在Andrussow 工艺中稳定热交换管的方法技术

本发明专利技术涉及一种改进的生产氰化氢的方法，所述方法涉及包括含若干根管的热交换器，其中所述若干根管中的每根管均包括：延伸过所述管的入口的陶瓷套管，各所述套管均包括环绕所述套管的至少一部分的隔离层；以及一个或多个垫片，其中，所述一个或多个陶瓷垫片中的至少一个在所述管的入口的上方围绕着所述套管，并且所述陶瓷套管与所述管隔开。本发明专利技术进一步涉及一种生产氰化氢的反应装置，所述装置涉及包含若干根管的热交换器，其中所述若干根管中的每根管均包括：延伸过所述管的入口的陶瓷套管，各所述套管均包括环绕所述套管的至少一部分的隔离层；以及一个或多个垫片，其中，所述一个或多个陶瓷垫片中的至少一个在所述管的入口的上方围绕着所述套管，并且所述陶瓷套管与所述管隔开。本发明专利技术进一步涉及在此改进的方法和反应装置中使用的热交换器。

Method of stabilizing heat exchange tube in Andrussow process

The invention relates to a method for improving the production of hydrogen cyanide, the method involves including several tube heat exchanger, wherein the plurality of tubes in each tube which includes: extending through the tube entrance ceramic casing, the casing includes at least a portion of the isolation layer surrounding the the casing; and one or more of the gasket, the casing around the top of at least one at the entrance of the tube is the one or more ceramic gasket, and the ceramic bushing and the pipe separated. The reaction device of the invention further relates to a method for producing hydrogen cyanide, the device comprising a plurality of tube heat exchanger, wherein the plurality of tubes in each tube which includes: extending through the tube entrance ceramic casing, the casing includes at least a portion of the insulating layer surrounding the casing; and one or more of the gasket, the casing around the top of at least one at the entrance of the tube is the one or more ceramic gasket, and the ceramic bushing and the pipe separated. The invention further relates to the heat exchanger used in the improved method and the reaction device.

【技术实现步骤摘要】
在Andrussow工艺中稳定热交换管的方法相关申请的交叉引用本申请要求享有于2012年12月18日提交的美国申请61/738,775的优先权，该申请的全部内容和公开结合于本文中。
本专利技术涉及一种生产化学反应产物、如氰化氢的方法。更具体地讲，本专利技术涉及一种改进的有商业上优势的生产氰化氢的方法，所述方法包括含若干个管子的热交换器，其中氰化氢粗产物从所述若干个管子中流过，所述若干个管子中的每一个均包括延伸过管子进口的陶瓷套管，其中所述陶瓷套管与所述管子隔开，即与不接触管子。
技术介绍
传统地，氰化氢（“HCN”）是按照Andrussow法或BMA法进行工业规模的生产的。（例如参见Ullman’sEncyclopediaofIndustrialChemistry,VolumeA8,Weinheim1987:161-163）。例如，在Andrussow法中，可以在适当的催化剂存在下在反应器中使氨气与含甲烷的气体和含氧气的气体在高温下反应商业化地来制备HCN（参见美国专利US1,934,838号和US6,596,251）。硫化合物以及甲烷的高级同系物可能会影响甲烷的氧化氨解反应的参数。例如参见Trusov,EffectofSulfurCompoundsandHigherHomologuesofMethaneonHydrogenCyanideProductionbytheAndrussowMethod,RussianJ.AppliedChemistry,74:10(2001):1693-1697。通过使反应器流出气体在氨气吸附器中与磷酸铵水溶液接触来将未反应的氨气与HCN中分离。将分离出来的氨气纯化、浓缩，用于再循环HCN的转化。通常通过将其吸附至水中从而从处理后的反应器流出的气流中回收HCN。所回收的HCN可经过进一步的提炼工序处理后，以制备纯化的HCN。CleanDevelopmentMechanismProjectDesignDocumentForm(CDMPDD,Version3),2006（清洁发展机制项目设计书，第三版，2006年）图示性地解释了HCN的Andrussow生产工艺。纯化的HCN可使用于氢氰化，如含烯烃基团的氢氰化或1,3-丁二烯和戊烯腈的氢氰化，其中1,3-丁二烯和戊烯腈的氢氰化可用作生产己二腈（“ADN”）。在BMA工艺中，用甲烷和氨气在实际无氧气的条件下于铂催化剂存在下合成HCN，其结果是产生了HCN、氢气、氮气、剩余的氨气和剩余的甲烷（参见Ullman’sEncyclopediaofIndustrialChemistry,VolumeA8,Weinheim1987：161-163）。商业经营者要求进行工艺安全管理以控制氰化氢的危险性（参见Maxwell等人，Assuringprocesssafetyinthetransferofhydrogencyanidemanufacturingtechnology,JHazMat142(2007)：677-684）。另外，HCN制造工艺中的来自生产设备的排放可能要遵守法规，这将影响HCN生产的经济性。（参见Crump,EconomicImpactAnalysisForTheProposedCyanideManufacturingNESHAP,EPA,May2000）。当HCN流出反应器时，在其进入分离区以回收氨和氰化氢之前必须冷却。其中一种冷却反应器产品的方法包括使用热交换器。US6960333教导了一种延长用于化学反应器的间接管板型热交换器，尤其是那些暴露于还原、氮化和/或渗碳环境中的热交换器的使用寿命的方法。US6960333进一步教导了二氧化硅、氧化铝和氧化锆的陶瓷套管不能在苛刻环境下针对化学和物理试剂提供足够的防护，其中也包括了氰化氢反应器中的情形。US6960333教导了在这些环境下，通常使用的套管（包括已知的陶瓷套管）是保护性的，意味着其会降解，必须对其进行监控以及定期更换。US6960333教导了使用含镍-铬合金或氮化硅的套管能够大大增加热交换管、尤其是在氰化氢生产中使用的热交换管的使用寿命。使用含套管的热交换管以生产氰化氢的现有套管和工艺遭遇到许多问题，阻碍了其商业可行性，这些问题包括：套管寿命不足的保护性套管，可能过份昂贵的套管，以及使用含上述问题的套管生产氰化氢工艺的工艺效率和生产率的降低。
技术实现思路
在第一实施例中，本专利技术涉及包括用于生产氰化氢的反应设备，其包括反应器以及包含若干根管的热交换器，其中所述若干根管中的每根管均包括：含有至少90wt%的氧化铝且延伸过所述管的入口的陶瓷套管，各所述套管均包括环绕所述套管的至少一部分的隔离层；以及含有至少90wt%的氧化铝的一个或多个垫片，其中，所述一个或多个陶瓷垫片中的至少一个在所述管的入口的上方围绕着所述套管，并且所述陶瓷套管与所述管隔开。所述一个或多个陶瓷垫片包含94wt%的氧化铝。所述套管可具有圆锥形、锥形或喇叭形的入口部分。所述套管可不含有氮化硅和镍-铬合金。所述一个或多个垫片可含有90～98wt%的氧化铝。所述套管当暴露于氰化氢时具有至少六个月的寿命。在第二实施例中，本专利技术涉及包括用于生产氰化氢的反应设备，其包括反应器以及包含若干根管的热交换器，其中所述若干根管中的每根管均包括：含有至少90wt%的氧化铝且延伸过所述管的入口的陶瓷套管，各所述套管均包括环绕所述套管的至少一部分的隔离层；以及含有至少90wt%的氧化铝的一个或多个垫片，其中，所述一个或多个陶瓷垫片中的至少一个在所述管的入口的上方围绕着所述套管，并且所述陶瓷套管与所述管隔开，进一步地，其中所述陶瓷套管不含氮化硅和镍-铬合金。所述陶瓷套管可含至少94wt%的氧化铝。所述一个或多个陶瓷垫片可含有选自由氧化铝、氧化硅、氧化锆和其结合构成的组的陶瓷。所述一个或多个陶瓷垫片可包含至少94wt%的氧化铝。在第三实施例中，本专利技术涉及一种用于冷却氰化氢粗产物的热交换器，其包括若干根管，其中所述若干根管中的每根管均包括：含有至少90wt%的氧化铝的套管，所述套管环绕有隔离层；以及含有至少90wt%的氧化铝的一个或多个垫片，其中，并且所述陶瓷套管与所述管隔开。所述套管当暴露于氰化氢时具有至少六个月的寿命。所述陶瓷套管和一个或多个垫片均可含有至少94wt%的氧化铝。所述陶瓷套管延伸至高于管板的上表面，每根管子的上部连接于管板的下表面上。所述一个或多个垫片环绕着所述陶瓷套管中的高于管板上表面的至少一部分，所述垫片与管板的上表面相邻。在第四实施例中，本专利技术涉及一种用于冷却化学反应产品的热交换器，其包括若干根管，其中所述若干根管中的每根管均包括：含有至少90wt%的氧化铝的套管，所述套管环绕有隔离层；以及含有至少90wt%的氧化铝的一个或多个垫片，其中，其中所述陶瓷套管与管隔开，所述套管当暴露于化学反应产品时能够耐受断裂和降解至少六个月。所述化学反应产品包含氰化氢。所述一个或多个垫片可含有至少90-98wt%的氧化铝。在第五个具体实施例中，本专利技术涉及生产氰化氢的方法，包括：包含至少25wt%氧气的三元气体混合物在反应器中进行反应，得到氰化氢粗产物；将氰化氢粗产物流过含若干根管的热交换器；从氰化氢粗产物中回收氰化氢；其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产氰化氢的方法，包括：(a)使含至少25v％的氧气的三元气体混合物在反应器中进行反应，形成氰化氢粗产物；(b)使氰化氢粗产物流经含若干根管的热交换器；和(c)从氰化氢粗产物中回收氰化氢；其中，所述若干根管中的每根管均包括：含有至少90wt％的氧化铝且延伸过所述管的入口的陶瓷套管，各所述套管均包括环绕所述套管的至少一部分的隔离层；以及含有至少90wt％的氧化铝的一个或多个垫片，其中，所述一个或多个陶瓷垫片中的至少一个在所述管的入口的上方围绕着所述套管，并且所述陶瓷套管与所述管隔开。

【技术特征摘要】
2012.12.18 US 61/738,7751.一种生产氰化氢的方法，包括：(a)使含至少25v％的氧气的三元气体混合物在反应器中进行反应，形成氰化氢粗产物；(b)使氰化氢粗产物流经含若干根管的热交换器；和(c)从氰化氢粗产物中回收氰化氢；其中，所述若干根管中的每根管均包括：含有至少90wt％的氧化铝且延伸过所述管的入口的陶瓷套管，各所述套管均包括环绕所述套管的至少一部分的隔离层；以及含有至少90wt％的氧化铝的一个或多个垫片，其中，所述一个或多个陶瓷垫片中的至少一个在所述管的入口的上方围绕着所述套管，并且所述陶瓷套管与所述管隔开。2.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含25-32v％的氧气。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过结合含甲烷气体、含氨气体和含氧气体而形成所述三元气体混合物。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述含氧气体为纯氧气。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述套管不含氮化硅和镍-铬合金。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...

【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，洛基·王，
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