料純度が１．１％上昇し、燃料ガスおよび空気がベースラインレベルで維持される場合、ＡＯＧＩ温度は約４．５％低下する。この態様では、原材料純度における約１．１％の上昇は、ＡＯＧＩ温度における約４％から約５％の低下を引き起こし得る。
原材料純度が１．１％上昇し、ＡＯＧＩ温度がベースラインレベルで維持される場合、燃料ガス使用量は１６．５％増加し、空気使用量は０．７％増加する。この態様では、原材料純度が１．１％上昇し、ＡＯＧＩ温度がベースラインレベルで維持される場合、燃料ガス使用量は、ベースラインレベルより約１６％から約１７％増加し得、空気使用量は、ベースラインレベルより約０．５％から約１％増加し得る。
【００３１】
【表３】
2019518927.tif 000003
反応器の供給速度の効果：以下の表は、反応器の供給速度における変化の効果を例証する。表で示されているように、供給速度が５％増加し、燃料ガスおよびＡＯＧＩ温度がベースラインレベルで維持される場合、ＡＯＧＩ温度は約２°Ｆ（１．１１℃）低下し、煙道のＯ２は約１３．４％低下した。供給速度が１０％低下し、燃料ガスおよびＡＯＧＩ温度がベースラインレベルで維持される場合、ＡＯＧＩ温度は約６°Ｆ（３．３４℃）上昇し、煙道のＯ２が約３１％増加した。供給速度が１０％低下し、ＡＯＧＩ温度および煙道のＯ２がベースラインレベルで維持される場合、燃料ガス使用量は約１０％減少し、空気使用量は約１０．２％まで減少した。この態様では、供給速度の約１０％の低下は、燃料使用量の約８％から約１２％の減少、および空気使用量の約９．５％から約１０．５％の減少を引き起こし得る。
【００３２】
【表４】
2019518927.tif 000004
本明細書で開示されている本発明は、具体的な実施形態、その例および用途によって説明されているが、それらに、当業者によって多数の改変および変化が、特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲から逸脱することなく行われ得る。