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" Procédé de production d'acide cyanhydrique "
La présente invention se rapporte à la fabrication de l'acide cyanhydrique au moyen de réactions exécutées à hantas températures entre de l'ammoniac et des gaz hydrocarbures.
Par "gaz hydrocarbarés ", il faut entendre des hydrocarbures tels que le méthane et l'éthane et les éléments inférieurs de la série de la paraffine, les hydrocarbures non satarés et les hydrocarbures aromatiques, les gaz naturels oa indus- triels contenant des hydrocarbures de ce genre ou tous au- tres hydrocarbures gazeax dans les conditions de travail et capables de réagir en donnant de l'acide cyanhydrique ga- zeux.
Les réactions qui se produisent peuvent être rédui- tes, par exemple. de la manière suivante: avec le méthane :CH4 + NH3 HCN + 3H2 avec l'éthane : C2H6 + 2NH3 = 2HCN + 5H2
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On voit que d'antres réactions non désirées peuvent également, se produire; en particalier, une décomposition de l'ammoniac en ses éléments ou des décompositions des hy- drocarbures donnant lion à la formation de carbone solide et une polymérisation ou une décomposition de l'acide cyanhydri- que formées peavent, également, se produire; il y a lieu de les éviter.
On a déjà proposé d'exécuter la réaction entre le métha- ne et l'ammoniac à haates températures poar obtenir de l'aci- de cyanhydrique et, également, poar obtenir du gaz, de l'a- cide cyanhydrique et da carbone. La demanderesse a trouvé que la formation da carbona est extrêmement préjudiciable considérée au point de vue de l'exécation d'an procédé con- tinu, car les dépôts de carbone nécessitent des arrêts fré- qaents dans les appareils utilisés, pour permettre le par- gangs de ceux-ci et pour éviter leur engorgement.
Le procédé idéal consisterait à obtenir le rendement maximum en acide cyanhydrique gazeag et une production minina de carbone ainsi qatane décomposition minima de l'ammoniac en ses éléments . Pratiquement, pour concilier ces diverses exigences, des difféculités se sont présentées, car des con- ditions diverses modifient, de manière différentes, ces di- verses exigences. Par exemple, l'atilisation d'une tempéra- tare élevée détermine une augmentation da rendement en acide cyanhydrique , mais, provoque, également, *une augmentation de la décomposition da méthane et de l'ammoniac-, en leurs éléments.
Si l'on veut éviter cette décomposition nuisible en faisant passer rapidement les gaz dans la chambre de réac- tion, au delà d'an certain point, le rendement en acide cyan- hydrique tombe. De même, la forme et la nature de la chari- bre de réaction agissent de manière variées sur la réaction générale et sar les réactions secondaires.
Dans une autre demande de brevet déposée ce même joar, pour un "Procédé de production d'acide cyanhydrique (cas A) la demanderesse a décrit un procédé, suivant lequel, entre.
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antres, un excès d'ammoniac est atilisé. Cette méthode est considérée comme étant la mailleure. mais, le procédé peut, également, être exécuté, quoique, avec an rendement moindre, en prenant la quantité stoichiométrique d'ammoniac, ou même une quantité moindre, pourvu qu'une quantité notable d'an diluant tel qae l'hydrogène oa l'azote soit présent.
En conséquence, la présents invention consiste, toat d'abord, en an procédé saivant lequel on fait réagir an hydrocarbare avec la proportion stoichiométriqae d'ammoniac oa, marna, avec ane proportion moindre, en présence d'une grande quantité d'hydrogène comme dilaant, et en faisant pas- ser les gaz rapidement à ane température d'au moins 11500 C à travers une chambre de réaction sans revêtement et dans des conditions défavorables à la décomposition des réactifs en leurs éléments.
L'invention vise, également, l'atilisation de moyens complémentaires ci-après, décrits et poavant être utilises, aussi bien dans le cas d'une insuffisance de la quantité d'ammoniac, qae dans tout autre cas.
L'observation des conditions suivantes permet, également d'obtenir le rendement maximum.
1. La tempéra tare doit être aassi élevée qae possible.
En pratiqae, 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 paroi 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 procéda peat gtre exécatd de manière à donner une transformation pratiquement complè- te.
2. La durée de l'exposition da mélange de réaction à une température (de la paroi interne) @ excédant 1150 C. doit être coarte, car, autrement, il y aarait tendance à la
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décomposition de l'ammoniac et de l'hydrocarbure en leurs éléments, cette décomposition condaisant à une séparation da carbone. Le mélange gazeax doit donc passer rapidement à travers la chambre de réaction. Il est également, conseil- lable de porter le mélange gazeax aussi rapidement que possi- ble à la température de réaction par an chauffage rapide pou- vant être exécuté à toate allure désirée dans le stade final da chauffage.
Il est glas avantageux de préchauffer le mé- lange gazeux et il est même possible de le préchauffer à une température de 900 C C. oa à une température sapériear.- oa même à 1000 C., sans décomposition semsible, 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 que cela est décrit. Il est éga- lement désirable de refroidir les gaz très rapidement dès qae la réaction a eu. liea, La chaleur restante peat être ati- lisée au préchauffage des gaz par échanges thermiques.
3. La nature de la chambre de réaction doit être telle que la décomposition de l'ammoniac et de l'hydrocarbure en leurs éléments soit évitée aatant qae possible. En pratique, ceci signifie qaa la présence de surfaces antres qae celles nécessaires poar transmettre la quantité de chaleur requise dans la zône de réaction doit être évitée; donc, des prévau- tions doivent être prises pour que les surfaces ne soient pas d'une nature telle qu'une décomposition tende à se produire.
Par exemple, des surfaces lisses doivent âtre préférées aux surfaces rugueuses, et l'on ne doit pas utiliser de maté- riaax contenant des substances capables de provoquer an crac- king , par exemple, des briqaes contenant de l'oxyde de fer.
Des matériaux appropriés sont la silice vitrifiée ou la sil- limanite. La chambra de réaction ne doit pas être pourvue de revêtement, c'està-dire elle ne doit pas contenir de ma- tériaax inertes oa catalytiques en dehors des surfaces néces- saires à la réaction car des surfaces étendues présentées aux
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gaz sont de nature à déterminer une décomposition de ceux-ci
La remarqae précédente se rapporta aux desiderata con- cernant la mise en oeuvre da procédé actael de production de l'acide cyanhydrique.
Les noavelles matières premières peavent provenir de diverses sources; par exemple, ils pea- vent consister en hydrocarbures gazeux convenables existant à l'état natarel, à l'état de gaz de hoaille, de gaz de foar à coke, de gaz provenant d'installations de cracking d'huile oa de gaz provenant dhinstallations d'hydrogénation destrac- trice et ces gaz peavent être utilisés directemsnt oa après traitement préalable, c'est-à-dire, après pyrolyse poar for- mer des hydrocarbures benzéniques qai sont, ensuite, enlevés oa après enrichissement en hydrocarbures par toute méthode convenable.
Il sera, également, préférable d'atiliser an gaz contenant an hydrocarbure tel qae ceux qai se prodaisent dans la nature oa qai sont obtenas dans une opération industriel- le sans recourir à des mesures spéciales poar séparer les constituants étrangers tels qae l'oxyde de carbone Qa l'azo- te. L'ammoniac est généralement atilisable à l'état de sola- tion aqaease ou à l'état d'ammoniac liqaide anhydre et,dans ce cas, le mélange nécessaire d'ammoniac et de gaz hydrocar- barés est obtenu de la manière la plas simple en atilisant les gaz hydrocarbures poar Vaporiser l'ammoniac.
Des compo- sés salfarés ne doivent pas être présents dans le mélange d'hydrocarbure et d'ammoniac et, si cela est nécessaire,les matières premières doivent être libérées de ces composés.
Il est d'usage de séparer l'acide carbonique. Les gaz bruts provenant de foars à coke, par exemple, peavent être libérés des composés, salfarés et de l'acide carbonique d'une manière suffisante poar permettre l'exécation da procédé ac- tael en les traitant avec une liqaear ammoniacale et ce trai- tement peat, en même temps être exécuté de manière telle qae ces gaz se trouvent chargés de la quantité d'ammoniac né- cessaire à l'exécution de la réaction.
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La présence d'humidité est utile en ce sens qu'elle sem- ble déterminer une diminution dans la formation du. carbone et, lorsqu'il y a pan d'humidité dans les gaz, il est préfé- rable d'en ajouter, par exemple 2% en volame. Ce moyen est très atile dans la formation d'acide cyanhydrique en partant d'hydrocarbures et d'ammoniac.
EXEMPLE .
Un mélange de gaz formé de 34,4 % d'ammoniac (théorique- ment à 93 %) et le reste de gaz de houille (méthane 32,6 hydrogène 35) est envoya dans la chambre de réaction à une vitesse de 85 volumes par minute (c'est-à-dire que, par mi- note , il passe dans la chambre de réaction 85 fois son vola- me de gaz chaude, à travers an tube de silice de 8,6 cm. de diamètre intérieur et de 60 cm. de longueur; ce tube est chauffé dans an foar à gaz à la température de 1500 C. L'a- cide cyanhydriqae produit est récupéré en faisant passer les gaz d'échappement à travers une solation de soude caas- tique à 20 % et l'ammoniac par absorption dans de l'acide salfariqae concentré.
Dans ces conditions, il n'y a pas de dé - composition appréciable de l'ammoniac; il se produit seule- ment une très petite décomposition des hydrocarbures (envi- ron 7% ) tandis que 8,6% d'hydrocarbures et 52,5% d'ammoniac sont transformés en acide cyanhydrique.
Une chambre de réaction d'un type approprié est une chambre longue et profonde par rapport à sa largeur; plu- siears chambres de ce type peavent être disposées côte à cate avec des carneaax de chauffage disposés entre eux de manière à constituer un appareil un type sandwich. Des parois plates en sillimanite peuvent être disposées à 5cm, les ânes des autres pour former des chambres de réaction étroites chauffées de chaque côté.