[发明专利]在作为输送流化床循环导引的颗粒传热剂上制备氰化氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在作为输送流化床循环导引的颗粒传热剂上制备氰化氢的方法。

背景技术

氰化氢(HCN，氢氰酸)在工业上通常由甲烷和氨在气相中按照下述反应方程式制备：

CH₄+NH₃→HCN+3H₂

该反应以252千焦/摩尔高度吸热地进行，因此需要大量输入热能，并且出于热力学原因，需要非常高的反应温度，通常高于1000℃。该反应通常连续进行。

基本上，已经确立了三种方法作为制备氰化氢的工业方法。

在Andrussow(安德卢梭)法中，在大约1150℃下在金属Pt/Rh网上实施化学转化。在此通过采用氧将甲烷和氨在同一反应位置平行燃烧实现能量输入。作为氧供应源，既可使用空气，也可使用富氧空气直至纯氧。虽然Andrussow法在装置和工艺技术方面简单并因此导致需要比较低的投资成本。但是，由于用于能量输入的同时的燃烧反应，基于NH₃计的HCN收率相对较低，大约64％。此外，由于被平行生成的燃烧气体稀释，HCN浓度非常低，大约7体积％，这造成在随后分离出HCN时提高的复杂程度和花费。出于相同原因，下游工艺气体管线的容积也不得不设计为相应较大。

在BMA法(“由甲烷和氨制备氢氰酸”的缩写)中，反应在内部覆以催化剂的陶瓷管中，在大约1200℃下进行，为了输入能量，该陶瓷管从外部用加热气体焙烧。BMA法有利地通过反应的间接加热克服Andrussow法的缺点，并在转化的合成气中高于20体积％的HCN浓度下，实现超过80％的基于NH₃计的HCN收率。但是，该优点以由装置和工艺的复杂性引起的显著缺点为代价换来的。例如，对于工业上常规的生产能力为例如每年30000吨HCN的生产装置，需要大约6000根陶瓷管，它们必须单独地与流体连通和为了更换而单独地切断。所述管通常由Al₂O₃构成。这些管在高温条件下并且在伴随运行时间出现的部分转化成AlN的条件下只有有限的使用寿命，并在个个情况下具有不同的使用寿命。这显著提高该方法的复杂性，尽管有良好的HCN收率，但这导致非常高的投资成本和运行成本。

在Shawinigan法中，在焦炭流化床中在1200℃以上进行反应，其中经高压电极以电能形式供给热能。Shawinigan法尽管在工艺技术方面相对出色，但其是一种通过电能加热的方法。电能目前仅能以热可得一次能量的大约1/3的效率产生。向该方法的间接的二次能量供应因此是不成比例地昂贵的，使得只在特殊地区且只在非常小的装置中实现该方法。由于非常高的可变生产成本和由于能量方面的原因，其对于工业规模应用是不经济的。

由于它们具有过高的技术复杂性，或因纯技术原因而失败(归因于由它们特定的构造情况引起的在极高温度下的相关热膨胀问题或材料要求)，特别是因为尚未以经济上足够吸引人的方式解决能量输入问题，目前为止所描述的其它用于制备氰化氢的流化床方法尚未在工业上被确立。

所有已知的方法因此都具有要克服的技术和经济缺点。

发明内容

现在已经令人惊讶地发现，通过使氨与烃反应而连续运行地制备氰化氢的方法可以实现该目的，其中该反应气体混合物借助通过与在流化床中的颗粒传热剂接触导致的间接加热，达到反应温度，其中传热剂在输送流化床中循环导引，其中该传热剂在上升的输送流中被加热并在下降的输送流中与反应气体混合物接触。

本发明由此提供通过使氨与烃反应来连续运行地制备氰化氢的方法，其中该反应气体混合物借助通过与在流化床中的颗粒传热剂接触导致的间接加热，达到反应温度，其特征在于，该传热剂在输送流化床中循环导引，其中该传热剂在上升的输送流中被加热并在下降的输送流中与反应气体混合物接触。

本发明的解决方案构思的出发点在于利用BMA法的高收率与产品流中的高HCN浓度的优点，但同时避免反应气体混合物导引通过多个固定的、从外部焙烧的陶瓷管(这在装置和工艺技术方面是不利的)。本发明的核心构思是，代替此，借助移动的输送流化床中的颗粒传热剂进行间接的热引入。在这种情况下，传热剂的加热和向反应气体混合物的热释放必须在时间与空间上分开进行，但是在此传热剂被循环导引。该传热剂的加热在上升的输送流中进行，并在下降的输送流中进行与反应气体混合物的接触及其转化。

附图说明

图1用示意图示例性显示了本发明的工艺原理与相应装置。