DYUSSEMBAYEV ERKIN
AYTURAYEV IKHMATULLA
AYTURAYEV NURMAGAMBET
AIMBEKOV DANABEK
DYUSSEMBAYEV ERKIN
AYTURAYEV IKHMATULLA
AYTURAYEV NURMAGAMBET
| US2596507A | 1952-05-13 | |||
| CN201454504U | 2010-05-12 | |||
| US4423023A | 1983-12-27 | |||
| US2906604A | 1959-09-29 |
| ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения цианистого водорода путем взаимодействия окиси углерода и аммиака в газовой фазе в присутствии катализатора в основном состоящий из оксида алюминия в виде порошков или зерен, отличающийся тем, что в взамен применяют катализаторы изготовленные в виде металлических сплавов применением технологии порошковой металлургии в виде тонких круглых труб, расположены в синтез реакторе в виде вертикальных и горизонтальных рядов, образуют каскады сеток без контакта, сплав трубчатых катализаторов состоит из смеси: электродных масс, окисей железа(Ш); окиси алюминия; окиси магния; окисей кремния и двуокиси тория. 2. Способ по пп.1 , отличающийся тем, что каждый ряд катализаторов соединены последовательно, нагреваются переменным током во внутри расположенной спиралью и находится нагретом состояний от зависимости задаваемой нагрузки 500-1000°С с возбуждающим эффектом. 3. Способ 1-2 отличающийся тем, что сам синтез реактор находится в нагретом состоянии не менее 300°С через обогревающей рубашки, где постоянно циркулирует в замкнутом режиме обогревающий агент. 4. Способ 1-3 отличающийся тем, в реактор окиси углерода и аммиак подается не нагретом состоянии. 5. Способ по пп.1-4 отличающийся тем, что процесс синтеза в контактном реакторе проводит при не менее 70% цианистого водорода, который поддерживается обратной циркуляцией, при этом соотношение подачи исходного сырья СО:1ЧНз=1,7:1. |
Изобретение относится к способом получения цианистого водорода (синильной кислоты) HCN, для производства цианистых соединений в частности цианистого натрия NaCN.
Сущность изобретении производство цианистого водорода и последующей переработкой в цианид натрия, из выбросных отходных газов, металлургических и других предприятий РК.
Цель изобретения: комплексное использование минерального сырья - утилизация промышленных отходов предприятии РК.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к технологии переработки выбросных отходных газов, металлургических и других предприятий РК и может быть использовано при производстве цианистого водорода и цианистых соединений.
Известны многочисленные патенты разных стран особенно США, в которых описываются способ получения цианистого водорода из газообразной смеси окиси углерода СО и аммиака NH 3 нагреванием в присутствии катализаторов при высокой температуре в зависимости от выбранного катализатора 500 - 750°С, согласно эндотермической реакции:
СО + Нз+Пккал -+ HCN + Н 2 0
Реакция подробно исследована П.В. Зимаковым (1929г) в СССР, за рубежом Брэдигом и его сотрудниками в 1920-1930 гг. на многочисленных катализаторах, приготовленных из окислов алюминия А1 2 0 3 , хрома Сг 2 Оз, кальция СаО, магния MgO, кремния SiO 2 , тория ТЮ 2 , титана ТЮ 2 , церия Се 2 О 3 , циркония ZrO 2 и редкоземельных металлов. Установлено:
1. При 750°С, большом избытке окиси углерода СО от 5: 1 до 20:1 по объему и времени контакта около ОД сек на катализаторе окиси алюминия А1 2 О 3 с добавкой окиси церия Се 2 О 3 достигнута максимальная степень превращения аммиака в цианистый водород 65%.
2. При 8 -12 кратном избытке окиси углерода СО, 650- 750°С и 10-г35 ат на катализаторе окиси углерода А1 2 О 3 промотированного (увеличения активности) с добавкой окиси хрома Сг 2 О 3 окисей кальция СаО или магния MgO, достигнута 97 - 100% -ное превращение аммиака NH 3 в HCN.
3. При отдельном нагревании окись углерода СО до 1200°С и аммиака NH 3 до 600°С, взятые в объемном соотношении CO:NH 3 =95:5, достигнута уменьшения потери окиси углерода СО до 0,2%, а аммиака NH 3 -2%
Реакция проведена в двухступчатом аппарате с рециркуляцией газов.
(С.С.Бобков, С.К.Смирнов «Синильная кислота » Издательство «Химия» Москва, 1970 стр. 90-91). (патенты США US 1,387,170 - 1921г; 1, 584,137- 1926г; 1 , 598,707- 1926г; 1,610,035- 1926г; 1,634,735-1927г; 1,934,610- 1933г; 2,475, 822- 1949г; 2,584,080-1952; 2,596,421 -1952г; 2,596,507- 1952г; 2,906,604-1959).
Недостатком данных способов получения цианистого водорода из окиси углерода и аммиака являются громоздкости вспомогательных аппаратур для подогрева больших объемов газов и для поддержания температуры проведения реакции в самом реакторе, а также значительного расхода пара и электроэнергии, вследствие чего, несмотря на высокое использования аммиака, оказался экономически неоправданным и в настоящее время не нашел промышленного применения.
Известны так же:
- сведение нагревания электрическим сопротивлением камеру из шамотных трубок наполненных пемзой, древесным углем и т.п., лучший выход получался при применений нагретой платиновой спирали, платинированного асбеста или искры, полученный обыкновенной индукционной катушки;
утверждение, что тихий разряд и ток высокого напряжения благоприятствуют образованию сложных цианистых соединений; - упоминания, если подвергать смесь окиси углерода и аммиака действию слабого электрического разряда или влиянию тока высокого напряжения, то образуются циановокислый аммиак с отщеплением водорода.
СО + NH 3 HMH4CNO +Н 2
(Г. елер «Технология цианистых соединений » перевод с немецкого ОНТИ государственное НКТП Научно-техническое издательство Украины Харьков 1934 Киев. Стр. 145-146)
Недостатком данных способов получения цианистого водорода из окиси углерода и аммиака является как утверждал сам автор, что не нашли себе технического применение в технике.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ получение синильной кислоты (цианистого водорода) из окиси углерода и аммиака на реакторе - патент США US N<> 2,906,604, запатентовано 29 сентября 1959 года. Реактор состоит последовательно соединенный газовым трактом из трех зон. Каждая зона также состоит из трех зон последовательно соединенных общим газовым трактом по порядку расположенных:- зона нагрева газов - теплообменник трубчатого или канального типа, зона смешивания - накапливания газов - камера смешивания и зона контакта(реакции) катализаторов- слоя катализаторов. Все теплообменники оборудованы термопарой, которые соединены с терморегуляторами для регулирования температуры.
Метод получения цианистого водорода (синильной кислоты) согласно патента US JV2 2,906,604, заключается в том, что в теплообменник 1-ой зоны подается окиси углерода с начальной температурой около 550°С распределяясь по многочисленным каналам 1-го теплообменника подогревается до 700 - 1000°С, далее нагретый окиси углерода поступает в 1-ую камеру смешивания накапливается и смешивается с аммиаком поступающий - через входное отверстие в 1-ую камеру смешивания с начальной температурой 350°С, в таком количестве, что объемная соотношения соответствовал СО : ΝΗ 3 =5 : 1 , газовые смеси окиси углерода и аммиака проходит через слой катализаторов 1-ой зоны, где происходит реакция образования газообразного цианистого водорода и пары воды с поглощением (эндотермическая) тепла, после этого поступает в теплообменник 2-ой зоны, здесь также подогревается для восстановление потери тепла не менее температуры указанной в первой зоне, далее проходит в камеру смешивания 2- ой зоны, где накапливается и смешивается 0,5 части с аммиаком свежее поступающий через входное отверстие во 2-ую камеру смешивания с начальной температурой 350°С, газовые смеси далее проходит через слой катализаторов 2-ой зоны, где происходит также реакция образования газообразного цианистого водорода и пары воды с поглощения (эндотермического) тепла, после этого поступает в теплообменник 3-ой зоны, здесь подогревается для восстановление потери тепла не менее температуры указанной по первой зоне, далее проходит в камеру смешивания 3- ей зоны, где накапливается и смешивается 0,5 части с аммиаком свежее поступающий через входное отверстие в 3-ую камеру с начальной температурой 350°С, газовые смеси далее проходит через слой катализаторов 3-ей зоны, где происходит также вновь реакция образования газообразного цианистого водорода и пары воды с поглощением (эндотермического) тепла и далее в выходной патрубок реактора. Недостатком этого способа является:
- использования катализаторов в виде зерен слоями, что создает образования пыли, тем самым уменьшается скорость образования конечного продукта цианистого водорода,
- использования косвенного нагревания реакционную газовую смеси перед следующими слоями катализатора в теплообменнике канального(трубчатый теплообменник) типа нагрева, для восстановления необходимой потери тепла на эндотермической реакции образования цианистого водорода после каждого слоя катализаторов, тем самым создается громоздкости косвенных обогревающих оборудований даже в самом синтез реакторе(подачи в реактор предварительно нагретого окиси углерода 550°С, дополнительного подогрева окиси углерода до 700-1000°С и смешивания поступающим с предварительно подогретым до 350°С газообразным аммиаком в реакторе перед прохождения первого слоя, получения смеси газа, состоящего из 5 частей СО и 1 части ΝΗ 3 , указанная смесь газа имела температуру около 650 - 660°С и далее,
- разложение аммиака не исключено, несмотря использования взамен керамических трубок металлических алюминированных трубок
- отсутствие прямого нагрева катализаторов, что создаст пассивности самих катализаторов, вместе поглощение тепла реакционная смеси вынуждены отдать, часть тепла на нагрев для активизации катализаторов.
з Целью предлагаемого изобретения является решение задачи создания высокоэффективного способа производство цианистого водорода из окиси углерода и аммиака, удешевление и упрощение существующей технологической схемы, применение компактных синтез реактора и катализатора отличающихся по способу изготовления и принципу воздействия на реакционную смеси газов активного самовозбуждающего назначения, использование простых энергосберегающих обогревательных и охлаждающих циркуляционных замкнутых систем инертным обогревающим агентом, комплексное использование минерального сырья, утилизация газовых СО содержащих отходов металлургических и других предприятии РК.
Сущность настоящего изобретения состоит, что с отбором выбросных отходящих промышленных газов содержащих не менее 25% окиси углерода из газоотводящего тракта, очистки их от не нужных примесей и проведение обогатительных процессов доведение окиси углерода не менее 95%, накапливать в газгольдере в достаточном объеме как исходное сырье обеспечивающее ведение непрерывного технологического процесса производства цианистого водорода без остановки. Наш синтез реактор производство синильной кислоты работает по принципу как электрокалорифер в отличье имеет дополнительно наружную рубашку благодаря которому всегда находится нагретым не менее 300°С и установлены наш катализаторы выполненные по особой технологии порошковой металлургии в виде круглых электродов которые исполнены и работают как ТЭН. Катализаторы в реакторе расположены по рядом определенным шагом вертикально и горизонтально, образуют многослойную сетку без контакта, электрод катализаторов нагревается электрическим токам за счет этого катализаторы выделяет тепло и лучистую энергия особенно заметны в газовой среде. После проведение обязательных перед пусковых подготовительных работ согласно технологического регламента, производится продувка всей технологической системы газового тракта производства цианистого водорода инертным газом в частности чистым газообразным азотом до остаточного содержание кислорода в конечной точке тракта не более 1 %. Технология производство цианистого водорода состоит из следующих режимов работы «режим-пуск », «режим-работа» и «режим - остановка». Во время «режим - пуска» проводится подготовительные работы, пуск технологической системы и оборудование производство и ввод на «режим работы»
Согласно пускового режима, реактор запускается инертным газом в замкнутой циркуляционном режиме « реактор - дымосос- реактор», включается система нагрева катализаторов и одновременно из общей системы обогрева инертным газом подается циркуляционный агент по наружной рубашке реактора . При достижении температуры 500°С во внутри реактора и температуры 300°С циркулирующего инертного газа по наружной руЬашке реактора, реактор считается готовым к пуску рабочему режиму. Реактор полностью автоматизирован регулирующими и контролирующими приборами, которые работают в автоматическом и ручном режиме. В реакторе технологическими параметрами для ведения технологического режима согласно регламента является: V— нм 3 /час объём газов, Т -°С, температура газов в трех местах, в начале, середине и хвостовой части, Р - МПа, давление газов, Q - %. концентрация (состав) газов (СО, NH3, HCN, С0 2 , Н 2 , 0 2 , N 2 )/. Сплава трубчатого катализатора (ТЭН) состоит из смеси: электродных масс, окисей железа (Ш), алюминия, магния, кремния и двуокиси тория.
Способ получения цианистого водорода заключается тем, что поступая в смесительный патрубок реактора окиси углерода и аммиака смешивается из за поступающими горизонтально направленных против друг друга движущихся потоками, смесь от температуры рубашки реактора нагревается до 300°С и попадая в начальную внутреннюю камеру реактора находящего в рабочем режиме, нагревается находясь в прямом контакте с катализаторами за счет тепла и лучистой энергии выделяемых самонагревающихся катализаторов (Тэнов), образования или разложения аммиака, отклонения от технологического режима или других побочных эффектов контролируется по показаниям приборов, при обнаружении автоматическом или в ручном режиме регулируется и сразу устраняется, выход цианистого водорода достигает до 99%, потери окиси углерода не более 0,1 %, а аммиака не более 0,9%, технологическая схема производство работает в режиме без отходной технологии, схема реактора прилыгается рис. 1.
Реализация данного способа получения цианистого водорода, осуществляется утилизацией газовых отходов металлургических и других предприятии содержащих окиси углерода не менее 25%.
Следующие примеры иллюстрируют путь осуществления изобретения на практике.
Пример 1. Введенный согласно технологического регламента в рабочий режим электротермореактор (температура внутреннего циркуляционного инертного газа t = 500°С), через патрубок смесителя при помощи компрессора подавали 20 м 3 /час, газообразную окиси углерода и 2 м 3 /час аммиака, начало подсчета данного эксперимента начинали после полного вытеснения из системы инертного газа согласно анализа и по прибору, при этом температуру во внутри реактора в входной была 500 °С, в середине 520°С и в выходной части 550 °С, обеспечивая в автоматическом режиме с отклонением ±10°С, автоматическим регулятором при помощь снижением и увеличением нагрузки тока в самонагревающихся катализаторов (ТЭНов). После часа работы выработка готового продукта цианистого водорода составила 2,4 кг, остальные данные введены в таблицу J4e i . Пример 2. Как и в первом примере только с изменением подачи аммиака на 5 м /час и температуру в реакторе везде одинакова держали до 500°С. После час работы выработка готового продукта цианистого водорода составила 6,03 кг, остальные данные введены в таблицу Nsl.
Пример 3. Как в первом примере только изменением подачи аммиака на 10 м/час и температуру в реакторе везде одинакова держали до 500°С. После час работы выработка готового продукта цианистого водорода составила 12,05 кг, остальные данные введены в таблицу Nel .
Пример 4. Аналогично как и в первом примере только изменением подачи аммиака на 15 м 3 /час и температуру в реакторе везде одинакова держали до 500°С.
После час работы выработка готового продукта цианистого водорода составила 18,25 кг, остальные данные введены в таблицу JSfel .
Пример 5. Как в первом примере только изменением подачи аммиака на 20 м 3 /час и температуру в реакторе везде одинакова держали до 500°С. После час работы выработка готового продукта цианистого водорода составила 15,08 кг, остальные данные введены в таблицу N°l.
Таблица 1
Из приведенных примеров видно, что использование заявляемого способа получения цианистого водорода из выбросных отходящих газовых отходов металлургических и других предприятий РК содержащих углекислого газа СО 2 и окиси углерода СО не менее 25%, что полностью обеспечит потребности республики по цианистым соединениям в частность цианистого натрия и позволяет создать производство цианистого водорода с последующим переработкой на цианистый натрий из отечественного сырья с качеством не уступающих наилучших образцов зарубежных стран и утилизировать отходы металлургических и других промышленных предприятии РК
б
Next Patent: WATER HEATER WITH A TANK MADE FROM A SYNTHETIC MATERIAL