Способ получения цианистого водорода

 

Изобретение относится к способам получения цианистого водорода. В предлагаемом способе исходную смесь метана, аммиака, кислорода в мольном соотношении 1 : (1,1-1,24) : (1,1-1,5) в подогретом до температуры 85-100^oС состоянии подают на платинородиевый катализатор, где при повышенной температуре 1000-1200^oС происходит взаимодействие газов. Затем цианированные газы охлаждают в два этапа, причем на первом этапе непосредственно после зоны реакции ведут ускоренное снижение температуры (3000-12000^oC) до температуры 600-650^oС, а на втором этапе до температуры 245-250^oС и отделяют целевой продукт. Предлагаемым способом решается задача увеличения выхода целевого продукта за счет предотвращения разложения цианистого водорода непосредственно после зоны реакции. 5 з.п.ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к способам получения цианистого водорода.

Известен способ получения цианистого водорода путем взаимодействия аммиака с природным газом и воздухом или кислородом в присутствии водорода при 900-1200^oС на платиновом катализаторе и последующего выделения целевого продукта, причем природный газ, аммиак и воздух применяют в мольном соотношении 1:(0,7-0,9):(5-6), а водород в количестве 1,5-50 мол. (Патент Англии 1077238, кл. С 01 C 3/02, 1967).

Известен также способ получения цианистого водорода, включающий взаимодействие углеводорода, содержащего 3 или 4 атома углерода, с аммиаком в присутствии водорода на платиновом катализаторе при повышенной температуре, причем взаимодействие проводят при мольном отношении, углеводорода к аммиаку и водороду, равном 1:(3,3-4,4):(6-9) (Патент СССР 952099, кл. С 01 С 3/02 от 15.08.82).

Недостаток известных способов состоит в том, что процесс часто прерывается для удаления отложений сажи, что отрицательно сказывается на производительности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ получения цианистого водорода, включающий взаимодействие метана, аммиака и кислорода на платинородиевом катализаторе при соотношении компонентов СН₄:О₂: NH₃= 1,1:1,5:1,0 и температуре 1050-1100^oС и охлаждении прореагировавших газов до 300^oС, и выделения целевого продукта (кн. Бобков С.С. и Смирнов С.К. "Синильная кислота" УДК 661.6, 5-722. - М.: Химия, 1970, с. 103, 104, 117-119).

Недостаток известного способа состоит в том, что в процессе транспортирования цианированных газов после катализатора в котел-утилизатор для разделения целевого продукта и непрореагировавших газов происходит разложение цианистого водорода и образование побочных продуктов, за счет чего снижается выход целевого продукта.

Изобретением решается задача увеличения выхода целевого продукта за счет предотвращения его разложения непосредственно после зоны реакции.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе, включающем подачу исходной газовой смеси метана, аммиака, кислорода, взаимодействующих при повышенной температуре, например 1000-1200^oС на платинородиевом катализаторе, снижение температуры цианированных газов осуществляют в два этапа; причем на первом этапе, непосредственно после зоны реакции, ведут снижение температуры со скоростью 3000-12000 град/с. На втором этапе снижают температуру цианированных газов до 245-250^oС и отделяют целевой продукт. Скорость движения газовой смеси перед каталитическими сетками, рассчитанная на нормальные условия, должна составлять 1,5-2,2 м/с.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором приведена технологическая схема. На схеме изображены смеситель 1 для получения двойной смеси, смеситель 2 для получения тройной смеси, поз. 3 - точка контроля температуры тройной смеси, реактор 4, платинородиевый катализатор 5, закалочный холодильник 6 - первичного охлаждения цианированных газов, теплообменник 7 - второго этапа охлаждения цианированных газов, поз. 8 - точка контроля температуры целевого продукта, хемосорберы 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную тройную газовую смесь метан, аммиак, кислород (или воздух) в соотношении NH₃:СН₄:O₂=1:(1,10-1,24):(1,10-1,5) в подогретом до температуры 85-100^oС состоянии подают в реактор на платинородиевый катализатор, где при температуре 1000-1200^oС происходит взаимодействие газов с образованием цианистого водорода (HCN), затем смесь цианированных газов охлаждают в два этапа, причем на первом этапе непосредственно после зоны реакции в закалочном холодильнике (6¹ или 6²) охлаждают до температуры 600-650^oС со скоростью 3000-12000 град/с и вытесняют цианированные газы из реактора в теплообменник котла-утилизатора, где проводят второй этап охлаждения цианированных газов до температуры 245-250^oС и отделяют целевой продукт. Закалочный холодильник 6² имеет большую поверхность охлаждения по сравнению с закалочным холодильником 6¹.

Поскольку разложение целевого продукта идет активно в зоне непосредственно близкой после зоны реакции, то ускоренное охлаждение цианированных газов после зоны реакции увеличивает выход целевого продукта на 10-15%.

Результаты сравнительных исследований по оценке количественных характеристик выхода целевого продукта и конверсии исходного аммиака по ранее известному способу и предлагаемому способу приведены в таблицах 1-3, где γ - мольное соотношение метан/аммиак в синтезе; ρ - отношение числа молей кислорода к сумме молей аммиака и метана; α - параметр, определяющий соотношение концентраций реагентов при синтезе; ϕHCN - выход цианистого водорода.

Формула изобретения

1. Способ получения цианистого водорода, включающий подачу исходной газовой смеси метана, аммиака, кислорода на катализатор, взаимодействие газов при повышенной температуре на платинородиевом катализаторе, снижение температуры цианированных газов с выделением целевого продукта, отличающийся тем, что снижение температуры газов осуществляется в два этапа, причем на первом этапе непосредственно после зоны реакции ведут ускоренное снижение температуры со скоростью охлаждения 3000-12000^oC/с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу исходной тройной смеси осуществляют в мольном соотношении: NН₃:СН₄:O₂=1:(1,1-1,24):(1,1-1,5), где NH₃ - аммиак; СH₄ - метан; О₂ - кислород.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что перед подачей исходной смеси на катализатор ее подогревают до температуры 85-100^oС.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что температуру реакции поддерживают в пределах 1000-1200^oС.

5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что снижение температуры на первом этапе проводят до 600-650^oС.

6. Способ по пп.1-5, отличающийся тем, что на втором этапе снижают температуру цианированных газов до 245-250^oС и отделяют целевой продукт от непрореагировавших газов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4