TW201437147A - 安德盧梭（ａｎｄｒｕｓｓｏｗ）法中之反應器模式 - Google Patents

安德盧梭（ａｎｄｒｕｓｓｏｗ）法中之反應器模式 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種產生氰化氫之方法，其包含將反應混合物進料進給至複數個各自包含含有鉑之觸媒床之主反應器，其中該反應混合物進料包含氣態氨、甲烷及氧氣；測定該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否處於或低於臨限值；當該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之該百分產率處於或低於該臨限值時，識別該複數個主反應器中之一或多個次佳反應器；及當識別出該一或多個次佳反應器時，將該反應混合物進料補充性地進給至一或多個補充性反應器，其中該一或多個補充性反應器中之每一者皆包含含有鉑之觸媒床。該補充性進給可代替該反應混合物進料至該一或多個次佳反應器之進給實施，或與該反應混合物進料至該一或多個次佳反應器之該進給一起實施。該總體方法足以在該一或多個補充性反應器及該等主反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰化氫生產率。

Description

安德盧梭(ANDRUSSOW)法中之反應器模式 相關申請案交叉參考
本申請案主張2012年12月18日提出申請之標題為「REACTOR SCHEME IN ANDRUSSOW PROCESS」之美國臨時專利申請案第61/738,884號之優先權益，其揭示內容全部以引用方式併入本文中。
本發明係關於自甲烷、氨及氧產生氰化氫(HCN)之安德盧梭(Andrussow)法的反應器模式。
安德盧梭法用於經鉑或鉑合金觸媒自甲烷、氨及氧氣相產生氰化氫(HCN)。將經過濾之氨、天然氣及空氣進給至反應器中且在包含鉑或鉑合金之觸媒存在下加熱至約800℃至約2,500℃。可自天然氣供應甲烷，其可經進一步純化。天然氣中可存在具有兩個碳、三個碳或更多碳之烴。儘管可使用空氣作為氧來源，但亦可利用富集氧之空氣或未經稀釋之氧(例如，氧安德盧梭法)實施反應。來自反應器流出物之熱可在一或多個廢熱鍋爐中回收，該廢熱鍋爐亦可將反應器流出物冷卻至期望溫度。可將含有HCN之反應器廢氣輸送穿過氨吸收處理以去除未反應之氨。此可藉由與磷酸銨溶液、磷酸或硫酸接觸以去除氨來達成。可自氨吸收器將產物廢氣輸送穿過HCN吸收器，其中可添加冷水以夾帶HCN。可將HCN-水混合物輸送至氰化物汽提塔，其中可自液體去除廢棄物。另外，可將HCN-水混合物輸送穿過分餾器以濃 縮HCN，然後將產物儲存在罐中或用作原料。
許多納入安德盧梭法之HCN生產設施包括複數個併行操作之反應器以提高HCN之總體生產率。在該等多反應器安德盧梭系統操作期間，一或多個反應器中之觸媒可能不可預測地以次佳轉化產率開始操作，例如當觸媒床達到其壽命終點時。由於一或多個觸媒床之次佳操作或由於一或多個次佳反應器在預計設施以滿負荷操作期間意外地關斷，因此一或多個觸媒床之此一不可預測之次佳操作可導致進給至系統之反應物之次佳轉化率及HCN之次佳產率。
次佳反應器不僅可使總體轉化率及產率低於期望轉化率或產率，而且次佳反應器亦可導致輸送至該設施之後續純化及處理部分之產物流中HCN之不一致之流動及濃度。進給至純化及處理系統之HCN之不一致之流動及濃度可導致HCN產物之最終生產率不一致之改變。不均一操作亦可導致下游操作不太經濟之操作。HCN之生產率或濃度之改變亦可導致品質問題。例如，HCN生產率之改變可導致下游消費者之生產率之改變。
與空氣安德盧梭法相比，在使用富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法時可遇到一些額外困難。在空氣安德盧梭法中，氧進料流包含具有約20.95mol%氧之氧含量之空氣。富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法之含氧進料流具有大於空氣中之氧含量，例如約21mol%氧至約30mol%氧(對於富集氧之安德盧梭法而言)或約26mol%氧至約100mol%氧(對於氧安德盧梭法而言)。例如，對於反應物進料中更高濃度之氧含量而言，該方法傾向於以更高濃度之方式進行，以使得該方法可傾向於生成更高濃度之所有產物，包括副產物。因此富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法中之裝備可更易發生雜質聚集，該等雜質可更容易地自空氣安德盧梭法中之系統沖洗掉。富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法與空氣安德盧梭法相比，更大之副產物聚集速率可導致裝 備腐蝕或更頻繁之關斷。此外，由於富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法中試劑及產物之濃度可能更高，因此該系統對於試劑濃度變動之敏感性可能高於空氣安德盧梭法。例如，與空氣安德盧梭法相比，試劑濃度之局部變動可導致觸媒床內之局部熱點，此可縮短觸媒壽命。富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法對於進料氣體之熱值變化更為敏感；因此，進料流組成之小的變動可引起的反應器中之溫度波動大於對於空氣安德盧梭法中類似進料流組成所觀察到者。另外，與空氣安德盧梭法相比，富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法中試劑之濃度或流動速率之變動可導致該方法之總體效率差異更大。
產生HCN之各個態樣闡述於以下文章中：Eric.L.Crump,U.S.Environmental Protection Agency,Office of Air Quality Planning and Standards,Economic Impact Analysis For the Proposed Cyanide Manufacturing NESHAP(2000年5月)，其可於http：//nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi？Dockey=P100AHG1.PDF處在線獲得，係關於HCN之製造、最終用途及經濟影響；N.V.Trusov,Effect of Sulfur Compounds and Higher Homologues of Methane on Hydrogen Cyanide Production by the Andrussow Method,Rus.J.of Applied Chemistry，第74卷，第10期，第1693-97頁(2001)，係關於天然氣之不可避免之組份(例如硫及甲烷之更高級同系物)對藉由安德盧梭法生成HCN之作用；Clean Development Mechanism(CDM)Executive Board,United Nations Framework Convention on Climate Change(UNFCCC),Clean Development Mechanism Project Design Document Form(CDM PDD)，第3版，(2006年7月28日)，其可於http：//cdm.unfccc.int/Reference/PDDs_Forms/PDDs/PDD_form04_v03_2.pdf處在線獲得，係關於藉由安德盧梭法產生HCN；及Gary R.Maxwell等人，Assuring process safety in the transfer of hydrogen cyanide manufacturing technology,J.of Hazardous Materials，第142卷，第677-84頁(2007)，係關係HCN之安全產生。
如上文所述，現有安德盧梭系統之問題可包括一或多個反應器因意外次佳觸媒活性所致之次佳轉化，此可導致需要無計劃地或頻繁地替換觸媒。此外，因差觸媒活性所致之次佳轉化可導致整個安德盧梭系統之生產率之意外改變。本發明闡述用於產生氰化氫之系統，其可避免或降低多反應器安德盧梭系統中因一或多個反應器中之觸媒以小於期望活性操作或因反應器中之舊觸媒轉換成新觸媒而引起之氰化氫之次佳轉化率效應。本發明系統包括除在所有反應器皆滿負荷操作時達成操作該系統之設備之最大產率所需數量之反應器之外使用補充性反應器。在檢測到特定反應器之次佳操作後，可激活補充性反應器以替換或補充次佳反應器。因此，補充性反應器可快速地解決次佳轉化問題並可提供經由安德盧梭法之更一致且可預測之氰化氫生產率。
本發明闡述產生氰化氫之方法。該方法可包括將反應混合物進料進給至複數個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之主反應器。反應混合物進料可包括氣態氨、甲烷及氧氣。在進給反應混合物進料時，可測定複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否處於或低於臨限值，且當複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率處於或低於臨限值時，可識別複數個主反應器中之一或多個次佳反應器。當識別出一或多個次佳反應器時，可將反應混合物進料補充性地進給至一或多個補充性反應器，其中一或多個補充性反應器中之每一者皆包括含有鉑或鉑合金之觸媒床。在開始補充性地進給後，可中斷進給至一或多個次佳反應器之反應混合物進料。該測定、該補充性地進給及該中斷可足以在一或多個補充性反應器及除一或多個次佳反應器以外之主反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰 化氫生產率。
本發明亦闡述產生氰化氫之方法，其包括將反應混合物進料進給至複數個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之主反應器。反應混合物進料可包括氣態氨、甲烷及氧氣。在進給反應混合物進料時，可測定複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否處於或低於臨限值，且當複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率處於或低於臨限值時，可識別複數個主反應器中之一或多個次佳反應器。可將反應混合物進料補充性地進給至一或多個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之補充性反應器。補充性進給可足以在一或多個補充性反應器及複數個主反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰化氫生產率。
本發明亦闡述用於產生氰化氫之系統。該系統可包括複數個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之主反應器，其中該複數個主反應器能夠提供第一氰化氫生產率；及一或多個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之補充性反應器。進料系統可以足以提供第一氰化氫生產率之速率將反應混合物進料進給至一或多個反應器，其中該反應混合物進料可包括氣態氨、甲烷及氧氣。控制系統可經組態以測定複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否低於臨限值，識別一或多個具有低於臨限值之氰化氫百分產率之次佳反應器，起始反應混合物進料至一或多個補充性反應器之補充性進給，中斷進給至一或多個次佳反應器之反應混合物進料及在一或多個補充性反應器及除一或多個次佳反應器以外之主反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰化氫生產率。
本發明亦闡述用於產生氰化氫之系統，其可包括複數個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之主反應器，其中該複數個主反應器能夠提供第一氰化氫生產率；及一或多個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒 床之補充性反應器。進料系統可以足以提供第一氰化氫生產率之速率將反應混合物進料進給至一或多個反應器，其中該反應混合物進料可包括氣態氨、甲烷及氧氣。控制系統可經組態以測定複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否低於臨限值，識別複數個具有低於臨限值之氰化氫百分產率之主反應器中之一或多個次佳反應器，起始反應混合物進料至一或多個補充性反應器之補充性進給及在複數個主反應器及一或多個補充性反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰化氫生產率。
本發明系統及方法之該等以及其他實例及特徵將部分地陳述於下文實施方式中。本發明內容意欲提供本發明標的物之概述，且並不意欲提供窮盡性或排他性解釋。下文之實施方式經納入以提供關於本發明系統及方法之進一步資訊。
2‧‧‧NH3流/液體NH3流/NH3進料流
4‧‧‧CH4流/天然氣進料
6‧‧‧含氧流
10‧‧‧經由安德盧梭法產生氰化氫(HCN)之實例性方法
12‧‧‧HCN合成系統
14‧‧‧產物流
16‧‧‧氨回收系統
18‧‧‧酸流
20‧‧‧NH3再循環流
22‧‧‧廢水流
24‧‧‧NH3汽提之HCN流
26‧‧‧HCN回收系統
28‧‧‧經純化HCN產物流
32‧‧‧廢水流
34‧‧‧經合併廢水流
36‧‧‧氨汽提塔
38‧‧‧額外NH3
40A‧‧‧第一主反應器/次佳反應器
40B‧‧‧正常操作性主反應器
40C‧‧‧正常操作性主反應器
42A‧‧‧觸媒床
42B‧‧‧觸媒床
42C‧‧‧觸媒床
44‧‧‧補充性反應器/離線反應器/操作性主反應器
46‧‧‧觸媒床
48‧‧‧氨氣化器
50‧‧‧NH3蒸氣流
52‧‧‧NH3過熱器
54‧‧‧過熱NH3蒸氣
56‧‧‧氣體加熱器
58‧‧‧壓縮器
60A‧‧‧氣體混合器
60B‧‧‧氣體混合器
60C‧‧‧氣體混合器
62‧‧‧氣體混合器
64A‧‧‧反應混合物進料流
64B‧‧‧反應混合物進料流
64C‧‧‧反應混合物進料流
66‧‧‧反應混合物進料流/補充性反應器混合物進料流
68A‧‧‧第一主反應器入口閥
68B‧‧‧主入口閥
68C‧‧‧主入口閥
70‧‧‧第一補充性反應器入口閥
72A‧‧‧主出口閥/第一出口閥
72B‧‧‧主出口閥
72C‧‧‧主出口閥
74‧‧‧補充性出口閥
圖1係經由安德盧梭法產生氰化氫之實例性方法之流程圖。
圖2係可作為圖1之方法之一部分納入之實例性氰化氫合成系統的流程圖。
藉由安德盧梭法合成氰化氫(例如，參見Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry，第8卷，VCH Verlagsgesellschaft,Weinheim,1987，第161-162頁)可在氣相中經由包含鉑或鉑合金或其他金屬之觸媒實施。適於實施安德盧梭法之觸媒發現並闡述於作為美國專利第1,934,838號公開之原始安德盧梭專利及別處。在安德盧梭之原作中，其揭示觸媒可選自在約1000℃之工作溫度下不熔(固體)之氧化觸媒；其納入了呈純形式或作為合金之鉑、銥、銠、鈀、鋨、金或銀作為催化活性金屬。其亦注意到，亦可使用例如呈不熔氧化物或磷酸鹽形式之某些卑金屬，例如稀土金屬、釷、鈾及其他，且注意到觸媒可形成 為網(篩網)或沈積於耐熱性固體載體(例如矽石或氧化鋁)上。
在後續研發工作中，已因效力及甚至呈絲網或網形式之金屬之耐熱性而選擇含鉑觸媒。例如，可使用鉑-銠合金作為觸媒，其可呈金屬絲網或篩網形式，例如織造或針織絲網片，或其可佈置於載體結構上。在實例中，織造或針織絲網片可形成具有20-80個網目大小之網狀結構，例如，具有約0.18mm至約0.85mm大小之開口。觸媒可包含約85wt%至約95wt% Pt及約5wt%至約15wt% Rh，例如85/5Pt/Rh、90/10或95/5Pt/Rh。鉑-銠觸媒亦可包含少量金屬雜質，例如鐵(Fe)、鈀(Pd)、銥(Ir)、釕(Ru)及其他金屬。雜質金屬可以痕量(例如約10ppm或更小)存在。
安德盧梭法之寬範圍之可能實施例闡述於德國專利549,055中。在一個實例中，在約800℃至2,500℃、1,000℃至1,500℃或約980℃至1050℃之溫度下使用包含複數個串聯佈置之具有10%銠之Pt之細目絲網的觸媒。例如，觸媒可為市售觸媒，例如購自Johnson Matthey Plc,London,UK之Pt-Rh觸媒絲網或購自Heraeus Precious Metals GmbH & Co.,Hanau,Germany之Pt-Rh觸媒絲網。
本發明闡述經由安德盧梭法產生氰化氫之方法及系統。在各實施例中，本發明之方法及系統可涉及多反應器安德盧梭法之反應器模式，其中化學產生設備具有例如政府允許之額定最大生產率。當主反應器全部以預計轉化率及進料速率操作時，特定數量之主反應器可足以維持所允許之生產率或期望生產率。本發明之方法及系統包括一或多個可用於替換以次佳方式實施之主反應器或補充以次佳方式實施之主反應器的補充性反應器。主反應器可因觸媒以小於期望活性操作之次佳性能或因反應器中舊觸媒轉換成新觸媒而變成次佳。
本發明之方法及系統與更習用之安德盧梭法及系統相比，除足以在反應器以預計轉化率操作時維持設備之最大允許產率之外使用一 或多個補充性反應器，從而需要更大資金成本。然而，額外資金成本可提供來自多反應器系統之更一致之生產率。更一致之生產率可提供安德盧梭法之其他部分(例如氨回收、氰化氫純化及廢水處理，如下文所述)更一致之操作，且可向藉由安德盧梭法產生之氰化氫之下游消費者提供更一致之操作。使用一或多個補充性反應器亦可允許按計劃進行維護而非匆忙地更換觸媒，從而降低成本並延長系統在線時間。
與空氣安德盧梭法相比，本發明之方法及系統尤其可用於富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法。空氣安德盧梭法使用空氣作為具有約20.95mol%氧之含氧進料流。富集氧之安德盧梭法使用氧含量大於在空氣中所發現者之含氧進料流，例如，具有約21mol%氧至約26mol%氧、27mol%氧、28mol%氧、29mol%氧或至約30mol%氧(例如約22mol%氧、23mol%氧、24mol%氧或約25mol%氧)之進料流。氧安德盧梭法使用具有約26mol%氧、27mol%氧、28mol%氧29mol%氧或約30mol%氧至約100mol%氧之含氧進料流。在一些實施例中，氧安德盧梭法可使用具有約35mol%氧、40mol%氧、45mol%氧、50mol%氧、55mol%氧、60mol%氧、65mol%氧、70mol%氧、75mol%氧、80mol%氧、85mol%氧、90mol%氧、95mol%氧或約100mol%氧之含氧進料流。
在各實例中，可藉由以下方式中之至少一者生成富集氧之安德盧梭法或具有小於100mol%氧之含氧進料流之氧安德盧梭法中之含氧進料流：混合空氣與氧、混合氧與任一適宜氣體或氣體組合或自含氧氣體組合物(例如空氣)去除一或多種氣體。
使用富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法而非空氣安德盧梭法具有優點。有利地，與空氣安德盧梭法相比，藉由使用富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法，可在流出物流中生成更大比例之氫。此外， 在富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法中，含氧進料流中存在較少非反應性材料或雜質材料，此可降低期望試劑在添加至反應器之前之加熱成本，從而降低能來源成本。富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法與空氣安德盧梭法相比，用於產生等效量HCN之裝備亦可更加緊湊(更小)。
然而，富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法可具有空氣安德盧梭法中所未經歷之諸多問題。此外，隨著進料氣體之氧濃度增加，問題亦會增多。例如，富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法中之試劑被其他氣體(例如惰性氣體)稀釋較少。因此，與空氣安德盧梭法相比，富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法傾向於以更高濃度之方式進行。因此，富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法傾向於生成更高濃度之所有產物，包括副產物。若一個反應器必須離線以便更換觸媒床，則與空氣安德盧梭法相比，更大濃度之產物及更小反應器大小可導致系統輸出之更大下降。
富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法之更高濃度之性質亦可使反應器及相關裝備更易在系統中聚集雜質，該等雜質可更容易地自用於空氣安德盧梭法中之裝備沖洗掉。更大之副產物聚集速率可導致腐蝕速率增加以及該方法之各部分之更頻繁關斷及維護。可受副產物聚集、腐蝕及相關問題顯著影響之裝備包括(例如)反應器、氨回收系統及HCN回收系統。例如，富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法中之觸媒通常必須比空氣安德盧梭法中之觸媒更頻繁地被更換。
富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法與空氣安德盧梭法相比，反應器內之其他組份亦可更快地腐蝕或分解。例如，富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法與空氣安德盧梭法相比，反應器內支撐觸媒床或反應器之其他部分(例如熱交換器管道)之結構可由可更快地腐蝕或分解之陶瓷材料製成。
另外，由於富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法中試劑之濃度更高，因此反應對於試劑濃度變動之敏感性可高於空氣安德盧梭法。與空氣安德盧梭法相比，當試劑經過觸媒時試劑濃度之局部變動可造成觸媒床之溫度變動，例如熱點，此可縮短觸媒壽命。富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法對於進料氣體熱值變化可更為敏感；因此，進料流中組成之小的變動可引起的反應器中之溫度波動大於對於空氣安德盧梭法中類似進料流組成所觀察到者。與空氣安德盧梭法相比，富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法中試劑之濃度或流動速率之變動亦可導致該方法之總體效率差異更大。
來自富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法之流出物之熱傳遞可比空氣安德盧梭法中更加困難，此部分地歸因於流出物之濃度高於對於空氣安德盧梭法所觀察到者，並且將此一濃縮流出物冷卻至冷凝點可能增加副產物形成之可能性，若流出物較稀，則可能不會觀察到該形成。
在富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法中，可採取額外的工程化控制或加以小心以避免與純氧或富集氧之氧來源之使用相關之問題，從而導致需要在空氣安德盧梭法中通常在裝備設計及操作中並不使用或需要之安全方案。
本文所述之系統及方法可提供該等問題之解決方案。例如，使用一或多個補充性反應器可使系統更好地因應反應器或反應器觸媒需要離線之情形，如上文所述，該情形會更頻繁地發生於富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法中。由於富集氧之安德盧梭法及氧安德盧梭法更快地發生觸媒轉換，因此一或多個補充性反應器之可用性可縮短或消除系統之操作停機時間。
使用一或多個補充性反應器亦可使操作人員更靈活地調節所有反應器(包括補充性反應器、次佳反應器及正常操作之反應器)之速 率。在一些實例中，此靈活性可允許操作人員應對或解決一些與富集氧之安德盧梭法或氧安德盧梭法相關之問題。例如，可控制進給至一或多個反應器之反應混合物之進料速率或組成以應對上述副產物或雜質之聚集。另外，與僅進給至主反應器之進料相比，當連同主反應器一起使用一或多個補充性反應器時，可降低反應物進料之進料速率。因此，反應器可在更有效之條件下操作。
如下文所進一步闡述，使用一或多個補充性反應器亦可提供來自系統之HCN合成部分之流出物流之更一致組成，例如，使用一或多個補充性反應器可減小或消除流出物流中之組成改變。此進而可減小來自該方法之後續系統(例如氨回收系統)之組成改變。更均一之操作亦可提供下游系統(例如氨回收系統)之更經濟之操作。由於一部分回收氨可再循環回反應器，因此使用一或多個補充性反應器可提供進給至反應器之反應物之更一致濃度。如上文所述，反應器中試劑濃度之變動可導致觸媒床之溫度變動，從而導致熱點形成。因此，使用一或多個補充性反應器可延長觸媒壽命，且可提供對於可因使用純氧或富集氧之進料來源而發生之問題的更佳控制。更一致之試劑濃度亦可改良系統之總體效率。更均一之操作亦可平衡反應器流出物流上來自廢熱鍋爐之蒸汽生產率且可簡化設備之蒸汽管控。換言之，由於HCN系統更可靠地產生給定速率之蒸汽，因此可能無需或較少可能啟動及關斷專用蒸汽產生鍋爐。
圖1係經由安德盧梭法產生氰化氫(HCN)之實例性方法10之流程圖。在實例性方法10中，向HCN合成系統12供應氨(NH3)流2、甲烷(CH4)流4及含氧流6(其包括氧氣(O2))。將三個進料流2、4、6混合且在複數個反應器(更詳細地闡述於下文中)中在適宜觸媒存在下根據反應1反應以轉化成氰化氫及水：2 NH3+2 CH4+3 O2 → 2 HCN+6 H2O [1]。
可將來自HCN合成系統12之所得產物流14進給至氨回收系統16中，該氨回收系統經組態以回收未反應之NH3。可藉由與可自產物流14吸收NH3之酸流18接觸吸收NH3來回收氨，該酸流包含磷酸(H3PO4)、硫酸(H2SO4)及磷酸銨溶液中之一或多者。在圖1中所示之實例中，將酸流18添加至氨回收系統16以吸收NH3。在H3PO4溶液之情況下，可使用一或多個汽提塔將NH3與H3PO4分離自所得磷酸銨溶液去除氨。可經由NH3再循環流20使NH3再循環回HCN合成系統12。氨回收溶液及其他廢棄物可作為廢水流22再循環或吹掃，同時可將NH3汽提之HCN流24進給至HCN回收系統26。
氨吸收器可具有任何適宜設計且通常可逆向操作。富含酸之吸附劑液體可靠近頂部進入吸收器塔中且可向下流動。吸收器塔可含有促進液-氣接觸之內部構件。適宜內部構件之實例教示於Kirk-Othmer Encyclopaedia of Chemical Technology，第3版，第1卷，第53-96頁(John Wiley & Sons,1978)中，且可包括塔板、板、環及鞍形物等。含氨氣體可靠近底部進入塔中並向上流動，若靠近塔頂引入吸附劑液體，則該含氨氣體逆向接觸該液體。調控流向吸收器塔之氣體流及液體流以提供有效接觸，同時避免使塔溢液(因液體載荷過高)，在富集氨之氣體中夾帶液體(因氣體流過量)或由流向吸收塔之氣體流不足引起之低吸收性能。熟習此項技術者可根據對於氨再循環流之產出量及純度要求來選擇塔長度、直徑及內部構件之類型。
可使用任一適宜之塔組態來形成氨吸收系統，包括(例如)一個塔配置或多個塔配置。儘管單一塔可在水溶液與進料流之間提供必要接觸時間以有效地去除期望量之氨，但有時使用複數個塔代替一個塔可能更為便利。例如，構建、安放及維護高塔或大塔可能非常昂貴。本文對於氨吸收器之任何描述可包括任一適宜數量之塔，該等塔一起形成氨吸收器。氨吸收器可包括吸收器單元及汽提塔單元，例如(在自 安德盧梭法反應流出物分離氨之實例中)HCN汽提塔單元。在此一實例中，吸收器單元可使用水溶液自進料流萃取氨。進入吸收器單元中之水溶液可為來自脫附器之水溶液再循環流。吸收器允許至少在一定程度上分離進料流與水溶液。吸收器單元之可含有自大部分氨分離之HCN之頂部流然後可進入HCN回收系統中。可含有包括HCN之殘餘進料流材料之水溶液然後可進入汽提塔單元中，該汽提塔單元可加熱該水溶液。汽提塔單元可允許分離水溶液與其他材料，例如包括殘餘HCN之殘餘進料流材料可在汽提塔單元中更完全地與水溶液分離。氨吸收亦可在汽提塔單元中發生。汽提塔單元之可包括殘餘HCN或其他材料之頂部流可返回吸收器單元，例如與進料流一起進入。汽提塔單元之底部流然後可進入氨脫附器中。
HCN回收系統26可包括一或多個單元操作，該等操作經組態以自HCN流24分離並純化HCN。作為HCN回收系統26之結果，產生經純化HCN產物流28。HCN回收系統26亦可產生廢氣30及廢水流32，廢水流32可視情況與來自氨回收系統16之廢水流22合併成經合併廢水流34。可將經合併廢水34進給至氨汽提塔36中，氨汽提塔36可回收額外NH3 38，額外NH3 38可再循環回氨回收系統16。來自氨汽提塔36之最終廢水40可在廢水處理、儲存或處置系統中經進一步處理。
圖2係可用於圖1之方法10中之實例性HCN合成系統12之更詳細的流程圖。HCN合成系統12包括複數個主反應器40A、40B及40C(在本文中統稱為「主反應器40(primary reactor 40或primary reactors 40)」)，其各自包括觸媒床42A、42B、42C(在本文中統稱為「觸媒床42(catalyst bed 42或catalyst beds 42)」)；及一或多個包括觸媒床46之補充性反應器44。
每一觸媒床42、46包含能夠催化反應1之觸媒材料，例如包含鉑(Pt)或鉑合金之觸媒。在實例中，觸媒床42、46各自包含鉑及銠(Rh) 觸媒，例如包含約85wt%至約95wt% Pt及約5wt%至約15wt% Rh之觸媒。觸媒床42、46之觸媒亦可包含少量金屬雜質，例如鐵(Fe)、鈀(Pd)、銥(Ir)、釕(Ru)及其他金屬。雜質金屬可以痕量(例如約10ppm或更小)存在。
觸媒床42、46可利用觸媒(例如上述Pt-Rh觸媒)在載體結構(例如織造或針織絲網片)、波形觸媒結構或支撐性觸媒結構上形成。在實例中，織造或針織絲網片可形成具有20-80個網目大小之網狀結構，例如，具有約0.18mm至約0.85mm大小之開口。存在於每一觸媒床42、46中之觸媒量可取決於進給至每一相應反應器40、44之反應混合物之進料速率。在實例中，每一觸媒床42、46中之觸媒之質量係每單位進給至反應器40、44之反應混合物之進料速率(磅/小時)約0.4g至約0.6g。
觸媒床42、46之觸媒可為市售觸媒，例如購自Johnson Matthey Plc,London,UK之Pt-Rh觸媒絲網或購自Heraeus Precious Metals GmbH & Co.,Hanau,GERMANY之Pt-Rh觸媒絲網。
HCN合成系統12可經組態以使得，若測定任一主反應器40中HCN之百分產率處於或低於期望產率臨限值，則可將反應進料進給至一或多個補充性反應器44以替換次佳主反應器40或作為與次佳主反應器40一起操作之補充。在實例中，複數個主反應器40中之每一者皆具有實質上相同之幾何形狀(例如，實質上相同之尺寸及實質上相同之形狀)。類似地，一或多個補充性反應器44中之每一者亦可具有與每一主反應器40實質上相同之幾何形狀，以使得一或多個補充性反應器44可用作次佳操作之主反應器40之代用反應器。補充性反應器44然後可用作一個主反應器，且離線之次佳主反應器40現在可用作補充性反應器。
HCN合成系統12可包括欲在期望條件下製備每一進料流(例如， NH3流2、CH4流4及含氧流6)以根據反應1實現反應並產生HCN之操作。例如，可作為液體進給之NH3進料流2可藉由氨氣化器48氣化，氨氣化器48可將液體NH3流2氣化成NH3蒸氣流50。NH3蒸氣流50可在NH3過熱器52中進一步加熱以形成過熱NH3蒸氣54。
CH4流4可呈天然氣進料4之形式。天然氣進料4之組成可為大部分之CH4與小百分比之其他烴。在實例中，天然氣進料4可為約90Wt%至約97wt% CH4、約3wt%至約10wt%乙烷(C2H6)、約0wt%至約5wt%丙烷(C3H8)、約0wt%至約1wt%丁烷(C4H10，其呈異丁烷、正丁烷或其組合之形式)以及痕量高級烴及其他氣體。天然氣進料4亦可經純化以包含更純之甲烷來源。在實例中，經純化天然氣進料4可包含約99.9% CH4及小於約0.1wt%之其他烴(其主要為乙烷)。天然氣進料4可藉由氣體加熱器56加熱。
含氧流6可利用(例如)壓縮器58加壓。如上文所述，在實例中，含氧流6可包含富集氧之流，其(例如)具有至少21mol%氧至約26mol%氧、27mol%氧、28mol%氧、29mol%氧或至約30mol%氧(例如約22mol%氧、23mol%氧、24mol%氧或約25mol%氧)之氧含量；或氧流，其(例如)具有約26mol%氧至約100mol%氧(例如約35mol%氧、40mol%氧、45mol%氧、50mol%氧、55mol%氧、60mol%氧、65mol%氧、70mol%氧、75mol%氧、80mol%氧、85mol%氧、90mol%氧、95mol%氧或約100mol%氧)之氧含量。
三個進料流2、4、6可(例如)與氣體混合物合併。在實例中，提供氣體混合物60A、60B、60C(在本文中統稱為「氣體混合器60(gas mixer 60或gas mixers 60)」)以將反應混合物進料流64A、64B、64C(在本文中統稱為「反應混合物進料流64(reaction mixture feed stream 64或reaction mixture feed streams 64)」)進給至每一主反應器40且提供氣體混合器62以將反應混合物進料流66進給至補充性反應器44。每 一氣體混合器60、62可經獨立地控制以控制存在於每一反應混合物進料流64、66中之每一反應物(NH3、CH4及O2)之比率。混合器60、62可為單獨裝備，如圖2中所示，或者混合器可(例如)藉由成為反應器40、44之一部分而納入另一件裝備中。
在氧安德盧梭法之正常操作期間，進給至反應器之反應混合物進料流64、66可具有約25mol%至約40mol% CH4、約30mol%至約45mol% NH3及約20mol%至約45mol% O2(例如約28.7mol%至約37.1mol% O2、約34.3mol%至約43.8mol% NH3及約25.6mol%至約30.7mol% O2)之組成。在實例中，反應混合物進料流64、66具有約33.3mol% CH4、約38.9mol% NH3及約27.8mol% O2之組成。在空氣安德盧梭法或富集氧之安德盧梭法之正常操作期間，進給至反應器之反應混合物進料流64、66可具有約15-40vol% CH4、約15-45vol% NH4及約15-70vol%空氣或富集氧之空氣之組成。反應混合物進料流64、66亦可包括痕量之其他反應性或非反應性化合物，例如二氧化碳(CO2)及氮氣(N2)。在實例性氧安德盧梭法中，反應混合物進料流64、66包括0mol%至約3mol% CO2及0mol%至約2mol% N2。
HCN合成系統12可經組態以測定一或多個主反應器40是否以次佳產率操作，以使得一或多個主反應器中HCN之百分產率處於或低於預定臨限值。此一表現不佳之反應器40在本文中稱為「次佳反應器」。為簡明起見，本發明之剩餘部分將闡述以下實例：其中發現第一主反應器40A以預定臨限值操作且因此將第一主反應器40A稱為「次佳反應器40A」。然而，熟習此項技術者應理解，在本發明之含義內，主反應器40A、40B、40C中之任一者皆可以次佳產率操作，以使得主反應器40A、40B、40C中之任一者皆可為「次佳反應器」。
可使用若干參數來測定特定反應器40是否以次佳產率操作。可指示反應器40A以次佳產率操作之參數之實例可包括(但不限於)跨觸 媒床42A之壓力降(其中較大壓力降指示觸媒表現效率較低)、反應器產物氣體之組成(其可使用氣體層析儀或其他組成分析器件測定)、觸媒床42A之溫度(其中較低溫度指示觸媒表現效率較低)、在進料速率已經調節而維持期望產率後進給至特定反應器之反應混合物之進料速率與進給至其他反應器之進料速率之比率及觸媒床42A中觸媒與觸媒預計壽命相比之使用時間(即，觸媒已操作之時間)。在實例中，來自反應器40A之流出物流中甲烷濃度之增加可觸發反應器40A以次佳方式操作之發現，其在本文中亦稱為「甲烷穿透(methane breakthrough)」。在反應器40A之流出物中之甲烷濃度大於或等於臨限值時，可確定發生甲烷穿透。在實例中，甲烷穿透臨限值可為約0.4mol%至約1mol%，例如約0.6mol%。
亦可使用所有反應器40之總體產率之降低來指示一個主反應器40A潛在地以次佳產率操作。在實例中，可使用氨產率(例如，自NH3流2進給至HCN合成系統12之轉化成HCN之氨之莫耳百分比)來測定反應器40A是否以次佳方式操作。如上文反應1所示，理想地，每一莫耳進給至反應器40之NH3皆轉化成一莫耳HCN。因此，每一反應器40之NH3產率可定義為反應器40中產生之HCN之莫耳數除以進給至反應器40之NH3之莫耳數。如上文所述，使自NH3回收系統16再循環之一部分進給至反應器之NH3再循環回HCN合成系統12，以使得一部分進給至每一反應器之NH3為再循環NH3。在實例中，可基於進給至反應器40之新NH3(例如，不包括再循環NH3)測定每一反應器40之NH3產率。總體產率之初始降低有時可藉由調節反應器40之間之進料比率來補救。此通常為短期解決方案，然而且最終，該產率會繼續下降，有時會更快速地下降，且最終不能藉由調節進料比率來改良。
在實例中，預計或期望產率降低約5%至約10%可指示一個主反應器40以次佳產率操作。在發現總體產率已降低此量後，可研究每一 個別主反應器40以分開次佳反應器40A與可正常操作之其他反應器40B、40C。可量測或測定各種參數，例如一或多個跨每一觸媒床42之壓力降、每一觸媒床42之溫度以及每一反應器40之輸入及輸出組成。若對該等參數之量測或測定指示一個主反應器40(例如第一主反應器40A)以次佳產率操作，則可用補充性反應器44替換次佳反應器40A(如下文所述)。若對該等參數之量測及測定指示所有主反應器40皆以次佳產率操作，則可推斷該方法除反應器40以外之某一其他態樣可能不恰當地操作，此乃因所有主反應器40同時以相同方式以次佳方式操作係異常的。
如上文所指示，HCN合成系統12包括至少一個補充性反應器44，若一或多個主反應器40測定為以小於最低期望臨限值之百分產率操作，則可使用補充性反應器44來補充主反應器40。為了促進一或多個補充性反應器44之應用，HCN合成系統12可包括複數個主入口閥68A、68B、68C(在本文中統稱為「主入口閥68(primary inlet valve 68或primary inlet valves 68」))，若相應主反應器40測定為以次佳產率操作，則該等主入口閥各自可經控制以減少或關斷進給至相應主反應器40之反應混合物進料流64。可包括補充性入口閥70以使補充性反應器混合物進料流66向補充性反應器44開放。HCN合成系統12亦可包括複數個各自對應於一個主反應器40之主出口閥72A、72B、72C(在本文中統稱為「主出口閥72(primary outlet valve 72或primary outlet valves 72)」)及補充性出口閥74。出口閥72、74可經操作以使得可分開離線反應器40、44與產物流14。
HCN合成系統12可包括控制系統76，控制系統76可控制每一反應混合物進料流64、66至其相應反應器40、44之流動速率。例如，若測定第一反應器40A以次佳產率操作，則控制系統76可減少或停止進給至第一主反應器40A之反應混合物進料流64A。控制系統76亦可起 始反應混合物進料流66至補充性反應器44之進給。若需要，控制系統76可控制混合器60、62以控制進給至每一反應器40、44之每一反應混合物進料流64、66中之組成。在實例中，控制系統可控制混合器60、62、主入口閥68、補充性入口閥70、主出口閥72及補充性出口閥74以允許或阻止反應混合物進入反應器40、44之期望組合中。閥68、70、72、74可藉由控制系統76來控制，控制系統76經組態以藉由(例如)打開補充性入口閥70及補充性出口閥74來起始反應混合物至補充性反應器44之進給以及藉由(例如)關閉一個主入口閥68及相應主出口閥72來中斷反應混合物至一或多個次佳主反應器40之進給。控制系統76及閥68、70、72、74可經組態以使得閥68、70、72、74可在打開位置與關閉位置之間移動。或者，控制系統76及每一閥68、70、72、74可經組態以便可在除打開及關閉位置以外之一或多個中間位置之間移動，以使得一或多個閥68、70、72、74亦可控制經過閥68、70、72、74之流動速率以分開反應混合物在特定主反應器40與補充性反應器44之間之流動。
控制系統76亦可經組態以測定任一主反應器40中HCN之百分產率是否低於臨限值或識別以次佳百分產率操作之主反應器40。控制系統76亦可維持剩餘主反應器40及一或多個補充性反應器44在期望之總體HCN生產率範圍內之總體HCN生產率。控制系統76更詳細地闡述於下文中。
例如，若測定第一主反應器40A以次佳水準操作(例如，由於觸媒床42A以次佳轉化率操作)且期望用補充性反應器44替換次佳第一主反應器40A，則反應混合物進料流64A中之反應混合物可藉由關閉第一主反應器入口閥68A且打開補充性反應器入口閥70經由第一旁路管線66A轉向。若期望用補充性反應器44補充第一主反應器40A，則一部分反應混合物可藉由部分地關閉第一主反應器入口閥68A且部分地 打開第一補充性反應器入口閥70A自第一主反應器40A轉向至補充性反應器44。在實例中，可控制反應混合物進料流64、66以進給至主反應器40與一或多個補充性反應器44之任一組合，且在一些實例中利用進料速率之任一組合，以完全補充任何次佳主反應器40，以提供在期望之總體HCN生產率範圍內之總體HCN生產率。
在實例中，次佳反應器40A可藉由首先關掉自空氣進料流6進給至反應器40A之氧(例如藉由關閉自空氣進料6至混合器60A或反應器40A之閥)來關斷。在停止氧流動後，在關掉剩餘反應物進料流2及4之前可藉由其他反應物流(例如，NH3流2及甲烷流4)將反應器40A吹掃預定時段。在停止NH3進料流2及甲烷進料流4後，可將來自反應器40A之流出物輸送至燃燒器(flare)以燃燒掉不期望排放之任何產物或反應物。然後可用惰性氣體流(例如氮)沖洗反應器40A。
在測定一或多個主反應器為次佳反應器40A後，可起始轉換程序以啟動補充性反應器44之操作並關斷次佳反應器40A之操作。轉換程序中之初始步驟可為(例如)藉由打開補充性入口閥70及/或補充性出口閥74來啟動補充性反應器44。可在補充性反應器之啟動及初始操作期間控制反應混合物至補充性反應器44之流動速率。
在實例中，在啟動補充性反應器44之前並不激活補充性反應器44之觸媒床46中之觸媒。因此，在實例中，可在緊隨啟動補充性反應器44後之初始時期激活觸媒床46。觸媒床46之激活可包括首先起始反應器，此可能耗費0小時至約6小時或更長時間，之後運行具有不同於最終反應混合物之反應混合物之補充性反應器44。在實例中，激活之反應混合物與最終反應混合物相比可具有低量CH4。當用低-CH4反應混合物進給反應器44時，在觸媒床46已激活後，反應器44可相對於反應器44之正常操作在升高溫度下操作。補充性反應器44可在此升高溫度下運行約8小時至約10天以完全激活觸媒床46並允許反應器44滿負 荷操作。在激活觸媒床46後，反應混合物之比率可改變成正常反應物比率，且進給至補充性反應器44之進料速率可在一段時間內(例如在約12小時至約4天內)逐漸增加。
在啟動補充性反應器44後，反應混合物至次佳反應器40A之流動速率可降低或關斷。可監測所有反應器(例如，所有主反應器40(包括次佳反應器40A)及補充性反應器44)之輸出速率並可調節反應混合物進給至次佳反應器40A及補充性反應器44之流動速率以維持整個方法10之期望輸出。例如，流向補充性反應器44之流動速率可在最低速率下保持預定時期以將對氨回收系統16及HCN回收系統26中之下游操作之影響降至最低。端視總體產率而定，次佳反應器40A及補充性反應器44二者皆可在完全關斷次佳反應器40A之前利用反應混合物進料操作一段時間。
在一些實例中，補充性反應器44僅可用於擴充次佳反應器40A，以使得所有主反應器40(包括次佳反應器40A)及補充性反應器44皆可無限期地操作，直至(例如)可起始有計劃之關斷。在實例中，次佳反應器40A及補充性反應器44可同時操作若干天直至若干週。次佳反應器40A及補充性反應器44同時操作之時間長度可主要取決於特定情形及條件。
在自次佳反應器40A轉換為補充性反應器44期間，可存在一段時間，在此期間來自方法10之HCN之總體生產率有所改變。例如，當啟動補充性反應器44並降低或關斷反應混合物至次佳反應器40A之進料速率時，來自所有主反應器40及補充性反應器44之HCN之總體生產率可有約10%至約20%之改變，其中生產率或者增加或者降低。當調節進給至每一主反應器40及補充性反應器44之進料速率時及(若需要)當關斷次佳反應器40A時，此改變可持續發生。在實例中，轉換期間生產率之改變可持續幾分數(例如，5-10分鐘)至約6小時或更長時間，直 至調節進料速率及其他操作參數且可穩定總體生產率。
在已關斷次佳反應器40A後，可替換廢觸媒床42A且可激活新觸媒床42A以使得次佳反應器40A可準備用作新的補充性反應器。換言之，正常操作性主反應器40B及40C以及新操作之補充性反應器44可用作主反應器，且具有新激活之觸媒床42A之關斷之次佳反應器40A可用作補充性反應器以在操作性主反應器40B、40C、44中之一者開始以次佳產率操作時將其替換。
次佳反應器40A之觸媒床42A可藉由首先分開次佳反應器40A與系統(例如藉由關閉第一入口閥68A及/或第一出口閥72A)來去除。在分開次佳反應器40A後，反應物流可繼續進給至次佳反應器40A，之後切斷氧(空氣)流，同時將NH3及CH4流保持預定時期，例如約10分鐘至約15分鐘。然後可停止NH3及CH4流，並可用非反應性氣體(例如氮(N2))將次佳反應器40A沖洗預定時期，例如約15分鐘。可將次佳反應器40A冷卻，若需要，可打開反應器40A，且可去除廢觸媒床42A。可在反應器40A中安裝新觸媒床42A以使得其可準備用作補充性反應器，如上文所述。
實例
藉由參考以下實例可更好地理解本發明，該等實例係以舉例方式提供。本發明並不限於本文給出之實例。
比較實例1-正常操作
使用內部具有陶瓷隔熱襯裏之4英吋內直徑不銹鋼反應器進行中試規模測試。加載40個來自Johnson Matthey(USA)之90wt% Pt/10wt% Rh 40網目絲網片作為觸媒床。使用穿孔氧化鋁瓦片支撐觸媒片。將總流動速率設定為2532 SCFH(標準立方呎每小時)。以模擬之製造順序，在安德盧梭反應設施中使用三個反應器以在鉑或鉑合金觸媒存在下自約34mol%甲烷、約37mol%氨及約27mol%氧之反應混合 物生成氰化氫。來自反應器之氣態產物流含有約17mol%氰化氫、約6mol%未反應之氨、約35mol%氫、約6mol% CO及約34mol% H2O，其中氰化氫之總體產率基於反應之NH3為約82%(以莫耳計)。
藉由測定氰化氫之總體產率來監測反應器之性能。當總體產率降低約3%(例如，基於NH3反應降低至約79%(以莫耳計))時，則可假定三個反應器中之一者以次佳產率操作。可藉由測定以下中之至少一者來測定以次佳產率操作之反應器：跨每一反應器之觸媒床之壓力降、每一反應器床之溫度及每一反應器之入口及出口組成。可關斷次佳反應器直至可替換觸媒床且可激活新觸媒床。在此期間，設施將持續僅以兩個反應器操作以使得設施以約2/3(67%)之期望能力操作且總體產率基於反應之NH3為約82%(以莫耳計)。
實例2-補充性反應器替換次佳主反應器
使用內部具有陶瓷隔熱襯裏之4英吋內直徑不銹鋼反應器進行中試規模測試。加載40個來自Johnson Matthey(USA)之90wt% Pt/10wt% Rh 40網目絲網片作為觸媒床。使用穿孔氧化鋁瓦片支撐觸媒片。將總流動速率設定為2532 SCFH(標準立方呎每小時)。以製造順序，自三個類似於比較實例1中所述之組態之主反應器產生氰化氫。實例2之設施亦包括補充性反應器。藉由測定氰化氫之總體產率來監測主反應器之性能。此實例中最佳產率之下限基於NH3比正常低3%。三個主反應器中之一者經檢測具有包括大於0.6mol%未反應之甲烷之次佳氣態產物流。來自次佳反應器之氣態產物流可導致氰化氫降低10%及未反應之氨降低10%，從而導致該特定反應器之產率基於反應之NH3降低約10%(以莫耳計)。次佳反應器將三個反應器之總體產率降低約3%。藉由量測以下中之至少一者來確認一個反應器之次佳性能而非該設施之另一態樣：跨每一主反應器之觸媒床之壓力降、每一主反應器之觸媒床之溫度及每一主反應器之入口及出口組成。
藉由以最低進料速率將反應混合物進料進給至補充性反應器以激活補充性反應器之觸媒來啟動補充性反應器。在初始時期(例如約6小時至約24小時，例如約8小時)期間，進給至補充性反應器之反應混合物可具有不同於進給至主反應器之反應混合物之組成。例如，在啟動及觸媒激活期間進給至補充性反應器之反應混合物可為約4%以上之甲烷、約3%以下之氨及約1%以下之氧。即使在此初始時期後，當可將與主反應器相同之進料組成進給至補充性反應器時，仍可將進給至補充性反應器之進料速率及組成調節約2天至約10天，然後可以滿負荷運行補充性反應器。
在激活補充性反應器觸媒後，藉由停止進給至次佳主反應器之反應混合物進料來關斷次佳主反應器。在啟動補充性反應器及關斷補充性反應器期間，可調節進給之補充性反應器與次佳反應器二者之進料速率以將對該設施之其餘部分之下游效應降至最低。在關斷後，可改變次佳反應器中之觸媒。在補充性反應器在線及次佳反應器離線狀態下，在轉換至補充性反應器期間，HCN之總體生產率可保持在約10%之期望之總體生產率內，且在轉換後，與可在比較實例1中在關斷次佳反應器期間達成之67%期望能力相比，總體生產率可恢復最高100%之期望能力。在轉換後，補充性反應器之總體產率基於反應之NH3比最佳主反應器小約5%。
實例3-補充性反應器與次佳主反應器同時操作
使用內部具有陶瓷隔熱襯裏之4英吋內直徑不銹鋼反應器進行中試規模測試。加載40個來自Johnson Matthey(USA)之90wt% Pt/10wt% Rh 40網目絲網片作為觸媒床。使用穿孔氧化鋁瓦片支撐觸媒片。將總流動速率設定為2532 SCFH(標準立方呎每小時)。以製造順序，類似於實例2中所述之組態，氰化氫生產設施包括三個主反應器及一個補充性反應器。藉由測定氰化氫之總體產率來監測主反應器之 性能。此實例中最佳產率之下限基於NH3比正常低3%。三個主反應器中之一者經檢測具有包括大於0.6mol%未反應之甲烷之次佳氣態產物流。來自次佳反應器之氣態產物流可導致氰化氫降低10%及未反應之氨降低10%，從而導致該特定反應器之產率基於NH3降低約10%。次佳反應器使三個反應器之總體產率降低約3%。藉由量測跨每一主反應器之觸媒床之壓力降、每一主反應器之觸媒床之溫度及每一主反應器之入口及出口組成來確認其中一個反應器對比該設施之其他態樣之次佳性能。例如，跨主反應器之壓力降等於或大於110%之跨正常操作之主反應器之壓力降可指示較高壓力降反應器以次佳方式操作。
藉由以最低進料速率將反應混合物進料進給至補充性反應器以激活補充性反應器之觸媒來啟動補充性反應器。在初始時期(例如約6小時至約24小時，例如約8小時)期間，進給至補充性反應器之反應混合物可具有不同於進給至主反應器之反應混合物之組成。例如，在啟動及觸媒激活期間進給至補充性反應器之反應混合物可為約4%以上之甲烷、約3%以下之氨及約1%以下之氧。即使在此初始時期後，當可將與主反應器相同之進料組成進給至補充性反應器時，仍可將進給至補充性反應器之進料速率及組成調節約2天至約10天，然後可以滿負荷運行補充性反應器。進給至次佳反應器之進料速率亦降低至最低進料速率。在激活補充性反應器觸媒後，調節進給至補充性反應器、次佳主反應器及正常操作之主反應器之進料速率以將總體HCN生產率及HCN之總體產率最佳化。亦可調節進給至每一種類型之反應器之反應混合物之組成。
在補充性反應器及次佳反應器同時操作時，在啟動補充性反應器及激活補充性反應器中之觸媒期間，HCN之總體生產率可保持在約10%之期望之總體生產率內。在轉換後，與可在比較實例1中在關斷次佳反應器期間達成之67%期望能力相比，總體生產率可為約100%之 期望能力。
當次佳反應器產生HCN之產率持續降低時，緩慢增加反應混合物至補充性反應器之進料速率以將總體產率維持在基於反應之NH3在約3%之正常產率內。在補充性反應器之產率增加至基於反應之NH3在約5%內之最佳主反應器後，使次佳反應器離線以供更換觸媒及其他維護。
以上實施方式意欲具有說明性而非限制性。例如，上述實例(或其一或多個要素)可彼此組合使用。例如，熟習此項技術者可在審查以上說明後使用其他實施例。此外，可將各種特徵或要素集合在一起以精簡該揭示內容。此不應解釋為意欲未主張之揭示特徵對任一技術方案必不可少。而是，發明性標的物可在於少於特定所揭示實施例之所有特徵。因此，在此將以下申請專利範圍併入實施方式中，其中每一技術方案獨立地作為單獨實施例。本發明範圍應參照所附申請專利範圍連同授權於申請專利範圍之等效物的整個範圍一起來確定。
若此文件與任何以引用方式併入之文件之間之使用不一致，則以此文件之使用為準。
在此文件中，如在專利文件中常見，使用術語「一(a或an)」來包括一者或一者以上，此獨立於「至少一者」或「一或多者」之任何其他情形或使用。在此文件中，除非另有指示，否則使用術語「或」來指示非排他性，或使得「A或B」包括「A但非B」、「B但非A」及「A及B」。在此文件中，術語「包括(including)」及「其中(in which)」用作各別術語「包含(comprising)」及「其中(wherein)」之通俗英語等效形式。同樣，在下文申請專利範圍中，術語「包括(including)」及「包含(comprising)」為開放式的，即，包括除列於技術方案中之此一術語之後的彼等要素以外之要素之系統、器件、物件、組合物、調配物或方法仍視為歸屬於該技術方案之範圍內。此 外，在下文申請專利範圍中，術語「第一」、「第二」及「第三」等僅用作標記，且並不意欲對其對象施加數字要求。
本文所述之方法實例可至少部分地為機器或電腦實施的。一些實例可包括編碼有指令之電腦可讀媒體或機器可讀媒體，該等指令可操作以將電子器件組態為實施如在上文實例中所述之方法或方法步驟。此等方法或方法步驟之實施方案可包括程式碼，例如微程式碼、組合語言程式碼、較高階語言程式碼或諸如此類。此程式碼可包括用於實施各種方法之電腦可讀指令。該程式碼可形成電腦程式產品之部分。此外，在實例中，諸如在執行期間或在其他時間，該程式碼可有形地儲存於一或多個揮發性、非暫時性或非揮發性有形電腦可讀媒體上。該等有形電腦可讀媒體之實例可包括(但不限於)硬碟片、可移式磁碟、可移式光碟(例如，壓縮碟片及數位視訊碟片)、磁帶盒、記憶卡或記憶條、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)及諸如此類。
提供本摘要以符合37 C.F.R.§1.72(b)，從而允許讀者快速確定本技術揭示內容之本質。提交本摘要係基於以下理解：其並非用於解釋或限制申請專利範圍之範圍或含義。
儘管已參照實例性實施例闡述了本發明，但熟習此項技術者將認識到，可在形式及細節上做出改變，而此並不背離本發明之精神及範圍。
下文所提供之具體列舉之聲明僅用於說明目的，且並不以其它方式限制如申請專利範圍所界定所揭示標的物之範圍。該等所列舉之聲明涵蓋其中所述之所有組合、次組合及多層引用(例如，多層依賴性)組合。
聲明
聲明1提供產生氰化氫之方法，該方法包含： 將反應混合物進料進給至複數個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之主反應器，該反應混合物進料包含氣態氨、甲烷及氧氣；測定該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否處於或低於臨限值；當該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之該百分產率處於或低於該臨限值時，識別該複數個主反應器中之一或多個次佳反應器；當識別出該一或多個次佳反應器時，將該反應混合物進料補充性地進給至一或多個補充性反應器，其中該一或多個補充性反應器中之每一者皆包含含有鉑或鉑合金之觸媒床；在開始該補充性地進給後，中斷進給至該一或多個次佳反應器之反應混合物進料；其中該測定、該補充性地進給及該中斷足以在該一或多個補充性反應器及除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰化氫生產率。
聲明2提供如聲明1之方法，其中該測定、該補充性地進給及該中斷足以在該一或多個補充性反應器及除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器中維持在期望之總體氰化氫百分產率範圍內之總體量測氰化氫百分產率。
聲明3提供如聲明1或2中任一項之方法，其中該識別該一或多個次佳反應器包含以下中之至少一者：測定來自該複數個主反應器中之每一者之流出物之組成、測定該複數個主反應器中之每一者之氨產率、測定該複數個主反應器中之每一者之氰化氫之產率及測定跨該複數個主反應器中之每一者之壓力降。
聲明4提供如聲明3之方法，其中測定該流出物之該組成包含測定該複數個主反應器中之每一者之該流出物之甲烷濃度，其中該識別該一或多個主反應器包含測定該流出物之該甲烷濃度等於或大於甲烷 穿透臨限值。
聲明5提供如聲明4之方法，其中該甲烷穿透臨限值係0.4mol%至1mol%甲烷。
聲明6提供如聲明1至5中任一項之方法，其進一步包含監測該複數個主反應器中之每一者、該一或多個補充性反應器中之每一者或其組合中氰化氫之該百分產率。
聲明7提供如聲明1至6中任一項之方法，其中測定該複數個主反應器中之任一者或該等補充性反應器中之任一者中氰化氫之該百分產率是否處於或低於該臨限值包含比較該等主反應器或該等補充性反應器中之每一者之氰化氫之百分產率與該臨限值。
聲明8提供如聲明1至7中任一項之方法，其中當該複數個主反應器各自以大於或等於該臨限值之氰化氫之百分產率操作時，該等主反應器能夠提供期望之總體氰化氫生產率。
聲明9提供如聲明8之方法，其中該複數個主反應器與該一或多個補充性反應器在組合時，能夠在中斷進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料後至少提供該期望氰化氫生產率。
聲明10提供如聲明1至9中任一項之方法，其進一步包含在中斷進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料後，維持進給至除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器之該反應混合物進料。
聲明11提供如聲明1至10中任一項之方法，其進一步包含在識別該複數個主反應器中之該一或多個次佳反應器後，激活該一或多個補充性反應器中之每一者之觸媒床。
聲明12提供如聲明11之方法，其中該反應混合物進料至該一或多個補充性反應器之該進給發生在激活該一或多個補充性反應器之該觸媒床之後。
聲明13提供如聲明1至12中任一項之方法，其進一步包含：在中 斷進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料後，用替換觸媒床替換該一或多個次佳反應器中之每一者之該觸媒床以產生一或多個經整修反應器；及將該反應混合物進料進給至該一或多個經整修反應器。
聲明14提供如聲明13之方法，其進一步包含在將該反應混合物進料之一部分進給至該一或多個經整修反應器之前，激活該一或多個經整修反應器中之每一者之該替換觸媒床。
聲明15提供如聲明13至14中任一項之方法，其中進給至該一或多個經整修反應器之該反應混合物進料包含進給至該一或多個補充性反應器之該反應進料。
聲明16提供如聲明15之方法，其進一步包含在開始將該反應混合物進料進給至該一或多個經整修反應器後，中斷進給至該一或多個補充性反應器之該反應混合物進料。
聲明17提供如聲明13至16中任一項之方法，其進一步包含在將該反應混合物進料進給至該一或多個經整修反應器後，維持進給至該一或多個經整修反應器及該一或多個補充性反應器之該反應混合物進料。
聲明18提供如聲明1至17中任一項之方法，其進一步包含控制除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器及該一或多個補充性反應器以在該一或多個補充性反應器及除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器中維持在該期望之總體氰化氫生產率範圍內之該總體量測氰化氫生產率。
聲明19提供如聲明1至18中任一項之方法，其中該將該反應混合物進料進給至複數個主反應器包含將該反應混合物進料併行進給至該複數個主反應器中之每一者。
聲明20提供如聲明1至19中任一項之方法，其中該將該反應混合 物進料進給至該一或多個補充性反應器包含併行於進給至除該複數個主反應器中之第一個主反應器以外之該等主反應器之該反應混合物進料進給該反應混合物進料。
聲明21提供如聲明1至20中任一項之方法，其中該反應混合物進料包含富集氧之空氣。
聲明22提供如聲明1至21中任一項之方法，其進一步包含自該等主反應器中之一或多者及該一或多個補充性反應器之流出物回收氫。
聲明23提供如聲明1至22中任一項之方法，其中該等主反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
聲明24提供如聲明1至23中任一項之方法，其中該一或多個補充性反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
聲明25提供產生氰化氫之系統，該系統包含：複數個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之主反應器，其中該複數個主反應器能夠提供第一氰化氫生產率；一或多個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之補充性反應器；進料系統，其用於以足以提供該第一氰化氫生產率之速率將反應混合物進料進給至一或多個反應器，該反應混合物進料包含氣態氨、甲烷及氧氣；控制系統，其經組態以：測定該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否低於臨限值，識別一或多個具有低於臨限值之氰化氫百分產率之次佳反應器，起始該反應混合物進料至該一或多個補充性反應器之補充性進給，中斷進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料，及 在該一或多個補充性反應器及除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰化氫生產率。
聲明26提供如聲明25之系統，其中該複數個主反應器與該一或多個補充性反應器在組合時，能夠提供大於該第一氰化氫生產率之第二氰化氫生產率。
聲明27提供如聲明25至26中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以在中斷進給至該複數個主反應器中第一個主反應器之該反應混合物進料後，維持進給至除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器之該反應混合物進料。
聲明28提供如聲明25至27中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以在測定該一或多個次佳反應器之氰化氫之該百分產率處於或低於該臨限值後，起始對該一或多個補充性反應器之該觸媒床之激活。
聲明29提供如聲明25至28中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以監測該複數個主反應器中之每一者、該一或多個補充性反應器中之每一者或其組合中氰化氫之百分產率。
聲明30提供如聲明25至29中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以比較該複數個主反應器中之每一者或該一或多個補充性反應器中之每一者之氰化氫之該百分產率與該臨限值。
聲明31提供如聲明25至30中任一項之系統，其中該反應混合物進料包含富集氧之空氣。
聲明32提供如聲明25至31中任一項之系統，其進一步包含氫回收系統，該氫回收系統用於自該等主反應器中之一或多者及該一或多個補充性反應器之流出物回收氫。
聲明33提供如聲明25至32中任一項之系統，其中該等主反應器 中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
聲明34提供如聲明25至33中任一項之系統，其中該一或多個補充性反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
聲明35提供產生氰化氫之方法，該方法包含：將反應混合物進料進給至複數個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之主反應器，該反應混合物進料包含氣態氨、甲烷及氧氣；測定該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否處於或低於臨限值；當該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之該百分產率處於或低於該臨限值時，識別該複數個主反應器中之一或多個次佳反應器；將該反應混合物進料進給至一或多個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之補充性反應器；其中該補充性進給足以在該一或多個補充性反應器及該複數個主反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰化氫生產率。
聲明36提供如聲明35之方法，其中該補充性進給足以在該一或多個補充性反應器及該複數個主反應器中維持在期望之總體氰化氫百分產率範圍內之總體量測氰化氫百分產率。
聲明37提供如聲明35至36中任一項之方法，其中該一或多個補充性反應器補充由該複數個主反應器所達成之該反應混合物進料至氰化氫之轉化，以使得該一或多個補充性反應器及該複數個主反應器中之該總體量測氰化氫生產率在該期望之總體氰化氫生產率內。
聲明38提供如聲明35至37中任一項之方法，其進一步包含維持進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料或減少進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料。
聲明39提供如聲明35至38中任一項之方法，其進一步包含在將 該反應混合物進料進給至該一或多個補充性反應器的同時，維持進給至除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器之該反應混合物進料。
聲明40提供如聲明35至39中任一項之方法，其進一步包含用替換觸媒床替換該一或多個次佳反應器中之每一者之該觸媒床以產生一或多個經整修反應器。
聲明41提供如聲明40之方法，其進一步包含激活該替換觸媒床。
聲明42提供如聲明40至41中任一項之方法，其進一步包含將該反應混合物進料進給至該一或多個經整修反應器。
聲明43提供如聲明40至42中任一項之方法，其進一步包含在開始將該反應混合物進料之一部分進給至該一或多個經整修反應器後，中斷進給至該一或多個補充性反應器之該反應混合物進料部分。
聲明44提供如聲明40至43中任一項之方法，其進一步包含在將該反應混合物進料進給至該一或多個經整修反應器後，維持進給至該一或多個經整修反應器及該一或多個補充性反應器之該反應混合物進料。
聲明45提供如聲明35至44中任一項之方法，其中當該複數個主反應器各自以大於或等於該臨限值之氰化氫之百分產率操作時，該等主反應器能夠提供期望之總體氰化氫生產率。
聲明46提供如聲明35至45中任一項之方法，其中該複數個主反應器與該一或多個補充性反應器在組合時，能夠至少提供該期望之氰化氫生產率。
聲明47提供如聲明35至56中任一項之方法，其進一步包含在識別該複數個主反應器中之該一或多個次佳反應器後，激活該一或多個補充性反應器中之每一者之觸媒床。
聲明48提供如聲明47之方法，其中該反應混合物進料至該一或多個補充性反應器之該進給發生在激活該一或多個補充性反應器中之每一者之該觸媒床之後。
聲明49提供如聲明35至48中任一項之方法，其進一步包含控制該複數個主反應器及該一或多個補充性反應器以在該一或多個補充性反應器及該複數個主反應器中維持在該期望之總體氰化氫生產率範圍內之該總體量測氰化氫生產率。
聲明50提供如聲明35至49中任一項之方法，其進一步包含監測該複數個主反應器中之每一者、該一或多個補充性反應器中之每一者或其組合中氰化氫之該百分產率。
聲明51提供如聲明35至50中任一項之方法，其中測定該複數個主反應器中之任一者或該等補充性反應器中之任一者中氰化氫之該百分產率是否處於或低於該臨限值包含比較該複數個主反應器或該等補充性反應器中之每一者之氰化氫之該百分產率與該臨限值。
聲明52提供如聲明35至51中任一項之方法，其中該將該反應混合物進料進給至複數個主反應器包含將該反應混合物進料併行進給至該複數個主反應器中之每一者。
聲明53提供如聲明35至52中任一項之方法，其中該將該反應混合物進料進給至該一或多個補充性反應器包含併行於進給至該複數個主反應器之該反應混合物進料進給該反應混合物進料。
聲明54提供如聲明35至53中任一項之方法，其中該反應混合物進料包含富集氧之空氣。
聲明55提供如聲明35至54中任一項之方法，其進一步包含自該等主反應器中之一或多者及該一或多個補充性反應器之流出物回收氫。
聲明56提供如聲明35至55中任一項之方法，其中該等主反應器 中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
聲明57提供如聲明35至56中任一項之方法，其中該一或多個補充性反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
聲明58提供產生氰化氫之系統，該系統包含：複數個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之主反應器，其中該複數個主反應器能夠提供第一氰化氫生產率；一或多個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之補充性反應器；進料系統，其用於以足以提供該第一氰化氫生產率之速率將反應混合物進料進給至一或多個反應器，該反應混合物進料包含氣態氨、甲烷及氧氣；控制系統，其經組態以：測定該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否低於臨限值，識別該複數個主反應器中一或多個具有低於臨限值之氰化氫百分產率之次佳反應器，起始該反應混合物進料至該一或多個補充性反應器之補充性進給，及在該複數個主反應器及該一或多個補充性反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰化氫生產率。
聲明59提供如聲明58之系統，其中該複數個主反應器與該一或多個補充性反應器在組合時，能夠提供大於該第一生產率之第二氰化氫生產率。
聲明60提供如聲明58至59中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以起始該一或多個補充性反應器之該觸媒床之激活。
聲明61提供如聲明58至60中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以維持進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料 或減少進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料。
聲明62提供如聲明58至61中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以在將該反應混合物進料進給至該一或多個補充性反應器的同時，維持進給至除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器之該反應混合物進料。
聲明63提供如聲明58至62中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以監測該複數個主反應器中之每一者、該一或多個補充性反應器中之每一者或其組合中氰化氫之該百分產率。
聲明64提供如聲明58至63中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以比較該複數個主反應器中之每一者或該一或多個補充性反應器中之每一者之氰化氫之該百分產率與該臨限值。
聲明65提供如聲明58至64中任一項之系統，其中該反應混合物進料包含富集氧之空氣。
聲明66提供如聲明58至65中任一項之系統，其進一步包含氫回收系統，該氫回收系統用於自該等主反應器中之一或多者及該一或多個補充性反應器之流出物回收氫。
聲明67提供如聲明58至66中任一項之系統，其中該等主反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
聲明68提供如聲明58至67中任一項之系統，其中該一或多個補充性反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
聲明69提供如聲明1至68中任一項或任一組合之系統或方法，其視情況經組態以使得所引述之所有要素或選項皆可供使用或可選自其中。
2‧‧‧NH3流/液體NH3流/NH3進料流
4‧‧‧CH4流/天然氣進料
6‧‧‧含氧流
12‧‧‧HCN合成系統
14‧‧‧產物流
40A‧‧‧第一主反應器/次佳反應器
40B‧‧‧正常操作性主反應器
40C‧‧‧正常操作性主反應器
42A‧‧‧觸媒床
42B‧‧‧觸媒床
42C‧‧‧觸媒床
44‧‧‧補充性反應器/離線反應器/操作性主反應器
46‧‧‧觸媒床
48‧‧‧氨氣化器
50‧‧‧NH3蒸氣流
52‧‧‧NH3過熱器
54‧‧‧過熱NH3蒸氣
56‧‧‧氣體加熱器
58‧‧‧壓縮器
60A‧‧‧氣體混合器
60B‧‧‧氣體混合器
60C‧‧‧氣體混合器
62‧‧‧氣體混合器
64A‧‧‧反應混合物進料流
64B‧‧‧反應混合物進料流
64C‧‧‧反應混合物進料流
66‧‧‧反應混合物進料流/補充性反應器混合物進料流
68A‧‧‧第一主反應器入口閥
68B‧‧‧主入口閥
68C‧‧‧主入口閥
70‧‧‧第一補充性反應器入口閥
72A‧‧‧主出口閥/第一出口閥
72B‧‧‧主出口閥
72C‧‧‧主出口閥
74‧‧‧補充性出口閥

Claims (68)

  1. 一種產生氰化氫之方法，該方法包含：將反應混合物進料進給至複數個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之主反應器，該反應混合物進料包含氣態氨、甲烷及氧氣；測定該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否處於或低於臨限值；當該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之該百分產率處於或低於該臨限值時，識別該複數個主反應器中之一或多個次佳反應器；當識別出該一或多個次佳反應器時，將該反應混合物進料補充性地進給至一或多個補充性反應器，其中該一或多個補充性反應器中之每一者皆包含含有鉑或鉑合金之觸媒床；在開始該補充性地進給後，中斷進給至該一或多個次佳反應器之反應混合物進料；其中該測定、該補充性地進給及該中斷足以在該一或多個補充性反應器及除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰化氫生產率。
  2. 如請求項1之方法，其中該測定、該補充性地進給及該中斷足以在該一或多個補充性反應器及除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器中維持在期望之總體氰化氫百分產率範圍內之總體量測氰化氫百分產率。
  3. 如請求項1或2中任一項之方法，其中該識別該一或多個次佳反應器包含以下中之至少一者：測定來自該複數個主反應器中之 每一者之流出物之組成、測定該複數個主反應器中之每一者之氨產率、測定該複數個主反應器中之每一者之氰化氫產率及測定跨該複數個主反應器中之每一者之壓力降。
  4. 如請求項3之方法，其中測定該流出物之該組成包含測定該複數個主反應器中之每一者之該流出物之甲烷濃度，其中該識別該一或多個主反應器包含測定該流出物之該甲烷濃度係等於或大於甲烷穿透臨限值(methane breakthrough threshold)。
  5. 如請求項4之方法，其中該甲烷穿透臨限值係0.4mol%至1mol%甲烷。
  6. 如請求項1至5中任一項之方法，其進一步包含監測該複數個主反應器中之每一者、該一或多個補充性反應器中之每一者或其組合中氰化氫之該百分產率。
  7. 如請求項1至6中任一項之方法，其中測定該複數個主反應器中之任一者或該等補充性反應器中之任一者中氰化氫之該百分產率是否處於或低於該臨限值包含比較該等主反應器或該等補充性反應器中之每一者之氰化氫之百分產率與該臨限值。
  8. 如請求項1至7中任一項之方法，其中當該複數個主反應器各自以大於或等於該臨限值之氰化氫之百分產率操作時，該等主反應器能夠提供期望之總體氰化氫生產率。
  9. 如請求項8之方法，其中該複數個主反應器與該一或多個補充性反應器在組合時，能夠在中斷進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料後至少提供該期望氰化氫生產率。
  10. 如請求項1至9中任一項之方法，其進一步包含在中斷進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料後，維持進給至除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器之該反應混合物進料。
  11. 如請求項1至10中任一項之方法，其進一步包含在識別該複數個主反應器中之該一或多個次佳反應器後，激活該一或多個補充性反應器中之每一者之觸媒床。
  12. 如請求項11之方法，其中該反應混合物進料至該一或多個補充性反應器之該進給係發生在激活該一或多個補充性反應器之該觸媒床之後。
  13. 如請求項1至12中任一項之方法，其進一步包含：在中斷進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料後，用替換觸媒床替換該一或多個次佳反應器中之每一者之該觸媒床以產生一或多個經整修反應器；及將該反應混合物進料進給至該一或多個經整修反應器。
  14. 如請求項13之方法，其進一步包含在將該反應混合物進料之一部分進給至該一或多個經整修反應器之前，激活該一或多個經整修反應器中之每一者之該替換觸媒床。
  15. 如請求項13至14中任一項之方法，其中進給至該一或多個經整修反應器之該反應混合物進料包含進給至該一或多個補充性反應器之該反應進料。
  16. 如請求項15之方法，其進一步包含在開始將該反應混合物進料進給至該一或多個經整修反應器後，中斷進給至該一或多個補充性反應器之該反應混合物進料。
  17. 如請求項13至16中任一項之方法，其進一步包含在將該反應混合物進料進給至該一或多個經整修反應器後，維持進給至該一或多個經整修反應器及該一或多個補充性反應器之該反應混合物進料。
  18. 如請求項1至17中任一項之方法，其進一步包含控制除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器及該一或多個補充性反應 器，以在該一或多個補充性反應器及除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器中維持在該期望之總體氰化氫生產率範圍內之該總體量測氰化氫生產率。
  19. 如請求項1至18中任一項之方法，其中該將該反應混合物進料進給至複數個主反應器包含將該反應混合物進料併行進給至該複數個主反應器中之每一者。
  20. 如請求項1至19中任一項之方法，其中該將該反應混合物進料進給至該一或多個補充性反應器包含併行於進給至除該複數個主反應器中之第一個主反應器以外之該等主反應器之該反應混合物進料進給該反應混合物進料。
  21. 如請求項1至20中任一項之方法，其中該反應混合物進料包含富集氧之空氣。
  22. 如請求項1至21中任一項之方法，其進一步包含自該等主反應器中之一或多者及該一或多個補充性反應器之流出物回收氫。
  23. 如請求項1至22中任一項之方法，其中該等主反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
  24. 如請求項1至23中任一項之方法，其中該一或多個補充性反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
  25. 一種用於產生氰化氫之系統，該系統包含：複數個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之主反應器，其中該複數個主反應器能夠提供第一氰化氫生產率；一或多個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之補充性反應器；進料系統，其用於以足以提供該第一氰化氫生產率之速率將反應混合物進料進給至一或多個反應器，該反應混合物進料包含氣態氨、甲烷及氧氣； 控制系統，其經組態以：測定該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否低於臨限值，識別一或多個具有低於該臨限值之氰化氫百分產率之次佳反應器，起始該反應混合物進料至該一或多個補充性反應器之補充性進給，中斷進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料，及在該一或多個補充性反應器及除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰化氫生產率。
  26. 如請求項25之系統，其中該複數個主反應器與該一或多個補充性反應器在組合時，能夠提供大於該第一氰化氫生產率之第二氰化氫生產率。
  27. 如請求項25至26中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以在中斷進給至該複數個主反應器中之第一個主反應器之該反應混合物進料後，維持進給至除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器之該反應混合物進料。
  28. 如請求項25至27中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以在測定該一或多個次佳反應器之氰化氫之該百分產率處於或低於該臨限值後，起始對該一或多個補充性反應器之該觸媒床之激活。
  29. 如請求項25至28中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以監測該複數個主反應器中之每一者、該一或多個補充性反應器中之每一者或其組合中氰化氫之百分產率。
  30. 如請求項25至29中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以比較該複數個主反應器中之每一者或該一或多個補充性反應器中之每一者之氰化氫之該百分產率與該臨限值。
  31. 如請求項25至30中任一項之系統，其中該反應混合物進料包含富集氧之空氣。
  32. 如請求項25至31中任一項之系統，其進一步包含氫回收系統，該氫回收系統用於自該等主反應器中之一或多者及該一或多個補充性反應器之流出物回收氫。
  33. 如請求項25至32中任一項之系統，其中該等主反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
  34. 如請求項25至33中任一項之系統，其中該一或多個補充性反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
  35. 一種產生氰化氫之方法，該方法包含：將反應混合物進料進給至複數個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之主反應器，該反應混合物進料包含氣態氨、甲烷及氧氣；測定該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否處於或低於臨限值；當該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之該百分產率處於或低於該臨限值時，識別該複數個主反應器中之一或多個次佳反應器；將該反應混合物進料進給至一或多個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之補充性反應器；其中該補充性進給足以在該一或多個補充性反應器及該複數個主反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰化氫生產率。
  36. 如請求項35之方法，其中該補充性進給足以在該一或多個補充性反應器及該複數個主反應器中維持在期望之總體氰化氫百分產率範圍內之總體量測氰化氫百分產率。
  37. 如請求項35至36中任一項之方法，其中該一或多個補充性反應器補充由該複數個主反應器所達成之該反應混合物進料至氰化氫之轉化，以使得該一或多個補充性反應器及該複數個主反應器中之該總體量測氰化氫生產率在該期望之總體氰化氫生產率內。
  38. 如請求項35至37中任一項之方法，其進一步包含維持進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料或減少進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料。
  39. 如請求項35至38中任一項之方法，其進一步包含在將該反應混合物進料進給至該一或多個補充性反應器的同時，維持進給至除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器之該反應混合物進料。
  40. 如請求項35至39中任一項之方法，其進一步包含用替換觸媒床替換該一或多個次佳反應器中之每一者之該觸媒床以產生一或多個經整修反應器。
  41. 如請求項40之方法，其進一步包含激活該替換觸媒床。
  42. 如請求項40至41中任一項之方法，其進一步包含將該反應混合物進料進給至該一或多個經整修反應器。
  43. 如請求項40至42中任一項之方法，其進一步包含在開始將該反應混合物進料之一部分進給至該一或多個經整修反應器後，中斷進給至該一或多個補充性反應器之該反應混合物進料部分。
  44. 如請求項40至43中任一項之方法，其進一步包含在將該反應混合物進料進給至該一或多個經整修反應器後，維持進給至該一 或多個經整修反應器及該一或多個補充性反應器之該反應混合物進料。
  45. 如請求項35至44中任一項之方法，其中當該複數個主反應器各自以大於或等於該臨限值之氰化氫百分產率操作時，該等主反應器能夠提供期望之總體氰化氫生產率。
  46. 如請求項35至45中任一項之方法，其中該複數個主反應器與該一或多個補充性反應器在組合時，能夠至少提供該期望之氰化氫生產率。
  47. 如請求項35至46中任一項之方法，其進一步包含在識別該複數個主反應器中之該一或多個次佳反應器後，激活該一或多個補充性反應器中之每一者之該觸媒床。
  48. 如請求項47之方法，其中該反應混合物進料至該一或多個補充性反應器之該進給係發生在激活該一或多個補充性反應器中之每一者之該觸媒床之後。
  49. 如請求項35至48中任一項之方法，其進一步包含控制該複數個主反應器及該一或多個補充性反應器，以在該一或多個補充性反應器及該複數個主反應器中維持在該期望之總體氰化氫生產率範圍內之該總體量測氰化氫生產率。
  50. 如請求項35至49中任一項之方法，其進一步包含監測該複數個主反應器中之每一者、該一或多個補充性反應器中之每一者或其組合中氰化氫之該百分產率。
  51. 如請求項35至50中任一項之方法，其中測定該複數個主反應器中之任一者或該等補充性反應器中之任一者中氰化氫之該百分產率是否處於或低於該臨限值包含比較該複數個主反應器或該等補充性反應器中之每一者之氰化氫之該百分產率與該臨限值。
  52. 如請求項35至51中任一項之方法，其中該將該反應混合物進料進給至複數個主反應器包含將該反應混合物進料併行進給至該複數個主反應器中之每一者。
  53. 如請求項35至52中任一項之方法，其中該將該反應混合物進料進給至該一或多個補充性反應器包含併行於進給至該複數個主反應器之該反應混合物進料進給該反應混合物進料。
  54. 如請求項35至53中任一項之方法，其中該反應混合物進料包含富集氧之空氣。
  55. 如請求項35至54中任一項之方法，其進一步包含自該等主反應器中之一或多者及該一或多個補充性反應器之流出物回收氫。
  56. 如請求項35至55中任一項之方法，其中該等主反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
  57. 如請求項35至56中任一項之方法，其中該一或多個補充性反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
  58. 一種用於產生氰化氫之系統，該系統包含：複數個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之主反應器，其中該複數個主反應器能夠提供第一氰化氫生產率；一或多個各自包含含有鉑或鉑合金之觸媒床之補充性反應器；進料系統，其用於以足以提供該第一氰化氫生產率之速率將反應混合物進料進給至一或多個反應器，該反應混合物進料包含氣態氨、甲烷及氧氣；控制系統，其經組態以：測定該複數個主反應器中之任一者中氰化氫之百分產率是否低於臨限值，識別該複數個主反應器中一或多個具有低於該臨限值之氰 化氫百分產率之次佳反應器，起始該反應混合物進料至該一或多個補充性反應器之補充性進給，及在該複數個主反應器及該一或多個補充性反應器中維持在期望之總體氰化氫生產率範圍內之總體量測氰化氫生產率。
  59. 如請求項58之系統，其中該複數個主反應器與該一或多個補充性反應器在組合時，能夠提供大於該第一生產率之第二氰化氫生產率。
  60. 如請求項58至59中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以起始該一或多個補充性反應器之該觸媒床之激活。
  61. 如請求項58至60中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以維持進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料或減少進給至該一或多個次佳反應器之該反應混合物進料。
  62. 如請求項58至61中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以在將該反應混合物進料進給至該一或多個補充性反應器的同時，維持進給至除該一或多個次佳反應器以外之該等主反應器之該反應混合物進料。
  63. 如請求項58至62中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以監測該複數個主反應器中之每一者、該一或多個補充性反應器中之每一者或其組合中氰化氫之該百分產率。
  64. 如請求項58至63中任一項之系統，其中該控制系統經進一步組態以比較該複數個主反應器中之每一者或該一或多個補充性反應器中之每一者之氰化氫之該百分產率與該臨限值。
  65. 如請求項58至64中任一項之系統，其中該反應混合物進料包含富集氧之空氣。
  66. 如請求項58至65中任一項之系統，其進一步包含氫回收系統， 該氫回收系統用於自該等主反應器中之一或多者及該一或多個補充性反應器之流出物回收氫。
  67. 如請求項58至66中任一項之系統，其中該等主反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
  68. 如請求項58至67中任一項之系統，其中該一或多個補充性反應器中之每一者之該觸媒床包含鉑-銠合金。
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