CS223811B2 - Method of making the hydrogen cyanide and device for executting the same - Google Patents

Description

Způsob výroby kyanovodíku z alifatického uhlovodíku s 1, 3 a 4 atomy uhlíku, výhodně z methanu, a amoniaku v reakčních trubkách spočívající v distribuci plynné směsi amoniaku a alifatického uhlovodíku do roakční trubky zcela nebo částečně ales^poň jedmm ^prou^dem^, který je totoý nebo » tangenciální ke směru hlavního proudění přiváděné plynné směsi, pod přetlakem alespoň 0.12 MPa, a zařízení k provádění toi hoto způsobu sestávající z keramické reakčm tru^bky s^pojené s tulpánovhou n^átevtou propojenou ^k privodní ttubce pro přívod plynné směsi a distribuční trubky nac^házej.íc^í se uvnttř keramtéto reatoní trubky opatřené alespoň jedním výstupním otvorem a spojené na otevřeném konci s přívodní trubkou pro přívod plynné směsi.

Způsob a zařízení podle vynálezu umožňuje zfekat ^kyanovod^ík ve vysotom výtéžku.

Vynález se týká způsobu výroby kyanovodíku a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Při známém způsobu přípravy kyanovodíku se vychází z methanu a amoniaku, přičemž se pracuje za nepřítomnosti kyslíku nebo vzduchu.

Reakce methanu s amoniakem se provádí v zavěšených reakčních trubkách ze - slinutého kyslinčíku hlinitého, které j'sou uvnitř potaženy platinovým katalyzátorem.

Spojení mezi keramickými reakčními trubkami a rozvodem plynu se provádí výhodně přes měděnou nálevku tulipánovitého tvaru.

Protože reakce probíhá endotermně, reakční trubky se vytápějí za účelem udržení reakční teploty kolem 1300 °C.

Za účelem zamezení průběhu reakce v opačném směru se musí vznikající plynná směs obsahující kyanovodík rychle ochladit na teplotu pod 400 °C, což se provádí v horní části pece v - komoře z hliníku chlazené vodou.

Při použití methanu jsou objemové výtěžky kyanovodíku kolem 85 %' teorie, vztaženo na použitý amoniak a kolem 90 % teorie, vztaženo na použitý methan. Při tomto způsobu se již nemůže dosáhnout vyšších výtěžků, 1 kdyby se zabránilo podstatnému snížení prosazeného množství na trubku a hodinu. Tyto výtěžky jsou však vyšší než u techniky rovněž důležitého Andrussowova. způsobu, který se liší od výše uvedeného způsobu tím, že se též vychází z kyslíku, reakce probíhá exotermně a místo vodíku vzniká voda. Výtěžky jsou u Andrussowa způsobu 60—70%, vztaženo na methan.

Před získáním volného kyanovodíku z proudu reakční plynné směsi se musí nezreagovaný amoniak z tohoto proudu odstranit ve formě síranu amonného, například působením zředěné kyseliny sírové. Toto odstranění amoniaku zvyšuje nákladnost celého procesu.

Cílem vynálezu je proto zvýšit výtěžky kyanovodíku při způsobu jeho výroby z methanu a amoniaku, a tedy i snížit podíl amoniaku v plynné reakční směsi.

Výše zmíněné nedostatky nemá způsob výroby kyanovodíku z alifatického uhlovodíku s 1, 3 a 4 atomy uhlíku, výhodně z methanu, a amoniaku, jehož podstata spočívá v tom, ž& se plynná směs amoniaku a alifatického uhlovodíku distribuje do reakční trubky zcela nebo částečně alespoň jedním proudem, který je, popřípadě které jsou kolmé nebo -tangenciální ke směru hlavního proudění přiváděné plynné směsi amoniaku a alifatického- uhlovodíku, pod přetlakem alespoň 0,12 MPa.

Plynná směs amoniaku a alifatického uhlovodíku se distribuuje do reakční trubky rychlostí vyšší než 200 m/s.

Předmětem vynálezu je rovněž zařízení k provádění výše uvedeného způsobu sestávající z keramické reakční trubky, která je na jedné straně spojená s tulipánovitou nálevkou připojenou k přívodní trubce pro přívod plynné směsi a na druhé straně je spojena s chladičem, jehož podstata spočívá v tom, že uvnitř keramické reakční trubky se nachází cylindrická, na jednom konci uzavřená distribuční -trubka, která je opatřena alespoň jedním výstupním otvorem, jehož osa, popřípadě jejichž osy jsou kolmé k ose trubky nebo probíhají tangenciálně k povrchu stěny trubky, a která je na otevřeném konci spojena s přívodní trubkou pro přívod plynné směsi.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že se může získat s dosud obvyklými výchozími látkami a složením plynu -a obzvláště při zachování dosud obvyklých prosazených množství více než 20 molů uhlovodíku na trubku -a hodinu výtěžky až 97 % -teorie.

Výhodou zařízení podle vynálezu je, že se · přívodní trubka nechá poměrně jednoduše připevnit na měděnou tulipánovitou nálevku a tím odpadnou další větší změny, obzvláště na peci.

Jako uhlovodíky přicházejí kromě methanu v úvahu -alifatické uhlovodíky se 3 a 4 atomy uhlíku, tj. kapalný propan a n- a i-butan, přičemž při použití kapalných plynů musí být ještě přítomen vodík a sice v atomovém poměru C : N : Η 1 : 1 : 7,1 až 1 : 1,3 : 13.

Technicky použitelný je hlavně methan, který se použije jak čistý, tak také v obchodně obvyklé formě, například jako zemní plyn nebo -rafinérský plyn. Při použití zemního plynu nebo rafinérského plynu jsou výhodné plyny s celkovým objemovým podílem methanu 60 až téměř 100 %, - které obsahují jen m-alá množství vyšších uhlovodíků, obzvláště- aromátů, a jejichž vedlejšími složkami je hlavně ještě dusík a/nebo vodík.

Reakční plynné směsi uhlovodíku a -amoniaku se připraví známým způsobem. ·

Tyto plynné směsi, které se nechají reagovat v obvyklých, platinou vyložených keramických reakčních trubkách se s výho- e dou uvádějí do keramické reakční trubky za zvýšeného předtlaku, obzvláště alespoň 0,12 MPa a sice distribuční trubkou, ze které vystupuje plyn vysokou rychlostí.

Ta-to distribuční trubka se nachází ve vnitřku keramické reakční trubky a je tak konstruována, že reakční plyn vystupuje do keramické reakční trubky zcela nebo částečně z otvorů uspořádaných na stěně distribuční -trubky, například formou -trysek, vysokou rychlostí tangenciálně a/nebo kolmo ke směru proudu přiváděné plynné směsi (směr od jednoho konce distribuční -trubky k jejímu druhému konci).

^Vynález bude dále zevrubněji popsán s odkazem na výkresy, na kterých obr. 1 a 2 představuje možné konstrukce distribuční trubky, obr. 3 představuje zařízení k pro223811 vádění způsobu podle vynálezu a obr. 4 představuje tulipánovitou nálevku s uloženou přívodní trubkou.

Pro distribuční trubky 8 přicházejí v úvahu jen takové konstrukce, které zmírňují zatížení, jemuž je vystavena keramická reakční trubka 2 zahřívaná z vnějšku na více než 1300 °C při nárazech reakční směsi teplé méně než 300 °C.

Z četných možných konstrukcí se osvěd^čil^y o^bzv^láště distrtoucní tru^bky znázorněné na obr. 1 a 2. U nich je dosaženo toho, že otvory 6 pro výstup plynné směsi vyčnívají dostatečně daleko do vyhřívacího prostoru 4 pece· 1, přičemž se sníží tepelná zá^{těž k}eramⁱc^kýc^h reakfo^ trut>e^k 2 proto^že ^pl^yn v nusto pivedem do ^keramⁱc^ké reakční trubky 2 má již vyšší teplotu.

Distribuční trubka 8 může zasahovat libovolně daleko do keramické reakční trubky 2, s výhodou se nachází její konec v ' poloze 1 a 2, jak je patrno na obr. 3.

Otvory 6 pro výstup plynné směsi do keramické reakční trubky 2 mohou být uspo1 rádány v libovolné výši distribuční trubky

8. Mohou se rozkládat pouze na úseku trubky nebo přes celou délku trubky.

Rozmístění otvorů 6, zobrazené na obr. 2, je obzvláště výhodné, protože rozdílnou výškou otvorů 6 se rozloží tepelná zátěž keramické reakční trubky 2 na delší úsek.

Otvory 6 mají takovou konstrukci, aby plynná směs vystupovala z těchto otvorů 6 kolmo ke směru proudu přiváděné plynné směsi nebo tangenciálně s povrchem trubky.

Také se mohou použít otvory 6 ve tvaru nízkých štěrbin nebo drážek.

Při praktickém ^prová^děm způsobu ^po^dle vynálezu byl počet otvorů 6 a jejich velikost zvolena tak, aby plyn vystupoval z distribuční trubky 8 rychlostí větší než 200 m/s.

Jako materiály, ze kterých je možné vyrobit distribuční trubky 8, přicházejí v úvahu materiály, které jsou pokud možno prosty železa, jako například měď nebo keramⁱka^, ta^ké se mo^hou ^použít oceh odotéé proti kyselině a korozi, například V-oceli. Výhodným materiálem je měď.

Cylindrická, na horním konci uzavřená distribuční trubka 8 se vloží do keramické reakční trubky 2 tak, že se na dolním otevren^ém ^konci spoj^í spájením nebo sešroubováním s kovovou přívodní trubicí 5 uloženou v tulipánovité nálevce 7. Při pouze částečném uvádění plynné směsi otvory 6 distribuční trubky 8 se musí zbylá část plynné směsi dopravit kovovou přívodní trubkou 5 známým způsobem- do keramické reakční trubky 2.

^Způsobem ^po^dle v^yn^álezu je možné zfekat s dosud obvyklými výchozími látkami a složením plynu a obzvláště při zachování dosud obvyklých prosazených množství více než 20 molů uhlovodíku na trubku a hodinu výtěž^ky až 9⁷ % teorie, vztaženo na použitý uhlovodík, s výhodou methan. A toho se dos^áhne je^dnod.uše ^da^lším vytavením ^keramic^ké rea^kční trutay distritotérn truté ^kou ^pro ^plynnou směs., která se ^přiv^ádí k reakci.

Takové zvýšení výtěžku bylo zcela nepředvídané.

Vynález bude blíže objasněn v následujících příkladech.

Pokusy byly prováděny v zařízení obvyklém pro způsob kyselina kyanovodíková — — methan — -amoniak, které -sestává ze zařízení k dávkování plynu a plynné směsi [nezn^ázorněno] a z rea^kčm pece vytápěné plynem 1, hořáku 3, vyhřívacího prostoru 4 a keramické reakční trubky 2, která ústí do tulipánovité nálevky 7. Kromě toho je tulipánovitá nálevka 7 připojena k přívodní -trubce 5, jejíž horní konec dosahuje až do po^lo^{hy 9} nebo -^{10, k}de se vtarn rea^kční ^plynn^á směs ^:tan^genc^iálně a/nebo Mmo do keramické reakční trubky 2, jak je patrno z obr. 3.

Keramická trubka 2 spojená s -tulipánovitou nálevkou 7, která je spojkou pro distritaci ^plyn^ obsahuje uvnitř distrtéuěn trubku 8 s otvorem 6 ve -formě -trysky, která je· přímo sešroubována s přívodní trubkou - 5, uloženou v - tulipánovité nálevce 7, jak je patrné na obr. 4.

Příklad 1 [podle známého stavu techni^ky)

Do známého zařízení pro způsob kyselina kyanovodíková — methan — -amoniak se uvádí plynná směs následujícího složení: methan — amonia^k — ¹ : 1,1; tato ptynta směs se zahřívá na teplotu 1300 °C při tlaku 0,1 MPa.

Po průchodu keramickou reakční -trubicí se vzniká ^plynn^á směs oc^hla^dí zn^ámým způsobem na teplotu nižší 400 °C -a vyšší 30 stu^pň^ů Celsia na vrctalu pece. ^Vý^těže^{k b}y^l 82,7 mol. % ^kyanovo^díku, vzta^ženo na ^použitý methan. ^Zbyt^kový ^pl^yn m^ěl ^po známé absor^pci nezrea^govan^ého amoniak v ^kyselině sírové a kyanovodíku -například ve vodném roztoku louhu sodného následující objemové složení, zjištěné plynovou chromato^gra^fií: ^{96 -} %^- vo^dík^ 1 % dusíku a 3 % methanu.

Příklad 2

V zařízení stejném jáko v příkladu 1 se nechá reagovat také zde použitá plynná směs, je«n s rozdílem, že -tato směs se uvádí do spodní čá^Hi keramické reakční trubky 2 distribuční trubkou 8, z obr. na obr. 1.

Otvory, jejichž rozměry byly určeny v předem provedených pokusech, vystupovala plynná směs rychlostí 400 m/s. Horní konec distribuční -trubky 8 se nachází v první poloze 9 patrné z obr. 3.

Před vstupem do dostribuční trubky 8 byl tlak plynné směsi 0,2 MPa; přímo za otvory 6 je tlak plynné směsi v keramické reakční trubce 2 0,1 MPa.

Výt^ěže^{k byl} 93,3 mok % vztaženo na ^použitý methan a ^84,4 mok % vztaženo na ^použitý amoniak. Objemové složení výsledné plynné směsi bylo po · absorpci prováděné analogic^ky ja^ko v ^př^íkla^du ¹ : ^97,0 % vo^{dí k}u, ^2,3 % methanu a ^0,7 % ^dus^íku.

Příklad 3

Analogicky podle příkladu 2 se umístí do vnitřku keramické reakční trubky 2 pro způ sob kyselina kyanovodíková — methan — — amoniak distribuční trubka 8, která však má otvory podél celé délky, jak je patrné z obr. 2 »a jejíž horní konec se nachází v druhé poloze 10, patrné na obr. 3. Při jinak stejnýc^{h p}om^ěrec^h a stejném molárním složení výchozí plynné směsi methan : amonia^k — ¹ : ^{1,1 byl} výtěže^k 9^7,2 mol. % vztaženo na ^pou^žitý mettan a ^88,4 mol. % ^: vztaženo na použitý · amoniak.

^Objemové siření výste^dn^ého ^plynu ^bylo pro absorpci provedené analogicky jako v ^příkladu 1 : ⁹8^,5 % vodíky 0^,5 % dusíku a l·⁰ % methanu.

Claims (3)

1. Způsob výroby kyanovodíku z alifatického uhlovodíku s 1, 3 a · 4 •atomy uhlíku, výhodně z methanu, a amoniaku v reakčních trubkách, vyznačený tím, že se plynná směs amoniaku a alifatického uhlovodíku distribuuje do reakční trubky zcela nebo částečně alespoň jedním proudem, který je popřípadě, které jsou kolmé nebo tangenciální ke směru hlavního proudění přiváděné plynné směsi amoniaku a alifatického uhlovodíku, pod přetlakem alespoň 0,12 MPa.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se plynná směs amoniaku a alifatického uhlovodí^ku distribuuje do rea^kční trub^ky rycMosU v^yš^ší ne^{ž 200} m/s.

3. Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 a 2 sestávající z keramické reakční trubky, která je na jedné straně spojena s » tulipánovitou nálevkou připojenou k přívodní trubce pro přívod plynné směsi a na druhé straně je spojena s chladičem, vyznače- i né tím, že uvnitř keramické reakční trubky se nachází cylindrická, na jednom konci uzavřená distribuční trubka, která je opatřena alespoň jedním výstupním otvorem, jehož osa, popřípadě jejichž osy jsou kolmé k ose trubky nebo probíhají tangenciálně k povrchu stěny trubky, a která jje na otevřeném konci spojena s přívodní trubkou pro přívod plynné směsi.