[发明专利]用于Andrussow法的增强的甲烷控制

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61/738,623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

本发明涉及一种用于生产氰化氢的方法。更具体地，本发明涉及一种通过使用一种受控的进料组合物来控制粗氰化氢产物中甲烷的量，并以增强级的产率和产量来生产氰化氢的方法。

背景技术

传统地，氰化氢(HCN)通过Andrussow法或BMA法来进行工业规模的生产(例如参见Ullman’s Encyclopedia of Indusrial Chemistry,Volume A8,Weinheim1987,P.161-163)。例如在Andrussow法中，可以在适合的催化剂存在下在反应器中使氨与含甲烷的气体和含氧气体在高温下反应来商业化地制备HCN(美国专利1,934,838和6,596,251)。硫化合物和甲烷的高级同系物可能会影响甲烷的氧化氨解的参数。例如参见Trusov,Effect of Sulfur Compounds and Higher Homologues of Methane on Hyfrogen Cyanide Production by the Andrussow Method,Russian J.Applied Chemistry,74:10(2001),pp.1693-1697。通过使反应器流出气流在氨吸收器中与磷酸铵水溶液相接触来将未反应的氨与HCN分离。将分离的氨纯化和浓缩，用于再循环到HCN的转化中。通常通过将其吸收到水中来从处理后的反应器流出气流中回收HCN。所回收的HCN可以通过进一步的提炼工序来处理，以制备纯化的HCN。文献Clean Development Mechanism Project Design Document Form(CDM PDD,Version 3),2006图示性地解释了Andrussow HCN制造法。纯化的HCN可用于氢氰化反应，如含有烯烃的基团的氢氰化或者1,3-丁二烯和戊烯腈的氢氰化，上述的氢氰化可用于制造己二腈(“ADN”)。在BMA法中，HCN在实质上没有氧并在铂催化剂存在的条件下由甲烷和氨合成，其结果是产生了HCN、氢气、氮气、残留的氨和残留的甲烷(如参见：Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Volume A8，Weinheim 1987,P161-163)。商业经营者要求工艺安全管理，以控制氰化氢的危险的性质(参见Maxwell等人，Assuring process safety in the transfer of hydrogen cyanide manufacturing technology,JHazMat 142(2007年)，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，这可能影响HCN生产的经济性。(参见Crump，Economic Impact Analysis For The Proposed Cyanide Manufacturing NESHAP，EPA，2000年5月)。

现有的HCN生产工艺存在着各种问题，包括生产HCN中的产量损失和残留氨回收和循环中的效率不足。

发明内容

在一个实施方式中，本发明涉及一种用于生产氰化氢的方法，包括：形成包含含甲烷气体、含氨气体和含氧气体的三元气体气体混合物；在反应器中将所述三元气体混合物与催化剂床接触形成粗氰化氢产物，其中所述催化剂床是由环形支架支撑的，该环形支架提供面积至少为反应器横截面积90％的通过区，且所述环形支架基本上防止了三元气体混合物的催化剂床旁流；以及控制含甲烷气体、含氨气体和含氧气体中至少一种的流速以将粗氰化氢产物中的甲烷浓度保持在0.05-1体积％。所述含甲烷气体、含氨气体和含氧气体可在所述反应器的上游的混合容器中相结合形成三元气体混合物。所述含氧气体可包含大于21体积％的氧气，如至少80体积％的氧气。所述三元气体混合物含有至少25体积％的氧气。所述三元气体混合物中氨比氧的摩尔比可为1.2-1.6。所述三元气体混合物中甲烷比氧的摩尔比可为1-1.25。所述方法可进一步包含分离所述粗氰化氢产物，其中所述分离包括：从粗氰化氢产物中去除残留氨以提供氰化氢产物；分离所述氰化氢产物以形成废气物流和氰化氢物流；以及纯化所述氰化氢物流以形成最终氰化氢产物。所述氰化氢物流可包含少于0.25体积％的乙腈或少于0.15体积％的乙腈。