(57)【要約】１つ以上の窒素含有炭化水素または窒素含有炭化水素混合物の自動熱的な非接触酸化によるシアン化水素の製造法であって、窒素含有炭化水素、酸素含有ガス、場合によってはアンモニア、場合によっては水、場合によっては窒素酸化物含有ガスおよび場合によっては本質的に不活性の挙動を取る他の装入ガス成分を火炎反応帯域内に導入し、火炎反応帯域内および後反応帯域内で１０００〜１８００℃の温度で０．０３〜０．３秒の反応時間の間に、少なくともシアン化水素、炭素酸化物、水素、水、アンモニア、窒素、易揮発性炭化水素の成分および場合によっては他の分解ガス成分を含有する分解ガスに反応させ、この場合、原子のＣ／Ｎ比は、反応帯域内で１〜７であり、原子状の空気数λａｔｏは、０．６未満であり、分解ガスを冷却し、分離することによる、１つ以上の窒素含有炭化水素または窒素含有炭化水素混合物の自動熱的な非接触酸化によるシアン化水素の製造法。
2006501120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の窒素含有炭化水素または窒素含有炭化水素混合物の自動熱的な非接触酸化によるシアン化水素の製造法において、窒素含有炭化水素、酸素含有ガス、場合によってはアンモニア、場合によっては水、場合によっては窒素酸化物含有ガスおよび場合によっては本質的に不活性の挙動を取る他の装入ガス成分を火炎反応帯域内に導入し、火炎反応帯域内および後反応帯域内で１０００〜１８００℃の温度で０．０３〜０．３秒の反応時間の間に、少なくともシアン化水素、炭素酸化物、水素、水、アンモニア、窒素、易揮発性炭化水素の成分および場合によっては他の分解ガス成分を含有する分解ガスに反応させ、この場合、原子のＣ／Ｎ比は、反応帯域内で１〜７であり、原子状の空気数λａｔｏは、０．６未満であり、分解ガスを冷却し、分離することを特徴とする、１つ以上の窒素含有炭化水素または窒素含有炭化水素混合物の自動熱的な非接触酸化によるシアン化水素の製造法。
【請求項２】
アンモニアを火炎反応帯域内に導入する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
使用された窒素含有炭化水素が１〜５のＣ／Ｎ比を有する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
使用された窒素含有炭化水素が５〜７のＣ／Ｎ比を有する、請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
使用された窒素含有炭化水素が残留物である、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
水を火炎反応帯域内に導入する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
本質的に不活性の挙動を取る他の装入ガス成分を火炎内に導入する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
本質的に不活性の挙動を取る他の装入ガス成分が分解ガスから取得される炭素酸化物および／または水素を含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
窒素酸化物含有ガスを火炎反応帯域内に導入する、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
使用された窒素含有炭化水素または炭化水素混合物を液状の形で火炎反応帯域内に導入する、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
使用された窒素含有炭化水素を噴霧して１００μｍ未満の平均粒径を有する液滴に変える、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
使用された窒素含有炭化水素または炭化水素混合物を水性エマルジョンとして火炎反応帯域内に導入する、請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
使用された水性エマルジョンを噴霧して１００μｍ未満の粒径を有する液滴に変える、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
使用された窒素含有炭化水素をガス状で火炎内に導入する、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
ガス状の窒素含有炭化水素を酸素含有ガス、アンモニア、窒素酸化物含有ガス、水および本質的に不活性の挙動を取る装入ガス成分から選ばれる、装入ガス成分の少なくとも一部分と一緒に予め混合し、得られたガス混合物を火炎反応帯域内に導入する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
反応帯域内に乱流を予め占有させる、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
得られた分解ガスは、少なくともシアン化水素、炭素酸化物、水素、水、アンモニア、窒素および易揮発性炭化水素の成分を含有し、得られた分解ガスの分離が次の工程：
（ｉ）３００℃未満の温度への分解ガスの冷却；
（ｉｉ）ガス洗浄による硫酸アンモニウムまたは燐酸アンモニウムとしてのアンモニアの分離、この場合には、アンモニアの含量に乏しい分解ガスを得ることができ；
（ｉｉｉ）シアン化水素水溶液としてのシアン化水素の分離、この場合には、シアン化水素およびアンモニアの含量に乏しい残留分解ガスを得ることができ；
（ｉｖ）蒸留によるシアン化水素水溶液からのシアン化水素の取得；
（ｖ）火炎反応帯域内への残留分解ガスの場合による部分的な返送
を含む、請求項１から１６までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火炎内での窒素含有炭化水素の自動熱的な非接触酸化によるシアン化水素の製造法に関する。
【０００２】
窒素含有の基本化学薬品、例えばアクリルニトリル、アジポジニトリルまたはイソシアネートを製造する場合、部分的は、窒素含有副生成物が生じ、この場合この窒素含有副生成物は、さらに物質的に利用されることができない。それというのも、例えばこの窒素含有副生成物の単離は、費用がかかりすぎるかまたは経済的に重要な直接的に物質の利用可能性が全くないからである。しばしば、このような副生成物は、蒸留残留物よりも複雑な物質混合物の形で生じる。このような残留物は、これまで例えば、燃焼されることにより廃棄されてきたか、またはガス化工程で完全に燃焼可能なガスに変換され、引続き例えば電気エネルギーおよび暖房の熱を発生させるためのガスモータまたはガスタービン中で熱的に利用されることにより、廃棄されてきた。
【０００３】
M. SchingnitzおよびJ. Goerzは、Umwelt, 第29巻 (1999), No.9に飛行流のガス化による燃料、残留物質および廃棄物のガス化について記載している。
【０００４】
低級の脂肪族炭化水素、アンモニアおよび酸素の混合物を火炎内で燃焼させることによって、シアン化水素を発生させることは、公知である。更に、アセトニトリルを高沸点の窒素含有炭化水素として接触酸化させることは、公知であり、この場合には、シアン化水素を得ることができる。
【０００５】
米国特許第２５９６４２１号明細書の記載から、アンモニア、酸素および最大で６個のＣ原子を有する高沸点の炭化水素からのシアン化水素の炎内合成は、公知である。炎内合成の実施のために、３個の異なる層流バーナーが提案されている。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許出願公告第１１５９４０９号明細書には、１〜６個のＣ原子を有する飽和または不飽和の炭化水素、アンモニアおよび酸素を非接触的に自動熱的に燃焼させ、反応されたガスを燃焼帯域からの退出直後に冷却することによって、シアン化水素を製造することが記載されている。燃焼は、乱流の火炎内で行なわれる。
【０００７】
米国特許第４９８１６７０号明細書には、アセトニトリルを酸化／アンモ酸化触媒上で流動床反応器中で接触酸化させることによってシアン化水素を製造することが記載されている。
【０００８】
本発明の課題は、有機結合した窒素を含有する残留物を物質的に使用する方法を提供することである。
【０００９】
この課題は、１つ以上の窒素含有炭化水素または窒素含有炭化水素混合物の自動熱的な非接触酸化によるシアン化水素の製造法によって解決され、この場合には、窒素含有炭化水素、酸素含有ガス、場合によってはアンモニア、場合によっては水、場合によっては窒素酸化物含有ガスおよび場合によっては本質的に不活性の挙動を取る他の装入ガス成分を火炎反応帯域内に導入し、火炎反応帯域内および後反応帯域内で１０００〜１８００℃の温度で０．０３〜０．３秒の反応時間の間に、少なくともシアン化水素、炭素酸化物、水素、水、アンモニア、窒素、易揮発性炭化水素の成分および場合によっては他の分解ガス成分を含有する分解ガスに反応させ、この場合、原子のＣ／Ｎ比は、反応帯域内で１〜７であり、原子状の空気数λatoは、０．６未満であり、分解ガスを冷却し、分離する。
【００１０】
火炎反応帯域は、典型的には燃料または酸化剤約９５％が反応される反応帯域である。火炎反応帯域は、可視範囲内での発光を示し、簡単に光学的に検出可能である。この火炎反応帯域には、本発明によれば、後反応帯域が続いている。
【００１１】
窒素含有炭化水素の自動熱的な接触酸化は、付加的に火炎内に導入されたアンモニアの存在または不在で実施されてよい。一定のＣ／Ｎ比は、反応混合物中でアンモニアの添加によって調節されうる。
【００１２】
満足なＨＣＮ収量を達成するために、原子のＣ／Ｎ比は、火炎内で１〜７である。原子のＣ／Ｎ比が使用された窒素含有炭化水素中で７を上廻る場合には、Ｃ／Ｎ比を７以下の値に減少させるために、一般にアンモニアの添加が必要とされる。使用された窒素含有炭化水素の原子のＣ／Ｎ比が５〜７の範囲内にある場合には、Ｃ／Ｎ比をさらに減少させるために、有利にアンモニアが添加される。使用された窒素含有炭化水素の原子のＣ／Ｎ比が１〜５の範囲内にある場合には、アンモニアの添加なしに良好なＨＣＮ収量が達成されてもよい。特に有利には、原子のＣ／Ｎ比は、２〜４の範囲内にあり、それというのも、この場合には、燃料混合物中で結合された窒素および炭素に関連して高いシアン化水素収量および高いシアン化水素濃度が分解ガス中で達成されるからである。
【００１３】
原子のＣ／Ｎ比は、酸素含有ガス、例えば空気と一緒に導入された分子状窒素を考慮することなしの、装入炭化水素中で結合された全炭素と装入炭化水素中および場合によっては添加されたアンモニア中および添加された窒素酸化物（ＮＯ、ＮＯ2；Ｎ2Ｏは、考慮されていない）中で結合された全窒素との比である。Ｃ／Ｎ比を計算するための全炭素において、例えばメタノールまたはホルムアルデヒド中で直接に酸素に結合しているような炭素は、受け容れられない。相応して、エタノールの場合には、メチル−炭素のみが考慮されている。
【００１４】
適当な窒素含有装入炭化水素は、一定の十分に定義された化合物、例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、アジポニトリルまたはメチルグリタロニトリルであることができる。しかし、適当な窒素含有装入炭化水素は、複雑な窒素含有炭化水素混合物であってもよい。この種の炭化水素混合物は、例えば定義された窒素含有化合物の製造の際に残留物、例えば蒸留残留物として生じる。例は、アジポニトリル、アクリルニトリル、アニリンまたはイソシアネートの製造の際に生じる窒素含有残留物である。更に、例は、精製工場での残留物である。本発明による方法は、殊にこの種の残留物を経済的な物質的使用に供給することに適している。
【００１５】
原則的に、本発明による方法は、残留物として生じる窒素不含の炭化水素または炭化水素混合物を物質的に使用することに適している。このような炭化水素は、有利に酸素に乏しい炭化水素、例えば汚染されていない溶剤、例えばＴＨＦまたはヘキサンである。
【００１６】
火炎内に導入された、燃焼を維持する酸素含有ガスは、例えば純粋な酸素、酸素の含量に富んだ空気または空気であることができる。好ましくは、酸素含有ガスとして、工業用酸素が使用される。殆んど純粋な酸素を使用することによって、分解ガス中でできるだけ高いシアン化水素濃度が達成され、それというのも、大量の不活性ガス、例えば分子状窒素は、ガス混合物中に導入されないからである。これは、分解ガスの後処理を簡易化し、シアン化水素の分離後に残留する残留分解ガスの熱的な利用可能性を改善する。
【００１７】
本発明による方法のシアン化水素の収量にとって、原子状の空気数λatoが０．６未満であることは、本質的なことである。更に、シアン化水素の収量にとって本質的なことは、火炎内での温度が１０００〜１８００℃の範囲内にあることである。化学的に結合された窒素は脂肪性、即ち酸素含量の乏しい燃焼混合物中で高い温度の際に主にシアン化水素に反応することが見出された。更に、記載された範囲内での温度および０．６未満の原子状の空気数λatoは、火炎反応帯域を去る生成物ガス混合物中に易揮発性の炭化水素、例えばメタン、エチレンおよびアセチレンが存在することを生じる。後反応帯域内での前記炭化水素の存在は、後反応帯域内でのシアン化水素分解に不利に作用する。
【００１８】
原子状の空気数は、次のように定義されている：
λato＝［Ｏ］／（［Ｈ］／２＋２×［Ｃ］）
その中で、［Ｏ］、［Ｈ］および［Ｃ］は、燃焼ガス混合物中で全体的に含有されている、結合されたかまたは遊離の酸素、水素または炭素を表わす。
【００１９】
火炎内での温度は、酸素供給量により制御されうる。また、分子状酸素の供給量の増加は、火炎温度の上昇をも引き起こす。更に、火炎温度は、水の添加によって制御されてよい。一面で、水の添加は、冷却を引き起こし、また、他面、火炎内での酸素供給量、ひいては原子状の空気数を増加させる。それによって、望ましくないカーボンブラック形成にとって不利に作用する。
【００２０】
本発明による方法の１つの実施態様において、水は、火炎内に導入される。水は、蒸気状または液状の形で、例えば炭化水素／水エマルジョンとして火炎内に導入されうる。特に良好な冷却は、水の高い蒸発エンタルピーのために、水を液状の形で火炎内に導入する場合に、達成される。
【００２１】
また、火炎内での温度は、火炎内での十分に不活性の挙動を取るガスの添加によって制御されてもよく、この場合このガスは、熱的バラストとして作用し、それによって冷却を引き起こす。
【００２２】
本発明による方法のもう１つの実施態様において、本質的に不活性の挙動を取る他の装入ガス成分は、火炎内に導入される。この種の装入ガス成分は、例えば炭素酸化物（ＣＯおよびＣＯ2）、分子状水素または窒素である。本質的に不活性の挙動を取る装入ガス成分は、シアン化水素の形成に関連して、本質的に不活性の挙動を取る、即ちシアン化水素の形成を生じる反応に関与しないような装入ガス成分である。
【００２３】
火炎内での温度は、有利に１２００〜１４００℃である。
【００２４】
記載されたガス以外に、窒素酸化物、即ち一酸化窒素または二酸化窒素を含有するガスは、火炎内に導入されてもよい。窒素酸化物は、本発明による方法において高い収量で同様にシアン化水素に変換される。即ち、本発明による方法は、例えば硝酸の製造からの窒素酸化物含有の排ガスの物質的利用を可能にする。
【００２５】
更に、本発明による方法のシアン化水素の収量にとって本質的なことは、反応ガス混合物の滞留時間が１０００〜１８００℃の燃焼温度の際に０．０３〜０．３秒の範囲内にあることである。よりいっそう長い滞留時間および／またはよりいっそう高い温度は、既に形成されたシアン化水素の重大な分解を生じることが見出された。これに対して、よりいっそう短い滞留時間および／またはよりいっそう低い温度の場合には、達成される変換率は、不十分である。双方の場合とも、収量の減少を生じる。記載された温度範囲内での一定の滞留時間は、燃焼の際に形成される分解ガスの急速な冷却によって調節されうる。
【００２６】
窒素含有装入炭化水素は、液状の形またはガス状で火炎内に導入されてよい。
【００２７】
装入炭化水素は、液状の形で火炎内に導入されてよい。液状の形での炭化水素の導入は、有利に炭化水素を噴霧することによって、１００μｍ未満、特に有利に５０μｍ未満、殊に２０μｍ未満の平均液滴直径を有する微細な液滴に変えるようにして行なわれる。平均液滴直径は、本発明によれば、体積比表面積を特徴付ける、当業者に公知のザウタ直径ｄ32である。できるだけ小さな液滴の大きさによって、液体の滴下ないし完全な蒸発に必要とされる時間は、反応時間と比較して短く、したがって蒸発はあたかも一定に行なわれることが保証される。典型的には、２００μｍの寸法の炭化水素液滴は、約５０ミリ秒ないし完全な蒸発を必要とし、このことは、既に反応時間の程度の大きさにある。即ち、最初に蒸発された炭化水素分子は、時間的平均で脂肪分の多い燃焼条件の場合にも存在し、大量の酸素供給量は、脂肪分の少ない燃焼条件の場合に存在する。しかし、脂肪分の少ない燃焼条件は、シアン化水素の収量を減少させる。大量の炭化水素液滴は、むしろ火炎を突き抜けてよい。
【００２８】
装入炭化水素の噴霧は、一物質流ノズルを用いて行なうことができるかまたは噴霧器の補助媒体を使用しながら二物質流ノズルを用いて行なうことができる。最も微細な噴霧は、しばしば噴霧器の補助媒体を使用しながら達成される。使用される酸素含有ガスおよび／またはさらに火炎内に導入することができる、反応ガス混合物、例えばアンモニアまたは水蒸気のガス成分は、噴霧器の補助媒体として機能する。
【００２９】
また、例えば火炎温度の制御のため、および／または酸素供給量の増加のために、水の付加的な供給部が設けられている場合には、窒素含有炭化水素を水性エマルジョンとして火炎内に導入することも可能である。水の存在によって、液滴の後噴霧は、火炎内で行なわれる。この後噴霧は、乳化された水小液滴の自然発生的な蒸発によって引き起こされる。それによって、最も微細な噴霧が可能になる。
【００３０】
窒素含有装入炭化水素は、ガス状で火炎内に導入されることができる。窒素含有炭化水素は、前蒸発されてもよく、引続き他の装入ガス成分と前混合され、ガス混合物として火炎内に導入されてもよい。更に、前蒸発された炭化水素が前混合される装入ガス成分は、殊に酸素含有ガスおよび場合によってはアンモニアであるが、しかし、水蒸気および不活性の強度を取る他のガス成分、例えば分子状水素および二酸化炭素である。また、装入炭化水素は、部分的にのみ前蒸発されてよくおよび／または他の装入ガス成分の一部分とのみ前混合されてよい。
【００３１】
好ましいのは、できるだけ背面混合物を含まない流れを実現させるバーナー構造であり、それというのも、背面混合物によって、シアン化水素の収量は、減少されるからである。一般に、火炎反応帯域内および後反応帯域内には、乱流が予め占有している。
【００３２】
少なくともシアン化水素、炭素酸化物、水素、水、アンモニア、窒素および易揮発性炭化水素の成分を含有する分解ガスを得ることができる。更に、分解ガスは、他の成分、例えば一酸化窒素またはイソシアン酸を含有することができる。
【００３３】
典型的な分解ガス組成物は、主成分としてシアン化水素、アンモニア、窒素、水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素および水素、および副成分としてメタン、エチレンおよびアセチレンならびに痕跡として一酸化窒素およびイソシアン酸を含有する。
【００３４】
少なくともシアン化水素、炭素酸化物、水素、水およびアンモニアを含有する分解ガスの分離は、有利に次の工程：
（ｉ）３００℃未満の温度への分解ガスの冷却；
（ｉｉ）ガス洗浄による硫酸アンモニウムまたは燐酸アンモニウムとしてのアンモニアの分離、この場合には、アンモニアの含量に乏しい分解ガスを得ることができ；
（ｉｉｉ）シアン化水素水溶液としてのシアン化水素の分離、この場合には、シアン化水素の含量に乏しい残留分解ガスを得ることができ；
（ｉｖ）蒸留によるシアン化水素水溶液からのシアン化水素の取得；
（ｖ）火炎反応帯域内への残留分解ガスの場合による部分的な返送
を含む。
【００３５】
分解ガスの冷却は、多数の工程で行なうことができる。例えば、第１の工程で熱い分解ガス中に水を噴入することによって、約８００℃への極めて急速な冷却を行なうことができる。第２の工程で、熱い分解ガスは、蒸気発生装置中で約３００℃に冷却されることができる。第３の工程で、分解ガスは、油の噴入によって約２００℃に冷却されうる。この場合、燃焼の間に形成されたカーボンブラックおよびカーボンブラック前駆物質（多環式炭化水素）は、油中に懸濁されるかまたは溶解され、こうして分解ガスから洗浄除去される。
【００３６】
アンモニアの分離は、硫酸、燐酸またはモノアンモニウムホスフェート溶液を用いてのガス洗浄によって行なうことができ、この場合アンモニアは、硫酸アンモニウムまたは燐酸アンモニアとして分離される。この場合には、アンモニアの含量に乏しい分解ガスを得ることができ、好ましくは、アンモニアを含まない分解ガスを得ることができる。アンモニアを燐酸アンモニアとして分離する場合には、アンモニアは、水溶液から蒸気で自由にストリッピングされることができ、火炎内に再循環させることができる。回収されたアンモニウムモノホスフェート溶液は、ガス洗浄器中に返送させることができる。
【００３７】
シアン化水素の分離は、シアン化水素と水蒸気との縮合によって分解ガスから行なうことができるかまたは冷たい水中での吸収によって行なうことができ、この場合には、シアン化水素水溶液を得ることができる。シアン化水素水溶液から、蒸留によって本質的に無水のシアン化水素を取得することができる。
【００３８】
シアン化水素の含量に乏しい、有利に本質的にシアン化水素を含まない残留分解ガスが残留し、この残留分解ガスは、例えばなお炭素酸化物および分子状水素ならびに微少量で副生成物、例えばメタン、エチレンおよびアセチレンを含有する。残留分解ガスは、熱的バラストとして少なくとも部分的に火炎内に返送させることができる。更に、残留分解ガスは、熱的に利用されてよい。
【００３９】
次に、本発明は、図に関連して詳説される。
【００４０】
図１は、本発明による方法の１つの好ましい実施態様の系統図を示す。全体的に１で示された反応器は、バーナー火炎２ａを有するバーナー２および供給管３〜８を含む。供給管３および４を介して、天然ガスおよび空気は、引火バーナーの運転のため、および反応器の暖機運転のために導入される。供給管５、６、７および８を介して、窒素含有液体残留物、酸素、アンモニアまたは水蒸気は、導入される。供給管９および排出管９ａを介して、反応器に冷却水が供給される。得られた熱い分解ガス１０は、熱い分解ガス中への水１１の噴入によって、拡大された導管断面積を有する導管１２中で急速に約８００℃に冷却される。こうして前冷却された分解ガスは、水供給管１４および蒸気排出管１５を備えた蒸気発生器１３に供給され、そこで約３００℃に冷却される。ベンチュリ洗浄器１６中で、分解ガスは、最終的に急冷油１７の噴入によって約２００℃に冷却され、その際にカーボンブラック含有油１８が生じる。アンモニアの分離のために、分離塔２０の冷却された分解ガス１９は、硫酸、燐酸またはモノアンモニウムホスフェート溶液２０ａで洗浄され、この場合アンモニアは、硫酸アンモニウムまたは燐酸アンモニウムとして分離される。塔頂部でアンモニアを含まない分解ガス２１を得ることができ、塔底部で燐酸アンモニウムまたは硫酸アンモニウムの水溶液２２を得ることができる。シアン化水素の分離のために、アンモニアを含まない分解ガス２１は、他の分離塔２３に供給され、この分離塔中で分解ガスからのシアン化水素は、冷たい水２４中で吸収される。塔底部でシアン化水素水溶液２５は得ることができ、塔頂部で本質的にシアン化水素を含まない残留分解ガス２６を得ることができ、この場合この残留分解ガスは、例えば合成ガスとして使用されてよい。シアン化水素水溶液２５は、他の分離塔２７に供給され、この分離塔中で本質的に無水のシアン化水素２８は、塔頂生成物として分離され、水２９は、塔底生成物として分離される。更に、必要な場合および搬入および搬出のために、通常のトーチ３０が設けられている。
【００４１】
シアン化水素の含量が乏しい、有利に本質的にシアン化水素を含まない残留分解ガス２６が残留し、この残留分解ガスは、例えばなお炭素酸化物および分子状水素ならびに微少量で副生成物、例えばメタン、エチレンおよびアセチレンを含有する。残留分解ガスは、熱的バラストとして少なくとも部分的に火炎内に返送される。更に、残留分解ガスは、熱的に使用されてよい。
【００４２】
図２ａは、本発明による方法で火炎反応帯域の発生のために使用されるバーナーの断面を示す。燃焼室用蓋４０中に固定されている、全体で３９で示されたバーナーは、バーナー点火ブロック４１中に嵌め込まれた、空気供給管３２および天然ガス供給管３３および相応する開口３２ａまたは３３ａを備えた点火バーナー３１、不活性ガスのための多数のガス供給管３４およびこのガス供給管の中に同心的に配置された、アンモニアのためのガス供給管３５および相応する開口３４ａまたは３５ａ、ならびに酸素のための供給管３７を備えた多数の二物質流ノズル３６およびこの二物質流ノズル中に同心的に配置された、窒素含有液体残留物のための供給管３８および相応する開口３７ａまたは環状間隙−開口３８ａを含む。
【００４３】
図２ｂは、開口３２ａ〜３８ａを備えたバーナーの平面図を示す。
【００４４】
図３は、本発明による方法で使用された反応器の断面を示す。バーナー蓋４０中に嵌め込まれた（簡単に図示された）バーナー３９には、直径Ｄおよび長さＬを有する円筒形の燃焼室４２が続き、この燃焼室は、高温絶縁部４３（例えば、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２）によって制限されている。高温絶縁部４３は、後方絶縁部４４および鋼製外被４５によって包囲されている。この鋼製外被は、フランジ４６およびパッキング４７を介してバーナー蓋４０と結合されている。バーナー室の幾何学的寸法によって、背面混合物の少ないピストン流が実現される。
【００４５】
実施例
実験室用装置中で、アセトニトリルの自動熱的な非接触的部分酸化の試験を行ない、この場合このアセトニトリルは、高度に窒素を含有する炭化水素のための簡単なモデル物質として使用される。実験室用装置は、１５ｍｍの外径を有するバーナーを含み、このバーナーは、前混合された装入物質の供給のために軸線方向の６つの４ｍｍの開口を備え、酸素の供給のために同心的に２ｍｍの開口を備えている。バーナー上には、１５ｍｍの内径を有する酸化アルミニウムからなる１．１ｍの長さの管が取り付けられており、この管は、電気加熱される炉中に存在する。炉の温度は、熱損失を最少化するために、１３００℃の計算された反応温度と等しくなるように選択される。２個の別々の薄膜蒸発器中にアセトニトリル１．９３ｋｇ／ｈおよび水０．１９ｋｇ／ｈを計量供給し、蒸発させる。蒸気を酸素０．１２Ｎｍ３／ｈと均一に混合し、１２０℃で軸線方向の６つの穿孔に供給する。火炎を安定化するために、同心の穿孔に酸素０．１２Ｎｍ３／ｈを供給する。１３００℃の反応温度の際の反応ガスの滞留時間は、計算により０．０５秒である。その後に、形成された分解ガスを水冷却された壁を通して急速に約１５０℃に冷却し、こうしてガス組成物を”凍結させる”。冷却器は、２９．７ｍｍの内径を有する９０゜の湾曲部を備え、この湾曲部には、２０ｍｍの内径を有する４８５ｍｍの長さの真っ直ぐの断片が続く。反応器の端部と試料採集位置との間の冷却された長さは、全部で６７０ｍｍである。引続き、分解ガス混合物の組成を測定する。ＨＣＮおよびＮＨ３がＦＴ−ＩＲ−スペクトロメーターにより測定され、この場合ＨＣＮの測定のために、分解ガスは、先にＰ２Ｏ５上で乾燥され、他方、ＮＨ３は、水蒸気含有ガス混合物中で測定される。ＣＯ、ＣＯ２およびＣＨ４をＮＤ−ＩＲで測定し、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ４およびＣ２Ｈ６をＧＣ−ＦＩＤで測定し、Ｈ２を熱伝導率検出器で測定し、この場合ＨＣＮ、ＮＨ３およびＨ２Ｏは、先にＮａＯＨまたはＰ２Ｏ５で分離される。
【００４６】
次の組成を測定した（無水ガス混合物に対して体積％で）：
ＨＣＮ  ２９
ＮＨ３   １．８
ＣＯ    ２８
ＣＯ２   １．４
Ｈ２     ２６
ＣＨ４   １．８
Ｃ２Ｈ２   ２
Ｃ２Ｈ４   ０．１
Ｃ２Ｈ６   ０．００１
これから、使用された窒素に対して約７０％のＨＣＮ収率が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による方法の１つの好ましい実施態様を示す系統図。
【００４８】
【図２ａ】本発明による方法で火炎反応帯域の発生のために使用されるバーナーを示す断面図。
【００４９】
【図２ｂ】開口３２ａ〜３８ａを備えたバーナーを示す平面図。
【００５０】
【図３】本発明による方法で使用された反応器を示す断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１  反応器、  ２  バーナー、  ２ａ  バーナー火炎、  ３〜９  供給管、  ９ａ  排出管、  １０  得られた熱い分解ガス、  １１  水、  １２  導管、  １３  蒸気発生器、  １４  水供給管、  １５  蒸気排出管、  １６  ベンチュリ洗浄器、  １７  急冷油、  １８  カーボンブラック含有油、  １９  冷却された分解ガス、  ２０  分離塔、  ２１  アンモニアを含まない分解ガス、  ２２  燐酸アンモニウムまたは硫酸アンモニウムの水溶液、  ２３  他の分離塔、  ２４  冷たい水、  ２５  シアン化水素水溶液、  ２６  本質的にシアン化水素を含まない残留分解ガス、  ２７  他の分離塔、  ２８  本質的に無水のシアン化水素、  ２９  水、  ３０  トーチ、  ３１  点火バーナー、  ３２  空気供給管、  ３２ａ  開口、  ３３  天然ガス供給管、  ３３ａ  開口、  ３４  不活性ガスのための多数のガス供給管、  ３４ａ  開口、  ３５  アンモニアのためのガス供給管、  ３５ａ  開口、  ３６  多数の二物質流ノズル、  ３７  酸素のための供給管、  ３７ａ  開口、  ３８  窒素含有液体残留物のための供給管、  ３８ａ  環状間隙−開口、  ３９  バーナー、  ４０  燃焼室用蓋、  ４１  バーナー点火ブロック、  ４２  直径Ｄおよび長さＬを有する円筒形の燃焼室、  ４３  高温絶縁部、  ４４  後方絶縁部、  ４５  鋼製外被、  ４６  フランジ、  ４７  パッキング
【図１】
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【図３】
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【国際調査報告】
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