使用第二废热锅炉的氰化氢制造方法
【专利说明】
[0001]相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年7月12日提交的美国申请61/845617的优先权，该美国申请的全 部内容和公开内容并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及一种用于制造和回收氰化氢的方法。具体来说，本发明涉及通过使用 第二废热锅炉提高工艺效率和氰化氢回收率。
【背景技术】
[0004] 在常规上，氰化氢（"HCN"）在工业规模上是根据安德卢梭法(Andrussowprocess) 或BMA法来生产的。（参见例如《乌尔曼工业化学百科全书》(Ullmanr/sEncyclopediaof IndustrialChemistry)，第A8卷，Weinheim1987,第161-163页)举例来说，在商业上可以 通过使氨与含有甲烷的气体和含氧气体在反应器中在高温下在合适的催化剂存在下反应 来生产HCN(美国专利号1，934,838)。!《^在高温下离开反应器并且被快速骤冷以防止氰化 氢和未反应的氨分解。在回收HCN之前，如美国专利号2，782,107和3,215，495中所述，使用 热交换器将HCN冷却；或如美国专利号2，531，287和2，706，675中所述，使用冷却溶液将HCN 冷却。一些工艺使用热交换器和冷却溶液这两者。在冷却后，通过在氨吸收器中使粗制氰化 氢流与磷酸铵水溶液接触以使未反应的氨与HCN分离。将分离的氨回收、纯化并且浓缩以再 循环到HCN合成中。通常通过吸附到水中，继而进行为产生纯化的HCN所必需的精制步骤以 从经过处理的反应器排出气体中回收HCN。
[0005]热交换器被广泛用于冷却HCN并且一般由具有管板和许多管的间接热交换器组 成。管板界定了用于容纳可以允许蒸汽产生的诸如水的传热介质的容器。这些热交换器还 产生蒸汽，并且被称为废热锅炉。当使用热交换器时，必须避免冷却到低于HCN的露点以防 止聚合。这限制了使用热交换器可能冷却的量，并且在分离氨时，可能造成结垢。为了延长 间接管板的使用寿命，已经广泛开发套圈以保护管入口，如美国专利号3,703，186、5,775， 269、6，173，682、6，960，333以及 7，574，981 中所述。
[0006]使用冷却溶液可以将HCN的温度降低到低于100°C。冷却溶液可以含有水和任选的 酸。酸起抑制HCN聚合的作用，但是使得氨的回收变得困难，这取决于所使用的酸。
[0007]美国专利号8,133,458涉及一种用于使甲烷、氨、氧气以及碱金属或碱土金属氢氧 化物转化成碱金属或碱土金属氰化物的反应器，其中将反应器产物用水骤冷，冷却，然后送 到洗涤器或吸收塔中以回收氰化钠。
[0008]因此，对改进HCN的冷却，同时还减少氰化氢的聚合并且减少设备结垢的方法存在 需要。
[0009]上述的参考文献在此以引用的方式并入本文。
【发明内容】
[0010] 在一个实施方案中，本发明涉及一种用于从粗制氰化氢流中回收氰化氢的方法， 所述方法包括:直接使包含氰化氢和氨的所述粗制氰化氢流通过第一废热锅炉以形成温度 降低的氰化氢流;直接使所述温度降低的氰化氢流通过第二废热锅炉以形成冷却的氰化氢 流;在氨吸收器中分离所述冷却的氰化氢流以形成富含氨的物流和氰化氢流；以及从所述 氰化氢流中回收氰化氢。在将所述粗制氰化氢流在所述多个废热锅炉中冷却期间，没有添 加冷却水并且没有添加抑制剂。所述粗制氰化氢流可以是由氧气安德卢梭法、空气安德卢 梭法、富氧空气安德卢梭法、或BMA法形成的。所述粗制氰化氢流的温度是至少1000°C。所述 温度降低的氰化氢流的温度是至少200°C并且所述冷却的氰化氢流的温度是至少130°C，例 如130°C至150°C。所述第一废热锅炉从所述粗制氰化氢流中回收热并且可以产生高压物 流，而所述第二废热锅炉从所述温度降低的氰化氢流中回收热并且可以产生低压蒸汽。所 述冷却的氰化氢流处于气相中并且可以包含少于5重量％的液体，例如少于3重量％的液 体。可以将贫磷酸铵流供给到所述氨吸收器中。此外，可以将酸流，例如稀酸流供给到所述 氨吸收器中并且可以包含磷酸。富含氨的物流可以包含来自所述粗制氰化氢流的大于50重 量％的氨。
[0011] 在另一个实施方案中，本发明涉及一种用于减少氰化氢聚合的方法，所述方法包 括:直接使包含氰化氢和氨的粗制氰化氢流通过第一废热锅炉以形成温度降低的氰化氢 流;直接使所述温度降低的氰化氢流通过第二废热锅炉以形成冷却的氰化氢流;在氨吸收 器中分离所述冷却的氰化氢流以形成富含氨的物流和氰化氢流；以及从所述氰化氢流中回 收氰化氢;其中所述冷却的氰化氢流具有120°C至200°C，例如130°C至150°C的温度。所述粗 制氰化氢流可以是由氧气安德卢梭法、空气安德卢梭法、富氧空气安德卢梭法、或BMA法形 成的。所述粗制氰化氢流的温度是至少l〇〇〇°C。所述温度降低的氰化氢流的温度是至少200 °C并且所述冷却的氰化氢流的温度是至少130°C。所述第一废热锅炉从所述粗制氰化氢流 中回收热并且可以产生高压蒸汽，而所述第二废热锅炉从所述温度降低的氰化氢流中回收 热并且可以产生低压蒸汽。所述冷却的氰化氢流处于气相中并且可以包含少于5重量％的 液体，例如少于3重量％的液体。可以将贫磷酸铵流供给到所述氨吸收器中。此外，可以将酸 流，例如稀酸流供给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来自所 述粗制氰化氢流的大于50重量％的氨。
[0012] 在又另一个实施方案中，本发明涉及一种用于减少氰化氢聚合的方法，所述方法 包括:使包含氰化氢和氨的粗制氰化氢流通过第一废热锅炉以形成温度降低的氰化氢流； 使所述温度降低的氰化氢流通过第二废热锅炉以形成冷却的氰化氢流;在氨吸收器中分离 所述冷却的氰化氢流以形成富含氨的物流和氰化氢流；以及从所述氰化氢流中回收氰化 氢;其中所述冷却的氰化氢流处于气相中。所述粗制氰化氢流可以是由氧气安德卢梭法、空 气安德卢梭法、富氧空气安德卢梭法、或BMA法形成的。所述粗制氰化氢流的温度是至少 1000°C。所述温度降低的氰化氢流的温度是至少200°C并且所述冷却的氰化氢流的温度是 至少130°C，如130°C至150°C。所述第一废热锅炉从所述粗制氰化氢流中回收热并且可以产 生高压蒸汽，而所述第二废热锅炉从所述温度降低的氰化氢流中回收热并且可以产生低压 蒸汽。所述冷却的氰化氢流处于气相中并且可以包含少于5重量％的液体，例如少于3重 量％的液体。可以将贫磷酸铵流供给到所述氨吸收器中。此外，可以将酸流，例如稀酸流供 给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来自所述粗制氰化氢流的 大于50重量％的氨。
[0013]在再另一个实施方案中，本发明涉及一种用于从粗制氰化氢流中回收氰化氢的方 法，所述方法包括:使包含氰化氢和氨的所述粗制氰化氢流通过第一废热锅炉以降低所述 氰化氢流的温度;直接使所述温度降低的氰化氢流通过第二废热锅炉以将所述温度降低的 氰化氢流冷却，其中所述冷却的氰化氢流保留在气相中；在氨吸收器中分离所述冷却的氰 化氢流以形成富含氨的物流和氰化氢流；以及从所述氰化氢流中回收氰化氢。所述第一废 热锅炉可以产生具有至少690kPa的压力的高压蒸汽。可以将所述富含氨的物流进一步纯 化，并且所述高压蒸汽可以在所述富含氨的物流的纯化中至少部分地加热蒸馏塔。所述第 二废热锅炉可以产生具有小于690kPa的压力的低压蒸汽。所述低压蒸汽可以在氰化氢的回 收中至少部分地加热蒸馏塔。在其它方面，可以使用由所述第一废热锅炉和/或所述第二废 热锅炉回收的热将反应物预加热以形成所述粗制氰化氢流。所述粗制氰化氢流的温度可以 是至少1000°C。所述温度降低的氰化氢流的温度可以是至少200°C，优选地200°C至300°C。 所述冷却的氰化氢流的温度可以是至少120°C，优选地120°C至200°C。所述冷却的氰化氢流 可以包含少于5重量％的液体，优选地少于3重量％的液体。所述粗制氰化氢流可以是由选 自由以下各项组成的组的氰化氢合成法形成的:氧气安德卢梭法、空气安德卢梭法、富氧空 气安德卢梭法、以及BMA法。富含氨的物流可以包含来自所述粗制氰化氢流的大于50重量％ 的氨。在一些方面，没有将酸添加到所述第一废热锅炉中或所述第二废热锅炉中的氢中。在 另外的方面，没有将液体添加到所述第一废热锅炉中或所述第二废热锅炉中的氰化氢中。 可以将所述冷却的氰化氢流在分离之前在一个或多个另外的废热锅炉中进一步冷却，前提 条件是被进一步冷却的氰化氢流保留在气相中。
【附图说明】
[0014] 图1是一种HCN生产和回收系统的示意图。
【具体实施方式】
[0015]现在将详细参考所公开的主题的某些权利要求。虽然将结合所列举的权利要求描 述所公开的主题，但是应当了解的是，它们并不意图将所公开的主题限于那些权利要求。相 反，所公开的主题意图涵盖所有的替代方案、改动方案、以及等同方案，它们可以被包括在 如由权利要求书所限定的本发明所公开的主题的范围内。
[0016] 在本说明书中提到"一个实施方案（oneembodiment)"、"一个实施方案（an embodiment)"、"一个示例性实施方案"等时，表示所述实施方案可以包括特定的特点、结 构、或特征，但是每一个实施方案可能不一定包括所有这些特定特点、结构或特征。此外，这 些短语不一定指的是同一个实施方案。此外，当结合一个实施方案描述特定的特点、结构、 或特征时，在本领域的普通技术人员的知识范围内的是，包括与其它实施方案结合的这样 的特点、结构、或特征，无论是否明确地描述。
[0017] 以范围形式表示的值应当以灵活的方式解释成不仅包括作为所述范围的限值被 明确叙述的数值，而且还包括该范围内所涵盖的所有单独的数值或子范围，就如同每一个