[发明专利]在Andrussow工艺中稳定热交换管的方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及一种生产化学反应产物、如氰化氢的方法。更具体地讲，本发明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。

背景技术

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’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Volume A8,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,Effect of Sulfur Compounds and Higher Homologues of Methane on Hydrogen Cyanide Production by the Andrussow Method,Russian J.Applied Chemistry,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。Clean Development Mechanism Project Design Document Form(CDM PDD,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’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Volume A8,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，Assuring process safety in the transfer of hydrogen cyanide manufacturing technology,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,Economic Impact Analysis For The Proposed Cyanide Manufacturing NESHAP,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。

发明内容