CN103539158B - 安氏法合成氢氰酸的生产系统及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种安氏法合成氢氰酸的生产系统及生产方法，生产系统包括天然气输送系统、空气输送系统、氨气输送系统，以及混合反应设备，空气输送系统的出口和氨气系统的出口汇合至一处后连通至所述混合反应设备的入口，天然气输送系统的出口连通至所述混合反应设备的入口；所述生产方法为先将空气与氨气混合，混合后的气体与天然气混合，然后经过阻火器进入反应器反应；本发明使热氨气和热空气在空气管道上进行混合，三种物料分别单独预热，可以在较大范围内避开三种气体的爆炸点，简化了工艺路线和工艺设备，提高了反应效率，降低了能耗，可节约原料天然气10-15%，每年可以节约500-550万。

Description

安氏法合成氢氰酸的生产系统及生产方法

技术领域

本发明涉及有机合成行业，具体涉及一种安氏法合成氢氰酸的生产系统及生产方法。

背景技术

氢氰酸是一种用途非常广泛的化工原料，广泛应用于医药、食品添加剂、饲料添加剂、电镀、冶金、高分子、照相、矿业、橡胶、化妆品、农药、染料、化肥等领域。目前工业上主要有四种方法合成：一是安氏法，其原理是利用天然气中的甲烷、氨、空气中的氧为原料，在铂催化剂存在下高温氧化合成；二是Degussa公司发明的BMA法，其原理是采用甲烷、氨在不加氧气的情况下合成；三是BASF公司发明的甲酰胺脱水法。四是轻油裂解法，是以氨和C1—C6等低碳烷烃为原料高温氧化合成。此外丙烯氨氧化生产丙烯腈的过程中也副产氢氰酸。

传统的安氏法氨气和天然气先在小混合器中混合，混合之后的气体再与空气一起在大混合器中混合，混合气体经过阻火器进入反应器中反应。传统安氏法合成氢氰酸的过程中，空气由压缩机进行输送，压缩之后的空气温度≥180℃，由空压机内置冷却系统进行降温，温度控制在30-50℃，压力在0.2-0.3Mpa。由于氢氰酸反应要求压力为0.03-0.06MPa，所以必须对压缩之后的空气进行解压。而且普通往复式空压机存在气流不平稳，从而使操作过程中不能确定空气、氨气和天然气的精确配比，所以在空气管线上必须安装空气缓冲罐装置。因此，传统安氏法存在能耗损失大、空气输送系统阻力损失大、工艺路线复杂等问题。

发明内容

为实现上述目的及其他相关目的，一方面本发明提供一种安氏法合成氢氰酸的生产系统，包括输送并加热天然气的天然气输送系统、输送并加热空气的空气输送系统、输送并加热氨气的氨气输送系统，以及将所述天然气、空气及氨气进行混合并反应的混合反应设备，所述空气输送系统的出口和所述氨气系统的出口汇合至一处后连通至所述混合反应设备的入口，所述天然气输送系统的出口连通至所述混合反应设备的入口。

作为优选方式，所述空气输送系统的出口和所述混合反应设备的入口之间设有空气管道，所述氨气输送系统的出口通过管路汇合进所述空气管道。在空气管道上混合是因为空气管道较大，空气和氨气在空气管道上混合更均匀，省去了专门的混合器，节约了成本。

作为优选方式，所述天然气输送系统包括依次连接的脱硫器、天然气活性炭吸附罐、天然气呢袋过滤器、第一蒸汽加热器。

作为优选方式，所述空气输送系统包括依次连接的离心风机、第二蒸汽加热器。

作为优选方式，所述氨气输送系统包括依次连接的液氨贮罐、液氨蒸发器、稳压罐、氨气活性炭吸附罐、氨气呢袋过滤器、第三蒸汽加热器。呢袋过滤器可根据杂质大小灵活选择滤布，对氨气的阻力小。

作为优选方式，所述混合反应设备包括依次连接的混合器、阻火器、反应器。

作为优选方式，所述离心风机为高压离心风机，离心风机的出口压力为0.06-0.1Mpa。因为合成氢氰酸的反应压力要求为0.04Mpa，输送过程中存在压力损失，若大于0.1Mpa则有较高的能耗，若低于0.06Mpa则经过管道的压力损失会使反应压力达不到0.04Mpa，因此经过不断的实验将出口压力定位在0.06-0.1Mpa。

作为优选方式，所述离心风机的出口压力为0.08-0.09MPa。出口压力在这个区间具有满足压力的最小能耗。

另一方面本发明提供了一种安氏法合成氢氰酸的生产方法，先将净化加热后的空气与净化加热后的氨气混合，混合后的气体与净化加热后的天然气混合，然后经过阻火器进入反应器反应。

作为优选方式，所述生产方法进一步为：将天然气经脱硫器脱去含硫杂质，再进入天然气活性炭吸附罐和天然气呢袋过滤器进行净化处理，净化后的天然气用蒸汽进行预热，预热后的天然气进入混合器；从液氨贮罐来的液氨经液氨蒸发器成为气氨，然后进入氨气稳压罐，从氨气稳压罐出来的气体进入氨气活性炭吸附罐和氨气呢袋过滤器进行净化处理，净化后的氨气用蒸汽加热；空气经空气离心风机压缩后，用蒸汽进行预热；预热之后的氨气和空气在空气管道上进行混合，混合之后的气体进入混合器与预热后的天然气混合，从混合器出来的气体最后经过阻火器进入氢氰酸反应器反应。

本发明使用离心风机压缩空气，使排气压力略高于反应压力；使三种原料气单独加热，加热的氨气和空气在空气管道上进行混合，混合气体再次在混合器中混合。

本发明的有益效果如下：本发明使热氨气和热空气在空气管道上进行混合，简化了两元混合装置，且三种物料分别单独预热，可以在较大范围内避开三种气体的爆炸点；过去使用往复式压缩机空压机压缩空气后得到的空气压力为0.22Mpa，高于反应所需要的压力，需要进行降压。空气压缩的过程会使温度升高，为了满足反应温度又需要降温，因此需要较多的能耗及装置；而本发明先将三种气体进行预热，使加热的氨气和空气先在空气管道上进行混合，混合后的气体与天然气在混合器中混合，原料气的混合过程无需再进行降压及降温就可满足反应条件，简化了工艺路线和工艺设备，提高了反应效率，降低了能耗，采用高压离心风机取代往复式空压机进行空气输送，降低了能耗，降低了管线压损，简化了工艺路线，本发明与传统的氨氏法的加料顺序及工艺相比，可以节约天然气10-15%，每吨氢氰酸可以节约能耗成本250-300元，按照10000t的装置计算，本装置每年可以节约500-550万。

附图说明

图1显示为本发明中装置的结构简图。

零件标号说明

1脱硫器

2天然气活性炭吸附罐

3天然气呢袋过滤器

4第一蒸汽加热器

5离心风机

6第二蒸汽加热器

7液氨贮罐

8液氨蒸发器

9稳压罐

10氨气活性炭吸附罐

11氨气呢袋过滤器

12第三蒸汽加热器

13混合器

14阻火器

15反应器

16空气管道

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

安氏法即氨氧化法，就是在氨氧化催化剂存在下，将氨源和氧源以及可氨氧化的有机物高温转化为氰化物的方法。安氏法是由德国I.G公司安德罗索夫(L.Andrussow)提出，并在德国首先实现工业化生产氢氰酸的一种方法，采用的主要原料是甲烷、氨气和氧气，故又叫甲烷氨氧化法或直接法。其以铂为催化剂生产氢氰酸。目前，安氏法是国外工业化生产氢氰酸主要方法之一，安氏法技术成熟，经济合理，并且以天然气(甲烷)为原料，资源丰富。

本发明提供一种安氏法合成氢氰酸的生产系统，包括输送并加热天然气的天然气输送系统、输送并加热空气的空气输送系统、输送并加热氨气的氨气输送系统，以及将所述天然气、空气及氨气进行混合并反应的混合反应设备，所述空气输送系统的出口和所述氨气系统的出口汇合至一处后连通至所述混合反应设备的入口，所述天然气输送系统的出口连通至所述混合反应设备的入口。

所述空气输送系统的出口和所述混合反应设备的入口之间设有空气管道，所述氨气输送系统的出口通过管路汇合进所述空气管道，从而使热氨气和热空气在空气管道上混合。

本实施例使热氨气和热空气在空气管道上进行混合，简化了两元混合装置，且三种物料分别单独预热，可以在较大范围内避开三种气体的爆炸点；过去使用往复式压缩机空压机压缩空气后得到的空气压力为0.22Mpa，高于反应所需要的压力，需要进行降压，降压的过程会使温度升高，为了满足反应温度又需要降温，因此需要较多的能耗及装置；而本发明先将三种气体进行预热，使加热的氨气和空气先在空气管道上进行混合，混合后的气体与天然气在混合器中混合，原料气的混合过程无需再进行降压及降温就可满足反应条件，简化了工艺路线和工艺设备，提高了反应效率，降低了能耗。本发明与传统的氨氏法的加料顺序及工艺相比，可以节约原料天然气10-15%，每吨氢氰酸可以节约能耗成本250-300元。按照10000t的装置计算，本装置每年可以节约500-550万。

为了输送、净化、预热天然气，设置了天然气输送系统，所述天然气输送系统包括依次连接的脱硫器1、天然气活性炭吸附罐2、天然气呢袋过滤器3、第一蒸汽加热器4。所述脱硫器1、天然气活性炭吸附罐2、天然气呢袋过滤器3都起净化天然气的作用。

在天然气中常含有H2S、CO2和有机硫化合物，这三者又通称为酸性组分(或酸性气体)。这些气相杂质的存在会造成金属材料腐蚀，并污染环境，当天然气作为化工原料时，它们会导致催化剂中毒，影响产品质量；而CO₂含量过高则使气体的热值达不到要求。鉴此，脱硫器1的目的是把气体中的上述杂质组分脱除到要求的规格。同理，天然气活性炭吸附罐2用于脱除天然气中影响反应的杂质。呢袋过滤器可根据杂质大小灵活选择滤布，对氨气的阻力小,不会造成过高的压降。

为了输送并预热空气，设置了空气输送系统，所述空气输送系统包括依次连接的离心风机5、第二蒸汽加热器6。

所述离心风机为高压离心风机，优选高压多级离心风机，因为其压缩输送的空气压力更高，离心风机5的出口压力为0.06-0.1Mpa。因为合成氢氰酸的反应压力要求为0.04Mpa，输送过程中存在压力损失，若大于0.1Mpa则有较高的能耗，若低于0.06Mpa则经过管道的压力损失会使反应压力达不到0.04Mpa，因此经过多次的实验将出口压力定在0.06-0.1Mpa。采用高压离心风机取代往复式空压机进行空气输送，降低了能耗，降低了管线压损，简化了工艺路线，所述离心风机的出口压力进一步设为0.08-0.09MPa，因为实验证明出口压力在这个区间具有满足压力的最小能耗。

为了输送、净化、预热氨气，设置了氨气输送系统，所述氨气输送系统包括依次连接的液氨贮罐7、液氨蒸发器8、稳压罐9、氨气活性炭吸附罐10、氨气呢袋过滤器11、第三蒸汽加热器12。本实施例中的液氨贮罐7内存放有液氨，液氨蒸发器8用于加热液氨使其转化为气态，并进入稳压罐9，氨气活性炭吸附罐10、氨气呢袋过滤器11用于对氨气进行净化，去除其中的杂质，呢袋过滤器可根据杂质大小灵活选择滤布，对氨气的阻力小，降低了传输过程中的压降，第三蒸汽加热器12用于对氨气进行预热。

所述混合反应设备包括依次连接的混合器13、阻火器14、反应器15。混合器13为三元混合器，预先混合后的空气和氨气的混合气进入混合器13，在混合器13中与预热后进入混合器的天然气一起混合。阻火器又名防火器，是用来阻止易燃气体的火焰蔓延的安全装置。反应器15使三种原料气在其中混合反应，生成氢氰酸。

实施例2

本实施例提供了一种安氏法合成氢氰酸的生产方法，先将净化加热后的空气与净化加热后的氨气混合，混合后的气体与净化加热后的天然气混合，然后经过阻火器进入反应器反应。

作为优选，上述净化加热后的空气与净化加热后的氨气混合在空气管道上进行混合，这样简化了两元混合装置，且三种物料分别单独预热，可以在较大范围内避开三种气体的爆炸点；过去使用往复式压缩机空压机压缩空气后得到的空气压力为0.22Mpa，高于反应所需要的压力，需要进行降压，降压的过程会使温度升高，为了满足反应温度又需要降温，因此需要较多的能耗及装置；而本发明先将三种气体进行预热，使加热的氨气和空气先在空气管道上进行混合，混合后的气体与天然气在混合器中混合，原料气的混合过程无需再进行降压及降温就可满足反应条件，简化了工艺路线和工艺设备，提高了反应效率，降低了能耗，与传统的氨氏法的加料顺序及工艺相比，可以节约天然气10-15%，每吨氢氰酸可以节约能耗成本250-300元，按照10000t的装置计算，本装置每年可以节约500-550万。

实施例3

本实施例提供了一种安氏法合成氢氰酸的生产方法，先将净化后的空气加热到80℃，将净化后的氨气加热到80℃，将净化的天然气加热到80℃，然后将所述净化加热后的空气和所述净化加热后的氨气混合，混合后再与所述净化加热后的天然气混合，最后经过阻火器进入反应气反应，测得氢氰酸产量，计算消耗，可知每生产一吨氢氰酸节约天然气12.3%。

实施例4

本实施例提供了一种安氏法合成氢氰酸的生产方法，先将净化后的空气加热到100℃，将净化后的氨气加热到100℃，将净化的天然气加热到100℃，然后将所述净化加热后的空气和所述净化加热后的氨气混合，混合后再与所述净化加热后的天然气混合，最后经过阻火器14进入反应气反应，测得氢氰酸产量，计算消耗，可知每生产一吨氢氰酸节约天然气13.5%。

实施例5

本实施例提供了一种安氏法合成氢氰酸的生产方法，先将净化后的空气加热到90℃，将净化后的氨气加热到90℃，将净化的天然气加热到90℃，然后将所述净化加热后的空气和所述净化加热后的氨气混合，混合后再与所述净化加热后的天然气混合，最后经过阻火器进入反应气反应，测得氢氰酸产量，计算消耗，可知每生产一吨氢氰酸节约天然气14.8%。

实施例6

本实施例提供了一种更加具体的安氏法合成氢氰酸的生产方法。

将天然气经脱硫器脱去含硫杂质，再进入天然气活性炭吸附罐10和天然气呢袋过滤器3进行净化处理，净化后的天然气用蒸汽进行预热，预热后的天然气进入混合器13；从液氨贮罐7来的液氨经液氨蒸发器成为气氨，然后进入氨气稳压罐9，从氨气稳压罐9出来的气体进入氨气活性炭吸附罐10和氨气呢袋过滤器11进行净化处理，净化后的氨气用蒸汽加热；空气经空气离心风机5压缩后，用蒸汽进行预热；预热之后的氨气和空气在空气管道16上进行混合，混合之后的气体进入混合器13与预热后的天然气混合，从混合器出来的气体最后经过阻火器14进入氢氰酸反应器15反应。

用蒸汽预热是本实施例加热过程中一种优选的方案，用蒸汽加热的热效率和热利用率都比较高，相对于加热管加热等间接加热方式来说不会存在因加热管结垢而出现的传热效果不好的情况。

需要说明的是预热的方式并不局限于用蒸汽加热，这只是一种优选的实施方式。

实施例7

本实施例提供了一种更加具体的安氏法合成氢氰酸的生产方法。

将天然气经脱硫器脱去含硫杂质，再进入天然气活性炭吸附罐2和天然气呢袋过滤器3进行净化处理，净化后的天然气用蒸汽预热到80℃，预热后的天然气进入混合器13；从液氨贮罐7来的液氨经液氨蒸发器8成为气氨，然后进入氨气稳压罐9，从氨气稳压罐9出来的气体进入氨气活性炭吸附罐10和氨气呢袋过滤器11进行净化处理，净化后的氨气用蒸汽加热到80℃；空气经空气离心风机5压缩后，用蒸汽预热到80℃；预热之后的氨气和空气在空气管道16上进行混合，混合之后的气体进入混合器13与预热后的天然气混合，从混合器13出来的气体最后经过阻火器14进入氢氰酸反应器15反应。用蒸汽预热到80℃，氢氰酸节约天然气12.3%。

用蒸汽预热是本实施例加热过程中一种优选的方案，用蒸汽加热的热效率和热利用率都比较高，相对于加热管加热等间接加热方式来说不会存在因加热管结垢而出现的传热效果不好的情况。

实施例8

本实施例提供了一种更加具体的安氏法合成氢氰酸的生产方法。

将天然气经脱硫器脱去含硫杂质，再进入天然气活性炭吸附罐和天然气呢袋过滤器进行净化处理，净化后的天然气用蒸汽预热到100℃，预热后的天然气进入混合器；从液氨贮罐来的液氨经液氨蒸发器成为气氨，然后进入氨气稳压罐，从氨气稳压罐出来的气体进入氨气活性炭吸附罐和氨气呢袋过滤器进行净化处理，净化后的氨气用蒸汽加热到100℃；空气经空气离心风机压缩后，用蒸汽预热到100℃；预热之后的氨气和空气在空气管道上进行混合，混合之后的气体进入混合器与预热后的天然气混合，从混合器出来的气体最后经过阻火器进入氢氰酸反应器反应。用蒸汽预热到100℃，每生产一吨氢氰酸节约天然气13.5%。

用蒸汽预热是本实施例加热过程中一种优选的方案，用蒸汽加热的热效率和热利用率都比较高，相对于加热管加热等间接加热方式来说不会存在因加热管结垢而出现的传热效果不好的情况。

实施例9

本实施例提供了一种更加具体的安氏法合成氢氰酸的生产方法。

将天然气经脱硫器脱去含硫杂质，再进入天然气活性炭吸附罐和天然气呢袋过滤器进行净化处理，净化后的天然气用蒸汽预热到90℃，预热后的天然气进入混合器；从液氨贮罐来的液氨经液氨蒸发器成为气氨，然后进入氨气稳压罐，从氨气稳压罐出来的气体进入氨气活性炭吸附罐和氨气呢袋过滤器进行净化处理，净化后的氨气用蒸汽加热到90℃；空气经空气离心风机压缩后，用蒸汽预热到90℃；预热之后的氨气和空气在空气管道上进行混合，混合之后的气体进入混合器与预热后的天然气混合，从混合器出来的气体最后经过阻火器进入氢氰酸反应器反应。用蒸汽预热到90℃，每生产一吨氢氰酸节约天然气14.8%。

用蒸汽预热是本实施例加热过程中一种优选的方案，用蒸汽加热的热效率和热利用率都比较高，相对于加热管加热等间接加热方式来说不会存在因加热管结垢而出现的传热效果不好的情况。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种安氏法合成氢氰酸的生产系统，其特征在于：包括输送并加热天然气的天然气输送系统、输送并加热空气的空气输送系统、输送并加热氨气的氨气输送系统，以及将所述天然气、空气及氨气进行混合并反应的混合反应设备，所述空气输送系统的出口和所述混合反应设备的入口之间设有空气管道，所述氨气输送系统的出口通过管路汇合进所述空气管道，然后连通至所述混合反应设备的入口，所述天然气输送系统的出口连通至所述混合反应设备的入口；所述空气输送系统包括依次连接的离心风机、第二蒸汽加热器；所述离心风机为高压离心风机，离心风机的出口压力为0.06-0.1Mpa；所述天然气输送系统包括依次连接的脱硫器、天然气活性炭吸附罐、天然气呢袋过滤器、第一蒸汽加热器；所述氨气输送系统包括依次连接的液氨贮罐、液氨蒸发器、稳压罐、氨气活性炭吸附罐、氨气呢袋过滤器、第三蒸汽加热器；所述混合反应设备包括依次连接的混合器、阻火器、反应器。

2.如权利要求1所述的安氏法合成氢氰酸的生产系统，其特征在于：所述离心风机的出口压力为0.08-0.09MPa。

3.一种安氏法合成氢氰酸的生产方法，其特征在于：将天然气经脱硫器脱去含硫杂质，再进入天然气活性炭吸附罐和天然气呢袋过滤器进行净化处理，净化后的天然气用蒸汽进行预热，预热后的天然气进入混合器；从液氨贮罐来的液氨经液氨蒸发器成为气氨，然后进入氨气稳压罐，从氨气稳压罐出来的气体进入氨气活性炭吸附罐和氨气呢袋过滤器进行净化处理，净化后的氨气用蒸汽加热；空气经空气离心风机压缩后，用蒸汽进行预热；预热之后的氨气和空气在空气管道上进行混合，混合之后的气体进入混合器与预热后的天然气混合，从混合器出来的气体最后经过阻火器进入氢氰酸反应器反应。