使用转化器生产氰化氢的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于氰化氢反应过程的分布板，所述分布板会分散三元气体混合物射流并且有助于沿着催化剂床层均匀分布三元气体混合物。所述分布板操作为具有低压降。

【技术实现步骤摘要】
使用转化器生产氰化氢的方法相关申请的交叉引用本申请要求2012年12月18号提交的美国临时申请61/738773的优先权，其公开的全部内容合并到本文中。
本专利技术涉及生产氰化氢的方法，更特别地是涉及包括分布板的转化器以分散三元气体混合物射流和辅助在催化剂床层上方分散三元气体混合物，还涉及使用分布板的方法。
技术介绍
通常，根据Andrussow法或BMA法（例如见，Ullman’sEncyclopediaofIndustrialChemistry，第A8卷，Weinheim，1987年，第161-163页），以工业规模生产氰化氢（“HCN”）。例如，在Andrussow法中，通过将氨与含甲烷的气体和含氧气的气体在高温下在反应器中，在存在适当的催化剂（美国专利号1934838和6596251）下反应，可经济地生产HCN。含硫化合物和甲烷的较高同系物可对甲烷的氧化氨解参数产生影响。例如，见Trusov，EffectofSulfurCompoundsbyAndrussowMethod,RussianJ.AppliedChemistry,74:10(2001)，pp1693-1697。通过将反应器排出气体与氨吸收器内的磷酸铵水溶液相接触而将未反应的氨从HCN中分离。将所分离的氨纯化并浓缩以再循环到HCN转化中。典型地，通过在水中吸收而将HCN从处理后的反应器排出气体流中回收。可通过进一步地提纯步骤来处理所回收的HCN以生产纯化的HCN。CleanDevelopmentMechanismProjectDesignDocumentForm(CDMPDD,Version3),2006示意性地解释了Andrussow法HCN生产方法。纯化后的HCN可用在氰化中，例如含烯基基团的氰化，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”)的生产。在BMA方法中，HCN由甲烷和氨在基本无氧并且在存在铂催化剂下合成，导致产生HCN、氢气、氮气、剩余氨和剩余甲烷。（例如，见，Ullman’sEncyclopediaofIndustrialChemistry，第A8卷，Weinheim，1987年，第161-163页）。商业经营要求对于处理氰化氢的危险性质的工艺安全管理。（见，Maxwell等，Assuringprocesssafetyinthetransferofhydrogencyanidemanufacturingtechnology,JHazMat142(2007)677-684）。此外，来自生产设备的HCN生产方法的排放物可受制于调节，这可影响HCN生产的经济性。（见，Crump,Economic,ImpactAnalysisForTheProposedCyanideManufcaturingNESHAP,EPA,May2000）。在生产HCN中，将氨气、含甲烷的气体和含氧气的气体混合以形成供入反应器的三元气体混合物。三元气体混合物与催化剂床层相接触。典型地是，催化剂床层具有大于反应器的供给管道的直径并且需要将三元气体混合物在催化剂床层上方分布。主要用于阻止回燃的阻火器已经用于分布三元气体混合物，如美国专利2620259；6491876和6656442所描述。美国专利3215495描述了由惰性耐火材料颗粒层覆盖的惰性铝-硅耐火材料纤维层，所述惰性铝-硅耐火材料纤维层有助于供入气体在催化剂床层上方的分布以避免热点。美国专利3423185描述了反应器内部的用于支持金属网纱催化剂的格栅，在所述反应器中氨和甲烷反应以生产HCN，格栅包括多个水平布置的带有用作反应气体通道的孔的陶瓷块体，格栅的上部部分包括用于支撑丝网催化剂的催化剂接触构件以及格栅的下部部分包括用于沿反应器的横截面均匀分散反应气体的气体分布构件。美国专利6221327公开了一种改进的催化系统，所述催化系统使用了反应区的流过辐射屏蔽，以及用于使用用于生产氰化氢的催化系统方法。催化系统的辐射屏蔽件可由两个或多个辐射屏蔽层形成。在一些实施中，其中不关心经过辐射屏蔽件的压降，可使用多层或较厚的屏蔽件以产生这种压降，其目的在于进一步改善经过系统的流动分布。美国专利8133458公开了用于通过两步反应将甲烷、氨和氧气以及碱金属或碱土金属氢氧化物转化成碱金属或碱土金属氰化物的反应器，所述反应器包括带有气体入口的第一阶段，其中第一阶段由带有分布板的锥体形成，所述分布板在催化剂材料上方提供了均匀的气体分布，其中分布板设置在反应器的气体入口和催化剂材料之间并且分布板穿有多个孔，通过将多个分布板在气体的流动方向中彼此间隔开，第一分布板主要用于分布气体，而最后的分布板用作热辐射屏蔽件和朝向催化剂材料的分布板，并且其中催化剂材料以通过催化剂重量而固定的催化剂丝网的形式而存在。总之，需要高的压降以保证三元气体混合物的足够分布。但是，高的压降将导致产率损失。因此，所需要地是，改善反应气体在催化剂床层上方的适合于HCN生产的分布。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方案旨在一种用于制备氰化氢的转化器，所述转化器包括用于引导选自由含甲烷的气体、含氨的气体、含氧气的气体和其混合物组成的组中的至少一种反应气体的狭长导管，其中狭长导管会产生优选地具有至少25体积%的氧气的三元气体混合流，反应容器包括用于接收三元气体混合物的入口、阻火器和催化剂床层；并且分布板设置在反应容器内，位于入口的下游和阻火器的上游，分布板具有比入口大和比反应容器的最大直径小的直径，其中分布板具有分布板总面积的至少50%到80%，例如50%到75%的空区域并且其中分布板包括与入口的中心对齐的实体区域。在一个方面中，实体区域和入口可同轴对齐。分布板可横向于三元气体混合物的流动而设置。实体区域可具有锥形形状的升起部分。升起部分可稳固地固定于分布板。转化器还可包括一个或多个将分布板与反应容器的内壁相连的支撑臂。一个或多个支撑臂的每一个可安装在分布板的下游表面。空区域可由多个孔而限定。多个孔的每一个孔可具有从0.1mm到20mm的直径。阻火器可包括耐火陶瓷材料。耐火陶瓷材料可选自由泡沫陶瓷、陶瓷毡、丸、铝-硅耐火非织物毡和其结合组成的组。实体区域可具有小于或等于狭长导管的出口的直径。分布板可具有从10cm到290cm的范围的直径。转化器还可包括在反应容器的内部壁和分布板的外周之间的周向间隙。实体区域可由一个或多个插入在多个孔的至少一部分中的能移除的装置而限定，使得分布板具有分布板总面积的50%到80%的空区域。一个或多个能移除的装置可选择由螺栓、铆钉、螺纹插件、锻件或其结合组成的组。在一个方面中，实体区域可包括具有锥形形状的升起部分。升起部分安装为指向分布板。本专利技术的第二实施方案旨在一种用于制备氰化氢的转化器，所述转化器包括用于引导选自由含甲烷的气体、含氨的气体、含氧气的气体和其混合物组成的组中的至少一种反应气体的狭长导管，其中狭长导管会产生三元气体混合流；反应容器包括用于接收三元气体混合物的入口、阻火器和催化剂床层；并且分布板设置在反应容器内，位于入口的下游和阻火器的上游，其中分布板具有由来自分布板的总面积的50%到80%的多个孔限定的空区域以及其中分布板包括具有为锥形形状的升起部分的实体区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产氰化氢的方法，包括：将包括含甲烷的气体、含氨的气体、含氧气的气体的三元气体混合物提供到反应容器的至少一个入口；使三元气体混合物的至少一部分围绕并经过分布板，以分散三元气体混合物的射流，其中分布板设置在反应容器内入口的下游，分布板具有比反应容器的入口大并且比反应容器的最大内直径小的直径，其中分布板具有为分布板总面积的50％到80％的空区域，并且其中分布板包括与入口的中心点对齐的实体区域；使三元气体混合物与反应容器内的催化剂床层相接触，以提供包含氰化氢的反应产物；以及回收来自反应容器的至少一个出口的氰化氢。

【技术特征摘要】
2012.12.18 US 61/738,7731.一种用于生产氰化氢的方法，包括：将包括含甲烷的气体、含氨的气体、含氧气的气体的三元气体混合物提供到反应容器的至少一个入口；使三元气体混合物的至少一部分围绕并经过分布板，以分散三元气体混合物的射流，其中分布板设置在反应容器内入口的下游，分布板具有比反应容器的入口大并且比反应容器的最大内直径小的直径，其中分布板具有为分布板总面积的50％到80％的空区域，并且其中分布板包括与入口的中心点对齐的实体区域；使三元气体混合物与反应容器内的催化剂床层相接触，以提供包含氰化氢的反应产物；以及回收来自反应容器的至少一个出口的氰化氢。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分布板具有为分布板总面积的为60％到70％的空区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应容器还包括处于所述分布板下游的阻火器，其中所述阻火器包含耐火陶瓷材料。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三元气体混合物具有沿催化剂床层的直径小于0.1的变化系数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述三元气体混合物具有沿催化剂床层的直径小于0.05的变化系数。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应容器内的压降小于150kPa。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三元气体混合物包含至少25体积％的氧气。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·C·卡顿，布兰特·J·斯塔尔曼，凯文·L·哈姆麦克，
申请(专利权)人：英威达纺织英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB