СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИАНИСТОГО ВОДОРОДА Российский патент 2002 года по МПК C01C3/02 

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.

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.

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.