[发明专利]在作为输送流化床形式循环导引的颗粒状传热介质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状传热介质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，并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℃。这种反应通常连续运行。

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场所平行燃烧而实现能量输入。既使用空气又使用富氧空气直至纯氧作为氧供应剂。Andrussow法虽然在装置技术和工艺技术方面简单并因此引起比较低的投资成本。然而，由于同时进行的用于能量输入的燃烧反应，基于NH₃计的HCN的收率相对较低，为大约64％。此外，由于被平行生成的燃烧气体稀释，HCN浓度非常低，为大约7体积％，这造成在随后分离除去HCN时提高的成本和复杂程度。出于相同原因，下游工艺气体管线的容积也不得不相应变大。

在BMA法(″由甲烷和氨制备氢氰酸″)中，反应在内部采用催化剂覆盖的陶瓷管中，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点火。BMA法有利地通过反应的间接加热而克服了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。然而，这一优点是以由装置和工艺的复杂性引起的巨大缺点为代价换来的。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，它们必须单独地由流体流过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的条件下仅是有限地耐久的，并具有在个别情况下不同的使用寿命。由此显著提高该工艺的复杂性，尽管有良好的HCN收率，但这导致非常高的投资成本和操作成本。

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。电能目前仅能以可热获得的一次能量的大约1/3的效率产生。向该工艺的间接的二次能量供应因此是不成比例地昂贵的，使得这种工艺只在特殊区域且只在非常小的装置中实现。由于非常高的可变生产成本和由于高能的原因，其对于工业规模应用是不经济的。

由于目前为止所描述的其它用于制备氰化氢的流化床方法具有过高的技术复杂性，或由它们特定的构造情况导致由于在极高温度下的相关热膨胀问题或材料要求而纯在技术上失败，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，所以它们尚未在工业上被确立。

所有已知的方法因此都具有正需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所提出的目的，其中该反应气体混合物借助于通过在流化床中与颗粒状传热介质接触而导致的间接加热达到反应温度，其中该传热介质在输送流化床中循环导引，其中该传热介质在上升的输送流中被加热并且其在下降的输送流中与该反应气体混合物接触。

本发明因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于通过在流化床中与颗粒状传热介质接触而导致的间接加热达到反应温度，其特征在于，该传热介质在输送流化床中循环导引，其中该传热介质在上升的输送流中被加热并且其在下降的输送流中与该反应气体混合物接触。

本发明的解决方案构思的出发点是利用BMA法的高收率与产物流中的高HCN浓度的优点，但同时避免在装置和工艺技术方面不利地将反应气体混合物导引通过多个固定的、从外部点火的陶瓷管。本发明的核心构思是，代替此，借助于在迁移性输送流化床中的颗粒状传热介质进行间接的热引入。在这种情况下，传热介质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，但是在此传热介质被循环导引。在上升的输送流中进行传热介质的加热，并在下降的输送流中进行该传热介质与反应气体混合物的接触并进行其反应。

附图说明

图1例示显示本发明的工艺原理与相应装置的示意图。