热氨或热含氨进料气的非破坏性加热和供应的方法技术

一种氨进料气的非破坏性加热和转移的方法，其中高品质氨（一般高于９０％，甚至高达９９％）被保存在远超过２３０℃的传统极限的温度（一般介于４００～７００℃），方法是控制接触热气体的金属表面、气体整体温度、壁温、压力、接触时间以及空间表面密度的选择。此种热气体尤其可用于制造氰化氢。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
热氨或热含氨进料气的非破坏性加热和供应的方法                   相关申请参考申请人要求1998年5月6日提交的美国临时申请60/084239的优先权权益。               关于政府资助性研究或开发未申请。1．专利
本专利技术涉及氨或含氨进料气的非破坏性加热及供应方法。按本专利技术制备的加热气可用于制备氰化氢或用于其它工业合成。2．先有技术叙述预热的氨被用于生产氰化氢、肼和其它含氮化合物。氰化氢的工业生产是使氨、烃类气体和氧化气体与铂族金属催化剂进行接触(安德卢梭法)，或者使低温氨气进料与高温(高于1,100℃)甲烷在具有涂以铂族金属催化剂的陶瓷壁的室内进行混合(德古萨(Degussa)法)。这两种方法的任何一种中，该进料气的各种组分可进行预热。典型而言，在安德卢梭法中，氨仅预热到约230℃，因为其容易发生分解又具有高度腐蚀性。该氰化氢制法的例子可见诸于美国专利1,934,838、美国专利3,104,945和英国专利685,744中。预热氨的其它应用是采用氨氧化法生产硝酸，生产肼，生产蜜胺，以及氧化氮类的氨还原(例如，DENOX法)。美国专利3,455,659描述一种将氨过热到550℃～750℃的方法，采用的反应器表面或者是镍铬合金，或者是镍铬钼合金。美国专利2,906,604描述一种生产氰化氢的方法，其中氨在镀铝反应器管中预热到300～600℃。美国专利5,431,894也采用镀铝反应器预热氨。在该专利中，氨在大气压压力下被加热到最高610℃。美国专利3,401,108将氨预热到超过400℃，优选450～550℃。虽然已知含氨气体可以加热到超过230℃的温度，但先有技术并未公开氨或含氨进料气的非破坏性加热或可用来在升高的温度下将热氨不破坏地从预热区转移到反应区．先有技术也未公开加热氨或含氨进料气时使直接接触该热气体的表面仅受到极小腐蚀的方法。-->先有技术预热方法的局限性还表现在，诸如甲烷或水蒸气之类的其它气体必须从氨中排除，或者仅以非常低的浓度混合。因此，在混合反应进料气的情况下，每种反应物，或者某些情况下氨以外的反应物的混合物，经受单独的预热操作。预热的氨具有高度腐蚀性，尤其是对铁族金属或合金，因而在与该热气体接触的过程中造成严重金属腐蚀和设备表面的损失。该腐蚀不仅造成预热氨气进料被污染和氨分解生成更易燃热气体，而且由于金属设备的修理和更换而损失掉操作时间。专利技术概述本专利技术提供一种预热并供应，即在生产中转移热氨以及氨与甲烷和/或水蒸气的热混合物的方法。本专利技术提供一种在最高达700℃的温度和至少1大气压压力下加热并供应这些气体的方法，其中氨的破坏极少，接触氨的金属表面腐蚀极低。按照本专利技术预热的含氨进料气流表现出低于1.0％的氨分解，以及低于20密耳(508μm)每年在压力下的腐蚀速率。一般而言，人们实施本专利技术可使氨分解低于10％，且腐蚀速率低于50密耳(1,270μm)每年，同时还认识到本专利技术的所有好处。此种预热进料气将给氰化氢以及其它基于氨与其它气态材料之间反应的工业产品的生产带来效益。因此，本专利技术提供一种氧含量小于1.0％(体积)的含氨气体的非破坏性加热和转移的方法，包括下列步骤：(a)在具有接触热氨的金属表面、且特征在于空间表面密度和壁温的设备中，将含氨气体加热到整体气温大于230℃；以及(b)通过具有接触热氨的金属表面、且特征在于空间表面密度和壁温的设备将加热的气体转移到化学反应区；其中接触热氨的金属表面的腐蚀低于1,270微米每年，氨分解低于该气体中存在的氨的总体积的10％(体积)；条件是(i)当接触热氨的金属表面选自钯、铂和金时，所述设备的空间表面密度小于15cm2/cm3，热氨与金属表面的接触时间少于10秒，整体气温不高于约700℃，壁温不高于约800℃，(ii)当接触热氨的金属表面选自奥氏体钢和镍合金(如铬铁镍合金(inconel)和耐蚀耐热镍基合金(hastelloy))-->时，所述设备的空间表面密度小于约5cm2/cm3，热氨与金属表面的接触时间少于3秒，整体气温不高于约500℃，壁温不高于约600℃。当接触热气体的金属表面选自奥氏体钢和镍合金如铬铁镍合金和耐蚀耐热镍基合金时，本专利技术在从400直至500℃的整体气温下供应热含氨气体。当接触热气体的金属表面选自钯、铂和金时，热含氨气体以高达700℃的整体气温供应。正如下面所展示的，本专利技术容许在分解小于1％和接触热氨或热含氨进料气的金属表面腐蚀低于508密耳的条件下生产和供应热氨。本专利技术方法中的设备可从外部加热以便它作为预热器使用，或者它不过就是将热气体转移到反应区的管子或管道。不论用于哪种目的，该设备都可由第一金属构成。随后，该第一金属可表面涂布以第二金属，优选的厚度介于254～2,032μm(10～80密耳)。第二金属选自钯、铂和金。含氨气体可基本上由氨组成或者是氨与水蒸气或氨与烃类的混合物。其它气体也可存在。在氨的混合物中，烃类优选是天然气或甲烷，优选天然气或甲烷相对于氨的体积以0.7～1.3的体积比存在。本专利技术在热含氨气体的生产和送入到化学反应区以制造氰化氢方面十分有用。专利技术详述本文使用的术语“整体温度”或“整体气温”是指在用于加热或转移热气体的管道或管子中心测量的热气体温度。本文使用的术语“壁温”是用于加热或转移热气体的管道或管子壁的温度。实际上，壁温应是实际接触热气体的管道或管子(设备)内壁的温度，而在小实验室试验设备中，壁温可在设备的外表面测量。高温反应，例如由烃类气体、氨(用或不用氧化气体)来合成HCN，要达到更高效、更经济地实施，可令反应物气体在接触反应催化剂之前进行预热。安德卢梭型HCN方法的一般反应温度是1,100℃。最佳传统实践仅提供最高约230℃的非破坏性氨加热。目前，在大多数安德卢梭型HCN生产方法中，氨通过与奥氏体不-->锈钢合金表面接触数秒钟而被加热，然后转移。虽然空气和天然气可经济地预热到约600℃，但氨的预热被“卡在”约230℃。这是因为温度超过约188℃，氨将具有开始分解的热力学趋势。因此，预热的气体一旦合并后，混合进料气(空气和天然气在600℃，而氨在230℃)进入安德卢梭型HCN反应/反应器的温度目前限制在约500℃。该500℃是指在大气压下输送气体。如果供气压力超过1个大气压，则温度必须低于500℃，以便限制氨分解和减少设备金属表面的腐蚀。然而，氰化氢的生产速率和收率却是随着反应器进料温度的提高而提高的。对于安德卢梭型氰化氢反应来说，当混合气体进料的温度从230℃增加到520℃时，氰化氢产量可提高25％；混合气体进料温度610℃，提高33％；而当混合气体进料温度达到850℃时，提高近100％。因此，进料气温度的提高可导致氨到氰化氢的转化率的提高。例如，在第一种情况，230℃下，氨转化率从58％增加到68％。进料气温度越高，相应地氨转化率也越高。较高的氨转化率可改善氰化氢收率，从而降低涉及循环的成本，进而降低氰化氢的总生产成本。任何化合物，即，包括空气在内，若预热超过400℃，则预热过程将呈指数地复杂化，而在大多数情况下，超过900℃在经济上将变得不现实。在化学化合物的混合物情况下，热气体的预热过程和/或转移和供应由于潜在动力学效应和生成新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧含量小于１．０％体积的含氨气体的非破坏性加热和转移的方法，包括下列步骤： （ａ）在具有接触热氨的金属表面、且特征在于空间表面密度和壁温的设备中，将含氨气体加热到整体气温大于２３０℃；以及 （ｂ）通过具有接触热氨的金属表面、且特征在于空间表面密度和壁温的设备将加热的气体转移到化学反应区； 其中接触热氨的金属表面的腐蚀低于１，２７０微米每年，氨分解低于该气体中存在的氨的总体积的１０％体积；条件是（ｉ）当接触热氨的金属表面选自钯、铂和金时，所述设备的空间表面密度小于１５ｃｍ↑［２］／ｃｍ↑［３］，热氨与金属表面的接触时间少于１０秒，整体气温不高于７００℃，壁温不高于８００℃，和（ｉｉ）当接触热氨的金属表面选自奥氏体钢和镍合金时，所述设备的空间表面密度小于５ｃｍ↑［２］／ｃｍ↑［３］，热氨与金属表面的接触时间少于３秒，整体气温不高于５００℃，壁温不高于６００℃。

【技术特征摘要】
US 1999-5-5 09/305,7311.一种氧含量小于1.0％体积的含氨气体的非破坏性加热和转移的方法，包括下列步骤：(a)在具有接触热氨的金属表面、且特征在于空间表面密度和壁温的设备中，将含氨气体加热到整体气温大于230℃；以及(b)通过具有接触热氨的金属表面、且特征在于空间表面密度和壁温的设备将加热的气体转移到化学反应区；其中接触热氨的金属表面的腐蚀低于1,270微米每年，氨分解低于该气体中存在的氨的总体积的10％...

【专利技术属性】
技术研发人员：PG格尔布卢姆，JJ巴尼斯，IV布莱特索斯，N赫伦，TH金，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]