CN104724725A - 氢氰酸气体分离纯化系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工方法和设备领域，具体地公开了一种氢氰酸气体分离纯化系统和方法，本发明的氢氰酸气体分离纯化系统，包括依次连接的急冷器、氨吸收冷却塔和氢氰酸回收系统，所述氢氰酸回收系统包括气体压缩机、冷凝器和氢氰酸储罐，所述氨吸收冷却塔、气体压缩机、冷凝器和氢氰酸储罐依次连接。通过上述氢氰酸气体分离纯化系统及方法可制取浓度达到95%以上的氢氰酸液体，并可显著提高氢氰酸的提纯效率，同时大大降低了能耗。

Description

氢氰酸气体分离纯化系统及方法

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种氢氰酸气体分离纯化系统及方法。

背景技术

氰化氢HCN亦名无水氢氰酸，氢氰酸可用于制造尼龙、杀虫剂、丙烯腈和丙烯酸树脂、金银铜等的电镀、金银等的采矿业、离子蚀刻等。

以往无论是采用安氏法、BMA 法，还是采用轻油裂解法来制得氢氰酸时，首先得到的都是含有氢氰酸的混合气体，现有技术要想从混合气体中分离纯化氢氰酸一般都需要经过除氨、吸收、精馏三步骤处理，其中，除氨步骤是除去反应混合气中含有的未反应完全的原料氨；吸收步骤是用酸性吸收液在常压条件下吸收除氨后混合气中含有的氢氰酸气体，获得氢氰酸吸收液；精馏步骤是将氢氰酸吸收液进行常压精馏，收集氢氰酸馏分，冷凝后即得到液体氢氰酸。由于氢氰酸在水中的溶解度低，常需用大量的水来溶解，一般浓度在1-2%，而工业上氢氰酸水溶液的浓度要求较高，至少会在30%以上，大多数要求90%以上，传统提高氢氰酸水溶液浓度的方法是采用精馏方式来浓缩，在这个过程中需要蒸发大量的水，耗时长，耗能高，因此如何在低能耗的条件下将氰化氢气体分离出来并得到浓度较高的氢氰酸液体是目前业界亟待解决的难题。

虽然现有技术中存在诸多提纯氢氰酸的技术方案，但这些技术方案都无法得到满意的提纯效果，如：申请号为200480009515.2的中国发明专利公开了一种提纯氢氰酸的方法，该方法的特征在于在蒸馏塔中在1-2.5巴的压力、100-130℃的底部温度和25-54℃的顶部温度下在不存在挥发性稳定剂下蒸馏含有50-99.9重量％HCN、0.1-40重量％水、0-15重量％碳氧化物和任选0.01-1重量％非挥发性稳定剂的粗氢氰酸，从顶部得到包含提纯的无水氢氰酸和碳氧化物的料流且从底部得到包含水和任选的非挥发性稳定剂的料流。该发明专利采用的技术手段只能制得粗氢氰酸，而且仍然有大部分无水氢氰酸无法有效回收。

本申请人提交的申请号为201110329027.1的中国发明专利公开了一种从含氢氰酸混合气中提纯氢氰酸的方法，包括吸收步骤和精馏步骤，所述吸收步骤是将含氢氰酸混合气加压至0.11-1.5MPa，再降温至10-80℃，通入加压吸收塔，在塔内压力为0.11-1.0MPa、温度为0-60℃的条件下，用吸收液即pH为1-6的酸性水溶液加压吸收混合气中的氢氰酸气体，获得氢氰酸吸收液；本发明采用加压吸收法替代现有的常压吸收法吸收含氢氰酸混合气中的氢氰酸气体，吸收温度可提高至60℃，氢氰酸吸收液中氢氰酸的浓度可提高3-10倍，从而可显著提高氢氰酸的提纯效率，同时大大降低能耗，能耗最高可下降80%。该方法只是通过加压的方式来提高氢氰酸吸收液中氢氰酸的浓度，而后仍然需要精馏步骤提纯氢氰酸，使得氢氰酸的提纯效率降低，同时通过精馏步骤得到的氢氰酸液体浓度仍然很低。

另外，采用传统的方法提纯氢氰酸后产生的尾气其燃烧值很低，尾气通入到尾气锅炉中燃烧后，锅炉产生的水蒸汽压力只能达到2-10公斤，10公斤是上限，因此由尾气锅炉产生的蒸汽无法达到发电的水平。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的主要技术问题在于提供一种氢氰酸气体分离纯化系统及方法，通过上述氢氰酸气体分离纯化系统及方法可制取浓度达到95%以上的氢氰酸液体，并可显著提高氢氰酸的提纯效率，同时大大降低了能耗。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种氢氰酸气体分离纯化系统，包括依次连接的急冷器、氨吸收冷却塔和氢氰酸回收系统，所述急冷器用于与氢氰酸反应器连接以对氢氰酸反应器中产生的高温混合气体进行冷却，一般来说氢氰酸反应器中反应后产生的氢氰酸混合气体的温度在800-1200℃，通过急冷器的降温后可使混合气体的温度降低到200-300℃；所述氢氰酸回收系统包括气体压缩机、冷凝器和氢氰酸储罐，所述氨吸收冷却塔、气体压缩机、冷凝器和氢氰酸储罐依次连接。

优选的，本发明的系统还包括第一泵体和第一冷却器，所述第一泵体连接于氨吸收冷却塔与第一冷却器之间，所述氨吸收冷却塔内设置喷淋管A，所述第一冷却器通过管道与冷却液喷淋管相连通，通过设置第一冷却器可使氨吸收冷却塔内的混合气体温度降低至50-70℃。

优选的，本发明的系统还包括第二泵体和第二冷却器，所述第二泵体连接于第二冷却器与急冷器之间，所述急冷器内设有喷淋管B，所述第二冷却器通过管道与所述喷淋管B连通。通过第二冷却器可使急冷器内的混合气体的温度降低至50℃，在通过氨吸收冷却塔和第一冷却器的降温，可将混合气体的温度降低至35-45℃，以便混合气体中的氢氰酸更加容易冷凝。

优选的，所述第一冷却器上还设有氨吸收溶液排放管道。

优选的，本发明的系统还包括尾气锅炉和汽轮机，所述尾气锅炉与冷凝器相连通，所述汽轮机与尾气锅炉上的汽包相连通。

本发明提供了一种利用上述系统来分离纯化氢氰酸气体的方法，包括以下步骤：

S1）将氢氰酸反应器内反应后得到的含有氢氰酸的混合气体通入到急冷器中降温至30-55℃，然后将降温后的混合气体通过到氨吸收冷却塔中进行脱氨处理，得到脱氨处理后的氢氰酸混合气体；

S2）将脱氨处理后的氢氰酸混合气体经气体压缩机压缩到冷凝器中冷凝，控制冷凝器中氢氰酸混合气体的压力在0.1-0.5MPa，温度控制在20-70℃；

S3）将冷凝器中形成的氢氰酸冷凝液收集到氢氰酸储罐中，无法形成冷凝液的尾气进行无害化处理。

进一步，步骤S1中经氨吸收冷却塔脱氨处理后的氢氰酸混合气体温度控制在30-50℃。

进一步，步骤S3中收集至氢氰酸储罐中的氢氰酸冷凝液的压力为0.15-0.2MPa，温度为40摄氏度。

进一步，步骤S3中无法形成冷凝液的尾气在向尾气锅炉排放的过程中维持气压0.1-0.5MPa。

进一步，步骤S1中所述氢氰酸混合气体的组成为烷0.5%、氢12%、一氧化碳4.5%、氮70%、氢氰酸10%、水0.5%、二氧化碳2.5%。

本发明具有以下有益效果：

1）本发明的氢氰酸气体分离纯化系统，通过采用急冷器、第一冷却器、氨吸收冷却塔和第二冷却器的多级降温的方式，使氢氰酸气体在脱氨处理过程中即达到了冷凝所需的温度要求，最后只需给予适当的压力作用，即可将氢氰酸从混合气体中分离出来，而且分离得到的氢氰酸浓度可达到95%以上，由于省去了吸收和精馏步骤，使得氢氰酸分离效率得以显著提升，且分离能耗得以显著降低；另外由于尾气湿度低，可燃性气体损失小，使得尾气燃烧后可以使锅炉产生较高的蒸汽压力，进而通过上述系统还可以达到利用汽轮机来发电的目的。

2）本发明提供的氢氰酸气体分离纯化方法，无需吸收和精馏步骤，通过在纯化过程中逐级降温，使得只需一次冷凝即可实现氢氰酸从混合气体中的分离和纯化，不但提高了氢氰酸分离效率，且使得分离得到的氢氰酸浓度可达到95%以上，而且由于分离纯化方法中省去了吸收和精馏的步骤，使得分离纯化氢氰酸所需的能耗得以显著降低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明氢氰酸回收系统的连接结构示意图；

图2为本发明氢氰酸气体分离纯化系统的连接结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明：

实施例1 一种氢氰酸气体分离纯化系统

如图1和2所示，本实施例中的氢氰酸气体分离纯化系统，包括依次连接的急冷器2、氨吸收冷却塔3和氢氰酸回收系统4，所述急冷器2用于与氢氰酸反应器1连接以对氢氰酸反应器中产生的高温混合气体进行冷却，本实施例中所述氢氰酸反应器1为管式反应器；还包括第一泵体5和第一冷却器6，所述第一泵体连接于氨吸收冷却塔3与第一冷却器6之间，所述氨吸收冷却塔3内设置喷淋管A3a，所述第一冷却器6通过管道与冷却液喷淋管A3a相连通，所述第一冷却器6上还设有氨吸收溶液排放管道6a，通过急冷器与第一冷却器6的设置可使脱氨后混合气体的温度降低50-70摄氏度，优选的，还包括第二泵体7和第二冷却器8，所述第二泵体7连接于第二冷却器8与急冷器2之间，所述急冷器2内设有喷淋管B2a，所述第二冷却器8通过管道与所述喷淋管B 2a连通，通过采用急冷器、第一冷却器、氨吸收冷却塔和第二冷却器多级降温的方式，可使混合气体的温度降低至35-45摄氏度；所述氢氰酸回收系统4包括气体压缩机4a、冷凝器4b和氢氰酸储罐4c，所述氨吸收冷却塔3、气体压缩机4a、冷凝器4b和氢氰酸储罐4c依次连接，所述气体压缩机4a与冷凝器4b之间的管道上设置有压力控制器4d，所述冷凝器4b的循环水的出水管道设置有温度控制器4e，通过气体压缩机4a和冷凝器4b对混合气体的进一步加压和降温可使混合气体中氢氰酸分离出来，并可得到浓度达到90%以上的氢氰酸冷凝液。本发明的氢氰酸气体分离纯化系统，通过采用急冷器、第一冷却器、氨吸收冷却塔和第二冷却器的多级降温的方式，使氢氰酸气体在脱氨处理过程中即达到了冷凝所需的温度要求，最后只需给予适当的压力作用，即可将氢氰酸从混合气体中分离出来，而且分离得到的氢氰酸浓度可达到95%以上，由于省去了吸收和精馏步骤，使得氢氰酸分离效率得以显著提升，且分离能耗得以显著降低。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括尾气锅炉9和汽轮机10，所述尾气锅炉9与冷凝器4b相连通，所述汽轮机10与尾气锅炉9上的汽包9a相连通。由于省去了精馏步骤，使得尾气的湿度较低，且可燃性气体损失小，使得尾气燃烧后可以使锅炉产生较高的蒸汽压力，传统的方法水蒸汽的压力只能达到2-10公斤，10公斤是上限，采用该系统后水蒸汽压力可以达到10-100公斤，达到了能够推动汽轮机来发电的目的。

实施例2 一种氢氰酸分离纯化方法

本实施例以分离纯化安氏法生产的氢氰酸混合气体为例，其包括以下步骤：

S1）将天然气、气氨和空气通入到带有催化剂的管式反应器中高温反应生成成分为烷0.5%、氢12%、一氧化碳4.5%、氮70%、氢氰酸10%、水0.5%、二氧化碳2.5%的氢氰酸混合气体，所述氢氰酸混合气体的温度为800-1200℃，将管式反应器内反应后得到的含有氢氰酸的混合气体通入到急冷器2中降温至30-55℃，然后将降温后的混合气体通过到氨吸收冷却塔3中进行脱氨处理，得到脱氨处理后的氢氰酸混合气体；经氨吸收冷却塔3脱氨处理后的氢氰酸混合气体温度控制在30-50℃；

S2将脱氨处理后的氢氰酸混合气体经气体压缩机4a压缩到冷凝器4b中冷凝，控制冷凝器4b中氢氰酸混合气体的压力在0.1-0.5MPa，温度控制在20-70℃；

S3将冷凝器4b中形成的氢氰酸冷凝液收集到氢氰酸储罐4c中，收集至氢氰酸储罐4c中的氢氰酸冷凝液的压力为0.15-0.2MPa，温度为40摄氏度，另外无法形成冷凝液的尾气在向尾气锅炉9排放的过程中维持气压0.1-0.5MPa。

从分离纯化效果上看，采用上述方法得到的氢氰酸溶液的浓度达到了95%以上；从能耗上看，以生产一吨HCN为例，传统方法需消耗蒸汽10-12吨，用电1000度；采用上述方法后只需用1000度电，不用额外的购买蒸汽。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种氢氰酸气体分离纯化系统，其特征在于：包括依次连接的急冷器（2）、氨吸收冷却塔（3）和氢氰酸回收系统（4），所述急冷器（2）用于与氢氰酸反应器（1）连接以对氢氰酸反应器中产生的高温混合气体进行冷却，所述氢氰酸回收系统（4）包括气体压缩机（4a）、冷凝器（4b）和氢氰酸储罐（4c），所述氨吸收冷却塔（3）、气体压缩机（4a）、冷凝器（4b）和氢氰酸储罐（4c）依次连接。

2.根据权利要求1所述的氢氰酸气体分离纯化系统，其特征在于：还包括第一泵体（5）和第一冷却器（6），所述第一泵体连接于氨吸收冷却塔（3）与第一冷却器（6）之间，所述氨吸收冷却塔（3）内设置喷淋管A（3a），所述第一冷却器（6）通过管道与冷却液喷淋管A（3a）相连通。

3.根据权利要求2所述的氢氰酸气体分离纯化系统，其特征在于：还包括第二泵体（7）和第二冷却器（8），所述第二泵体（7）连接于第二冷却器（8）与急冷器（2）之间，所述急冷器（2）内设有喷淋管B（2a），所述第二冷却器（8）通过管道与所述喷淋管B（2a）连通。

4.根据权利要求3所述的氢氰酸气体分离纯化系统，其特征在于：所述第一冷却器（6）上还设有氨吸收溶液排放管道（6a）。

5.根据权利要求4所述的氢氰酸气体分离纯化系统，其特征在于：还包括尾气锅炉（9）和汽轮机（10），所述尾气锅炉（9）与冷凝器（4b）相连通，所述汽轮机（10）与尾气锅炉（9）上的汽包相连通。

6.一种利用如权利要求1-5任一项中所述的系统来分离纯化氢氰酸气体的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1）将氢氰酸反应器内反应后得到的含有氢氰酸的混合气体通入到急冷器（2）中降温至30-55℃，然后将降温后的混合气体通过到氨吸收冷却塔（3）中进行脱氨处理，得到脱氨处理后的氢氰酸混合气体；

S2）将脱氨处理后的氢氰酸混合气体经气体压缩机（4a）压缩到冷凝器（4b）中冷凝，控制冷凝器（4b）中氢氰酸混合气体的压力在0.1-0.5MPa，温度控制在20-70℃；

S3）将冷凝器（4b）中形成的氢氰酸冷凝液收集到氢氰酸储罐（4c）中，无法形成冷凝液的尾气进行无害化处理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤S1中经氨吸收冷却塔（3）脱氨处理后的氢氰酸混合气体温度控制在30-50℃。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤S3中收集至氢氰酸储罐（4c）中的氢氰酸冷凝液的压力为0.15-0.2MPa，温度为40摄氏度。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤S3中无法形成冷凝液的尾气在向尾气锅炉（9）排放的过程中维持气压0.1-0.5MPa。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤S1中所述氢氰酸混合气体的组成为烷0.5%、氢12%、一氧化碳4.5%、氮70%、氢氰酸10%、水0.5%、二氧化碳2.5%。