热整合装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种从包含25-50vol%水的粗氰化氢产物中回收氨和氰化氢的热整合装置，包括：氨吸收塔；氨解吸塔；余热锅炉，用于将所述解吸塔塔顶流流经所述余热锅炉而产生具有小于400kPa压力的蒸汽，并用于部分冷凝所述氨解吸塔塔顶流而形成液流；洗涤塔；氰化氢吸收塔；氰化氢解吸塔，其用于分离至少部分的所述氰化氢吸收塔尾流以获得HCN流体，其中所述氰化氢解吸塔含有排管；以及管道，用于将来自所述余热锅炉的蒸汽通入所述排管。当从氨解吸塔中回收的热量以低压蒸汽形式存在时，所述蒸汽可整合利用于氰化氢精制中。
【专利说明】热整合装置
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求享有于2012年12月18日提交的美国申请61/738, 830的优先权，该 申请的全部内容和公开结合于本文中。 【技术领域】
[0003] 本实用新型关于一种热整合装置，用于将从氨气回收系统中回收的热量整合于 HCN精制系统中。 【背景技术】
[0004] 传统地，氰化氢（HCN)通过Andrussow法或BMA法来进行工业规模的 生产（例 如 参见 Ullman' s Encyclopedia of Indusrial Chemistry, Volume A8, Weinheiml987, P. 161-163)。例如在Andrussow法中，可以在适合的催化剂存在下在 反应器中使氨与含甲烷的气体和含氧气体在高温下反应来商业化地制备HCN(美国专利 1，934, 838和6, 596, 251)。硫化合物和甲烷的高级同系物可能会影响甲烷的氧化氨解的参 数° 例如参见 Trusov, Effect of Sulfur Compounds and Higher Homologues of Methane on Hyfrogen Cyanide Production by the Andrussow Method, Russian J. Applied Che mistry，74:10 (2001)，pp. 1693-1697。通过使反应器流出气流在氨吸收器中与磷酸铵水溶 液相接触来将未反应的氨与HCN分离。将分离的氨纯化和浓缩，用于再循环到HCN的转化 中。通常通过将其吸收到水中来从处理后的反应器流出气流中回收HCN。所回收的HCN可 以通过进一步的提炼工序来处理，以制备纯化的HCN。文献Clean Development Mechanism Project Design Document Form(CDM H^Versior^)，2006 图不性地解释了 Andrussow HCN制造法。纯化的HCN可用于氢氰化反应，如含有烯烃的基团的氢氰化或者1，3-丁二烯 和戊烯腈的氢氰化，上述的氢氰化可用于制造己二腈（"ADN")。在BMA法中，HCN在实质上 没有氧并在钼催化剂存在的条件下由甲烷和氨合成，其结果是产生了 HCN、氢气、氮气、残留 的氨和残留的甲烧（如参见：Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume A8，Weinheiml987, P161-163)。商业经营者要求工艺安全管理，以控制氰化氢的危险的性质 (参见 Maxwell 等人，Assuring process safety in the transfer of hydrogen cyanide manufacturing technology, JHazMatl42 (2007 年），677_684)。另外，HCN 制造工艺中的来 自生产设备的排放可能要遵守法规，这可能影响HCN生产的经济性。（参见Crump, Economic Impact Analysis For The Proposed Cyanide Manufacturing NESHAP，EPA，2000年5月）。
[0005] 美国专利2590146描述了通过将甲烷、氨气和空气在钼-铱催化剂存在下反应生 产氰化氢的方法。从含有23体积％水蒸气的气体中回收HCN，其通过将所述气体与酸性硼 多羟基有机络合物的水溶液接触，以溶解和蒸发出氰化氢。
[0006] 美国专利3718731描述了一种用于从含有氰化氢的气体混合物中回收氨的方法。 所述氨气在解吸塔中回收并进入两股流体，每股具有40-70°C的温度，且均返回至吸收区。
[0007] 美国专利4530826描述了一种从HCN反应器中排出的高温产品气在余热锅炉中 接受热量的有效利用而降低其温度，随后将其通入氨气吸收塔的方法。将所述氨气吸收柱 维持在相当高的温度以防止氰化氢溶解在吸附柱中从上往下流的循环的硫酸水溶液中，因 此，所述循环的硫酸水溶液的温度被升高至不低于60°C。吸收式制冷机被设置在靠近用于 从所述氨吸收塔底部排出所述硫酸水溶液的洞口的位置，且由此通过使用所述硫酸水溶液 生产制冷剂，其温度作为驱动源已经被升高。
[0008] 美国专利7785399描述了利用一种或多种提供塔顶废热以提高酸性气体去除过 程中的热溶剂解吸再生回路的进料温度的方法的系统和工艺。这些工艺适合于选择性地去 除硫化氢、硫化羰（C0S)和其他硫化物，大量去除二氧化碳、硫醇、氨、氰化氢（HCN)和金属 羰基合物。
[0009] 因此，有必要提高回收氨气和精制氰化氢的效率。 实用新型内容
[〇〇1〇] 在本实用新型的一个具体实施例中，提供了一种热一体化装置，包括：氨吸收塔， 其用于将包含氰化氢、氨和水的粗氰化氢产物与吸收液接触从而产生包含氨和水的富氨流 体和包含氰化氢的氨吸收塔塔顶流；氨解吸塔，用于将至少部分所述富氨流体分离，以将氨 和水蒸发形成氨解吸塔塔顶流和贫流；余热锅炉，用于将所述氨解吸塔塔顶流流经所述余 热锅炉而产生蒸汽，其中所述蒸汽的压力小于400kPa，并将所述氨解吸塔塔顶流部分冷凝 为液流；洗涤塔，用于从至少部分所述氨吸收塔塔顶流中除去残留氨以产生氨洗涤塔废气 流；吸收塔，用于将部分所述废气流与稀酸水接触形成氰化氢吸收塔废气流和包含有氰化 氢的氰化氢吸收塔尾流；氰化氢解吸塔，用于分离至少部分所述氰化氢吸收塔尾流以获得 一氰化氢流，其中所述氰化氢解吸塔具有排管；以及管道，用于将来自所述余热锅炉的蒸汽 通入所述排管。所述管道的长度为小于50米，优选小于25米。所述装置还可进一步包括 反应器，用于通过将三元气体混合物与催化剂接触来生产所述粗氰化氢产物。所述催化剂 可以含有钼和铑。所述装置还可进一步包括在所述氰化氢解吸塔的塔顶的冷凝器，用于将 所述氰化氢流体部分冷凝为液相回流流和蒸汽流。所述装置还可以进一步包括氰化氢富集 塔，用于纯化所述蒸汽流而获得氰化氢产物。所述装置还可以进一步包括工艺对工艺热交 换器，用于将热量从所述贫流转移至所述富氨流。所述吸收液可以包含磷酸氢单铵盐和磷 酸氢二铵盐的水溶液。所述装置还可以进一步包括部分冷凝器，用于将所述废气流冷凝为 液流和蒸汽流，二者从不同位置通入所述氰化氢吸收塔中。所述装置还可以进一步包括氨 富集塔，用于蒸馏所述部分冷凝的解吸塔塔顶流以回收氨。
[〇〇11] 本实用新型提供了一种热整合装置，其特征在于，包括：用于使包含氰化氢、氨和 水的粗氰化氢产物与吸收液接触的氨吸收塔；氨解吸塔，其与氨吸收塔的底部连接；余热 锅炉，其与氨解析塔的顶部连接；洗涤塔，其与氨吸收塔的顶部连接；氰化氢吸收塔，其与 洗涤塔的顶部连接；用于获得氰化氢流体氰化氢解吸塔，其与氰化氢吸收塔的底部连接，其 中所述氰化氢解吸塔含有排管；以及管道，用于连接余热锅炉和排管。所述管道的长度小于 50米。所述管道的长度小于25米。所述装置还包括用于制备所述氰化氢粗产品反应器， 其与氨吸收塔连接。所述装置还包括在连接所述氰化氢解吸塔的塔顶的冷凝器。所述装置 还包括与冷凝器连接的氰化氢富集塔。所述装置还包括工艺对工艺热交换器，将所述工艺 对工艺热交换器设置在用于连接氨吸收塔和氨解析塔的管道上。所述装置还包括部分冷凝 器，其与氰化氢吸收塔的不同位置连接。所述装置还包括氨富集塔，其与氨解吸塔的塔顶连 接。 【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型的一个【具体实施方式】的HCN生产系统的简化流程示意图。
[0013] 图2是本实用新型的一个【具体实施方式】的一种具有与HCN精制系统热量一体化的 氨回收系统的流程示意图。 【具体实施方式】
[0014] 此处所用之术语仅出于描述特定实施方案的目的，并不意欲限制本实用新型。除 非上下文中清楚地显示出另外的情况，如此处所用的单数形式"一个"和"该"也包括复数 形式。还应当理解，在本说明书中使用的用语"包括"和/或"包括有"时说明了存在所述的 特征、整体、步骤、操作、部件和/或构件，但不妨碍一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、 部件组、构件和/或构件组的存在或添加。
[0015] 例如"包括"、"包含"、"具有"、"含有"或"涉及"的用语及其变体应广泛地理解， 并且包含所列出的主体以及等效物，还有未列出的另外的主体。另外，当由过渡性用语"包 含"、"包括"或"含有"来引出组分、部件组、工艺或方法步骤或者任何其他的表述时，应当理 解此处还考虑了相同的组分、部件组、工艺或方法步骤，或者具有在该组分、部件组、工艺或 方法步骤或任何其它表述的记载之前的过渡性用语"基本上由…组成"、"由…组成"或"选 自由…构成的组"的任何其它的表述。
[0016] 如果的适用话，权利要求中的相应的结构、材料、动作以及所有功能性的装置或步 骤的等效物包括用于与权利要求中所具体陈述的其他部件相结合地来执行功能的任何结 构、材料或动作。本实用新型的说明书出于介绍和描述的目的而提供，但并不是穷举性的 或将本实用新型限制到所公开的形式。在不偏离本实用新型的范围和精神的前提下，许多 改变和变体对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。这里选择并描述了一些实施 方案，目的是对本实用新型的原理和实际应用进行最佳的解释，并且使得本领域的其他普 通技术人员能够理解本实用新型的不同实施方案具有多种变化，如同适合于该特定用途一 样。相应地，尽管本实用新型已经依据实施方案进行了描述，然而本领域技术人员将认识 至IJ，本实用新型可以有所改变地并在所附权利要求的精神和范围之内实施。
[0017] 现在将详细参考特定的所公开的主题。尽管所公开的主题将结合所列举的权利要 求来描述，然而可以理解，它们并不将所公开的主题限制到这些权利要求中。相反，所公开 的主题覆盖了所有的替代方案、改变以及等效物，这些可以包含于由权利要求所限定的所 公开的主题的范围之内。
[0018] 按照Andrussow法或BMA法以工业规模生产氰化氢（"HCN"）。在Andrussow法 中，甲烷、氨气和含氧原料在l〇〇〇°C以上的温度下和在催化剂存在下反应制备得到包含氰 化氢、氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气、残留氨、残留甲烷和水的粗氰化氢产物。所述催化剂 通常为丝网钼铑合金或为丝网钼铱合金。其它可使用的催化剂组合物包括但不限于，钼族 金属、钼族金属合金、负载的钼族金属或负载的钼族金属合金。可使用催化剂的其他结构包 括但不限于，多孔结构、丝网、片体、球体、块体、泡沫、浸渍涂层和清洗涂层。在BMA工艺中， 如美国专利7429370所述，采用钼催化剂将甲烷和氨气进行反应，该专利全部内容通过引 用而结合与本实用新型中。
[0019] 如本领域的普通技术人员可以理解的，甲烷的来源可能不同，且可能从如垃圾填 埋区、农场、来自发酵的生物气体的可再生原料中得到，或者从如天然气、石油伴生气、煤气 和气体水合物的化石燃料中得到，如VN Parmon，"Source of Methane for Sustainable Development，'，P. 273-284 和 Derouane 主编的 Sustainable Strategies for the Upgranding of Natural Gas:Fundamentals, Challenges, and Opportunities (2003年）中 进一步地描述。在一些实施方式中，所述含甲烷源可以包含90体积％的甲烷且可经纯化而 回收纯化的甲烷。
[0020] 在Andrussow工艺中通常采用空气作为氧气来源制备HCN。为了提高系统的生产 效率以及降低成本和能源消耗，如这里所述，优选使用富氧空气或纯氧气。然而，当使用富 氧空气或纯氧气时，在反应和分离步骤中都会产生多个值得关注的问题。特别是，使用富氧 空气或纯氧其改变了粗氰化氢产物的组成。表1显示了当三元气体混合物中含有至少25 体积％的氧气时所述粗氰化氢产物的示例性的组成（以体积％剂）。
[0021] 表1氧气Andrussow工艺的粗氰化氢产物
[0022]
【权利要求】
1. 一种热整合装置，其特征在于，包括： 用于使包含氰化氢、氨和水的粗氰化氢产物与吸收液接触的氨吸收塔； 氨解吸塔，其与氨吸收塔的底部连接； 余热锅炉，其与氨解析塔的顶部连接； 洗涤塔，其与氨吸收塔的顶部连接； 氰化氢吸收塔，其与洗涤塔的顶部连接； 用于获得氰化氢流体氰化氢解吸塔，其与氰化氢吸收塔的底部连接，其中所述氰化氢 解吸塔含有排管；以及 管道，用于连接余热锅炉和排管。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管道的长度小于50米。
3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管道的长度小于25米。
4. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括用于制备所述氰化氢粗产品反应器， 其与氨吸收塔连接。
5. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括在连接所述氰化氢解吸塔的塔顶的 冷凝器。
6. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括与冷凝器连接的氰化氢富集塔。
7. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括工艺对工艺热交换器，将所述工艺对 工艺热交换器设置在用于连接氨吸收塔和氨解析塔的管道上。
8. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括部分冷凝器，其与氰化氢吸收塔的不 同位置连接。
9. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括氨富集塔，其与氨解吸塔的塔顶连 接。
【文档编号】C01C3/02GK203833630SQ201320823490
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2012年12月18日
【发明者】约翰·C·卡顿, 大卫·W·瑞贝诺德 申请人:英威达科技公司