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" Procédé de :production d'acide cyanhydrique "
La présente invention se rapporte à la fabrication de l'acide cyanhydrique aa moyen de réactions exécutées à haa= tes températares entre de l'ammoniac et des gaz hydrocarba-
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rés.
Par " gaz hydrocarbarésle, il fayat entendre des hydro- carbares tels qae le méthane, et 1 éthane et les éléments in- fériears de la série de la paraffine les hydrocarbures non saturés et les hydrocarbures aromatiques, les gaz naturels ou industriels contenant des hydrocarbures de ce genre ou toas autres hydrocarbures gazeax dans les conditions de travail et capables de réagir en donnant de l'acide cyanhydriqae gazeux,
Les réactions qui se produisent peuvent être traduites, par exemple, de la manière suivante.
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avec le méthane CE4 + 1% - HCN + 3H2 avec l'éthane s 26. 2BR3 = 2ECN + 8
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n voit qae d'autres réactions non désirées peavent, également, se produire ;
en particulier, une décomposition de l'ammoniac en ses éléments oa des décompositions des hydrocarbures donnant liea à la formation de carbone solide
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et ana polymérisation oa ane déccposition de l'acide cyanhydriqaa formé peavent, également, se produire; il y a lien. de les éviter. n a déjà proposé dtexéeuter la réaction entre le mé- thane et l'ammoniac à de haates températures poar obtenir de l'acide cyanhydriqae et, également, poar obtenir du gaz acide cyanhydrique et da carbone.
.La demanderesse a trouvé que la formation du carbone
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est extramamontpréjo.dioiable considérée aa point de vue de l'exécution d'un procédé contion, car les dépôts de carbone nécessitent des arrêts fréquents des appareils utilisés,
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poar permettre le pargeage de ceax-ei et poar éviter lear àngorgement. La présente invention vise an procédé grâce auquel de
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l'aciie cyanhydrique gazeux est obtenu avec an rendement dlev4 et une production minima de carbone ainsi qa'ane décomposition minima de l'ammoniac en ses 41éàts . Btatiqaement, pour concilier ces diverses exigences, des difficalt6s se sont présentées, car des conditions diverses modifient de manières différentes ces diverses exigences.
Par exemple, l'utilisation d'une température élevée détermine ane aag-
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mentation da rendement en acide cyanhydrique, mais provoque, également, age aagmentation de la décomposition da méthane et de l'ammoniac en leurs éléments. Si l'on veat éviter cette décomposition nuisible en faisant passer rapidement les gaz dans la chambre de réaction, aa delà d'an certain point, le rendement en acide cyanhydrique tombe.
De même, la forme et la natare de la chambre de réaction agissent de manière
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variées sar la réaction générale et sar les réactions Denon- daires.
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Suivant la présente invention, les diverses difficultés rencontrées jusqu'à ce jour sont surmontées grâce à l'utili- sation dtane combinaison de moyens ci-après définie et donnant le résultat désirée
Solvant la présente invention, an gaz contenant an hydrocarbure et plus d'ane molécale d'ammoniac pour chaque atome de carbone contenu dans l'hydrocarbure est envoya à une température d'au moins 1150 C.
à travers une chambre de réaction dépourvue de revêtement et dans des conditions défavorables à la décomposition des réactifs en leurs éléments.
En oatre, il est préférable d'utiliser des diluants tels qae l'hydrogène oa l'azote et, également, d'ajouter de l'hamidi- té aax gaz.
Qaoiqae l'ammoniac soit plas coûteux, et en général, plas sensible que le méthae à l'action de surfaces chauffées, l'utilisation d'un excès d'ammoniac présente de très grands avantages, car, par ce moyen, la formation de carbone est réduite et une aagmentation dans la transformation de l'hydrocarbure en acide cyanhydrique est obtenue. Quoi- qas l'hydrogène soit l'un des produits de la réaction, sa présence ne détermine pas de diminution sérieuse dans le rendement en acide cyanhydrique et elle permet d'éviter la formation de carbone, La présence de l'humidité rédait. également, la formation du carbone.
L'observation des conditions suivantes permet aussi d'obtenir le rendement maximum.
1.- La température doit être aussi élevée que possible.
En pratique, il y a une difficulté considérable à mesurer la température actuelle da gaz et cette température da gaz doit être dédaite de la température des parois de la chambre de réaction, en tenant compte des dimensions de la chambre. la température de la pàroi interne de la chambre doit être égale à 1150 C, aa moins, et lorsque la température de la paroi est de 1350 à 1450 C. le procédé peat être exécuté
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de manière à donner une transformation pratiquement complè- te.
2. La dorée de l'exposition da mélange de réaction à une température 4 de la paroi interne) excédant 1150 C,. doit être courte, car, autrement, il y'aurait tendance à la décom- position de l'ammoniac et de l'hydrocarbure en lears élé- ments, cette décomposition conduisant à ane séparation du carbone. Le mélange gazeux doit donc passer rapidement à travers la chambre de réaction. Il est, également oonseilla- ble de porter le mélange gazeux aussi rapidement que possi- ble à la température de réaction par an chauffage rapide pouvant être exéchté à toute allure désirée dans le stade final du chauffage.
Il est plus avantageas de préchauffer le mélange gazeux et il est même.possible de le préchauffer à une température de 900 C. oa à une température supérieure ou même à 1000 C. sans décomposition sensible, si le pré- chauffage est conduit rapidement, Le reste de la chaleur est alors communiqué très rapidement par passage à travers la chambre de réaction, ainsi qae cela est décrit. II est également désirable de refroidir les gaz très rapidement dès que la réaction a tell lieu. La chaleur restante pont être utilisée aa préchauffage des gaz par échanges thermi- ques.
3. La nature de la chambre de réaction doit être telle qae la décomposition de l'ammoniac et de l'hydrocar- bare en leurs éléments soit évitée autant que possible. En pratiqae, ceci signifie que la présence de surfaces antres que celles nécessaires poar transmettre la quantité de cha- leur requise dans la zône de réaction doit âtre évitée; donc, des précautions doivent âtre prises poar qae les sur- faces ne soient pas d'une nature telle qu'une décomposition tende à se produire. Par exemple, des surfaces lisses doi- vent être préférées aux surfaces rugueuses et l'on ne doit pas utiliser de matériaux contenant des substances capables
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de provoquer an cracking, par exemple, des briques contenant de l'oxyde de fer.
Des matériaax appropriés sont la silice vitrifiée ou la sillimanite. La chambre de réaction ne doit pas être pourvue de revêtement,c'est-à-dire ne doit pas contenir de matériaux inertes oa catalytiques en dehors des surfaces nécessaires à la réaction,, car des surfaces étendues présentées aux gaz sont de nature à déterminer une décomposition de ceux-ci.
Les remarques précédentes se rapportent aux desiderata concernant la mise en oeuvre, du procéda aatael de production de. l'acide cyanhydrique. Les matières premières peavent provenir de diverses sources-. par exemple, il peavent consister en hydrocarbures gazeax convenables existant à l'état nata- rel, à l'état de gaz de hoaillede gaz de foar à coke, de gaz provenant d'installations de cracking d'huile oa de gaz provanant d'installations d'hydrogénation destructrice et ces gaz peuvent être utilisés directement oa après traitement préalable c'est-à-dire, après pyrolyse poar former des hydrocarbares benzéniques qai sont, ensuite, enlevés,
ou après enrichissement en hydrocarbures par toate méthode convenable. Il sera, également, préférable d'utiliser an gaz contenant an hydrocarbure tel que ceux qai se produisent dans la nature ou qui sont obtenus dans une opération industrielle, sans recourir à des mesares spéciales poar séparer les constituants étrangers tels qae l'oxyde de carbone oa l'azote, L'ammoniac est généralement atilisable à l'état de solution aqueuse oa à l'état d'ammoniac liquide anhydre, et dans ce cas,le mélange nécessaire d'ammoniac et de gaz hydrocarburé est obtena de la manière la plus simple en utilisant les gaz hydrocarbures poar vaporiser l'ammoniac.
Des composés sulfurés ne doivent pas se présenter dans le mélange hydrocarbures-ammoniac. et s'il est nécessaire, des mesures seront prises poar en parifier les matières premières.
Il est d'usage de séparer l'acide carbonique. Les
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gaz brute provenant de fours à coke, par exemple, peuvent être libérés des composta sulfatés et de l'acide carbonique d'une manière suffisante pour permettre l'extécution da. pro- cédé actuel en les traitant avec une liqueur ammoniacale et ce traitement peat, en même temps, être exécuté de manière telle que ces gaz se trouvent chargés de la quantité d'ammoniac nécessaire à l'exécution de la réaction.
La présence d'humidité est atile en ce sens qu'elle semble déterminer une diminution de la formation du carbone et, lorsqu'il y a pea d'humidité dans les gaz, il estpréfé- rable d'en ajouter, par exemple 2% en volame.
EXEMPLE I.
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La chambre de réaction consiste en un tube en silice olair, dépourvu de revêtement, d'une longueur effective de 30 cm. et d'un diamètre de 2 cm. chauffé dans an foar élec- triqae à 1490 C, Un mélange de gaz dont la composition est :
Ammoniac 55 % en volume, méthane 45 % ( à 95 % de parole, le reste étant constitué principalement par N2) est envoyé à ane vitesse volumétique de 100 unités par minute (la vitesse volamétri- que est définie comme étant le rapport da volume de gas chaud passant par minute dans la chambre de réaction aa vola- me de cette chambre).
Dans ces conditions, le dép8t de car- bone est pratiquement nal et les gaz d'échappement contien- nent seulement de légères traces de carbone en suspension. les gaz d'échappement sont refroidis et l'acide cyanhydrique est enlevé en faisant passer les gaz dans une solution de soude caastiqae à 20%. Les gaz restants sont libérés de l'ammoniac par lavage avec de l'acide sulfurique et le gaz résiduel est analysé poar déterminer aa teneur en hydrocar- bare et en hydrogène.
On troave ainsi qae 93% du méthane sont transformés en acide cyanhydrique formant 21,2 % des gaz d'échappement sortant de la cbre de réaction. L'analyse montre qae le
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gaz résiduel consiste principalement en hydrogène. Il n'y a pas de décomposition appréciable de l'ammoniac.
EXEMPLE II.
Un mélange de gaz formé de deux volames de gaz de houille (éthane 4,27 %,méthane 21, 26 %, hydrogène 35,3%,
CO2 3,8 %, CO 6,2 %, azote 25,57 %) et an volame d'ammoniac peat être préparé de manière convenable en lavant le gaz de hoaille avec ane liqueur ammoniacale à 25 %. et en fournissant la chaleur nécessaire poar condenser les calories absorbées par l'évaporation de l'ammoniac.
Ce mélange est préchauffé à 900 C. environ, dans an récapératear et condait à ane chambre de réaction consistant en ane série de tubes de ythagore de 60 cm. de long et 5 omo de diamètre intérieur, placés dans an four chaaffé aa gaz où ils sont portés à 1400 C ( et la température de la paroi interne étant estiés à 1330 C.), à ane vitesse volumétrique de 150 par minute. Le gaz sortant de ce foar contient environ 12 % d'acide cyanhydriqae correspondant à une transformation de 62,8 % d'hydro carbare . Le dépôt de carbone n'est pas appréciable et aucane décomposition d'ammoinac n'a en lieu.
Une chambre de réac-tion d'an type convenable consiste en ane chambre longue et profonde par rapport à sa largeur.Des chambres de ce genre peavent être disposées en tout nombre désirable côte à côte avec des carneaux de chauffage. interposés entre les ans et les autres de manière à constituer an appareil da type sandwich. Des parois en sillimanite peuvent être disposées à 5 cm, les unes des autres pour former les chambres de réaction étroites chaaffées de chaqae coté.