MX2010005157A - Metodo mejorado para la produccion de acido cianhidrico por medio de la deshidratacion catalitica de formamida gaseosa. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para la producción de ácido cianhídrico, que consiste en la disposición de formamida gaseosa por evaporación de la formamida líquida en un evaporador (paso i)) y la deshidratación catalítica de la formamida gaseosa (paso ii)), y un dispositivo para llevar a cabo el método de acuerdo con la invención, el dispositivo consiste en al menos un microevaporador y un reactor tubular, y el uso de un microevaporador para evaporar formamida en un método para la producción de ácido cianhídrico a partir de formamida.

Description

MÉTODO MEJORADO PARA LA PRODUCCIÓN DE ÁCIDO CIANHÍDRICO POR MEDIO DE LA DESHIDRATACION CATALÍTICA DE FORMAMIDA GASEOSA DESCRIPCION La presente invención se refiere a un método para la producción de cianuro de hidrógeno, gue consiste en la disposición de formamida gaseosa por evaporación de formamida liguida en un evaporador (paso i) ) y la deshidratación catalítica de la formamida gaseosa (paso ii) ) , y también a un dispositivo para llevar a cabo el método de acuerdo con la invención, el dispositivo consiste en al menos un microevaporador y un reactor tubular, y el uso de un microevaporador para evaporar formamida en un método para la producción de cianuro de hidrógeno a partir de formamida.

El cianuro de hidrógeno es una sustancia química \ importante que sirve como material de inicio, por ejemplo, en numerosas síntesis orgánicas, como la producción de adiponitrilo, ésteres metacrílicos, metionina y agentes acomplej antes (NTA, EDTA) . Además, el cianuro de hidrógeno es necesario para la producción de cianuros de metal alcalino que se utilizan en minería y en la industria metalúrgica. La mayor parte de cianuro de hidrógeno se produce convirtiendo metano (gas natural) y. i amoniaco. En el método llamado Andrussow, se adiciona i oxigeno atmosférico de forma simultánea. De esta forma, la producción de cianuro de hidrógeno procede en forma ¡ endotérmica del metano con amoniaco en el método BMA, opera por lo tanto externamente con un medio calefactor í (metano o H2) . Una desventaja de estos métodos es la alta producción inevitable de sulfato de amonio, ya que la conversión de metano procede económicamente solo con un exceso de ?¾. El amoniaco sin convertir se lava en el j gas de proceso no tratado con ácido sulfúrico. Además, es desventajosa la elevada temperatura que se necesita en ambos métodos antes mencionados. \ Otro método importante para producir HCN es el llamado método SOHIO. La amoxidación del propeno/propano a acrilonitrilo forma aprox. 10% (con base en i i propeno/propano) de cianuro de hidrógeno como un sub- ; producto. i Otro método importante para producir cianuro de hidrógeno ; I en escala industrial es la deshidratación térmica de formamida a presión reducida, lo cual procede de acuerdo con la siguiente ecuación (I) HCONH2 HCN + H20 (I) Esta reacción es acompañada por la descomposición de formamida de acuerdo con la siguiente ecuación (II) para formar amoniaco y monóxido de carbono: HCONH2 NH3 + CO (II) El amoniaco se extrae del gas sin tratar con ácido sulfúrico. Debido a la alta selectividad, sin embargo, únicamente se obtiene una cantidad muy pequeña de sulfato de amonio .

El amoniaco formado cataliza la polimerización del cianuro de hidrógeno deseado y de esta manera origina un deterioro de la calidad del cianuro de hidrógeno y una reducción en la producción del cianuro de hidrógeno deseado.

La polimerización de cianuro de hidrógeno y la formación asociada de hollín se puede suprimir adicionando cantidades pequeñas de oxígeno en la forma de aire, como se describe en EP-A 0 209 039. EP-A 0 209 039 describe un método para disociar la formamida termoliticamente sobre cuerpos de alúmina altamente sinterizada o alúmina-sílice o sobre cuerpos resistentes a la corrosión a temperatura alta en forma de cromo-níquel-acero inoxidable. j La técnica anterior describe otros métodos para producir j cianuro de hidrógeno por deshidratación catalítica de j formamida gaseosa. { I ! Por ejemplo, WO 02/070 588 se refiere a un método para producir cianuro de hidrógeno por deshidratación catalítica de formamida gaseosa en un reactor que tiene una superficie interna del reactor compuesta de un acero que contiene hierro y también cromo y níquel, el reactor preferentemente no contiene ningún elemento interno adicional ni/o catalizadores. i i Por ejemplo, WO 2006/027176 describe un método para ¡ i producir cianuro de hidrógeno por deshidratación j catalítica de formamida gaseosa, en el cual una corriente j I de retorno que contiene formamida se obtiene a partir de j la deshidratación de la mezcla de los productos y se recirculan hacia la deshidratación, la corriente de retorno que contiene formamida contiene desde 5 hasta 50% ¡ en peso de agua. i I La Patente US 2,429,262 describe un método para producir cianuro de hidrógeno por descomposición térmica de i I formamida, en donde la formamida se descompone1 catalíticamente adicionando una solución de una sustancia seleccionada del grupo consistente en ácido fosfórico y compuestos que forman ácido fosfórico en la¡ j descomposición térmica a una corriente de vapor de formamida, la mezcla se calienta desde 300 hasta 700°C y los productos resultantes se enfrían rápidamente. De ¦ acuerdo con la Patente US 2,429,262, la formamida! preferiblemente se evapora muy rápido para formar vapor de formamida. Por ejemplo, la formamida se puede introducir en una corriente delgada o en cantidades j discretas pequeñas hacia un evaporador rápido, calentado ! a una temperatura arriba del punto de ebullición de la formamida, preferiblemente desde 230 hasta 300°C o más ¡ alta.

La Patente US 2,529,546 describe un método para1 producir cianuro de hidrógeno descomponiendo j térmicamente la formamida, en donde la formamida se descompone térmicamente en la fase de vapor en presencia de un catalizador que contiene tungstato ¡ i metálico. La Patente US 2,529, 546 - como la US i 2,429,262 - propone evaporar la formamida utilizando un evaporador rápido con el cual la formamida liquida se puede calentar muy rápidamente.

De acuerdo con los ejemplos en la Patente US 2,429,262 Y Patente US 2,529,546, la evaporación de la formamida se realiza a una presión normal de 250°C. Sin embargo, es evidente de los ejemplos en la Patente US 2,529,546 que la selectividad en el método para producir cianuro de hidrógeno descrito en la Patente US 2,529,546 es baja.

La patente DE-A 10 2005 051637 describe un sistema reactor especifico que consiste en un reactor microestructurado que tiene una zona de reacción para realizar una reacción química, la zona de reacción siendo calentada por medio de una fuente de calor. La fuente de calor consiste en calentamiento sin contacto. El sistema reactor es adecuado para aplicaciones en fase gaseosa catalítica, haciendo mención de la síntesis HCN por el método Andrussow (oxidación de una mezcla de amoniaco y metano a aprox. 1200°C sobre un catalizador de Pt (en general una malla de Pt) ) por el método Degussa-BMA (conversión catalítica de amoniaco y metano a cianuro de hidrógeno e hidrógeno) y por el método Shavinigan (conversión propano y amoniaco en ausencia de un catalizador a temperaturas generalmente > 1500°C, en el cual el calor de la reacción se suministra con la ayuda de un lecho fluidizado calentado directamente, compuesto de partículas de carbono. Desde un punto de vista tecnológico del método, estas reacciones en la fase gaseosa a temperaturas altas comunes difieren significativamente del método para producir cianuro de hidrógeno por medio de la separación de formamida, el cual consiste en dos etapas, específicamente la evaporación de formamida que es líquida a temperatura ambiente (punto de ebullición 210°C) y la subsiguiente separación catalítica a cianuro de hidrógeno y agua (deshidratación catalítica) . Además de un reactor en el cual se separa el vapor de formamida, es necesario en este proceso proporcionar un evaporador en el cual se evapore primero la formamida líquida. Debido a que los materiales iniciales en los otros métodos antes mencionados son gaseosos a temperatura ambiente, estos métodos no contienen ningún paso correspondiente a la evaporación de la formamida.

Con respecto a la técnica anterior antes mencionada, un objetivo de la presente invención es proporcionar un método para producir cianuro de hidrógeno por deshidratación catalítica de formamida gaseosa que tiene una alta selectividad para el cianuro de hidrógeno y se puede operar a presiones máximas (cerca de la presión normal o más alta) .

Este objetivo se obtiene por un método para producir cianuro de hidrógeno, que consiste en i) proporcionar formamida gaseosa evaporando formamida liquida en un evaporador; y ii) deshidratar catalíticamente la formamida gaseosa.

En el método de acuerdo con la invención, el tiempo de residencia de la formamida en el evaporador en el paso i) es <20 s, preferiblemente <10 S, con base en la formamida líquida.

Se ha encontrado que, sorprendentemente, debido a los tiempos de residencia muy cortos en el evaporador, la formamida se puede evaporar en el paso i) casi por completo, de preferencia completamente, sin formación de sub-productos . Por lo regular, con la ayuda del método de acuerdo con la invención, la formamida se evapora con pérdidas de producto de < 2% (con base en la cantidad total de formamida utilizada), preferiblemente < 0.5%.

Se da preferencia a realizar la evaporación en el paso i) del método de acuerdo con la invención a una presión desde 400 mbar hasta 4 bar, más preferiblemente desde 600 mbar hasta 2 bar, más preferiblemente desde 800 mbar hasta 1.4 bar. Las temperaturas en el paso i) del método de acuerdo con la invención generalmente son desde 185 hasta 265°C, preferiblemente desde 210 hasta 260°C, más preferiblemente desde 215 hasta 240°C.

En lo anterior y en adelante, se entiende que la presión especificada en cada caso significa la presión absoluta.

Otro factor significativo para la preparación de cianuro de hidrógeno por deshidratación de la formamida gaseosa por el método de acuerdo con la invención no es la carga superficial, es decir, al igual que no es el coeficiente de transferencia de calor del evaporador utilizado en el paso i) para evaporar la formamida. La carga superficial del evaporador generalmente es desde 5 hasta 500 kg/m2h) . En la presente, los intercambiadores de calor/evaporadores eficientes correspondientes al estado de la técnica obtienen valores similares. Lo que es crucial es, sorprendentemente, la carga de liquido con base en el volumen del evaporador (salida del evaporador de volumen especifico) . La salida del evaporador de volumen especifico utilizado en el paso i) del método de acuerdo con la invención preferiblemente es desde 10 hasta 2000 MW/m3, más preferiblemente desde 50 hasta 1500 MW/m3, más preferiblemente desde 100 hasta 1000 MW/m3.

Se da preferencia a calentar el evaporador utilizado en el paso i) del método de acuerdo con la invención - en el caso de un medio de condensación o de un liquido que fluye como un portador de calor - a una temperatura que sea al menos de 5°C, preferiblemente desde 5 hasta 150°C, más preferiblemente desde 20 hasta 50°C, arriba de la temperatura de ebullición de la formamida (219°C) .

En el caso de gases fluentes como portadores de calor, por ejemplo, gases de combustión, la temperatura generalmente es de por lo menos 5°C, preferiblemente desde 30 hasta 600°C, más preferiblemente desde 50 hasta 400°C, más preferiblemente desde 100 hasta 300°C, arriba de la temperatura de ebullición de la formamida (210°C) .

El medio calefactor utilizado puede ser cualquier medio calefactor (portador de calor) conocido por los expertos en la técnica, por ejemplo vapor, gas calefactor o fluido calefactor. Además, es posible el calentamiento del evaporador por fuente de calor eléctrica, por ejemplo por medio de alambres calefactores o cartuchos calefactores. Los aparatos y medidas adecuadas para calentar las superficies del evaporador son conocidos por los expertos en la técnica.

Los evaporadores adecuados en el paso i) del método de acuerdo con la invención incluyen evaporadores en los cuales se puede evaporar la formamida con un tiempo de residencia de < 20s, preferiblemente < 10s, más preferiblemente < 2s. En el método de acuerdo con la invención, se da preferencia al uso de aparatos microestructurado como los evaporadores del paso i) . El uso de aparatos microestructurados como evaporadores -mencionados de aquí en adelante como microevaporadores -es conocido por los expertos en la técnica y se describen, por ejemplo, en -DE-A 101 32 370, WO 2005/016512 Y WO 2006/108796.

DE 101 32 370 describe un microevaporador para celdas de combustible que es pequeño y proporciona un medio evaporado homogéneamente. El medio que se evapora de acuerdo con DE-A 101 32 370 es metanol.

WO 2005/016512 describe un microevaporador que se utiliza en un método para eliminar al menos un compuesto volátil de una mezcla de sustancias reactivas o no reactivas. El microevaporador tiene canales para guiar la mezcla de sustancias que tiene un diámetro hidráulico desde 5 hasta 1000 µp? y un área de evaporador especifica de al menos 103m2/m3.

WO 2006/108 796 describe un microevaporador que contiene un recubrimiento que consiste en material térmicamente conductor, en el cual se proporciona una cámara de alimentación de liquido y una cámara recolectora de vapor, entre las cuales se arreglan a lo largo microcanales con dimensiones transversales en el intervalo submilimétrico entre si en un plano, y contiene medios para calentar el liquido que se va a evaporar, los canales del microevaporador están arreglados en una región trapezoidal que tiene una región de entrada de abertura transversal más pequeña hacia la cámara de alimentación de liquido y una región de salida de abertura transversal mayor hacia la cámara recolectora de vapor. De acuerdo con WO 2006/108796, el microevaporador se utiliza para evaporar el medio liquido, por ejemplo agua, alcoholes o mezclas de alcohol-agua, gases líquidos o alcanos líquidos para procesarlos posteriormente, los microevaporadores se utilizan, por ejemplo, en el sector de la tecnología de celdas de combustible.

De esta manera, los microevaporadores adecuados son conocidos por los expertos en la técnica. El uso de microevaporadores para evaporar la formamida en un método para producir cianuro de hidrógeno por deshidratación de la formamida gaseosa, sin embargo, no se describe en la técnica anterior.

Un microevaporador utilizado con preferencia en el paso i) del método de acuerdo con la invención contiene varias capas microestructuradas, paralelas de canales de evaporación y calentamiento arreglados uno encima de otro en sucesión alternante, esas capas preferiblemente están configuradas de manera que cada capa tiene una multitud de canales arreglados en paralelo entre si que forman una vía de flujo continuo desde un lado de la capa hasta el lado contrario de la capa.

En el contexto de la presente invención, se entiende que una capa significa una unidad estructural plana, prácticamente bi-dimensional, es decir, una unidad estructural cuyo espesor en relación con esa área es insignificantemente baja. La capa preferiblemente es un panel esencialmente plano.

Las capas, especialmente paneles son -como se menciona anteriormente- microestructuradas en virtud de que tienen canales a través de los cuales fluye la formamida (llamados canales del evaporador) o portador de calor (medio calentador) (llamados medios calefactor. Si las superficies del evaporador se calientan por medio del suministro de calor eléctrico, por ejemplo por medio de alambres calefactores o cartuchos calefactores, se pueden omitir los canales calefactores. Se entiende que el ¦ término "microestructurado" significa que el diámetro; I hidráulico medio, de los canales no es mayor de 1 mm.

La presente invención, por lo tanto además proporciona un ¡ método de acuerdo con la invención en el cual, en el paso | i) del método de acuerdo con la invención, se utiliza un microevaporador que tiene canales para guiar la formamida que tiene un diámetro hidráulico desde 5 hasta 4000 µp?, preferiblemente desde 10 hasta 1000 um, más preferiblemente desde 100 hasta 300 uní.

En una modalidad preferida del microevaporador utilizado en el paso i) del método de acuerdo con la invención alternando con las capas (A) a través de las cuales fluye la formamida se arreglan capas (B) a las cuales se ! ¡ suministra un portador de calor en un lado y salen en el ¡ I otro lado. En este caso, es posible que el arreglo ¡ i alternativo de capas A, B se configure de manera que cada ¡ capa A sea seguida por una capa B, o de manera que dos oj más capas A sucesivas sean seguidas cada una por una capa ¡ B, o de manera que dos o más capas B sucesivas sean seguidas cada una por una capa A.

El microevaporador utilizado con preferencia, de acuerdo con las circunstancias, se forma generalmente de más de 30 capas, preferiblemente más de 100 capas, más; i preferiblemente más de 200 capas. j Los canales de las capas A y B se pueden arreglar para 1 dar origen a un flujo de corriente cruzada, contracorriente o co-corriente . Además, es posible cualquier forma mixta deseada. i La Fig. 1 muestra, como ejemplo, una sección tri- j i dimensional esquemática de un microevaporador, las capas I A y B están arregladas de forma alternativa en la figura! 1, cada capa A siendo seguida por una capa B, y el arreglo de las capas A y B siendo de tal manera que de origen a un flujo de corriente cruzada.

En la figura 1: j A significa capas A a través de las cuales fluye \ formamida 1 B significa capas B a través de las cuales fluye el¡ I portador de calor (medio calefactor) . ¡ i I Las flechas en cada caso indican la dirección del flujo de la formamida o del medio calefactor.

El microevaporador utilizado con preferencia en el paso i) del método de acuerdo con la invención contiene al; menos un dispositivo distribuidor y al menos un i dispositivo recolector para distribuir y recolectar la j formamida y el portador de calor. En una modalidad, el' dispositivo distribuidor y recolector en cada caso está configurado como una cámara arreglada fuera o dentro de una pila de capas A, B. En este caso, las paredes de las cámaras pueden ser rectas o, por ejemplo, estar curvadas i en un semicírculo. Lo que es esencial es que la forma ¡ geométrica de la cámara es adecuada para configurar el ! I flujo y caída de presión para obtener un flujo homogéneo! a través de los canales del microevaporador. En una modalidad particularmente preferida de un distribuidor, la formamida líquida se rocía homogéneamente desde arriba sobre los orificios de los canales del evaporador, por i ejemplo, con toberas conocidas por los expertos en la; técnica, o por flujo hacia los canales desde abajo. En ¡ I este caso, los canales se calientan en la región ' inferior, generalmente a temperaturas de < 150°C, en las cuales no se lleva a cabo la descomposición y la formamida está presente en forma liquida, y se calienta en la parte corriente abajo - la parte real del evaporador.

En una modalidad de la presente invención, los dispositivos distribuidores y recolectores están arreglados cada uno dentrote una pila de capas A, B, preferiblemente en virtud de que los canales de cada capa A están arreglados en paralelo entre si, en la región de los dos extremos de las capas A, teniendo cada una un canal transversal que conecta los canales arreglado paralelo entre si y todos los canales transversales dentro de la pila de las capas A, B. En esta modalidad también, es esencial el flujo homogéneo a través de los canales .

En una modalidad preferida de la presente invención, tanto para las capas A y para las capas B a través de cuyos canales fluye un portador de calor, en cada caso se proporciona un dispositivo distribuidor y recolector para corresponder con el dispositivo distribuidor y recolector para las capas A, las cuales se han descrito anteriormente.

La Figura 2 muestra, como ejemplo, una vista esquemática! plana de una capa, la cual puede ser una capa A o B.; I i Dentro de la capa, se muestran esquemáticamente un! I dispositivo distribuidor V y un dispositivo recolector S. i En la figura 2, V significa dispositivo distribuidor S significa dispositivo recolector j K significa canales. ¡ i Puede ser ventajoso realizar el paso i) del método de acuerdo con la invención de tal manera que un perfil de temperatura se pase a lo largo de los canales de cada capa A en virtud de que se proporcionan dos o más zonas calefactor o enfriamiento por capa con al menos, en cada j i caso, un dispositivo distribuidor y recolector por zona ¡ calefactor o enfriamiento de las capas B para el j calentamiento adecuado en los canales de las capas A.

La salida del evaporador especifico del microevaporador utilizado con preferencia en el paso i) del método de [ acuerdo con la invención es, en una modalidad preferida ¡ de la presente invención, desde 5 hasta 200 kg/m2h, ¡ preferiblemente desde 10 hasta 200 kg/m2h, más : preferiblemente desde 50 hasta 150 kg/m2h. la salida del evaporador de volumen especifico generalmente es desde 100 hasta 2000 MW/m3.

El microevaporador utilizado de acuerdo con la invención se puede producir por el método conocido por los expertos en la técnica. Los métodos adecuados se describen, por ejemplo, en V. Hessel, H. Lówe, A. Müller, G. Kolb, Chemical Micro Process Engineering-Processing and Plants, iley-VCH, Weinheim, 2005, p. 385 to 391 and W. Ehrfeld, V. Hessel, V. Haverkamp, Microreactores, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemestry, wiley-VCH, Weinheim 1999. Comúnmente, la producción consiste en la generación de una microestructura en las capas individuales procesando paneles de materiales adecuados para el microevaporador, el apilamiento de las capas, la unión de las capas para ensamblar el microevaporador y la inserción de conexiones para la entrada de la formamida liquida y la salida de la formamida gaseosa y si es adecuado para la entrada y salida del portador de calor. DE-A 10 2005 051 637 describe diversos métodos de producción para reactores microestructurados que se pueden emplear de forma correspondiente para producir el microevaporador utilizado de acuerdo con la invención.

En el general, el paso i) del método de acuerdo con la invención se realiza alimentando formamida liquida al evaporador, preferiblemente al microevaporador . Esta se evapora en el paso i) del método de acuerdo con la invención para dar formamida gaseosa, la cual se utiliza después para la deshidratación catalítica en el paso ii) del método de acuerdo con la invención. j Se da preferencia a evaporar la formamida en el paso i del método de acuerdo con la invención complemente (sin residuo) . Se da preferencia particular a evaporar la formamida en el paso i) completamente y a supercalentar el vapor de formamida resultante a temperaturas generalmente de 230°C o más. El vapor de formamida supercalentado se puede utilizar directamente en el paso i) · I Antes de alimentar la formamida gaseosa obtenida en el i paso i) hacia el paso ii) del método de acuerdo con la j invención, se puede adicionar oxígeno a la formamida j gaseosa, por ejemplo en la forma de oxígeno atmosférico de una mezcla de gas que contiene oxígeno, en cuyo caso la fracción de oxígeno puede, si es adecuado, suministrarse en un estado precalentado.

En una modalidad preferida, el paso ii) del método de acuerdo con la invención se realiza en la presencia de oxigeno, preferiblemente oxigeno atmosférico. Las cantidades de oxigeno, preferiblemente oxigeno atmosférico, en general son desde > 0 hasta 10% molar, con base en la cantidad de formamida utilizada, preferiblemente desde 0.1 hasta 10% molar, más preferiblemente desde 0.6 hasta 3% molar.

De forma subsiguiente, la formamida gaseosa (vapor de formamida) o la mezcla formamida-oxigeno, preferiblemente la mezcla formamida-aire, se pueden llevar en un intercambiador de calor a temperaturas de 350 °C o más antes de suministrarse al paso ii) . Sin embargo, de otro modo también es posible utilizar el vapor de formamida ligeramente supercalentado mencionado anteriormente obtenido en el paso i) directamente, si es adecuado después de la adición de oxigeno, en el paso ii) .

La deshidratación catalítica en el paso ii) del método de acuerdo con la invención se efectúa generalmente a temperaturas desde 350 hasta 650°C, preferiblemente desde 380 hasta 550°C, más preferiblemente desde 440 hasta 510°C. Sin embargo, cuando se seleccionan temperaturas más altas, se esperan peores selecciones y conversiones.

La presión en el paso ii) del método de acuerdo con la invención generalmente es desde 70 mbar hasta 3 bar, preferiblemente desde 400 mbar hasta 1.5 bar, preferiblemente desde 600 mbar hasta 1.4 bar.

Los reactores utilizados en el paso ii) del método dej acuerdo con la invención pueden ser todos reactores! conocidos por los expertos en la técnica para la¡ deshidratación de formamida. En el paso ii) del método dej I acuerdo con la invención, se da preferencia al uso de reactores tubulares, siendo conocidos los reactores tubulares adecuados por los expertos en la técnica. Más preferiblemente, los reactores tubulares son reactores! multitubulares . Los reactores multitubulares adecuados son de otro modo conocidos por los expertos en la técnica . I Los materiales adecuados de los reactores utilizados enj el paso ii) del método de acuerdo con la invención son dej otro modo conocidos por los expertos en la técnica. Se dai preferencia al uso de una superficie que contenga hierroj como la superficie interna del reactor. En una modalidadj i particularmente preferida, la superficie interna delj I reactor se forma de acero, el cual más preferiblemente j contiene hierro y también cromo y níquel. La proporción! de hierro en el acero que preferiblemente forma laj superficie interna del reactor generalmente es de > 50%! en peso, preferiblemente > 60% en peso, más preferiblemente > 70% en peso. El resto generalmente es níquel y cromo, y es posible si es adecuado para cantidades pequeñas u otros metales como molibdeno, manganeso, silicio, aluminio, titanio, tungsteno, cobalto para estar presentes en una proporción generalmente desde 0 hasta 5% en peso, preferiblemente desde 0 hasta 2% en peso. Las calidades de acero adecuadas para la superficie interna del reactor generalmente son calidades de acero correspondientes a las normas 1.4541, 1.4571, 1.4573,: 1.4580, 1.4401, 1.4404, 1.4435, 2.4816, 1.3401, 1.4876 y¡ 1.4828. Se da preferencia a utilizar las calidades de j acero correspondientes a las normas 1.4541, 1.4571, ¡ 1.4828, 1.3401, 1.4876 y 1.4762, preferencia particular a calidades de acero correspondientes a las normas 1.4541, ; 1.4571, 1.4762 y 1.4828. ¡ I Con la ayuda de ese reactor tubular, la deshidratación ¡ catalítica de formamida gaseosa para cianuro de hidrógeno en el paso ii) del método de acuerdo con la invención es posible sin tener que utilizar catalizadores adicionales o el reactor que tiene elementos internos adicionales.

Sin embargo, de otro modo es posible que la deshidratación catalítica en el paso ii) del método de acuerdo con la invención se realice en la presencia de cuerpos moldeados como catalizadores, en los cuales los cuerpos moldeados son preferiblemente cuerpos moldeados altamente sinterizados formados a partir de alúmina y si es apropiado de sílice, preferiblemente compuestos desde 50 hasta 100% en peso de alúmina y desde 0 hasta 50% en peso de sílice, más preferiblemente compuestos desde 85 hastA 95% en peso de alúmina y desde 5 hasta 15% en peso de sílice, o de cromo-níquel acero inoxidable, como se describe, por ejemplo, en EP-A 0 209 039. Además, los catalizadores adecuados utilizados en el paso ii) del método de acuerdo con la invención son empaques hechos de acero u óxido de hierro en materiales de soporte poroso, por ejemplo, alúmina. Los empaques adecuados se describen, por ejemplo, en DE-A 101 38 553.

Cuando se utilizan cuerpos moldeados, los posibles cuerpos moldeados pueden ser moldes ordenados o aleatorios, por ejemplo anillos Raschig, anillos Pall, tabletas, esferas, y moldes similares. Lo que es esencial aquí es que los empaques permiten buena transferencia de calor con una caída de presión moderada. El tamaño y geometría de los moldes utilizados en general se guía por el diámetro interno de los reactores que se van a llenar con estos cuerpos moldeados, preferiblemente reactores tubulares .

Los empaques adecuados hechos de acero inoxidable u óxido de hierro en general son empaques estructurados. Los empaques estructurados son preferiblemente mezcladores estáticos. El uso de los mezcladores estáticos permite que se obtenga presión homogénea y excelente transferencia de calor en el reactor tubular. Los mezcladores estáticos pueden tener cualquier geometría conocida por los expertos en la técnica. Los mezcladores estáticos preferidos están construidos de hojas metálicas, las cuales pueden ser hojas perforadas y/u hojas moldeadas. Por supuesto también es posible utilizar hojas perforadas moldeadas.

Los cuerpos moldeados adecuados se describen en EP-A 0 209 039, y los mezcladores estáticos adecuados se describen en DE-A 101 38 553.

De igual forma es posible que, en el paso ii) del método de acuerdo con la invención, se utilice un reactor, preferiblemente un reactor tubular, el cual tiene cuerpos moldeados y/o empaques hechos de acero u óxido de hierro en un soporte poroso, y cuya pared del reactor es adicionalmente activa catalíticamente. Los materiales adecuados para la pared del reactor que son activas catalíticamente en el paso ii) del método de acuerdo con la invención se especifican anteriormente y se describen, por ejemplo, en WO 02/070588.

El tiempo óptimo de residencia de la corriente gaseosa de formamida en el paso ii) del método de acuerdo con la invención, cuando se utiliza un reactor tubular (el cual se prefiere) se calcula a partir de la carga de formamida específica de la longitud, la cual preferiblemente es desde 0.02 hasta 0.4 kg/ (mh) , preferiblemente desde 0.05 hasta 0.3, más preferiblemente desde 0.08 hasta 0.2, en la región de flujo laminar. El tiempo óptimo de residencia de la corriente gaseosa de formamida en el paso ii) del método de acuerdo con la invención, cuando se utiliza un reactor tubular (el cual es preferido) , se calcula a partir de la carga de formamida específica del área, la cual generalmente es desde 0.1 hasta 100 kg/m2, preferiblemente desde 0.2 hasta 50 kg/m2, más preferiblemente desde 0.5 hasta 20 kg/m2.

El método de acuerdo con la invención para producir cianuro de hidrógeno produce el cianuro de hidrógeno deseado en altas selectividades generalmente de > 85%, preferiblemente > 90%, y conversiones generalmente de > 70%, preferiblemente > 80%, de manera que se obtienen producciones generalmente de > 60%, preferiblemente > 75%, más preferiblemente > 88%.

En el caso del uso preferido de microevaporadores, si como las ventajas antes mencionadas, adicionalmente es posible proporcionar plantas para producir cianuro de hidrógeno que son significativamente más pequeñas que las plantas utilizadas comúnmente para producir cianuro de hidrógeno. Esas plantas son más móviles y por lo tanto más versátiles, y pueden, por ejemplo, construirse donde se requiere el cianuro de hidrógeno, de manera que se puede evitar el transporte de cianuro de hidrógeno o sales de cianuro de hidrógeno (por ejemplo sales de metales alcalinos y metales alcalino térreos) sobre grandes distancias.

Como se menciona anteriormente, el aparato inventivo para producir cianuro de hidrógeno es pequeño y por lo tanto de uso flexible.

La presente invención además se proporciona para el uso de un microevaporador para evaporar formamida en un método para producir cianuro de hidrógeno a partir de la formamida. ¡ I Los microevaporadores preferidos, reactores tubulares preferidos y un método preferido para producir cianuro de hidrógeno a partir de formamida ya se ha mencionado anteriormente.

Los ejemplos que siguen proporcionan otra demostración de la invención.

EJEMPLOS I Evaporación ' Ejemplo 1 Los experimentos se realizaron en un aparato de 1 destilación de laboratorio, por lote que consiste en un matraz de tres cuellos, termómetro y aparato de destilación de agua fría. El matraz inicialmente se cargó j en cada caso con 50 g de formamida, se llevó a 1 temperatura de ebullición muy rápidamente y diversas presiones y se destiló. El calentamiento se efectuó con: una manta eléctrica calefactora. La medida utilizada para ¡ la descomposición de la formamida es la diferencia en masa entre la formamida cargada inicialmente y el peso de destilación .

Tabla 1: Perspectiva general de los resultados para evaporación de formamida en un matraz Ejemplo 2 ; Los experimentos se realizaron con un microevaporador ¡ formado a partir de 1700 canales rectangulares. Los canales rectangulares tienen dimensiones de 200 x 100 m y longitud de 14 mm. Los canales rectangulares están ¡ divididos con la mitad del lado calefactor y la mitad del \ i lado de evaporación y están arreglados en capas j alternativas en contracorriente entre si. En general, el microevaporador está formado de 50 capas. El microevaporador se calienta con vapor a 40 bar a través | de los canales calefactor. Los canales del evaporador j están cargados con 100 g/n de formamida. Esto corresponde. a una salida del evaporador de volumen específico de 130 /m3. Sobre un tiempo del experimento de 6 h, no se observó aumento en la caída de presión sobre los canales. El vapor de formamida se condensó con un condensador de laboratorio habitual. La medida utilizada para la descomposición de la formamida es la diferencia en masa entre la formamida cargada inicialmente y el peso del condensado .

Tabla 2: Perspectiva general de los resultados para la evaporación de formamida en un microevaporador Descomposición El experimento se llevó a cabo con reactores tubulares de 40 mm de longitud y diámetro interno de 12 mm. El aparato experimental contiene un bloque de plata en el cual se insertó el tubo de reacción con un ajuste apretado. Los tubos consisten en acedo 1.4541. El bloque de plata se calentó con varillas calefactoras . Como resultado de la buena transferencia de calor en el lecho de plata, se j pudo asegurar la operación isotérmica de la pared delj tubo. El reactor se cargó con vapor de formamida y se' operó a 520°C.

Ejemplo 3 El experimento se llevó a cabo en el aparato como se j describe anteriormente en "Descomposición". La presión de! la reacción es de 600 mbar.

Tabla 3: Perspectiva general de la descomposición de > formamida en un reactor tubular a 600 mb ! Ejemplo 4 ¡ I i El experimento se llevó a cabo en el aparato como se i describe anteriormente en "Descomposición". La presión de la reacción es de 400 mbar.

Tabla 4: Perspectiva general de la descomposición formamida en un reactor tubular a 400 mbar Ejemplo 5 El experimento se llevó a cabo en el aparato como se describe anteriormente en "Descomposición". La presión de la reacción es de 230 mbar.

Tabla 5: Perspectiva general de la descomposición de formamida en un reactor tubular a 230 mbar Suministro de Conversión Selectividad HCN formamida 100 g/n 93% 95%

Claims (1)

1. ? REIVINDICACIONES Un método para producir cianuro de hidrógeno, que consiste en i) proporcionar formamida gaseosa evaporando formamida liquida en un evaporador; y ii) deshidratar catalíticamente la formamida gaseosa . en donde el tiempo de residencia de la formamida en el evaporador en el paso i) es < 20s con base en la formamida líquida, en donde el evaporar utilizado en el paso i) es un aparato microestructurado . El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la evaporación en el paso i) se efectúa a una presión desde 400 mbar hasta 4 bar absoluto. El método de acuerdo con la reivindicación 1 a 3, en donde la evaporación en el paso i) se efectúa a temperaturas desde 185°C hasta 265°C. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la salida del evaporador especifica de volumen del evaporador utilizado en el paso i) es desde 10 hasta 2000 MW/m3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde, para guiar la formamida, el microevaporador tiene canales que tienen un diámetro hidráulico desde 5 hasta 4000 µp?. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el microevaporador tiene una salida del evaporador especifica del volumen desde 100 hasta 2000 MW/m3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la deshidratación catalítica en el paso ii) se efectúa a temperaturas desde 350 hasta 650°C. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la deshidratación catalítica en el paso ii ) se realiza a una presión desde 70 mbar hasta 3 bar absoluto . ? ¡ i El método de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la deshidratación en el paso ii) se realiza a i una presión desde 400 mbar hasta 1.5 bar absoluto. ¡ El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la deshidratación catalítica en el paso ii) se efectúa en un reactor tubular, preferiblemente un reactor multitubular . El método de acuerdo con cualquiera de las ! reivindicaciones 1 a 10, en donde la deshidratación catalítica en el paso ii) se efectúa en la presencia; de cuerpos moldeados seleccionados de cuerpos j moldeados altamente sinterizados formados de alúmina! y si es adecuado de sílice, y cuerpos moldeados de cromo-níquel-acero inoxidable, o en presencia de j empaques hechos de acero u óxido de hierro en j materiales de soporte poroso como catalizadores, y/o la superficie interna del reactor tubular se forma ¡ de acero y sirve como un catalizador. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la deshidratación catalítica en el paso ii) se realiza en presencia de ¡ oxigeno. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en donde la deshidratación catalítica en el paso ii) se efectúa a una carga de formamida específica de la longitud desde 0.02 hasta 0.4 kg/ (mh) en el intervalo de flujo laminar. El uso de un microevaporador para evaporar formamida en un proceso para producir cianuro de hidrógeno a partir de formamida.