DE1161870B

DE1161870B - Verfahren zur Herstellung von Cyanwasserstoff

Info

Publication number: DE1161870B
Application number: DEZ8973A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Leonid Andrussow
Original assignee: HJ Zimmer Verfahrenstechnik
Current assignee: HJ Zimmer Verfahrenstechnik
Priority date: 1961-09-19
Filing date: 1961-09-19
Publication date: 1964-01-30
Also published as: DE1161870C2

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: COIc

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 12 k-3/02

1161 870
Z 8973 IVa/12k
19. September 1961
30. Januar 1964

Die Synthese von Cyanwasserstoff durch katalytische Umsetzung von Ammoniak und Methan mit Luft wird gegenwärtig mit Netzen aus Platin-Rhodium vorgenommen, wobei die Umsetzungstemperatur bei etwa 1000 bis 1070° C liegt. Die Anwendung höherer Temperaturen wäre wünschenswert, weil dadurch ein besserer Umsetzungsgrad pro Durchgang und somit höhere Cyanwasserstoffkonzentrationen im Reaktionsgas erreicht werden können. Bei dem bekannten Verfahren ist jedoch eine Erhöhung der Temperatur mit Rücksicht auf die Haltbarkeit der Platin-Rhodium-Netze nicht möglich.

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die Umsetzung von Methan und Ammoniak mit sauerstoffhaltigen Gasen in einem Wirbelbett aus katalytisch aktivem Material bei Temperaturen von 1000 bis 1700, vorzugsweise 1250 bis 1500° C durchgeführt wird.

Es ist zwar bekannt, Cyanwasserstoff durch Umsetzung von Ammoniak mit Methan oder Kohlenoxyd ohne Zusatz sauerstoffhaltiger Gase in einem Wirbelbett herzustellen, das indirekt beheizt wird. Diese Verfahren arbeiten bei Temperaturen, die unter denen liegen, die bei der Synthese unter Zusatz von Sauerstoff oder Luft an Platin-Rhodium-Netzen üblich sind. Es war daher auch nicht zu erwarten, daß die Schwierigkeit einer weiteren Temperaturerhöhung bei dem in Gegenwart von Sauerstoff mit Platin-Rhodium-Netzen arbeitenden Verfahren durch ein Wirbelbett aus ausreichend hitzebeständigem, katalytisch aktivem Material gelöst werden kann.

Zur Einstellung der gewünschten Reaktionstemperatur werden die sauerstoffhaltigen Gase zweckmäßig auf einige hundert Grad vorgewärmt. Ebenso können Methan und Ammoniak oder deren Gemische sowie das gesamte Reaktionsgemisch vorerhitzt werden.

Die Aufheizung der vorgewärmten Reaktionspartner geschieht zweckmäßig im Gegenstrom zu den heißen Reaktionsgasen. Diese können gegebenenfalls vorher noch in einem Abhitzekessel zur Erzeugung von Dampf herangezogen werden. Die Vorwärmung der gasförmigen Reaktionspartner ermöglicht in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Durchführung der Synthese des Cyanwasserstoffs in einer Wirbelschicht eine gleichmäßige Verteilung der Anfangstemperatur und einer geregelten Temperaturführung, die wegen der guten Wärmeübertragungseigenschaften in der Wirbelschicht durch die Höhe der Vorwärmtemperaturen festgelegt werden kann. Auf Grund der wesentlich höheren Reaktionstemperaturen lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bessere Umsätze von Ammoniak und Methan erzielen. Zur Er-Verfahren zur Herstellung von Cyanwasserstoff

Anmelder:

Hans J. Zimmer Verfahrenstechnik,
Frankfurt/M., Borsigallee 1-7

Als Erfinder benannt:

Dr. phil. Leonid Andrussow, Paris

zielung der höheren Temperaturen des beanspruchten Bereiches oder bei geringerer Vorwärmung empfiehlt es sich, die Luft ganz oder teilweise durch mit Sauerstoff angereicherter Luft oder konzentriertem Sauerstoff zu ersetzen. Außerdem wird durch Anwendung höherer Sauerstoffkonzentrationen eine Verringerung des Gasvolumens erreicht, die eine erhöhte Konzentration der Cyanwasserstoffsäure im Gasgemisch nach Absorption des Ammoniaks zur Folge hat, so daß auch die nachgeschalteten Anlagen zur Aufarbeitung der Reaktionsgase kleiner ausgelegt werden können.

2S Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ferner möglich, daß das Methan mehrere Prozente Äthan sowie geringe Mengen höherer Kohlenwasserstoffe enthält. Ein zu hoher Gehalt an höheren Kohlenwasserstoffen hat jedoch unter Umständen Rußablagerungen am Katalysator zur Folge. Bei der Mitverwendung von Äthan und höheren Kohlenwasserstoffen für die katalytische Umsetzung zu Cyanwasserstoffsäure empfiehlt es sich daher, den feinkörnigen Kontakt absatzweise oder kontinuierlich durch Abbrennen der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen zu regenerieren.

Der an sich bekannte Wirbelschichtkontakt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht vorzugsweise aus Metallen der Platingruppe auf harten hitzebeständigen Trägern. Als Trägermaterialien eignen sich beispielsweise Sillimanit, gesintertes Aluminiumoxyd oder Siliciumcarbid. Als besonders geeignet sind Katalysatoren bekannt, die Platin und Rhodium im Verhältnis von 80 : 20 enthielten. Die Kontakte werden zweckmäßig in feinkörniger oder körniger Form von etwa 0,5 bis 2,5 mm Durchmesser eingesetzt. Die einzelnen Kontaktteilchen können hierbei die Form von mehr oder minder regelmäßigen Kugeln besitzen. Kurze Röhrchen oder Stäbchen sind gleichfalls brauchbar. Ein bei der Umsetzung im Wirbelbett unter Umständen anfallender Abrieb kann mit an sich bekannten Vorrichtungen, beispielsweise durch Zyklone, aus den Reaktionsgasen abgeschieden wer-

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den. Anschließend wird das Reaktionsgas der Cyanwasserstoff synthese in bekannter Weise aufgearbeitet. An Hand des Beispiels sei das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert:

Beispiel

66 Nm³ Luft werden auf etwa 380 bis 400° C vorerhitzt und mit 16 Nm³ Ammoniak und 18 Nm³ Methan vermischt, das etwa 4% Äthan und höhere Kohlenwasserstoffe enthält. Die gründlich vorgemischten Gase werden von unten in einen Reaktor geführt und dienen zum Aufwirbeln des über einem Rost befindlichen Katalysators. Dieser besteht aus gesinterten Körnern aus reinem a-Aluminiumoxyd von 0,5 bis 2,0 mm Durchmesser, welches vor der Sinterung mit 6% eines Gemisches von 82°/» Platin und 18% Rhodium vermengt ist. Die stündlich durchgesetzte Gasmenge wurde dem Ausmaß des Wirbelbettes angepaßt und hierbei eine lineare Gasströmungsgeschwindigkeit von 1,5 bis 1,8 m/s eingehalten. Der Sauerstoff wurde bereits im unteren Teil der Wirbelbettschicht unter einer Temperaturentwicklung von 1350 bis 1450° C verbraucht. In dem darüber befindlichen Teil des Wirbelbettes fand die endotherme Umsetzung des nicht verbrauchten Medians mit Ammoniak zu Blausäure statt, wobei die Temperatur auf etwa 1250° C zurückging. Mitgerissene Körner des Katalysators wurden aus den Reaktionsgasen in einen Zyklon abgeschieden und die Reaktionsgase über einen Abhitzekessel in die Absorption geführt. Nach saurer Absorption des unzersetzten Ammoniaks, das in 15 bis 16% der Anfangskonzentration anfiel, enthielten die Reaktionsgase 13,5 bis 14 Volumprozent Cyanwasserstoff, bezogen auf das trockene Endgas.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Cyanwasserstoff durch katalytische Umsetzung von Methan und Ammoniak mit sauerstoffhaltigen Gasen bei hohen Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in einem Wirbelbett aus katalytisch aktivem Material bei Temperaturen zwischen 1000 und 1700, vorzugsweise 1250 und 1500° C durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sauerstoffhaltigen Gase und/ oder Methan und Ammoniak vorgewärmt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als sauerstoffhaltiges Gas mit Sauerstoff angereicherte Luft oder technisch reiner Sauerstoff verwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 1 058 485, 1 008 719, 971, 919 769.