DE1190445B

DE1190445B - Verfahren zur Herstellung von Cyanwasserstoff und Nitrilen

Info

Publication number: DE1190445B
Application number: DEZ9693A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Phil Le Andrussow
Original assignee: HJ Zimmer Verfahrenstechnik
Current assignee: HJ Zimmer Verfahrenstechnik
Priority date: 1962-09-29
Filing date: 1962-09-29
Publication date: 1965-04-08

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

uuic

Deutsche KL: 12 k-3/02

Nummer: 1190 445

Aktenzeichen: Z 9693 IV a/12 k

Anmeldetag: 29. September 1962

Auslegetag: 8. April 1965

Es ist bekannt, Gemische aus Ammoniak und niederen Kohlenwasserstoffen, wie Methan, Propan, Propylen, mit Luftsauerstoff an Platin bzw. Platin-Rhodium-Netzen und anderen Katalysatoren durch partielle Oxydation in Cyanwasserstoff oder Nitrile zu überführen. Für die Erzielung guter Ausbeuten an Blausäure bzw. Nitrilen ist es notwendig, daß ein möglichst homogenes Gemisch dem Reaktor zugeleitet wird. Eine vollständige Mischung der Kohlenwasserstoffe mit dem oxydierenden Gas, d. h. mit Luft oder Sauerstoff angereicherter Luft, ist technisch insofern schwierig durchzuführen, als beim Mischen dieser Bestandteile stets ein Bereich durchschritten werden muß, in dem Explosionen oder Verpuffungen auftreten können. Die obere Explosionsgrenze von Gemischen von Luft mit Methan, Propan, Propylen oder anderen niederen Kohlenwasserstoffen wird zwar durch Zugabe von Ammoniak herabgesetzt, jedoch nicht bis zur unteren Explosionsgrenze, so daß bei der Herstellung der für die Synthese von Cyanwasserstoff oder Nitrilen erforderlichen Gemische in allen Fällen der Explosionsbereich bei der Mischung durchschritten werden muß.

Es ist bekannt, die Mischung der Bestandteile in der Weise vorzunehmen, daß zunächst die Kohlen-Wasserstoffe mit Ammoniak in dem für die Synthese optimalen Verhältnis innig gemischt und diesem Gemisch dann in einer weiteren Mischvorrichtung die gesamte erforderliche Menge des oxydierenden Gases beigegeben wurden, was beispielsweise unmittelbar vor den Netzen erfolgen kann. Bei diesem bekannten Verfahren kann es zu Schwankungen der Zusammensetzung des Gasgemisches und örtlicher Überhitzung der Netze kommen. Bei größeren Unregelmäßigkeiten in der Gemischzusammensetzung können sogar Verpuffungen auftreten, die dann eine Beschädigung der Netze zur Folge haben. Bekanntlich verändert sich bei der katalytischen Herstellung von Cyanwasserstoff und Nitrilen die Oberfläche des Platins. Die Netze ergeben dann zwar bessere Ausbeuten, leiden aber erheblich in ihren mechanischen Eigenschaften und sind dann gegen Schwankungen der Gaszusammensetzung und daraus resultierenden Verpuffungen und örtlichen Uberhitzungen besonders empfindlich.

Erfindungsgemäß werden die vorgenannten Nachteile dadurch vermieden, daß dem innigen Gemisch von Ammoniak und Kohlenwasserstoffen in dem für die Synthese optimalen Verhältnis das oxydierende Gas oder die mit Sauerstoff angereicherte Luft in zwei oder mehr Stufen zugegeben wird. Die Zugabe des oxydierenden Gases in den einzelnen Stufen er-Verfahren zur Herstellung von Cyanwasserstoff
und Nitrilen

Anmelder:

Hans J. Zimmer Verfahrenstechnik,

Frankfurt/M., Borsigallee 1-7

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Chem. Dr. phil. Leonid Andrussow, Paris

folgt zweckmäßig tangential, beispielsweise durch Düsen od. dgl. Setzt man beispielsweise einem Gemisch aus Ammoniak und Methan statt der vollen für die Synthese benötigten Menge zunächst nur etwa die Hälfte hinzu, so ist die Gefahr des örtlichen Auftretens von explosiven oder zu Verpuffung neigenden Gemischen wesentlich vermindert. Das auf diese Weise erhaltene Gemisch liegt damit mit etwa 18% Methan wieder weit über der Explosionsgrenze, und auch die Zugabe der restlichen noch erforderlichen Menge an oxydierendem Gas kann daher wesentlich rascher und gefahrloser erfolgen. Bei der erfindungsgemäßen mehrstufigen Zugabe der oxydierenden Gase kann die letzte Zugabe auch am Generator, also unmittelbar vor dem Netz, erfolgen. Es empfiehlt sich, das gesamte zuzugebende Gas oder auch nur den in einer Stufe zugeführten Teilstrom desselben vorzuwärmen. Diese Vorwärmung kann beispielsweise durch Wärmeaustausch mit Abgasen, beispielsweise den Abgasen der vorliegenden Synthese, erfolgen.

Im Fall von Propylen empfiehlt sich der Zusatz von Wasserdampf bei der partiellen Oxydation, da er die Aufrechterhaltung der optimalen Temperatur erleichtert.

Im Fall von Propylen erweist sich die erfindungsgemäße Zugabe der Luft in zwei oder mehr Stufen zu einer gut durchgemischten Vormischung von Propylen mit Ammoniak als besonders wichtig, denn das Auftreten von explosiven Gemischen ist hier noch viel größer als im Fall von Methan. Der Explosionsbereich von Propylen-Luft-Gemischen liegt zwischen 2,0 und 11,1 Volumprozent. Bei Propan ist dieser Bereich mit 2,37 bis 9,5 % etwas kleiner. Durch den Zusatz von etwa dem gleichen Volumen Ammoniak zu Propylen oder Propan wird die obere Explosionsgrenze um etwa 6 bis 7 % gesenkt.

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An Hand der Beispiele sei das Verfahren näher erläutert.

Beispiel 1

100 m^s Ammoniak werden stündlich mit 109 m³ Methan in einer mit Raschigringen gefüllten Kolonne innig vermischt und zugleich von etwaigen Staubpartikeln gereinigt. Diesem Gemisch wird in einem Rohr tangential 350 m^s gereinigte Luft zugegeben, wobei das Rohr an geeigneter Stelle mit einer Explosionsscheibe versehen wird. Man fügt zu dem entstandenen Gemisch von 559 m³, mit einem Gehalt von 19,8 °/o Methan, 338 m³ auf 200° C vorgewärmte Luft tangential durch mehrere Düsen zu und leitet es mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 120cm/sec (bezogen auf Zimmertemperatur) durch die in bekannter Weise eingespannten Platin-Rhodium-Netze. Die Betriebsdauer der Netze konnte bei dieser Arbeitsweise, verglichen mit der Zugabe der gesamten Luft an einer Stelle, um 60% erhöht so werden.

Beispiel 2

100 m⁸ Ammoniak werden mit 95 m^s Propylen innig vermischt und mit 240 m³ Luft vermengt. So- dann wird dem eigentlichen Reaktor 80 m³ Wasserdampf und der Rest der Luft (360 m³), gegebenenfalls auf etwa 120° C vorgewärmt, zugefügt. Nach der Reaktion des erhaltenen Gemisches an einem bekannten Katalysator, z. B. Cerphosphat, wird das Reaktionsgemisch in an sich bekannter Weise aufgearbeitet und daraus das erzeugte Acrylnitril gewonnen. Auch bei diesem Versuch war eine erhöhte Lebensdauer des Katalysators zu beobachten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Blausäure und Nitrilen, durch katalytische partielle Oxydation eines Gemisches von niederen Kohlenwasserstoffen und Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffe mit Ammoniak innig vermischt werden und dem so gebildeten Gemisch das oxydierende Gas, insbesondere Luft, in zwei oder mehr Stufen zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das gesamte oxydierende Gas oder nur den in einer Stufe zugeführten Teilstrom vorwärmt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch den Zusatz von Wasserdampf.