使用第二廢熱鍋爐的氰化氫制造方法
【專利說明】
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年7月12日提交的美國申請61/845617的優(yōu)先權(quán)，該美國申請的全 部內(nèi)容和公開內(nèi)容并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種用于制造和回收氰化氫的方法。具體來說，本發(fā)明涉及通過使用 第二廢熱鍋爐提高工藝效率和氰化氫回收率。
【背景技術(shù)】
[0004] 在常規(guī)上，氰化氫（"HCN"）在工業(yè)規(guī)模上是根據(jù)安德盧梭法(Andrussowprocess) 或BMA法來生產(chǎn)的。（參見例如《烏爾曼工業(yè)化學(xué)百科全書》(Ullmanr/sEncyclopediaof IndustrialChemistry)，第A8卷，Weinheim1987,第161-163頁)舉例來說，在商業(yè)上可以 通過使氨與含有甲烷的氣體和含氧氣體在反應(yīng)器中在高溫下在合適的催化劑存在下反應(yīng) 來生產(chǎn)HCN(美國專利號1，934,838)。!《^在高溫下離開反應(yīng)器并且被快速驟冷以防止氰化 氫和未反應(yīng)的氨分解。在回收HCN之前，如美國專利號2，782,107和3,215，495中所述，使用 熱交換器將HCN冷卻；或如美國專利號2，531，287和2，706，675中所述，使用冷卻溶液將HCN 冷卻。一些工藝使用熱交換器和冷卻溶液這兩者。在冷卻后，通過在氨吸收器中使粗制氰化 氫流與磷酸銨水溶液接觸以使未反應(yīng)的氨與HCN分離。將分離的氨回收、純化并且濃縮以再 循環(huán)到HCN合成中。通常通過吸附到水中，繼而進(jìn)行為產(chǎn)生純化的HCN所必需的精制步驟以 從經(jīng)過處理的反應(yīng)器排出氣體中回收HCN。
[0005]熱交換器被廣泛用于冷卻HCN并且一般由具有管板和許多管的間接熱交換器組 成。管板界定了用于容納可以允許蒸汽產(chǎn)生的諸如水的傳熱介質(zhì)的容器。這些熱交換器還 產(chǎn)生蒸汽，并且被稱為廢熱鍋爐。當(dāng)使用熱交換器時(shí)，必須避免冷卻到低于HCN的露點(diǎn)以防 止聚合。這限制了使用熱交換器可能冷卻的量，并且在分離氨時(shí)，可能造成結(jié)垢。為了延長 間接管板的使用壽命，已經(jīng)廣泛開發(fā)套圈以保護(hù)管入口，如美國專利號3,703，186、5,775， 269、6，173，682、6，960，333以及 7，574，981 中所述。
[0006]使用冷卻溶液可以將HCN的溫度降低到低于100°C。冷卻溶液可以含有水和任選的 酸。酸起抑制HCN聚合的作用，但是使得氨的回收變得困難，這取決于所使用的酸。
[0007]美國專利號8,133,458涉及一種用于使甲烷、氨、氧氣以及堿金屬或堿土金屬氫氧 化物轉(zhuǎn)化成堿金屬或堿土金屬氰化物的反應(yīng)器，其中將反應(yīng)器產(chǎn)物用水驟冷，冷卻，然后送 到洗滌器或吸收塔中以回收氰化鈉。
[0008]因此，對改進(jìn)HCN的冷卻，同時(shí)還減少氰化氫的聚合并且減少設(shè)備結(jié)垢的方法存在 需要。
[0009]上述的參考文獻(xiàn)在此以引用的方式并入本文。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種用于從粗制氰化氫流中回收氰化氫的方法， 所述方法包括:直接使包含氰化氫和氨的所述粗制氰化氫流通過第一廢熱鍋爐以形成溫度 降低的氰化氫流;直接使所述溫度降低的氰化氫流通過第二廢熱鍋爐以形成冷卻的氰化氫 流;在氨吸收器中分離所述冷卻的氰化氫流以形成富含氨的物流和氰化氫流；以及從所述 氰化氫流中回收氰化氫。在將所述粗制氰化氫流在所述多個(gè)廢熱鍋爐中冷卻期間，沒有添 加冷卻水并且沒有添加抑制劑。所述粗制氰化氫流可以是由氧氣安德盧梭法、空氣安德盧 梭法、富氧空氣安德盧梭法、或BMA法形成的。所述粗制氰化氫流的溫度是至少1000°C。所述 溫度降低的氰化氫流的溫度是至少200°C并且所述冷卻的氰化氫流的溫度是至少130°C，例 如130°C至150°C。所述第一廢熱鍋爐從所述粗制氰化氫流中回收熱并且可以產(chǎn)生高壓物 流，而所述第二廢熱鍋爐從所述溫度降低的氰化氫流中回收熱并且可以產(chǎn)生低壓蒸汽。所 述冷卻的氰化氫流處于氣相中并且可以包含少于5重量％的液體，例如少于3重量％的液 體?？梢詫⒇毩姿徜@流供給到所述氨吸收器中。此外，可以將酸流，例如稀酸流供給到所述 氨吸收器中并且可以包含磷酸。富含氨的物流可以包含來自所述粗制氰化氫流的大于50重 量％的氨。
[0011] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種用于減少氰化氫聚合的方法，所述方法包 括:直接使包含氰化氫和氨的粗制氰化氫流通過第一廢熱鍋爐以形成溫度降低的氰化氫 流;直接使所述溫度降低的氰化氫流通過第二廢熱鍋爐以形成冷卻的氰化氫流;在氨吸收 器中分離所述冷卻的氰化氫流以形成富含氨的物流和氰化氫流；以及從所述氰化氫流中回 收氰化氫;其中所述冷卻的氰化氫流具有120°C至200°C，例如130°C至150°C的溫度。所述粗 制氰化氫流可以是由氧氣安德盧梭法、空氣安德盧梭法、富氧空氣安德盧梭法、或BMA法形 成的。所述粗制氰化氫流的溫度是至少l〇〇〇°C。所述溫度降低的氰化氫流的溫度是至少200 °C并且所述冷卻的氰化氫流的溫度是至少130°C。所述第一廢熱鍋爐從所述粗制氰化氫流 中回收熱并且可以產(chǎn)生高壓蒸汽，而所述第二廢熱鍋爐從所述溫度降低的氰化氫流中回收 熱并且可以產(chǎn)生低壓蒸汽。所述冷卻的氰化氫流處于氣相中并且可以包含少于5重量％的 液體，例如少于3重量％的液體?？梢詫⒇毩姿徜@流供給到所述氨吸收器中。此外，可以將酸 流，例如稀酸流供給到所述氨吸收器中并且可以包含磷酸。富含氨的物流可以包含來自所 述粗制氰化氫流的大于50重量％的氨。
[0012] 在又另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種用于減少氰化氫聚合的方法，所述方法 包括:使包含氰化氫和氨的粗制氰化氫流通過第一廢熱鍋爐以形成溫度降低的氰化氫流； 使所述溫度降低的氰化氫流通過第二廢熱鍋爐以形成冷卻的氰化氫流;在氨吸收器中分離 所述冷卻的氰化氫流以形成富含氨的物流和氰化氫流；以及從所述氰化氫流中回收氰化 氫;其中所述冷卻的氰化氫流處于氣相中。所述粗制氰化氫流可以是由氧氣安德盧梭法、空 氣安德盧梭法、富氧空氣安德盧梭法、或BMA法形成的。所述粗制氰化氫流的溫度是至少 1000°C。所述溫度降低的氰化氫流的溫度是至少200°C并且所述冷卻的氰化氫流的溫度是 至少130°C，如130°C至150°C。所述第一廢熱鍋爐從所述粗制氰化氫流中回收熱并且可以產(chǎn) 生高壓蒸汽，而所述第二廢熱鍋爐從所述溫度降低的氰化氫流中回收熱并且可以產(chǎn)生低壓 蒸汽。所述冷卻的氰化氫流處于氣相中并且可以包含少于5重量％的液體，例如少于3重 量％的液體?？梢詫⒇毩姿徜@流供給到所述氨吸收器中。此外，可以將酸流，例如稀酸流供 給到所述氨吸收器中并且可以包含磷酸。富含氨的物流可以包含來自所述粗制氰化氫流的 大于50重量％的氨。
[0013]在再另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種用于從粗制氰化氫流中回收氰化氫的方 法，所述方法包括:使包含氰化氫和氨的所述粗制氰化氫流通過第一廢熱鍋爐以降低所述 氰化氫流的溫度;直接使所述溫度降低的氰化氫流通過第二廢熱鍋爐以將所述溫度降低的 氰化氫流冷卻，其中所述冷卻的氰化氫流保留在氣相中；在氨吸收器中分離所述冷卻的氰 化氫流以形成富含氨的物流和氰化氫流；以及從所述氰化氫流中回收氰化氫。所述第一廢 熱鍋爐可以產(chǎn)生具有至少690kPa的壓力的高壓蒸汽?？梢詫⑺龈缓钡奈锪鬟M(jìn)一步純 化，并且所述高壓蒸汽可以在所述富含氨的物流的純化中至少部分地加熱蒸餾塔。所述第 二廢熱鍋爐可以產(chǎn)生具有小于690kPa的壓力的低壓蒸汽。所述低壓蒸汽可以在氰化氫的回 收中至少部分地加熱蒸餾塔。在其它方面，可以使用由所述第一廢熱鍋爐和/或所述第二廢 熱鍋爐回收的熱將反應(yīng)物預(yù)加熱以形成所述粗制氰化氫流。所述粗制氰化氫流的溫度可以 是至少1000°C。所述溫度降低的氰化氫流的溫度可以是至少200°C，優(yōu)選地200°C至300°C。 所述冷卻的氰化氫流的溫度可以是至少120°C，優(yōu)選地120°C至200°C。所述冷卻的氰化氫流 可以包含少于5重量％的液體，優(yōu)選地少于3重量％的液體。所述粗制氰化氫流可以是由選 自由以下各項(xiàng)組成的組的氰化氫合成法形成的:氧氣安德盧梭法、空氣安德盧梭法、富氧空 氣安德盧梭法、以及BMA法。富含氨的物流可以包含來自所述粗制氰化氫流的大于50重量％ 的氨。在一些方面，沒有將酸添加到所述第一廢熱鍋爐中或所述第二廢熱鍋爐中的氫中。在 另外的方面，沒有將液體添加到所述第一廢熱鍋爐中或所述第二廢熱鍋爐中的氰化氫中。 可以將所述冷卻的氰化氫流在分離之前在一個(gè)或多個(gè)另外的廢熱鍋爐中進(jìn)一步冷卻，前提 條件是被進(jìn)一步冷卻的氰化氫流保留在氣相中。
【附圖說明】
[0014] 圖1是一種HCN生產(chǎn)和回收系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]現(xiàn)在將詳細(xì)參考所公開的主題的某些權(quán)利要求。雖然將結(jié)合所列舉的權(quán)利要求描 述所公開的主題，但是應(yīng)當(dāng)了解的是，它們并不意圖將所公開的主題限于那些權(quán)利要求。相 反，所公開的主題意圖涵蓋所有的替代方案、改動方案、以及等同方案，它們可以被包括在 如由權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明所公開的主題的范圍內(nèi)。
[0016] 在本說明書中提到"一個(gè)實(shí)施方案（oneembodiment)"、"一個(gè)實(shí)施方案（an embodiment)"、"一個(gè)示例性實(shí)施方案"等時(shí)，表示所述實(shí)施方案可以包括特定的特點(diǎn)、結(jié) 構(gòu)、或特征，但是每一個(gè)實(shí)施方案可能不一定包括所有這些特定特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)或特征。此外，這 些短語不一定指的是同一個(gè)實(shí)施方案。此外，當(dāng)結(jié)合一個(gè)實(shí)施方案描述特定的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、 或特征時(shí)，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)的是，包括與其它實(shí)施方案結(jié)合的這樣 的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、或特征，無論是否明確地描述。
[0017] 以范圍形式表示的值應(yīng)當(dāng)以靈活的方式解釋成不僅包括作為所述范圍的限值被 明確敘述的數(shù)值，而且還包括該范圍內(nèi)所涵蓋的所有單獨(dú)的數(shù)值或子范圍，就如同每一個(gè)