TW593132B - Process for the nondestructive heating and supply of hot ammonia or hot ammonia containing feed gas - Google Patents

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TW593132B TW089108526A TW89108526A TW593132B TW 593132 B TW593132 B TW 593132B TW 089108526 A TW089108526 A TW 089108526A TW 89108526 A TW89108526 A TW 89108526A TW 593132 B TW593132 B TW 593132B
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John J Barnes
Ioannis V Bletsos
Norman Herron
Tae Hoon Kim
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Description

593132
1. 發明範疇： 氣 或 本發明係關於一種非破壞性加熱及供應氨或含氨進 體的方法。根據本發明製備之熱氣體可供氰化氫之 在其他工業合成中使用。 w 2. 先前技藝說明： ，熱氨係用於氰化氫、聯氨及其他含氮化合物之製造。 氰化氫係藉使氨、烴氣體、及氧化氣體以及鉑族^屬 媒接觸（安德魯梭方法（Andrussow Process))或藉在具有 塗覆鉑族金屬觸媒之陶瓷壁的室内使低溫氨氣體進料與 溫（超過1，1〇0。〇甲烷混合（弟卡撒方法（Degussa 、
Process))而商業製造。在此等方法之任一中，該進料氣 體之各，組份可預熱。在安德魯梭方法中，因為氨易於分 ，且有高度腐蝕性，所以其通常僅預熱至約23〇艽。氰化 ，方法之實例可在美國專利字號丨，-934, 838、美國專利字 號3, 1 04, 945及英國專利字號68 5, 744中發現。 預熱氨之其他用途係由氨氧化方法製造硝酸、聯氨之製 造、蜜胺之製造及氧化氮之氨還原反應（實例，丹諾 (DEN0X)方法）。 美國專利字號3, 455，659說明一種使用表面係鎳-鉻合金 抑或錄-銘合金之反應器使氨過熱至55〇。(：至75()。(：之方 法’美國專利字號2, 906, 604揭示一種製造氰化氩之方法 、’其中氨係在以鋁處理之反應器管内預熱至3〇〇一6〇〇。(：。 ^國專利字號5，431，894亦使用-以鋁處理之反應器來預熱 ^ 在該專利中’氨係在大氣壓下加熱至610 °C。美國專
593132 五、發明說明（2)
利字號3，4 0 1，1 0 8將氨預熱超過4 0 0 °C ，較佳係4 5 0 - 5 5 0 °C 〇 雖然已知含氨氣體可加熱至超過2 3 0 °C之溫度，但是過 去此藝未能教導氨或含氨進料氣體之非破壞性加熱作用， 或者在提升溫度下，使熱氨可從預熱區非破壞性地轉送入 反應區之方法。過去此藝亦未能教導一種加熱氨或含氨進 料氣體之方法，以此方法，對與此等熱氣體直接接觸之表 面之腐#可減至最低。 過去此藝之預熱方法亦被限於：其他氣體（如，曱烷或 蒸氣）必須排除在氨之外或僅以非常低濃度混合。因此， 在混合反應進料氣體之情形中，每一反應物，或者在一些 情形中，不含氨之反應物之混合物，皆易於各別預熱操作 〇 預熱氨有高度腐蝕性，特別係對鐵族金屬及合金，並造 成高水準之金屬腐蝕及與熱氣體接觸之設備表面損失。腐 蝕不僅造成預熱氨氣體進料之污染及形成更加可燃熱氣體 之氨分解作用（破壞作用），且亦因金屬設備修復或更換而 造成操作時間之損失。 發明之簡述 本發明提供一種預熱及在方法之内轉送供應熱氨，以及 氨與甲烷及/或蒸氣之熱混合物之方法。 本發明提供一種在高達7 0 0 °C之溫度及至少1大氣壓之壓 力下，以氨之最少分解及與氨接觸之金屬表面之最少腐蝕 加熱及供應此等氣體之方法。 -
O:\63\63802.ptd 第7頁 593132 五、發明說明（3) 及ΪΓΐΓ月預熱之含氨進料氣體流顯示低於氨分解 本發明’以至於氣分解低於心率二 種預執谁1,270微米）並瞭解所有本發明之利益。此 化氫之製造及以氨與其他氣態物 負<夂應為主之其他工業產物。 、切 因此，本發明提供一種氧含量低於10體積％之含 的非破壞性加熱及轉送之方法，其包括下时驟：孔體 壁)之在/η有與熱氨接觸之金屬表面及有空間表面密度和 m之設備内，將含氨氣體加熱至整體氣體溫度大 (b)經由具有與熱氨接觸之金屬表面及有空間表面密产 徵i設借，將加熱過氣體轉送入化學反應區' 八中，，、…虱接觸之金屬表面之腐-蝕性低於每年1 270微 广且口氨要口：：…體内存在之氨之總體積的i。體積 〇，/、要（1)田/、熱氦接觸之金屬表面係選自鈀、鉑及金等 物時，該設備之空間表面密度少於〗5公分v公分a、熱氨和 金屬表面之接觸時間少於丨0秒、整體氣體溫度不超^約 700 °C且壁溫不超過約800 〇c，及（ii)當與熱氨接觸之金屬 表面係選自由沃斯田鐵鋼及鎳之合金（如，英高鎳 (inconel)及赫史特合金（hasteli〇y))組成之物時，該設 備之空間表面密度少於約5公分V公分3、熱_氨和金屬=面 之接觸時間少.於3秒、整體氣體-溫度不超過約5〇(rc且壁溫 不超過約6 0 0 °C即可。 593132 五、發明說明（4) -^ ‘與熱氣接觸之金屬表面係選自由沃斯田鐵鋼及鎳之合 金（如，英高鎳及赫史特合金）組成之物時，本方法供應^ 體氣體溫度為從400高達50 0它之含熱氨氣體。當與熱氨^ 觸之金屬表面係選自由鈀、鉑及金組成之物時，含執.氨 體係以高達700 t：之整體氣體溫度供應。 #、、 :由下列實例一例舉說明，纟發明容許4以低於1%分解作 金屬Π*於28密耳對與熱氨或含熱氨之進料氣體接觸之 金屬表面之腐蝕性製成及供應。 ::本方法中設備可外部加熱，所以 之一而〜二二：孔體至反應區之管或筒。對此等目的 屬可：：涂； 一種金屬構成。接著，該第-種金 耳）之第厚度較佳係從254至2,032微米（10至80密 Γ之物 該第二種金屬係選自由把、減金組 各氣氣體基本上可由盖七备〆 組成。其他氣體亦可存：或：氣和蒸氣或氨和烴之混合物 然氣或甲烷，且較佳地i在氰之混合物中，烴宜於係天 較的從0.7至1.3之體積比氣或甲烷可以與氨之體積比 本方法有效於製造及運 发 製成氰化氫。 熱氨乳體進入化學反應區以 當在本文使用時發用明^詳細說明 謂在用來加敎及鲮3§吾"整體溫度"和'，整體氣體溫度"意 溫度。…及轉送熱氣體之嗲或筒之中央測量之熱氣體
593132 五、發明說明（5) 當在本文使用時，用語”壁溫”係用來加熱及轉送熱氣體 之管或筒之壁的溫度。實務上，壁溫將係與熱氣體實際接 觸之管或筒（設備）之内壁的溫度，然而在小型實驗室々式驗 設備中，壁溫可在設備之外表面測量。 -$ 如果反應物乳體係在它們接觸反應觸媒之前先預熱，則 高溫反應（如，由烴氣體、氨與或不與氧化氣體一起合成 HCN之反應）進行得更有效率及更經濟。 σ 安德魯梭型HCN方法之常用反應溫度係^⑽它。最佳習 用實行僅提供及於約230 °C之氨之非破壞性加熱作用。 目前在大部份安德魯梭型HCN方法中，氨被加熱，然後 接著藉與沃斯田鐵鋼合金表面接觸數秒而轉送。雖然空氣 及天然氣可經濟地加熱至約6 0 0 °C，可是氨之預熱被"阻 斷”在約230 °C。這係因為氨之熱力學傾向係在超過約 188 C之溫度之上開始分解。因此，一旦預熱過氣體合 併’女德魯梭型HCN反應/反應器的混合進料氣體（6q〇°c之 空氣及天然氣和2 3 0 °C之氨）之溫度現在被限於約5 〇 〇它。 該500 °C係大氣壓力下的氣體運送。如果運送壓力超過1大 氣壓’則溫度必須低於5 0 0 °C，以限制氨分解作用及減低 設備之金屬表面的腐蝕。 可疋’當對反應器的進料之溫度增加時，Hcn之生產速 率及產量可增加。對安德魯梭型HCN反應而言，當混合氣 體進料之溫度從230 °C增加至520。(：時，HCN之生產可增加 25% ’對6 1 0 °C之混合氣體進料而言，增加33%，而當混合 氣體進料係在850 C之溫度時，增加近乎iqq%。因此，進
第10頁 593132
:土2度之增加造成氨成為HCN之較大轉化。例如，對 古、^形而吕’230。(：，氨之轉化從58%增加至68%。較 j Γ \體^度相應地造成較高氨轉化。氨之較高轉化改 良H C Ν之產置，並減少句 亚錢少匕3循裱之成本，因此減少HCN之整 體生產成本。 任何化合物，即，包括空氣，超過4〇(rc之預熱指數地 成為更複雜，且在大部份情形中成為經濟上不切實的超過 9 〇 〇 C在化學化合物之混合物的情形中，因為潛在動力 效果及新化合物之化學反應形成作用，所以預熱方法及/ 或^氣體之轉送及供應成為還要更複雜。因此，基本上係 將每一種化合物，例如，氨、天然氣及空氣/氧化劑僅預 熱至最高經濟上可行之溫度，其避免可改變進料氣體之特 性之化學分解或反應，或定義副混合物或二元混合物，其 在預熱（加熱）或轉送步驟期間有分-解或反應形成不想要新 產，之最低傾向。從此等考慮看來，熱進料氣體可在一些 最同溫度下加熱及供應或轉送，該溫度增加反應速度或反 應物成為產物之轉化，而沒有不當的副產物之形成、進料 氣體之分解或與熱氣體接觸之物質表面之腐蝕性破壞。 雖然鈿述时論說明藉安魯梭方法製造jjcn之考慮因素， 但是應瞭解，熱氨或氨與烴或蒸氣之混合物會有利於其他 產物合成反應，其使用氨氣體作為進料且其中預熱過^會 提供增加之反應速率、轉化或產物產量。 本發明提供一種溫度高達700。(：之熱氨及氨與其他氣體 進料（如，甲烷）之熱混合物之非破壞性加熱及轉送之方法
593132 五、發明說明（7) :y根據本發明預熱之含氨氣體可係氨與氣體之混合物， 該氣體係，如，一氧化碳、曱烷或通常包含及於3個碳原 ^ ^烷類。氨氣體亦可係100%氨或含蒸氣及/或微量空氣 或氧之氨。除氧之總含量必須不超過1體積％外，微量包括 ^於但不超過總氣體組合物之2體積％。在於預熱及反應條 \下的水、蒸氣之情形中，本發明之預熱過氣體可包含及 於5體積％蒸氣，且較佳係2體積％與氨或氨和烴混合物混合 之蒸氣。 用語π非破壞性”意謂氣體係以至少9〇 〇%氨安定性加熱 及維持在高於400 °C之溫度下（對及於15公分2/公分3之表面 對f積比（即’作為本文中使用之措辭的,，空間表面密度，，） :。不超過約1 0體積％的氨之分解，以最初存在於氣體 中的氨之總體積為基準）。 本發明之，法亦控制與熱氨接觸-之金屬表面之腐蝕。本 >法之與熱氨（低於10%氨分解）接觸之金屬表面顯示少於 = 密耳腐蝕損失。方法亦可在限制氨分解為1%或更低 腐蝕損失少於2〇密耳之條件下進行。藉控制熱氨之預 “、、及轉送’氨分解及年腐蝕可係少於及密耳之任何 =制。金屬/熱氣體介面之腐蝕的此種控制對用來預熱及 送熱氨或氨混合物之設備之表面係正確的。 5本發明係一種方法，其包括具至少4〇〇 ^之溫度的含氨 ϋ之製造。熱氨顯示少於10莫耳百分比氨降解產物。氧 1，少於1 · 0體積％的含氨氣體之非破壞性加熱及轉送之方 法包含下列步驟：
第12頁 593132 五、發明說明（8) (a) 在具有與熱氨接觸之金屬表面及有空間表面密度及 壁溫之特徵的設備内，將含氨氣體加熱至整體氣體溫度大 於230 °C ;及 (b) 經由具有與熱氨接觸之金屬表面及有空間表面密度 和壁溫之特徵的設備，將加熱過氣體轉送入化學反應區； 其中，與熱氨接觸之金屬表面之腐蝕性低於每年580微米 且氨之分解作用少於氣體内存在之氨之總體積的1 0體積％ •，只要（i)當與熱氨接觸之金屬表面係選自鈀、鉑及金等 物時，該設備之空間表面密度少於15公分V公分3、熱氨和 金屬表面之接觸時間少於1 〇秒、整體氣體溫度不超過約 700 t且壁溫不超過約800 °C，及當與熱氨接觸之金屬 表面係選自由沃斯田鐵鋼及鎳之合金（如，英高鎳及赫史 特合金）組成之物時，該設備之空間表面密度少於約5公 分V公分3、熱氨和金屬表面之接觸-時間少於3秒、整體氣 體溫度不超過約5 0 0 °C且壁溫不超過約6 〇 〇。〇即可。 預熱過氨/蒸氣混合物及預熱過烴氣體/蒸氣通常係共同 或各別餵入含鉑族金屬觸媒之反應器内。空氣通常使用作 ，氧化氣體，但是可使用富氧空氣或幾乎完全純氧。烴正 吊包含一至二個碳原子。烴較佳係天然氣或甲烷。烴氣體 通常預熱至40(TC和8〇(TC之間。根據本發明，氨和天然氣 或甲烧之混合物可預熱至超過2 3〇且甚至超過4〇〇 t之溫度 。當此種混合物係供由安德魯梭型方法製造HCN之作用使 用時’曱烧或天然氣相較於氨之體積的較佳體積比係從 〇· 7 至 1· 3。
HI I圓 第13頁 593132 五、發明說明（9) 本發明之發明揭示’含教氣體可預熱並在高溫下供應給 反應區，然而同時’氨降解及金屬腐餘可藉控制，在限 之内，熱氣體/金屬介面發生之反應之變數而限制及控 <制 根據本發明，下列變數必須依照順序正確控制以達套— 可非破壞性加熱之最大整體氣體溫度：1)熱轉移表面司氨 熱氨或含氨進料氣體直接接觸的金屬之表面之壁溫；2及與 轉移表面及與熱氨或含氨進料氣體直接接觸之表面之^熱 物質（金屬或金屬之合併）；3)含氨氣體之整體溫度；^ 或含氨進料氣體與建造物質之接觸時間或停留時間；5氨 其之空間表面密度表示之建造物質之橼型；及&)氣徵 ^ 力。空間表面密度係設備之内表面對其體積之比例。$壓 直管之空間表面體積之實際上限係約32公分2 /公分3。用了 ”設備"意謂一般管及筒，雖然其包括用以產生、容蜗及％ 送方法内反應氣體所必須之機構。 $ 藉以其之順序小心研究此等變數r熱氨或含熱氨進料广 體可非破壞性加熱及供應之最大溫度可決定此等變數'之氣 何組合。即係對每一種建造物質及壁溫而言，有空間密 及接觸時間之正確組合，其造成具有少於10%氨分解及度 發少於每年2〇密耳的對與熱氣體接觸之金屬之腐蝕的執a 定氨進料氣體。 、戈 在本發明之實務中，建造物質，即，與熱氨接觸之金 ’可分類為貴.金屬及過渡金屬組合物。貴金屬包括鈀、 及金和已知其有非常低化學活性之其他此種金屬。當在本 593132 五、發明說明（ίο) 文冲使用時，"過渡金屬π意謂周期表之周期4、I V b至Μ族 之金屬及金屬之合併，其包括金屬之合併，如，沃斯田鐵 鋼及錄之合金，如，英高錄及赫史特合金。 對貴金屬和及於1 5公分2 /公分3之空間表面密度而言，氨 可非破壞性加熱和在及於約7 0 0 °C之溫度（設備壁溫及於約 8 0 0 °C )和及於1 0秒之接觸時間下供應。 對具有從約5公分2 /公分3之空間表面密度的過渡金屬組 合物之建造物質而言，氨可非破壞性加熱及在從約2 5 0 °C 至5 0 0 °C之溫度（設備壁溫及於約6 0 0 °C )和及於3秒之接觸 時間下供應。該過渡金屬包括英高鎳族之個別金屬，儘管 通常此等金屬係以鎳之合金（如，英高鎳及赫史特合金）用 於工業應用中。 氨之運送的實際溫度直接與壁溫、建造物質之熱轉移特 性、預熱反應器之構造的空間表面密度及氣體在預熱反應 器内的停留時間有關。當建造物質係貴金屬時，多達 8 0 0 °C之壁溫可使用以造成多達7 0 0 °C之氨進料氣體溫度。 接觸時間和空間表面密度之組合可改變以提供在使熱氨氣 體安定性係從約9 0 . 0 %至1 0 0 %之範圍内之溫度。對與含氨 熱氣體之特定混合物接觸之特定建造物質而言，接觸時間 增加，空間表面密度必須減少以持續提供在固定安定性及 固定溫度下的熱氨。相反地，對與含氨熱氣體之特定混合 物接觸之特定建造物質而言，當搔觸時間增加，為了要持 續供應在固定安定性及固定溫度下的熱氨，空間表面密度 必須減少。 _
O:\63\63802.ptd 第15頁 593132
當建造物質係過渡金屬組合物時，多達6 〇 〇 c>C之壁溫可 使用以造成多達500 °C之氨進料氣體溫度。接觸時間和空 間表面密度之組合可改變以提供具有在從約9〇〇%至1〇〇% 之熱氨氣體安定性之範圍的氣體溫度範圍。對與含氨.熱氣 體之特定混合物接觸之特定建造物質而言，當接觸時'間增 加，空間表面密度必須減少以持續提供在固定安定性及^ 定溫度下的熱氨。相反地，對與含氨熱氣體之特定混合物 接觸之特定建造物質而言，當接觸時間增加，為了要持續 供應在固定安定性及固定溫度下的熱氨，空間表面密度必 須減少。 ^由下列實例例舉說明，本發明提供一種方法·，藉由其 ，氨或含氨氣體可加熱及在及於7〇〇 t之溫度下，以少於' 1%氨分解及少於508微米對與氨接觸之熱金屬表面之蝕 供應。 -
熱轉移反應器（用於加熱氣體之設備）之壁可藉任何機潜 ，，例如，火加熱作用、熱氣體及電阻加熱作用。 虱預熱反應器可由鋼或其他習用建造物質來建造。與奏 觸之反應器表面可係塗覆以鈀、鉑或金之表面。表面 ，作用可藉任何機構來施行，藉由其，一 =金屬之表面施用，例如，黏合作用種=用薄膜; ^ 里作用係最佳方法。-旦表面㈣ 成金屬/氣體介面之金屬矣 與氣熱接觸並形 層可& r \ 屬表面〜雖然如果想要金屬表面塗 父厚，但/、之較佳厚度係從254至2, 032微米（1〇至80
第16頁 593132 五、發明說明（12) 密耳）。 ，加熱:儲存及運送等系統構造包括，但不限於，管子 ^ ^不_如何，加熱及運送系統應構建成具低空間表面 饮度，即，表面積對體積之比應少於15公分v公分3 ^ 可根據本發明預熱之氨進料氣體可包含33莫耳百分比或 更多=。進料氣體亦可包含煙氣體，如，天然氣或甲院 。進料虱體亦可包含惰性氣體，即，在預熱條件下，不會 與氨反應或引起金屬腐蝕之氣體，例如，-氧化碳及及於 5體積％之蒸氣。 ~阶 :歹^例1至6係在具有9〇毫米長加熱區之22毫米直徑矽 石 e内進行。加熱區襯以要試驗之金屬表面（豆亦稱 為建造物質或_。該管亦作為由紐卡索(_上上稱 製造之9〇00型熱分析儀之斜槽。為研究腐蝕及 成“，、=用，一聯MOC懸掛在熱分析儀之平衡上。管之空間 表面密度，即，表面/體積比係約2公分ν公分3。 旦恤f 5，個地方測夏。壁溫係以管之壁之外侧溫度來測 Ϊ二、：藉環繞著加熱區之縱長的電阻加熱器提供給管。 整體氣體溫度係在熱分析儀之平衡位之中心測量 基間係以90毫米管之令央5〇.毫米縱長之平均溫度為 曰：Pd:裡：之研究…由於由玻璃和金屬形成之共 曰曰 以實例1至6之反應管被限於約820。(：之最高壁溫 。雖然即使在82(TC之壁溫下，正好在共晶體開始之前，
593132 五、發明說明（13) - 含熱氨氣體之組合物（在正好或超過720 °C之溫度下）係完 全在顯示沒有超過想要之氨分解之指標的本發明之限制之 内。 在實例中，氨與50體積％之氦氣或曱烷混合，接著在室 溫及大氣壓力下餵入加熱區。離開加熱區之熱氣體藉空氣 間接冷卻並在氣體離開加熱區之時間的1秒之内，藉FT j R 在操作中分析。 對顯示與蒸氣混合之熱氨之行為的試驗而言，蒸氣（水 蒸氣含量）係藉使氦與水飽和而加至混合氣體内，而該飽 和係藉在大氣壓力及約29 °C下，使氦氣起泡穿過水而達成 。水飽和之氦氣接著在進入管之前與氨氣混合。， 數據係藉同時記錄與熱壁（即，壁襯裡）接觸之氣體之組 成改變以及由氣體混合物之可逆反應造成之重量改變而收 集’該氣體混合物流過與襯裡正好-相同物質製成之聯片之 上並具有和整體氣體相同溫度。因此，除由FTIR測量氣體 組成外，試驗系統亦測量聯片之重量獲得或損失。 藉聯片及襯裡之ESC A、T〇f-SIMS及SNMS的後-反應光學 顯微術及光譜分析揭露與熱氣體進料混合物之表面反應之 細節。 實例1 本實例證明在其下乾氨係至少9 〇 · 〇 %安定之條件。如前 述，試驗係在大氣壓力下進行。表1說明在-其下氨安定性 係至少90.0%之最高壁溫。事實—上，表中每一種個記錄代 ‘表在其下氨係99%安定之條件。在最高溫度範圍下，管中
第18頁 593132
第19頁 五、發明說明（14)
氨之接觸時間係從約0. 2至約0. 4秒。SS304表示不銹鋼304 。進料氣體組成係50%氨及50%氦；s/v少於或等於2公分V 公分3。 表1 MOC 壁溫 整體溫度 接觸時間 (°C) (°〇 (秒） SS310 600 495 0. 29 SS304 500 416 0. 33 Ni 600 507 0. 29 英南錄6 0 0 600 530 0· 28 Pd 800 667 0. 24 Pt 800 641 0. 26 Au 800 598 實例2 一 0. 26 本實例示出為接觸時間之函數的乾氨之安定性。試驗如 前述概要進行。SS302表示不銹鋼302。進料氣體組成係 50%氨及50%氦；s/v少於或等於2公分2/公分3。 表2 MOC 壁溫 整體/TGA溫度 接觸時間 氨之安定性 (°〇 (°〇 (秒） (%) SS302 500 458 1 . 95 100 500 448 3. 96 98 Pd 800 653 -1.70 100 - 800 629 7. 50 94 593132 五、發明說明（15) 為了確定當氣體在50 0。(：之最高氨溫度及2公分v公分3之 s/v下與不銹鋼接觸時氨氣體之99%安定性，停留時間必須 少於約2心。接觸時間會因各種不銹鋼而改變，特別係與 合金中鉻=夏有關。不銹鋼中鉻之含量愈高，接觸時間愈 、或在最咼溫度，5〇〇 °c整體氣體溫度及6〇〇它壁溫下所容 許之s/v愈高。 對鈀而言，最高溫度增加且較長接觸時間及較高s/v係 可能的。 實例3 本實例不出為表面對體積（S/ν)比及MOC之函數的乾氨之 安定性。除s/v係藉將皺摺形金屬加至反應器之加熱區的 25毫米中央而改變外’試驗係如前述般操作且s/v係如表3 中所示般改變。所示之試驗的接觸時間係〇. 3秒，以2 5毫 米縱長為基準；氣體組成係5 〇 %氨及5— 〇 %氦。 表3 MOC 壁溫 (°C) 整體/TGA溫度 (°C) S/V 氨之安定性 體積（％) Pd 750 677 6· 8 99. 0 Pd 750 673 11. 8 96· 0 ss304 650 572 3.0 98. 0 ss321 650 534 3.0 89. 0 ss3 1 0 650 540 1· 8 98. 0 雖然所有物質皆滿足本發明之-需求，但是儘管有較高壁 及整體氣體溫度，表仍清楚示出Pd表面在熱氨之安定性上
第20頁 593132 五、發明說明（16) 的較低催化效果以及示出較高s/v在相同方面之影響。 實例4 本實例示出三種建造物質（MOC)的接觸時間之效果，及 三種MOC的整體氣體溫度之效果。試驗係以50%氨及50%甲 烷之進料氣體組成來進行。 表4 MOC 壁/襯裡 整體/TGA 接觸時間 氨之 溫度 溫度 安定性 (°〇 (°〇 (秒） (°/〇) SS321 500 407 0. 70 100 600 477 0. 3 100 600 493 0. 6 97 650 528 0. 3 92 SS310 600 512 129 100 700 604 0,26 95 Pd 700 590 0. 26 100 700 605 0, 65 100 600 460 0. 31 100 800 681 0. 24 100 800 629 7. 5 94
對不銹鋼321而言，在0. 65秒之接觸時間下，約86 °C的 整體氣體溫度之增加，產生從100至9 7%的氨之安定性損失 ，類似地，在約485 °C之整體溫度下，接觸時間加倍產生 僅3%的氨之安定性之降低。
第21頁 593132 五、發明說明（17) 當不銹鋼3 1 0係Μ 0 C且接觸時間係約0 . 3秒時，約9 2 °C的 整體溫度之增加造成僅5 %的熱氨之安定性減少。 P d試驗顯示在0. 3至0 . 6 5秒之接觸時間的相同範圍之内 並剛好在6 8 0 °C之整體氣體溫度下，熱氨係安定的&可是 ，在8 0 0 °C之壁溫下，氨安定性減少。如果對約0. 3秒之接 觸時間描繪此數據，則圖繪表示剛好在8 0 0 °C之整體氣體 溫度下，氨會有最少9 0 %之安定性。 實例5 本實例例舉說明Μ 0 C之腐蝕的測量。
一串MOC懸垂自TGA平衡。在此等試驗中，相同MOC亦襯 於管内，以至於可觀察腐餘速率以及氨分解作用。於曝露 於熱氨下後。串聯片自平衡除下並以目視及分光鏡檢查。 3 0 4不銹鋼在5 0 0 °C之壁溫下係粗糙並褪色的，且顯示 6，0 0 0毫微米厚均勻氮化物層。Pd串聯片係無光澤灰色， 但在8 5 0 °C下顯示少於3毫微米厚的氮化物層。 深度測量係使用光學金相學來實行。此等測量概述於表 5中。ESCA數據表示氮化物及所測得之其他金屬化合物之 型式。
所列之試驗數據係，即，於封閉隔離空氣並於整夜時間 期間皆僅曝露於氮氣下的密閉系統内，以總共1 8至2 0小時 的三天之非連續收集得之。
O:\63\63802.ptd 第22頁 593132 五、發明說明（18) 表5 MOC TGA重量 氮化物深度 年腐名虫 改變 剖面原子的 微米/ : 重量％ °/〇N毫微米 a. S S 3 0 4 > + 1 . 22>6000 >125 壁溫二50 °C (ESCA:CrnN,FenN) b. Pd. 無 無< 5 .部份地 >0. 1 壁溫=50 °C (ESCA:係Pd氮化物 及部份係氰化物） 實例6 下列實例模擬供應熱氨和蒸氣之混合物。 5 0體積％氨和5 0體積％水飽和氦之混合物係如前述試驗。 MOC係鈀。 壁溫、整體氣體溫度及氨安定性發表在下列表中。 氦氣係在2 9. 2 t及大氣壓力下，藉由先使氦起泡穿過水 而與水飽和。混合氣體内的水之因而產生之體積分數係 0· 02% 。 在下列發表之所有數據内，s / v係約1 . 8公分2 /公分3。氣 體之乾樣本係以（d )註解而濕樣本係（w )。 壁 整體氣體 表6 NH3安定性 接觸 t.，t t，。C 體積％ N Η 3 秒 600 545 100 _ 2.2(d)
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Claims (1)

  1. 593132 六、、請專封範固 1. 一種非破壞性加熱及轉送氨之方法，該氨含有含量低 於1 · 0體積％氧之氣體，其包括下列步驟： (a) 在具有與熱氨接觸之金屬表面及有空間表面密度和 壁溫特徵之設備内，將含氨氣體加熱至整體氣體溫度大於 2 3 0 °C ;及 (b) 經由具有與熱氨接觸之金屬表面及有空間表面密度 和壁溫特徵之設備，將加熱過氣體轉送入化學反應區； 其中與熱氨接觸之金屬表面之腐蝕性低於每年1，2 7 0微米 且氨之分解作用少於氣體内存在之氨之總體積的1 0體積 % ;其條件為（i )當與熱氨接觸之金屬表面係選自鈀、鉑及 金等物時，該設備之空間表面密度少於1 5公分2 /公分3、熱 氨和金屬表面之接觸時間少於1 0秒、整體氣體溫度不超過 700 °C且壁溫不超過800 °C及（ii)當與熱氨接觸之金屬表面 係選自由沃斯田鐵鋼及鎳之合金組成之物時，該設備之空 間表面密度少於5公分V公分3、熱-氨和金屬表面之接觸時 間少於3秒、整體氣體溫度不超過5 0 0 °C且壁溫不超過約 6 0 0 〇C。 2 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中該與熱氨接觸 之金屬表面的腐蝕性低於每年5 0 8微米且氨之分解作用少 於氣體中存有之氨總體積的1體積％。
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