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La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de l'acide cyanhydrique
Il a déjà été proposé de préparer l'acide cyanhydrique par synthèse directe en faisant passer sur un arc électrique un mélange d'hydrocarbure, d'hydrogène et d'azote ou d'hydrocarbure et d'ammoniac ,Mais on n'a obtenu jusqu'à présent par ce procédé, dans les meilleures conditions, tant avec un arc continu, qu'avec un arc alimenté en courant alternatif, que des rendements médiocres, la consommation d'énergie électrique étant au Minimum de l'ordre de 30 à 40 Kwh par Kg.
d'acide cyanhydrique produit ,
La présente invention a pour objet un procédé qui permet d'améliorer considérablement la quantité d'acide cyanhydri- que produit par rapport à l'énergie électrique consommée, tout en
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conservant un rendement satisfaisant en acide cyanhydrique par rapport aux matières premières mises en oeuvre .
Ce procédé consiste à faire passer un mélange gazeux d'ammoniac et d'hydrocarbure sur un arc électrique sous une pres-. sion comprise entre 50 et 120 m/m de meroure, et de préférence entre 70 et 80 m/m de mercure, le débit du mélange gazeux étant proportionné à la puissance électrique dissipée dans l'arc de façon à être de l'ordre de 180 à 350 litres par heure (volume évalué à 0 et 760 m/m de mercure) pour 1 Kw de puissance dissipée dans l'aro, la durée de contact des gaz avec l'aro étant d'au moins 1/1000 de seconde , et de préférence comprise entre 1/100 et 1/1000 de seconde la Demanderesse a reconnu que la pression du mélange gazeux pouvait être abaissée jusqu'à 40 mm de mercure,
et que la durée de contact des gaz avec l'arc pouvait être accrue jusqu'à 1/25 de seconde la valeur optimum du débit du ce lange gazeux varie, comme il sera indiqué plus loin, selon la nature de l'hydrocarbure utilisé.
Les hydrocarbures que l'on peut utiliser en ±lange avec l'ammoniac pour la mise en oeuvre de l'invention sont le méthane, l'éthane, le propane, le butane, l'éthylène,.le propylène, le butylène, ainsi que leurs divers isomères . On peut utiliser des gaz purs mais aussi des mélanges de ces gaz , en particulier lesmélanges industriels' que l'on trouve dans le commerce . Il est seulement essentiel que le mélange gazeux ne contienne pas d'oxygène car delui-oi abaisse consi- dérablement le rendement par suite de la production de 00, CO2, H2O,et d'oxydes d'azote aux dépens de l'acide cyanhydrique ,
Pratiquement, pour obtenir les meilleurs résultats , on choisira, selon le type d'hydrocarbure utilisé, les débits suivants pour le mélange gaaeux :
- Four le méthane ,270 à 350 litres par heure par Kw de puissance' oonsommé dans l'arc , - Pour les hydrocarbures en C2 240 à 260 litres par heure par KW de
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puissance consommé dans l'arc .
Pour -le s hydrocarbures en C3 et plus,, 180 à 240 litres par heure par Et? de puissance consommé dans l'arc
Sur le dessin annexé on a représenté schématiquement et exemplativemènt un réacteur pouvant être utilisé pour la mise en oeuvre de l'invention
Le réacteur 15 est pourvu d'une double paroi 16 formant chemise d'eau, et des moyens d'évacuation qui sont bien connus et n'ont pas été représentés .
Le mélange gazeux pénètre dans le réacteur par 1 ajutage 17 Les électrodes 18 et 19 sont de préfé- rence disposées obliquement entre elles, et pénètrent dans le réac- teur à travers des parois isolantes 18a et 19a ; elles sont pourvu es de rotors 8,8' qui les font tourner autour de leurs axes,et équipées de dispositifs 7 et 7' grâce auxquels elles peuvent être rapprochées ou écartées l'une de l'autre les détails de ces dispositifs sont connus et ne sont pas indiqués sur le dessin .
Le courant d'alimentation pour l'arc est amené aux électrodes par les bornes 14 et 14'
Les gaz contesant l'acide cyanhydrique sortent du réac- teur en 20 et sont envoyés à un appareil de refroidissement et de récupération de l'acide cyanhydrique Un tel appareil est en lui-même connu, et n'a pas été représenté .
On donne ci-après quelques exemples de réalisation de l'dnvention s Exemple 1 .-
On utilise un réacteur dans lequel les électrodes sont en cuivre et distantes de 85 m/m. On fait passer dans le réacteur , sous une pression absolue de 88 m/m de mercure; 500 litres par heure d'ammoniac et 495 litres par heure de méthane , volu s ' mesurés dans les conditions normales . La tension dans l'arc était de 2.400 à 20500 volts. L'intensité dans l'aro était de 1,8 1,9 ampères .Le cos moyen dé l'arc était de 0,65, correspondant
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aune puissance dissipée dans l'arc de 2,95 Kw, soit une puissance de 1 Kw pour un débit gazeux de 337 1/h (conditions normales) la quantité d'acide cyanhydrique recueillie est de 360 g/h.
La consommation d'énergie dans l'arc est ainsi de 8,2 Kwh par kilo- gramme d'acide cyanhydrique produit et les indications de compteur branché sur la ligne montrent une consommation du 10,2 Kwh par kilogramme d'acide cyanhydrique Parallèlement on a consommé 1 Kg de méthane et 1,1 Kg d'ammoniac , soit un rendement en méthane de 59,5 % ; pour l'ammoniac 57,1 % sont transformésen acide cyanhydrique et 34% sont récupérables sous forme de sulfate d'ammoniaque par exemple .
Exemple 2.-
Dans le réacteur de l'exemple 1 , on envoie sous une pres- sion absolue de 64 m/m de mercure ,500 litres par heure d'ammoniac et 155 1/h de propylène mesurés dans les conditions normales.
L'arc est alimenté sous une tension de 2. 600 volts avec un courant de 1,75 amples . Le cosde l'arc est de 0,62 et la puissance dissipée de 2,8 Kw , soit une puissance de 1 Kw pour un débit gazeux de 234 1/h . Dans ces conditions , il a été produit 320 g par heure d'acide oyanhydrique .La consommation d' énergie dans l'arc est alors de 8 Kwh par kilogramme d'acide cyanhydrique et la consomma. tion à la ligne est de 9,8 Kwh. Il a été consommé en matière 900 g de propylène et 1.180 g d'ammoniac pour un kilogramme d'acide cyanhydrique Le rendement en hydrocarbure est ainsi de 57,6 % et de 53.4% en ammoniac transormé, 37% de l'ammoniacm is en oeuvre sont récupérables .
Exemple 3.- . Dans le réacteur de l'exemple 1 , on fait passer sous une pression absolue de 68 m/m de mercure, 500 litres par heure d'am- moniac et 125 litres par heure de butane, mesurés dans les condi- tions normales . L'arc est alimenté sous une différence de poten- tiel de 2.520 volts par un courant d'intensité 1,80 ampères
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Le cos # de cet arc est de 0,66 et la puissance dissipée de..,:
1 kw, soit une puissance de 1 kw pour un débit gazeux de 208 1/h . On a alors produit par heure 327 g d'acide cyanhydrique sous forme d'un gaz'titrant 21 % HCN mélangé d'hydrogène et d'un excès d'ammoniac , La consommation d'énergie dans l'arc est de 8,55 Kwh par kilogramme d'HCN, l'énergie enregistrée, consommée à la ligne s'élevant à 10,4 Kwh par kg HCN. La quantité de butane consommée est de 1 kg et oelle de l'ammoniac de 1,15 kg par kilogramme d'acide cyanhydri- que . Le rendement en hydrocarbure est donc de 53,6 %; 54,9 % d'ammoniac sont transformés en HCN et 35 % d'ammoniac mis en oeuvre sont récupérables Exemple 4 .-
Le réaoteur utilisé maintenant comporte deux électrodes de. tungstène distantes de 95 mm.
Les gaz arrivent dans le réacteur sous la pression absolue de 70'mm de mercure à raison de 500 litres par heure d'ammoniao et de 178 litres par heure de propane ,mesu- rés à 0 et 760 mm. L'arc est alimenté sous 2a400 volts par un courant d'intensité 1,8 ampères . 0 le cos # de l'arc est de 0,82 , la puissance dissipée de 3,3 Kw, soit une puissance de 1 Kw pour un débit gazeux de 205 1/h . La quantité d'acide cyanhydrique produite s'élève à 381 g par heure sous forme d'un gaz à 23 % d'HCN mélangé d'hydrogène et d'ammoniac en excès ?,'énergie nécessaire pour produire 1 kilogramme d'acide cyanhydrique a été dans l'arc -de 8,15 Kwh avec une quantité d'énergie consommée à la ligne de 9,9 Kwh .
Il a été oonsommé par kilogramme d'acide oyan- hydrique 880 g. de propane et 1,000 g. d'ammoniac . Le rendement en propane était ainsi de 61,8 % , celui de l'ammoniac transformé en acide cyanhydrique de 63 % avec une proportion d'ammoniac réoupérable de 27 % .
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The present invention relates to a method of manufacturing hydrocyanic acid
It has already been proposed to prepare hydrocyanic acid by direct synthesis by passing over an electric arc a mixture of hydrocarbon, hydrogen and nitrogen or of hydrocarbon and ammonia, but it has not been obtained until 'now by this process, under the best conditions, both with a direct arc, with an arc supplied with alternating current, as mediocre yields, the consumption of electrical energy being at least of the order of 30 to 40 Kwh per Kg.
hydrocyanic acid produced,
The present invention relates to a process which makes it possible to considerably improve the quantity of hydrocyanic acid produced relative to the electrical energy consumed, while at the same time
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retaining a satisfactory yield of hydrocyanic acid relative to the raw materials used.
This process consists of passing a gaseous mixture of ammonia and hydrocarbon over an electric arc under a pressure. concentration between 50 and 120 m / m of meroure, and preferably between 70 and 80 m / m of mercury, the flow rate of the gas mixture being proportional to the electric power dissipated in the arc so as to be of the order of 180 to 350 liters per hour (volume evaluated at 0 and 760 m / m of mercury) for 1 Kw of power dissipated in the aro, the duration of contact of the gases with the aro being at least 1/1000 of a second , and preferably between 1/100 and 1/1000 of a second, the Applicant has recognized that the pressure of the gas mixture could be lowered to 40 mm of mercury,
and that the duration of contact of the gases with the arc could be increased up to 1/25 of a second, the optimum value of the flow rate of this gas mixture varies, as will be indicated below, according to the nature of the hydrocarbon used.
The hydrocarbons which can be used in ± mixture with ammonia for the implementation of the invention are methane, ethane, propane, butane, ethylene, propylene, butylene, as well as than their various isomers. It is possible to use pure gases but also mixtures of these gases, in particular the industrial mixtures which are commercially available. It is only essential that the gas mixture does not contain oxygen as this considerably lowers the efficiency due to the production of 00, CO2, H2O, and nitrogen oxides at the expense of hydrocyanic acid. ,
In practice, to obtain the best results, one will choose, according to the type of hydrocarbon used, the following flow rates for the gas mixture:
- Methane furnace, 270 to 350 liters per hour per Kw of power consumed in the arc, - For C2 hydrocarbons 240 to 260 liters per hour per KW of
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power consumed in the arc.
For hydrocarbons in C3 and more, 180 to 240 liters per hour per Et? power consumed in the arc
In the attached drawing there is shown schematically and by way of example a reactor which can be used for the implementation of the invention.
The reactor 15 is provided with a double wall 16 forming a water jacket, and discharge means which are well known and have not been shown.
The gas mixture enters the reactor through the nozzle 17 The electrodes 18 and 19 are preferably arranged obliquely between them, and enter the reactor through the insulating walls 18a and 19a; they are provided with rotors 8,8 'which make them turn around their axes, and equipped with devices 7 and 7' thanks to which they can be brought closer or apart from each other the details of these devices are known and are not shown in the drawing.
The supply current for the arc is supplied to the electrodes through terminals 14 and 14 '
The gases containing the hydrocyanic acid exit the reactor at 20 and are sent to an apparatus for cooling and recovering the hydrocyanic acid. Such an apparatus is in itself known, and has not been shown.
Some embodiments of the invention are given below. Example 1 .-
A reactor is used in which the electrodes are made of copper and at a distance of 85 m / m. Passed through the reactor under an absolute pressure of 88 m / m of mercury; 500 liters per hour of ammonia and 495 liters per hour of methane, volu s' measured under normal conditions. The voltage in the arc was 2,400-20,500 volts. The current in the aro was 1.8 1.9 amps. The mean cos of the arc was 0.65, corresponding
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aa power dissipated in the arc of 2.95 Kw, ie a power of 1 Kw for a gas flow rate of 337 1 / h (normal conditions), the quantity of hydrocyanic acid collected is 360 g / h.
The energy consumption in the arc is thus 8.2 Kwh per kilogram of hydrocyanic acid produced and the indications of the meter connected to the line show a consumption of 10.2 Kwh per kilogram of hydrocyanic acid. consumed 1 kg of methane and 1.1 kg of ammonia, ie a methane yield of 59.5%; for ammonia, 57.1% are transformed into hydrocyanic acid and 34% are recoverable in the form of ammonia sulphate, for example.
Example 2.-
Into the reactor of Example 1, 500 liters per hour of ammonia and 155 1 / h of propylene, measured under normal conditions, are sent under an absolute pressure of 64 m / m of mercury.
The arc is powered at a voltage of 2,600 volts with a current of 1.75 ample. The arc cosde is 0.62 and the power dissipated is 2.8 Kw, i.e. a power of 1 Kw for a gas flow rate of 234 1 / h. Under these conditions, 320 g per hour of hydrocyanic acid were produced. The energy consumption in the arc is then 8 Kwh per kilogram of hydrocyanic acid and consumed it. tion to the line is 9.8 Kwh. 900 g of propylene and 1,180 g of ammonia were consumed in terms of one kilogram of hydrocyanic acid The hydrocarbon yield is thus 57.6% and 53.4% in processed ammonia, 37% of the ammonia in artwork are recoverable.
Example 3.-. In the reactor of Example 1, 500 liters per hour of ammonia and 125 liters per hour of butane, measured under normal conditions, are passed under an absolute pressure of 68 m / m of mercury. The arc is supplied at a potential difference of 2,520 volts by a current of 1.80 amperes.
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The cos # of this arc is 0.66 and the dissipated power is ..,:
1 kw, i.e. a power of 1 kw for a gas flow rate of 208 1 / h. 327 g of hydrocyanic acid were then produced per hour in the form of a gas titrating 21% HCN mixed with hydrogen and an excess of ammonia.The energy consumption in the arc is 8.55 Kwh per kilogram of HCN, the energy recorded, consumed at the line amounting to 10.4 Kwh per kg HCN. The amount of butane consumed is 1 kg and the amount of ammonia is 1.15 kg per kg of hydrocyanic acid. The hydrocarbon yield is therefore 53.6%; 54.9% of ammonia are converted into HCN and 35% of ammonia used can be recovered. Example 4 .-
The reaotor used now has two electrodes. tungsten 95 mm apart.
The gases enter the reactor under the absolute pressure of 70mm of mercury at a rate of 500 liters per hour of ammonia and 178 liters per hour of propane, measured at 0 and 760 mm. The arc is supplied at 2400 volts by a current of intensity 1.8 amperes. 0 the cos # of the arc is 0.82, the power dissipated is 3.3 Kw, i.e. a power of 1 Kw for a gas flow rate of 205 1 / h. The amount of hydrocyanic acid produced is 381 g per hour as a 23% HCN gas mixed with excess hydrogen and ammonia ?, 'the energy required to produce 1 kilogram of hydrocyanic acid was in the arc of 8.15 Kwh with a quantity of energy consumed at the line of 9.9 Kwh.
It was consumed per kilogram of hydrochloric acid 880 g. of propane and 1,000 g. ammonia. The propane yield was thus 61.8%, that of the ammonia converted into hydrocyanic acid 63% with a re-cutable ammonia proportion of 27%.