一種用于生產(chǎn)氰化氫的催化劑床層及含有該床層的反應(yīng)釜的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于生產(chǎn)氰化氫的催化劑床層及含有該床層的反應(yīng)釜。所述床層包括編結(jié)催化劑材料和具有鄰接于所述編結(jié)催化劑材料的波紋狀表面的催化劑支撐件，其中，所述波紋狀表面具有包括一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷的波浪形狀，以便使所述編結(jié)催化劑的形狀與所述波紋狀表面相一致。
【專利說明】一種用于生產(chǎn)氰化氫的催化劑床層及含有該床層的反應(yīng)釜
[0001] 相關(guān)申請的奪叉引用
[0002] 本申請要求享有于2012年12月18日提交的美國申請61/738, 676的優(yōu)先權(quán)，該 申請的全部內(nèi)容和公開結(jié)合于本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本實(shí)用新型涉及一種包含具有編結(jié)催化劑材料和催化劑支撐件的催化劑床層的 反應(yīng)釜，該催化劑支撐件具有波紋狀表面以減少編結(jié)催化劑材料的破裂和變形。

【背景技術(shù)】
[0004] 傳統(tǒng)地，氰化氫（HCN)通過Andrussow法或BMA法來進(jìn)行工業(yè)規(guī)模的 生產(chǎn)（例 如參見 Ullman' s Encyclopedia of Indusrial Chemistry, Volume A8, Weinheiml987, P. 161-163)。例如在Andrussow法中，可以在適合的催化劑存在下在 反應(yīng)器中使氨與含甲烷的氣體和含氧氣體在高溫下反應(yīng)來商業(yè)化地制備HCN (美國專利 1，934, 838和6, 596, 251)。硫化合物和甲烷的高級同系物可能會(huì)影響甲烷的氧化氨解的參 數(shù)° 例如參見 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。通過使反應(yīng)器流出氣流在氨吸收器中與磷酸銨水溶 液相接觸來將未反應(yīng)的氨與HCN分離。將分離的氨純化和濃縮，用于再循環(huán)到HCN的轉(zhuǎn)化 中。通常通過將其吸收到水中來從處理后的反應(yīng)器流出氣流中回收HCN。所回收的HCN可 以通過進(jìn)一步的提煉工序來處理，以制備純化的HCN。文獻(xiàn)Clean Development Mechanism Project Design Document Form(CDM H^Versior^)，2006 圖不性地解釋了 Andrussow HCN制造法。純化的HCN可用于氫氰化反應(yīng)，如含有烯烴的基團(tuán)的氫氰化或者1，3-丁二烯 和戊烯腈的氫氰化，上述的氫氰化可用于制造己二腈（"ADN")。在BMA法中，HCN在實(shí)質(zhì)上 沒有氧并在鉬催化劑存在的條件下由甲烷和氨合成，其結(jié)果是產(chǎn)生了 HCN、氫氣、氮?dú)?、殘?的氨和殘留的甲燒（如參見：Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume A8，Weinheiml987, P161-163)。商業(yè)經(jīng)營者要求工藝安全管理，以控制氰化氫的危險(xiǎn)的性質(zhì) (參見 Maxwell 等人，Assuring process safety in the transfer of hydrogen cyanide manufacturing technology, JHazMatl42 (2007 年），677_684)。另外，HCN 制造工藝中的來 自生產(chǎn)設(shè)備的排放可能要遵守法規(guī)，這可能影響HCN生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。（參見Crump, Economic Impact Analysis For The Proposed Cyanide Manufacturing NESHAP，EPA，May2000 年）。
[0005] 美國專利US3, 033, 658描述了一種設(shè)置在反應(yīng)室內(nèi)的催化劑，其被支撐并安置在 非金屬的、基本不導(dǎo)熱但又耐熱的載體上，和/或被這種非金屬材料限制或界定。催化劑可 以以絲網(wǎng)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形式提供。
[0006] 美國專利3, 423, 185描述了一種用于氨和甲烷在其中反應(yīng)來制備HCN的反應(yīng)器中 支撐金屬絲網(wǎng)催化劑的格柵，該格柵包括大量具有用作反應(yīng)氣體通道的孔的水平設(shè)置的陶 瓷塊，格柵的上部含有用于支撐絲網(wǎng)催化劑的催化劑接觸構(gòu)件，而格柵的下部含有用于將 反應(yīng)氣體均勻分布于整個(gè)反應(yīng)器橫截面的氣體分布裝置。
[0007] 美國專利5, 356, 603描述了一種用于通過使用一種包含由主要含有選自鉬、銠、 鈀及其合金或混合物的金屬的材料制成的多孔結(jié)構(gòu)的元件來生產(chǎn)氰化氫的方法，這種元件 的特征為（a)新型的構(gòu)造，且由此獲得具有下列公式的初產(chǎn)物：曲平率（C/F)乘以目徑和絲 徑，對于所述元件，該值至少約大于0. 08,并且（b)，對于給定的甲烷和氨生產(chǎn)量，轉(zhuǎn)化率是 曲平率、目徑和絲徑的組合函數(shù)，并且轉(zhuǎn)化率可以通過針對給定的絲徑提高目徑，針對給定 的目徑提高絲徑，以及將曲平率（C/F)提高到大于1. 0的比值來提高。該元件是織造網(wǎng)、編 結(jié)物、纖維類及其組合物。該元件可以是作為一種多重整流網(wǎng)的一系列元件。
[0008] 美國專利5, 527, 756描述了一種催化劑組件，其包括沿其寬闊的表面以彼此緊密 嵌套的方式設(shè)置的多個(gè)多孔金屬絲網(wǎng)層，金屬絲層限定了一種非平面的橫斷面，其由大量 起伏的溝槽組成。催化劑組件的邊緣被平整化，從而可以牢固安裝到氨合成塔中。該發(fā)明 包括彼此毗鄰疊加的單層，以及邊緣相互連接組成聯(lián)合部件的多層墊料。催化劑組件提供 了一種特有的并有助于提高使用壽命且相應(yīng)降低成本和停機(jī)時(shí)間的增加表面積以及降低 壓降的組合物。該催化劑組件易于制造及安裝，并可以制成適合不同反應(yīng)器的規(guī)格和要求 的各種尺寸和形狀。
[0009] 美國專利7, 101，525描述了一種催化反應(yīng)裝置，其用于在高溫條件下，在氣體介 質(zhì)中進(jìn)行的反應(yīng)，例如HCN合成或氨的氧化，其包括至少一種可有效地用作上述反應(yīng)的催 化劑的織造材料，一種包括至少一種具有使氣體可以通過的結(jié)構(gòu)的陶瓷部件的支撐件，該 支撐件的所述部件具有波紋面，使得該曲面所產(chǎn)生的表面積相對于平坦表面的增加值至少 等于以鋸齒狀波紋計(jì)算所得值，其介于約1. 1到約3之間。安裝所述織造材料使其背靠所 述支撐件的所述部件的波紋狀表面并保持了與其相同的形狀。所述織造材料是線性的和/ 或螺旋狀的構(gòu)件的形式的帶或絲的任何組件，使氣體可以通過。這種絲網(wǎng)的組件可以包括 織造物、編結(jié)物、或氈類，其可以通過各種技術(shù)獲得，如編織、編結(jié)、縫紉、刺繡等等。
[0010] 美國專利公開2002/0127932探討了用于氣體反應(yīng)的三維催化劑絲網(wǎng)，其由貴 金屬絲編結(jié)成兩層或更多層，其中的緯絲線插入網(wǎng)狀材料層之間。這些網(wǎng)狀材料層優(yōu)選 由絨頭絲聯(lián)結(jié)。所述緯絲線由與網(wǎng)狀材料和絨頭絲相同類型的線材制成，即優(yōu)選由大約 4wt. %到約12wt. %的銠制得的鉬-銠合金，以及由約4wt. %到約12wt. %的鈀和銠制得的 銷一韋巴一韋老合金。常用的合金是銷韋老5、銷韋老8和銷韋老10。
[0011] 然而，現(xiàn)有的用于采用這種結(jié)構(gòu)制備HCN的反應(yīng)器構(gòu)造方法存在很多不足，包括 催化劑破裂和變形。這樣，就需要改進(jìn)HCN反應(yīng)器構(gòu)造和HCN生產(chǎn)方法。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0012] 在第一個(gè)實(shí)施方式中，本實(shí)用新型涉及一種用于生產(chǎn)氰化氫的催化劑床層，其包 括：編結(jié)催化劑材料；以及具有鄰接于編結(jié)催化劑材料的波紋狀表面的催化劑支撐件，其 中所述波紋狀表面具有包括一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷的波浪形狀，以使編結(jié)催化劑的形狀 與波紋狀表面相一致。所述催化劑支撐件具有基本上均勻的厚度。催化劑床層可以進(jìn)一步 包含一個(gè)或多個(gè)對應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷的波峰。一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷中的每 一個(gè)都與相鄰的波谷基本上平行。所述波紋狀表面還可以具有一個(gè)或多個(gè)開口。所述一個(gè) 或多個(gè)開口在可以位于波紋狀表面的傾斜部分。所述一個(gè)或多個(gè)開口可以具有〇. 01-3厘 米的直徑。所述波紋狀表面可以沒有鋒利的邊緣。所述催化劑支撐件可以包含至少90wt. % 的氧化鋁。所述波紋狀表面具有相當(dāng)于安裝催化劑床層的反應(yīng)釜的平面截面的表面面積的 1. 1-3倍的表面面積。所述波紋狀表面上相鄰波谷之間的距離可以為2-15厘米。所述編結(jié) 催化劑材料可以包括鉬含量至少為85wt. %的鉬催化劑。所述編結(jié)催化劑材料可以是柔性 的。所述催化劑床層可以進(jìn)一步包括上部催化劑支撐件，其具有與催化劑支撐件的形狀相 吻合的相應(yīng)波紋形狀。
[0013] 在第二個(gè)實(shí)施方式中，本實(shí)用新型涉及一種用于生產(chǎn)氰化氫的反應(yīng)釜，包括：阻火 器；含有編結(jié)催化劑材料的催化劑床層；以及具有鄰接于編結(jié)催化劑材料的波紋狀表面的 催化劑支撐件，其中，所述波紋狀表面具有包括一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷的波浪形狀，以便 使編結(jié)催化劑的形狀與波紋狀表面相一致。
[0014] 在第三個(gè)實(shí)施方式中，本實(shí)用新型涉及一種用于生產(chǎn)氰化氫的催化劑床層，包括： 編結(jié)催化劑材料；和具有鄰接于所述編結(jié)催化劑材料的波紋狀表面的催化劑支撐件，其中， 所述波紋狀表面具有包括一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷的波浪形狀，以便使所述編結(jié)催化劑的 形狀與所述波紋狀表面相一致。
[0015] 在第四個(gè)實(shí)施方式中，本實(shí)用新型涉及用于生產(chǎn)氰化氫的催化劑床層，包括：織造 催化劑材料；和具有鄰接于織造催化劑材料的波紋狀表面的催化劑支撐體，其中所述波紋 狀表面具有含一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷和相應(yīng)的波峰的波紋形狀以便使織造催化劑材料 的形狀與波紋狀表面相一致。
[0016] 在第五個(gè)實(shí)施方式中，本實(shí)用新型涉及一種用于生產(chǎn)氰化氫的催化劑床層，包括： 編結(jié)催化劑材料；和具有鄰接于編結(jié)催化劑材料的波紋狀表面的催化劑支撐件，其中所述 催化劑支撐件具有基本均勻的厚度，波紋狀表面沒有任何鋒利的邊緣。
[0017] 在第六個(gè)實(shí)施方式中，實(shí)用新型涉及一種用于生產(chǎn)氰化氫的催化劑床層，包括：織 造催化劑材料；和含有陶瓷泡沫的催化劑支撐件，其中所述催化劑支撐件具有上部和下部， 且所述編結(jié)催化劑材料被設(shè)置于上部和下部之間并與上部的非平面表面和下部的非平面 表面相接觸。
[0018] 在一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了 一種用于生產(chǎn)氰化氫的催化劑床層，包括：編 結(jié)催化劑材料；和具有鄰接于所述編結(jié)催化劑材料的波紋狀表面的催化劑支撐件，其中，所 述波紋狀表面具有包括一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷的波浪形狀，以便使所述編結(jié)催化劑的形 狀與所述波紋狀表面相一致。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述催化劑支撐件具有基本上均勻的厚度。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述催化劑床層還包括一個(gè)或多個(gè)與一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷 相對應(yīng)的波峰。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷中的每一個(gè)都與相鄰的波谷基本 上平行。
[0022] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述波紋狀表面具有一個(gè)或多個(gè)開口。
[0023] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)開口位于所述波紋狀表面的傾斜部分。
[0024] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)開口的直徑為0. 01-3厘米。
[0025] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述波紋狀表面沒有鋒利的邊緣。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述催化劑支撐件含有至少90wt. %的氧化鋁。
[0027] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述波紋狀表面具有安裝催化劑床層的反應(yīng)釜的平面截面的表 面面積的1. 1-3倍的表面面積。
[0028] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述波紋狀表面上的相鄰波谷之間的距離為2-15厘米。
[0029] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述編結(jié)催化劑材料含有至少85wt. %的鉬。
[0030] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述編結(jié)催化劑材料是柔性的。
[0031] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述的催化劑床層還包括上部催化劑支撐件，其具有與催化劑 支撐件的形狀相吻合的相應(yīng)波浪形狀。
[0032] 在一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型還提供了一種用于生產(chǎn)氰化氫的反應(yīng)釜，包括：阻火 器；和催化劑床層，其包括：編結(jié)催化材料；和具有鄰接于編結(jié)催化劑材料的波紋狀表面的 催化劑支撐件，其中，所述波紋狀表面具有包括一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷的波浪形狀，以便 使編結(jié)催化劑的形狀與波紋狀表面相一致。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033] 圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的HCN合成系統(tǒng)的簡化的流程示意圖。
[0034] 圖2A為根據(jù)本實(shí)用新型的具有波紋狀支撐件的催化劑床層的剖視圖。
[0035] 圖2B為圖2A中的催化劑床層的透視圖。
[0036] 圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的具有波紋狀上支撐件的催化劑床層的剖視圖。
[0037] 圖4為根據(jù)本實(shí)用新型的具有陶瓷泡沫催化劑支撐件的催化劑床層的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 此處所用之術(shù)語僅出于描述特定實(shí)施方案的目的，并不意欲限制本實(shí)用新型。除 非上下文中清楚地顯示出另外的情況，如此處所用的單數(shù)形式"一個(gè)"和"該"也包括復(fù)數(shù) 形式。還應(yīng)當(dāng)理解，在本說明書中使用的用語"包括"和/或"包括有"時(shí)說明了存在所述的 特征、整體、步驟、操作、部件和/或構(gòu)件，但不妨礙一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、 部件組、構(gòu)件和/或構(gòu)件組的存在或添加。
[0039] 例如"包括"、"包含"、"具有"、"含有"或"涉及"的用語及其變體應(yīng)廣泛地理解， 并且包含所列出的主體以及等效物，還有未列出的另外的主體。另外，當(dāng)由過渡性用語"包 含"、"包括"或"含有"來引出組分、部件組、工藝或方法步驟或者任何其他的表述時(shí)，應(yīng)當(dāng)理 解此處還考慮了相同的組分、部件組、工藝或方法步驟，或者具有在該組分、部件組、工藝或 方法步驟或任何其它表述的記載之前的過渡性用語"基本上由…組成"、"由…組成"或"選 自由…構(gòu)成的組"的任何其它的表述。
[0040] 如果的適用話，權(quán)利要求中的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作以及所有功能性的裝置或步 驟的等效物包括用于與權(quán)利要求中所具體陳述的其他部件相結(jié)合地來執(zhí)行功能的任何結(jié) 構(gòu)、材料或動(dòng)作。本實(shí)用新型的說明書出于介紹和描述的目的而提供，但并不是窮舉性的 或?qū)⒈緦?shí)用新型限制到所公開的形式。在不偏離本實(shí)用新型的范圍和精神的前提下，許多 改變和變體對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。這里選擇并描述了一些實(shí)施 方案，目的是對本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行最佳的解釋，并且使得本領(lǐng)域的其他普 通技術(shù)人員能夠理解本實(shí)用新型的不同實(shí)施方案具有多種變化，如同適合于該特定用途一 樣。相應(yīng)地，盡管本實(shí)用新型已經(jīng)依據(jù)實(shí)施方案進(jìn)行了描述，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識 至IJ，本實(shí)用新型可以有所改變地并在所附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)實(shí)施。
[0041] 現(xiàn)在將詳細(xì)參考特定的所公開的主題。盡管所公開的主題將結(jié)合所列舉的權(quán)利要 求來描述，然而可以理解，它們并不將所公開的主題限制到這些權(quán)利要求中。相反，所公開 的主題覆蓋了所有的替代方案、改變以及等效物，這些可以包含于由權(quán)利要求所限定的所 公開的主題的范圍之內(nèi)。
[0042] 氰化氫（"HCN"）可以依照Andrussow法或依照BMA法進(jìn)行工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。在 Andrussow法中，甲烷、氨和含氧原材料(本實(shí)用新型中也稱為"反應(yīng)物"）在超過10000°C的 溫度及催化劑存在條件下反應(yīng)制備含有HCN、氫、一氧化碳、二氧化碳、氮、殘余氨水、殘余甲 烷和水的氰化氫粗產(chǎn)品。天然氣一般用作甲烷的來源，而空氣、富氧空氣、純氧氣可以用作 氧氣來源。所述催化劑一般是金屬絲網(wǎng)狀鉬/銠合金或金屬絲網(wǎng)狀鉬/銥合金。還可以使 用其他催化劑成分，包括但不限于，鉬族金屬、鉬族金屬合金、負(fù)載型鉬族金屬或負(fù)載型鉬 族金屬的合金。還可以使用其他催化劑構(gòu)造，包括但不限于，多孔結(jié)構(gòu)、金屬絲網(wǎng)、片、球、整 塊體、泡沫、浸漬涂層和洗滌涂層。然而，在反應(yīng)的開始和終止時(shí)，以及在反應(yīng)過程中，催化 劑都會(huì)破裂或變形。催化劑破裂可能使得反應(yīng)物旁路，從而減少反應(yīng)物向HCN的轉(zhuǎn)化率、降 低HCN收率，并使下游的有害反應(yīng)發(fā)生。催化劑變形可能需要降低反應(yīng)物的流量，從而減少 HCN收率。這些難題可通過使用包含位于支撐件上的催化劑的催化劑床層來部分地緩解。 然而，催化劑可能仍會(huì)發(fā)生破裂和變形。此外，基于所使用的支撐件，催化劑床層上可以要 求降低反應(yīng)物流量。
[0043] 令人驚訝和意外的是，催化劑開裂和變形通過使用裝載于波紋狀支撐件上的編結(jié) 鉬催化劑已來減少和/或消除。編結(jié)鉬催化劑可以含有大于85wt. %的鉬，例如90wt. %的 鉬。催化劑裝載于反應(yīng)釜內(nèi)，催化劑裝填范圍為〇. 7-1. 4(g催化劑V(kg進(jìn)料氣體/hr)。 編結(jié)催化劑可以進(jìn)一步含有一種或多種選自由鎳、鈷、鈀、銠、釕、銥、金、銀和銅組成的集合 中的金屬。在一些實(shí)施方式中，所述編結(jié)催化劑含有90wt. %的鉬和10wt. %的銠（90/10)。 當(dāng)裝載于平面催化劑支撐件上時(shí)，含有90wt. %的鉬和10wt. %的銠的編結(jié)催化劑可能不能 承受較高的生產(chǎn)率，且可能發(fā)生變形、破裂和/或收縮。由此，一種平坦的支撐件可能需要 85/15的鉬/銠催化劑，以具有足夠的強(qiáng)度來承受較高生產(chǎn)率。較高的生產(chǎn)率可能是由于 采用富氧空氣或純氧氣操作，以及來自于以高速率通過催化劑床層操作。該速度足以克服 回火速度。一方面，通過催化劑床層的速率至少為2m/s，例如，至少為5m/s或至少為7m/s。 當(dāng)速度增加時(shí)，催化劑床層上可能有巨大的壓差，這會(huì)導(dǎo)致床層被壓緊。催化劑床層上的壓 差可以是120_145kPa，例如125-140kPa。如果催化劑床層沒有足夠的強(qiáng)度，則催化劑床層 在較高速率下會(huì)開裂。為了提高含有90wt. %的鉬和10wt. %的銠的編結(jié)催化劑的強(qiáng)度，使 用含有波紋狀支撐件的催化劑床層是有利的。這可以實(shí)現(xiàn)較高的生產(chǎn)率而不會(huì)對編結(jié)催化 劑造成損害。通常情況下，與含有85wt. %的鉬的催化劑相比，含有90wt. %的鉬的催化劑具 有較短的壽命。有益的是，使用本實(shí)用新型的波紋狀支撐件，含有90wt. %的鉬的催化劑壽 命可以延長到含有85wt. %的鉬的催化劑壽命的2倍，更為優(yōu)選的是3倍。另外，使用本實(shí) 用新型的波紋狀支撐件，含有85wt. %的鉬的催化劑的壽命也會(huì)被延長。
[0044] 用于生產(chǎn)HCN的反應(yīng)物氣體包括含氨氣體、含甲烷氣體和含氧氣體。反應(yīng)物氣體 在進(jìn)入反應(yīng)器之前混合，以形成一種三元?dú)怏w混合物。在一些實(shí)施方式中，所述三元?dú)怏w 混合物含有至少25vol. %的氧氣，例如25-32vol. %的氧氣，或者26-30vol. %的氧氣。含 氧氣體可以是空氣、富氧空氣或純氧氣。使用富氧空氣或純氧氣為減少下游設(shè)備的尺寸和 操作成本提供了機(jī)會(huì)，否則將需要處理存在于空氣中的大量的惰性氮?dú)狻Ｔ谝粋€(gè)實(shí)施方 式中，含氧氣體含有大于21vol. %的氧氣，例如大于28vol. %的氧氣，大于80vol. %，大于 90vol. %，大于95vol. %或大于99vol. %的氧氣。所述三元?dú)怏w混合物所含氨與氧的摩爾比 為1. 2-1. 6,例如1. 3-1. 5,氨與甲烷的摩爾比為1-1. 5,例如1. 1-1. 45,甲烷與氧氣的摩爾 比為1-1. 25,例如1. 05-1. 15。例如，三元?dú)怏w混合物中所含氨與氧的摩爾比為1. 3,并且所 含甲烷與氧的摩爾比為1. 2。在另一個(gè)典型實(shí)施方式中，三元?dú)怏w混合物中所含氨與氧的摩 爾比為1.5,并且所含甲烷與氧的摩爾比為1. 15。三元?dú)怏w混合物中氧氣濃度可以隨這些 摩爾比而不同。
[0045] 如本實(shí)用新型所述，將編結(jié)的鉬催化劑和波紋狀支撐件結(jié)合使用可以減少催化劑 破裂和變形。催化劑破裂可以使反應(yīng)物旁路，例如，反應(yīng)物通過催化劑床層卻沒有反應(yīng)。氰 化氫粗產(chǎn)品中的氧氣、甲烷和氨的含量的得到嚴(yán)格地控制，且催化劑床層的旁路對每種反 應(yīng)物都有影響。進(jìn)一步說來，因?yàn)檠鯕?、甲烷和氨的含量受到?yán)格的控制，反應(yīng)物的旁路使 得控制氰化氫粗產(chǎn)品中的反應(yīng)物含量很困難。當(dāng)甲烷繞過催化劑床層時(shí)，副產(chǎn)物腈可能會(huì) 在HCN分離裝置中累積。當(dāng)氧繞過催化劑床層時(shí)，可能會(huì)發(fā)生系統(tǒng)紊亂，包括可能出現(xiàn)的爆 炸事件。當(dāng)氨繞過催化劑床層時(shí)，下游氨回收將不得不進(jìn)行調(diào)整，以處理不同量的氨。催化 劑變形可能需要降低三元?dú)怏w混合物的流率，造成HCN產(chǎn)率也相應(yīng)的減小。這可能會(huì)加劇 所需的氰化氫粗產(chǎn)品的生產(chǎn)沒有效率，并導(dǎo)致產(chǎn)量損失。
[0046] 圖1大致上顯示了 HCN合成系統(tǒng)10。通常，HCN在包含細(xì)長管道14和反應(yīng)釜16 的反應(yīng)組件12中進(jìn)行生產(chǎn)。在Andrussow法中，反應(yīng)物氣體，其中包括含氧氣體18、含甲烷 氣體20和含氨氣體22)，被送入的細(xì)長管道14。應(yīng)該注意到在圖1中所示的進(jìn)料位置只是 示意性的，而不是用來顯示送入細(xì)長管道14中的反應(yīng)物的進(jìn)料順序。在一些實(shí)施方式中， 含甲烷氣體20和含氨氣體22可以在被送入細(xì)長管道14之前結(jié)合。在一個(gè)實(shí)施方式中，細(xì) 長管道14可以包含一個(gè)或多個(gè)具有用于生產(chǎn)充分混合的三元?dú)怏w24的突片嵌件的靜態(tài)混 合區(qū)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述三元?dú)怏w混合物24含有至少25vol. %的氧氣。三元?dú)怏w混 合物24離開細(xì)長管道14并與包含在反應(yīng)釜16中的催化劑接觸，從而生成含有HCN的氰化 氫粗產(chǎn)品26。催化劑可以裝載于具有波紋狀催化劑支撐件的催化劑床層100中，如本實(shí)用 新型下文所述。
[0047] 在接觸催化劑床層100之前，三元?dú)怏w混合物接觸到分配器板28,該分配器板28 具有很多孔，以幫助分配反應(yīng)釜16中分配的三元?dú)怏w混合物和破壞所有的噴射流。在一個(gè) 實(shí)施方式中，分配器板28具有占其總表面50-80%的空白區(qū)域。在反應(yīng)釜中發(fā)生的HCN合 成反應(yīng)是在1000-1250°C的反應(yīng)溫度范圍下以及100_400kPa的壓力范圍下進(jìn)行的放熱反 應(yīng)。反應(yīng)釜16可能還包括阻火器30,與催化劑床層100相鄰的輻射屏蔽層32和下部支撐 件34。點(diǎn)火器孔36可以延申穿過輻射屏蔽層32,使點(diǎn)火器接觸到催化劑床層100的上表 面。其他不需要在輻射屏蔽層32開孔的點(diǎn)火技術(shù)也可以用于本實(shí)用新型實(shí)施方式中。催 化劑床層100的點(diǎn)火器可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方式進(jìn)行。
[0048] 反應(yīng)釜16還可以包括換熱器38,如余熱鍋爐，用于冷卻氰化氫粗產(chǎn)品26。氨可以 從氨回收部分40中的氰化氫粗產(chǎn)品26中回收，并經(jīng)過管路42返回。HCN還可以在HCN精 制部分44中得以進(jìn)一步精制以獲得所需用途的要求的純度。在一些實(shí)施方式中，HCN可以 是含有少于lOOmpm的水的高純度HCN。
[0049] 圖2A和2B顯示出本實(shí)用新型的催化劑床層100。在圖2A的剖視圖中，催化劑床 層100包括提供將編結(jié)催化劑材料104保持在波紋形狀的強(qiáng)度和剛度的催化劑支撐件102。 催化劑支撐件102和編結(jié)催化劑材料104具有可滲透性，以便使氣體可以通過。編結(jié)催化 劑材料104可以含有大量的疊加層。編結(jié)催化劑材料104每厘米長度可以具有15-40個(gè)開 口的目徑，絲徑約為〇. 076-0. 228毫米。為實(shí)施本實(shí)用新型，織造材料不能用于催化劑床層 100。
[0050] 催化劑支撐件102具有波紋狀表面106,亦即波浪狀，編結(jié)催化劑材料104鄰接于 其上部。如圖所示，波紋狀表面106鄰接于編結(jié)催化劑104的下表面。催化劑支撐件102 可以維持波紋狀表面106上維持均勻流。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述編結(jié)催化劑材料104是 柔性的，能夠形成波紋狀表面106的形狀。在其他的實(shí)施方式中，所述編結(jié)催化劑材料104 可以具有能夠形成與波紋狀表面106的波紋形狀相對應(yīng)的剛性形狀。所述編結(jié)催化劑材料 104優(yōu)選不粘附或緊固于波紋狀表面106。
[0051] 催化劑支撐件102包括多個(gè)波峰108和波谷110。波峰108和波谷110的數(shù)量因 反應(yīng)釜的直徑而不同。優(yōu)選的，波峰108的數(shù)量與波谷110的數(shù)量相當(dāng)，例如，可以在2-500 的范圍內(nèi)不等。在一個(gè)實(shí)施方式中，波紋狀表面106的表面面積可以為反應(yīng)釜的平面橫截 表面面積的1. 1-3倍，例如，1. 1-1. 5倍。在一個(gè)實(shí)施方式中，波谷110是弧形的或圓角的 以消除所有的鋒利的邊緣。相應(yīng)的波峰108也是弧形的或圓角的。不受理論的束縛，所述 編結(jié)催化劑材料104可能在由鋸齒、直角或三角形波紋狀支撐件形成的鋒利的邊緣內(nèi)容易 破裂。所述鋒利的邊緣內(nèi)的破損可能會(huì)很嚴(yán)重，導(dǎo)致反應(yīng)物進(jìn)入氰化氫粗產(chǎn)品的旁路增加。 有利的是，帶圓角的波峰108和波谷110可以消除波紋狀表面106上的鋒利的邊緣。沒有 鋒利的邊緣、尤其是具有90°角的鋒利的邊緣，可進(jìn)一步減少編結(jié)催化劑材料104的破裂， 并提高編結(jié)催化劑材料104的強(qiáng)度，以便在高生產(chǎn)率的條件下進(jìn)行操作。此外，反應(yīng)物的旁 路可以明顯減少。
[0052] 在一個(gè)實(shí)施方式中，從波谷到波峰的高度為0. 05-10厘米，例如0. 1-3. 5厘米?？?任意選擇的，催化劑支撐件102的高度基本上是均勻的。從波谷到相鄰波谷的距離取決于 波紋狀表面的大小，且可以是2-15厘米，例如，4-15厘米或4-10厘米。相鄰波谷之間的距 離可能等于相鄰波峰之間的距離。在催化劑支撐件102的寬度上，每個(gè)波峰和波谷基本平 行于相鄰的波峰和波谷。
[0053] 波紋狀表面106上可以具有許多開口 112。開口 112的數(shù)量可以為0. 5-5個(gè)開口 /厘米2,例如，可以為1-2個(gè)開口 /厘米2。開口 112產(chǎn)生延伸穿過催化劑支撐件的厚度的 孔，并使氣體從那里穿過。開口 112可以是圓形、橢圓形、正方形、長方形、三角形或其他多 邊形的形狀。開口的最大直徑可以為0.01-3厘米，例如可以為0.05-1. 5厘米。還可以具 有一個(gè)或多個(gè)凹部(未顯示)，其為在波紋狀表面上并不會(huì)延伸穿過所述厚度的凹陷。凹部 不會(huì)直接接觸編結(jié)催化劑材料102。在一個(gè)實(shí)施方式中，凹部可將開口 112隔開。
[0054] 開口 112可以以任何方式設(shè)置在波紋狀表面106上。在一個(gè)實(shí)施方式中，最靠近 波谷110的波谷區(qū)116可以是實(shí)心的，并不包含任何開口 112。波谷區(qū)116在高生產(chǎn)率下可 以受到最大應(yīng)力，并且阻止氣體穿過波谷區(qū)116可以減小波谷區(qū)116上的應(yīng)力。同樣地，靠 近波峰108的波峰區(qū)118也可以是實(shí)心的。由此，在波紋狀表面的傾斜部分上有一個(gè)或多 個(gè)開口。這可以防止氣體集聚在波谷110或波峰108,并降低靠近波谷區(qū)116或波峰區(qū)108 的編結(jié)催化劑材料104破裂的可能性。在其他實(shí)施方式中，波峰和/或波谷可以在其中包 含開口 112。尤其是，在近波谷區(qū)116或波峰區(qū)108內(nèi)的可以設(shè)置開口，以使氣體從那里通 過。
[0055] 在一個(gè)實(shí)施方式中，催化劑支撐件102的厚度基本上是均勻的，且其范圍為0. 2-2 厘米，例如，0.25-0. 75厘米。如果催化劑支撐件太薄，其可能會(huì)缺乏結(jié)構(gòu)完整性。相反，如 果支撐件太厚，它可能易于因壓力增大而開裂。編結(jié)催化劑材料104的厚度還可以基本上 是均勻的?；揪鶆虻暮穸仁侵负穸茸兓粫?huì)超過5%，例如不會(huì)超過1%。這提供了一種具 有與波紋狀表面106類似的波紋形狀的下表面?；揪鶆虻暮穸仁沟猛高^催化劑支撐件 102上的壓力降均勻。在其他催化劑支撐件中，可能在波峰下有較厚的區(qū)域，其導(dǎo)致氣體有 向較薄的波谷區(qū)域流動(dòng)的趨勢，并增加波谷中的壓力。壓力增加可能會(huì)導(dǎo)致編結(jié)催化劑材 料破裂。
[0056] 透過催化劑床層100上的壓降可以通過使用具有基本均勻的厚度的波紋形狀的 催化劑支撐件來克服。厚度基本均勻的波紋狀的支撐件的壓力降小于具有變化的支撐件厚 度的支撐件。在例如高速度的較高生產(chǎn)率條件下，催化劑床層100上的壓降為120_145kPa， 例如 125-140kPa。
[0057] 在下表面上還可以設(shè)置有向催化劑支撐件102提供支撐的一個(gè)或多個(gè)肋120。肋 120可以在催化劑支撐件102的寬度上均勻分隔開。此外，肋可以設(shè)置在催化劑支撐件102 的外部邊緣。肋可以設(shè)置于在下表面上限定腔。肋可以設(shè)置于沿催化劑內(nèi)壁的邊緣的架子 上和/或下支撐件上。催化劑支撐件102可以是長方形、橢圓形或圓形，以在形狀上適應(yīng)反 應(yīng)釜16。在一些實(shí)施方式中，催化劑支撐件102可分為幾部分安置于反應(yīng)釜16中。
[0058] 催化劑支撐件102可以具有由含至少90wt. %氧化鋁、例如至少94wt. %的氧化鋁 的陶瓷基復(fù)合材料制成的一體式組件。所述陶瓷基復(fù)合材料能夠承受較高的反應(yīng)操作溫 度。優(yōu)選地，所述陶瓷基復(fù)合材料含有少量的硅，例如二氧化硅和其他的硅的氧化物或化合 物等。在一個(gè)實(shí)施方式中，陶瓷基復(fù)合材料可以含有小于l〇wt. %，例如小于6wt. %，以及更 為優(yōu)選的是少于1 wt. %的二氧化硅。其他氧化物，包括但不是限于鈦、鋯、鈰、釔、鈣及其組 合的氧化物，可以用于陶瓷基復(fù)合材料中。此外，陶瓷基復(fù)合材料可以基本不含鎂。在一個(gè) 實(shí)施方式中，為了控制開口和降低波谷區(qū)內(nèi)的應(yīng)力，優(yōu)選催化劑支撐件102不是陶瓷泡沫 的。
[0059] 在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)采用含有富氧空氣或純氧氣流含氧氣體或純氧氣流操作 時(shí)，即三元?dú)怏w混合物含有至少25vol.%的氧氣，粗產(chǎn)品中可以形成額外的氫。在一個(gè) 實(shí)施方式中，粗產(chǎn)品中可以含有20vol. %-50vol. %的氫，例如30vol. %-40vol. %的氫或 34vol. %-36vol. %的氫。氫可以增加二氧化硅的汽化和再沉淀，所述二氧化硅可以從較低和 較高溫度的環(huán)境中的含硅酸鹽的耐火材料中浸出。因此，如果二氧化硅存在催化劑支撐件 中，則氫的存在可以導(dǎo)致催化劑支撐件的變形或破裂。在一個(gè)實(shí)施方式中，陶瓷基復(fù)合材料 基本不含硅，包括氧化物，諸如二氧化硅及其化合物。
[0060] 在一些實(shí)施方式中，除了催化劑支撐件102外，在如圖3所示的編結(jié)催化劑材料 104的上游設(shè)置有輻射屏蔽層130。催化劑上支撐件120可以具有相應(yīng)于催化劑支撐件102 的結(jié)構(gòu)，但被倒轉(zhuǎn)以將催化劑材料104鎖定在催化劑支撐件102和催化劑上支撐件120之 間。此外，輻射屏蔽層130還可以具有相應(yīng)的上肋132。這可以控制反應(yīng)過程中氣體膨脹對 編結(jié)催化劑材料104的影響。此外，催化劑上支撐件可以與一個(gè)或多個(gè)隔熱和耐火層直接 接觸。
[0061] 在圖4中，提供了一種本實(shí)用新型所述的具有陶瓷泡沫催化劑支撐件202和編結(jié) 催化劑材料204的催化劑床層200。陶瓷泡沫可以具有不均勻的截面，其使得氣體可以通過 微孔穿過。陶瓷泡沫可以由至少90wt. %的氧化鋁、例如，至少94wt. %氧化鋁制得。陶瓷泡 沫含有少量的硅或其氧化物和化合物，如l〇wt. %或更少、6wt. %或更少，或lwt. %或更少。
[0062] 可以設(shè)置有上部206 (如輻射屏蔽層)和下部208圍繞著編結(jié)催化劑材料204。上 部206有與編結(jié)催化劑材料204相接觸的非平面表面210和與之相對的平面表面212。下 部208也有與編結(jié)催化劑材料204相接觸的非平面表面214和與之相對的平面表面216。 每個(gè)非平面的表面(例如波紋狀表面）可以是具有波峰和波谷式的波浪般的形狀。因此，上 部206和下部208的厚度可以隨著非平面表面而變化。在一個(gè)實(shí)施方式中，由波浪般形狀 形成的波峰和波谷可以有均勻的或不規(guī)則的形狀。在一個(gè)實(shí)施方式中，上部206可以與下 部208等距。
[0063] 回到細(xì)長管道14的方向，可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)用于混合反應(yīng)物氣體以形成三元 氣體混合物24的混合器(未顯不)。混合器的形狀和大小設(shè)置成能夠充分、快速地混合反應(yīng) 物氣體，即形成充分混合的三元?dú)怏w混合物。混合器可以是在本實(shí)用新型所述的方法中起 作用的任何混合器?？梢杂糜诒緦?shí)用新型的實(shí)際應(yīng)用的混合器的非限制性的實(shí)施例有二元 混合器、三元混合器、熱風(fēng)混合器、靜態(tài)混合器，等等。所述混合器的尺寸可以差別很大，并 將很大程度取決于所述反應(yīng)釜的處理能力。
[0064] 為實(shí)施本實(shí)用新型的充分混合的三元?dú)怏w中具有橫跨催化劑床層直徑上的小于 0. 1的CoV，或者其較為優(yōu)選地為小于0. 05,以及甚至優(yōu)選地為小于0. 01。就其范圍而言， CoV可以為0. 001-0. 1，或更優(yōu)選的為0. 001-0. 05。CoV低有利于提高反應(yīng)物被轉(zhuǎn)化為HCN 的生產(chǎn)率。充分混合的三元?dú)怏w有利于提高HCN的生產(chǎn)率，并獲得較高收率的HCN。當(dāng)CoV 超過0. 1時(shí)，反應(yīng)物氣體可能會(huì)具有超出催化劑床層的安全操作范圍之外的濃度。例如，當(dāng) 在三元?dú)怏w中氧氣濃度較高的條件下操作時(shí)，較大的CoV可能會(huì)增加氧氣，這會(huì)導(dǎo)致回火。 此外，當(dāng)CoV較大時(shí)，催化劑床層可能接觸到更多的甲烷，這可能會(huì)導(dǎo)致積炭的形成。積炭 可能會(huì)降低催化劑壽命和性能。因而，較大的CoV可能會(huì)產(chǎn)生更高的原料需求。
[0065] 在一個(gè)實(shí)施方式中，混合器還可以包括可選擇的穩(wěn)流器(未顯示)。可選擇的穩(wěn)流 器可以具有在氣體接觸靜態(tài)混合區(qū)之前使氣流均勻的結(jié)構(gòu)。穩(wěn)流器還可以將氣體分布遍及 管道的整個(gè)區(qū)域，并且基本上可以防止反應(yīng)物氣體直接沿管道中間傳輸。穩(wěn)流器在使用時(shí) 可以設(shè)置于每個(gè)進(jìn)氣口的下游和靜態(tài)混合器的上游。
[0066] 阻火器可以在空間上設(shè)置于催化劑床層的上方，這樣可以在其之間提供空間。阻 火器可以消除所有由反應(yīng)釜內(nèi)回火導(dǎo)致的上游燃燒。陶瓷泡沫可以沿殼體的限定了反應(yīng)內(nèi) 腔和催化劑的至少一部分內(nèi)壁而設(shè)置。陶瓷泡沫可以在反應(yīng)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將由催化劑收縮 引起的進(jìn)料氣旁路減至最小。陶瓷泡沫裝載于催化劑床層的上方，其作用是將三元?dú)怏w的 體積減至最小和減小壓降。在殼體的每個(gè)出口內(nèi)都設(shè)置有套管，其在催化劑床層和余熱鍋 爐的上部之間提供流體連通。具有大致蜂窩狀構(gòu)造的下支撐件可以降低透過下支撐件上的 壓降。下支撐件可以設(shè)置為大致靠近催化劑床層的下表面，例如所述波紋狀催化劑支撐件 的下表面。
[0067] 可使用多種控制系統(tǒng)以調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體流量。例如，可使用流量計(jì)以測量反應(yīng)氣體 進(jìn)料流的流速、溫度和壓力，從而允許控制系統(tǒng)提供壓力和溫度補(bǔ)償?shù)牧魉俚?實(shí)時(shí)"反饋 給操作者和/或控制設(shè)備。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所意識到的，前述功能和/或工藝 可以以系統(tǒng)、方法或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品具體體現(xiàn)。例如，功能和/或工藝可以以記錄在計(jì)算機(jī) 可讀存儲設(shè)備中的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行程序指令的方式實(shí)現(xiàn)，當(dāng)由計(jì)算機(jī)處理器檢索和執(zhí)行時(shí)， 控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已執(zhí)行此處實(shí)施例描述的功能和/或工藝。在具體實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 可包含一個(gè)或多個(gè)中心處理單元，計(jì)算機(jī)存儲器(如只讀存儲器，隨機(jī)存取存儲器）以及一 個(gè)數(shù)據(jù)存儲設(shè)備(如一個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng))。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可使用任何適宜的計(jì)算機(jī)程序語言 (如C++，JAVA等)進(jìn)行編程。相應(yīng)的，本實(shí)用新型的這一個(gè)方面可以以采用整個(gè)軟件實(shí)施例 的方式(包括）或結(jié)合軟件和硬件方面實(shí)施例的方式。
[0068] 從上述說明中可以清楚，本實(shí)用新型能很好地適合于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)并達(dá)到這里所提及 的優(yōu)勢以及本公開所固有的優(yōu)勢。雖然出于本公開的目的已經(jīng)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選的 實(shí)施方案，然而可以理解的是，可以進(jìn)行對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的并且能夠在 本實(shí)用新型的精神下所完成的改變。
[0069] 本實(shí)用新型可以參照下述例子來進(jìn)一步理解。
[0070] 實(shí)施例
[0071] 實(shí)施例1 :
[0072] 三元?dú)怏w混合物是由純氧、含氨氣體與含甲烷氣體相結(jié)合形成的。反應(yīng)物氣體 以甲烷與氧氣的摩爾比為1.2和氨氣與氧氣的摩爾比為1 :1. 5進(jìn)料，以制備含有大約 28. 5vol. %氧氣的三元?dú)怏w混合物。三元?dú)怏w混合物以大于7. 3m/s的較高速率進(jìn)料。三 元?dú)怏w混合物，在1000-120(TC的溫度下，在鉬/銠催化劑存在條件下反應(yīng)生成氰化氫粗產(chǎn) 品。鉬/銠催化劑含有90wt. %的鉬和10wt. %的銠（90/10)。所述鉬/銠催化劑是編結(jié)的， 由具有12個(gè)帶圓角的波谷和波峰的波紋狀支撐件支撐。所述波紋狀支撐件不具有鋒利的 邊緣。每個(gè)峰之間的距離為10-10. 5厘米。波紋狀支撐件的從基部到波峰的高度為5厘米， 從基部到波谷的高度為2厘米，厚度均勻。所述支撐件是陶瓷的，且含有大于90wt. %的氧 化鋁和小于l〇wt. %的二氧化硅。所述波紋狀表面的表面面積為反應(yīng)釜的平面截面的表面 面積的4倍。除了波谷實(shí)心的以外，波紋狀支撐件具有約1. 7個(gè)開口 /厘米2 (11個(gè)開口 / 英寸2)。所述波紋狀表面鄰接于編結(jié)催化劑，具有波紋形狀以便使編結(jié)催化劑的形狀與波 紋支撐件相一致。波紋支撐件的帶圓角的波谷和波紋形狀可以將催化劑的變形減至最小， 并且三元?dú)怏w混合物的流量不必進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)一步地，在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)150-180天后，在催化劑 中沒有觀察到破裂。與對比例相比催化劑的壽命增加。
[0073] 實(shí)施例2 :
[0074] 除了催化劑含有85wt. %的鉬和15wt. %的銠之外（85/15)，所述方法和裝置均與實(shí) 施例1相同。在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)150-180天后，在催化劑中沒有觀察到破裂。雖然編結(jié)催化劑沒 有變形，且催化劑壽命延長了，但在與實(shí)施例1相同的流速條件下，HCN收率低于實(shí)施例1。 這是由于編結(jié)催化劑中的鉬的低負(fù)載量造成。
[0075] 對比例A:
[0076] 除了波紋狀支撐件含有15wt. %二氧化硅之外，所述方法和裝置與實(shí)施例1均相 同。在反應(yīng)開始后，波紋狀支撐件內(nèi)的二氧化硅由于氰化氫粗產(chǎn)品中的氫濃度增加而分解， 波紋狀支撐件破損。
[0077] 對比例B:
[0078] 除了催化劑為平的和非波紋狀的之外，所述方法和裝置均與實(shí)施例1相同。采用 90/10鉬/銠催化劑，在反應(yīng)開始后，催化劑很快變形。進(jìn)而在催化劑中觀察到破裂。
[0079] 對比例C:
[0080] 所述90/10鉬/銠催化劑絲網(wǎng)由如美國專利7, 101，525所示的具有鋒利的邊緣的 鋸齒形狀的波紋狀支撐件支撐。以高速進(jìn)料的反應(yīng)物氣體壓縮催化劑絲網(wǎng)，所述催化劑絲 網(wǎng)會(huì)在鋒利的邊緣處破裂，導(dǎo)致收率減少。這會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器停機(jī)。
[0081] 對比例D:
[0082] 除了 90/10鉬/銠催化劑為織造的，且由具有與實(shí)施例1相似的形狀的陶瓷泡沫 支撐件支撐之外，所述方法和裝置與實(shí)施例1相同。在反應(yīng)開始后，催化劑發(fā)生破裂，特別 是在波谷內(nèi)。這導(dǎo)致通過催化劑床層泄漏的反應(yīng)物增加。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于生產(chǎn)氰化氫的催化劑床層，其特征在于，所述催化劑床層包括： 編結(jié)催化劑材料；和 具有鄰接于所述編結(jié)催化劑材料的波紋狀表面的催化劑支撐件，其中，所述波紋狀表 面具有包括一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷的波浪形狀，以便使所述編結(jié)催化劑的形狀與所述波 紋狀表面相一致。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑床層，其特征在于，所述催化劑支撐件具有基本上均 勻的厚度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑床層，其特征在于，還包括一個(gè)或多個(gè)與一個(gè)或多個(gè) 帶圓角的波谷相對應(yīng)的波峰。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑床層，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷中 的每一個(gè)都與相鄰的波谷基本上平行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑床層，其特征在于，所述波紋狀表面具有一個(gè)或多個(gè) 開口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的催化劑床層，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)開口位于所述波 紋狀表面的傾斜部分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的催化劑床層，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)開口的直徑為 0· 01-3 厘米。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑床層，其特征在于，所述波紋狀表面沒有鋒利的邊緣。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑床層，其特征在于，所述波紋狀表面具有安裝催化劑 床層的反應(yīng)釜的平面截面的表面面積的1. 1-3倍的表面面積。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑床層，其特征在于，所述波紋狀表面上的相鄰波谷之 間的距離為2-15厘米。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑床層，其特征在于，所述編結(jié)催化劑材料是柔性的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑床層，其特征在于，還包括上部催化劑支撐件，其具 有與催化劑支撐件的形狀相吻合的相應(yīng)波浪形狀。
13. -種用于生產(chǎn)氰化氫的反應(yīng)釜，其特征在于，所述反應(yīng)釜包括： 阻火器；和 催化劑床層，其包括： 編結(jié)催化材料；和 具有鄰接于編結(jié)催化劑材料的波紋狀表面的催化劑支撐件，其中，所述波紋狀表面具 有包括一個(gè)或多個(gè)帶圓角的波谷的波浪形狀，以便使編結(jié)催化劑的形狀與波紋狀表面相一 致。
【文檔編號】C01C3/02GK203833628SQ201320822091
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】約翰·C·卡頓, 布蘭特·J·斯塔爾曼 申請人:英威達(dá)科技公司