[發(fā)明專利]在作為輸送流化床形式循環(huán)導(dǎo)引的顆粒狀傳熱介質(zhì)上制備氰化氫的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980112862.0
• 申請日: 2009-06-05
• 公開（公告）號: CN101998931A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H·西格特
• 申請（專利權(quán)）人: 贏創(chuàng)羅姆有限公司
• 主分類號: C01C3/02
• 分類號: C01C3/02
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 宓霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在作為輸送流化床循環(huán)導(dǎo)引的顆粒狀傳熱介質(zhì)上制備氰化氫的方法。

背景技術(shù)

氰化氫(HCN，氫氰酸)在工業(yè)上通常由甲烷和氨在氣相中按照下述反應(yīng)方程式制備：

CH₄+NH₃---＞HCN+3H₂

該反應(yīng)以252千焦/摩爾高度吸熱地進行，并因此需要大量輸入熱能，并且出于熱力學(xué)原因，需要非常高的反應(yīng)溫度，通常高于1000℃。這種反應(yīng)通常連續(xù)運行。

基本上，已經(jīng)確立了三種方法作為制備氰化氫的工業(yè)方法。

在Andrussow(安德盧梭)法中，在大約1150℃下在金屬Pt/Rh網(wǎng)上實施化學(xué)轉(zhuǎn)化。在此，通過采用氧將甲烷和氨在同一反應(yīng)場所平行燃燒而實現(xiàn)能量輸入。既使用空氣又使用富氧空氣直至純氧作為氧供應(yīng)劑。Andrussow法雖然在裝置技術(shù)和工藝技術(shù)方面簡單并因此引起比較低的投資成本。然而，由于同時進行的用于能量輸入的燃燒反應(yīng)，基于NH₃計的HCN的收率相對較低，為大約64％。此外，由于被平行生成的燃燒氣體稀釋，HCN濃度非常低，為大約7體積％，這造成在隨后分離除去HCN時提高的成本和復(fù)雜程度。出于相同原因，下游工藝氣體管線的容積也不得不相應(yīng)變大。

在BMA法(″由甲烷和氨制備氫氰酸″)中，反應(yīng)在內(nèi)部采用催化劑覆蓋的陶瓷管中，在大約1200℃下進行，為了輸入能量，該陶瓷管從外部用加熱氣體點火。BMA法有利地通過反應(yīng)的間接加熱而克服了Andrussow法的缺點，并在轉(zhuǎn)化的合成氣中高于20體積％的HCN濃度下，實現(xiàn)超過80％的基于NH₃計的HCN收率。然而，這一優(yōu)點是以由裝置和工藝的復(fù)雜性引起的巨大缺點為代價換來的。例如，對于工業(yè)上常規(guī)的生產(chǎn)能力為例如每年30000噸HCN的生產(chǎn)裝置，需要大約6000根陶瓷管，它們必須單獨地由流體流過和為了更換而單獨地切斷。所述管通常由Al₂O₃構(gòu)成。這些管在高溫條件下并且在伴隨運行時間出現(xiàn)的部分轉(zhuǎn)化成AlN的條件下僅是有限地耐久的，并具有在個別情況下不同的使用壽命。由此顯著提高該工藝的復(fù)雜性，盡管有良好的HCN收率，但這導(dǎo)致非常高的投資成本和操作成本。

在Shawinigan法中，在焦炭流化床中在1200℃以上進行反應(yīng)，其中經(jīng)高壓電極以電能形式供給熱能。Shawinigan法盡管在工藝技術(shù)方面相對出色，但其是一種通過電能加熱的方法。電能目前僅能以可熱獲得的一次能量的大約1/3的效率產(chǎn)生。向該工藝的間接的二次能量供應(yīng)因此是不成比例地昂貴的，使得這種工藝只在特殊區(qū)域且只在非常小的裝置中實現(xiàn)。由于非常高的可變生產(chǎn)成本和由于高能的原因，其對于工業(yè)規(guī)模應(yīng)用是不經(jīng)濟的。

由于目前為止所描述的其它用于制備氰化氫的流化床方法具有過高的技術(shù)復(fù)雜性，或由它們特定的構(gòu)造情況導(dǎo)致由于在極高溫度下的相關(guān)熱膨脹問題或材料要求而純在技術(shù)上失敗，特別是因為尚未以經(jīng)濟上足夠吸引人的方式解決能量輸入問題，所以它們尚未在工業(yè)上被確立。

所有已知的方法因此都具有正需要克服的技術(shù)和經(jīng)濟缺點。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)在已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過使氨與烴反應(yīng)而連續(xù)運行地制備氰化氫的方法可以實現(xiàn)所提出的目的，其中該反應(yīng)氣體混合物借助于通過在流化床中與顆粒狀傳熱介質(zhì)接觸而導(dǎo)致的間接加熱達到反應(yīng)溫度，其中該傳熱介質(zhì)在輸送流化床中循環(huán)導(dǎo)引，其中該傳熱介質(zhì)在上升的輸送流中被加熱并且其在下降的輸送流中與該反應(yīng)氣體混合物接觸。

本發(fā)明因此提供通過使氨與烴反應(yīng)來連續(xù)運行地制備氰化氫的方法，其中該反應(yīng)氣體混合物借助于通過在流化床中與顆粒狀傳熱介質(zhì)接觸而導(dǎo)致的間接加熱達到反應(yīng)溫度，其特征在于，該傳熱介質(zhì)在輸送流化床中循環(huán)導(dǎo)引，其中該傳熱介質(zhì)在上升的輸送流中被加熱并且其在下降的輸送流中與該反應(yīng)氣體混合物接觸。

本發(fā)明的解決方案構(gòu)思的出發(fā)點是利用BMA法的高收率與產(chǎn)物流中的高HCN濃度的優(yōu)點，但同時避免在裝置和工藝技術(shù)方面不利地將反應(yīng)氣體混合物導(dǎo)引通過多個固定的、從外部點火的陶瓷管。本發(fā)明的核心構(gòu)思是，代替此，借助于在遷移性輸送流化床中的顆粒狀傳熱介質(zhì)進行間接的熱引入。在這種情況下，傳熱介質(zhì)的加熱和向反應(yīng)氣體混合物的熱釋放必須在時間與空間上分開進行，但是在此傳熱介質(zhì)被循環(huán)導(dǎo)引。在上升的輸送流中進行傳熱介質(zhì)的加熱，并在下降的輸送流中進行該傳熱介質(zhì)與反應(yīng)氣體混合物的接觸并進行其反應(yīng)。

附圖說明

圖1例示顯示本發(fā)明的工藝原理與相應(yīng)裝置的示意圖。