用于在安德卢梭法过程中减少湿度的装置和方法制造方法及图纸

本文描述的所述的系统和方法解决错误流动控制、最优反应物气体进料比的损失，以及相关的在通过安德卢梭法的氰化氢制备过程中由反应物进料流气体中的变化湿度带来的低效率的问题。

Device and method for reducing humidity in the Ande Rousseau process

The systems and methods described in this paper solve the problem of the error flow control, the loss of the optimal reactant gas feed ratio, and the relative low efficiency caused by the change of humidity in the reactant flow gas in the process of hydrogen cyanide preparation by the Ande Rousseau method.

【技术实现步骤摘要】
用于在安德卢梭法过程中减少湿度的装置和方法相关申请的交叉引用本申请权利要求2012年12月18日提交的题为“用于在安德卢梭法过程中减少湿度的装置和方法(APPARATUSANDMETHODFORDECREASINGHUMIDITYDURINGANANDRUSSOWPROCESS)”的美国临时专利申请系列号61／738,708的优先权，其公开通过引用以其全部内容结合在此。
本公开针对用于由甲烷、氨和氧制备氰化氢(HCN)的安德卢梭法的湿度控制。
技术介绍
安德卢梭法典型地将氨和甲烷气体在氧和含铂催化剂的存在下转化为氰化氢(HCN)。反应如下：2NH3+2CH4+3O2→2HCN+6H2O除氰化氢之外，反应器出口气还含有多种副产物和未反应的输入气体。因为水在反应过程中产生，并且因此存在于反应器内，人们可以预期小量的水至反应物的加入将具有小的影响。然而，在安德卢梭法过程中，保持最优的NH3／O2和CH4／O2比以确保该反应有效地进行。这种有效的反应不仅有助于避免高水平副产物的产生，而且还避免可能导致爆炸的气体混合物中的不平衡。当输入气体的水含量变化时，这种控制被折衷。甲烷或氧源的水含量上出乎意料的改变可以出乎意料地改变这些气体的流量，导致改变的NH3／O2和CH4／O2比，以及相关的低效率和潜在有问题的气体比。可能导致降低的效率、降低的容量和／或降低的收率。例如，当进料至安德卢梭反应器中的空气的水含量变化时，氧的体积稍微变化，虽然变化小百分比。一些评估显示：气体混合物中湿度的减小或至少恒定的湿度水平可以将HCN输出提高高达5％。在以下文章中描述了HCN制备的多个方面：Eric.L.Crump，美国环境保护署(U.S.EnvironmentalProtectionAgency)，空气质量计划和标准办公室(OfficeofAirQualityPlanningandStandards)，对于所提出的氰化物制备的经济影响分析NESHAP(EconomicImpactAnalysisFortheProposedCyanideManufacturmgNESHAP)(2000年5月)，在http：//nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi？Dockey=Pl00AHGl.PDF在线可得，涉及HCN的制备、最终使用和经济影响；N.V.Trusov，硫化合物和甲烷的高级同系物对通过安德卢梭法的氰化氢制备的影响(EffectofSulfurCompoundsandHigherHomologuesofMethaneonHydrogenCyanideProductionbytheAndrussowMethod)，Rus.J.ofAppliedChemistry，第74卷，第10期，第1693-97页(2001)涉及天然气的不可避免组分，如硫和甲烷的高级同系物对通过安德卢梭法的HCN制备的影响；清洁发展机制(CDM)执行理事会(CleanDevelopmentMechanism(CDM)ExecutiveBoard)，联合国气候变化框架公约(UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChange)(UNFCCC)，清洁发展机制项目设计文件表格(CleanDevelopmentMechanismProjectDesignDocumentForm)(CDMPDD)，第3版，(7月28日，2006)，在http：／／cdm.unfccc.int／Reference／PDDsForms／PDDs/PDDform04v032.pdf在线可得，涉及HCN通过安德卢梭法的制备；以及GaryR.Maxwell等，在氰化氢制备技术的转移中确保工艺安全性Assuringprocesssafetyinthetransferofhydrogencyanidemanufacturingtechnology)，J.ofHazardousMaterials，第142卷，第677-84页(2007)涉及HCN的安全制备。
技术实现思路
与在安德卢梭法过程中具有过多的和／或可变的水含量的反应物气体相伴随的问题可以通过在进入至安德卢梭反应器中之前调节一种或多种反应物气态进料流中的至少一种的湿度解决。问题的至少一些涉及如上所述的反应物气体比例上的不可预知的改变，并且涉及将气体混合物加热至反应温度所需要的能量上的变化。甚至水含量上的小的改变具有令人惊讶地大的效果。水具有比空气、甲烷和氨更大的热容。因此需要比加热相等体积的空气、甲烷或氨所需要的更多的能量加热水。当一些输入气体具有高湿度时，需要更多能量以将整个气体混合物加热至适合用于安德卢梭法的温度。虽然可以使能量需要适合于适应反应物气体湿度上的预期改变，但是未预期到的改变可以导致反应器温度上未预期到的改变。反应器温度上的这种波动降低转化的效率，导致减少的HCN制备和副产物形成的倾向。此外，温度波动可以是局部的，导致热点和冷点。当在催化剂材料中出现热点时，催化剂可以被削弱并在那个点具有降低的催化剂功效。随着时间过去，这种不恒定可以降低催化剂的寿命，导致更频繁的用于清洁和部件替换的反应器关闭。因此，反应物气体中小但是不可预知的量的水可以对与安德卢梭法相关的效率、产物收率和成本具有令人惊讶地大的影响(例如，当空气中的水含量改变导致NH3／O2和CH4/O2比改变小至0.003体积％时，HCN的收率可以改变1-2％)。本文描述一种方法，所述方法用于产生氰化氢，所述方法包括：a)调节至少一种气态进料中的水含量以产生一种或多种选自由以下各项组成的组的进料流：水含量恒定的甲烷进料流(methaneconsistentwatercontentfeedstream)、水含量恒定的氨进料流(ammoniaconsistentwatercontentfeedstream)和水含量恒定的含氧进料流(oxygen-containingconsistentwatercontentfeedstream)；以及b)使甲烷进料流、氨进料流和氧进料流反应从而产生氰化氢，其中甲烷进料流、氨进料流或氧进料流中的至少一种是水含量恒定的进料流。本文还描述了一种系统，所述系统包括：a)反应器，所述反应器配置用于甲烷、氨和氧在含铂催化剂的存在下的反应；以及b)至少一个湿度调节器，所述湿度调节器操作性连接至反应器并配置为调节至少一种气态进料中的水含量以产生选自由以下各项组成的组的一种或多种进料流：水含量恒定的甲烷进料流、水含量恒定的氨进料流和水含量恒定的含氧进料流；其中甲烷进料流、氨进料流或氧进料流中的至少一种是水含量恒定的进料流。附图说明图1示例一种用于安德卢梭法的系统的实例，所述系统包括一个或多个操作性连接至安德卢梭反应器的湿度调节单元。湿度调节单元可以调节反应物进料气体(A、B或C)中的水含量，之后使其进入至安德卢梭反应器中。图2A-2D示例用于安德卢梭法的示例性系统，所述系统包括一个或多个操作性连接至安德卢梭反应器的湿度调节单元。湿度调节单元可以调节反应物进料气体A、B或C中的水分含量。反应物进料气体可以在进入至湿度调节单元中之前通过检测器。图3示例一种用于安德卢梭法的系统的实例，所述系统包括一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生氰化氢的方法，所述方法包括：a)调节至少一种气态进料中的水含量以产生选自由以下各项组成的组的一种或多种进料流：水含量恒定的甲烷进料流，水含量恒定的氨进料流，以及水含量恒定的含氧进料流；以及b)使甲烷进料流、氨进料流和含氧进料流反应从而产生氰化氢，其中所述甲烷进料流、所述氨进料流或所述含氧进料流中的至少一种是水含量恒定的进料流，并且所述水含量恒定的进料流在水含量上与设定值的差异不大于1重量％。

【技术特征摘要】
2012.12.18 US 61/738,7081.一种用于产生氰化氢的方法，所述方法包括：a)调节至少一种气态进料中的水含量以产生选自由以下各项组成的组的一种或多种进料流：水含量恒定的甲烷进料流，水含量恒定的氨进料流，以及水含量恒定的含氧进料流；以及b)使甲烷进料流、氨进料流和含氧进料流反应从而产生氰化氢，其中所述甲烷进料流、所述氨进料流或所述含氧进料流中的至少一种是水含量恒定的进料流，并且所述水含量恒定的进料流在水含量上与设定值的差异不大于1重量％。2.权利要求1所述的方法，其中所述水含量恒定的进料流在水含量上与设定值的差异不大于0.5重量％。3.权利要求1所述的方法，其中所述水含量恒定的进料流具有小于2.0体积％的水。4.权利要求1所述的方法，其中调节氨进料或甲烷进料中的水含量。5.权利要求1所述的方法，其中调节含氧进料中的水含量。6.权利要求1所述的方法，其中调节含氧进料中的水含量，并且所述含氧进料是空气或富集氧的空气。7.权利要求1所述的方法，其中所述含氧进料流含有小于或等于80％的氮。8.权利要求1所述的方法，其中所述调节至少一种气态进料中的水含量是通过使用湿度调节器进行的，所述湿度调节器包括：(a)一种或多种吸附材料、冷凝表面、加热器、热交换器、风扇或冷冻器单元；(b)一种或多种用于使受控量的水蒸汽或通过喷射、雾化或超声波振动蒸发的水通过的单元；或(c)它们的组合。9.权利要求8所述的方法，其中所述吸附材料是吸湿材料。10.权利要求8所述的方法，其中所述吸附材料是干燥剂。11.权利要求8所述的方法，其中所述吸附材料是分子筛。12.权利要求8所述的方法，其中所述热交换器是冷凝器。13.权利要求8所述的方法，其中所述湿度调节器不吸附实质量的氧、氨或甲烷。14.权利要求8所述的方法，其中将水从所述湿度调节器的材料、组件和/或表面吹扫出。15.权利要求8所述的方法，其中所述湿度调节器配置为将甲烷或氨除湿。16.权利要求8所述的方法，其中将所述湿度调节器配置为将空气除湿。17.权利要求1所述的方法，其中调节至少一种气态进料中的水含量通过至少两个湿度调节器进行，所述至少两个湿度调节器以并联和串联中的至少一个操作。18.权利要求1所述的方法，所述方法还包括检测至少一种进料中或至少一种进料流中的湿度。19.权利要求1所述的方法，所述方法还包括检测至少一种进料中的湿度以测定至少一种进料湿度水平，并且将所述至少一种进料湿度水平与用于所述至少一种进料的湿度的设定值比较。20.权利要求1所述的方法，所述方法还包括检测至少一种进料流中的湿度以测定至少一种进料流湿度水平，并且将所述至少一种进料流湿度水平与所述至少一种进料流的湿度的设定值比较。21.权利要求8所述的方法，所述方法还包括调整所述湿度调节器的功能或活动。22.权利要求18所述的方法，其中检测至少一种进料中或至少一种进料流中的湿度经由湿度检测器进行，所述湿度检测器开始通过湿度调节器的水含量调节，或停止通过湿度调节器的水含量调节。23.一种用于产生氰化氢的装置，所述装置包括：a)反应器，所述反应器配置用于甲烷、氨和氧在含铂催化剂的存在下的反应；以及b)至少一个湿度调节器，所述湿度调节器操作性连接至所述反应器并配置为调节至少一种气态进料中的水含量以产生选自由以下各项组成的组的一种或多种进料流：水含量恒定的甲烷进料流、水含量恒定的氨进料流以及水含量恒定的含氧进料流；其中所述甲烷进料流、所述氨进料流或所述含氧进料流中的至少一种是水含量恒定的进料流，并且所述水含量恒定的进料流在水含量上与设定值的差异不大于1重量％。24.权利要求23所述的装置，其中所述至少一个湿度调节器配置为产生水含量恒定的进料流，所述水含量恒定的进料流：(a)具有小于2.0体积％的水；和/或(b)具有大于0.001体积％的水。25....

【专利技术属性】
技术研发人员：斯图尔特·福赛思，刘爱国，马丁·J·伦纳，布伦特·J·斯塔尔曼，
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