安德卢梭法中改善的火炬的装置和方法

安德卢梭法中改善的火炬的装置和方法
【专利摘要】描述了一种用于经由安德卢梭法制备氰化氢的系统和方法。所述的系统可以包括反应器区，其中允许氧、氨和甲烷在包含铂的催化剂的存在下反应以至少提供氰化氢(HCN)、氢和废物。HCN回收区可以从氢和废物基本上移除氰化氢。火炬区可以至少以氢模式燃烧可燃气体混合物以至少产生二氧化碳和水，所述可燃气体混合物包含所述氢的至少一部分和所述废物的至少一部分。
【专利说明】安德卢梭法中改善的火炬的装置和方法
[0001]相关申请的交叉引用
本申请权利要求2012年12月18日提交的题为“安德卢梭法中改善的火炬的装置和方法(APPARATUS AND METHOD OF AN IMPROVED FLARE IN AN ANDRUSSOff PROCESS)” 的美国临时专利申请系列号61/738，817的优先权，其公开通过引用以其全部内容结合在此。
【技术领域】
[0002]本公开涉及用于由甲烷、氨和氧制备氰化氢(HCN)的安德卢梭法的反应器方案。【背景技术】
[0003]安德卢梭法可以用于氰化氢(HCN)由甲烷、氨和氧在钼催化剂上的气相制备。将过滤过的氨、天然气和空气进料至反应器中并在至少包含钼的催化剂的存在下加热至约800°C至约2，500°C。甲烷可以由天然汽提供，其可以进一步提纯。具有至少两个碳的烃可以存在于天然气中。可以使用空气作为氧源。含有HCN和未反应的氨的反应器出口气可以在废热锅炉中急冷至大约100°C至400°C。可以将含有HCN的急冷反应器出口气输送通过氨吸收过程以移除未反应的氨，如通过使反应器出口气与磷酸铵溶液、磷酸或硫酸接触以移除氨。可以将产物出口气从氨吸收器送至通过HCN吸收器，在此可以加入冷水以带走HCN。HCN吸收器可以产生基本上含有氢和副产物的气态废弃流。归因于气态废弃流的组成，处置(disposal)可以是有环境问题的，可以不能烧尽，或它们的组合。
[0004]在以下文章中描述了 HCN制备的各个方面:Eric.L.Crump,美国环境保护署(U.S.Environmental Protection Agency),空气质量计划和标准办公室(Office ofAir Quality Planning and Standards),对于所提出的氰化物制备的经济影响分析NESHAP(Econom ic Impact Analysis For the Proposed Cyanide Manufacturing NESHAP)(2000 年 5 月)，在 http:1l nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi?Dockey = P100AHG1.PDF 在线可得，涉及HCN的制备、最终使用和经济影响；N.V.Trusov,硫化合物和甲烧的高级同系物对由安德卢梭法的氰化氢制备的影响(Effect of Sulfur Compounds and HigherHomologues of Methane onHydrogen Cyanide Production by the Andrussow Method),Rus.J.0f Applied Chemistry,第 74 卷,第 10 期,第 1693-97 页(2001)涉及天然气的不可避免组分，如硫和甲烷的高级同系物对通过安德卢梭法的HCN制备的影响；清洁发展机制(CDM)执行理事会(Clean Development Mechanism(CDM) Executive Board),联合国气候变化框架公约(United Nations Framework Convention on Climate Change) (UNFCCC),清洁发展机制项目设计文件表格(Clean Development Mechanism Project Design DocumentForm) (CDM PDD)，第 3 版，(7 月 28 日，2006)，在 http:1l cdm.unfccc.1nt/Reference/PDDs Forms/PDDs/PDD form04 v03 2.pdf在线可得,涉及HCN通过安德卢梭法的制备；以及GaryR.Maxwell等,在氰化氢制备技术的转移中确保工艺安全性(Assurmg process safetyin the transfer of hydrogen cyanide manufacturing technology), J.0f HazardousMaterials，第142卷，第677-84页(2007)涉及HCN的安全制备。
【发明内容】

[0005]本公开涉及一种来自安德卢梭法中的HCN吸收器的气态废弃流的处置的解决方案。该解决方案可以包括一种用于经由安德卢梭法制备氰化氢的系统和方法。该系统可以包括反应器区，其中允许氧、氨和甲烷在包含钼的催化剂的存在下反应，以至少提供氰化氢(HCN)、氢和废物。HCN回收区可以从氢和废物基本上移除氰化氢。火炬区可以将可燃气体混合物以氢模式燃烧，以至少产生二氧化碳和水，所述可燃气体混合物包含氢的至少一部分和气态废物的至少一部分。可燃气体混合物可以包含天然气。
[0006]烃混合物可以提供系统中的甲烷。烃混合物可以包括天然气、生物气、基本上纯的甲烷，或其混合物。该系统可以包括氢回收系统，其可以在氢回收系统回收的下游或上游循环、储存或利用氢。该系统可以包括氨提取区，其中将氨从HCN、氢和废物基本上移除。
[0007]氰化氢回收区可以提供可以包含至少约98.5%氰化氢的纯度的氰化氢产物流，或提供气态废物流以使得存在小于约1.5% HCN。进料至火炬的可燃气态废物混合物可以包含至少约8体积％氢。火炬出口速度可以是小于约37.2米/秒，如小于约Vmax，其中Vmax定义为:
[0008]Vfflax= (Xh2-K1M2，其中
[0009]Vmax =最大允许火炬出口速度,米/秒
[0010]K1 =常数，6.0体积％氢
[0011]K2 =常数，3.9米/秒/体积％氢
[0012]Xffi =体积％氢，按湿基计，如通过使用美国材料试验协会(the American Societyfor Testing an d Materials) (ASTM)方法 D1946-77 计算。
[0013]火炬区可以配置为在大于约1350°C的温度操作。火炬可以是独力的或稳定的。火炬区可以包含至少3.0英寸直径火炬尖。
[0014]火炬区还可以配置为火炬燃烧以非氢模式燃烧的非氢可燃气体混合物，如至少约200BTU/scf的热含量的非氢可燃气体混合物。该系统可以包括至少一个火炬上游的液体分离器，以移除可燃气体混合物或非氢可燃气体混合物中存在的液体的至少一部分。
[0015]根据本公开，一种用于燃烧由安德卢梭法产生的废物的方法可以包括:允许氧、氨和甲烷在包含钼的催化剂的存在下反应，以给出至少包含氰化氢、氢和废物的产物流。可以将氰化氢从产物流提取以制备HCN产物流和包含氢和废物的至少一部分的气态废弃流，并且可以将气态废弃流进料至氢模式火炬。
[0016]该方法可以包括:从产物流提取氨，如在提取氰化氢之前。可以将液体的至少一部分在将气态废弃流进料至氢模式火炬之前从气态废弃流分离。可以将氢从气态废弃流回收。这种具有减少的氢含量的气态废弃流可以仍使用本文描述的方法和装置有效地火炬燃烧。该方法可以包括用氢或烃如甲烷补充火炬燃烧的组分。
[0017]该方法可以包括将提取流以小于约37.2米/秒如Vmax的火炬出口速度火炬燃烧。火炬区可以在大于约1650°C的温度操作。该方法可以包括辅助或稳定火炬。
[0018]本发明的系统 和方法的这些和其他实例和特征将在以下的【具体实施方式】中部分给出。
【发明内容】
意在提供本发明的主题的概述，并且不意于提供排他的或详尽的说明。包括下面的【具体实施方式】以提供关于本发明的系统和方法的进一步信息。【专利附图】

【附图说明】
[0019]图1是根据本公开的经由安德卢梭法的HCN制备的示意性方框流程图。
【具体实施方式】
[0020]氰化氢通过安德卢梭法的合成(参见，例如，Ullmann ' s Encyclopedia ofIndustrial Chemistry,第 8 卷，VCH Ver lagsgese 11 schaft, Weinheim, 1987,第 161-162页)可以在气相中在包含钼或钼合金，或其他金属的催化剂上进行。在作为美国专利号1，934，838公开的原始安德卢梭专利等中发现并描述了适合用于进行安德卢梭法的催化剂。在安德卢梭的原始工作中，他公开了催化剂可以选自在约1000°C的工作温度不熔(固体)的氧化催化剂；他将钼、铱、铑、钯、锇、金或银包括作为或者纯形式或者合金形式的催化活性金属。他还注意到也可以使用某些基本金属(base metals)如稀土金属、钍、铀等，如不熔氧化物或磷酸盐的形式，并且可以将催化剂或者形成为网(筛)，或沉积在耐热性固体载体如二氧化硅或氧化铝上。
[0021]在的随后开发工作中，选择了含钼的催化剂，这归因于它们的功效和金属即使是丝网或网形式的耐热性。例如，可以使用钼-铑合金作为催化剂，其可以是金属丝网或筛如纺织或编织丝网片的形式，也可以沉积在载体结构体上。在一个实例中，纺织或编织丝网片可以形成筛形结构，其具有20-80目的尺寸，例如，具有约0.18mm至约0.85mm的尺寸的开口。催化剂可以包含约85重量％至约95重量％ Pt和约5重量％至约15重量％ Rh，如85/5Pt/Rh，90/10，或95/5Pt/Rh。钼-铑催化剂还可以包含小量的金属杂质，如铁(Fe)、钯(Pd)、铱(Ir)、钌(Ru)和其他金属。杂质金属可以以痕量，如约IOppm以下存在。
[0022]安德卢梭法的宽范围的可能实施方案描述在德国专利549,055中。在一个实例中，在约800至2，500°C，1，000至1，500°C，或约980至1050°C的温度使用包含串联设置的多个具有10%铑的Pt的细目丝网的催化剂。例如，催化剂可以是可商购的催化剂，如可得自英国伦敦的Johnson Matt·hey Plc的Pt-Rh催化剂丝网，或可得自德国哈瑙的HeraeusPrecious Metals GmbH&C0.的 Pt-Rh 催化剂丝网。
[0023]来自安德卢梭法的气态废弃流的组成可以使得该流的处置困难。例如，气态废弃流可以使得火炬燃烧不充分，对环境有害，在地方或联邦法规的参数范围之外，或它们的组合。本公开涉及一种用于经由安德卢梭法合成HCN的装置和方法，其中改善的火炬可以在考虑到环境顾虑、效率顾虑或政府法规的情况下处置气态废弃流。
[0024]图1是用于经由安德卢梭法制备氰化氢(HCN)的实例方法10的示意性方框流程图。在实例方法10中，对HCN反应区12提供氨(NH3)流2、甲烷(CH4)流4和空气流6 (其包含氧气(O2))。空气可以包括空气和其他含氧气体混合物，包括具有高于约21体积％的氧浓度的富集氧的空气。当安德卢梭法适合于采用含有比空气稍高的水平的氧的气态氧进料流6时，本文的实例可以是特别有用的。例如，这种气态氧进料流6可以含有至少约25体积％氧，至少约30体积％氧，至少约40体积％氧，至少约50体积％氧，至少约60体积％氧，至少约70体积％氧，至少约80体积％氧，至少约90体积％氧，至少约95体积％氧，至少约98体积％氧。方法10可以包括空气安德卢梭法，例如，包含约21体积％氧的空气流6 ;空气-富集安德卢梭方法，例如，包含大于约21体积％氧但小于约100体积％氧的空气流6 ;或氧安德卢梭法，例如，包含约100%氧的空气流6。
[0025]将三种进料流2、4、6混合并在一个或多个反应器中反应，以在催化剂的存在下根据反应式I转化为氰化氢和水:
[0026]2NH3+2CH4+302 — 2HCN+6H20 [I]
[0027]一个或多个反应器可以包含HCN催化剂，如钼(Pt)或钼合金，如含有至少约85重量％钼的钼与铑(Rd)或钯(Pd)的合金。在安德卢梭法中使用的合金可以包含，但是不限于，10重量％ Rh-90重量％ Pt，8重量％ Rh-92重量％ Pt，5重量％ Pd_5重量％ Rh-90重量％ Pt，或5重量％ Rh-95重量％Pt。可以使用含有高达约5重量％铱(Ir)的合金。在一个实例中，可以将HCN催化剂设计为减少副产物，如一氧化二氮副产物，并且因此可以具有增加的铑(Rh)含量，或其他物质，如钴(Co)。HCN催化剂可以容纳在填充床中，如在填充床反应器中，或作为丝网形成，如通过将金属丝纺织或编织为丝网状结构。如此形成的催化剂在本领域中是广泛认可的，并且可以含有本文描述的催化材料。
[0028]HCN催化剂可以是可商购的催化剂,如可得自英国伦敦Johnson Matthey Plc的Pt-Rh催化剂丝网，或可得自德国哈瑙Heraeus Precious Metals GmbH&C0.的Pt-Rh催化剂丝网。
[0029]可以将来自HCN反应区12的所得到的产物流14进料至配置为回收未反应的NH3的氨回收系统16。氨可以通过经由对产物流14提供一种或多种可以以从产物流14吸收NH3的磷酸(H3PO4)、硫酸(H2SO4)或磷酸铵溶液的NH3吸收而回收。在图1中所示的实例中，氨回收系统16内的磷酸流18可以吸收NH3。可以将氨从成?04/册13溶液使用一个或多个汽提器移除以从H3PO4分离順3。可以将NH3经由NH3再循环流20再循环回至HCN反应区12。可以将H3PO4和其他废物作为废水流22排放，同时可以将NH3汽提过的HCN流24进料至HCN回收系统26。
[0030]HCN回收系统26可以包括配置为从HCN流24分离和提纯HCN的一个或多个单元操作。作为HCN回收系统26的 结果，制备提纯的HCN产物流28。HCN回收系统26还可以产生废气30或废水流32。可以将废水流22、32进料至废水处理36用于进一步加工，如氨或氰化氢的回收。可以将来自废水处理36的最终的废水流40进一步加工、储存或处置。
[0031]如图1中所示，HCN回收系统26可以包括气态废弃流30。气态废弃流30可以包含氢、一氧化碳、氮、二氧化碳、氰化氢，或其混合物。在一个实例中，气态废弃流30可以包含未示例的另外的废弃流。例如，可以将来自反应器12或其他操作的废弃流与流30组合。气体废弃流30的组成可以根据多种因素变化，包括进料流2、4、6的组成，HCN反应区12的效率，氨回收系统16的效率，HCN回收系统26的效率，操作条件，或它们的组合。
[0032]在一个实例中，可以将气态废弃流30进料至氢回收系统42。通常，气态废弃流30可以含有残量的HCN，以及显著的氢气或包括未反应的甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水、氮以及多种有机腈的多种气体。HCN的移除可以是基本上完全的，不仅使得有价值的HCN不损失至废弃流，而且出于健康和环境顾虑，并且因为显著量的HCN可以使废弃流的处理复杂化。例如，可以用于氢回收的一些变压装置吸收剂可以具有小于约2.0% HCN，或小于约
1.5% HCN的操作限制。因此，气态废弃流可以具有小于约2.0% HCN，或小于约1.5% HCN,或小于约1% HCN，或小于约0.5% HCN，或小于约0.2% HCN，或小于约0.1% HCN。在一些情况下，气态废弃流30的HCN含量可以变化，例如，在约0.5%至约1.0 %之间变化。例如，气态废弃流30可以包含40-75体积％ H2U5-35体积％ CO,5-15体积％ N2、l_2体积％ CO2,1-2体积％ CH4或0-1体积％ HCN。
[0033]可以将回收的氢流50储存用于未来的处理或出售，送至另外的氢处理单元，再循环至上游或下游点，用于补充火炬48(如下面进一步讨论的)，或它们的组合。氢回收系统42可以调节由组合气态废弃流20回收的氢的水平。例如，如果组合气态流30是富氢的，如大于约40体积％，氢回收系统42可以回收更大百分数的氢。虽然所回收的氢流50不需要是100%纯的，但是至少大部分的二氧化碳、一氧化碳或腈从氢的移除可以是希望的，以当使用所回收的氢，例如，用于氢化反应时，避免副产物和污染物。例如，所回收的氢气可以是至少约90 %纯的，或至少约91 %纯的，或至少约92 %纯的，或至少约93 %纯的，或至少约94%纯的，或至少约95%纯的，或至少约96%纯的，或至少约97%纯的，或至少约98%纯的，或至少约99%纯的氢。此外，如果将下游的处理单元如火炬48设计为在一定范围的氢浓度操作，可以优化氢回收系统42以将处理过的气态废弃流52提供给下游的处理单元。在一个实例中，氢回收系统42可以产生包含至少约8体积％氢的处理过的气态废弃流。气态废弃流52可以包含小于约1.5% HCN。阀门可以位于氢回收系统42下游，但在处理过的气态废弃流52上游，以使得气态废弃流30直接进料并且仅进料至氢回收系统42。
[0034]在一个实例中，系统10可以包括火炬48，以燃烧掉气态废弃流30。火炬48可以设计为彻底破坏气态废物。如果气态废物是稀的，可以使流30富集有烃燃料56如天然气，以增加所得到的混合物的热值，以便确保将废物彻底破坏。氢具有比很多烃燃料低的净热值。例如，甲烷的净热值为约913BTU/scf。另一方面，氢的净热值仅为约275BTU/scf。考虑到这种不均衡，人们不能预期含有相对低浓度的氢的气态混合物将足以彻底破坏将与其混合的稀气态废物。然而，出乎意料地，本发明的发明人发现所火炬燃烧的气态混合物中最小量为约至少5体积％，约 至少7体积％，约至少8体积％，约至少10体积％的氢足以确保气态废物的破坏。
[0035]在一个实例中，检测器可以量化可燃气体混合物中的组分。阀门可以操作性连接至检测器，其中将阀门配置为当在可燃气体混合物中检测到对应于热含量的下限阈值的非可燃组分的设定值时，允许用含有氢的富集燃料如氢或甲烷补充可燃气体混合物30。通过燃烧彻底破坏稀气态废物材料所需的含氢富集燃料的量还依赖于，部分地，火炬燃烧的稀气态废物材料的热值。富集流可以含有足够量的氢或烃，以使得当与气态废弃流30混合时，所得到的混合物思考以具有足够的热值以通过火炬48中的燃烧彻底破坏稀气态废物材料。
[0036]在一个实例中，阀门可以操作性连接至检测器，其中阀门配置为当在可燃气体混合物30中检测到低于阈值的氢浓度时，允许补充被允许反应的氧。氧6的量的增加可以导致可燃气体混合物30中氢浓度的增加。在一个实例中，可以通过HCN反应器12上游或与其连接的空气流6或氧补充流提供氧。出乎意料地，提供更大的氧浓度至HCN反应器12，并且因此更低的惰性气体浓度(例如，N2),可以提供在火炬48中可以采用的更可燃气体废物30的益处。典型地，采用惰性气体以在反应过程中提供热传递益处。例如，反应器中氮的存在可以有助于减少温度尖峰。本发明的发明人发明了一种HCN方法，所述方法能够通过使用火炬如火炬48，以增加系统的温度控制，从而处理进料流中更大的氧浓度。此外，进料流中更大的氧浓度可以提供减少燃料量的益处，如用于HCN反应器12所需的甲烷4。[0037]在一个实例中，可以将火炬48设计为满足火炬的地方环境或联邦环境速度要求。例如，火炬出口速度可以为小于约37.2米/秒。火炬出口速度是在火炬器件48的尖端处的火炬的速度。在另一个实例中，可以将火炬速度设计为小于Vmax，其中Vmax定义为
[0038]Vfflax= (Xh2-K1)^K2，其中
[0039]Vmax =最大允许火炬出口速度,米/秒
[0040]K1 =常数，6.0体积％氢
[0041 ] K2 =常数，3.9米/秒/体积0Z0氢
[0042]Xffi =体积％氢，按湿基计，如通过使用美国材料试验协会(the American Societyfor Testing and Materials) (ASTM)方法 D1946-77 计算。
[0043]增加HCN反应器12中允许反应的氧的量可以提供增加废弃流30中氢的浓度的益处，因此增加如上所述的火炬速度。
[0044]在一个实例中，火炬48可以设计为在大于约1000°C，大于约1200°C，大于约1350°C，大于约1500°C，大于约1600°C，或大于约1800°C的温度燃烧可燃气态混合物。火炬燃烧温度可以包括大于可燃气态混合物的一种或多种组分的燃烧温度的温度。在一个实例中，可燃气态混合物可以包括补充的烃，如天然气，或氢，以增加可燃气态混合物的可燃性。
[0045]火炬48可以包括适合于破坏可燃气态混合物的任何火炬。例如，火炬48可以包括独力火炬或辅助的火炬，或稳定或非稳定的火炬。辅助的火炬包括另外的流如水蒸汽辅助或空气辅助的，以提供增加的火炬出口速度，增加的可燃组合物，更一致的可燃组合物，或它们的组合。稳定的火炬可以包含另外的流如烃稳定的或空气稳定的，以增加火炬一致性，如离开速度或温度。火炬48的火炬喷嘴可以适应于任何设计的规定，如火炬尖或喷嘴尺寸。在一个实例中，火炬区可以包括至少3.0英寸直径火炬尖。
[0046]在一个实例中，火炬区还可以配置为用以非氢模式燃烧的非氢可燃气体混合物操作。非氢可燃气体混合物可以包含至少约200BTU/scf的热值。火炬48可以在氢模式，如燃烧最小百分数的氢，或非氢模式，如零体积％氢，或它们的组合之间切换。火炬48可以提供增加的操作灵活性的益处。
[0047]在一个实例中，系统10可以包括氢回收系统42下游或上游的洗涤器以移除气态废弃流30中存在的至少一部分的液体，如水。移除提供给火炬48的液体可以提供稳定的火炬，提供给火炬48的进料的更可预测的热容量。可以将可燃气态废物30进料至系统10的另外工艺54，如可以在下游采用以回收热能的锅炉。
[0048]根据本公开，用于制备氰化氢的方法可以包括允许氧、氨和甲烷在包含钼的催化剂的存在下反应，以给出至少包含氰化氢、氢和废物的产物流。该方法可以还包括:从产物流提取氰化氢，以产生HCN产物流(图1，要素28)和包含氢和废物中的至少一部分的气态废弃流(图1，要素30)，以及将气态废弃流进料至氢模式火炬(图1，要素48)。气态废弃流可以包含与气态废弃流组合的多于一种气态废弃流，以使得将来自系统的废物的至少一部分，例如在火炬48中火炬燃烧。
[0049]在一个实例中，该方法可以包括分离气态废弃流中液体的至少一部分，如通过气-液分离器、闪蒸鼓、分离鼓、分离罐、压缩机吸鼓、压缩机入口鼓、除雾器，或它们的组
口 ο
[0050]在一个实例中，该方法包括从产物流提取氨，如通过氨洗涤器。该方法还可以包括:从气态废弃流或合并的气态废弃流回收氢。例如，气态废弃流的氢组成可以超过氢模式燃烧水平。在这种情况下，可以回收过量的氢并在工厂的其他地方使用，储存用于未来的使用或销售，或它们的组合。
[0051]该方法可以包括调节火炬，以使得火炬出口速度小于约37.2米/秒。调节火炬出口速度可以提供稳定火炬的益处，从而增加所燃烧的元素或化合物的破坏。此外，方法可以包括将气态废弃流在大于约1650°C的温度火炬燃烧。
[0052]实施例
[0053]实施例1:比较空气、空气富集和氧安德卢梭法废气组合物
[0054]该实施例示例使用氧的富集源的安德卢梭法比采用空气作为氧源的安德卢梭方法通常产生具有更高的氢含量的废弃流。
[0055]该方法可以包括调节火炬，以使得火炬出口速度小于约37.2米/秒。调节火炬出口速度可以提供稳定的火炬的益处，从而增加所燃烧的元素或化合物组分的破坏。此外，该方法可以包括将气态废弃流在大于约1650°C的温度燃烧。
[0056]使用内部具有陶瓷绝缘衬里的4英寸内径不锈钢反应器用于中试。装载四十片的得自Johnson Matthey(美国)的90重量％ Pt/ΙΟ重量％ Rh40目丝网作为催化剂床。使用穿孔的氧化铝片用于催化剂片载体。将总流速设定在2532SCFH(标准立方英尺/小时)。氰化氢经由多种安德卢梭法制备。一种工艺，空气安德卢梭法，采用包含21体积％氧的含氧气体(空气)。第二种工艺，空气-富集安德卢梭法，采用具有大于约21体积％氧并且小于约100体积％氧的含氧气体。第三种工艺，氧安德卢梭法，采用约100体积％氧的含氧气体。
[0057]将氨分别从产物流的每一个在包括至磷酸铵流中的吸收的方法中移除。之后将氰化氢从氨耗尽的产物流在包括酸化水的方法中移除，从而分别地每一个工艺产生氰化氢产物和气态废弃流。
[0058]来自空气、空气富集以及氧方法的废气流的组成如下在表1中示出。
[0059]表1
[0060]
【权利要求】
1.一种用于经由安德卢梭法制备氰化氢的系统，所述系统包括: 反应器区，其中允许氧、氨和甲烷在包含钼的催化剂的存在下反应，以提供至少包含氰化氢(HCN)、氢和废物的产物流； HCN回收区，其中将所述氰化氢从所述产物流基本上移除，以产生氰化氢产物和包含所述氢和所述废物的可燃气体混合物；以及 火炬区，其中至少将所述可燃气体混合物以氢模式燃烧，以至少产生二氧化碳和水。
2.权利要求1所述的系统，其中烃混合物包含所述甲烷。
3.权利要求2所述的系统，其中所述烃混合物包含天然气、生物气、基本上纯的甲烷，或其混合物。
4.权利要求1-3中任一项所述的系统，所述系统还包括连接至所述反应器区的氢回收系统，所述氢回收系统从所述产物流和所述可燃气体混合物的至少一个回收至少一些氢。
5.权利要求1-4中任一项所述的系统，所述系统还包括氨回收系统，所述氨回收系统从所述产物流基本上移除氨。
6.权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述氰化氢产物是至少约98.5体积％纯的氰化氢。
7.权利要求1-6中任一项所述的系统，其中所述可燃气体混合物包含至少约8体积％氢。
8.权利要求1-7中 任一项所述的系统，其中所述火炬具有小于约37.2米/秒的火炬出口速度。
9.权利要求1-8中任一项所述的系统，其中所述火炬具有小于约Vmax的火炬出口速度，其中Vmax定义为:
Vmax = (Xh2-K1RK2，其中 Vmax =最大允许火炬出口速度，米/秒 K1 =常数,6.0体积％氢 K2 =常数，3.9米/秒/体积％氢 Xh2 =体积％氢，按湿基计，如通过使用美国材料试验协会(ASTM)方法D1946-77计算。
10.权利要求1-9中任一项所述的系统，其中所述火炬区包括大于约1350°C的温度。
11.权利要求1-10中任一项所述的系统，其中所述火炬区包括独力火炬。
12.权利要求1-11中任一项所述的系统，其中所述火炬区包括至少3.0英寸直径火炬尖。
13.权利要求1-12中任一项所述的系统，所述系统还包含火炬稳定器。
14.权利要求1-13中任一项所述的系统，其中所述火炬区还包含天然气。
15.权利要求1-14中任一项所述的系统，所述系统还包括:将氢加入至所述可燃气体混合物的氢源。
16.权利要求1-15中任一项所述的系统，所述系统还包括量化所述可燃气体混合物中的组分的检测器。
17.权利要求16所述的系统，所述系统还包括操作性连接至所述检测器的阀门，其中所述阀门配置为当在所述可燃气体混合物中检测到对应于热含量的下限阈值的非可燃组分的设定值时，允许用氢或甲烷补充所述可燃气体混合物。
18.权利要求16所述的系统，所述系统还包括操作性连接至所述检测器的阀门，其中所述阀门配置为当在所述可燃气体混合物中检测到低于阈值的氢浓度时，允许补充被允许反应的氧。
19.权利要求18所述的系统，其中所述阈值基于所述可燃气体混合物的热含量值。
20.权利要求18或19所述的系统，其中所述阀门操作性连接至空气进料流。
21.权利要求18或19所述的系统，其中所述阀门操作性连接至氧进料流。
22.权利要求18或19所述的系统，其中所述阀门操作性连接至富集氧的空气进料流。
23.权利要求1-22中任一项所述的系统，其中所述火炬区还包括以非氢模式燃烧的非氢可燃气体混合物。
24.权利要求23所述的系统，其中所述非氢可燃气体混合物包含至少约200BTU/scf的热值。
25.权利要求1-24中任一项所述的系统，其中所述废物包含小于约1.5体积％ HCN。
26.权利要求1-25中任一项所述的系统，所述系统还包括所述火炬上游的至少一个液体分离器，以移除所述可燃气体混合物或非氢可燃气体混合物中存在的液体的至少一部分。
27.一种用于燃烧由安德卢梭法产生的废物的方法，所述方法包括: 允许氧、氨和甲烷在包含钼的催化剂的存在下反应，以给出至少包含氰化氢、氢和废物的产物流； 从所述产物流提取所述氰化氢，以产生氰化氢流和包含所述氢和所述废物的至少一部分的气态废弃流；以及` 将所述气态废弃流进料至氢模式火炬。
28.权利要求27所述的方法，所述方法还包括:从所述产物流提取氨。
29.权利要求27或28所述的方法，所述方法还包括:在将所述提取流进料至所述氢模式火炬之前，将液体的至少一部分从所述气态废弃流分离。
30.权利要求27-29中任一项所述的方法，所述方法还包括:从所述气态废弃流回收氢。
31.权利要求27-30中任一项所述的方法，所述方法还包括:在提取所述氰化氢之前提取氨。
32.权利要求27-31中任一项所述的方法，所述方法还包括:以小于约37.2米/秒的火炬出口速度火炬燃烧所述气态废弃流。
33.权利要求27-32中任一项所述的方法，所述方法还包括以小于约Vmax的火炬出口速度火炬燃烧所述气态废弃流，其中Vmax定义为:
Vmax = (Xh2-K1RK2，其中 Vmax =最大允许火炬出口速度，米/秒 K1 =常数,6.0体积％氢 K2 =常数，3.9米/秒/体积％氢 Xh2 =体积％氢，按湿基计，如通过使用美国材料试验协会(ASTM)方法D1946-77计算。
34.权利要求27-33中任一项所述的方法，所述方法还包括:将所述气态废弃流在大于约1650°C的温度火炬燃烧。
35.权利要求27-34中任一项所述的方法，所述方法还包括:用火炬稳定器稳定所述氢模式火炬。
36.权利要求27-35中任一项所述的方法，所述方法还包括:增加所述气态废弃流的氢浓度以增加所述气态废弃流的热值。
37.权利要求27-36中任一项所述的方法，所述方法还包括:用氢补充流补充所述气态废弃流。
38.权利要求36所述的方法，所述方法还包括:增加所述允许反应的氧的量。
39.权利要求27-37中任一项所述的方法，所述方法还包括: 检测所述气态废弃流的氢浓度；以及 当检测到所述氢浓度低于阈值时，增加允许反应的氧的量。
40.权利要求39所`述的方法，所述方法还包括:增加空气进料流的氧浓度。
【文档编号】F23G7/06GK103864112SQ201310681867
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2012年12月18日
【发明者】斯图尔特·福赛思, 刘爱国, 马丁·J·伦纳, 布伦特·J·斯塔尔曼 申请人:因温斯特技术公司