用于通过安德鲁索夫法制备氰化氢的反应器、包括所述反应器的设备和使用此类设备的方法_2

文档序号:9619827阅读:来源:国知局
018]优选的是,气体分配器包括具有中心截头圆锥元件的互相围绕地布置的多个同轴截头圆锥元件,使得从气体流动的方向看,每个元件底面的直径增加。中心截头圆锥元件具有高度hi,外部的截头圆锥元件具有高度hn,中间的元件分别具有高度h2、……、h(n-l),其中hi比h2小,并且h(n-l)分别比hn小。
[0019]有利的是,截头圆锥元件互相固定并固定至反应器外壳以使其以促使得到气体分配的预定距离隔开。
[0020]根据反应器的另一个特征,反应器包括安全装置以避免内部过度加压。
[0021]有利的是,安全装置包括防爆片和外管,所述防爆片位于外管的末端,所述外管连接在反应器气体输入的上方,并且所述防爆片优选设定为高于反应器的操作压力0.5至3bar的最大压力。
[0022]根据用于制备氰化氢的反应器的另一个特征,反应器:安德鲁索夫型反应器的上部包括环绕反应器的截头圆锥形外壳的冷却水套,优选双壁冷却,从而保护反应器的金属或陶瓷外壳免受催化剂热辐射。冷却是需要的以避免圆锥变形,并且在最坏的情况下避免泄露至圆锥外和气体的燃烧。催化剂的温度达到超过1000°C。事实上,放热反应维持催化剂的温度为约1000°C至1200°C。
[0023]有利的是,反应器包括用于催化剂的多孔载体、多孔副载体、副载体位于其上的耐火载体、在形成反应器底部的边缘上隆起的耐火环。耐火载体防止辐射损伤位于反应器之外的金属部分,例如不锈钢箍。
[0024]有利的是,反应器在催化剂上方包括边缘密封。
[0025]催化剂的载体优选为泡沫陶瓷,所述泡沫陶瓷由A1203并优选具有优选高于99.6质量%氧化铝的高纯度氧化铝制得,或者由具有优选60%至75质量%的A1203/ (A1203+ Si02)比例和具有优选高于99.6质量%莫来石的高莫来石纯度的莫来石(A1203 + Si02)制得。
[0026]根据本发明的另一个特征,耐火载体包括圆锥形耐火载体,其包括多个用于反应产物的流动通道,所述圆锥形载体的底面位于催化剂的多孔副载体的下方。耐火载体的圆锥形状导致取决于气体侵入位置的有差异的压力下降。这种布置涉及催化剂的总体表面上的更好的分配。
[0027]有利的是,用于催化剂的多孔副载体包括第一多孔副载体和第二多孔副载体,两者优选为优选氧化铝或莫来石的陶瓷副载体。
[0028]根据本发明的另一个特征,催化剂包括基于铂/铑网纱的催化剂网纱。
[0029]有利的是,多孔副载体优选为陶瓷,所述陶瓷由A1203并优选具有优选高于99.6质量%A1203的高纯度氧化铝,或者具有优选60%至75质量%的A1 203/ (Al203+Si02)比例和具有优选高于99.6质量%莫来石的高莫来石纯度的莫来石(A1203 + Si02)制得。
[0030]有利的是,第一多孔副载体和第二副载体包括A1203开槽砖的床。并且有利的是,耐火的圆锥形耐火载体由耐火混凝土制成。
[0031]本发明的另一个目的是提出包括如上公开的反应器的用于制备氰化氢(HCN)的设备。
[0032]根据设备的另一个特征,用于制备氰化氢的设备包括设计为使反应气体混合物的组分在其引入反应器之前均匀化的静态混合器。静态混合器位于行进至反应器入口的线路上。通过使此类静态混合器位于行进至反应器入口的线路上,所述静态反应器改进了气体混合物的均匀性并提高了产率。由催化剂向上的静态混合器和反应器的圆锥形状导致了低的压力下降。
[0033]根据设备的另一个特征,设备还包括位于反应器入口上的过滤装置。此类针对气流的过滤装置能够避免来自上游管道的对反应器和其催化剂的污染,这是通过除去固体颗粒,例如作为焦炭前体的铁来实现的。
[0034]根据本发明的另一个特征,用于制备氰化氢的设备包括位于反应器下方并包括了形成用于反应产物的出口的管束的热交换器。热交换器位于圆锥形耐火载体的下方,两者都包括具有互补形状的面向表面。
[0035]有利的是,反应器的耐火载体的流动通道和热交换器的管是同轴的,并且以反应器的轴XX’同轴。
[0036]根据设备的另一个特征,设备包括冷却装置,所述冷却装置包括在压力下提供沸水作为用于冷却反应气体混合物的冷却剂的煮鼓、位于热交换器底部的用于冷却水的入口和位于热交换器顶部的较热的水的出口,以及在出口和煮鼓之间的直至热交换器入口的循环环路。
[0037]根据另一个方面,本发明涉及用于通过安德鲁索夫法制备氰化氢的方法,其中使用上述公开的反应器或设备。
[0038]有利的是,根据本发明的方法,在反应器入口处的反应气体混合物具有95至115°C的温度。
[0039]有利的是,根据本发明的方法,在反应器入口处的反应气体混合物的流速高于预设的阈值,所述阈值取决于火焰速度(flame velocity)。火焰速度取决于气体的组成、气体的温度、气体的压力和入口线路的直径。
【附图说明】
[0040]本发明的其他特征和优点将通过阅读以示例性且非限制性的实例的方式给出的下述说明而变得明显,并参考附图:
?图1代表了根据本发明的反应器的和使用所述反应器的用于通过安德鲁索夫法制备氰化氢(HCN)的设备的不意图,
?图2代表了气体分配器202的优选的实施方案的示意图,
?图3代表了根据图2的气体分配器202的底部的示意图, ?图4代表了热交换器211的简化的示意性截面。
[0041]说明书
术语“顶部”、“上部”或者“上方”和“下部”、“底部”或“下方”用于针对竖直轴XX’定义反应器的和设备的元件。
[0042]术语“上游”和“下游”被定义为相对于穿过装置的气体流动方向。
[0043]根据本发明的设备200包括安德鲁索夫型反应器201,所述反应器具有总体上的圆锥形状并精确地通过具有预定高度H1的所述反应器的截头圆锥形金属或陶瓷外壳210给出。图1代表了该设备。
[0044]在其外壳210内部,反应器201包括气体分配器202、由铂/铑催化剂网纱盘的堆构成的催化剂203、多孔载体204和催化剂上方的边缘密封220、优选地包括了第一和第二多孔副载体205和206的多孔副载体,所述副载体205和206位于载体204下方、在形成反应器底部的边缘上隆起的环216,以及包括了多个用于反应产物的流动通道208的圆锥形耐火载体207。耐火载体207在第二多孔副载体206下方。
[0045]反应器210包括外部的冷却水套209。该冷却套209,优选为双壁冷却,环绕反应器的金属或陶瓷外壳210,由此保护了该反应器的金属或陶瓷外壳免受催化剂辐射。
[0046]气体分配器202包括至少一个具有指向气体入口 I的上底面的截头圆锥元件D1。优选气体分配器202包括至少两个具有指向气体入口 I的上底面的截头圆锥元件D1和D2。
[0047]在更优选的实施方案中,以图2和图3示例的气体分配器202由多个同轴的互相围绕地布置的同轴截头圆锥元件D1、D2、……、Dn-l形成。中心截头圆锥元件D1的底部底面的直径为dl并且其高为hl,D2的直径为d2并且其高为h
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