安德卢梭法中的反应器方案制造技术

一种用于制备氰化氢的方法包括:将反应混合物进料进料至各自包括含铂的催化剂床的多个主反应器，所述反应混合物进料包含气态氨、甲烷和氧气;确定所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率是否处于或低于阈值;当所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率处于或低于所述阈值时，在所述多个主反应器中识别出一个或多个次优反应器;以及当识别出所述一个或多个次优反应器时，将所述反应混合物进料补充进料至一个或多个补充反应器，其中所述一个或多个补充反应器的每一个包括含铂的催化剂床。可以代替所述反应混合物进料至所述一个或多个次优反应器的进料，进行所述补充进料，或除了所述反应混合物进料至所述一个或多个次优反应器的进料之外，还进行所述补充进料。总的方法足以保持所述一个或多个补充反应器和所述主反应器中的总测量氰化氢生产率在所需的总氰化氢生产率范围内。

【技术实现步骤摘要】
安德卢梭法中的反应器方案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“安德卢梭法中的反应器方案(REACTORSCHEMEINANDRUSSOWPROCESS)”的美国临时专利申请系列号61/738,884的优先权，其公开通过引用以其全部内容结合在此。
本公开涉及用于由甲烷、氨和氧制备氰化氢(HCN)的安德卢梭法的反应器方案。
技术介绍
安德卢梭法用于氰化氢(HCN)由甲烷、氨和氧在铂或铂合金催化剂上的气相制备。将过滤过的氨、天然气和空气进料至反应器中并在包含铂或铂合金的催化剂的存在下加热至约800℃至约2,500℃。甲烷可以由天然汽提供，其可以进一步纯化。具有两个碳、三个碳或更多的烃可以存在于天然气中。虽然可以使用空气作为氧的源，该反应也可以用富集氧的空气或未稀释的氧(例如，氧安德卢梭法)进行。可以将来自反应器流出物的热在一个或多个废热锅炉中回收，所述废热锅炉也将反应器流出物冷却至所需的温度。可以将含有HCN的反应器出口气输送通过氨吸收过程以移除未反应的氨。这可以通过与磷酸铵溶液、磷酸或硫酸接触以移除氨完成。可以将产物出口气从氨吸收器输送通过HCN吸收器，在此可以加入冷水以带走HCN。可以将HCN-水混合物送至氰化物汽提器，在此可以将废物从该液体移除。此外，可以将HCN-水混合物输送通过分馏器以在将产物储存在槽中或作为进料使用之前浓缩HCN。很多组合安德卢梭法的HCN制备设备包括并联运行的多个反应器，以增加HCN的总生产率。在这些多反应器安德卢梭系统的运行过程中，一个或多个反应器中的催化剂可以不可预测地以次优转化产率开始运行，如当催化剂床达到其寿命终点时。一个或多个催化剂床的这种不可预测的次优运行可以导致进料至系统的反应物的次优转化率和HCN的次优产率，或者因为一个或多个催化剂床的次优运行，或者因为当设备预期以满容量运行时的过程中出乎意料地关闭一个或多个次优反应器。次优反应器不仅可以导致总转化率和产率低于所需的转化率或产率，次优反应器还可以导致送至设备的随后纯化和处理部分的产物流中HCN的不一致流动和浓度。进料至纯化和处理系统的HCN的不一致流动和浓度可以导致HCN产物的最终生产率上的不稳定变动。不均匀运行还可以导致下游操作的较不经济运行。HCN的生产率或浓度上的变动还可以导致品质顾虑。例如，HCN生产率上的变动可以导致下游客户生产率上的变动。当使用富集氧的安德卢梭法或氧安德卢梭法时与空气安德卢梭法比较可以遭遇一些另外的困难。在空气安德卢梭法中，氧进料流包括具有约20.95摩尔％氧的氧含量的空气。富集氧的或氧安德卢梭法具有氧含量大于空气中的氧含量的含氧进料流，如对于富集氧的安德卢梭法约21摩尔％氧至约30摩尔％氧或对于氧安德卢梭方法约26摩尔％氧至约100摩尔％氧。例如，采用反应物进料中更浓缩的氧含量，该方法倾向于以更浓缩的方式进行，以使得该方法可能倾向于产生更高浓度的所有产物，包括副产物。富集氧的安德卢梭法或氧安德卢梭法中的设备可以，因此，更易于影响杂质的积累，所述杂质在空气安德卢梭法中可以更容易地从系统吹扫。与空气安德卢梭法比较，更大速率的副产物积累对于富集氧的安德卢梭法或氧安德卢梭法可以导致设备的腐蚀或更频繁的关闭。此外，因为富集氧的安德卢梭法或氧安德卢梭法中的试剂和产物可以更浓缩，系统可以比空气安德卢梭法中对试剂的浓度上的变化更敏感。例如，试剂浓度上的局部变化可以导致催化剂床内的局部热点，这与空气安德卢梭法比较可以减少催化剂的寿命。富集氧的或氧安德卢梭法对进料气体的加热值上的改变更敏感；因此，进料流的组成上小的变化可以导致反应器中比对于在空气安德卢梭法中相似的进料流组成观察到的更大的温度波动。此外，富集氧的或氧安德卢梭法中试剂的浓度或流速上的变化可以导致该方法的总效率上与空气安德卢梭法比较更大的差别。在以下文章中描述了HCN制备的各个方面：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(EconomicImpactAnalysisFortheProposedCyanideManufacturingNESHAP)(2000年5月)，在http：//nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi？Dockey＝P100AHG1.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由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/PDDs_Forms/PDDs/PDD_form04_v03_2.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
如上所述，现有安德卢梭系统具有的问题可以包括一个或多个反应器中归因于不可预期的次优催化剂活性的次优转化率，其可以导致对于未计划的或频繁的催化剂替换的需要。此外，归因于差催化剂活性的次优转化率可以导致整个安德卢梭系统的生产率上不可预期的变动。本公开描述一种用于制备氰化氢的系统，所述系统可以避免或减少在多反应器安德卢梭系统中归因于在低于所需活性运行的一个或多个反应器中的催化剂或归因于反应器中从旧催化剂至新催化剂的调换的次优转化率对氰化氢的影响。本公开的系统包括在对获得其中系统在如果全部反应器按容量运行下运行的工厂的最大速率需要的数量的反应器之外，补充反应器的使用。刚一检测到特定的反应器的次优运行，就可以活化补充反应器以替换或补充次优反应器。补充反应器可以因此迅速地补救次优转化率的问题并且可以提供更一致并且可预测的经由安德卢梭法的氰化氢制备的速率。本专利技术描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备氰化氢的方法，所述方法包括：将反应混合物进料进料至各自包括含铂或铂合金的催化剂床的多个主反应器，所述反应混合物进料包含气态氨、甲烷和氧气；确定所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率是否处于或低于阈值；当所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率处于或低于所述阈值时，在所述多个主反应器中识别出一个或多个次优反应器；当识别出所述一个或多个次优反应器时，将所述反应混合物进料补充进料至一个或多个补充反应器，其中所述一个或多个补充反应器的每一个包括含铂或铂合金的催化剂床；刚一开始所述补充进料，就停止至所述一个或多个次优反应器的所述反应混合物进料；其中所述确定、所述补充进料和所述停止足以保持所述一个或多个补充反应器和除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器中的总测量氰化氢生产率，其在所需的总氰化氢生产率范围内。

【技术特征摘要】
2012.12.18 US 61/738,8841.一种用于制备氰化氢的方法，所述方法包括：将反应混合物进料进料至各自包括含铂或铂合金的催化剂床的多个主反应器，所述反应混合物进料包含气态氨、甲烷和氧气；确定所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率是否处于或低于阈值；当所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率处于或低于所述阈值时，在所述多个主反应器中识别出一个或多个次优反应器；当识别出所述一个或多个次优反应器时，将所述反应混合物进料补充进料至一个或多个补充反应器，其中所述一个或多个补充反应器的每一个包括含铂或铂合金的催化剂床；刚一开始所述补充进料，就停止至所述一个或多个次优反应器的所述反应混合物进料；其中所述确定、所述补充进料和所述停止足以保持所述一个或多个补充反应器和除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器中的总测量氰化氢生产率，其在所需的总氰化氢生产率范围内。2.权利要求1所述的方法，其中所述确定、所述补充进料以及所述停止足以保持所述一个或多个补充反应器和除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器中的总测量氰化氢百分比产率，其在所需的总氰化氢百分比产率范围内。3.权利要求1或2所述的方法，其中所述识别出所述一个或多个次优反应器包括下列中的至少一个：确定来自所述多个主反应器的每一个的流出物的组成，确定所述多个主反应器的每一个的氨产率，确定所述多个主反应器的每一个中的氰化氢的产率，以及确定跨越所述多个主反应器的每一个的压降。4.权利要求3所述的方法，其中确定所述流出物的组成包括：确定所述多个主反应器的每一个的流出物的甲烷浓度，其中所述识别出所述一个或多个次优反应器包括确定所述流出物的甲烷浓度等于或大于甲烷穿透阈值。5.权利要求4所述的方法，其中所述甲烷穿透阈值是0.4摩尔％至1摩尔％甲烷。6.权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：监控所述多个主反应器的每一个中，所述一个或多个补充反应器的每一个中，或它们的组合中的氰化氢的百分比产率。7.权利要求1或2所述的方法，其中确定所述多个主反应器中的任一个中或所述补充反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率是否处于或低于所述阈值包括：将所述主反应器或所述补充反应器的每一个的氰化氢的百分比产率与所述阈值比较。8.权利要求1或2所述的方法，其中当将所述主反应器各自以大于或等于所述阈值的氰化氢的百分比产率运行时，所述多个主反应器能够提供所需的总氰化氢生产率。9.权利要求8所述的方法，其中所述多个主反应器和所述一个或多个补充反应器，当组合时，在停止至所述一个或多个次优反应器的所述反应混合物进料之后，能够至少提供所述所需的氰化氢生产率。10.权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：刚一停止至所述一个或多个次优反应器的所述反应混合物进料，就保持除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器的所述反应混合物进料。11.权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：刚一识别出所述多个主反应器中的所述一个或多个次优反应器，就活化所述一个或多个补充反应器的每一个的催化剂床。12.权利要求11所述的方法，其中至所述一个或多个补充反应器的所述反应混合物进料的进料在活化所述一个或多个补充反应器的所述催化剂床之后出现。13.权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：刚一停止至所述一个或多个次优反应器的所述反应混合物进料，就将所述一个或多个次优反应器的每一个的所述催化剂床用替换催化剂床替换以产生一个或多个更新的反应器；以及将所述反应混合物进料进料至所述一个或多个更新的反应器。14.权利要求13所述的方法，所述方法还包括：在将所述反应混合物进料的所述部分进料至所述一个或多个更新的反应器之前，活化所述一个或多个更新的反应器的每一个的所述替换催化剂床。15.权利要求13所述的方法，其中所述反应混合物进料包括进料至所述一个或多个更新的反应器的反应混合物进料和进料至所述一个或多个补充反应器的反应进料。16.权利要求15所述的方法，所述方法还包括：刚一开始至所述一个或多个更新的反应器的所述反应混合物进料的进料，就停止至所述一个或多个补充反应器的反应混合物进料。17.权利要求13所述的方法，所述方法还包括：刚一将所述反应混合物进料进料至所述一个或多个更新的反应器，就保持所述一个或多个更新的反应器和所述一个或多个补充反应器的反应混合物进料。18.权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：控制除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器和所述一个或多个补充反应器，以将所述一个或多个补充反应器和除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器中的所述总测量氰化氢生产率保持在所述所需的总氰化氢生产率范围内。19.权利要求1或2所述的方法，其中将所述反应混合物进料进料至多个主反应器包括：将所述反应混合物进料平行进料至所述多个主反应器的每一个。20.权利要求1或2所述的方法，其中将所述反应混合物进料进料至所述一个或多个补充反应器包括将所述反应混合物进料平行进料至所述一个或多个补充反应器中的每一个。21.权利要求1或2所述的方法，其中所述反应混合物进料包括富集氧的空气。22.权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：从所述主反应器和所述一个或多个补充反应器中的一个或多个的流出物回收氢。23.权利要求1或2所述的方法，其中所述主反应器的每一个的所述催化剂床包含铂-铑合金。24.权利要求1或2所述的方法，其中所述一个或多个补充反应器的每一个的所述催化剂床包含铂-铑合金。25.一种用于制备氰化氢的系统，所述系统包括：多个主反应器，所述多个主反应器各自包含含铂或铂合金的催化剂床，其中所述多个主反应器能够提供第一氰化氢生产率；一个或多个补充反应器，所述一个或多个补充反应器各自包含含铂或铂合金的催化剂床；进料系统，所述进料系统用于将反应混合物进料以足以提供所述第一氰化氢生产率的速率进料至一个或多个反应器，所述反应混合物进料包含气态氨、甲烷和氧气；控制系统，所述控制系统配置为：确定所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率是否低于阈值，识别出具有低于所述阈值的氰化氢的百分比产率的一个或多个次优反应器，开始所述反应混合物进料至所述一个或多个补充反应器的补充进料，停止至所述一个或多个次优反应器的所述反应混合物进料，以及将所述一个或多个补充反应器和除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器中的总测量氰化氢生产率保持在所需的总氰化氢生产率范围内。26.权利要求25所述的系统，其中所述多个主反应器和所述一个或多个补充反应器，当组合时，能够提供大于所述第一氰化氢生产率的第二氰化氢生产率。27.权利要求25或26所述的系统，其中所述控制系统还配置为刚一停止至所述一个或多个次优反应器的反应混合物进料，就保持除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器的所述反应混合物进料。28.权利要求25或26所述的系统，其中所述控制系统还配置为刚一确定所述一个或多个次优反应器的氰化氢的百分比产率处于或低于所述阈值，就开始所述一个或多个补充反应器的所述催化剂床的活化。29.权利要求25或26所述的系统，其中所述控制系统还配置为监控所述多个主反应器的每一个中，所述一个或多个补充反应器的每一个中，或它们的组合中的氰化氢的百分比产率。30.权利要求25或26所述的系统，其中所述控制系统还配置为将所述多个主反应器的每一个或所述一个或多个补充反应器的每一个的氰化氢的百分比产率与所述阈值比较。31.权利要求25或...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯图尔特·福赛思，马丁·J·伦纳，刘爱国，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