NO162575B - L seanordning. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av hydrogencyanid.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av hydrogencyanid ved reaksjon mellom ammoniakk, metan, (eller gassformede blandinger som inneholder minst 90 % metan, særlig «naturgass»), nitrogen og oksygen ved høyere temperaturer i gassfasen i nærvær av en passende metallisk katalysator, som platina eller en platinalegering. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er forbedret i forhold til de kjente fremgangsmåter av denne art, og forbedringen oppnås når man ved reaksjonen anvender spe-

sielle molforhold mellom reaktantene.

En kjent industriell hydrogencyanidsyntese

gjør bruk av ammoniakk, metan og luft, hvorved den varme som er nødvendig for gjennomføring av den endotherme reaksjon:

leveres av den samtidig foregående oksydasjon

av metanet. Vanligvis gjennomføres prosessen i nærvær av metalliske katalysatorer og ved temperaturer som strekker seg fra 900 til 1200° C,

idet det anvendes et stort overskudd av luft. De gasser som forlater katalysesonen, inneholder ikke bare hydrogencyanid, men også karbonmo-noksyd, hydrogen, damp, nitrogen og karbon-dioksyd, samt ikke reagert metan og ammoniakk. Hydrogencyanidet er derfor meget fortynnet, hvilket gir anledning til betydelige tekniske vanskeligheter ved konsentreringen av dette. Man møter lignende vanskeligheter når det arbeides med meget store mengder av metan i forhold til ammoniakkmengden.

Omdannelsen til, og utbyttet av hydrogencyanid, som kan oppnås ved gjennomføring av de nettopp kjente prosesser, oppnår ikke høye verdier, hvilket i forbindelse med de ulemper som knytter seg til fortynningen av det oppnådde hydrogencyanid gjør anvendelsen av disse kjente metoder lite tiltrekkende.

Det er også kjent å underkaste de reagerende gasser en forvarmning ved høy temperatur, hvilket bevirker at reaksjonen kan gjennomføres på tross av nærværet av relativt små mengder luft, hvorved (det oppnås høyere konsentrasjoner av hydrogencyanid i utgangsgassene. Imidlertid medfører innføringen av et forvarmningsstadium ved høy temperatur betydelige komplikasjoner. I praksis er anvendelsen av forvarmere, som arbeider ved høye temperaturer, temmelig besvær-lig, og dessuten krever ammoniakkens relativt lave dissosiasj onstemperatur at det må oppvar-mes separat, hvilket ytterligere kompliserer pro-sessens teknologi.

Oppfinnelsens formål er å angi en fremgangsmåte av den art som er angitt i innledningen til krav 1, som er mere egnet, som gir en bedre omdannelsesgrad og et bedre utbytte, i forbindelse med hvilken størrelsen av det tilsvarende anlegg kan gjøres mindre, eller i forbindelse med hvilken det tilsvarende anlegg får større kapasitet, som bevirker en reduksjon av energi-behovet pr. kg. fremstilt hydrogencyanid, og som gir anledning til dannelsen av en brennbar blanding av luft og gass med større brennverdi etter fjerningen av hydrogencyanidet og den ikke reagerende ammoniakk.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som er av den :art som er angitt i innledningen til krav 1, er særegen ved det i den karakteriserende del av krav 1 angitte. En katalysator av platina eller en platinalegering i nettform er særlig godt egnet, men det kan anvendes andre materialer med passende holdbarhet og aktivitet, herunder særlig andre metaller i platinagruppen og disses legeringer.

Det viste seg overraskende at det er mulig å oppnå ikke bare en meget høy konsentrasjon av hydrogencyanid i de utgående gasser, mén også en betydelig økning både i omdannelsesgrad og utbytte, selv om det ikke arbeides med meget store mengder av oksygen og/eller metan i forhold til ammoniakk, når fremgangsmåten gjen-nomføres med en gassformig blanding med en sammensetning med følgende molforhold: (a) O2/(02 + No) større enn 0,21, opp til 0,40 (b) (02 + N2)/NH3 fra 4,80 til 3,67 (c) (02 -f N2)/CH4 fra 4,55 til 2,80.

Fremgangsmåten for fremstilling av hydrogencyanid ifølge oppfinnelsen kan lett gjennom-føres ved enten til luftledningen eller til den blanding som føres til reaktoren, å tilsette en mindre mengde oksygen, hvis størrelse passende kan være 8 — 10 volumprosent i forhold til den totale blanding. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan videre gjennomføres industrielt, fordi den tillater en sikker arbeidsgang hva angår brennbarheten av den i fremgangsmåten inn-gående gassblanding.

Fig. 1 viser den øvre del av et eksperimentelt ternært diagram, hvis hjørnepunkter representerer henholdsvis blandingen av nitrogen og oksygen, metan og ammoniakk, hvorved de punkter som ligger på benene av trekanten re-

presenterer de binære blandinger, og de punkter som ligger innenfor trekantens område representerer de ternære blandinger. Et. slikt diagram viser gassformede blandinger med forskjellige ver-o2

dier av det molare forhold

02 + N2

Hvis man betrakter en blanding av ammoniakk, metan og nitrogen og oksygen, hvor

o2

det molare forhold er lik 21 % (sva-Os + N2

rende til luft), er den linje som svarer til de tilsvarende brennbarhetspunkter ved romtempera-tur, linjen a, som passerer gjennom punktene A og B. Arealet under denne linje representerer den ikke brennbare sone. Hvis man f. eks. tar en blanding som representeres ved punktet 1 (som ligger innenfor rammene av de kjente indu-strielle prosesser til fremstilling av HCN fra NH3, CH4 og luft), som svarer til de følgende volum-prosenter: NH3 — 10,7 %, CH4 — 14%, luft — 75,3 %, er avstanden fra dette punkt fra linjen a så stor at de kritiske variasjoner av strøm - ningshastighetene av massene av gassblandin-gens enkelte bestanddeler, som er nødvendige for å bringe de tilsvarende blandinger til en brennbar tilstand, svarer til ca. + 37 % for luften, — 37 % for metanen og — 100 % for ammoniakken.

De linjer gjennom de brennbarhetspunkter, som svarer til slike blandinger av ammoniakk, metan, nitrogen og oksygen, hvor forholdet

o2

— er lik henholdsvis 24,5, 30 og 40 volum-02 + N2

prosent, representeres i diagrammet ved linjene b, c og d, som passerer gjennom C og D, E og F, og G og H. Blandinger, som er representert ved punktene 2, 3, 3', 3" og 4, og som ligger i det om-rådet, som svarer til kravene i-nærværende an-søkning og likeledes svarer til de i det følgende angitte eksempler 2, 3, 4, 5 og 6, er praktiske hva angår sikkerhet mot brannfare, på lignende måte som blandingene som svarer til det i det foregående omtalte punkt 1.

Det kan særlig anføres, at når man arbeider med en blanding som representeres ved punktet 3 (NHj — 16,1 %, CH4 — 21 %, 02 18,8 % og N2 — 44,1%), vil de kritiske variasjoner av strømningshastighetene av massene av gass-blandingens enkelte bestanddeler, som er nød-vendige for å oppnå en eksplosiv tilstand, når det anvendes metan, ammoniakk, luft og rent oksygen, svare omtrent til følgende verdier: +40% for den anrikede luft, — 41 % for metan, — 94 % for ammoniakk og + 90 % for rent oksygen.

Det viser seg således at. de fordeler som oppnås ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, særlig de høye utbytter og omdannelsesgrader og de høye HCN-konsentrasjoner, gjennomføres på et sikkerhetsnivå som ikke er lavere enn sik-kerhetsnivået for de kjente fremgangsmåter, som ikke frembyr de samme fordeler som fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvilket gjør fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen meget ver-difull sett fra et industrielt anvendelsessyns-punkt.

Sikkerheten for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er garantert ved at fremgangsmåten

ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis gjennomføres

med lineære hastigheter av gassene på katalyse-nettene, som er lik med eller større enn 2,5 m/

sek., hvilket derfor er meget høyere enn flam-mehastigheten av de gjeldende gassformede

blandinger.

De følgende eksempler viser hvorledes fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utføres. I

disse eksempler lot man syv separate gassblan-dinger som inneholder ammoniakk, metan, luft

og oksygen reagere i nærvær av 8 nett som be-står av 90 vektsprosent platina og 10 vektsprosent rhodium, hvorved nettene hadde en vevning som svarer til 80 mesh og en trådtykkelse på 0,0076 cm. Temperaturen for de gasser som ble ført til reaktoren var 110° C, mens katalysato-rens temperatur lå mellom 1120 og 1150° C. Den lineære hastighet for gassene på nettene var 2,7 m/sek.

Resultatene er sammenstilt i det følgende skjema.

Det sees av skjemaet, at de forsøk, som er

utført med blandinger, hvis sammensetning fal-ler innenfor rammene av fremgangsmåten ifølge

oppfinnelsen, gir større omdannelsesgrader og

større utbytter, samt medfører større konsentrasjoner av hydrogencyanid enn svarende til blind-prøveblandingen, som hadde den vanlige sammensetning.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av hydrogencyanid ved reaksjon mellom ammoniakk, metan, nitrogen og oksygen, hvorved det molare forhold CH4/NH3 ligger i intervallet mellom 1,1 og 1,4, i nærvær av en katalysator bestående av platina eller/dettes legeringer i nettform, ved en temperatur i intervallet mellom 1100 og 1200° C, karakterisert ved at fremgangsmåten gjennomføres med en gassformig blanding med en sammensetning med følgende molforhold: (a) 02/(02 + N2) større enn 0,21, opp til 0,40 (b) (02 + N2)/NH3 fra 4,80 til 3,67 (c) (02 + N2)/CH4 fra 4,55 til 2,80.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at verdien av forholdet (a) 02/(02 + N2) ligger mellom 0,270 og 3,17.