[发明专利]用于制备氰化氢的装置和方法

说明书

本发明涉及用于通过安德鲁索夫法制备氰化氢的方法和装置(100)，并且其更确切地用于在供给安德鲁索夫型反应器(60)之前改进混合反应气体的条件，从而改进安全性以避免爆炸的任何风险和以安全而有效的方式产生HCN。所述装置以使得氧气与空气预混合时比例为20.95体积％至32.5体积％，优选25体积％至30.5体积％的方式配置；含甲烷气体和氨气以甲烷与氨气的体积比为1.35至1.02，所述体积比取决于进入空气中的氧气含量的方式同时添加到富含氧气的空气的预混物中；用于供给安德鲁索夫型反应器(60)的所述所获得的反应气体混合物的温度为80℃至120℃，优选95℃至115℃。

本申请是申请号为201480041110.0申请的分案申请，申请号为201480041110.0申请的申请日是2014年7月18日。

技术领域

本发明涉及用于制备氰化氢(HCN)的安德鲁索夫(Andrussow)法的改进。更特别地，本发明涉及用于制备流经包括催化剂网纱的安德鲁索夫型反应器的入口的反应气体的混合物的改进装置，反应气体混合物的物流流过所述催化剂网纱并反应以产生HCN。

背景技术

氰化氢HCN是用于许多有机和无机合成的起始产物，其导致例如下述产物：丙酮合氰化氢(acetone cyanhydrin，ACH)、三聚氯氰、己二腈、甲硫氨酸、无机化合物例如氰化钠等、NTA(次氮基乙酸)、EDTA(乙二胺四乙酸)等。当合成丙酮合氰化氢ACH时，其用于制备例如甲基丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸。这样的用于获得甲基丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸的工业方法以连续方式进行，并且必须非常精确地控制此类方法的每个步骤以避免由于涉及例如爆燃风险的安全性问题而导致的停产。

安德鲁索夫法为公知的方法，并广泛地用于通过甲烷的氨氧化反应来合成氰化氢(HCN)。氰化氢通过在空气存在下经过由铂-铑网纱构成的催化剂，使氨气对甲烷进行作用获得。氨气与甲烷之间的反应如下：

CH₄+NH₃→HCN+3H₂ (1)

该反应是吸热的。因此，当不存在氧气时，需要混合与氨气相比大量的甲烷来燃烧混合物并产生热量，从而使得反应器内部的反应能够成立。由于一部分所产生的氢气和过量的甲烷的燃烧，空气的添加能够得到总体放热的体系，并因此无需额外的外部能量就能维持反应合成。为此，三种反应气体(CH₄、NH₃和空气)以精确的体积比进行混合。将所获得的气体物流引入到安德鲁索夫型反应器中。该反应器包括催化剂网纱，所述催化剂网纱由在载体上布置的铂-铑制成。热交换器位于反应器的下游，以用于在与催化剂网纱接触之后立即冷却气体。可以例如使用点燃网纱的电阻来实施反应的引发。一旦实现该点火，整体放热反应维持所述网纱在约750℃至1250℃、优选1000℃至1200℃的温度下。

反应器内部的主反应如下：

CH₄+NH₃+3/2O₂→HCN+3H₂O (2)

空气、含甲烷气体和氨气的混合物为可燃混合物，并且如果混合物中反应气体的比例未得到精确地控制，以及如果混合物和反应的温度未得到控制的话，放热反应可能导致爆炸。

文献US2010/0086468进一步公开了在反应气体混合物中使用富含氧气的空气提高了生产HCN的反应产率。然而，这篇文献使安全性问题的控制更加棘手。事实上，所公开的氧气与空气之比为20体积％至100体积％。这样的范围过大，并且难处理得多的是使纯氧或具有如此高比例氧气的富含氧气的空气与甲烷和氨气混合，并将这样的混合物供给安德鲁索夫型反应器并且避免爆炸。