用于Andrussow法的惰性氣體覆蓋的操作控制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)氰化氫的系統(tǒng)和方法，特別涉及一種通過(guò)惰性氣體覆蓋系統(tǒng)來(lái)控制系統(tǒng)和方法的操作穩(wěn)定性的方法。更特別地，本發(fā)明涉及當(dāng)粗氰化氫產(chǎn)物包含超過(guò)氧氣的閾值，例如大于0.4體積%的氧氣時(shí)，用惰性氣體沖洗該系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】用于Andrussow法的惰性氣體覆蓋的操作控制
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2012年12月18號(hào)提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/738829的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容合并到本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及惰性氣體覆蓋系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于使用Andrussow法制造氰化氫的方法中。尤其是，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)氰化氫的反應(yīng)裝置，以及粗氰化氫產(chǎn)物中的氧氣含量的控制。
【背景技術(shù)】
[0004]通常，根據(jù)Andrussow 法或 BMA 法(例如見(jiàn)，Ullman’ s Encyclopedia ofIndustrial Chemistry,第 A8 卷，ffeinheim, 1987 年，第 161-163 頁(yè))，以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)氰化氫(“HCN”)。例如，在Andrussow法中，通過(guò)將氨與含甲烷的氣體和含氧氣的氣體在高溫下在反應(yīng)器中，在存在適當(dāng)?shù)拇呋瘎?美國(guó)專利號(hào)1934838和6596251)下反應(yīng)，可經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)HCN。含硫化合物和甲烷的較高同系物可對(duì)甲烷的氧化氨解參數(shù)產(chǎn)生影響。例如，見(jiàn) Trusov, Effect of Sulfur Compounds by Andrussow Method, Russian J.AppliedChemistry, 74:10(2001), pp 1693-1697。通過(guò)將反應(yīng)器排出氣體與氨吸收器內(nèi)的磷酸銨水溶液相接觸而將未反應(yīng)的氨從HCN中分離。將所分離的氨純化并濃縮以再循環(huán)到HCN轉(zhuǎn)化中。典型地,通過(guò)在水中吸收而將HCN從處理后的反應(yīng)器排出氣體流中回收。可通過(guò)進(jìn)一步地提純步驟來(lái)處理所回收的HCN以生產(chǎn)純化的HCN。Clean Development MechanismProject Design Document Form(CDM F1DD, Version3)，2006 不意性地解釋了 Andrussow法HCN生產(chǎn)方法。純化后的HCN可用在氰化中，例如含烯基基團(tuán)的氰化，或例如1，3_ 丁二烯和戊烯腈的氰化，所述1，3_ 丁二烯和戊烯腈的氰化可用于己二腈(“ADN”)的生產(chǎn)。在BMA方法中，HCN由甲烷和氨在基本無(wú)氧并且在存在鉬催化劑下合成，導(dǎo)致產(chǎn)生HCN、氫氣、氮?dú)?、剩余氨和剩余甲燒?例如,見(jiàn)，Ullman’ s Encyclopedia of IndustrialChemistry,第A8卷，ffeinheim, 1987年，第161-163頁(yè))。商業(yè)經(jīng)營(yíng)要求對(duì)于處理氰化氫的危險(xiǎn)性質(zhì)的工藝安全管理。(見(jiàn)，Maxwell等，Assuring process safety in thetransfer of hydrogen cyanide manufacturing technology, JHazMatl42(2007)677-684)。此外，來(lái)自生產(chǎn)設(shè)備的HCN生產(chǎn)方法的排放物可受制于調(diào)節(jié)，這可影響HCN生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性° (見(jiàn)，Crump, Economic, Impact Analysis For The Proposed Cyanide ManufcaturingNESHAP, EPA, 2000 年 5 月)。
[0005]美國(guó)專利2797148公開(kāi)了從含有氨氣和氰化氫的氣體混合物中回收氨氣。來(lái)自通過(guò)將氨氣與含烴的氣體和含氧氣的氣體反應(yīng)來(lái)制備氰化氫的方法的反應(yīng)廢氣包括氨氣、氰化氫、氫氣、氮?dú)?、水蒸氣和碳氧化物。將廢氣冷卻至55-90 °C的溫度,然后將其通入用于將氨氣從廢氣中分離的吸收塔中。
[0006]盡管Andrussow法和回收氰化氫的方法是已知的，但是幾乎沒(méi)有公開(kāi)涉及I)惰性氣體覆蓋系統(tǒng)或2)當(dāng)三元?dú)怏w混合物包含至少25體積％的氧氣時(shí)，用于監(jiān)測(cè)和控制粗氰化氫產(chǎn)物或氨氣吸收器廢氣流中的氧氣含量的方法控制。
[0007]因此，需要一種在催化劑存在下生產(chǎn)氰化氫，并也可以監(jiān)測(cè)和控制粗氰化氫產(chǎn)物或廢氣流中的氧氣的含量的方法。
[0008]以上提到的公開(kāi)以引用方式而并入到本發(fā)明中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在第一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)氰化氫的反應(yīng)裝置，該系統(tǒng)包括:惰性氣體儲(chǔ)存單元；包含用于三元?dú)怏w混合物組分的第一入口的混合容器，所述三元?dú)怏w混合物組分包括含甲烷的氣體、含氨氣的氣體和含氧氣的氣體；以及包括第二入口、至少一個(gè)出口和內(nèi)部反應(yīng)腔室的反應(yīng)器，所述內(nèi)部反應(yīng)腔包括含有催化劑的催化劑床、不含聚四氟乙烯的粗氰化氫產(chǎn)物分流閥門；其中將惰性氣體儲(chǔ)存單元加壓至1300-1600kPa ;并進(jìn)一步地，其中惰性氣體儲(chǔ)存單元構(gòu)造為將惰性氣體供入混合容器中。
[0010]在第二實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)氰化氫的反應(yīng)裝置，該系統(tǒng)包括:惰性氣體儲(chǔ)存單元；用于將含氧氣的氣體引入反應(yīng)裝置的第一導(dǎo)管和閥門，其中第一導(dǎo)管與惰性氣體儲(chǔ)存單元相連以將惰性氣體供給到閥門上游；用于將二元?dú)怏w混合物引入反應(yīng)裝置中的第二導(dǎo)管；包括至少一個(gè)出口、內(nèi)部反應(yīng)腔室的反應(yīng)器，所述內(nèi)部反應(yīng)腔室包括含有催化劑的催化劑床；以及不含 聚四氟乙烯的粗氰化氫產(chǎn)物分流閥門；其中將惰性氣體儲(chǔ)存單元加壓至 1300-1600kPa。
[0011]在第三實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及生產(chǎn)氰化氫的方法，包括:提供三元?dú)怏w混合物的組分，所述組分包含含甲烷的氣體、含氨氣的氣體和含氧氣的氣體；將三元?dú)怏w混合物的組分引入包含于反應(yīng)裝置內(nèi)的混合容器中以形成包含至少25體積％的氧氣的三元?dú)怏w混合物；使三元?dú)怏w混合物與催化劑接觸以提供粗氰化氫產(chǎn)物；當(dāng)粗氰化氫產(chǎn)物包含大于閾值的氧氣時(shí)，用惰性氣體沖洗反應(yīng)裝置；以及通過(guò)啟動(dòng)不含聚四氟乙烯的閥門而將粗氰化氫產(chǎn)物從分離工藝設(shè)備中轉(zhuǎn)移出去。惰性氣體可以選自由氮?dú)?、氦氣、二氧化碳、氬氣和其混合物組成的組。在一些實(shí)施方案中，惰性氣體是氮?dú)狻Ｈ獨(dú)怏w混合物的組分可包括含氧氣的氣體、含甲烷的氣體和含氨氣的氣體。含氧氣的氣體可包含大于21體積％的氧氣。沖洗可包括停止含氧氣的氣體流，并用惰性氣體沖洗反應(yīng)裝置?？赏ㄟ^(guò)啟動(dòng)閥門來(lái)停止含氧氣的氣體流。三元?dú)怏w混合物可包括25體積％到32體積％的氧氣。惰性氣體可選自由氮?dú)?、氦氣、二氧化碳、IS氣和其混合物組成的組。在一些實(shí)施方案中，惰性氣體可以是氮?dú)?。沖洗可提供包括惰性氣體、甲烷、氨氣和HCN的反應(yīng)器排放物?？蓪⒎磻?yīng)器排放物清除。使用氧氣傳感器可檢測(cè)氧氣的閾值?？蛇M(jìn)一步測(cè)定廢氣流中的氧氣的閾值，其中廢氣流中的氧氣的閾值比粗氰化氫產(chǎn)物中的氧氣的閾值高。
[0012]在第四實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及生產(chǎn)氰化氫的方法，包括:提供三元?dú)怏w混合物的組分，包括含甲烷的氣體、含氨氣的氣體和含氧氣的氣體；將三元?dú)怏w混合物的組分引入包含于反應(yīng)裝置內(nèi)的混合容器中以形成包含至少25體積％的氧氣的三元?dú)怏w混合物；使三元?dú)怏w混合物與催化劑接觸以提供粗氰化氫產(chǎn)物；分離粗氰化氫產(chǎn)物以形成廢氣流和氰化氫產(chǎn)物流；當(dāng)廢氣流包含大于I體積％的氧氣時(shí)，使用惰性氣體沖洗反應(yīng)裝置；以及通過(guò)啟動(dòng)不含聚四氟乙烯的閥門而將粗氰化氫產(chǎn)物從分離工藝設(shè)備中轉(zhuǎn)移出去。惰性氣體可選自由氮?dú)?、氦氣、二氧化碳、氬氣和其混合物組成的組。在一些實(shí)施方案中，惰性氣體是氮?dú)?。三元?dú)怏w混合物可包括含氧氣的氣體、含甲烷的氣體和含氨氣的氣體。所述含氧氣的氣體可包含大于21體積％的氧氣。沖洗可包括停止含氧氣的氣體流，并用惰性氣體沖洗反應(yīng)裝置?？赏ㄟ^(guò)啟動(dòng)閥門來(lái)停止含氧氣的氣體流。三元?dú)怏w混合物可包括25體積％到32體積％的氧氣。惰性氣體可選自由氮?dú)?、氦氣、二氧化碳、IS氣和其混合物組成的組。在一些實(shí)施方案中，惰性氣體可以是氮?dú)?。沖洗可提供包括惰性氣體、甲烷、氨氣和HCN的反應(yīng)器排放物。可將反應(yīng)器排放物清除。
[0013]在第五實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于控制生產(chǎn)氰化氫的方法的操作穩(wěn)定性的方法，包括:向反應(yīng)裝置中提供三元?dú)怏w混合物的組分，其中該三元?dú)怏w混合物的組分包括含甲烷的氣體、含氨氣的氣體和含氧氣的氣體；將三元?dú)怏w混合物組分混合以形成包括至少25體積％的氧氣的三元?dú)怏w混合物；使三元?dú)怏w混合物與催化劑接觸以提供粗氰化氫產(chǎn)物；測(cè)定粗氰化氫產(chǎn)物中的氧氣含量；當(dāng)粗氰化氫產(chǎn)物中的氧氣含量大于氧氣閾值，例如0.4體積％時(shí)，向反應(yīng)裝置中供入惰性氣體；以及啟動(dòng)不含聚四氟乙烯的閥而將粗氰化氫產(chǎn)物從分離設(shè)備中轉(zhuǎn)移出去。在一些實(shí)施方案中，三兀氣體混合物包括大約25體積％的氧氣，或25到32體積％的氧氣。惰性氣體可以選自由氮?dú)狻⒑?、二氧化碳、氬氣以及其混合物組成的組。在一些實(shí)施方案中，惰性氣體是氮?dú)?。氧氣含量的測(cè)定可包括在粗氰化氫產(chǎn)物離開(kāi)反應(yīng)裝置時(shí)測(cè)量其中的氧氣含量。反應(yīng)裝置可包括混合容器和反應(yīng)器?？蓪⒍栊詺怏w供入混合容器中。當(dāng)將惰性氣體供入混合容器時(shí)，三元?dú)怏w混合物可被調(diào)整為包括O到25體積％的氧氣?？梢宰銐虻乃俾蕦⒍栊詺怏w供入反應(yīng)器中以導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)物的氧氣含量低于
0.2體積％。該沖洗可提供包括惰性氣體、甲烷、氨氣和HCN的反應(yīng)器排出物?？蓪⒎磻?yīng)器排出物清除。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的HCN生產(chǎn)和回收系統(tǒng)的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]此處所用之用語(yǔ)僅出于描述特定實(shí)施方案的目的，并不意欲限制本發(fā)明。除非上下文中清楚地顯示出另外的情況，如此處所用的單數(shù)形式“一個(gè)”和“該”也包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)當(dāng)理解，在本說(shuō)明書中使用的用語(yǔ)“包括”和/或“包括有”時(shí)說(shuō)明了存在所述的特征、整體、步驟、操作、部件和/或構(gòu)件，但不妨礙一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、部件組、構(gòu)件和/或構(gòu)件組的存在或添加。
[0016]例如“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或“涉及”的用語(yǔ)及其變體應(yīng)廣泛地理解，并且包含所列出的主體以及等效物，還有未列出的另外的主體。另外，當(dāng)由過(guò)渡性用語(yǔ)“包含”、“包括”或“含有”來(lái)引出組分、部件組、工藝或方法步驟或者任何其他的表述時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解此處還考慮了相同的組分、部件組、工藝或方法步驟，或者具有在該組分、部件組、工藝或方法步驟或任何其 它表述的記載之前的過(guò)渡性用語(yǔ)“基本上由…組成”、“由…組成”或“選自由…構(gòu)成的組”的任何其它的表述。
[0017]如果的適用話，權(quán)利要求中的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作以及所有功能性的裝置或步驟的等效物包括用于與權(quán)利要求中所具體陳述的其他部件相結(jié)合地來(lái)執(zhí)行功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作。本發(fā)明的說(shuō)明書出于介紹和描述的目的而提供，但并不是窮舉性的或?qū)⒈景l(fā)明限制到所公開(kāi)的形式。在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的前提下，許多改變和變體對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。這里選擇并描述了一些實(shí)施方案，目的是對(duì)本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行最佳的解釋，并且使得本領(lǐng)域的其他普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的不同實(shí)施方案具有多種變化，如同適合于該特定用途一樣。相應(yīng)地，盡管本發(fā)明已經(jīng)依據(jù)實(shí)施方案進(jìn)行了描述，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以有所改變地并在所附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)實(shí)施。
[0018]現(xiàn)在將詳細(xì)參考特定的所公開(kāi)的主題。盡管所公開(kāi)的主題將結(jié)合所列舉的權(quán)利要求來(lái)描述，然而可以理解，它們并不將所公開(kāi)的主題限制到這些權(quán)利要求中。相反，所公開(kāi)的主題覆蓋了所有的替代方案、改變以及等效物，這些可以包含于由權(quán)利要求所限定的所公開(kāi)的主題的范圍之內(nèi)。
[0019]本發(fā)明提供了用于生產(chǎn)氰化氫的反應(yīng)裝置、生產(chǎn)氰化氫的方法以及用于控制使用惰性氣體覆蓋系統(tǒng)來(lái)生產(chǎn)氰化氫的方法的操作穩(wěn)定性的方法。反應(yīng)裝置包括混合容器、反應(yīng)器和保存在混合容器和存儲(chǔ)在混合容器和反應(yīng)器外部的加壓惰性氣體，例如具有1300-1600kPa的壓力的加壓惰性氣體。除非特別說(shuō)明，所有的壓力均是絕壓。所存儲(chǔ)的氣體的體積典型地大于反應(yīng)器的體積，這允許在發(fā)生高氧期間進(jìn)行沖洗。本發(fā)明的用于生產(chǎn)氰化氫的方法包含當(dāng)?shù)难鯕夂砍^(guò)閾值量時(shí)，使用加壓的惰性氣體沖洗氰化氫反應(yīng)裝置?？杀O(jiān)測(cè)粗氰化氫產(chǎn)物或其派生流中的閾值量，例如廢氣流中的閾值量?？筛鶕?jù)操作條件來(lái)調(diào)節(jié)或設(shè)定這種閾值量 以當(dāng)氧氣濃度超過(guò)粗氰化氫產(chǎn)物中的可接受的水平時(shí)，觸發(fā)惰性氣體覆蓋系統(tǒng)以沖洗反應(yīng)器。出于本發(fā)明的目的，將惰性氣體覆蓋系統(tǒng)與反應(yīng)器相連以當(dāng)氧氣含量超過(guò)閾值量時(shí)，將惰性氣體引入反應(yīng)器中。類似地，當(dāng)氧氣含量處于超過(guò)閾值時(shí)，本發(fā)明的方法通過(guò)使用加壓的惰性氣體來(lái)控制操作穩(wěn)定性。如這里所述，這種加壓的惰性氣體可與生產(chǎn)氰化氫相結(jié)合而使用，尤其是當(dāng)氰化氫生產(chǎn)方法使用富氧空氣或純氧氣作為反應(yīng)物的時(shí)候。
[0020]在用于制備HCN的Andrussow法中，將甲烷、氨氣和氧氣原材料在大約1000°C以上的溫度下、在存在催化劑下進(jìn)行反應(yīng)以生產(chǎn)包括HCN、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)狻堄喟睔?、殘余甲烷和水的粗氰化氫產(chǎn)物。該反應(yīng)發(fā)生在包括混合容器和反應(yīng)器的反應(yīng)裝置中。將原材料，也稱之為含氧氣的氣體、含氨氣的氣體和含甲烷的氣體提供至混合容器中以形成三元?dú)怏w混合物。天然氣典型地被用作甲烷源，而空氣、富氧空氣或純氧氣可被用作氧源。將三元?dú)怏w混合物在通過(guò)催化劑以形成粗氰化氫產(chǎn)物。然后將粗氰化氫產(chǎn)物分離以回收 HCN。
[0021]催化劑典型地為金屬絲網(wǎng)鉬/銠合金或絲網(wǎng)鉬/銥合金?？梢允褂闷渌拇呋瘎┙M分包括但不限于鉬族金屬、鉬族金屬合金、負(fù)載型鉬族金屬或負(fù)載型鉬族金屬合金。也可以使用其他的催化劑構(gòu)造包括但不限于包括織物、非織物和編織的結(jié)構(gòu)、網(wǎng)紗、片體、球體、塊體、泡沫、浸潰涂層和清洗涂層。催化劑必須足夠結(jié)實(shí)以承受可與包含至少25體積％的氧氣的三元?dú)怏w混合物結(jié)合使用的提高的速率。因此，85/15的鉬/銠合金可用在平的催化劑負(fù)載上。90/10的鉬/銠合金可以與具有與平的催化劑負(fù)載相比提高的表面積的波紋狀負(fù)載而使用。
[0022]如這里使用的用語(yǔ)“空氣”指組分與取自大氣(通常在地面處)的氣體的原始組分大致相同的氣體混合物。在一些例子中，空氣取自周圍環(huán)境?？諝饩哂腥缦陆M成，包括約78%體積的氮?dú)?、約21%體積的氧氣、約1%體積的氬氣和約0.04%體積的二氧化碳，以及少量的其它氣體。
[0023]如這里使用的用語(yǔ)“富氧空氣”指組分包含比空氣中所存在的更多的氧氣的氣體混合物。富氧空氣具有如下組成，包括大于21%體積的氧氣、少于78%體積的氮?dú)狻⑸儆?%體積的氬氣和少于0.04%體積的二氧化碳。在一些實(shí)施方案中，富氧空氣包括至少28%體積的氧氣，例如至少80%體積的氧氣、例如至少95%體積的氧氣，或者至少99%體積的氧氣。
[0024]Andrussow法中的HCN的形成通常表示為如下一般反應(yīng):
[0025]2CH4+2NH3+302 — 2HCN+6H20
[0026]但是，需要理解的是，上述反應(yīng)表示的是一個(gè)更為復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)過(guò)程的簡(jiǎn)化，在所述動(dòng)力學(xué)過(guò)程中，一部分烴首先被氧化，以生產(chǎn)必要的熱能來(lái)支持將剩余的烴和氨進(jìn)行HCN的吸熱合成。
[0027]在HCN的合成期間也會(huì)發(fā)生三個(gè)基本的副反應(yīng):
[0028]CH4+H20 — C0+3H2
[0029]2CH4+302 — 2C0+4H20
[0030]4NH3+302 — 2N2+6H20 [0031]除了在副反應(yīng)中產(chǎn)生的氮?dú)獾牧?，根?jù)氧源，在粗產(chǎn)品中可能會(huì)存在額外的氮?dú)?。盡管現(xiàn)有技術(shù)中建議可使用富氧空氣或純氧氣作為氧源，但是使用富氧空氣或純氧氣的優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有被完全開(kāi)發(fā)。當(dāng)使用空氣作為氧源時(shí)，粗氰化氫產(chǎn)物包含空氣的組分，如約78體積％的氮，而且在氨和氧的副反應(yīng)中產(chǎn)生了氮?dú)狻?br> [0032]由于大量的氮?dú)?，因此在HCN的合成中使用富氧空氣是有利的，這是因?yàn)樵贖CN的生產(chǎn)中使用空氣作為氧源會(huì)導(dǎo)致所述合成在大量的惰性氣體(氮?dú)?中進(jìn)行，這需要在合成步驟中使用較大的設(shè)備，而且導(dǎo)致在產(chǎn)物氣體中HCN的低濃度。另外，由于惰性氮?dú)獾拇嬖?，為了將三元?dú)怏w混合物組分的溫度提高至可維持HCN合成的溫度，需要燃燒更多的甲烷。粗氰化氫產(chǎn)物包含HCN，且還包含副產(chǎn)物氫氣、甲烷燃燒副產(chǎn)物(一氧化碳、二氧化碳、水)、殘留甲烷和殘留氨。但是，當(dāng)使用空氣(即21體積％的氧氣)時(shí)，在將HCN和可回收的氨從其他氣體組分中分離之后，惰性氮?dú)獾拇嬖谑沟脷埩舻臍怏w流帶有的燃燒值可能低于理想的用于能量回收的值。
[0033]因此，在HCN生產(chǎn)中使用富氧空氣或純氧替代空氣提供了一些優(yōu)點(diǎn)，其包括能夠回收氫氣，天然氣到HCN轉(zhuǎn)化率的提高以及處理設(shè)備的尺寸隨之減小。因此，使用富氧空氣或純氧氣可通過(guò)降低進(jìn)入合成工序的惰性化合物而減小反應(yīng)器的尺寸和下流氣體處理設(shè)備的至少一個(gè)部件的尺寸。使用富氧空氣或純氧氣也會(huì)降低將含氧氣的氣體加熱到反應(yīng)溫度所需的能量消耗。
[0034]然而，氧氣量的增加和氮?dú)饬康臏p少引起了對(duì)工藝安全的關(guān)注。三元?dú)怏w混合物中氧氣的量能通過(guò)燃燒極限來(lái)控制?？諝?、甲烷和氨氣的特定組合是可燃的并將因此在點(diǎn)火后發(fā)展成火焰。如果氣體組合物處于可燃上限和下限之間，則空氣、甲烷和氨氣的混合物將會(huì)燃燒。該范圍以外的空氣、甲烷和氨氣的混合物通常是不可燃的。使用富氧空氣改變了三元?dú)怏w混合物中的可燃物的濃度。增加含氧氣的氣體進(jìn)料流中氧氣含量會(huì)顯著拓寬可燃范圍。例如，含有45體積％的空氣和55體積％的甲烷的混合物是被認(rèn)為非常燃料富集而不可燃的，然而含有45體積％的氧氣和55體積％的甲烷的混合物是可燃的。另外一個(gè)關(guān)注點(diǎn)是爆炸極限。例如，在大氣壓和室溫下，含有60體積％的氧氣、20體積％的甲烷和20體積％的氨氣的氣體混合物可以爆炸。
[0035]因此，雖然發(fā)現(xiàn)在HCN生產(chǎn)中使用富氧空氣或純氧氣是有利的，但是帶有氧氣的空氣的富集必然會(huì)導(dǎo)致三元?dú)怏w混合物中的可燃物的濃度改變，并且可燃物濃度的這種改變提高了送入反應(yīng)器的三元?dú)怏w混合物的可燃上限。因此，三元?dú)怏w混合物的爆燃和爆炸對(duì)氧氣濃度是敏感的。這里所使用的用語(yǔ)“爆燃”“是指相對(duì)于未燃燒的氣體在緊鄰于火焰之前處以亞音速傳播的燃燒波。另一方面，“爆炸”是指相對(duì)于未燃燒的氣體在緊鄰于火焰之前處以超音速傳播的燃燒波。暴燃典型地導(dǎo)致適度的壓力增高，但是爆炸可導(dǎo)致特別大的壓力增高。
[0036]然而曾建議使用富氧空氣來(lái)增加HCN的生產(chǎn)能力，這典型地避開(kāi)了在可燃范圍內(nèi)的操作。見(jiàn)美國(guó)專利5882618 ;6491876和6656442，其所有內(nèi)容通過(guò)引用而并入本發(fā)明中。在本發(fā)明中，控制富氧空氣或純氧氣進(jìn)料以形成處于可燃范圍內(nèi)但不處于可爆范圍的三元?dú)怏w混合物。因此，在一些實(shí)施方案中，三元?dú)怏w混合物包含大于25體積％的氧氣，例如大于28體積％的氧氣。在一些實(shí)施方案中，三元?dú)怏w混合物包含25-30體積％的氧氣，例如26-30體積％的氧氣。三元?dú)怏w混合物可具有1.2-1.6的氨氣比氧氣的摩爾比，例如
1.3-1.5的氨氣比氧氣的摩爾比；1-1.5的氨氣比甲烷的摩爾比，例如1.1-1.45的氨氣-甲烷摩爾比，以及1-1.25的甲烷比氧氣的摩爾比，例如1.05-1.15的甲烷比氧氣的摩爾比。例如，三元?dú)怏w混合物可具有1.3的氨氣比氧氣的摩爾比以及1.2的甲烷比氧氣的摩爾。在另一個(gè)示例性的實(shí)施方案 中，三元?dú)怏w混合物可具有1.5的氨氣比氧氣的摩爾比以及1.15的甲烷比氧氣的摩爾比。三元?dú)怏w混合物中的氧氣含量可根據(jù)這些摩爾比而變化。
[0037]可實(shí)現(xiàn)使用富氧空氣和在可燃區(qū)中穩(wěn)定操作，并通常要求比非富氧工藝操作中必需的對(duì)氨氣比氧氣的摩爾比和甲烷比氧氣的摩爾比更仔細(xì)地監(jiān)測(cè)。例如，當(dāng)在具有28體積％的氧氣的可燃區(qū)內(nèi)操作時(shí)，可通過(guò)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)來(lái)穩(wěn)定甲烷或氨氣流的消耗以防止所產(chǎn)生的三元?dú)怏w混合物轉(zhuǎn)變成具有在可爆區(qū)中的組成的混合物。這種監(jiān)測(cè)和控制可包括測(cè)量HCN生產(chǎn)系統(tǒng)中特定點(diǎn)的氧氣含量。
[0038]為了控制氧氣含量和保持操作穩(wěn)定性，使用了包括來(lái)自惰性氣體存儲(chǔ)單元的惰性氣體101、混合容器和反應(yīng)器106(顯示為一個(gè)單元)的反應(yīng)裝置。盡管只顯示了一個(gè)反應(yīng)器單元，但是應(yīng)該理解，在一些實(shí)施方案中，可能并行使用兩個(gè)或三個(gè)反應(yīng)器。在一些實(shí)施方案中，惰性氣體與混合容器和反應(yīng)器分開(kāi)存儲(chǔ)，并可在1300-1600kPa，例如1350_1550kPa或1400-1500kPa的壓力下存儲(chǔ)。混合容器包括用于三元?dú)怏w混合物組分的第一入口。該組分包括含有大于21體積％的氧氣的含氧氣的氣體102、含甲烷的氣體103和含氨氣的氣體104。第一入口可包括至少兩個(gè)混合物組分導(dǎo)管。第一導(dǎo)管可用來(lái)將含氧氣的氣體進(jìn)料到第一入口。第二導(dǎo)管可用于將包括含甲烷的氣體和含氨氣的氣體的二元?dú)怏w混合物105進(jìn)料到第一入口。在一些實(shí)施方案中，第二導(dǎo)管用于將含甲烷的氣體進(jìn)料到第一入口中，并且第三導(dǎo)管可用于將含氨氣的氣體進(jìn)料到第一入口中。
[0039]在額外的實(shí)施方案中，混合容器可包括兩個(gè)入口或三個(gè)入口(未示出)。當(dāng)混合容器包括兩個(gè)入口時(shí)，將含氧氣的氣體進(jìn)料到一個(gè)入口而將包括含甲烷氣體和氨氣氣體的二元?dú)怏w混合物進(jìn)料到另一入口。當(dāng)混合容器包括三個(gè)入口時(shí)，將含氧氣的氣體102進(jìn)料到一個(gè)入口中，將含甲烷的氣體103進(jìn)料到一個(gè)入口中，將含氨氣的氣體104進(jìn)料到一個(gè)入口中。
[0040]三元?dú)怏w混合物的組分在混合容器中混合以形成三元?dú)怏w混合物，然后該三元?dú)怏w混合流過(guò)第二入口進(jìn)入反應(yīng)器中。在反應(yīng)器中，三元?dú)怏w混合流過(guò)包括含催化劑的催化劑床的內(nèi)部反應(yīng)腔室。三元?dú)怏w混合物在催化劑存在下發(fā)生反應(yīng)，形成粗氰化氫產(chǎn)物107。之后該粗氰化氫產(chǎn)物107通過(guò)出口離開(kāi)反應(yīng)器，并可被送入處理和/或分離步驟中。 [0041]在一些實(shí)施方案中，可隨著粗氰化氫產(chǎn)物107離開(kāi)反應(yīng)器，使用傳感器108來(lái)測(cè)量粗氰化氫產(chǎn)物107的氧氣含量。傳感器108可為實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)含量的GC傳感器。傳感器108能夠探測(cè)低水平的氧氣。在正常的操作條件下，粗氰化氫產(chǎn)物中的氧氣濃度很低，這是由于在反應(yīng)期間通常消耗的氧氣。因此，在正常操作條件下，氧氣濃度可在0-0.2體積％之間變化。通常將觸發(fā)惰性氣體覆蓋系統(tǒng)的氧氣的閾值量設(shè)置在粗氰化氫產(chǎn)物中正常預(yù)期氧濃度之上。為了本發(fā)明的目的，氧氣濃度閾值可選自在0.2體積％的氧氣到5體積％的氧氣之間的任何值，例如在0.2體積％的氧氣到2體積％的氧氣之間或在0.3體積％的氧氣到I體積％的氧氣之間的任何值。優(yōu)選將閾值設(shè)為較低的值以避免大量的氧氣泄露到粗氰化氫產(chǎn)物中。但是，將值設(shè)定為太低可觸發(fā)會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)停止的不必要的沖洗。系統(tǒng)可承受在正常量以上的氧氣濃度，并且因此可將閾值設(shè)為大于0.4體積％的氧氣，例如大于
0.3體積％或大于0.2體積％的氧氣。當(dāng)氧氣含量在閾值以上，例如大于0.4體積％的氧氣，例如大于0.3體積％或大于0.2體積％時(shí)，可用惰性氣體例如氮?dú)馔ㄟ^(guò)管路101來(lái)沖洗反應(yīng)裝置。應(yīng)當(dāng)非?？斓厥褂枚栊詺怏w進(jìn)行沖洗以避免進(jìn)一步增加粗氰化氫產(chǎn)物中的氧氣濃度。大于0.4體積％的氧氣的閾值,例如大于0.3體積％或大于0.2體積％的閾值是基于說(shuō)明系統(tǒng)故障的粗氰化氫產(chǎn)物中的氧氣的量而選擇的。優(yōu)選地，應(yīng)當(dāng)盡可能早地檢測(cè)系統(tǒng)故障以避免進(jìn)一步轉(zhuǎn)化損失和避免在不安全的條件中操作。監(jiān)測(cè)粗氰化氫產(chǎn)物中的氧氣濃度實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)潛在或?qū)嶋H故障的盡早檢測(cè)。大于0.4體積％、大于0.3體積％或大于
0.2體積％的氧氣含量可表明生產(chǎn)問(wèn)題(I)氧氣旁流催化劑床；(2)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率降低；或(3)反應(yīng)器內(nèi)的甲烷和/或氨氣與氧氣的進(jìn)料比不符合規(guī)定，這可使三元?dú)怏w進(jìn)入到爆炸范圍中。此外，粗氰化氫產(chǎn)物中的較大含量的氧氣可表現(xiàn)為分離困難以及由于較差的轉(zhuǎn)化率可使得回收氰化氫費(fèi)用更高。
[0042]如圖1所示，將含氧氣氣體102經(jīng)包括閥門115和116的導(dǎo)管引到反應(yīng)器。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，例如氧氣含量在閾值以上時(shí)，在傳感器108檢測(cè)到較高的氧氣濃度后幾乎同時(shí)關(guān)閉閥門115和116。閥門115和116可由不銹鋼制成。惰性氣體被送至閥門115和116之間以及被送至閥門116的下游導(dǎo)管的某個(gè)位置處。將惰性氣體送到兩個(gè)位置處還有助于清除來(lái)自導(dǎo)管的任何殘余的氧氣?？梢允峭瑫r(shí)或相繼將惰性氣體送入閥門115和116之間以及送到閥門116的下游導(dǎo)管的某個(gè)位置處。惰性氣體可以是氮?dú)?、氦氣、氬氣、二氧化碳和它們的混合物。在一些方面中，該惰性氣體是氮?dú)狻．?dāng)將惰性氣體送入反應(yīng)裝置中時(shí)，由于測(cè)定了氧氣含量并且其達(dá)到這里所限定的閾值，因此要減少或停止含氧氣的氣體流。
[0043]在一些實(shí)施方案中，也可將惰性氣體通過(guò)管路117直接送入混合容器106中。含氨氣的氣體104和含甲烷的氣體103可繼續(xù)流過(guò)反應(yīng)器106或?qū)⑵潢P(guān)閉以避免反應(yīng)物的損失。當(dāng)閥門115和116關(guān)閉時(shí)，閥門118也關(guān)閉。閥門118的關(guān)閉阻止了反應(yīng)器106的流出流進(jìn)入HCN生產(chǎn)工藝中的分離部分中。此外，當(dāng)閥門115、116和118關(guān)閉時(shí)，閥門119同時(shí)打開(kāi)以允許反應(yīng)器106的流出流流至火炬123處，在這里可將流出流燃燒并通過(guò)管路124排出系統(tǒng)。將大體積的惰性氣體添加到反應(yīng)器中會(huì)抑制反應(yīng)并且停止氰化氫的生產(chǎn)。因此,使用惰性氣體沖洗從反應(yīng)器排出物中回收氰化氫是不現(xiàn)實(shí)的并且優(yōu)選地清除反應(yīng)器排出物。每個(gè)閥門115和116可與加壓惰性氣體儲(chǔ)存槽相連。加壓惰性氣體儲(chǔ)存槽具有足夠的容積以快速置換反應(yīng)器的容積。如果發(fā)生電源故障，儲(chǔ)存槽中的壓力例如1300-1600kPa足以使氧氣以所需要的速度從系統(tǒng)中排出。閥門可設(shè)計(jì)為能承受具有200°C的溫度的粗氰化氫產(chǎn)物。閥門118和119由可承受例如高于200°C的溫度而不變形的，包括石墨和不銹鋼組合物的任何材料制成。含有石墨和不銹鋼組合物的閥門包括美國(guó)的Kitz公司、LunkenheimerCincinnati閥門公司和在商標(biāo)DSf下的Forum Energy Technologies出售的金屬座閥。聚
四氟乙烯對(duì)于這個(gè)目的是不足的，這是因?yàn)槠湓?00°C以上會(huì)變形。因此，閥門應(yīng)當(dāng)沒(méi)有聚四氟乙烯。當(dāng)氧氣來(lái)源是富氧空氣或純氧氣時(shí)，盡管在粗氰化氫產(chǎn)物離開(kāi)反應(yīng)器之前會(huì)被冷卻，但是粗氰化氫產(chǎn)物的溫度仍然會(huì)高于200°C，例如高于220°C。在空氣工藝中不會(huì)發(fā)生對(duì)粗氰化氫產(chǎn)物的進(jìn)一步冷卻，并且因此通常不會(huì)發(fā)現(xiàn)存在處于反應(yīng)器下游的冷卻器。不受理論的約束，認(rèn)為粗氰化氫產(chǎn)物必須保持在其露點(diǎn)以上以避免HCN聚合。因此，在一些實(shí)施方案中，當(dāng)氧含量超過(guò)閾值時(shí)，可通過(guò)不含聚四氟乙烯的閥門將粗氰化氫產(chǎn)物從分離順序，例如從進(jìn)一步的氨氣回收或HCN提純中轉(zhuǎn)出。閥門118和119也可選擇為承受高達(dá)14MPa的壓力。
[0044]在其他實(shí)施方案中，如這里所描述，可通過(guò)處于反應(yīng)器下游的傳感器133來(lái)測(cè)量氧氣含量，例如反應(yīng)器廢氣131中的氧氣含量。在一個(gè)方面中，傳感器108和傳感器133可測(cè)量工藝中至少兩個(gè)位置中的氧氣濃度。對(duì)于廢氣，氧氣含量閾值可在2體積％以上，例如在1.5體積％以上或在I體積％以上。廢氣中的氧氣含量閾值比在吸附器中的高，這是由于廢氣中的氧氣比在粗氰化氫產(chǎn)物中的濃。在一些方面中，在變壓吸附器(“PSA”)中對(duì)廢氣進(jìn)行純化以回收氫氣 。當(dāng)傳感器133測(cè)量反應(yīng)器廢氣131中的氧氣含量時(shí)，操作控制可設(shè)置為將廢氣流從PSA中轉(zhuǎn)出來(lái)。不受理論的約束，當(dāng)氧氣含量大于I體積％時(shí)，可將廢氣流從PSA轉(zhuǎn)出來(lái)以節(jié)省能量消耗，所述能量消耗與當(dāng)廢氣具有比通常在正常操作條件下的廢氣中發(fā)現(xiàn)的氧氣含量高的氧氣含量時(shí)，使用PSA相關(guān)。
[0045]因此，本發(fā)明還涉及通過(guò)測(cè)定粗氰化氫產(chǎn)物或廢氣流中的氧氣含量，并通過(guò)向反應(yīng)裝置中供給惰性氣體，從而用惰性氣體沖洗反應(yīng)裝置來(lái)控制操作穩(wěn)定性的方法。使用來(lái)自惰性氣體覆蓋系統(tǒng)的惰性氣體進(jìn)行沖洗用于快速減少反應(yīng)裝置中的氧氣含量，并且將三元?dú)怏w混合物移出可爆氧氣范圍?？蓪⒋智杌瘹洚a(chǎn)物中的氧氣含量降低到閾值氧氣濃度以下。惰性氣體的覆蓋也會(huì)抑制反應(yīng)以阻止粗氰化氫產(chǎn)物的形成。
[0046]在用惰性氣體沖洗反應(yīng)裝置期間，將含氧氣的氣體進(jìn)料調(diào)節(jié)至包含少于5體積％的氧氣和大于80體積％的惰性氣體。該調(diào)節(jié)取決于含氧氣的氣體中惰性氣體的初始量。例如，相比于將包含23體積％的氧氣的富氧空氣用作含氧氣的氣體，當(dāng)將純氧氣用作含氧氣的氣體時(shí)，需要向反應(yīng)裝置中供給更多的惰性氣體。類似地，將三元?dú)怏w混合物調(diào)節(jié)至包含少于25體積％的氧氣,例如少于15體積％、少于10體積％、少于5體積％,或?qū)嵸|(zhì)上無(wú)氧氣。
[0047]返回到圖1，在正常操作條件下，粗氰化氫產(chǎn)物107含有HCN，并還可包括副產(chǎn)物氫氣、甲烷燃燒副產(chǎn)物(例如二氧化碳、一氧化碳和水)、氮?dú)?、殘余甲烷和殘余氨氣。殘余氨氣是可回收的，并且可進(jìn)一步處理和與含氨氣的氣體104結(jié)合。由于HCN聚合的速率會(huì)隨著PH增大而增大，所以必須移除殘余的氨氣以避免HCN的聚合。HCN聚合不僅顯示了工藝效率問(wèn)題，還顯示了操作艱巨性，這是由于聚合的HCN可導(dǎo)致工藝管路的堵塞，從而導(dǎo)致壓力增加和相關(guān)的工藝控制問(wèn)題。通常，粗氰化氫產(chǎn)物107在高溫，例如約1200°C下離開(kāi)反應(yīng)器，并且被快速淬冷至低于400°C，低于300°C或低于200°C。該淬冷可通過(guò)使用任何已知的單元操作，例如廢熱鍋爐來(lái)實(shí)現(xiàn)。接著，如這里所述，在提純工藝的第一步中將氨氣從粗氰化氫產(chǎn)物107中分離出來(lái)，并且通過(guò)將粗氰化氫產(chǎn)物立即與過(guò)量的酸反應(yīng)，例如與H2SO4或H3PO4反應(yīng)來(lái)抑制HCN聚合，這樣殘余的游離氨氣被酸捕獲成為銨鹽并且溶液的pH保持酸性。氨氣回收進(jìn)料流中的甲酸和草酸被捕獲到氨氣回收系統(tǒng)的水溶液中，成為甲酸鹽和草酸鹽。
[0048]當(dāng)在氫氰化工藝，例如1，3-丁二烯(這里有時(shí)稱為“丁二烯”)和戊烯腈氫氰化以生產(chǎn)己二腈中，將要求低水以及高純度的HCN用作進(jìn)料流時(shí)，需要生產(chǎn)和制備非抑制的HCN。用語(yǔ)“非抑制的”這里用來(lái)表示HCN基本沒(méi)有穩(wěn)定聚合抑制劑。在將HCN用在例如氫氰化，如在通過(guò)1，3- 丁二烯的氫氰化和戊烯腈的氫氰化來(lái)生產(chǎn)己二腈，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他轉(zhuǎn)化工藝之前，需要將這種抑制劑移除。
[0049]返回到圖1，當(dāng)存在殘余的氨氣時(shí)，將粗氰化氫產(chǎn)物107進(jìn)料到氨氣吸收器110中，在這里分離氨氣和氰化氫以形成管路112中的氨氣流和管路111中的氰化氫流。也可將磷酸鹽流(未顯示)進(jìn)料到氨氣吸收器110中。磷酸鹽流可包含磷酸。在一些實(shí)施方案中，磷酸鹽流是稀磷酸流。在其他實(shí)施方案中，可使用替代性的磷酸鹽，如這里所討論。 [0050]氨氣吸收器110可使用填料和/或塔板。在一個(gè)實(shí)施方案中，氨氣吸收器110中的吸收段是閥塔板。閥塔板在本領(lǐng)域中是熟知的，塔板設(shè)計(jì)選擇為實(shí)現(xiàn)良好的流通，防止滯留區(qū)，以及防止聚合和腐蝕。為了避免聚合，將設(shè)備設(shè)計(jì)為最小化HCN通常存在的滯留區(qū)，例如氨氣吸收器141以及下文討論的其他區(qū)域。氨氣吸收器110也可以包含在頂部塔盤上方的霧沫分離器以最小化夾帶。霧沫分離器通常包括使用以下技術(shù):例如減速、離心分離、除霧器、網(wǎng)篩或填料，或其結(jié)合。
[0051]在另一個(gè)實(shí)施方案中，氨氣吸收器110具有在氨氣吸收器110的上部部分的填料和在在氨氣吸收器110的下部部分中提供的多個(gè)閥塔板。填料用來(lái)減少和/或阻止氨氣和磷酸鹽經(jīng)氰化氫流111離開(kāi)氨氣吸收器110。填料為氨氣吸附提供了額外的表面積，同時(shí)減少氰化氫流111中的夾帶，這帶來(lái)整體提高的氨氣吸收能力。用在氨氣吸收器110上部部分中的填料可為能夠?qū)嵤┥衔乃_(kāi)的功能的任何低壓降、規(guī)整的填料。這樣的填料在本領(lǐng)域是熟知的。目前能得到的可用于本發(fā)明的填料的例子是堪薩斯州Wichita的
Koch-Glitsch出售的250Y Ki卜:ΧΚΡΛ( _1:填料。將在氨氣吸收器110下部部分中多個(gè)固定
設(shè)置的閥塔板設(shè)計(jì)為處理與HCN合成系統(tǒng)100的啟動(dòng)和操作相關(guān)的壓力偏移。
[0052]在另一個(gè)實(shí)施方案中，至少部分地通過(guò)從氨氣吸收器110的下部部分抽出部分液體并將其循環(huán)經(jīng)過(guò)冷卻器然后在抽出位置的上方返回氨氣吸收器110中而保持氨氣吸收器Iio的溫度。
[0053]在一些實(shí)施方案中，磷酸鹽流可包括磷酸二氫銨(NH4H2PO4)和磷酸氫二銨((NH4)2HPO4)的水溶液。磷酸鹽流的溫度可在0-150°C，例如0_110°C或0_90°C變化。
[0054]在一些實(shí)施方案中，氨氣流112包含來(lái)自反應(yīng)器流出物的大量氨氣，例如大于50重量％，大于70重量％或大于90重量％。可對(duì)氨氣流112進(jìn)一步地分離、純化和/或處理(如通常由方框113所示)以回收氨氣，用于循環(huán)至反應(yīng)器進(jìn)料。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，氰化氫流111包含少于1000mpm的氨氣,例如少于700mpm,少于500mpm或少于300mpm的氨氣。
[0055]氨氣洗滌器120設(shè)計(jì)為用于在洗滌器頂部流121離開(kāi)洗滌器120進(jìn)入HCN吸收器130之前，基本除去存在于氰化氫流111中所有的游離氨。洗滌器頂部流121基本不含氨，這是由于游離氨(即未中和的氨)會(huì)使HCN提純系統(tǒng)100的pH升高，因此提高HCN聚合的可能性。洗滌器殘余流122包含氨，并可循環(huán)至氨氣吸收器110。
[0056]盡管酸例如硫酸可用于HCN的提純，但是可將單一酸，特別是磷酸用在HCN提純系統(tǒng)100中以生產(chǎn)非抑制的HCN?？杉尤霛饪s的磷酸，例如73重量％的磷酸水溶液以保持所期望的PH值。通常使洗滌器尾流122的pH值保持在1.7-2.0。存在于稀磷酸流中的磷酸的量可以改變，并很大程度上取決于存在于氰化氫流111中的氨氣的量。然而，通常稀的磷酸流含有5.5-7.0重量％的游離磷酸。
[0057]洗漆器120的洗漆器頂部流121含有HCN、水、一氧化碳、氮?dú)狻錃?、二氧化碳和甲烷。在一個(gè)實(shí)施方案中，將洗滌器頂部流121進(jìn)料至分凝器(未顯示)中，這里使用冷卻水將洗滌器頂部流121冷卻至大 約40°C的溫度以形成冷卻的蒸汽流和冷凝的液體流。為了抑制HCN聚合，可將稀磷酸噴撒到冷凝器和冷卻的蒸汽流中。將冷凝的液體流和冷卻的蒸汽流各自進(jìn)料到HCN吸收器的下部部分，用以HCN的回收。
[0058]將洗滌器頂部流121引入HCN吸收器130中，在這里將洗滌器頂部流121分離以形成廢氣流131和HCN產(chǎn)物132。廢氣流131可含有一氧化碳、氮?dú)?、氫氣、二氧化碳、氧氣和甲烷。如這里所述，可使用傳感器133測(cè)量廢氣流131的氧氣含量，并且當(dāng)氧氣含量大于2體積％時(shí)，可用惰性氣體沖洗反應(yīng)裝置。如這里所描述，廢氣流中的氧氣閾值高于粗氰化氫產(chǎn)物中的氧氣閾值，這是由于廢氣流比粗氰化氫產(chǎn)物更加濃縮。主要的燃料成分是氫氣和一氧化碳以及一些甲烷。可將廢氣流131燃燒掉，或者用作蒸汽生產(chǎn)鍋爐中的鍋爐燃料以回收能量。通過(guò)將廢氣流用作燃料，不僅產(chǎn)生了蒸汽，而且也破壞了廢氣中殘余的任何HCN。此外，如果氫氣濃度是可經(jīng)濟(jì)地回收的，例如當(dāng)含氧氣的氣體包含大于21體積％的氧氣時(shí)，可首先將廢氣流131送至氫氣回收單元，例如變壓吸附單元以回收高純度的氫氣。
[0059]在下文表1中列出了對(duì)于氧氣Andrussow法和空氣Andrussow法,從粗氰化氫產(chǎn)物107分離后的廢氣流131的比較。
[0060]表1HCN廢氣流組份的對(duì)比
[0061]
【權(quán)利要求】
1.一種用于生產(chǎn)氰化氫的方法，包括: 將三元?dú)怏w混合物的組分引入包括在反應(yīng)裝置內(nèi)的混合容器，以形成包含至少25體積％的氧氣的三元?dú)怏w混合物； 使所述三元?dú)怏w混合物與催化劑接觸以提供粗氰化氫產(chǎn)物； 當(dāng)所述粗氰化氫產(chǎn)物含有多于氧氣閾值的氧氣時(shí)，用惰性氣體沖洗所述反應(yīng)裝置；以及 通過(guò)激活至少一個(gè)閥門將所述粗氰化氫產(chǎn)物從分離工藝裝置中引出，所述閥門由能夠承受高于200°C的溫度的材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧氣的閾值大于0.4體積％的氧氣，優(yōu)選大于0.3體積％的氧氣,或更優(yōu)選大于0.2體積％的氧氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述三元?dú)怏w混合物的組分包括含氧氣的氣體、含甲烷的氣體和含氨氣的氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述含氧氣的氣體包含至少80體積％的氧氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述含氧氣的氣體包含純氧氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括停止含氧氣的氣流并使用惰性氣體沖洗反應(yīng)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過(guò)關(guān)閉進(jìn)料閥來(lái)停止所述含氧氣的氣流。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述三元?dú)怏w混合物包含25體積％-32體積％的氧氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)閥門包括石墨和不銹鋼。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)閥門沒(méi)有聚四氟乙烯。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)閥門能承受14MPa的壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性氣體選自由氮?dú)?、氦氣、二氧化碳、氬氣和其混合物組成的組。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性氣體是氮?dú)狻?br> 14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用傳感器測(cè)量氧氣的閾值，所述傳感器優(yōu)選為氣體色譜傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還測(cè)量廢氣流中的氧氣的閾值，其中所述廢氣流中的氧氣的閾值比粗氰化氫產(chǎn)物中的氧氣的閾值高。
【文檔編號(hào)】C01C3/02GK103964471SQ201310681758
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】約翰·C·卡頓, 約翰·F·格爾克, 蓋理·L·加利爾 申請(qǐng)人:英威達(dá)科技公司