安德卢梭法中的反应器方案

摘要

一种用于制备氰化氢的方法包括:将反应混合物进料进料至各自包括含铂的催化剂床的多个主反应器，所述反应混合物进料包含气态氨、甲烷和氧气;确定所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率是否处于或低于阈值;当所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率处于或低于所述阈值时，在所述多个主反应器中识别出一个或多个次优反应器;以及当识别出所述一个或多个次优反应器时，将所述反应混合物进料补充进料至一个或多个补充反应器，其中所述一个或多个补充反应器的每一个包括含铂的催化剂床。可以代替所述反应混合物进料至所述一个或多个次优反应器的进料，进行所述补充进料，或除了所述反应混合物进料至所述一个或多个次优反应器的进料之外，还进行所述补充进料。总的方法足以保持所述一个或多个补充反应器和所述主反应器中的总测量氰化氢生产率在所需的总氰化氢生产率范围内。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请权利要求2012年12月18日提交的题为“安德卢梭法中的反应 器方案(REACTOR SCHE ME IN ANDRUSSOW PROCESS)”的美国临时专 利申请系列号61/738,884的优先权，其公开通过引用以其全部内容结合 在此。

技术领域

本公开涉及用于由甲烷、氨和氧制备氰化氢(HCN)的安德卢梭法的反 应器方案。

背景技术

安德卢梭法用于氰化氢(HCN)由甲烷、氨和氧在铂或铂合金催化剂上 的气相制备。将过滤过的氨、天然气和空气进料至反应器中并在包含铂或 铂合金的催化剂的存在下加热至约800℃至约2,500℃。甲烷可以由天然 汽提供，其可以进一步纯化。具有两个碳、三个碳或更多的烃可以存在于 天然气中。虽然可以使用空气作为氧的源，该反应也可以用富集氧的空气 或末稀释的氧(例如，氧安德卢梭法)进行。可以将来自反应器流出物的热 在一个或多个废热锅炉中回收，所述废热锅炉也将反应器流出物冷却至所 需的温度。可以将含有HCN的反应器出口气输送通过氨吸收过程以移除 末反应的氨。这可以通过与磷酸铵溶液、磷酸或硫酸接触以移除氨完成。 可以将产物出口气从氨吸收器输送通过HCN吸收器，在此可以加入冷水 以带走HCN。可以将HCN-水混合物送至氰化物汽提器，在此可以将废 物从该液体移除。此外，可以将HCN-水混合物输送通过分馏器以在将产 物储存在槽中或作为进料使用之前浓缩HCN。

很多组合安德卢梭法的HCN制备设备包括并联运行的多个反应器， 以增加HCN的总生产率。在这些多反应器安德卢梭系统的运行过程中， 一个或多个反应器中的催化剂可以不可预测地以次优转化产率开始运行， 如当催化剂床达到其寿命终点时。一个或多个催化剂床的这种不可预测的 次优运行可以导致进料至系统的反应物的次优转化率和HCN的次优产率， 或者因为一个或多个催化剂床的次优运行，或者因为当设备预期以满容量 运行时的过程中出乎意料地关闭一个或多个次优反应器。

次优反应器不仅可以导致总转化率和产率低于所需的转化率或产率， 次优反应器还可以导致送至设备的随后纯化和处理部分的产物流中HCN 的不一致流动和浓度。进料至纯化和处理系统的HCN的不一致流动和浓 度可以导致HCN产物的最终生产率上的不稳定变动。不均匀运行还可以 导致下游操作的较不经济运行。HCN的生产率或浓度上的变动还可以导 致品质顾虑。例如，HCN生产率上的变动可以导致下游客户生产率上的 变动。

当使用富集氧的安德卢梭法或氧安德卢梭法时与空气安德卢梭法比 较可以遭遇一些另外的困难。在空气安德卢梭法中，氧进料流包括具有约 20.95摩尔%氧的氧含量的空气。富集氧的或氧安德卢梭法具有氧含量大 于空气中的氧含量的含氧迸料流，如对于富集氧的安德卢梭法约21摩尔% 氧至约30摩尔%氧或对于氧安德卢梭方法约26摩尔%氧至约100摩尔% 氧。例如，采用反应物进料中更浓缩的氧含量，该方法倾向于以更浓缩的 方式进行，以使得该方法可能倾向于产生更高浓度的所有产物，包括副产 物。富集氧的安德卢梭法或氧安德卢梭法中的设备可以，因此，更易于影 响杂质的积累，所述杂质在空气安德卢梭法中可以更容易地从系统吹扫。 与空气安德卢梭法比较，更大速率的副产物积累对于富集氧的安德卢梭法 或氧安德卢梭法可以导致设备的腐蚀或更频繁的关闭。此外，因为富集氧 的安德卢梭法或氧安德卢梭法中的试剂和产物可以更浓缩，系统可以比空 气安德卢梭法中对试剂的浓度上的变化更敏感。例如，试剂浓度上的局部 变化可以导致催化剂床内的局部热点，这与空气安德卢梭法比较可以减少 催化剂的寿命。富集氧的或氧安德卢梭法对进料气体的加热值上的改变更 敏感;因此，进料流的组成上小的变化可以导致反应器中比对于在空气安 德卢梭法中相似的进料流组成观察到的更大的温度波动。此外，富集氧的 或氧安德卢梭法中试剂的浓度或流速上的变化可以导致该方法的总效率 上与空气安德卢梭法比较更大的差别。

在以下文章中描述了HCN制备的各个方面:Eric.L.Crump，美国环 境保护署(U.S.Environmental Protection Agency)，空气质量计划和标准办 公室(Office of Air Quality Planning and Standards)，对于所提出的氨化物制 备的经济影响分析NESHAP(Economic Impact Analysis For the Proposed  Cyanide Manufacturing NESHAP)(2000年5月)，在 http：//nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi?Dockey=P100AHGl.PDF在线可得，涉 及HCN的制备、最终使用和经济影响;N.V.Trusov，硫化合物和甲烷的 高级同系物对由安德卢梭法的氨化氢制备的影响(Effect of Sulfur  Compounds and Higher Homologues of Methane on Hydrogen Cyanide  Production by the Andrussow Method)，Rus.J.of Applied Chemisuy，第74 卷，第10期，第1693-97页(2001)涉及天然气的不可避免组分，如硫和甲 烷的高级同系物对通过安德卢梭法的HCN制备的影响;清洁发展机制 (CDM)执行理事会(Clean Development Mechanism(CDM)Executive  Board)，联合国气候变化框架公约(United Nations Framework Convention  on Climate Change)(UNFCCC)，清洁发展机制项目设计文件表格(Clean  Development Mechanism Project Design Document Form)(CDMPDD)，第3 版，(7月28日，2006)，在 http∶//cdm.unfccc.int/Reference/PDDs Forms/PDDs/PDD form04 v03 2.pdf在线可得，涉及HCN通过安德卢梭法的制备;以及GaryR.Maxwell等， 在氨化氢制备技术的转移中确保工艺安全性(Assuring process safety in  the transfer of hydrogen cyanide manufacturing technology)，J.of Hazardous  Materials，第142卷，第677-84页(2007)涉及HCN的安全制备。

发明内容

如上所述，现有安德卢梭系统具有的问题可以包括一个或多个反应器 中归因于不可预期的次优催化剂活性的次优转化率，其可以导致对于末计 划的或频繁的催化剂替换的需要。此外，归因于差催化剂活性的次优转化 率可以导致整个安德卢梭系统的生产率上不可预期的变动。本公开描述一 种用于制备氰化氢的系统，所述系统可以避免或减少在多反应器安德卢梭 系统中归因于在低于所需活性运行的一个或多个反应器中的催化剂或归 因于反应器中从旧催化剂至新催化剂的调换的次优转化率对氰化氢的影 响。本公开的系统包括在对获得其中系统在如果全部反应器按容量运行下 运行的工厂的最大速率需要的数量的反应器之外，补充反应器的使用。刚 一检测到特定的反应器的次优运行，就可以活化补充反应器以替换或补充 次优反应器。补充反应器可以因此迅速地补救次优转化率的问题并且可以 提供更一致并且可预测的经由安德卢梭法的氰化氢制备的速率。

本发明描述了一种用于制备氰化氢的方法。该方法可以包括:将反应 混合物进料进料至各自包含含铂或铂合金的催化剂床的多个主反应器。反 应混合物进料可以包含气态氨、甲烷和氧气。在将反应混合物进料进料的 同时，可以确定多个主反应器的任一个中的氰化氢的百分比产率是否处于 或低于阈值，并且当多个主反应器的任一个中的氰化氢的百分比产率处于 或低于阈值时，可以识别出多个主反应器中的一个或多个次优反应器。当 识别出一个或多个次优反应器时，可以将反应混合物进料补充进料至一个 或多个补充反应器，其中所述一个或多个补充反应器的每一个包含含铂或 铂合金的催化剂床。刚一开始补充进料，就可以停止至一个或多个次优反 应器的反应混合物进料。所述确定、所述补充进料以及所述停止可以足以 保持一个或多个补充反应器和除了一个或多个次优反应器之外的主反应 器中的总测量氰化氢生产率，其在所需的总氰化氢生产率范围内。

本公开还描述了一种用于制备氰化氢的方法，所述方法包括:将反应 混合物进料进料至各自包含含铂或铂合金的催化剂床的多个主反应器。反 应混合物进料可以包含气态氨、甲烷和氧气。在将反应混合物进料进料的 同时，可以确定多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率是否处 于或低于阈值，并且当多个主反应器的任一个中的氰化氢的百分比产率处 于或低于阈值时，可以识别出多个主反应器中的一个或多个次优反应器。 可以将反应混合物进料补充进料至各自包含含铂或铂合金的催化剂床的 一个或多个补充反应器。补充进料可以足以保持一个或多个补充反应器和 多个主反应器中的总测量氰化氢生产率，其在所需的总氰化氢生产率范围 内。

本公开还描述了一种用于制备氰化氢的系统。该系统可以包括各自包 含含铂或铂合金的催化剂床的多个主反应器，其中多个主反应器能够提供 第一氰化氢生产率;以及各自包含含铂或铂合金的催化剂床的一个或多个 补充反应器。进料系统可以将反应混合物进料以足以提供第一氰化氢生产 率的速率进料至一个或多个反应器，其中反应混合物进料可以包含气态氨 甲烷和氧气。控制系统可以配置为确定多个主反应器中的任一个中的氰化 氢的百分比产率是否低于阈值，识别出具有低于阈值的氰化氢的百分比产 率的一个或多个次优反应器，开始反应混合物进料至一个或多个补充反应 器的补充进料，停止至一个或多个次优反应器的反应混合物进料，以及将 一个或多个补充反应器和除了一个或多个次优反应器之外的主反应器中 的总测量氰化氢生产率保持在所需的总氰化氢生产率范围内。

本公开还描述了一种用于制备氰化氢的系统，所述系统可以包括:各 自包含含铂或铂合金的催化剂床的多个主反应器，其中多个主反应器能够 提供第一氰化氢生产率;以及各自包含含铂或铂合金的催化剂床的一个或 多个补充反应器。进料系统可以将反应混合物进料以足以提供第一氰化氢 生产率的速率进料至一个或多个反应器，其中所述反应混合物进料可以包 含气态氨、甲烷和氧气。控制系统可以配置为确定多个主反应器的任一个 中的氰化氢的百分比产率是否低于阈值，识别出多个主反应器中具有低于 阈值的氰化氢的百分比产率的一个或多个次优反应器，开始反应混合物进 料至一个或多个补充反应器的补充进料，以及将多个主反应器和一个或多 个补充反应器中的总测量氰化氢生产率保持在所需的总氰化氢生产率范 围内。

本发明的系统和方法的这些和其他实例和特征将在以下的具体实施 方式中部分给出。发明内容意在提供本发明的主题的概述，并且不意于提 供排他的或详尽的说明。包括下面的具体实施方式以提供关于本发明的系 统和方法的进一步信息。

附图说明

图1是用于氰化氢经由安德卢梭法的制备的实例方法的流程图。

图2是可以作为图1的方法的一部分包括的实例氰化氢合成系统的 流程图。

具体实施方式

氰化氢通过安德卢梭法的合成(参见，例如，Ullmann′s Encyclopedia of  Industrial Chemistry，第8卷，VCH Verlagsgesellschaft，Weinheim，1987， 第161-162页)可以在气相中在包含铂或铂合金，或其他金属的催化剂上 进行。在作为美国专利号1,934,838公开的原始安德卢梭专利等中发现并 描述了适合用于进行安德卢梭法的催化剂。在安德卢梭的原始工作中，他 公开了催化剂可以选自在约1000℃的工作温度不熔(固体)的氧化催化剂; 他将铂、铱、铑、钯、饿、金或银包括作为或者纯形式或者合金形式的催 化活性金属。他还注意到也可以使用某些基本金属(base metals)如稀土金 属、钍、铀等，如不熔氧化物或磷酸盐的形式，并且可以将催化剂或者形 成为网(筛)，或沉积在耐热性固体载体如二氧化硅或氧化铝上。

在的随后开发工作中，选择了含铂的催化剂，这归因于它们的功效和 金属即使是丝网或网形式的耐热性。例如，可以使用铂-铑合金作为催化 剂，其可以是金属丝网或筛如纺织或编织丝网片的形式，也可以沉积在载 体结构体上。在一个实例中，纺织或编织丝网片可以形成筛形结构，其具 有20-80目的尺寸，例如，具有约0.18mm至约0.85mm的尺寸的开口。 催化剂可以包含约85重量%至约95重量%Pt和约5重量%至约15重量% Rh，如85/5Pt/Rh，90/10，或95/5Pt/Rh。铂-铑催化剂还可以包含小量的 金属杂质，如铁(Fe)、钯(Pd)、铱(Ir)、钌(Ru)和其他金属。杂质金属可以 以痕量，如约10ppm以下存在。

安德卢梭法的宽范围的可能实施方案描述在德国专利549，055中。在 一个实例中，在约800至2，500℃，1,000至1,500℃，或约980至1050℃ 的温度使用包含串联设置的多个具有10%铑的Pt的细目丝网的催化剂。 例如，催化剂可以是可商购的催化剂，如可得自英国伦敦的Johnson  Matthey Plc的Pt-Rh催化剂丝网，或可得自德国哈瑙的Heraeus Precious  Metals GmbH＆Co.的Pt-Rh催化剂丝网。

本公开描述了一种用于氰化氢经由安德卢梭法的制备的方法和系统。 在多个实施方案中，本公开的方法和系统可以包括多个反应器安德卢梭法 的反应器方案，其中化学品制备工厂用最大生产率分级，如经由政府许可。 当主反应器全部在预期转化率和进料速率运行时，特定数目的主反应器可 以足以支持允许的速率或所需的速率。本公开的方法和系统包括一个或多 个补充反应器，所述补充反应器可以用于或者替换次优地发挥性能的主反 应器或补充次优地发挥性能的主反应器。归因于在低于所需的活性运行的 催化剂的次优性能或归因于反应器中从旧催化剂调换为新催化剂，主反应 器可以成为次优的。

在当反应器在预期转化率运行时足以支持工厂的最大、允许速率的反 应器之外，一个或多个补充反应器的使用与更传统的安德卢梭法和系统比 较对于本公开的方法和系统需要更大的资本成本。然而，额外的资本成本 可以从多个反应器系统提供更一致的生产率。更一致的生产率可以提供安 德卢梭法其他部分(如氨回收、氰化氢纯化和废水处理，描述下面的)更加 一致的运行，并且可以对通过安德卢梭法制备的氰化氢的下游用户提供更 加恒定运行。一个或多个补充反应器的使用还可以允许预定的维护而不是 匆忙的催化剂更换，从而减少成本并提高系统在线的时间。

与空气安德卢梭法比较，本公开的方法和系统在富集氧的安德卢梭法 或氧安德卢梭法中可以是特别有用的。空气安德卢梭法使用具有大约 20.95摩尔%氧的空气作为含氧迸料流。富集氧的安德卢梭法使用具有大 于在空气中发现的氧含量的含氧迸料流，例如，具有约21摩尔%氧至约 26%、27%、28%、29%或至约30摩尔%氧的进料流，如约22摩尔%氧、 23%、24%或约25摩尔%氧。氧安德卢梭法使用具有约26摩尔%氧、27%、 28%、29%，或约30摩尔%氧至约100摩尔%氧的含氧进料流。在一些实 施方案中，氧安德卢梭法可以使用具有约35摩尔%氧、40%、45%、50%、 55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或约100摩尔% 氧的含氧进料流。

在不同的实例中，富集氧的安德卢梭法中，或具有小于100摩尔%氧 的含氧进料流的氧安德卢梭法中的含氧进料流可以通过以下各项中的至 少一个产生:通过将空气与氧混合，通过将氧与任意合适的气体或气体的 组合混合，或通过从含氧气体组合物如空气移除一种或多种气体。

存在使用富集氧的或氧安德卢梭法代替空气安德卢梭法的益处。有益 地，通过使用富集氧的或氧安德卢梭法，在流出物流中可以产生比空气安 德卢梭法中更大的比例的氢。同样，在富集氧的或氧安德卢梭法中，在含 氧进料流中存在较少非反应性或杂质材料，这减少所需的试剂在加入至反 应器之前的加热成本，导致减少的能量成本。用于制备等量HCN的设备 对于富集氧的或氧安德卢梭法还可以是比对于空气安德卢梭法更紧凑的 (更小)。

然而，富集氧的安德卢梭法或氧安德卢梭法可以具有在空气安德卢梭 法中未经历的多个问题。此外，随着进料气体的氧浓度增加，问题被放大。 例如，富集氧的或氧安德卢梭法中的试剂由其他气体，如惰性气体较少地 稀释。因此，富集氧的或氧安德卢梭法倾向于以比空气安德卢梭法更浓缩 的方式进行。如此，富集氧的或氧安德卢梭法倾向产生更高浓度的全部产 物，包括副产物。如果必须将一个反应器离线，如为更换催化剂床，更大 浓度的产物和更小反应器尺寸与空气安德卢梭法比较可以导致系统输出 更大的下降。

富集氧的或氧安德卢梭法的更浓缩的性质还可以导致反应器和相关 的设备对系统中杂质的积累更敏感，可以更容易地将其从在空气安德卢梭 法中采用的设备吹出。更大的副产物积累速率可以导致增加的腐蚀速率以 及方法的多个部分的更频繁的关闭和维护。可以由副产物积累、腐蚀和相 关问题显著地影响的设备包括，例如，一个或多个反应器，一个或多个氨 回收系统，以及一个或多个HCN回收系统。例如，富集氧的或氧安德卢 梭法中的催化剂一般必须比空气安德卢梭法中的催化剂更频繁地更换。

反应器内的其他组件与空气安德卢梭法比较还可以在富集氧的或氧 安德卢梭法中更快地被腐蚀或打破。例如，反应器内负载催化剂床的结构 或反应器的其他部分，如热交换器管，可以由与空气安德卢梭法比较可以 在富集氧的或氧安德卢梭法中更迅速地腐蚀或损耗的陶瓷材料制成。

此外，因为富集氧的或氧安德卢梭法中的试剂更浓缩，反应可以比在 空气安德卢梭法中对试剂的浓度上的变化更敏感。当试剂进行通过催化剂 的试剂的浓度上的局部变化可以导致催化剂床中的温度变化，如热点，这 与空气安德卢梭法比较可以减少催化剂的寿命。富集氧的或氧安德卢梭法 可以对进料气体的加热值上的改变更敏感;因此，进料流的组成上小的变 化可以导致对于空气安德卢梭法中相似的进料流组合物将观察到的反应 器中更大的温度波动。富集氧的或氧安德卢梭法中试剂的浓度或流速上的 变化还可以导致该方法的总效率上与空气安德卢梭法比较更大的差别。

从富集氧的或氧安德卢梭法的流出物的热传递可以比空气安德卢梭 法中更困难，部分因为流出物比对于空气安德卢梭法观察到的更浓缩，并 且将这种浓缩的流出物冷却至冷凝点可以增加如果流出物更稀可能不会 观察到的副产物形成的可能性。

在富集氧的或氧安德卢梭法中，可以采取另外的工程控制或注意以避 免与纯氧或富集氧的氧源的使用相关的问题，导致空气安德卢梭法中一般 不使用或需要的设备设计和运行中的安全性方案。

本文描述的系统和方法可以提供这些问题的解决方案。例如，一个或 多个补充反应器的使用可以使得允许系统更好响应其中需要使反应器或 反应器催化剂离线的情况，如上所述，这在富集氧的或氧安德卢梭法中更 频繁地出现。因为催化剂更换对富集氧的和氧安德卢梭法更快地出现，一 个或多个补充反应器的可得性允许系统以减少的或消除的停机时间运行。

一个或多个补充反应器的使用还可以对于操作者提供更大的灵活性， 以对所有反应器调节速率，包括补充、次优以及正常地运行的反应器。该 灵活性可以，在一些实例中，允许操作者抵削或补救与富集氧的或氧安德 卢梭法相关的一些问题。例如，可以控制至一个或多个反应器的反应混合 物的进料速率或组成以抑制上面描述的副产物或杂质的积累。此外，当与 主反应器一起使用一个或多个补充反应器时，与仅进料至主反应器比较， 反应物进料的进料速率可以减少。因此，反应器可以在更有效的条件下运 行。

如下面进一步描述的，一个或多个补充反应器的使用还可以提供从系 统的HCN合成部分出来的更加一致组成的流出物流，例如，一个或多个 补充反应器的使用可以减少或消除流出物流中的组成变动。这，反过来， 可以减少从该方法的后续系统如氨回收系统出来的组成变动。更均匀的运 行还可以提供下游系统如氨回收系统更经济的运行。因为可以将所回收的 氨的一部分再循环回反应器，一个或多个补充反应器的使用可以提供进料 至反应器的更加一致浓度的反应物。如上所述，反应器中试剂浓度上的变 化可以导致催化剂床中温度变化，这导致热点的形成。因此，一个或多个 补充反应器的使用可以延长催化剂的寿命，并且可以提供对归因于使用纯 氧或富集氧的进料源可以出现的问题更好的控制。更加一致的试剂浓度还 可以提高系统的总效率。更均匀的运行还可以在反应器流出物流上平衡来 自废热锅炉的水蒸汽生产率并且可以简化工厂的水蒸汽管理。换言之，变 得可以不需要或更不容易启动和关闭专用水蒸汽生成锅炉，因为HCN系 统更可靠地产生给定速率的水蒸汽。

图1是用于经由安德卢梭法制备氰化氢(HCN)的实例方法10的流程 图。在实例方法10中，对HCN合成系统12提供氨(NH₃)流2、甲烷(CH₄) 流4和含氧流6(其包含氧气(O₂))。将三种进料流2、4、6混合并在多个 反应器(在下面更详细地描述)中反应，以在合适的催化剂的存在下根据反 应1转化为氰化氢和水:

2NH₃+2CH₄+3O₂→2HCN+6H₂O   [1]

可以将来自HCN合成系统12的所得到的产物流14进料至配置为回 收末反应的NH₃的氨回收系统16。氨可以通过经由与包含一种或多种可 以从产物流14吸收NH₃的磷酸(H₃PO₄)、硫酸(H₂SO₄)和磷酸铵溶液的酸 流18接触的NH₃吸收而回收。在图1中所示的实例中，将酸流18加入 至氨回收系统16以吸收NH₃。在H₃PO₄溶液的情况下，可以将氨从所得 到的磷酸铵溶液使用一个或多个汽提器移除以从H₃PO₄分离NH₃。可以 将NH₃经由NH₃再循环流20再循环回至HCN合成系统12。可以将氨回 收溶液和其他废物再循环或作为废水流22排放，同时可以将NH₃汽提过 的HCN流24进料至HCN回收系统26。

氨吸收器可以是任何合适的设计并且一般可以逆流运行。富酸吸收剂 液体可以在顶部附近进入吸收塔并且可以向下流动。吸收塔可以含有内部 件以促进液体-气体接触。合适的内部件的实例教导在 Kirk-Othmer Encyclo paedia of Chemical Technology，第3版，第1卷，第 53-96页(John Wiley＆Sons，1978)，并且可以包括盘、板、环和鞍，仅举 几个例子。含氨气体可以在塔底附近进入塔并且问上流动，从而逆流接触 吸收剂液体，条件是将该液体在塔的顶部引入。调节至吸收器塔的气体和 液体流动以提供有效接触，同时从塔溢流(归因于过高液体负荷)，在氨- 富集气体中夹带液体(归因于气体的过度流动)或由气体至吸收塔的不充 分流动导致的低吸收性能。在给定对于氨再循环流的生产量和纯度需要的 情况下，本领域技术人员可以确定塔长度、直径和一个或多个内部件的类 型的选择。

可以使用用来形成氨吸收系统的任意合适的构造的塔，包括，例如， 一个塔或多个塔布置。虽然单个塔可以提供水溶液与进料流之间的必须接 触时间以有效地移除所需量的氨，使用多个塔代替一个有时可以是更方便 的。例如，高或大的塔对于建造、容纳和保持可以是昂贵的。本文的氨吸 收器的任何描述可以包括一起形成氨吸收器的任意合适数目的塔。氨吸收 器可以包括吸收器单元和汽提器单元，如在从安德卢梭法反应流出物分离 氨的实例中，HCN汽提器单元。在这样的实例中，吸收器单元可以从进 料流使用水溶液提取氨。进入吸收器单元的水溶液可以是来自解吸器的水 溶液再循环流。吸收器允许进料流和水溶液至少分离至一定程度。之后可 以使可以含有从大部分氨分离的HCN的吸收器单元的塔顶流通过HCN 回收系统。可以含有包含HCN的残余进料流材料的水溶液之后可以进入 汽提器单元，其可以加热水溶液。汽提器单元可以允许将水溶液和其他材 料分离，例如可以将包含残余HCN的残余进料流材料在汽提器单元中更 完全地从水溶液中分离。氨吸收还可以在汽提器单元中出现。可以包含残 余HCN或其他材料的汽提器单元的塔顶流可以返回至吸收器单元，例如 与进料流一起进入。可以之后将汽提器单元的底部流送至氨解吸器。

HCN回收系统26可以包括配置为从HCN流24分离和纯化HCN的 一个或多个单元操作。作为HCN回收系统26的结果，制备纯化的HCN 产物流28。HCN回收系统26还可以产生废气30和废水流32，其可以任 选地与来自氨回收系统16的废水流22组合成组合的废水流34中。可以 将组合的废水34进料至可以回收可以再循环回氨回收系统16的另外的 NH₃38的氨汽提器36中。来自氨汽提器36的最终废水40可以进一步在 废水处理、储存或处置系统中处理。

图2是在图1的方法10中可以使用的实例HCN合成系统12的更详 细的流程图。HCN合成系统12包括多个主反应器40A、40B和40C(在 本文统称为“主反应器40”或“多个主反应器40”)，其各自包括催化剂床 42A、42B、42C(在本文统称为“催化剂床42”或“多个催化剂床42”);和 一个或多个补充反应器44，其包括催化剂床46。

每个催化剂床42、46包括能够催化反应1的催化剂材料，如包含铂 (Pt)或铂合金的催化剂。在一个实例中，催化剂床42、46各自包含铂和铑 (Rh)催化剂，如包含约85重量%至约95重量%Pt和约5重量%至约15 重量%Rh的催化剂。催化剂床42、46的催化剂还可以包含小量的金属杂 质，如铁(Fe)、钯(Pd)、铱(Ir)、钌(Ru)和其他金属。杂质金属可以以痕量 存在，如约10ppm以下。

催化剂床42、46可以用催化剂，如上面描述的Pt-Rh催化剂，在载 体结构，如纺织或编织丝网片，波纹催化剂结构，或负载催化剂结构上形 成。在一个实例中，纺织或编织丝网片可以形成具有20-80目的尺寸的目 状结构，例如，具有尺寸为约0.18mm至约0.85mm的开口。每个催化 剂床42、46中存在的催化剂的量可以依赖于进料至每个相应的反应器40、 44的反应混合物的进料速率。在一个实例中，每个催化剂床42、46中的 催化剂的质量为约0.4g至约0.6g/以磅/小时计的进料至反应器40、46的 反应混合物的进料速率。

催化剂床42、46的催化剂可以足可商购的催化剂，如可得自英国伦 敦Johnson Matthey Plc的Pt-Rh催化剂丝网，或可得自德国哈瑙的Heraeus  Precious Metals GmbH＆Co.的Pt-Rh催化剂丝网。

可以配置HCN合成系统12，以使得如果确定反应器40的任一个中 的HCN的百分比产率处于或低于所需的产率阈值，那么可以将反应进料 进料至一个或多个补充反应器44，以或者替换次优主反应器40或者作为 与次优主反应器40一起运行的补充。在一个实例中，多个主反应器40 的每一个具有基本上相同的几何构造(例如，基本上相同的尺寸和基本上 相同的形状)。类似地，所述一个或多个补充反应器44的每一个也可以具 有与主反应器40的每一个基本上相同的几何结构，以使得所述一个或多 个补充反应器44的每一个可以充当对于次优地运行的主反应器40的替代 反应器。补充反应器44可以之后充当一个主反应器，并且现在可以将取 下离线的次优主反应器40充当补充反应器。

HCN合成系统12可以包括用于将每个进料流如NH₃流2、CH₄流4 和含氧流6准备为处于所需的条件的操作，以便实现根据反应1的反应并 制备HCN。例如，可以将可以作为液体进料的NH₃进料流2通过可以将 液体NH₃流2蒸发为NH₃蒸气流50的氨蒸发器48蒸发。可以将NH₃蒸 气流50在NH₃过热器52中进一步加热以形成过热的NH₃蒸气54。

CH₄流4可以是天然气进料4的形式。天然气进料4的组成可以是具 有小百分数的其他烃的大部分CH₄。在一个实例中，天然气进料4可以是 约90重量%至约97重量%CH₄，约3重量%至约10重量%乙烷(C₂H₆)， 约0重量%至约5重量%丙烷(C₃H₈)，约0重量%至约1重量%丁烷(C₄H₁₀， 或者是异丁烯、正丁烷的形式，或它们的组合)，以及痕量的高级烃和其 他气体。还可以将天然气进料4纯化以包含更纯的甲烷源。在一个实例中， 纯化天然气进料4可以包含约99.9%CH₄和小于约0.1重量%其他烃(其主 要是乙烷)。天然气进料4可以通过气体加热器56加热。

可以将含氧流6如用压缩机58加压。如上所述，在一个实例中，含 氧流6可以包含富集氧的流，例如，其具有至少21摩尔%，至约26%， 27%，28%，29%，或至约30摩尔%氧，如约22摩尔%氧，23%，24%， 或约25摩尔%氧;或氧流，例如，其具有约26摩尔%氧至约100摩尔% 氧，如约35摩尔%氧，40%，45%，50%，55%，60%，65%，70%，75%， 80%，85%，90%，95%，或约100摩尔%氧的氧含量。

可以将三种迸料流2、4、6组合，如用气体混合器(gas mixture)组合。 在一个实例中，提供气体混器60A、60B、60C(在本文统称为“气体混合 器(mixer)60”或“多个气体混合器60”)以将反应混合物进料流64A，64B， 64C(在本文统称为“反应混合物进料流64”或“多个反应混合物进料流64”) 进料至主反应器40的每一个，并且提供气体混合器62以将反应混合物进 料流66进料至补充反应器44。可以独立地控制每个气体混合器60、62， 以便控制在每个反应混合物进料流64、66中存在的每种反应物(NH₃、CH₄和O₂)的比例。混合器60、62可以是分开的设备，如图2中所示，或可 以将混合器结合至另一件设备中，如通过作为反应器40、44的一部分。

在氧安德卢梭法的正常运行过程中，进料至反应器的反应混合物进料 流64、66可以具有约25摩尔%至约40摩尔%CH₄，约30摩尔%至约45 摩尔%NH₃，并且约20摩尔%至约45摩尔%O₂;如约28.7摩尔%至约37.1 摩尔%O₂，约34.3摩尔%至约43.8摩尔%NH₃，以及约25.6摩尔%至约 30.7摩尔%O₂的组成。在一个实例中，反应混合物进料流64、66具有约 33.3摩尔%CH₄、约38.9摩尔%NH₃和约27.8摩尔%O₂的组成。在空气或 富集氧的安德卢梭法的正常运行过程中，进料至反应器的反应混合物进料 流64，66可以具有约15-40体积%CH₄、约15-45体积%NH₄和约15-70 体积%空气或富集氧的空气的组成。反应混合物进料流64、66还可以包 括痕量的其他、反应性或非反应性化合物如二氧化碳(CO₂)和氮气体(N₂)。 在实例氧安德卢梭法中，反应混合物进料流64、66包含0摩尔%至约3 摩尔%CO₂和0摩尔%至约2摩尔%N₂。

HCN合成系统12可以配置为确定一个或多个主反应器40是否在次 优速率运行以使得一个或多个主反应器中的HCN的百分比产率处于或低 于预定阈值。在本文将这种表现不佳的反应器40称为“次优反应器”。为 了简洁的原因，本公开的余下部分将描述其中发现第一主反应器40A低 于预定阈值运行的一个实例，并且第一主反应器40A将因此被称为“次优 反应器40A”。然而，本领域技术人员将明白主反应器40A、40B、40C 中的任一个可以在次优速率运行以使得主反应器40A、40B、40C中的任 一个可以是本公开的含义范围内的“次优反应器”。

可以使用数个参数以确定特定的反应器40是否在次优产率运行。可 以指示反应器40A在次优速率运行的参数的实例可以包括但是不限于， 跨越催化剂床42A的压降(其中压降越大指示催化剂越低效地发挥功能)、 反应器产物气体的组成(其可以使用气相色谱仪或其他组成分析仪器测 定)、催化剂床42A的温度(其中温度越低指示催化剂越低效地发挥功能)、 在调节进料速率以保持所需的产率之后反应混合物至特定的反应器的进 料速率与至其他反应器的进料速率比较的比例，以及与催化剂的预期寿命 比较，催化剂床42A中的催化剂的年龄(换言之，催化剂已经运行的时间 量)。在一个实例中，来自反应器40A的流出物流中甲烷浓度的增加可以 触发反应器40A次优地运行的发现，在本文也称为“甲烷穿透”。当反应 器40A的流出物中的甲烷浓度大于或等于阈值时，可以确定出现甲烷穿 透。在一个实例中，甲烷穿透阈值可以是约0.4摩尔%至约1摩尔%，如 约0.6摩尔%。

也可以使用全部反应器40的总产率上的减少指示主反应器40A中的 一个潜在地以次优速率运行。在一个实例中，可以使用氨产率(例如，从 转化为HCN的NH₃流2进料至HCN合成系统12的氨的摩尔数的百分数) 以确定反应器40A是否次优地运行。如通过上面的反应1所示，理想地 将进料至反应器40的每摩尔数的NH₃转化为一摩尔数的HCN。因此， 每个反应器40的NH₃产率可以定义为反应器40中制备的HCN的摩尔数 除以进料至反应器40的NH₃的摩尔数。如上所述，将进料至反应器的 NH₃的一部分从NH₃回收系统16再循环回HCN合成系统12，以使得进 料至每个反应器的NH₃的一部分是再循环的NH₃。在一个实例中，对于 每个反应器40可以基于进料至反应器40的新NH₃(例如，不包括再循环 的NH₃)确定NH₃产率。总产率上的初始降低可以有时通过调节反应器40 之间的迸料比补救。然而，这一般是短期解决方案，并且最终，产率将继 续下降，有时更迅速地，并且最终可以不能通过调节进料比提高。

在一个实例中，预期或所需的产率从约5%至约10%的减少可以指示 主反应器40中的一个以次优速率运行。在总产率减少该量的发现之后， 可以研究单独主反应器40的每一个以将次优反应器40A从可以正常运行 的其他反应器40B、40C隔离。可以测量或确定多个参数，如以下各项中 的一项或多项:跨越每个催化剂床42的压降，每个催化剂床42的温度， 以及对于每个反应器40的输入和输出组成。如果这些参数的测量或确定 指示主反应器40中的一个以次优速率运行，如第一主反应器40A，那么 可以将次优反应器40A用补充反应器44(如下面描述的)替换。如果这些 参数的测量和确定指示所有主反应器40以次优速率运行，那么可以推定 很可能除了反应器40之外该方法的一些其他方面不当地运行，因为对于 所有主反应器40将同时以相同方式次优地运行将是不寻常的。

如上所述，HCN合成系统12包括:可以用于补充主反应器40的至 少一个补充反应器44，条件是确定一个或多个主反应器40以小于最小所 需的阈值的百分比产率运行。为了促进所述一个或多个补充反应器44的 使用，HCN合成系统12可以包括多个主入口阀门68A、68B、68C(在本 文统称为“主入口阀门68”或“多个主入口阀门68”)，其可以各自被控制以 减少或关闭至相应的主反应器40的反应混合物进料流64，条件是确定相 应的主反应器40以次优速率运行。可以包括补充入口阀门70，以打开进 入补充反应器44中的补充反应器混合物进料流66。HCN合成系统12 还可以包括各自对应于主反应器40中的一个的多个主出口阀门72A、72B、 72C(在本文统称为“主出口阀门72”或“多个主出口阀门72”)，以及补充出 口阀门74。可以操作出口阀门72、74以使得离线反应器40，44将与产 物流14隔离。

HCN合成系统12可以包括:控制系统76，其可以控制每个反应混 合物进料流64、66至其相应的反应器40、44的流速。例如，如果确定第 一反应器40A以次优产率运行，控制系统76可以减少或停止进料至第一 主反应器40A的反应混合物进料流64A。控制系统76还可以开始反应混 合物进料流66至补充反应器44的进料。如果需要，控制系统76可以控 制混合器60、62，以便控制进料至每个反应器40、44的每种反应混合物 进料流64、66中的组成。在一个实例中，控制系统可以控制混合器60、 62，主入口阀门68，补充入口阀门70，主出口阀门72，以及补充出口阀 门74，以便允许或阻止反应混合物通过至反应器40、44的所需组合中。 阀门68、70、72、74可以通过控制系统76控制，所述控制系统配置为开 始反应混合物至补充反应器44的进料，如通过打开补充入口阀门70和补 充出口阀门74，并且停止至一个或多个次优主反应器40的反应混合物进 料，如通过关闭主入口阀门68中的一个和相应的主出口阀门72。可以配 置控制系统76和阀门68、70、72、74，以使得阀门68、70、72、74可 以在打开位置和关闭位置之间移动。备选地，控制系统76和阀门68、70、 72、74的每一个可以配置为在除了打开和关闭位置之外，还可在一个或 多个中间位置移动，以使得阀门68、70、72、74的一个或多个还可以控 制通过阀门68、70、72、74的流速，以便在特定的主反应器40与补充反 应器44之间分流反应混合物的流动。

控制系统76还可以配置为确定主反应器40的任一个中的HCN的百 分比产率是否低于阈值或识别出哪一个主反应器40以次优百分比产率运 行。控制系统76还可以将来自余下的主反应器40和所述一个或多个补充 反应器44的总HCN生产率保持在所需的总HCN生产率范围内。下面更 详细地描述控制系统76。

例如，如果确定第一主反应器40A以次优水平运行(例如，因为催化 剂床42A以次优转化率运行)并且需要用补充反应器44替换次优第一主 反应器40A，那么可以将反应混合物进料流64A中的反应混合物通过关 闭第一主反应器入口阀门68A并打开补充反应器入口阀门70而经由第一 旁路线66A分流。如果需要用补充反应器44补充第一主反应器40A，那 么可以将反应混合物的一部分从第一主反应40A通过部分地关闭第一主 反应器入口阀门68A并且部分地打开第一补充反应器入口阀门70A而分 流至补充反应器44。在一个实例中，可以控制要进料至主反应器40和所 述一个或多个补充反应器44的任意组合的反应混合物进料流64、66，并 且在一些实例中，采用进料速率的任意组合，以便完全补充任意次优主反 应器40以便提供在所需的总HCN生产率范围内的总HCN生产率。

在一个实例中，可以通过首先关闭从空气进料流6进料至反应器40A 的氧，例如，通过关闭从空气迸料6至混合器60A或反应器40A的阀门， 从而关闭次优反应器40A。在停止氧流动之后，可以将反应器40A通过 其他反应物流(例如，NH₃流2和甲烷流4)吹扫预定时间期间，之后关闭 余下的反应物进料流2和4。在停止NH₃进料流2和甲烷进料流4之后， 可以将从反应器40A的流出物送至火炬，以火炬烧掉不希望排空的任何 产物或反应物。之后可以将反应器40A用惰性气体流如氮吹扫。

在确定一个或多个主反应器是次优反应器40A之后，可以开始调换 程序以启动补充反应器44的运行并关闭次优反应器40A的运行。调换程 序中的初始步骤可以是启动补充反应器44，如通过打开补充入口阀门70 和/或补充出口阀门74。在补充反应器的启动和初始运行的过程中可以控 制至补充反应器44的反应混合物的流量。

在一个实例中，补充反应器44的催化剂床46中的催化剂在补充反应 器44的启动之前末活化。因此，在一个实例中，可以在补充反应器44 刚好启动之后的初始时间期间的过程中活化催化剂床46。催化剂床46的 活化可以包括:首先将反应器点火，这可以耗费0小时至约6小时，或更 长，之后用与最终的反应混合物不同的反应混合物运行补充反应器44。 在一个实例中，与最终的反应混合物比较，活化反应混合物可以具有低量 的CH₄。在用低CH₄反应混合物进料至反应器44的同时，反应器44可 以在相对于在将催化剂床46活化之后反应器44的正常运行而言升高的温 度运行。补充反应器44可以在该升高的温度运行约8小时至约10天以便 完全活化催化剂46并允许反应器44在全速运行。在活化催化剂床46之 后，可以将反应混合物的比例改变至正常反应物比例，并且至补充反应器 44的进料速率可以在一段时间期间内如约12小时至约4天内逐渐增加。

在启动补充反应器44之后，可以减少或关闭反应混合物至次优反应 器40A的流量。可以监控全部反应器，例如，全部主反应器40(包括次优 反应器40A)和补充反应器44的输出速率，并且可以调节进料至次优反应 器40A和补充反应器44的反应混合物的流量，以对于整个方法10保持 所需的输出。例如，可以将至补充反应器44的流量在最小速率保持预定 时间期间，以便最小化对氨回收系统16以及HCN回收系统26中的下游 操作的影响。依赖于总产率，次优反应器40A和补充反应器44可以在完 全关闭次优反应器40A之前部用反应混合物进料一定时间期间。

在一些实例中，可以仅使用补充反应器44以增加次优反应器40A， 以使得包括次优反应器40A的所有主反应器40和补充反应器44可以不 无限期地运行，例如直至可以开始所计划的关闭。在一个实例中，次优反 应器40A和补充反应器44可以同时运行数天至数周。次优反应器40A和 补充反应器46同时运行时的时间量可以极大地依赖于特定的情况和条件。

在从次优反应器40A至补充反应器44的调换过程中，可以存在这样 的时间期间:来自方法10的HCN的总生产率上有变动。例如，当将补 充反应器44启动并将反应混合物至次优反应器40A的进料速率减少或关 闭时，来自主反应器40和补充反应器44的全体的HCN的总生产率可以 有约10%至约20%的变动，或者作为生产率上的增加或者作为生产率上 的减少。在调节至主反应器40和补充反应器44的每一个的进料速率的同 时，如果需要，在将次优反应器40A关闭的同时，该变动可以继续。在 一个实例中，调换过程中生产率上的变动可以持续数分钟(例如，5-10分 钟)至约6小时，或更长，直至调节进料速率和其他运行参数并且总生产 率可以稳定化。

在将次优反应器40A关闭之后，可以替换废催化剂床42A并且可以 将新催化剂床42A活化，以使得可以随时将次优反应器40A用作新的补 充反应器。换言之，正常地运行的主反应器40B和40C和新运行的补充 反应器44可以充当主反应器，并且具有新活化的催化剂床42A的已关闭 的次优反应器40A可以充当补充反应器以替换运行中的主反应器40B、 40C、44中的一个，条件是那些反应器40B、40C、44中的一个开始以次 优产率运行。

次优反应器40A的催化剂床42A可以通过以下方式移除:首先将次 优反应器40A从系统隔离，如通过关闭第一入口阀门68A和/或第一出口 阀门72A。在隔离次优反应器40A之后，反应物的流动可以继续以进料 至次优反应器40A，之后切断氧(空气)流动，同时将NH₃和CH₄流动保持 预定时间期间，例如约10分钟至约15分钟。可以之后停止NH₃和CH₄流动，并且可以将次优反应器40A用非反应性气体如氮(N₂)吹扫预定期间， 如约15分钟。可以允许将次优反应器40A冷却，如果需要，可以打开反 应器40A，并且可以移除废催化剂床42A。可以将新催化剂床42A安装 在反应器40A中以使得它可以随时充当如上所述的补充反应器。

实施例

通过参考通过示例的方式提供的以下实施例可以更好地理解本公开。 本公开不限于本文给出的实施例。

比较例1-通常运行

使用内部具有陶瓷绝缘衬里的4英寸内径不锈钢反应器用于中试。装 载四十片的得自Johnson Matthey(美国)的90重量%Pt/10重量%Rh40目 丝网作为催化剂床。使用穿孔的氧化铝片用于催化剂片载体。将总流速设 定在2532SCFH(标准立方英尺/小时)。在模拟制造序列中，在安德卢梭反 应设备中使用三个反应器以从约34摩尔%甲烷、约37摩尔%氨和约27 摩尔%氧的反应混合物在铂或铂合金催化剂的存在下产生氰化氢。来自反 应器的气态产物流含有约17摩尔%氰化氢，约6摩尔%末反应的氨，约 35摩尔%氢，约6摩尔%CO，并且约34摩尔%H₂O，基于NH₃反应具有 大约82%总产率的氰化氢(摩尔为基础的)。

通过确定氰化氢的总产率监控反应器的性能。当总产率减少约3%(例 如，基于反应的NH₃至约79%(摩尔为基础的))，则可以假定三个反应器 中的一个以次优产率运行。可以通过确定以下各项中的至少一项确定哪一 个反应器以次优产率运行:跨越每个反应器的催化剂床的压降、每个反应 器床的温度，以及每个反应器的入口和出口组成。可以关闭次优反应器， 直至可以替换催化剂床并且可以活化新催化剂床。在那段时间，设备将仅 用两个反应器继续运行，以使得在所需容量的大约三分之二(67%)运行设 备并具有基于反应的NH₃为约82%的总产率(摩尔为基础的)。

实施例2-补充反应器替换次优主反应器

使用内部具有陶瓷绝缘衬里的4英寸内径不锈钢反应器用于中试。装 载四十片的得自Johnson Matthey(美国)的90重量%Pt/10重量%Rh40目 丝网作为催化剂床。使用穿孔的氧化铝片用于催化剂片载体。将总流速设 定在2532SCFH(标准立方英尺/小时)。在制造次序上，氰化氢由与比较例 1中描述的构造相似的三个主反应器制备。实施例2的设备还包括补充反 应器。主反应器的性能通过确定氰化氢的总产率监控。该实施例中最优的 产率的下限为基于NH₃低于通常情况3%。检测到三个主反应器中的一个 具有包含大于0.6摩尔%末反应的甲烷的次优气态产物流。来自次优反应 器的气态产物流可以导致氰化氢上10%减少和末反应的氨上10%减少， 导致基于反应的NH₃大约10%(摩尔为基础的)的该特定反应器的产率的 减少。次优反应器将三个反应器的总产率减少约3%。反应器的一个的次 优性能，与设备的其他方面相反，通过测量以下各项中的至少一个证实: 跨越每个主反应器的催化剂床的压降、每个主反应器的催化剂床的温度， 以及每个主反应器的入口和出口组成。

补充反应器通过将反应混合物进料以最小进料速率进料至补充反应 器以活化补充反应器的催化剂而启动。在最初的时间期间，如约6小时至 约24小时，例如约8小时，进料至补充反应器的反应混合物可以具有与 进料至主反应器的反应混合物的组成不同的组成。例如，在启动和催化剂 活化过程中进料至补充反应器的反应混合物可以是约4%以上甲烷，约3% 以下氨，以及约1%以下氧。即使在该初始时间期间之后，当可以将与主 反应器相同的进料组合物进料至补充反应器时，在补充反应器可以以满容 量运行之前，可以将进料至补充反应器的进料速率和组成调节约2天至约 10天。

在将补充反应器催化剂活化之后，通过中止至次优主反应器的反应混 合物进料而关闭次优主反应器。在补充反应器的启动和补充反应器的关闭 过程中，可以调节至补充反应器和次优反应器两者的进料速率，以最小化 对余下的设备的下游影响。在关闭之后，可以对次优反应器给出催化剂更 换。在补充反应器在线并且次优反应器离线的情况下，在高换至补充反应 器的过程中HCN的总生产率可以保持在所需的总生产率的约10%之内， 并且在高换之后，总生产率可以恢复回高达所需容量的100%，与在比较 例1中次优反应器的关闭过程中可以获得的67%的所需容量比较。在调 换之后，补充反应器的总产率基于所反应的NH₃比最优的主反应器低约 5%。

实施例3-补充反应器与次优主反应器同时运行

使用内部具有陶瓷绝缘衬里的4英寸内径不锈钢反应器用于中试。装 载四十片的得自Johnson Matthey(美国)的90重量%Pt/10重量%Rh40目 丝网作为催化剂床。使用穿孔的氧化铝片用于催化剂片载体。将总流速设 定在2532SCFH(标准立方英尺/小时)。在生产序列上，氰化氢制备设备包 括三个主反应器和一个补充反应器，与实施例2中描述的配置相似。通过 确定氰化氢的总产率监控主反应器的性能。该实施例中最优产率的下限基 于NH₃为比正常低3%。检测到三个主反应器中的一个具有包含大于0.6 摩尔%末反应的甲烷的次优气态产物流。来自吹优反应器的次优气态产物 流可以导致氰化氢上10%减少和末反应的氨上10%减少，对于一样那我 特定的反应器导致基于NH₃大约10%的减少。次优反应器将三个反应器 的总产率减少约3%。反应器中的一个的次优性能，如与设备的其他方面 相反，通过测量以下各项证实:跨越每个主反应器的催化剂床的压降，每 个主反应器的催化剂床的温度，以及每个主反应器的入口和出口组成。例 如，等于或大于110%的跨越正常运行的主反应器的压降的跨越主反应器 的压降可以指示更高压降的反应器正次优地运行。

补充反应器通过将反应混合物进料以最小进料速率进料至补充反应 器以活化补充反应器的催化剂而启动。在初始时间期间过程中，如约6 小时至约24小时，例如约8小时，进料至补充反应器的反应混合物可以 具有与进料至主反应器的反应混合物的组成不同的组成。例如，在启动和 催化剂活化过程中进料至补充反应器的反应混合物可以为约4%以上的甲 烷，约3%以下氨，以及约1%以下氧。即使在该初始时间期间之后，当 可以将与主反应器相同的进料组成进料至补充反应器时，可以将进料至补 充反应器的进料速率和组成调节约2天至约10天，之后补充反应器可以 以满容量运行。至次优反应器的进料速率也减少至最小进料速率。在将补 充反应器催化剂活化之后，调节至补充反应器、至次优主反应器以及至正 常地运行的主反应器的进料速率以最优化总HCN生产率和HCN的总产 率。还可以调节进料至每种类型的反应器的反应混合物的组成。

在补充反应器和次优反应器同时运行的情况下，在补充反应器的启动 和补充反应器中催化剂的活化过程中HCN的总生产率可以保持在所需的 总生产率的约10%内。在调换之后，总生产率可以为所需的容量的大约 100%，与在比较例1中的次优反应器的关闭过程中可以获得的所需的容 量的67%比较。

因为次优反应器连续制备越来越低产率的HCN，缓慢地增加至补充 反应器的反应混合物的进料速率以将总产率保持在基于所反应的NH₃为 约3%的正常产率内。一旦补充反应器的产率基于所反应的NH₃增加至最 优的主反应器的约5%之内时，就使次优反应器离线用于催化剂更换和其 他维护。

上面的具体实施方式意图是示意性的，并且非限制性的。例如，上述 实例(或其一个或多个要素)可以彼此组合使用。在阅读以上说明书后，可 以使用其他实施方案，如由本领域技术人员使用。同样，不同特征或要素 可以集合在一起，以使本公开简化并更有效率。这不应被解释为意图是末 要求保护的公开特征对任意权利要求是重要的。而是，所发明的主题可以 在于小于具体公开的实施方案的全部特征中。因此，因此将以下权利要求 结合至具体实施方式中，其中每个权利要求以其自身作为可分离的实施方 案。本发明的范围应当参考所附权利要求，以及与这些权利要求要求权利 的等价替换的完整范围一起确定。

在本文与如此通过引用结合的任意文献之间有不一致用法的情况下， 以在本文中的用法为准。

在本文中，使用术语“一个”或“一种”，如在专利文献中共同的，包括 一个或多于一个，而与“至少一个”或“一种或多种”的任意其他实例或使用 无关。在本文中，除非另外指出，使用术语“或”指代非排除性的或，以使 得“A或B”包括“A但不是B，”“B但不是A”，以及“A和B”。在本文中， 使用术语“包括”和“在其中”作为相应的术语“包含”和“其中”的通俗语等 价。同样，在以下权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，换言之， 包含除在权利要求中在这些术语之后列出的那些之外的要素的系统、器件、 物品、组合物、配方或方法任被认为是落入该权利要求的范围之内。此外， 在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，并 且不意图对它们的对象赋予数值要求。

本文描述的方法实例可以是机械或计算机实现的，至少部分地。一些 实例可以包括用指令编码的计算机可读介质或机械可读介质，所述指令运 行性以配置电子器件以进行如以上实例中描述的方法或方法步骤。这种方 法或方法步骤的实现可以包括代码，如微代码、汇编语言代码、高级语言 代码等。这种代码可以包括用于进行不同方法的计算机可读指令。代码可 以形成计算机程序产品的一部分。此外，在一个实例中，代码可以有形地 储存在一种或多种易失性、非临时性或非易失性有形计算机可读介质上， 如在执行过程中或在其他时间。这些有形计算机刻度介质的实例可以包括， 但是不限于，硬盘、可换磁盘、可换光盘(例如，压缩磁盘(CD)和数字视 频磁盘(DVD))、磁带盒、存储卡或棒、随机存储存储器(RAM)、只读存 储器(ROM)等。

提供摘要以满足37C.F.R.§1.72(b)，以允许读者很快地确定技术公开 的性质。应当明白它将不用于解释或限定权利要求的范围或含义的情况下 提交。

虽然已经参考示例性实施方案描述了本发明，本领域技术人员将认识 到可以在形式和细节上进行改变而不脱离本发明的精神和范围。

下面提供的特别列举的陈述仅用于示例的目的，并且不以其他方式限 制如由权利要求定义的所公开主题的范围。这些所列举的陈述包括本文描 述的全部组合、子组合以及多重引用(例如，多重从属)组合。

陈述

陈述1提供一种用于制备氰化氢的方法，所述方法包括:

将反应混合物进料进料至各自包括含铂或铂合金的催化剂床的多个 主反应器，所述反应混合物进料包含气态氨、甲烷和氧气;

确定所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率是否处 于或低于阈值;

当所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率处于或低 于所述阈值时，在所述多个主反应器中识别出一个或多个次优反应器;

当识别出所述一个或多个次优反应器时，将所述反应混合物进料补充 进料至一个或多个补充反应器，其中所述一个或多个补充反应器的每一个 包括含铂或铂合金的催化剂床;

刚一开始所述补充进料，就停止至所述一个或多个次优反应器的所述 反应混合物进料;

其中所述确定、所述补充迸料和所述停止足以保持所述一个或多个补 充反应器和除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器中的总 测量氰化氢生产率，其在所需的总氰化氢生产率范围内。

陈述2提供陈述1所述的方法，其中所述确定、所述补充进料以及所 述停止足以保持所述一个或多个补充反应器和除了所述一个或多个次优 反应器之外的所述主反应器中的总测量氰化氢百分比产率，其在所需的总 氰化氢百分比产率范围内。

陈述3提供陈述1或2中任一项所述的方法，其中所述识别出所述一 个或多个次优反应器包括下列中的至少一个:确定来自所述多个主反应器 的每一个的流出物的组成，确定所述多个主反应器的每一个的氨产率，确 定所述多个主反应器的每一个至氰化氢的产率，以及确定跨越所述多个主 反应器的每一个的压降。

陈述4提供陈述3所述的方法，其中确定所述流出物的组成包括确定 所述多个主反应器的每一个的流出物的甲烷浓度，其中所述识别出所述一 个或多个主反应器包括确定所述流出物的甲烷浓度等于或大于甲烷穿透 阈值。

陈述5提供陈述4所述的方法，其中所述甲烷穿透阈值是0.4摩尔% 至1摩尔%甲烷。

陈述6提供陈述1-5中任一项所述的方法，所述方法还包括:监控所 述多个主反应器的每一个中，所述一个或多个补充反应器的每一个中，或 它们的组合中的氰化氢的百分比产率。

陈述7提供陈述1-6中任一项所述的方法，其中确定所述多个主反应 器中的任一个中或所述补充反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率 是否处于或低于所述阈值包括:将所述主反应器或所述补充反应器的每一 个的氰化氢的百分比产率与所述阈值比较。

陈述8提供陈述1-7中任一项所述的方法，其中当将所述主反应器各 自以大于或等于所述阈值的氰化氢的百分比产率运行时，所述多个主反应 器能够提供所需的总氰化氧生产率。

陈述9提供陈述8所述的方法，其中所述多个主反应器和所述一个或 多个补充反应器，当组合时，在停止至所述一个或多个次优反应器的所述 反应混合物进料之后，能够至少提供所述所需的氰化氢生产率。

陈述10提供陈述1-9中任一项所述的方法，所述方法还包括:刚一 停止至所述一个或多个次优反应器的所述反应混合物进料，就保持至除了 所述一，个或多个次优反应器之外的所述主反应器的所述反应混合物进料。

陈述11提供陈述1-10中任一项所述的方法，所述方法还包括:刚一 识别出所述多个主反应器中的所述一个或多个次优反应器，就活化所述一 个或多个补充反应器的每一个的催化剂床。

陈述12提供陈述11所述的方法，其中至所述一个或多个补充反应器 的所述反应混合物进料的进料在活化所述一个或多个补充反应器的所述 催化剂床之后出现。

陈述13提供陈述1-12中任一项所述的方法，所述方法还包括:刚一 停止至所述一个或多个次优反应器的所述反应混合物进料，就将所述一个 或多个次优反应器的每一个的所述催化剂床用替换催化剂床替换以产生 一个或多个更新的反应器;以及将所述反应混合物进料进料至所述一个或 多个更新的反应器。

陈述14提供陈述13所述的方法，所述方法还包括在将所述反应混合 物进料的所述部分进料至所述一个或多个更新的反应器之前，活化所述一 个或多个更新的反应器的每一个的所述替换催化剂床。

陈述15提供陈述13-14中任一项所述的方法，其中进料至所述一个 或多个更新的反应器的反应混合物进料包括进料至所述一个或多个补充 反应器的反应进料。

陈述16提供陈述15所述的方法，所述方法还包括:刚一开始至所述 一个或多个更新的反应器的所述反应混合物进料的进料，就停止至所述一 个或多个补充反应器的反应混合物进料。

陈述17提供陈述13-16中任一项所述的方法，所述方法还包括:刚 一将所述反应混合物进料进料至所述一个或多个更新的反应器，就保持至 所述一个或多个更新的反应器和所述一个或多个补充反应器的反应混合 物进料。

陈述18提供陈述1-17中任一项所述的方法，所述方法还包括:控制 除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器和所述一个或多个 补充反应器，以将所述一个或多个补充反应器和除了所述一个或多个次优 反应器之外的所述主反应器中的所述总测量氰化氢生产率保持在所述所 需的总氰化氢生产率范围内。

陈述19提供陈述1-18中任一项所述的方法，其中将所述反应混合物 进料进料至多个主反应器包括:将所述反应混合物进料平行进料至所述多 个主反应器的每一个。

陈述20提供陈述1-19中任一项所述的方法，其中将所述反应混合物 进料进料至所述一个或多个补充反应器包括将所述反应混合物进料平行 进料至:至除了所述多个主反应器的第一个之外的所述主反应器的反应混 合物进料。

陈述21提供陈述1-20中任一项所述的方法，其中所述反应混合物进 料包括富集氧的空气。

陈述22提供陈述1-21中任一项所述的方法，所述方法还包括:从所 述主反应器和所述一个或多个补充反应器中的一个或多个的流出物回收 氢。

陈述23提供陈述1-22中任一项所述的方法，其中所述主反应器的每 一个的所述催化剂床包含铂-铑合金。

陈述24提供陈述1-23中任一项所述的方法，其中所述一个或多个补 充反应器的每一个的所述催化剂床包含铂-铑合金。

陈述25提供一种用于制备氰化氢的系统，所述系统包括:

多个主反应器，所述多个主反应器各自包含含铂或铂合金的催化剂床， 其中所述多个主反应器能够提供第一氰化氢生产率;

一个或多个补充反应器，所述一个或多个补充反应器各自包含含铂或 铂合金的催化剂床;

进料系统，所述进料系统用于将反应混合物进料以足以提供所述第一 氰化氢生产率的速率进料至一个或多个反应器，所述反应混合物进料包含 气态氨、甲烷和氧气;

控制系统，所述控制系统配置为;

确定所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率是 否低于阈值，

识别出具有低于所述阈值的氰化氢的百分比产率的一个或多个 次优反应器，

开始所述反应混合物进料至所述一个或多个补充反应器的补充 进料，

停止至所述一个或多个次优反应器的所述反应混合物进料，以 及

将所述一个或多个补充反应器和除了所述一个或多个次优反应 器之外的所述主反应器中的总测量氰化氢生产率保持在所需的总氰 化氢生产率范围内。

陈述26提供陈述25所述的系统，其中所述多个主反应器和所述一个 或多个补充反应器，当组合时，能够提供大于所述第一氰化氢生产率的第 二氰化氢生产率。

陈述27提供陈述25-26中任一项所述的系统，其中所述控制系统还 配置为刚一停止至所述多个主反应器的第一个的反应混合物进料，就保持 至除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器的所述反应混合 物进料。

陈述28提供陈述25-27中任一项所述的系统，其中所述控制系统还 配置为刚一确定所述一个或多个次优反应器的氰化氢的百分比产率处于 或低于所述阈值，就开始所述一个或多个补充反应器的所述催化剂床的活 化。

陈述29提供陈述25-28中任一项所述的系统，其中所述控制系统还 配置为监控所述多个主反应器的每一个中，所述一个或多个补充反应器的 每一个中，或它们的组合中的氰化氢的百分比产率。

陈述30提供陈述25-29中任一项所述的系统，其中所述控制系统还 配置为将所述多个主反应器的每一个或所述一个或多个补充反应器的每 一个的氰化氢的百分比产率与所述阈值比较。

陈述31提供陈述25-30中任一项所述的系统，其中所述反应混合物 进料包含富集氧的空气。

陈述32提供陈述25-31中任一项所述的系统，所述系统还包括氢回 收系统，所述氢回收系统用于从所述主反应器和所述一个或多个补充反应 器中的一个或多个的流出物回收氢。

陈述33提供陈述25-32中任一项所述的系统，其中所述主反应器的 每一个的所述催化剂床包含铂-铑合金。

陈述34提供陈述25-33中任一项所述的系统，其中所述一个或多个 补充反应器的每一个的所述催化剂床包含铂-铑合金。

陈述35提供一种用于制备氰化氢的方法，所述方法包括:

将反应混合物进料进料至各自包含含铂或铂合金的催化剂床的多个 主反应器，所述反应混合物进料包含气态氨、甲烷和氧气;

确定所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率是否处 于或低于阈值;

当所述多个主反应器中的任一个中的氰化氢的百分比产率处于或低 于所述阈值时，识别出所述多个主反应器中的一个或多个次优反应器;

将所述反应混合物进料进料至各自包含含铂或铂合金的催化剂床的 一个或多个补充反应器;

其中所述补充进料足以保持所述一个或多个补充反应器和所述多个 主反应器中的总测量氰化氢生产，其在所需的总氰化氢生产率范围内。

陈述36提供陈述35所述的方法，其中所述补充进料足以保持所述一 个或多个补充反应器和所述多个主反应器中总测量氰化氢百分比产率，其 在所需的总氰化氢百分比产率范围内。

陈述37提供陈述35-36中任一项所述的方法，其中所述一个或多个 补充反应器补充所述多个主反应器的所述反应混合物进料至氰化氢的转 化率，以使得所述一个或多个补充反应器和所述多个主反应器中的所述总 测量氰化氢生产率在所需的总氰化氢生产率范围内。

陈述38提供陈述35-37中任一项所述的方法，所述方法还包括:保 持至所述一个或多个次优反应器的所述反应混合物进料，或减少至所述一 个或多个次优反应器的所述反应混合物进料。

陈述39提供陈述35-38中任一项所述的方法，所述方法还包括:保 持至除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器的所述反应混 合物进料，同时将所述反应混合物进料进料至所述一个或多个补充反应器。

陈述40提供陈述35-39中任一项所述的方法，所述方法还包括:将 所述一个或多个次优反应器的每一个的所述催化剂床用替换催化剂床替 换以产生一个或多个更新的反应器。

陈述41提供陈述40所述的方法，所述方法还包括活化所述替换催化 剂床。

陈述42提供陈述40-41中任一项所述的方法，所述方法还包括将所 述反应混合物进料进料至所述一个或多个更新的反应器。

陈述43提供陈述40-42中任一项所述的方法，所述方法还包括:刚 一开始进料至所述一个或多个更新的反应器的所述反应混合物的所述部 分的进料，就停止至所述一个或多个补充反应器的所述反应混合物进料的 所述部分。

陈述44提供陈述40-43中任一项所述的方法，所述方法还包括:刚 一将所述反应混合物进料进料至所述一个或多个更新的反应器，就保持至 所述一个或多个更新的反应器和所述一个或多个补充反应器的所述反应 混合物进料。

陈述45提供陈述35-44中任一项所述的方法，其中当所述主反应器 各自以大于或等于所述阈值的氰化氢的百分比产率运行时，所述多个主反 应器能够提供所需的总氰化氢生产率。

陈述46提供陈述35-45中任一项所述的方法，其中所述多个主反应 器和所述一个或多个补充反应器，当组合时，能够至少提供所需的氰化氢 生产率。

陈述47提供陈述35-56中任一项所述的方法，所述方法还包括:刚 一识别出所述多个主反应器中的所述一个或多个次优反应器，就活化所述 一个或多个补充反应器的每一个的所述催化剂床。

陈述48提供陈述47所述的方法，其中所述反应混合物进料至所述一 个或多个补充反应器的进料在活化所述一个或多个补充反应器的每一个 的所述催化剂床之后出现。

陈述49提供陈述35-48中任一项所述的方法，所述方法还包括控制 所述多个主反应器和所述一个或多个补充反应器，以将所述一个或多个补 充反应器和所述多个主反应器中的所述总测量氰化氢生产率保持在所需 的总氰化氢生产率范围内。

陈述50提供陈述35-49中任一项所述的方法，所述方法还包括监控 所述多个主反应器的每一个中，所述一个或多个补充反应器的每一个中， 或它们的组合中的氰化氢的百分比产率。

陈述51提供陈述35-50中任一项所述的方法，其中确定所述多个主 反应器的任一个或所述补充反应器的任一个中的氰化氢的百分比产率是 否处于或低于所述阈值包括:将所述多个主反应器或所述补充反应器的每 一个的氰化氢的百分比产率与所述阈值比较。

陈述52提供陈述35-51中任一项所述的方法，其中将所述反应混合 物进料进料至多个主反应器包括:将所述反应混合物进料平行进料至所述 多个主反应器的每一个。

陈述53提供陈述35-52中任一项所述的方法，其中将所述反应混合 物进料进料至所述一个或多个补充反应器包括将所述反应混合物进料平 行进料至:至所述多个主反应器的反应混合物进料。

陈述54提供陈述35-53中任一项所述的方法，其中所述反应混合物 进料包含富集氧的空气。

陈述55提供陈述35-54中任一项所述的方法，所述方法还包括从所 述主反应器和所述一个或多个补充反应器中的一个或多个的流出物回收 氢。

陈述56提供陈述35-55中任一项所述的方法，其中所述主反应器的 每一个的催化剂床包含铂-铑合金。

陈述57提供陈述35-56中任一项所述的方法，其中所述一个或多个 补充反应器的每一个的催化剂床包含铂-铑合金。

陈述58提供一种用于制备氰化氢的系统，所述系统包括:

多个主反应器，所述多个主反应器各自包含含铂或铂合金的催化剂床， 其中所述多个主反应器能够提供第一氰化氢生产率;

一个或多个补充反应器，所述一个或多个补充反应器包含含铂或铂合 金的催化剂床;

进料系统，所述进料系统用于将反应混合物进料以足以提供所述第一 氰化氢生产率的速率进料至一个或多个反应器，所述反应混合物进料包含 气态氨、甲烷和氧气;

控制系统，所述控制系统配置为;

确定所述多个主反应器的任一个中的氰化氢的百分比产率是否 低于阈值，

识别出所述多个主反应器中具有低于所述阈值的氰化氢的百分 比产率的一个或多个次优反应器，

开始所述反应混合物进料至所述一个或多个补充反应器的补充 进料，以及

将所述多个主反应器和所述一个或多个补充反应器中的总测量 氰化氢生产率保持在所需的总氰化氢生产率范围内。

陈述59提供陈述58所述的系统，其中所述多个主反应器和所述一个 或多个补充反应器，当组合时，能够提供大于所述第一生产率的第二氰化 氢生产率。

陈述60提供陈述58-59中任一项所述的系统，其中所述控制系统还 配置为开始所述一个或多个补充反应器的所述催化剂床的活化。

陈述61提供陈述58-60中任一项所述的系统，其中所述控制系统还 配置为保持至所述一个或多个次优反应器的所述反应混合物进料或减少 至所述一个或多个次优反应器的所述反应混合物进料。

陈述62提供陈述58-61中任一项所述的系统，其中所述控制系统还 配置为保持至除了所述一个或多个次优反应器之外的所述主反应器的所 述反应混合物进料，同时将所述反应混合物进料进料至所述一个或多个补 充反应器。

陈述63提供陈述58-62中任一项所述的系统，其中所述控制系统还 配置为监控所述多个主反应器的每一个中，所述一个或多个补充反应器的 每一个中，或它们的组合中的氰化氢的百分比产率。

陈述64提供陈述58-63中任一项所述的系统，其中所述控制系统还 配置为将所述多个主反应器的每一个或所述一个或多个补充反应器的每 一个的氰化氢的百分比产率与所述阈值比较。

陈述65提供陈述58-64中任一项所述的系统，其中所述反应混合物 进料包含富集氧的空气。

陈述66提供陈述58-65中任一项所述的系统，所述系统还包括氢回 收系统，所述氢回收系统用于从所述主反应器和所述一个或多个补充反应 器中的一个或多个的流出物回收氢。

陈述67提供陈述58-66中任一项所述的系统，其中所述主反应器的 每一个的催化剂床包含铂-铑合金。

陈述68提供陈述58-67中任一项所述的系统，其中所述一个或多个 补充反应器的每一个的催化剂床包含铂-铑合金。

陈述69提供陈述1-68中任一项或任意组合所述的装置或方法，所述 装置或方法任选地配置以使得可使用或选择所叙述的所有要素或操作。