氫氰酸的清潔生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氫氰酸的清潔生產(chǎn)工藝，屬于化工原料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，氫氰酸(HCN)的工業(yè)化生產(chǎn)工藝主要有安氏(Andrussow)法、BMA法、輕油裂解法、丙烯腈副產(chǎn)法和甲醇氨氧化法。其中，安氏法是以甲烷、氨氣和氧氣為原料，以鉑銠合金為催化劑，在常壓、1000°c以上條件下反應(yīng)來制備氫氰酸，反應(yīng)溫度高的同時存在安全隱患，轉(zhuǎn)化率低，氨的利用率低;BMA法是將甲烷和氨氣在常壓、1300°C以上的條件下反應(yīng)來制備氫氰酸，存在著設(shè)備投資高、反應(yīng)時間長的問題;輕油裂解法是以輕油、液氨、石油焦粒和氮?dú)鉃樵?，通過將輕油和液氨汽化后混合，然后加入到三相電極浸入石油焦粒層導(dǎo)電發(fā)熱的沸騰反應(yīng)爐，在常壓、1450°C下反應(yīng)得到含有氫氰酸的裂解氣，實(shí)際生產(chǎn)中存在著工作環(huán)境差、系統(tǒng)聚合嚴(yán)重、不適宜大規(guī)模生產(chǎn)的問題;丙烯腈副產(chǎn)法是用丙烯氨氧化法制丙烯腈副產(chǎn)氫氰酸的方法，其產(chǎn)量受制于丙烯腈的需求；甲醇氨氧化法是以甲醇、氨和空氣為原料，在催化劑作用下進(jìn)行反應(yīng)，得到氫氰酸。因甲醇原料充足，價格上也具有競爭力，且從安全角度來說也具有優(yōu)勢，因此，通過甲醇氨氧化來制備氫氰酸的路線受到人們的廣泛關(guān)注，但在實(shí)際應(yīng)用中，主要存在著產(chǎn)品收率低、不能夠?qū)崿F(xiàn)清潔生產(chǎn)的問題。CN101157458B公開了在用鐵/鉬氧化物催化甲醇氨氧化工藝中采用加入抑爆氣體來達(dá)到防爆增產(chǎn)的方法，忽視了反應(yīng)收率的降低以及在固定床反應(yīng)器中產(chǎn)生的反應(yīng)熱撤出困難而可能會引起嚴(yán)重后果的問題，氮?dú)夂退魵獾募尤爰仍黾恿松a(chǎn)成本，又增加了廢氣和污水的產(chǎn)生量，且原料氣的混合是在文丘里管中進(jìn)行的，存在混合不均勻的問題，由此也會導(dǎo)致反應(yīng)不夠徹底、生產(chǎn)效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種氫氰酸的清潔生產(chǎn)工藝，解決了現(xiàn)有工藝中存在的產(chǎn)品收率低、生產(chǎn)成本高、污染環(huán)境的問題，具有產(chǎn)品收率高、生產(chǎn)過程清潔、無廢水產(chǎn)生、能源利用率高的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明所述的氫氰酸的清潔生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
[0005](I)反應(yīng):
[0006]先將甲醇和液氨分別汽化后進(jìn)行混合，再將其與經(jīng)壓縮、加熱后的空氣進(jìn)行混合，然后在鐵鉬或銻鐵催化劑存在條件下于固定床反應(yīng)器中進(jìn)行氨氧化反應(yīng)，得到合成氣A;
[0007](2)中和:
[0008]將合成氣A經(jīng)換熱器降溫后送入氨中和冷卻塔的下部用硫酸進(jìn)行中和，得到合成氣B，合成氣B經(jīng)氨中和冷卻塔的上部進(jìn)行冷卻后，得到合成氣C;其中，合成氣A中的氨氣經(jīng)硫酸中和后，在氨中和冷卻塔的塔釜得到硫酸銨溶液，硫酸銨溶液進(jìn)入脫氰塔以脫除其中的氫氰酸，然后將脫除的氫氰酸返回氨中和冷卻塔；
[0009](3)吸收:
[0010]將合成氣C送入吸收塔內(nèi)用水進(jìn)行吸收，得到氫氰酸水溶液；
[0011](4)精餾:
[0012]將氫氰酸水溶液加入到精餾塔中進(jìn)行常壓蒸餾，于精餾塔的塔頂?shù)玫綒淝杷?，塔底液相?jīng)換熱冷卻后返回吸收塔，作為吸收水循環(huán)利用。
[0013]其中:
[0014]步驟(I)中甲醇和液氨的摩爾比為1:0.9-1.2。
[0015]步驟(I)中甲醇和空氣的摩爾比為1:16-50。
[0016]步驟(I)中反應(yīng)溫度為300-600°C，反應(yīng)壓力為0.1-0.22MPa。
[0017]步驟(I)中反應(yīng)空速為氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每小時的體積流量與固定床反應(yīng)器內(nèi)催化劑的體積裝填量之比，即3000_6000h一1。
[0018]步驟(2)中硫酸銨溶液的pH值為2-5。
[0019]步驟(2)中氨中和冷卻塔內(nèi)的操作壓力為0.11-0.2MPa。
[0020]步驟(3)中水的溫度為0_10°C。
[0021]步驟(4)中精餾塔在常壓下操作的回流比為1-8。
[0022]本發(fā)明的生產(chǎn)工藝首先將汽化后的甲醇和液氨混合均勻，然后再與空氣進(jìn)行混合，使得進(jìn)入固定床反應(yīng)器的混合原料氣能夠充分混合均勻，反應(yīng)也能夠完全和徹底，從而能夠提尚生廣效率，
[0023]本發(fā)明中固定床反應(yīng)器的傳熱介質(zhì)采用由硝酸鉀和亞硝酸鈉混合而成的熔鹽，由于反應(yīng)器內(nèi)部發(fā)生的氨氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，正常生產(chǎn)時將吸收反應(yīng)熱后的熔鹽進(jìn)行冷卻以回收蒸汽，然后返回反應(yīng)器，形成一個循環(huán)回路。
[0024]本發(fā)明的有益效果如下:
[0025]本發(fā)明工藝合理，原料易得，產(chǎn)品收率高，催化劑的使用壽命長，工藝操作安全穩(wěn)定，無污水產(chǎn)生，生產(chǎn)成本低，且本發(fā)明中的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其釋放的熱能能夠作為精餾分離的熱源，同時也能夠進(jìn)行高低溫物流的充分換熱，使得整個工藝過程中的能量消耗大大降低，對外界能量的依賴性小。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0027]圖中:1、液氨；2、甲醇；3、空氣；4、壓縮機(jī)；5、預(yù)熱器;6、甲醇汽化器；7、液氨汽化器;8、氨甲醇混合器;9、進(jìn)料混合器；10、固定床反應(yīng)器；11、換熱器；12、脫氰塔；13、氨中和冷卻塔;14、吸收塔;15、精餾塔;16、氫氰酸;17、硫酸銨。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0029]實(shí)施例1
[0030]氫氰酸的清潔生產(chǎn)工藝如下:
[0031](I)反應(yīng):
[0032]先將甲醇、液氨分別通過甲醇汽化器、液氨汽化器進(jìn)行汽化，在氨甲醇混合器中混合，再將其與經(jīng)壓縮機(jī)壓縮、預(yù)熱器加熱后的空氣于進(jìn)料混合器中進(jìn)行混合，然后在載有鐵鉬催化劑的固定床反應(yīng)器中于450°C下進(jìn)行氨氧化反應(yīng)，得到合成氣A;其中，甲醇和液氨的摩爾比為0.95:1，甲醇和空氣的摩爾比為0.05:0.95，反應(yīng)壓力為0.16MPa，進(jìn)料混合器中的混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每小時的體積流量與固定床反應(yīng)器內(nèi)催化劑的體積裝填量之比，即反應(yīng)空速為5000h一 S
[0033](2)中和:
[0034]將合成氣A經(jīng)換熱降溫后送入氨中和冷卻塔的下部用硫酸進(jìn)行中和，得到合成氣B，合成氣B再經(jīng)氨中和冷卻塔的上部進(jìn)行冷卻后，得到合成氣C;其中，合成氣A中的氨氣經(jīng)硫酸中和后，得到PH值為3的硫酸銨溶液，硫酸銨溶液由氨中和冷卻塔的塔底進(jìn)入脫氰塔，脫氰塔塔頂?shù)玫降臍淝杷岱祷匕敝泻屠鋮s塔；
[0035](3)吸收:
[0036]將合成氣C加入到吸收塔內(nèi)用6°C的水進(jìn)行吸收，得到濃度為1.lwt%的氫氰酸水溶液；
[0037](4)精餾:
[0038]將氫氰酸水溶液加入到精餾塔中進(jìn)行蒸餾，精餾塔塔頂溫度為28°C，塔釜溫度為101°C，回流比為4，塔