RU2666446C2 - Реакционная труба и способ получения цианистого водорода - Google Patents
Реакционная труба и способ получения цианистого водорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2666446C2 RU2666446C2 RU2016118024A RU2016118024A RU2666446C2 RU 2666446 C2 RU2666446 C2 RU 2666446C2 RU 2016118024 A RU2016118024 A RU 2016118024A RU 2016118024 A RU2016118024 A RU 2016118024A RU 2666446 C2 RU2666446 C2 RU 2666446C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reaction tube
- tube
- wall
- hydrogen cyanide
- ribs
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 80
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 76
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 33
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 14
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 5
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- MUQBUKGCVPYANP-UHFFFAOYSA-N formonitrile Chemical compound N#C.N#C MUQBUKGCVPYANP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/42—Platinum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
- B01J12/007—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0006—Controlling or regulating processes
- B01J19/002—Avoiding undesirable reactions or side-effects, e.g. avoiding explosions, or improving the yield by suppressing side-reactions
- B01J19/0026—Avoiding carbon deposits
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/006—Baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/04—Alumina
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C3/00—Cyanogen; Compounds thereof
- C01C3/02—Preparation, separation or purification of hydrogen cyanide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C3/00—Cyanogen; Compounds thereof
- C01C3/02—Preparation, separation or purification of hydrogen cyanide
- C01C3/0208—Preparation in gaseous phase
- C01C3/0229—Preparation in gaseous phase from hydrocarbons and ammonia in the absence of oxygen, e.g. HMA-process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/02—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties
- B01J2219/025—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties characterised by the construction materials of the reactor vessel proper
- B01J2219/0263—Ceramic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/30—Details relating to random packing elements
- B01J2219/302—Basic shape of the elements
- B01J2219/30242—Star
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения цианистого водорода проведением реакции аммиака с алифатическими углеводородами и реакционной трубе для его получения. Реакционная труба представляет собой цилиндрическую трубу из керамики с нанесенным на ее внутреннюю стенку платиносодержащим катализатором и с по меньшей мере одним вставленным в нее встроенным элементом из керамики с тремя или четырьмя обращенными от оси трубы к ее внутренней стенке ребрами, которые подразделяют внутреннее пространство трубы на в основном прямые каналы с в основном одинаковыми имеющими форму круговых сегментов поперечными сечениями и среднее расстояние между концами которых и внутренней стенкой трубы составляет от 0,1 до 3 мм. Изобретение обеспечивает повышение общего выхода цианистого водорода, а также улучшение выхода с единицы объема в единицу времени и предотвращение стирания катализатора с внутренней стенки реакционной трубы. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 пр., 3 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к реакционной трубе для получения цианистого водорода, а также к способу получения цианистого водорода с применением такой реакционной трубы.
Процесс получения цианистого водорода (синильной кислоты) из аммиака и алифатического углеводорода с 1-4 атомами углерода СМА-способом (способ получения синильной кислоты из метана и аммиака) проводят при температурах в пределах от 1000 до 1400°С. Поскольку реакция является эндотермической, при проведении этого процесса к реакционной смеси необходимо подводить тепло. В промышленном масштабе процесс получения цианистого водорода СМА-способом проводят в реакционных трубах с внешним обогревом, которые на своей внутренней стороне покрыты платиносодержащим катализатором и через которые проходит поток газообразной реакционной смеси. В таких промышленных реакторах выход продукта с единицы объема в единицу времени определяется геометрической поверхностью реакционной трубы и ограниченной вследствие этого активной поверхностью платиносодержащего катализатора.
В отношении реакционных труб для применения в СМА-процессе из уровня техники известны подходы по увеличению соотношения между покрытой катализатором поверхностью и объемом реакционной трубы или по повышению выхода с единицы объема в единицу времени путем изменения характера и условий перемещения потоков в реакционной трубе.
В DE 2936844 А1 для увеличения выхода с единицы объема в единицу времени и общего выхода цианистого водорода предлагается создавать в реакционной трубе турбулентное течение с помощью встроенных элементов или насадок, которые могут быть полностью или частично покрыты катализатором.
Из WO 90/13405 известны реакционные трубы для применения в СМА-процессе с периодическими изменениями их поперечного сечения с круглого на эллиптическое и наоборот.
В DE 4128201 описаны реакционные трубы для применения в СМА-процессе со встроенными элементами в виде спиралей, увеличивающих турбулентную компоненту потока реакционных газов.
Однако общий недостаток, присущий всем таким реакционным трубам, состоит в том, что в процессе получения цианистого водорода внутренние поверхности реакционной трубы интенсивнее и быстрее покрываются копотью. Сажа, образующаяся в результате разложения алифатических углеводородов, применяемых для получения цианистого водорода, оседает при этом на платиносодержащем катализаторе и препятствует в результате этого протеканию реакции образования цианистого водорода. По этой причине приходится чаще осуществлять мероприятия по удалению отложений сажи, на время проведения которых необходимо прерывать процесс получения цианистого водорода. Механическое удаление отложений сажи в реакционных трубах, известных из DE 2936844 A1, WO 90/13405 и DE 4128201, из-за наличия встроенных элементов или из-за изменений поперечного сечения практически невозможно.
Из DE 1078554 и WO 2006/050781 известны реакционные трубы с расположенными внутри них в их продольном направлении трубчатыми или стержневидными встроенными элементами. Хотя применение подобных встроенных элементов и позволяет повысить выход с единицы объема в единицу времени и общий выход цианистого водорода, тем не менее такие встроенные элементы обладают существенными недостатками при их длительной эксплуатации. При нагреве до температуры реакции трубчатые или стержневидные встроенные элементы могут деформироваться, искривляясь, и соприкасаться по этой причине с внутренней стенкой реакционной трубы. Помимо этого под действием потока реакционной смеси, проходящего через реакционную трубу, трубчатые или стержневидные встроенные элементы могут совершать колебательные или круговые движения. Вследствие этого встроенные элементы могут при работе тереться о внутреннюю стенку реакционной трубы и с течением времени стирать катализатор с ее внутренней стенки, что затем приводит начиная с истертых мест к интенсивному покрытию внутренних поверхностей реакционной трубы копотью. Деформация встроенных элементов приводит, кроме того, к неравномерному распределению потока по поперечному сечению реакционной трубы, следствием чего являются неравномерное распределение температур и возникновение термических напряжений в реакционной трубе, которые могут привести к образованию в ней трещин или к ее разлому при работе.
Исходя из вышеизложенного, продолжает сохраняться потребность в реакционных трубах для получения цианистого водорода, которые позволяли бы по сравнению с применяемыми в промышленном масштабе цилиндрическими реакционными трубами улучшить выход с единицы объема в единицу времени и повысить общий выход цианистого водорода и которые не имели бы недостатков известных из DE 1078554 и WO 2006/050781 реакционных труб с трубчатыми или стержневидными встроенными элементами.
При создании изобретения было установлено, что указанную задачу удается решить с помощью вставленных в реакционную трубу встроенных элементов из керамики, которые имеют обращенные в радиальном направлении от оси реакционной трубы к ее внутренней стенке ребра.
Объектом изобретения является в соответствии с этим реакционная труба для получения цианистого водорода, представляющая собой цилиндрическую трубу из керамики с нанесенным на ее внутреннюю стенку платиносодержащим катализатором и отличающаяся тем, что она снабжена по меньшей мере одним вставленным в нее встроенным элементом из керамики с тремя или четырьмя обращенными (в радиальном направлении) от оси трубы к ее внутренней стенке ребрами, которые подразделяют внутреннее пространство трубы на в основном прямые каналы с в основном одинаковыми имеющими форму круговых сегментов поперечными сечениями и среднее расстояние между (радиальными) концами которых и внутренней стенкой трубы составляет от 0,1 до 3 мм.
Объектом изобретения является, кроме того, способ получения цианистого водорода путем реакции аммиака с по меньшей мере одним алифатическим углеводородом с 1-4 атомами углерода в присутствии платиносодержащего катализатора при температуре в пределах от 1000 до 1400°С, отличающийся тем, что реакцию проводят в предлагаемой в изобретении реакционной трубе.
Предлагаемая в изобретении реакционная труба представляет собой цилиндрическую трубу из керамики, предпочтительно из спеченной до высокой плотности, соответственно до беспористого состояния керамики, особенно предпочтительно из спеченного до газонепроницаемого состояния оксида алюминия. Такая цилиндрическая труба в предпочтительном варианте имеет внутренний диаметр от 10 до 50 мм, особенно предпочтительно от 15 до 30 мм. Длина цилиндрической трубы составляет преимущественно от 1000 до 3000 мм, особенно предпочтительно от 1500 до 2500 мм.
Цилиндрическая труба на своей внутренней стороне полностью или частично покрыта платиносодержащим катализатором. В предпочтительном варианте платиносодержащим катализатором покрыто более 80% геометрической поверхности внутренней стороны цилиндрической трубы. В качестве платиносодержащих катализаторов могут использоваться все те катализаторы, которые известны по их применению для получения цианистого водорода СМА-способом. В предпочтительном варианте используют известные из WO 2004/076351 катализаторы со сниженной склонностью к закапчиванию, т.е. к покрытию копотью или сажей. Платиносодержащие катализаторы можно наносить на внутреннюю сторону цилиндрической трубы всеми известными способами нанесения подобных катализаторов на носители. В предпочтительном варианте для нанесения платиносодержащего катализатора на внутреннюю сторону цилиндрической трубы используют способы, описанные в ЕР 0299175, ЕР 0407809 и ЕР 0803430.
Предлагаемая в изобретении реакционная труба в виде цилиндрической трубы имеет по меньшей мере один вставленный в нее встроенный элемент из керамики с тремя или четырьмя обращенными в радиальном направлении от оси трубы к ее внутренней стенке ребрами. В предпочтительном варианте встроенный элемент выполнен из спеченного оксида алюминия. Ребра встроенного элемента подразделяют внутреннее пространство трубы на в основном прямые каналы с в основном одинаковыми имеющими форму круговых сегментов поперечными сечениями. Для этого ребра выполнены в виде в основном сплошных, проходящих в продольном направлении трубы плоскостей или пластин. Вместе с тем ребра могут для уравнивания давления между соседними каналами иметь отдельные отверстия либо надрезы или вырезы на концах. Ребра встроенного элемента могут быть размещены на расположенном на оси трубы стержне или расположенной на оси трубы трубке. Однако в предпочтительном варианте ребра встроенного элемента проходят вплоть до оси трубы и сходятся друг с другом на ее оси. Среднее расстояние между радиальными концами ребер и внутренней стенкой трубы составляет от 0,1 до 3 мм. В предпочтительном варианты концы ребер выполнены округлыми или закругленными. Указанное среднее расстояние в этом случае измеряется от места, где округлость, соответственно закругление ребра ближе всего подходит к внутренней стенке трубы, т.е. измеряется от вершины округлости, соответственно закругления ребра.
Встроенный элемент предлагаемой в изобретении реакционной трубы можно так же, как и саму эту цилиндрическую трубу, изготавливать путем экструзии или штранг-прессования содержащей оксид алюминия пластичной массы и путем последующих сушки и обжига (прокаливания).
Преимущество встроенного элемента предлагаемой в изобретении реакционной трубы состоит в том, что он благодаря своей геометрии не деформируется при нагревании до необходимой для получения цианистого водорода СМА-способом температуры столь же сильно, как известные из уровня техники стержневидные или трубчатые встроенные элементы. Кроме того, такой встроенный элемент благодаря своей геометрии и благодаря малому расстоянию между радиальными концами его ребер и внутренней стенкой трубы при прохождении потока газа через реакционную трубу приводится этим потоком газа в колебательные или круговые движения не столь же легко, как известные из уровня техники стержневидные или трубчатые встроенные элементы. Тем самым при применении реакционной трубы для получения цианистого водорода СМА-способом исключается стирание катализатора с внутренней стенки трубы. Дополнительно избежать стирания катализатора с внутренней стенки трубы позволяет выполнение радиальных концов ребер округлыми или закругленными. Кроме того, благодаря геометрии встроенного элемента и малому расстоянию между радиальными концами его ребер и внутренней стенкой трубы у образованных между ребрами каналов их поперечные сечения остаются при применении реакционной трубы для получения цианистого водорода неизменно одинаковыми, вследствие чего сохраняется равномерное распределение потока газа по каналам и предотвращается возникновение термических напряжений из-за несимметричного по окружности трубы распределения температур.
В одном из предпочтительных вариантов ребра касаются внутренней стенки трубы в отдельных местах. Благодаря этому даже без применения центрирующих вспомогательных средств или распорок обеспечивается подразделение внутреннего пространства трубы на каналы с в основном одинаковыми поперечными сечениями, а встроенный элемент позволяет быстрее и проще вставлять его в цилиндрическую трубу, чем известные из уровня техники стержневидные или трубчатые встроенные элементы.
Ребра встроенного элемента в предпочтительном варианте имеют среднюю толщину, которая составляет от 0,25 до 2,5 от средней толщины стенки цилиндрической трубы. В особенно предпочтительном варианте средняя толщина ребер составляет от 0,5 до 2, прежде всего от 0,75 до 1,5, от средней толщины стенки цилиндрической трубы. В наиболее предпочтительном варианте ребра встроенного элемента имеют такую же толщину, что и стенка цилиндрической трубы. При выборе толщины ребер в указанных пределах достигается хорошая механическая прочность встроенного элемента при его малой массе.
В предпочтительном варианте встроенный элемент полностью или частично покрыт платиносодержащим катализатором, особенно предпочтительно тем же катализатором, что и цилиндрическая труба. В особенно предпочтительном варианте встроенный элемент полностью покрыт катализатором. Для нанесения покрытия из платиносодержащего катализатора на встроенный элемент можно использовать те же способы, что и для нанесения покрытия из катализатора на цилиндрическую трубу. Нанесение покрытия из платиносодержащего катализатора на встроенный элемент позволяет при применении реакционной трубы для получения цианистого водорода СМА-способом повысить выход с единицы объема в единицу времени.
Предлагаемая в изобретении реакционная труба в виде цилиндрической трубы может иметь один или несколько вставленных в нее встроенных элементов. В предпочтительном варианте в цилиндрическую трубу вставлен только один встроенный элемент. В особенно предпочтительном варианте такой один встроенный элемент расположен в средней части цилиндрической трубы и имеет длину, которая составляет от 10 до 90%, прежде всего от 40 до 75%, от длины цилиндрической трубы. Благодаря применению только одного встроенного элемента возможно механическое удаление сажи из реакционной трубы даже в зоне образованных между ребрами встроенного элемента каналов. При размещении одного встроенного элемента, длина которого меньше длины реакционной трубы, в ее средней части повышается выход с единицы объема в единицу времени по сравнению с размещением встроенного элемента в начале или в конце реакционной трубы.
Предлагаемая в изобретении реакционная труба может использоваться для получения цианистого водорода, предпочтительно для получения цианистого водорода СМА-способом.
При получении цианистого водорода предлагаемым в изобретении способом через предлагаемую в изобретении реакционную трубу пропускают газовую смесь, содержащую аммиак и по меньшей мере один алифатический углеводород с 1-4 атомами углерода, и путем внешнего обогрева реакционной трубы температуру в ней поддерживают в пределах от 1000 до 1400°С. В предпочтительном варианте углеводороды на по меньшей мере 90 об. % состоят из метана. Применяемая для получения цианистого водорода газовая смесь в предпочтительном варианте содержит аммиак в сверхстехиометрическом количестве, т.е. в избытке. При применении метана в качестве углеводорода в предпочтительном варианте используют молярное соотношение между аммиаком и метаном в пределах от 1,01:1 до 1,30:1. Скорость пропускания потока газовой смеси через реакционную трубу в предпочтительном варианте выбирают с таким расчетом, чтобы во всей реакционной трубе, включая ту ее часть, где расположены встроенные элементы, течение имело в основном ламинарный характер.
Предлагаемый в изобретении способ позволяет добиться повышенного выхода цианистого водорода в пересчете на используемый углеводород и в пересчете на используемый аммиак, а также повышенного выхода с единицы объема в единицу времени по сравнению со способом, предусматривающим применение реакционной трубы без встроенных элементов. В отличие же от способа, предусматривающего применение реакционной трубы с известными из уровня техники стержневидными или трубчатыми встроенными элементами, предлагаемый в изобретении способ позволяет поддерживать высокий и улучшенный выход цианистого водорода в течение более длительного периода работы.
На прилагаемых к описанию фиг. 1-3 показаны варианты выполнения встроенного элемента и варианты его размещения в цилиндрической трубе, в виде которой выполнена предлагаемая в изобретении реакционная труба.
На фиг. 1 в аксонометрии показан встроенный элемент из керамики с четырьмя ребрами.
На фиг. 2 в поперечном разрезе показана реакционная труба со встроенным элементом из керамики с четырьмя обращенными в радиальном направлении от оси трубы к ее внутренней стенке ребрами, которые выполнены закругленными на своих радиальных концах.
На фиг. 3 в поперечном разрезе показана реакционная труба со встроенным элементом из керамики с тремя обращенными в радиальном направлении от оси трубы к ее внутренней стенке ребрами, которые выполнены закругленными на своих радиальных концах.
Показанный на фиг. 1 встроенный элемент может быть вставлен в цилиндрическую трубу таким образом, что поперечное сечение трубы вместе со вставленным в нее встроенным элементом по всей его длине соответствует показанному на фиг. 2, т.е. расстояние между радиальными концами ребер и внутренней стенкой трубы одинаково по всей длине встроенного элемента. Вместе с тем показанный на фиг. 1 встроенный элемент может быть также вставлен в цилиндрическую трубу таким образом, что поперечное сечение трубы вместе со вставленным в нее встроенным элементом соответствует показанному на фиг. 2 только в середине встроенного элемента, если смотреть вдоль его продольной протяженности, тогда как на своих осевых концах встроенный элемент одним или двумя ребрами прилегает к внутренней стенке цилиндрической трубы при условии, что при этом среднее расстояние между радиальными концами ребер и внутренней стенкой трубы лежит в пределах от 0,1 до 3 мм. В подобном случае, например, в середине встроенного элемента, если смотреть вдоль его продольной протяженности, поперечное сечение трубы вместе со вставленным в нее встроенным элементом соответствует показанному на фиг. 2 при расстоянии от радиальных концов ребер до внутренней стенки трубы 1 мм, тогда как на верхнем конце встроенного элемента показанные на фиг. 2 сверху и слева ребра касаются внутренней стенки трубы, а на нижнем конце встроенного элемента показанные на фиг. 2 внизу и справа ребра касаются внутренней стенки трубы.
Примеры
Пример 1 (сравнительный пример с применением реакционной трубы без встроенных элементов)
Цилиндрическую реакционную трубу из спеченного оксида алюминия длиной 2100 мм и внутренним диаметром 17 мм в соответствии с примером 6 публикации ЕР 0407809 покрывали платиносодержащим катализатором и активировали его. Затем через вертикально расположенную реакционную трубу снизу вверх при 1280°С пропускали газовую смесь из аммиака, подаваемого с расходом 44 моля/ч, и метана, подаваемого с расходом 40 молей/ч. Выходящий из реакционный трубы газ анализировали, при этом выход цианистого водорода составил 79,9% в пересчете на аммиак и 88,8% в пересчете на метан.
Пример 2 (сравнительный пример с применением реакционной трубы со встроенными элементами согласно WO 2006/050781)
В данном примере повторяли описанную в примере 1 процедуру, при этом, однако, в реакционной трубе по ее центру располагали покрытую с наружной стороны катализатором трубу из спеченного оксида алюминия длиной 1200 мм и наружным диаметром 6 мм и газовую смесь пропускали через кольцевой зазор между трубами. Выход цианистого водорода составил 84,4% в пересчете на аммиак и 93,3% в пересчете на метан.
Пример 3
В данном примере повторяли описанную в примере 1 процедуру, при этом, однако, в цилиндрическую трубу вставляли покрытый катализатором показанный на фиг. 1 встроенный элемент из спеченного оксида алюминия с четырьмя закругленными на их радиальных концах ребрами. Такой встроенный элемент имел длину 1200 мм и среднюю толщину ребер 2,8 мм, а среднее расстояние между радиальными концами ребер и внутренней стенкой трубы составляло 0,5 мм. Выход цианистого водорода составил 88,7% в пересчете на аммиак и 98,1% в пересчете на метан.
Пример 4
В данном примере повторяли описанную в примере 3 процедуру, при этом, однако, использовали встроенный элемент длиной 1800 мм. Выход цианистого водорода составил 90,8% в пересчете на аммиак и 99,6% в пересчете на метан.
Пример 5
В данном примере повторяли описанную в примере 3 процедуру, при этом, однако, использовали встроенный элемент длиной 600 мм. Выход цианистого водорода составил 81,9% в пересчете на аммиак и 92,6% в пересчете на метан.
Полученные в примерах результаты свидетельствуют о том, что при использовании предлагаемой в изобретении реакционной трубы при получении цианистого водорода СМА-способом достигаются повышенный выход цианистого водорода в пересчете на используемый углеводород и в пересчете на используемый аммиак, а также повышенный выход с единицы объема в единицу времени по сравнению с использованием реакционной трубы без встроенных элементов. При той же длине встроенного элемента достигается также лучший выход, чем при использовании реакционной трубы с известными из уровня техники стержневидными или трубчатыми встроенными элементами.
Claims (11)
1. Реакционная труба для получения цианистого водорода, представляющая собой цилиндрическую трубу из керамики с нанесенным на ее внутреннюю стенку платиносодержащим катализатором, отличающаяся тем, что она снабжена по меньшей мере одним вставленным в нее встроенным элементом из керамики с тремя или четырьмя обращенными от оси трубы к ее внутренней стенке ребрами, которые подразделяют внутреннее пространство трубы на в основном прямые каналы с в основном одинаковыми имеющими форму круговых сегментов поперечными сечениями и среднее расстояние между концами которых и внутренней стенкой трубы составляет от 0,1 до 3 мм.
2. Реакционная труба по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена из спеченного до высокой плотности оксида алюминия.
3. Реакционная труба по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что встроенный элемент выполнен из спеченного оксида алюминия.
4. Реакционная труба по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что встроенный элемент покрыт платиносодержащим катализатором.
5. Реакционная труба по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что концы ребер выполнены закругленными.
6. Реакционная труба по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что ребра имеют среднюю толщину, которая составляет от 0,25 до 2,5 от средней толщины стенки цилиндрической реакционной трубы.
7. Реакционная труба по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она имеет только один вставленный в нее встроенный элемент.
8. Реакционная труба по п. 7, отличающаяся тем, что встроенный элемент расположен в ее средней части и имеет длину, которая составляет от 10 до 90% от длины цилиндрической реакционной трубы.
9. Применение реакционной трубы по одному из пп. 1-8 для получения цианистого водорода.
10. Способ получения цианистого водорода путем реакции аммиака с по меньшей мере одним алифатическим углеводородом с 1-4 атомами углерода в присутствии платиносодержащего катализатора при температуре в пределах от 1000 до 1400°С, отличающийся тем, что реакцию проводят в по меньшей мере одной реакционной трубе по одному из пп. 1-8.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что углеводороды на по меньшей мере 90 об.% состоят из метана.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP13188304.3 | 2013-10-11 | ||
| EP13188304 | 2013-10-11 | ||
| PCT/EP2014/071119 WO2015052066A1 (de) | 2013-10-11 | 2014-10-02 | Reaktionsrohr und verfahren zur herstellung von cyanwasserstoff |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016118024A RU2016118024A (ru) | 2017-11-16 |
| RU2666446C2 true RU2666446C2 (ru) | 2018-09-07 |
Family
ID=49326592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016118024A RU2666446C2 (ru) | 2013-10-11 | 2014-10-02 | Реакционная труба и способ получения цианистого водорода |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10441942B2 (ru) |
| EP (1) | EP3055056B1 (ru) |
| JP (1) | JP6279724B2 (ru) |
| KR (1) | KR20160068778A (ru) |
| CN (1) | CN105813725B (ru) |
| MX (1) | MX2016004436A (ru) |
| RU (1) | RU2666446C2 (ru) |
| SG (1) | SG11201601072WA (ru) |
| WO (1) | WO2015052066A1 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3301075A1 (en) | 2016-09-28 | 2018-04-04 | Evonik Degussa GmbH | Method for producing hydrogen cyanide |
| WO2020187607A1 (de) | 2019-03-15 | 2020-09-24 | Basf Se | Gasdichtes, wärmedurchlässiges, keramisches und mehrschichtiges verbundrohr |
| KR102334579B1 (ko) * | 2019-12-27 | 2021-12-03 | 한국기계연구원 | 마이크로 채널 반응기 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3156544A (en) * | 1962-10-01 | 1964-11-10 | Allied Chem | Apparatus for making combustible gas |
| US3970435A (en) * | 1975-03-27 | 1976-07-20 | Midland-Ross Corporation | Apparatus and method for methanation |
| EP0004079A2 (de) * | 1978-03-15 | 1979-09-19 | Hoechst Aktiengesellschaft | Träger-Katalysator für die Herstellung von Vinylacetat aus Ethylen, Essigsäure und Sauerstoff in der Gasphase |
| DE4128201A1 (de) * | 1991-08-26 | 1993-03-04 | Hoechst Ceram Tec Ag | Reaktionsrohr aus aluminiumoxid und verfahren zu seiner herstellung |
| WO2006050781A2 (de) * | 2004-11-12 | 2006-05-18 | Degussa Gmbh | Verfahren zur herstellung von cyanwasserstoff und reaktionsrohr für das verfahren |
Family Cites Families (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE544845A (ru) | 1955-02-03 | |||
| GB969796A (en) | 1961-03-01 | 1964-09-16 | Exxon Research Engineering Co | Apparatus for heating fluids and tubes for disposal therein |
| JPS5330491A (en) * | 1976-09-02 | 1978-03-22 | Nippon Steel Corp | Massive catalyst body |
| DE2923596A1 (de) | 1979-06-11 | 1980-12-18 | Selas Kirchner Gmbh | Prozessofen zur thermischen umwandlung von gasgemischen, insbesondere kohlenwasserstoffen |
| DE2936844A1 (de) | 1979-09-12 | 1981-04-02 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur herstellung von cyanwasserstoff |
| DE3134851C2 (de) | 1981-09-03 | 1983-10-13 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | Rohrofen zur Durchführung von Gasreaktionen |
| DE3309394C2 (de) | 1983-03-16 | 1985-11-14 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | Vorrichtung zur Herstellung von Cyanwasserstoff |
| JPS59222428A (ja) | 1983-05-31 | 1984-12-14 | Kobe Steel Ltd | 高効率メタン化装置 |
| EP0188183B1 (fr) | 1985-01-16 | 1989-03-08 | Hamon-Sobelco S.A. | Procédé et dispositif de récupération de l'énergie thermique des gaz brûlés dans des centrales thermiques |
| DE3723535A1 (de) | 1987-07-16 | 1989-01-26 | Degussa | Verfahren zur herstellung von cyanwasserstoff |
| DE3915428A1 (de) | 1989-05-11 | 1990-11-15 | Hoechst Ceram Tec Ag | Aluminiumoxidrohre und verfahren zu ihrer herstellung |
| DE3923034A1 (de) | 1989-07-13 | 1991-02-07 | Degussa | Verfahren zur herstellung katalytisch wirksamer beschichtungen fuer die cyanwasserstoffherstellung |
| DE3935073A1 (de) * | 1989-10-20 | 1991-04-25 | Sued Chemie Ag | Verfahren zur katalytischen dehydrierung von kohlenwasserstoffen, insbesondere von alkylaromaten |
| DE19524158A1 (de) | 1995-07-03 | 1997-01-09 | Degussa | Verfahren zur Herstellung von Blausäure |
| JP2983173B2 (ja) | 1996-04-22 | 1999-11-29 | 株式会社シマノ | 内装ハブ |
| DE19617040C1 (de) | 1996-04-27 | 1997-10-30 | Degussa | Verfahren zur Herstellung katalytisch wirksamer Beschichtungen für die Synthese von Cyanwasserstoff |
| DE19653991A1 (de) | 1996-12-21 | 1998-06-25 | Degussa | Reaktor zur Durchführung endothermer katalytischer Reaktionen |
| US20020085967A1 (en) | 2000-12-18 | 2002-07-04 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Process for generating hydrogen and apparatus for generating hydrogen |
| US7070743B2 (en) | 2002-03-14 | 2006-07-04 | Invista North America S.A R.L. | Induction-heated reactors for gas phase catalyzed reactions |
| US20050131263A1 (en) | 2002-07-25 | 2005-06-16 | Schmidt + Clemens Gmbh + Co. Kg, | Process and finned tube for the thermal cracking of hydrocarbons |
| DE10309209A1 (de) | 2003-02-28 | 2004-09-09 | Degussa Ag | Verfahren zur Herstellung von Cyanwasserstoff nach dem BMA-Verfahren und Katalysator zu seiner Durchführung |
| US20080234527A1 (en) | 2004-03-09 | 2008-09-25 | Takaya Matsumoto | Method for Producing Hydrogen and System Therefor |
| US7309480B2 (en) | 2004-04-16 | 2007-12-18 | H2Gen Innovations, Inc. | Catalyst for hydrogen generation through steam reforming of hydrocarbons |
| DE202004016252U1 (de) | 2004-08-12 | 2005-12-22 | Schmidt + Clemens Gmbh & Co. Kg | Verbundrohr und eine Anlage zum thermischen Spalten von Kohlenwasserstoffen in Anwesenheit von Dampf |
| JP5155163B2 (ja) | 2006-07-05 | 2013-02-27 | 新日鐵住金株式会社 | 熱分解反応用金属管 |
| CN101687658B (zh) | 2007-05-14 | 2013-07-24 | 因温斯特技术公司 | 高效反应器和方法 |
| RU2498940C2 (ru) * | 2007-11-13 | 2013-11-20 | Басф Се | Улучшенный способ получения синильной кислоты посредством каталитической дегидратации газообразного формамида |
| EP2671636A1 (en) | 2012-06-06 | 2013-12-11 | Ammonia Casale S.A. | Pressure vessel with replaceable tubes |
| EP2813286A1 (de) | 2013-06-11 | 2014-12-17 | Evonik Industries AG | Reaktionsrohr und Verfahren zur Herstellung von Cyanwasserstoff |
| EP3301075A1 (en) | 2016-09-28 | 2018-04-04 | Evonik Degussa GmbH | Method for producing hydrogen cyanide |
-
2014
- 2014-10-02 RU RU2016118024A patent/RU2666446C2/ru active
- 2014-10-02 KR KR1020167009358A patent/KR20160068778A/ko not_active Application Discontinuation
- 2014-10-02 US US15/028,415 patent/US10441942B2/en active Active
- 2014-10-02 WO PCT/EP2014/071119 patent/WO2015052066A1/de active Application Filing
- 2014-10-02 SG SG11201601072WA patent/SG11201601072WA/en unknown
- 2014-10-02 EP EP14780478.5A patent/EP3055056B1/de active Active
- 2014-10-02 MX MX2016004436A patent/MX2016004436A/es unknown
- 2014-10-02 CN CN201480055936.2A patent/CN105813725B/zh active Active
- 2014-10-02 JP JP2016521942A patent/JP6279724B2/ja active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3156544A (en) * | 1962-10-01 | 1964-11-10 | Allied Chem | Apparatus for making combustible gas |
| US3970435A (en) * | 1975-03-27 | 1976-07-20 | Midland-Ross Corporation | Apparatus and method for methanation |
| EP0004079A2 (de) * | 1978-03-15 | 1979-09-19 | Hoechst Aktiengesellschaft | Träger-Katalysator für die Herstellung von Vinylacetat aus Ethylen, Essigsäure und Sauerstoff in der Gasphase |
| DE4128201A1 (de) * | 1991-08-26 | 1993-03-04 | Hoechst Ceram Tec Ag | Reaktionsrohr aus aluminiumoxid und verfahren zu seiner herstellung |
| WO2006050781A2 (de) * | 2004-11-12 | 2006-05-18 | Degussa Gmbh | Verfahren zur herstellung von cyanwasserstoff und reaktionsrohr für das verfahren |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016118024A (ru) | 2017-11-16 |
| CN105813725B (zh) | 2018-08-17 |
| CN105813725A (zh) | 2016-07-27 |
| WO2015052066A1 (de) | 2015-04-16 |
| US10441942B2 (en) | 2019-10-15 |
| JP2016536245A (ja) | 2016-11-24 |
| MX2016004436A (es) | 2016-06-21 |
| EP3055056A1 (de) | 2016-08-17 |
| EP3055056B1 (de) | 2019-12-18 |
| US20160263558A1 (en) | 2016-09-15 |
| KR20160068778A (ko) | 2016-06-15 |
| SG11201601072WA (en) | 2016-03-30 |
| JP6279724B2 (ja) | 2018-02-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6377145B2 (ja) | シアン化水素を製造するための反応管および方法 | |
| RU2666446C2 (ru) | Реакционная труба и способ получения цианистого водорода | |
| KR20110022710A (ko) | 나선형상 핀부착 크래킹 튜브 | |
| US9157689B2 (en) | Fixed bed reactor heat transfer structure | |
| ZA201806973B (en) | Co rich synthesis gas production | |
| TWI529846B (zh) | 化學氣相沈積系統之夾頭及其相關方法 | |
| CN113195096B (zh) | 催化剂颗粒形状 | |
| JP2007520341A (ja) | インサートを含む熱交換領域を有する反応器 | |
| JP2013107873A (ja) | プロピレンオキサイドの製造方法 | |
| JP6380426B2 (ja) | 改質装置 | |
| JPH0525811B2 (ru) | ||
| KR101599662B1 (ko) | 열 교환 장치 및 그 제조방법 | |
| CN102188937A (zh) | 一种乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的合成转化器 | |
| KR101779985B1 (ko) | 플라즈마 반응기 | |
| CN108187590B (zh) | 一种重整反应器 | |
| RU154395U1 (ru) | Кожухотрубный реактор | |
| RU2812742C2 (ru) | Каталитический реактор, имеющий металлические излучающие поверхности | |
| RU106140U1 (ru) | Кожухотрубный реактор | |
| RU2473382C1 (ru) | Микроканальный реактор для синтеза жидких углеводородов по методу фишера-тропша | |
| RU2535826C2 (ru) | Способ получения синтез-газа путем паровой конверсии углеводородов | |
| US20130153188A1 (en) | Advanced smr reactor design featuring high thermal efficiency | |
| WO2013179786A1 (ja) | 熱分解炉および熱分解生成物の製造方法 | |
| US20120141364A1 (en) | Coiled Reformer Catalyst Tube For Compact Reformer | |
| JP2013116894A (ja) | プロピレンオキサイドの製造方法 | |
| JP2016519644A (ja) | ホルムアミド−触媒からのシアン化水素酸の合成法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |