(57)【要約】  シアン化水素の生成のためのプロセスは、気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含む、反応混合物供給物を、それぞれが白金を含む触媒床を備える複数の一次反応器に供給することと、該複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値以下であるかどうかを判定することと、該複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素の該パーセント収率が該閾値以下であるときに、該複数の一次反応器の間で１つ以上の準最適な反応器を識別することと、該１つ以上の準最適な反応器が識別されるときに、該反応混合物供給物を、それぞれが白金を含む触媒床を備える、１つ以上の補助反応器に補助的に供給することとを含む。該補助供給は、該反応混合物供給物を該１つ以上の準最適な反応器に供給することの代わりに、または該反応混合物供給物を該１つ以上の準最適な反応器に供給することに加えて、実施され得る。全てのプロセスは、所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内である、該１つ以上の補助反応器および該一次反応器の間で全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持するのに十分である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シアン化水素の製造方法であって、
それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える複数の一次反応器に、気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含む反応混合物供給物を供給し、
前記複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値以下であるか否かを判定し、
前記複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素の前記パーセント収率が前記閾値以下であるときに、前記複数の一次反応器の間で１つ以上の準最適な反応器を識別し、
前記１つ以上の準最適な反応器が識別されるときに、それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、１つ以上の補助反応器に、前記反応混合物供給物を補助的に供給し、
前記補助的供給を開始する際に、前記１つ以上の準最適な反応器への、前記反応混合物供給物を中断することを含んでなり、
前記判定、前記補助的供給、および前記中断が、前記１つ以上の準最適な反応器以外の、前記１つ以上の補助反応器および前記一次反応器の間で、全体的に測定されたシアン化水素生成率を維持するのに十分なものであり、それにより、所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内とするものである、製造方法。
【請求項２】
前記判定、前記補助的供給、および前記中断が、前記１つ以上の準最適な反応器以外の、前記１つ以上の補助反応器および前記一次反応器の間で、全体的な測定されたシアン化水素パーセント収率を維持するのに十分であり、それが、所望の全体的なシアン化水素パーセント収率範囲内である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記１つ以上の準最適な反応器を前記識別することが、前記複数の一次反応器それぞれからの流出物の組成を判定することと、前記複数の一次反応器それぞれのアンモニア収率を判定することと、前記複数の一次反応器それぞれのシアン化水素に対する収率を判定することと、前記複数の一次反応器それぞれにわたる圧力低下を判定することと、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記流出物の前記組成を判定することが、前記複数の一次反応器それぞれの前記流出物のメタン濃度を判定することを含み、前記１つ以上の一次反応器を前記識別することが、前記流出物の前記メタン濃度がメタン破過閾値以上であることを判定することを含む、請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記メタン破過閾値が０．４ｍｏｌ％〜１ｍｏｌ％のメタンである、請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記複数の一次反応器それぞれ、前記１つ以上の補助反応器それぞれ、またはそれらの組み合わせにおけるシアン化水素のパーセント収率を監視することをさらに含む、請求項１〜５の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記複数の一次反応器のうちの何れかまたは前記補助反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素の前記パーセント収率が前記閾値以下であるかどうかを判定することが、前記一次反応器または前記補助反応器それぞれのシアン化水素のパーセント収率を前記閾値と比較することを含む、請求項１〜６の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記一次反応器が、前記閾値以上のシアン化水素のパーセント収率でそれぞれ作動するとき、前記複数の一次反応器が、所望の全体的なシアン化水素生成率を提供することができる、請求項１〜７の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記複数の一次反応器および前記１つ以上の補助反応器が、組み合わされるとき、前記１つ以上の準最適な反応器への前記反応混合物供給物を中断した後に、少なくとも前記所望のシアン化水素生成率を提供することができる、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記１つ以上の準最適な反応器への前記反応混合物供給物を中断する際に、前記１つ以上の準最適な反応器以外の前記一次反応器への前記反応混合物供給物を維持することをさらに含む、請求項１〜９の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記複数の一次反応器の間で前記１つ以上の準最適な反応器を識別する際に、前記１つ以上の補助反応器それぞれの触媒床を活性化させることをさらに含む、請求項１〜１０の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記反応混合物供給物を前記１つ以上の補助反応器に前記供給することが、前記１つ以上の補助反応器の前記触媒床を活性化させた後に起こる、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記１つ以上の準最適な反応器への前記反応混合物供給物を停止する際に、前記１つ以上の準最適な反応器それぞれの前記触媒床を、代替触媒床と交換して、１つ以上の一新した反応器を作製することと、
前記反応混合物供給物を前記１つ以上の一新した反応器に供給することとをさらに含む、請求項１〜１２の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記反応混合物供給物の一部を前記１つ以上の一新した反応器に供給するよりも前に、前記１つ以上の一新した反応器それぞれの前記代替触媒床を活性化させることをさらに含む、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記反応混合物供給物が前記１つ以上の一新した反応器に供給されることが、前記反応供給物が前記１つ以上の補助反応器に供給されることを含む、請求項１３〜１４の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記反応混合物供給物の、前記１つ以上の一新した反応器への供給を開始する際に、前記１つ以上の補助反応器への、前記反応混合物供給物を中断することをさらに含む、請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記反応混合物供給物を、前記１つ以上の一新した反応器に供給する際に、前記１つ以上の一新した反応器および前記１つ以上の補助反応器への、前記反応混合物供給物を維持することをさらに含む、請求項１３〜１６の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記１つ以上の準最適な反応器および前記１つ以上の補助反応器以外の、前記一次反応器を制御して、前記所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内の、前記１つ以上の準最適な反応器以外の、前記１つ以上の補助反応器および前記一次反応器における全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持することをさらに含む、請求項１〜１７の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記反応混合物供給物を複数の一次反応器に前記供給することが、前記反応混合物供給物を、前記複数の一次反応器それぞれに同時に供給することを含む、請求項１〜１８の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記反応混合物供給物を、前記１つ以上の補助反応器に前記供給することが、前記複数の一次反応器のうちの第１のもの以外の前記一次反応器への前記反応混合物供給物と同時に、前記反応混合物供給物を供給することを含む、請求項１〜１９の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記反応混合物供給物が、酸素濃縮空気を含む、請求項１〜２０の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項２２】
前記一次反応器および前記１つ以上の補助反応器のうちの１つ以上の流出物から水素を回収することをさらに含む、請求項１〜２１の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項２３】
前記一次反応器それぞれの前記触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、請求項１〜２２の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記１つ以上の補助反応器それぞれの前記触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、請求項１〜２３の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項２５】
シアン化水素を生成するシステムであって、
第１のシアン化水素生成率を提供することができる、それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、複数の一次反応器と、
それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、１つ以上の補助反応器と、
気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含む反応混合物供給物を１つ以上の反応器に、第１のシアン化水素生成率を提供するのに十分な速度で、供給するための供給システムと、及び
制御システムとを備えてなり、
前記制御システムが、
前記複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値未満であるかどうかを判定し、
前記閾値未満のシアン化水素のパーセント収率で１つ以上の準最適な反応器を識別し、
前記１つ以上の補助反応器への前記反応混合物供給物の補助供給を開始し、  及び
前記１つ以上の準最適な反応器への前記反応混合物供給物を中断することを含んでなり、
所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内の、前記１つ以上の準最適な反応器以外の前記１つ以上の補助反応器および前記一次反応器における全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持するように構成されてなるものである、システム。
【請求項２６】
前記複数の一次反応器および前記１つ以上の補助反応器が、組み合わせられるとき、第１のシアン化水素生成率を超える第２のシアン化水素生成率を提供することができる、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記複数の一次反応器のうちの第１のものへの前記反応混合物供給物を中断する際に、前記制御システムが、前記１つ以上の準最適な反応器以外の前記一次反応器への前記反応混合物供給物を維持するようにさらに構成される、請求項２５〜２６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項２８】
前記１つ以上の準最適な反応器のシアン化水素の前記パーセント収率が、前記閾値以下であることを判定すると、前記制御システムが、前記１つ以上の補助反応器の前記触媒床の活性化を開始するようにさらに構成される、請求項２５〜２７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項２９】
前記制御システムが、前記複数の一次反応器それぞれ、前記１つ以上の補助反応器それぞれ、またはそれらの組み合わせにおけるシアン化水素のパーセント収率を監視するようにさらに構成される、請求項２５〜２８の何れか一項に記載のシステム。
【請求項３０】
前記制御システムが、前記複数の一次反応器それぞれまたは前記１つ以上の補助反応器それぞれのシアン化水素の前記パーセント収率を、前記閾値と比較するようにさらに構成される、請求項２５〜２９の何れか一項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記反応混合物供給物が、酸素濃縮空気を含む、請求項２５〜３０の何れか一項に記載のシステム。
【請求項３２】
前記一次反応器および前記１つ以上の補助反応器のうちの１つ以上の流出物から水素を回収するための水素回収システムをさらに含む、請求項２５〜３１の何れか一項に記載のシステム。
【請求項３３】
前記一次反応器それぞれの前記触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、請求項２５〜３２の何れか一項に記載のシステム。
【請求項３４】
前記１つ以上の補助反応器それぞれの前記触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、請求項２５〜３３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項３５】
シアン化水素の生成のための製造方法であって、
それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、複数の一次反応器に、気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含む反応混合物供給物を供給することと、
前記複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値以下であるかどうかを判定することと、
前記複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素の前記パーセント収率が前記閾値以下であるときに、前記複数の一次反応器の間で１つ以上の準最適な反応器を識別することと、
前記反応混合物供給物を、それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、１つ以上の補助反応器に供給することと、を含み、
前記補助供給が、所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内である、前記１つ以上の補助反応器および前記複数の一次反応器における全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持するのに十分である、製造方法。
【請求項３６】
前記補助供給が、所望の全体的なシアン化水素パーセント収率範囲内である、前記１つ以上の補助反応器および前記複数の一次反応器における全体的な測定されたシアン化水素パーセント収率を維持するのに十分である、請求項３５に記載の製造方法。
【請求項３７】
前記１つ以上の補助反応器および前記複数の一次反応器における前記全体的な測定されたシアン化水素生成率が、前記所望の全体的なシアン化水素生成率内であるように、前記１つ以上の補助反応器が、前記複数の一次反応器による前記反応混合物供給物のシアン化水素への変換を補助する、請求項３５〜３６の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項３８】
前記１つ以上の準最適な反応器への前記反応混合物供給物を維持すること、または前記１つ以上の準最適な反応器への前記反応混合物供給物を減少させることをさらに含む、請求項３５〜３７の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項３９】
前記反応混合物供給物を前記１つ以上の補助反応器に供給しながら、前記１つ以上の準最適な反応器以外の前記一次反応器への前記反応混合物供給物を維持することをさらに含む、請求項３５〜３８の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項４０】
前記１つ以上の準最適な反応器それぞれの前記触媒床を代替触媒床と交換して、１つ以上の一新した反応器を作製することをさらに含む、請求項３５〜３９の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項４１】
前記代替触媒床を活性化させることをさらに含む、請求項４０に記載の製造方法。
【請求項４２】
前記反応混合物供給物を、前記１つ以上の一新した反応器に供給することをさらに含む、請求項４０〜４１の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項４３】
前記反応混合物供給物の一部の前記１つ以上の一新した反応器への供給を開始する際に、前記１つ以上の補助反応器への前記反応混合物供給物の一部を中断することをさらに含む、請求項４０〜４２の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項４４】
前記反応混合物供給物を、前記１つ以上の一新した反応器に供給する際に、前記１つ以上の一新した反応器および前記１つ以上の補助反応器への前記反応混合物供給物を維持することをさらに含む、請求項４０〜４３の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項４５】
前記一次反応器が、前記閾値以上のシアン化水素のパーセント収率でそれぞれ作動するとき、前記複数の一次反応器が、所望の全体的なシアン化水素生成率を提供することができる、請求項３５〜４４の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項４６】
前記複数の一次反応器および前記１つ以上の補助反応器が、組み合わせられるとき、少なくとも前記所望のシアン化水素生成率を提供することができる、請求項３５〜４５の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項４７】
前記複数の一次反応器の間で前記１つ以上の準最適な反応器を識別する際に、前記１つ以上の補助反応器それぞれの前記触媒床を活性化させることをさらに含む、請求項３５〜４６の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項４８】
前記反応混合物供給物を前記１つ以上の補助反応器に前記供給することが、前記１つ以上の補助反応器それぞれの前記触媒床を活性化させた後に起こる、請求項４７に記載の製造方法。
【請求項４９】
前記複数の一次反応器および前記１つ以上の補助反応器を制御して、前記所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内の、前記１つ以上の補助反応器および前記複数の一次反応器における前記全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持することをさらに含む、請求項３５〜４８の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項５０】
前記複数の一次反応器それぞれ、前記１つ以上の補助反応器それぞれ、またはそれらの組み合わせにおける、シアン化水素の前記パーセント収率を監視することをさらに含む、請求項３５〜４９の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項５１】
前記複数の一次反応器のうちの何れかまたは前記補助反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素の前記パーセント収率が、前記閾値以下であるかどうかを判定することが、前記複数の一次反応器または前記補助反応器それぞれのシアン化水素の前記パーセント収率を、前記閾値と比較することを含む、請求項３５〜５０の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項５２】
前記反応混合物供給物を、複数の一次反応器に前記供給することが、前記反応混合物供給物を、前記複数の一次反応器それぞれに同時に供給することを含む、請求項３５〜５１の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項５３】
前記反応混合物供給物を、前記１つ以上の補助反応器に前記供給することが、前記反応混合物供給物を、前記複数の一次反応器への前記反応混合物供給物と同時に供給することを含む、請求項３５〜５２の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項５４】
前記反応混合物供給物が、酸素濃縮空気を含む、請求項３５〜５３の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項５５】
前記一次反応器および前記１つ以上の補助反応器のうちの１つ以上の流出物から水素を回収することをさらに含む、請求項３５〜５４の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項５６】
前記一次反応器それぞれの前記触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、請求項３５〜５５の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項５７】
前記１つ以上の補助反応器それぞれの前記触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、請求項３５〜５６の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項５８】
シアン化水素を生成するためのシステムであって、
第１のシアン化水素生成率を提供することができる、それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、複数の一次反応器と、
それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、１つ以上の補助反応器と、
気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含む反応混合物供給物を１つ以上の反応器に、第１のシアン化水素生成率を提供するのに十分な速度で、供給するための供給システムと、
制御システムとを備えてなり、
前記制御システムが、
前記複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値未満であるかどうかを判定し、
前記閾値未満のシアン化水素のパーセント収率で、前記複数の一次反応器の間で１つ以上の準最適な反応器を識別し、
前記反応混合物供給物の前記１つ以上の補助反応器への補助供給を開始し、及び
所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内の、前記複数の一次反応器および前記１つ以上の補助反応器における、全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持するように構成されてなるものである、システム。
【請求項５９】
前記複数の一次反応器および前記１つ以上の補助反応器が、組み合わせられるとき、前記第１の生成率を超える第２のシアン化水素生成率を提供することができる、請求項５８に記載のシステム。
【請求項６０】
前記制御システムが、前記１つ以上の補助反応器の前記触媒床の活性化を開始するようにさらに構成される、請求項５８〜５９の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６１】
前記制御システムが、前記１つ以上の準最適な反応器への前記反応混合物供給物を維持するように、または前記１つ以上の準最適な反応器への前記反応混合物供給物を減少させるようにさらに構成される、請求項５８〜６０の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６２】
前記制御システムが、前記反応混合物供給物を前記１つ以上の補助反応器に供給しながら、前記１つ以上の準最適な反応器以外の前記一次反応器への、前記反応混合物供給物を維持するようにさらに構成される、請求項５８〜６１の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６３】
前記制御システムが、前記複数の一次反応器それぞれ、前記１つ以上の補助反応器それぞれ、またはそれらの組み合わせにおけるシアン化水素の前記パーセント収率を監視するようにさらに構成される、請求項５８〜６２の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６４】
前記制御システムが、前記複数の一次反応器それぞれまたは前記１つ以上の補助反応器それぞれのシアン化水素の前記パーセント収率を、前記閾値と比較するようにさらに構成される、請求項５８〜６３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６５】
前記反応混合物供給物が、酸素濃縮空気を含む、請求項５８〜６４の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６６】
前記一次反応器および前記１つ以上の補助反応器のうちの１つ以上の流出物から水素を回収するための水素回収システムをさらに含む、請求項５８〜６５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６７】
前記一次反応器それぞれの前記触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、請求項５８〜６６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６８】
前記１つ以上の補助反応器それぞれの前記触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、請求項５８〜６７の何れか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１２年１２月１８日に出願された、「ＲＥＡＣＴＯＲ  ＳＣＨＥＭＥ  ＩＮ  ＡＮＤＲＵＳＳＯＷ  ＰＲＯＣＥＳＳ」と題する米国仮特許出願第６１／７３８，８８４号に対する優先権の利益を主張し、この開示の全体が本明細書に参照によって組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、メタン、アンモニア、および酸素によるシアン化水素（ＨＣＮ）の生成のためのアンドリュッソープロセスのための反応器スキームに向けられる。
【背景技術】
【０００３】
アンドリュッソープロセスは、メタン、アンモニア、および酸素による、白金または白金合金触媒を介する、シアン化水素（ＨＣＮ）のガス相生成のために使用される。濾過されたアンモニア、天然ガス、および空気が反応器に供給され、白金または白金合金を含む触媒の存在下で、約８００℃〜約２，５００℃に加熱される。メタンは、天然ガスから供給され得、それは、さらに精製され得る。２個の炭素、３個の炭素、またはそれよりも多くの炭素を有する炭化水素が、天然ガス中に存在し得る。空気が酸素の供給源として使用され得る一方で、反応はまた、酸素濃縮空気または無希釈酸素でも実行され得る（例えば、酸素アンドリュッソープロセス）。反応器流出物からの熱は、１つ以上の廃熱ボイラー内で回収され得、それはまた反応器流出物を所望の温度に冷却もする。ＨＣＮを含有する反応器排ガスは、未反応アンモニアを除去するために、アンモニア吸収プロセスを介して送られ得る。これは、リン酸アンモニウム溶液、リン酸、または硫酸と接触させて、アンモニアを除去することによって、達成され得る。アンモニア吸収器から、生成物排ガスは、ＨＣＮを同伴するために冷水が添加され得るＨＣＮ吸収器を通して送られ得る。ＨＣＮ−水混合物は、液体から廃棄物が除去され得るシアン化物ストリッパに送られ得る。さらに、ＨＣＮ−水混合物は、生成物がタンクに保存されるか、または供給原料として使用される前に、ＨＣＮを濃縮するために精留塔を通って送られ得る。
【０００４】
アンドリュッソープロセスを組み込む多くのＨＣＮ生成設備は、ＨＣＮの全体的な生成率を増加させるために同時に作動する複数の反応器を含む。これらのマルチ反応器アンドリュッソーシステムの動作中、反応器のうちの１つ以上の中の触媒は、触媒床がその寿命に到達するときなどに、準最適変換収率で予想外に作動し始め得る。触媒床のうちの１つ以上のかかる予想外の準最適な動作は、触媒床（複数可）の準最適な動作が原因で、または準最適な反応器（複数可）が、設備がフル稼働で作動すると予測された時間の間に予想外に停止することが原因での何れかで、システムに供給される反応物質の準最適変換率およびＨＣＮの準最適収率をもたらし得る。
【０００５】
準最適な反応器は、全体的な変換率および収率が所望の割合または収率を下回る原因となり得るだけではなく、準最適な反応器は、設備のその後の精製および処理部分に送られる生成物流中のＨＣＮの一貫性のない流れおよび濃度を引き起こし得る。精製および処理システムに供給されるＨＣＮの一貫性のない流れおよび濃度は、ＨＣＮ生成物の最終的な生成率において一貫性のない変動をもたらし得る。不均一な動作はまた、下流動作のあまり経済的でない動作をもたらし得る。ＨＣＮの生成率または濃度における変動はまた、質への懸念ももたらし得る。例えば、ＨＣＮ生成率における変動は、下流消費者における生成率の変動をもたらし得る。
【０００６】
空気アンドリュッソープロセスと比較して、酸素濃縮アンドリュッソープロセスまたは酸素アンドリュッソープロセスを使用するときに、いくつかの付加的な困難に遭遇し得る。空気アンドリュッソープロセスでは、酸素供給流は、約２０．９５ｍｏｌ％酸素の酸素含有量を有する空気を含む。酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスは、酸素濃縮アンドリュッソープロセスでは約２１ｍｏｌ％酸素〜約３０ｍｏｌ％酸素、または酸素アンドリュッソープロセスでは約２６ｍｏｌ％酸素〜約１００ｍｏｌ％酸素などの空気中のものを超える酸素含有量を有する酸素含有供給流を有する。例えば、反応物質供給物中のより濃縮された酸素含有量では、プロセスが、より高い濃度の、副生成物を含む全ての生成物を生成する傾向にあり得るようなより濃縮した様式でプロセスが進行する傾向にある。したがって、酸素濃縮アンドリュッソープロセスまたは酸素アンドリュッソープロセスにおける機器は、空気アンドリュッソープロセスのシステムからより容易に洗浄され得る不純物の蓄積による影響をより受けやすい。より大きい割合の副生成物蓄積は、機器の腐食を引き起こし得るか、空気アンドリュッソープロセスと比較して、酸素濃縮アンドリュッソープロセスまたは酸素アンドリュッソープロセスのより頻繁な停止を引き起こし得る。その上、酸素濃縮アンドリュッソープロセスまたは酸素アンドリュッソープロセスにおける試薬および生成物は、より濃縮され得るので、システムは、空気アンドリュッソープロセスより試薬の濃度の変化に敏感であり得る。例えば、試薬濃度の局所変化は、触媒床内の局所ホットスポットをもたらし得、それは空気アンドリュッソープロセスと比較して触媒の寿命を低減し得る。酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスは、供給ガスの熱量の変化に対してより敏感であり、したがって、供給流の組成物における小さな変化が、空気アンドリュッソープロセスにおける同様の供給流組成物について観察されるよりも、反応器においてより大きな温度の変動を引き起こし得る。さらに、酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスにおける試薬の濃度または流量の変化は、空気アンドリュッソープロセスと比較して、プロセスの全体的な効率における、より大きな差を引き起こし得る。
【０００７】
ＨＣＮ生成の様々な態様は、以下の記事に記載される。Ｅｒｉｃ．Ｌ．Ｃｒｕｍｐ，Ｕ．Ｓ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙ，Ｏｆｆｉｃｅ  ｏｆ  Ａｉｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｐｌａｎｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ，Ｅｃｏｎｏｍｉｃ  Ｉｍｐａｃｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｐｒｏｐｏｓｅｄ  Ｃｙａｎｉｄｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ＮＥＳＨＡＰ（Ｍａｙ２０００），（ｈｔｔｐ：／／ｎｅｐｉｓ．ｅｐａ．ｇｏｖ／Ｅｘｅ／ＺｙＰＤＦ．ｃｇｉ？Ｄｏｃｋｅｙ＝Ｐ１００ＡＨＧ１．ＰＤＦにてオンラインで入手可能）は、ＨＣＮの製造、最終用途、および経済的な影響に向けられる；Ｎ．Ｖ．Ｔｒｕｓｏｖ，Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｓｕｌｆｕｒ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  ａｎｄ  Ｈｉｇｈｅｒ  Ｈｏｍｏｌｏｇｕｅｓ  ｏｆ  Ｍｅｔｈａｎｅ  ｏｎ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｃｙａｎｉｄｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ａｎｄｒｕｓｓｏｗ  Ｍｅｔｈｏｄ，Ｒｕｓ．Ｊ．ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．７４，Ｎｏ．１０，ｐｐ．１６９３−９７（２００１）は、アンドリュッソープロセスによるＨＣＮの生成上の、硫黄およびメタンのより高次の相同体などの天然ガスの不可避の成分の影響に向けられる；Ｃｌｅａｎ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ（ＣＤＭ）Ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ  Ｂｏａｒｄ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｎａｔｉｏｎｓ  Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｃｌｉｍａｔｅ  Ｃｈａｎｇｅ（ＵＮＦＣＣＣ），Ｃｌｅａｎ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  Ｐｒｏｊｅｃｔ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｆｏｒｍ（ＣＤＭ  ＰＤＤ），Ｖｅｒ．３，（Ｊｕｌ．２８，２００６）（ｈｔｔｐ：／／ｃｄｍ．ｕｎｆｃｃｃ．ｉｎｔ／Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ／ＰＤＤｓ＿Ｆｏｒｍｓ／ＰＤＤｓ／ＰＤＤ＿ｆｏｒｍ０４＿ｖ０３＿２．ｐｄｆでオンラインで入手可能）は、アンドリュッソープロセスによるＨＣＮの生成に向けられる；およびＧａｒｙ  Ｒ．Ｍａｘｗｅｌｌ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｓｓｕｒｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｓａｆｅｔｙ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｏｆ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｃｙａｎｉｄｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊ．ｏｆ  Ｈａｚａｒｄｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．１４２，ｐｐ．６７７−８４（２００７）は、ＨＣＮの安全な生成に向けられる。
【発明の概要】
【０００８】
上述の通り、既存のアンドリュッソーシステムの問題は、計画外または頻繁な触媒交換の必要性をもたらし得る予想外の準最適触媒活性のために、１つ以上の反応器における準最適変換を含み得る。さらに、不十分な触媒活性に起因する準最適変換は、全アンドリュッソーシステムの生成率における予想外の変動を引き起こし得る。本開示は、所望の活性を下回って作動する反応器のうちの１つ以上における触媒に起因するか、または反応器における古い触媒から新しい触媒への交換に起因する、マルチ反応器アンドリュッソーシステムにおける準最適変換率のシアン化水素への影響を回避または低減し得る、シアン化水素を生成するためのシステムを記載する。本開示のシステムは、全ての反応器がフル稼動で作動する場合、システムが作動する、施設の最大率に到達する必要がある、反応器の数を超える補助反応器の使用を含む。特定の反応器の準最適な動作の検出に際して、補助反応器は、準最適な反応器に取って代わるか、または補助するために始動され得る。したがって、補助反応器は、準最適変換の問題を迅速に改善し得、アンドリュッソープロセスによる、より一貫性のある、かつ予測可能なシアン化水素生成率を提供し得る。
【０００９】
これは、シアン化水素の生成のためのプロセス（製造方法）を記載する。本プロセスは、反応混合物供給物を、それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える複数の一次反応器に供給することを含み得る。反応混合物供給物は、気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含み得る。反応混合物供給物を供給する間、複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が、閾値以下であるかどうかを判定することができ、複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値以下であるときに、複数の一次反応器の間で１つ以上の準最適な反応器が識別され得る。反応混合物供給物は、１つ以上の準最適な反応器が識別されるときに、１つ以上の補助反応器に補助的に供給され得、該１つ以上の補助反応器それぞれは、白金または白金合金を含む触媒床を含む。補助的供給を開始する際に、１つ以上の準最適な反応器への反応混合物供給物は、中断され得る。判定、補助的供給、および中断が、１つ以上の準最適な反応器以外の、１つ以上の補助反応器および一次反応器の間で全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持するのに十分であり得、それが、所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内である。
【００１０】
本開示はまた、反応混合物供給物を、それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える複数の一次反応器に供給することを含む、シアン化水素の生成のためのプロセスを記載する。反応混合物供給物は、気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含み得る。反応混合物供給物を供給する間、複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が、閾値以下であるかどうかを判定することができ、複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値以下であるときに、複数の一次反応器の間で１つ以上の準最適な反応器が識別され得る。反応混合物供給物は、それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、１つ以上の補助反応器に補助的に供給され得る。補助供給は、所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内である１つ以上の補助反応器および複数の一次反応器における全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持するのに十分であり得る。
【００１１】
本開示はまた、シアン化水素の生成のためのシステムも記載する。システムは、第１のシアン化水素生成率を提供することができるそれぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える複数の一次反応器、およびそれぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える１つ以上の補助反応器を含み得る。供給物システムは、反応混合物供給物を、第１のシアン化水素生成率を提供するのに十分な速度で、１つ以上の反応器に供給し得、該反応混合物供給物は、気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含み得る。制御システムは、複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値未満であるかどうかを判定し、閾値未満のシアン化水素のパーセント収率を有する１つ以上の準最適な反応器を識別し、１つ以上の補助反応器への反応混合物供給物の補助供給を開始し、１つ以上の準最適な反応器への反応混合物供給物を中断し、かつ所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内の１つ以上の準最適な反応器以外の、１つ以上の補助反応器および一次反応器における全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持するように構成され得る。
【００１２】
本開示はまた、第１のシアン化水素生成率を提供することができるそれぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える複数の一次反応器、およびそれぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える１つ以上の補助反応器を含み得る、シアン化水素の生成のためのシステムも記載する。供給物システムは、反応混合物供給物を、第１のシアン化水素生成率を提供するのに十分な速度で、１つ以上の反応器に供給し得、該反応混合物供給物は、気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含み得る。制御システムは、複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値未満であるかどうかを判定し、閾値未満のシアン化水素のパーセント収率を有する複数の一次反応器の間で１つ以上の準最適な反応器を識別し、１つ以上の補助反応器への反応混合物供給物の補助供給を開始し、かつ所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内の複数の一次反応器および１つ以上の補助反応器における全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持するように構成され得る。
【００１３】
本システムならびに方法のこれらおよび他の実施例ならびに特徴は、以下の詳細な説明において部分的に記載されるであろう。この概要は、本主題の全体像を提供することを意図し、排他的または網羅的な説明を提供することを意図しない。本システムおよび方法に関するさらなる情報を提供するために、以下の詳細な記載が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】アンドリュッソープロセスを介したシアン化水素の生成のための模範プロセスの流れ図である。
【図２】図１のプロセスの一部として含まれ得る模範シアン化水素合成システムの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
アンドリュッソー法（例えば、Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌｕｍｅ  ８，ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ，Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，１９８７，ｐｐ．１６１−１６２を参照されたい）によるシアン化水素の合成は、白金もしくは白金合金、または他の金属を含む触媒を介して、蒸気相において実行され得る。アンドリュッソープロセスを実行するために好適な触媒は、米国特許第１，９３４，８３８号として、および各国で公開された最初のアンドリュッソー特許で発見および記載された。アンドリュッソーの最初の研究において、彼は、触媒が約１０００℃の作業温度で注入可能（固体）である酸化触媒から選択され得ることを開示し、触媒活性金属として、純粋な形態において、または合金の何れかでの、白金、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、金、または銀を含めた。彼はまた、希土類金属、トリウム、ウランなどの特定の卑金属もまた、注入可能な酸化物またはリン酸塩の形態などで使用され得ること、および触媒がネット（網）に形成される、またはシリカまたはアルミナなどの熱抵抗性固体支持体上に堆積されるかの何れかであり得ることに留意した。
【００１６】
後続する開発研究において、白金含有触媒は、それらの効率、ならびにガーゼまたはネットの形態でさえも金属が熱抵抗性であるために選択されている。例えば、白金−ロジウム合金は、金属ガーゼ、あるいは織られたまたは編まれたガーゼシートなどの網の形態であり得る触媒として使用され得る、あるいは支持体構造上に配設され得る。一例において、織られたまたは編まれたガーゼシートは、２０〜８０メッシュのサイズを有する、例えば、約０．１８ｍｍ〜約０．８５ｍｍのサイズを有する開口部を有する、メッシュ様構造を形成し得る。触媒は、８５／５Ｐｔ／Ｒｈ、９０／１０、または９５／５Ｐｔ／Ｒｈなどの、約８５重量％〜約９５重量％のＰｔ、および約５重量％〜約１５重量％のＲｈを含み得る。白金ロジウム触媒はまた、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、および他の金属などの少量の金属不純物を含み得る。不純物金属は、約１０ｐｐｍ以下などの微量で存在し得る。
【００１７】
アンドリュッソー法の広範囲の可能な実施形態は、独特許第５４９，０５５号に記載される。一例において、直列で配設された１０％のロジウムを有する、Ｐｔの複数の細かいメッシュガーゼを含む触媒が、約８００℃〜２５００℃、１０００〜１５００℃、または約９８０〜１０５０℃の温度で使用される。例えば、触媒は、Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ  Ｐｌｃ，Ｌｏｎｄｏｎ，ＵＫから入手可能なＰｔ−Ｒｈ触媒ガーゼ、またはＨｅｒａｅｕｓ  Ｐｒｅｃｉｏｕｓ  Ｍｅｔａｌｓ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．，Ｈａｎａｕ，Ｇｅｒｍａｎｙから入手可能なＰｔ−Ｒｈ触媒ガーゼなどの商業的に入手可能な触媒であり得る。
【００１８】
本開示は、アンドリュッソープロセスを介するシアン化水素の生成のためのプロセスおよびシステムを記載する。様々な実施形態において、本開示のプロセスおよびシステムは、化学生成施設が、政府の許可などによって最大生成率で評価されるマルチ反応器アンドリュッソープロセスの反応器スキームを伴い得る。一次反応器すべてが予想される変換率および供給率で作動されるときに、特定の数の一次反応器は、許可された割合または所望の割合を維持するのに十分であり得る。本開示のプロセスおよびシステムは、準最適に作動している一次反応器に取って代わるか、または準最適に作動している一次反応器を補助するかの何れかのために使用され得る１つ以上の補助反応器を含む。一次反応器は、所望の活性を下回って作用する触媒の準最適性能に起因するか、または反応器内の古い触媒から新しい触媒への交換に起因して、準最適になり得る。
【００１９】
施設の最大の許可された割合を維持するのに十分であるものを超える１つ以上の補助反応器の使用は、反応器が予想される変換で作動されるときに、より習慣的なアンドリュッソープロセスおよびシステムと比較して本開示のプロセスおよびシステムでは、より高額の資本費用を必要とする。しかしながら、追加の資本費用は、マルチ反応器システムでのより一貫性のある生成率を提供し得る。より一貫性のある生成率は、アンドリュッソープロセスの他の部分（後述の、アンモニア回収、シアン化水素精製、および廃水処理など）のより一貫性のある動作を提供し得、アンドリュッソープロセスによって生成されるシアン化水素の下流消費者のためのより一貫性のある動作を提供し得る。１つ以上の補助反応器の使用はまた、急な触媒交換ではなく、計画的な維持管理を可能にし得、費用を低減し、システムがオンラインである時間を改善する。
【００２０】
本開示のプロセスおよびシステムは、空気アンドリュッソープロセスと比較して、酸素濃縮アンドリュッソープロセスまたは酸素アンドリュッソープロセスにおいて特に有用であり得る。空気アンドリュッソープロセスは、約２０．９５ｍｏｌ％の酸素を有する酸素含有供給流として、空気を使用する。酸素濃縮アンドリュッソープロセスは、空気において見られるものを超える酸素含有量を有する酸素含有供給流、例えば、約２１ｍｏｌ％の酸素〜約２６％、２７％、２８％、２９％、または〜約３０ｍｏｌ％の酸素、例えば、約２２ｍｏｌ％の酸素、２３％、２４％、または約２５ｍｏｌ％の酸素を有する供給流を使用する。酸素アンドリュッソープロセスは、約２６ｍｏｌ％の酸素、２７％、２８％、２９％、または約３０ｍｏｌ％の酸素〜約１００ｍｏｌ％の酸素を有する酸素含有供給流を使用する。いくつかの実施形態において、酸素アンドリュッソープロセスは、約３５ｍｏｌ％の酸素、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、または約１００ｍｏｌ％の酸素を有する酸素含有供給流を使用し得る。
【００２１】
様々な例において、酸素濃縮アンドリュッソープロセスにおける、または１００ｍｏｌ％未満の酸素を有する酸素含有供給流を有する酸素アンドリュッソープロセスにおける酸素含有供給流は、空気を酸素と混合することと、酸素を任意の好適なガスまたはガスの組み合わせと混合することと、または空気などの酸素含有ガス組成物から１つ以上のガスを除去することとのうちの少なくとも１つによって発生し得る。
【００２２】
空気アンドリュッソープロセスに代わって酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスを使用することに対して、利点が存在する。有利に、酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスの使用によって、空気アンドリュッソープロセスにおけるより大きな割合の水素が流出流において発生し得る。また、酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスにおいて、より非反応な材料または不純物材料が酸素含有供給流中に存在し、反応器に添加する前の所望の試薬の加熱費用を低減し、低減されたエネルギー費用をもたらす。当量のＨＣＮの生成のための機器はまた、酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスについて、空気アンドリュッソープロセスについてより小型（より小さい）であり得る。
【００２３】
しかしながら、酸素濃縮アンドリュッソープロセスまたは酸素アンドリュッソープロセスは、空気アンドリュッソープロセスにおいては経験されない、いくつかの問題を有し得る。さらに、供給ガスの酸素濃度が増加するにつれて、問題は増幅される。例えば、酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスにおける試薬は、不活性ガスなどの他のガスによってあまり希釈されない。したがって、酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスは、空気アンドリュッソープロセスより高濃度の様式で進む傾向にある。このように、酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスは、より高い濃度の副生成物を含む全ての生成物を発生させる傾向にある。より高い濃度の生成物およびより小さい反応器のサイズは、触媒床の交換などのために反応器のうちの１つがオフラインにされなければならない場合、空気アンドリュッソープロセスと比較してシステムの出力におけるより大きな低下をもたらし得る。
【００２４】
酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスのより濃縮された性質はまた、反応器および関連機器に、空気アンドリュッソープロセスで用いられる機器ではより容易に洗浄され得るシステム内の不純物の蓄積による影響をより受けやすくさせる。より大きな割合の副生成物の蓄積は、腐食速度の上昇、ならびにより頻繁な運転停止およびプロセスの様々な部品の維持管理につながり得る。副生成物の蓄積、腐食、および関連する問題によって有意に影響され得る機器は、例えば、反応器（複数可）、アンモニア回収システム（複数可）、およびＨＣＮ回収システム（複数可）を含む。例えば、酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスにおける触媒は、一般的に、空気アンドリュッソープロセスにおける触媒よりも頻繁に交換されなければならない。
【００２５】
反応器内の他の構成要素もまた、空気アンドリュッソープロセと比較して、酸素濃縮および酸素アンドリュッソープロセスではより迅速に腐食または故障し得る。例えば、触媒床または反応器の他の部分、例えば、熱交換器の配管を支持する反応器内の構造は、空気アンドリュッソープロセスと比較して、酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスにおいてより迅速に腐食または故障し得るセラミック材料から作製され得る。
【００２６】
さらに、酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスにおける試薬はより濃縮されているため、反応は、空気アンドリュッソープロセスにおける試薬の濃度の変化に対してより敏感であり得る。試薬が触媒を過ぎて移動するにつれての、試薬の濃度における局所的な変化は、ホットスポットなどの触媒床における温度の変化を引き起こし得、空気アンドリュッソープロセスと比較して触媒の寿命を低減し得る。酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスは、供給ガスの熱量の変化に対してより敏感であり得、したがって、供給流の組成物における小さな変化が、空気アンドリュッソープロセスにおける同様の供給流組成物について観察されるよりも、反応器においてより大きな温度の変動を引き起こし得る。酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスにおける試薬の濃度または流量における変化はまた、空気アンドリュッソープロセスと比較して、プロセスの全体的な効率におけるより大きな差を引き起こし得る。
【００２７】
酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスの流出物からの熱移動は、一部には、流出物が、空気アンドリュッソープロセスについて観察されるより濃縮されており、かかる濃縮された流出物を凝結点まで冷却することが、流出物がより希釈である場合には観察され得ない副生成物形成の可能性を増加させ得るため、空気アンドリュッソープロセスにおいてより困難であり得る。
【００２８】
酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスにおいて、追加の技術制御または管理は、純酸素または酸素濃縮酸素供給源の使用に関する問題を避けるためになされ得、空気アンドリュッソープロセスでは一般的に使用されないか、または必要とされない機器設計および動作における安全プロトコルをもたらす。
【００２９】
本明細書に記載されるシステムおよびプロセスは、これらの問題に対する解決法を提供し得る。例えば、１つ以上の補助反応器の使用は、システムに、上述の通り、酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスでより頻繁に起こる反応器または反応器触媒がオフラインにされる必要があるシナリオに対してより良好な対応をさせることを提供し得る。触媒交換が、酸素濃縮および酸素アンドリュッソープロセスではより迅速に起こるため、１つ以上の補助反応器の可用性により、システムが低減されまたは省かれた停止時間で作動することが可能になる。
【００３０】
１つ以上の補助反応器の使用はまた、操作者に、補助反応器、準最適な反応器、および通常作動反応器を含む全ての反応器に対する割合を調節するためのさらなる順応性を提供し得る。この順応性は、いくつかの実施例において、操作者が、酸素濃縮または酸素アンドリュッソープロセスに関連するいくつかの問題を防ぐか、または改善することを可能にし得る。例えば、反応器の１つ以上に対する反応混合物の供給率または組成は、上述の副生成物または不純物の蓄積を防ぐために制御され得る。さらに、一次反応器と併せて、１つ以上の補助反応器を使用するとき、反応物質供給物の供給率は、一次反応器のみに対する供給と比較して、低減され得る。したがって、反応器は、より効率的な条件で作動され得る。
【００３１】
以下にさらに記載される通り、１つ以上の補助反応器の使用はまた、システムのＨＣＮ合成部分から来る流出流のより一貫性のある組成を提供し得、例えば、１つ以上の補助反応器の使用は、流出流における組成変動を低減または除去し得る。これは、次いで、アンモニア回収システムなどのプロセスのその後のシステムから出てくる組成変動を低減し得る。より均一な動作はまた、アンモニア回収システムなどの下流システムのより経済的な動作を提供し得る。回収されたアンモニアの一部が、反応器に戻って再循環され得るので、１つ以上の補助反応器の使用は、反応器に供給されているより一貫性のある濃度の反応物質を提供し得る。上述の通り、反応器内の試薬濃度における変化は、触媒床における温度変化を引き起こし得、ホットスポットの形成をもたらす。したがって、１つ以上の補助反応器の使用は、触媒の寿命を延ばすことができ、純酸素または酸素濃縮供給源の使用によって起こり得る問題に対するより良好な制御を提供することができる。より一貫性のある試薬濃度はまた、システムの全体的な効率を改善し得る。より均一な動作はまた、反応器流出流上の廃熱ボイラーからの蒸気生成率の均衡をとり得、施設の蒸気管理を簡素化し得る。言い換えると、ＨＣＮシステムが所与の割合の蒸気をより確実に生成するため、専用の蒸気生成ボイラーを起動および停止させることが不必要になり得るか、またはそうさせる可能性が低い。
【００３２】
図１は、アンドリュッソープロセスを介したシアン化水素の生成（ＨＣＮ）のための模範プロセス１０の流れ図である。模範プロセス１０において、ＨＣＮ合成システム１２は、アンモニア（ＮＨ3）流２、メタン（ＣＨ4）流４、および酸素含有流６（酸素ガス（Ｏ2）を含む）を供給される。３つの供給流２、４、６は、混合され、反応１に従って、好適な触媒の存在下で、複数の反応器（さらなる詳細を以下に記載）内で反応させられて、シアン化水素および水へと変換される。
２ＮＨ3＋２ＣＨ4＋３Ｏ2→２ＨＣＮ＋６Ｈ2Ｏ                                                                                ［１］
【００３３】
ＨＣＮ合成システム１２からの結果として生じた生成物流１４は、未反応ＮＨ3を回収するように構成されるアンモニア回収システム１６に供給され得る。アンモニアは、生成物流１４からのＮＨ3を吸収し得る、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、およびリン酸アンモニウム溶液のうちの１つ以上を含む酸流１８に接触させることを介するＮＨ3吸収によって回収され得る。図１に示される実施例において、酸流１８は、アンモニア回収システム１６に添加されて、ＮＨ3を吸収する。Ｈ3ＰＯ4溶液の場合では、アンモニアは、１つ以上のストリッパを使用して、結果として生じるリン酸アンモニウム溶液から除去されて、Ｈ3ＰＯ4からＮＨ3を分離し得る。ＮＨ3は、ＮＨ3再循環流２０を介して、ＨＣＮ合成システム１２に戻って再循環され得る。アンモニア回収溶液および他の廃棄物は、廃水流２２として、再循環またはパージされ得るが、一方で、ＮＨ3除去済ＨＣＮ流２４は、ＨＣＮ回収システム２６に供給され得る。
【００３４】
アンモニア吸収器は、任意の好適な設計のものであり得、一般的に向流的に作動し得る。酸高含有吸着剤液は、頂部周辺の吸収器塔に進入し得、下方に流れ得る。吸収器塔は、液体−ガス接触を容易にするための内部を含み得る。好適な内部の例は、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐａｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，３rd  Ｅｄｉｔｉｏｎ，ｖｏｌ．１，ｐｐ．５３−９６（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，１９７８）で教示され、少数の例を挙げると、トレイ、プレート、リング、およびサドルを含み得る。アンモニア含有ガスは、底部周辺の塔に進入し得、上方に流れ、液体がカラムの頂部周辺に導入される場合、向流的に吸着剤液に接触する。吸収器カラムへのガスおよび液体の流れは、カラムの浸水（過剰に高い液体分量による）、アンモニア濃縮ガス中の液体の同伴（過剰なガス流れによる）、または吸収カラムへの不十分なガス流れによって引き起こされる低吸収能力と同時に、効率的な接触を提供するために調節される。カラム長さ、直径、および内部（複数可）の種類の選択は、アンモニア再循環流のスループットおよび純度必要条件が与えられた当業者によって決定され得る。
【００３５】
例えば、１つのカラムまたは複数のカラム配列を含む、アンモニア吸収システムを形成するためのカラムの任意の好適な構成が使用され得る。単一カラムは、所望の量のアンモニアを効果的に除去するために、水溶液と供給流との間の必要な接触時間を提供し得るが、時には、１つの代わりに複数のカラムを使用することがより便利であり得る。例えば、高いまたは大きいカラムは、建造、収容、および維持するために高価になり得る。アンモニア吸収器の本明細書でのいかなる記載も、アンモニア吸収器を共に形成する任意の好適な数のカラムを含み得る。アンモニア吸収器は、吸収器ユニット、およびアンモニアをアンドリュッソープロセス反応流出物から分離させる例において、ＨＣＮストリッパユニットなどの、ストリッパユニットを含み得る。かかる例において、吸収器ユニットは、水溶液を使用して、供給流からアンモニアを抽出し得る。吸収器ユニットに進入する水溶液は、脱着器からの水溶液再循環流であり得る。吸収器によって、少なくともある程度は、供給流および水溶液が分離される。大部分のアンモニアから分離されたＨＣＮを含有し得る吸収器ユニットの頂部流は、次いで、ＨＣＮ回収システムへと移動し得る。ＨＣＮを含む残留供給流材料を含有し得る水溶液は、次いで、水溶液を加熱し得るストリッパユニットへ進入し得る。ストリッパユニットによって、水溶液および他の材料が分離し得、例えば、残留ＨＣＮを含む残留供給流材料は、ストリッパユニット内の水溶液からより完全に分離され得る。アンモニア吸収はまた、ストリッパユニット内でも起こり得る。残留ＨＣＮまたは他の材料を含み得るストリッパユニットの頂部流は、吸収器ユニットに戻り得、例えば、供給流と共に進入する。ストリッパユニットの底部流は、次いで、アンモニア脱着器へと移動し得る。
【００３６】
ＨＣＮ回収システム２６は、ＨＣＮ流２４からＨＣＮを分離し、精製するように構成される１つ以上のユニット動作を含み得る。ＨＣＮ回収システム２６の結果として、精製されたＨＣＮ生成物流２８が生成される。ＨＣＮ回収システム２６はまた、廃ガス３０、およびアンモニア回収システム１６からの廃水流２２と組み合わされた廃水流３４内に、随意に組み合わせられ得る廃水流３２を生成し得る。組み合わされた廃水３４は、アンモニア回収システム１６に戻って再循環され得る追加のＮＨ3３８を回収し得るアンモニアストリッパ３６内に供給され得る。アンモニアストリッパ３６からの最終廃水４０は、廃水処理、保管、または廃棄システム内でさらに処理され得る。
【００３７】
図２は、図１のプロセス１０で使用され得る模範ＨＣＮ合成システム１２のより詳細な流れ図である。ＨＣＮ合成システム１２は、それぞれが触媒床４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ（集合的に「触媒床（複数可）４２」と本明細書で称される）を含む、複数の一次反応器４０Ａ、４０Ｂ、および４０Ｃ（集合的に「一次反応器（複数可）４０」と本明細書で称される）、および触媒床４６を含む１つ以上の補助反応器４４を含む。
【００３８】
各触媒床４２、４６は、白金（Ｐｔ）または白金合金を含む触媒などの、反応１を触媒することができる触媒材料を含む。一例において、触媒床４２、４６それぞれが、約８５重量％〜約９５重量％のＰｔおよび５重量％〜約１５重量％のＲｈを含む触媒などの白金およびロジウム（Ｒｈ）触媒を含む。触媒床４２、４６の触媒はまた、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、および他の金属などの少量の金属不純物も含み得る。不純物金属は、約１０ｐｐｍ以下などの微量で存在し得る。
【００３９】
触媒床４２、４６は、織られたまたは編まれたガーゼシートなどの支持体構造、コルゲート形触媒構造、または担持触媒構造上に、上述のＰｔ−Ｒｈ触媒などの触媒で形成され得る。一例において、織られたまたは編まれたガーゼシートは、２０〜８０メッシュのサイズを有する、例えば、約０．１８ｍｍ〜約０．８５ｍｍのサイズを有する開口部を有する、メッシュ様構造を形成し得る。各触媒床４２、４６中に存在する触媒の量は、それぞれ対応する反応器４０、４４に供給されている反応混合物の供給率に依存し得る。一例において、各触媒床４２、４６中の触媒の質量は、反応器４０、４６に供給されている反応混合物の、毎時ポンドにおける供給率当たり約０．４ｇ〜約０．６ｇである。
【００４０】
触媒床４２、４６の触媒は、Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ  Ｐｌｃ，Ｌｏｎｄｏｎ，ＵＫから入手可能なＰｔ−Ｒｈ触媒ガーゼまたはＨｅｒａｅｕｓ  Ｐｒｅｃｉｏｕｓ  Ｍｅｔａｌｓ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．，Ｈａｎａｕ，ＧＥＲＭＡＮＹから入手可能なＰｔ−Ｒｈ触媒ガーゼなどの商業的に入手可能な触媒であり得る。
【００４１】
ＨＣＮ合成システム１２は、一次反応器４０のうちの何れかにおけるＨＣＮのパーセント収率が所望の収率閾値以下であることが判定される場合に、準最適な一次反応器４０に取って代わるか、または準最適な一次反応器４０と共に作動する補助としての何れかのために反応供給物が１つ以上の補助反応器４４に供給され得るように構成され得る。一例において、複数の一次反応器４０それぞれは、実質的に同一の構造（例えば、実質的に同じ寸法および実質的に同じ形状）を有する。同様に、１つ以上の補助反応器４４それぞれはまた、１つ以上の補助反応器４４それぞれが、準最適に動作している一次反応器４０の代わりの反応器として働き得るように、一次反応器４０それぞれと実質的に同一の構造を有し得る。次いで、補助反応器４４は、一次反応器のうちの１つとして働き得、オフラインにされた準最適な一次反応器４０が、今度は、補助反応器として働き得る。
【００４２】
ＨＣＮ合成システム１２は、反応１に従う反応を実施し、かつＨＣＮを生成するために、所望の条件であるために、各供給流、例えば、ＮＨ3流２、ＣＨ4流４、および酸素含有流６を調製するための動作を含み得る。例えば、液体として供給され得るＮＨ3供給流２は、液体ＮＨ3流２をＮＨ3蒸気流５０へと気化し得るアンモニア気化器４８によって気化され得る。ＮＨ3蒸気流５０は、ＮＨ3過熱器５２内でさらに加熱されて、過熱済ＮＨ3蒸気５４を形成し得る。
【００４３】
ＣＨ4流４は、天然ガス供給物４の形態であり得る。天然ガス供給物４の組成、小さい割合の他の炭化水素を有する大部分のＣＨ4であり得る。一例において、天然ガス供給物４は、約９０重量％〜約９７重量％のＣＨ4、約３重量％〜約１０重量％のエタン（Ｃ2Ｈ6）、約０重量％〜約５重量％のプロパン（Ｃ3Ｈ8）、約０重量％〜約１重量％のブタン（Ｃ4Ｈ10、イソブテン、ｎ−ブタン、またはそれらの組み合わせの形態の何れか）、ならびに微量の高級炭化水素および他のガスであり得る。天然ガス供給物４はまた、メタンのより純粋な供給源を含むために精製され得る。一例において、精製された天然ガス供給物４は、約９９．９％のＣＨ4および約０．１重量％未満の他の炭化水素（主にエタンである）を含み得る。天然ガス供給物４は、ガス加熱器５６によって加熱され得る。
【００４４】
酸素含有流６は、圧縮機５８などで、加圧され得る。上述の通り、一例において、酸素含有流６は、例えば、少なくとも２１ｍｏｌ％、〜約２６％、２７％、２８％、２９％、または〜約３０ｍｏｌ％の酸素、例えば、約２２ｍｏｌ％の酸素、２３％、２４％、または約２５ｍｏｌ％の酸素の酸素含有量を有する酸素濃縮流、または例えば、約２６ｍｏｌ％の酸素〜約１００ｍｏｌ％の酸素、例えば、約３５ｍｏｌ％の酸素、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、または約１００ｍｏｌ％の酸素の酸素含有量を有する酸素流を含み得る。
【００４５】
３つの供給流２、４、６は、ガス混合物などと組み合わされ得る。一例において、ガス混合物６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ（集合的に「ガスミキサー（複数可）６０」と本明細書で称される）は、反応混合物供給流６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ（集合的に「反応混合物供給流（複数可）６４」と本明細書で称される）を一次反応器４０のそれぞれに供給するために、提供され、ガスミキサー６２は、反応混合物供給流６６を補助反応器４４に供給するために提供される。各ガスミキサー６０、６２は、各反応混合物供給流６４、６６中に存在する各反応物質（ＮＨ3、ＣＨ4、およびＯ2）の割合を制御するために、独立して制御され得る。ミキサー６０、６２は、図２に示される通り、別個の機器であり得るか、またはミキサーは、反応器４０、４４の一部であることなどによって機器の他の部分に組み込まれ得る。
【００４６】
酸素アンドリュッソープロセスの通常動作の間、反応器に供給される反応混合物供給流６４、６６は、約２５ｍｏｌ％〜約４０ｍｏｌ％のＣＨ4、約３０ｍｏｌ％〜約４５ｍｏｌ％のＮＨ3、および約２０ｍｏｌ％〜約４５ｍｏｌ％のＯ2、例えば、約２８．７ｍｏｌ％〜約３７．１ｍｏｌ％のＯ2、約３４．３ｍｏｌ％〜約４３．８ｍｏｌ％のＮＨ3、および約２５．６ｍｏｌ％〜約３０．７ｍｏｌ％のＯ2の組成を有し得る。一例において、反応混合物供給流６４、６６は、約３３．３ｍｏｌ％のＣＨ4、約３８．９ｍｏｌ％のＮＨ3、および約２７．８ｍｏｌ％のＯ2の組成を有する。空気または酸素濃縮アンドリュッソープロセスの通常動作の間、反応器に供給される反応混合物供給流６４、６６は、約１５〜４０体積％のＣＨ4、約１５〜４５体積％のＮＨ4、および約１５〜７０体積％の空気または酸素濃縮空気の組成を有し得る。反応混合物供給流６４、６６はまた、二酸化炭素（ＣＯ2）および窒素ガス（Ｎ2）などの微量の他の反応性または非反応性化合物も含み得る。模範酸素アンドリュッソープロセスにおいて、反応混合物供給流６４、６６は、０ｍｏｌ％〜約３ｍｏｌ％のＣＯ2および０ｍｏｌ％〜約２ｍｏｌ％のＮ2を含む。
【００４７】
ＨＣＮ合成システム１２は、１つ以上の一次反応器におけるＨＣＮのパーセント収率が所定の閾値以下であるように、一次反応器４０のうちの１つ以上が、準最適率で動作するかどうかを判定するために構成され得る。かかる標準よりも低い働きの反応器４０は、「準最適な反応器」と本明細書で称される。簡潔にするため、本開示の残りは、第１の一次反応器４０Ａが所定の閾値を下回って作動することが見出される例を記載し、したがって、第１の一次反応器４０Ａは、「準最適な反応器４０Ａ」と称されるであろう。しかしながら、当業者は、一次反応器４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃのうちの何れかが本開示の意味内での「準最適な反応器」であり得るように、一次反応器４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃのうちの何れかが準最適率で作動し得ることを理解するであろう。
【００４８】
いくつかのパラメータは、特定の反応器４０が準最適収率で作動するかどうかを判定するために使用され得る。反応器４０Ａが準最適率で作動していることを示し得るパラメータの例は、触媒床４２Ａにわたる圧力低下（より大きい圧力低下は触媒があまり効率的に機能しないことを示す）、反応器生成物ガスの組成（ガスクロマトグラフまたは他の組成分析装置を使用して判定され得る）、触媒床４２Ａの温度（より低い温度は、触媒があまり効率的に機能しないことを示す）、供給率が、所望の収率を維持するために調節された後の他の反応器への供給率と比較した、反応混合物の特定の反応器への供給率の割合、および触媒の予想された寿命と比べた触媒床４２Ａ中の触媒の年齢（つまり、触媒が作用した時間の長さ）が含まれるが、これらに限定されない。一例において、反応器４０Ａからの流出流中のメタン濃度の増加は、反応器４０Ａが準最適に作動しているという発見をもたらし得、また、「メタン破過」と本明細書で称される。メタン破過は、反応器４０Ａの流出物中のメタン濃度が閾値以上であるときに起こると判定され得る。一例において、メタン破過閾値は、約０．６ｍｏｌ％などの約０．４ｍｏｌ％〜約１ｍｏｌ％であり得る。
【００４９】
全ての反応器４０全体的な収率の減少もまた、一次反応器４０Ａのうちの１つが準最適率で作動している可能性があることを示すために使用され得る。一例において、アンモニア収率（例えば、ＨＣＮに変換されるＮＨ3流２からＨＣＮ合成システム１２に供給されるアンモニアのモルの割合）は、反応器４０Ａが準最適に動作しているかどうかを判定するために使用され得る。上の反応１によって示される通り、理想的には、反応器４０に供給されるＮＨ3の各モルは、ＨＣＮのモルに変換される。したがって、各反応器４０のＮＨ3収率は、反応器４０に供給されたＮＨ3のモルで割った反応器４０内で生成されたＨＣＮのモルとして定義され得る。上述の通り、反応器に供給されたＮＨ3の一部は、ＮＨ3回収システム１６から再循環され、ＨＣＮ合成システム１２に戻って再循環されるので、各反応器に供給されたＮＨ3の一部が再循環されたＮＨ3である。一例において、各反応器４０のＮＨ3収率は、反応器４０に供給される新たなＮＨ3（例えば、再循環されたＮＨ3を含まない）に基づいて判定され得る。全体的な収率の初期減少は、時には、反応器４０の間の供給率を調節することによって、改善され得る。これは、一般的に、短期的な解決法であるが、最終的に、収率が、時にはより迅速に減少し続け、最終的に、供給率を調節することによってでは改善できない。
【００５０】
一例において、予想されるまたは所望の収率の約５％〜約１０％の減少は、一次反応器４０のうちの１つが準最適率で作動していることを示し得る。全体的な収率がこの量減少したという発見の後、個々の一次反応器４０それぞれは、正常に作動することができる他の反応器４０Ｂ、４０Ｃから準最適な反応器４０Ａを分離するため調査され得る。各触媒床４２にわたる圧力低下、各触媒床４２の温度、および各反応器４０の入力および出力組成物のうちの１つ以上などの様々なパラメータが、測定され得るか、または判定され得る。これらのパラメータの測定または判定が、第１の一次反応器４０Ａなどの一次反応器４０のうちの１つが準最適率で作動していることを示す場合、準最適な反応器４０Ａは、補助反応器４４と交換され得る（後述の通り）。これらのパラメータの測定および判定が、全ての一次反応器４０が準最適率で作動していることを示す場合、全ての一次反応器４０が同時に同じように準最適に作動し得ることは異常であり得るので、反応器４０以外のプロセスのいくつかの他の態様が不適切に作動しているらしいことが推察され得る。
【００５１】
上で示される通り、一次反応器４０のうちの１つ以上が最小の所望の閾値未満であるパーセント収率で作動していると判定される場合、ＨＣＮ合成システム１２は、一次反応器４０を補助するのに使用され得る少なくとも１つの補助反応器４４を含む。１つ以上の補助反応器４４の使用を容易にするために、ＨＣＮ合成システム１２は、対応する一次反応器４０が準最適率で作動していると判定される場合に、それぞれが対応する一次反応器４０への反応混合物供給流６４を減少または遮断するために制御され得る、複数の一次入口弁６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ（集合的に「一次入口弁（複数可）６８」と本明細書で称される）を含み得る。補助入口弁７０は、補助反応器４４内への補助反応器混合物供給流６６を開始するために含まれ得る。ＨＣＮ合成システム１２はまた、それぞれが一次反応器４０のうちの１つに対応する複数の一次出口弁７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ（集合的に「一次出口弁（複数可）７２」と本明細書で称される）、および補助出口弁７４を含み得る。出口弁７２、７４は、オフライン反応器４０、４４が生成物流１４から分離されるように作動され得る。
【００５２】
ＨＣＮ合成システム１２は、その対応する反応器４０、４４への各反応混合物供給流６４、６６の流量を制御し得る制御システム７６を含み得る。例えば、制御システム７６は、第１の反応器４０Ａが準最適収率で作動していると判定される場合に、第１の一次反応器４０Ａに供給される反応混合物供給流６４Ａを減少または停止し得る。制御システム７６はまた、反応混合物供給流６６の補助反応器４４への供給を開始し得る。所望されれば、制御システム７６は、各反応器４０、４４に供給される各反応混合物供給流６４、６６中の組成を制御するためにミキサー６０、６２を制御し得る。一例において、制御システムは、反応混合物が、反応器４０、４４の所望の組み合わせ内に入ることを許すかまたは防止するために、ミキサー６０、６２、一次入口弁６８、補助入口弁７０、一次出口弁７２、および補助出口弁７４を制御し得る。弁６８、７０、７２、７４は、補助入口弁７０および補助出口弁７４を開放することなどによって、反応混合物の補助反応器４４への供給を開始するように、および一次入口弁６８のうちの１つおよび対応する一次出口弁７２を閉鎖することなどによって、準最適一次反応器（複数可）４０への反応混合物供給物を中断するように構成される制御システム７６によって制御され得る。制御システム７６および弁６８、７０、７２、７４は、弁６８、７０、７２、７４が開放位置および閉鎖位置の間で移動可能であるように構成され得る。代替的には、制御システム７６および弁６８、７０、７２、７４それぞれは、特定の一次反応器４０および補助反応器４４の間の反応混合物の流れを分割するために、弁６８、７０、７２、７４のうちの１つ以上がまた、弁６８、７０、７２、７４を通る流量を制御し得るように、開放および閉鎖位置に加えて１つ以上の中間位置の間で移動可能であるように構成され得る。
【００５３】
制御システム７６はまた、一次反応器４０のうちの何れかにおけるＨＣＮのパーセント収率が閾値未満かどうかを判定するように、または一次反応器４０のうちのいずれが準最適パーセント収率で作動しているかを識別するように構成され得る。制御システム７６はまた、所望の全体的なＨＣＮ生成率範囲内の残りの一次反応器４０および１つ以上の補助反応器４４からの全体的なＨＣＮ生成率を維持し得る。制御システム７６は、以下でより詳細に記載される。
【００５４】
例えば、第１の一次反応器４０Ａが準最適水準で作動していると判定され（例えば、触媒床４２Ａが準最適変換で作動しているため）、かつ準最適な第１の一次反応器４０Ａを補助反応器４４と交換することが所望される場合、反応混合物供給流６４Ａ中の反応混合物は、第１の一次反応器入口弁６８Ａを閉鎖し、補助反応器入口弁７０を開放することによって、第１のバイパス管路６６Ａを通るように進路変更され得る。第１の一次反応器４０Ａを補助反応器４４で補助することが所望される場合、反応混合物の一部は、第１の一次反応器入口弁６８Ａを部分的に閉鎖し、第１の補助反応器入口弁７０Ａを部分的に開放することによって、第１の一次反応４０Ａから補助反応器４４へと進路変更され得る。一例において、反応混合物供給流６４、６６は、一次反応器４０および１つ以上の補助反応器４４の任意の組み合わせに供給されるために制御され得、いくつかの例においては、所望の全体的なＨＣＮ生成率範囲内である全体的なＨＣＮ生成率を提供するために、準最適な一次反応器４０の何れかを完全に補助するために、供給率の任意の組み合わせを伴う。
【００５５】
一例において、準最適な反応器４０Ａは、例えば、空気供給物６からミキサー６０Ａまたは反応器４０Ａへの弁を閉鎖することによって、空気供給流６から反応器４０Ａに供給されている酸素を最初に遮断することによって、停止され得る。酸素流れを停止した後、反応器４０Ａは、残りの反応物質供給流２および４を遮断する前に、所定の期間、他の反応物質流（例えば、ＮＨ3流２およびメタン流４）によって、パージされ得る。ＮＨ3供給流２およびメタン供給流４を停止した後、反応器４０Ａからの流出物は、放出されることが所望されない任意の生成物または反応物質を燃やして気体とするためにフレアに送られ得る。次いで、反応器４０Ａは、窒素などの不活性ガス流で洗浄され得る。
【００５６】
一次反応器のうちの１つ以上が準最適な反応器４０Ａであると判定した後、切り替え手順が、補助反応器４４の作動を起動および準最適な反応器４０Ａの作動を停止するために開始され得る。切り替え手順の最初のステップは、補助入口弁７０および／または補助出口弁７４を開放することなどによって、補助反応器４４を起動することであり得る。補助反応器４４への反応混合物の流量は、補助反応器の起動および初期作動の間、制御され得る。
【００５７】
一例において、補助反応器４４の触媒床４６中の触媒は、補助反応器４４の起動より前には、活性化されない。したがって、一例において、触媒床４６は、補助反応器４４の起動直後の初期期間の間、活性化され得る。触媒床４６の活性化は、０時間〜約６時間以上かかり得る、反応器を最初に点灯すること、続いて、最終反応混合物とは異なる反応混合物で補助反応器４４を稼動することを含み得る。一例において、活性化させる反応混合物は、最終反応混合物と比較して、低量のＣＨ4を有し得る。反応器４４を低−ＣＨ4反応混合物で供給する間、反応器４４は、触媒床４６が活性化された後、反応器４４の通常作動と比べて高温で作動され得る。補助反応器４４は、触媒４６を完全に活性化し、反応器４４を最大率で作動させるために、約８時間〜約１０日間、高温で稼動され得る。触媒床４６の活性化後、反応混合物の割合は、通常反応物質割合に変更され得、補助反応器４４への供給率は、約１２時間〜約４日間などの期間にわたって徐々に増加され得る。
【００５８】
補助反応器４４の起動後、準最適な反応器４０Ａへの反応混合物の流量は、減少または停止され得る。全ての反応器、例えば、全ての一次反応器４０（準最適な反応器４０Ａを含む）および補助反応器４４の出力率は、監視され得、準最適な反応器４０Ａおよび補助反応器４４に供給される反応混合物の流量は、調節されて、全プロセス１０に対する所望の出力を維持し得る。例えば、補助反応器４４への流量は、アンモニア回収システム１６、およびＨＣＮ回収システム２６における下流作動への影響を最小限にするために、所定の期間、最小率で維持され得る。合計収率次第で、準最適な反応器４０Ａおよび補助反応器４４の両方は、準最適な反応器４０Ａを完全に停止する前に、ある期間、反応混合物供給物で作動され得る。
【００５９】
いくつかの例において、補助反応器４４は、準最適な反応器４０Ａを含む全ての一次反応器４０、および補助反応器４４が、例えば、計画された停止が開始され得るまで、無期限に作動され得るように、準最適な反応器４０Ａを増強するためにのみ使用され得る。一例において、準最適な反応器４０Ａおよび補助反応器４４は、数日から最大数週間、共に作動され得る。準最適な反応器４０Ａおよび補助反応器４６が共に作動される時間の長さは、特定の状況および条件に大きく依存し得る。
【００６０】
準最適な反応器４０Ａから補助反応器４４への切り替えの間、プロセス１０からのＨＣＮの全体的な生成率における変動がある期間が存在し得る。例えば、補助反応器４４が起動していて、準最適な反応器４０Ａへの反応混合物の供給率が減少または停止しているとき、生成率における増加または減少のどちらかにつれ、全ての一次反応器４０および補助反応器４４のＨＣＮの全体的な生成率において約１０％〜約２０％の変動があり得る。この変動は、それぞれの一次反応器４０および補助反応器４４への供給率が調節されている間、所望されれば、準最適な反応器４０Ａが停止されている間、継続し得る。一例において、切り替えの間の生成率の変動は、供給率および他の作動パラメータが調節され、全体的な生成率が安定化され得るまで、数分（例えば、５〜１０分）〜約６時間以上、継続し得る。
【００６１】
準最適な反応器４０Ａが停止された後、準最適な反応器４０Ａが新たな補助反応器として使用される用意ができるように、使用済触媒床４２Ａは交換され、新たな触媒床４２Ａが、活性化され得る。言い換えると、正常に作動している一次反応器４０Ｂおよび４０Ｃならびに新たに作動可能な補助反応器４４は、一次反応器として働くことができ、新たに活性化された触媒床４２Ａを有する停止準最適な反応器４０Ａは、作動している一次反応器４０Ｂ、４０Ｃ、４４のうちの１つに取って代わるために、これらの反応器４０Ｂ、４０Ｃ、４４のうちの１つが、万一準最適収率で作動し始めたら、補助反応器として働くことができる。
【００６２】
準最適な反応器４０Ａの触媒床４２Ａは、第１の入口弁６８Ａおよび／または第１の出口弁７２Ａを閉鎖することなどによって、最初に、準最適な反応器４０Ａをシステムから分離することによって、除去され得る。準最適な反応器４０Ａを分離した後、反応物質の流れは、準最適な反応器４０Ａに供給され続け得、続いて、ＮＨ3およびＣＨ4を、所定の期間、例えば、約１０分〜約１５分間、流れ続けさせながら、酸素（空気）流れを遮断する。次いで、ＮＨ3およびＣＨ4流れは、停止され得、準最適な反応器４０Ａは、約１５分などの所定の期間、窒素（Ｎ2）などの非反応性ガスで洗浄され得る。準最適な反応器４０Ａは、冷却され得、必要であれば、反応器４０Ａは、開放され得、使用済触媒床４２Ａが除去され得る。新たな触媒床４２Ａは、上述の通り、補助反応器として働く用意ができるように、反応器４０Ａ内に設置され得る。
【００６３】
実施例
本開示は、実例として提供される以下の実施例を参照することによってより良く理解され得る。本開示は、本明細書で与えられた実施例に限定されない。
比較実施例１−通常動作
【００６４】
内側にセラミック絶縁材の裏張りを有する４インチの内径のステンレス鋼反応器を、パイロット規模試験に使用する。Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ（ＵＳＡ）からの、４０枚の９０重量％のＰｔ／１０重量％のＲｈ４０のメッシュガーゼを触媒床として装着する。穿孔アルミナタイルを触媒シート支持体のために使用する。合計流量を２５３２ＳＣＦＨ（毎時標準立法フィート）に設定する。シュミレーションされた製造順序で、３つの反応器をアンドリュッソー反応設備において使用して、白金または白金合金触媒の存在下で、約３４ｍｏｌ％のメタン、約３７ｍｏｌ％のアンモニア、および約２７ｍｏｌ％の酸素の反応混合物からシアン化水素を発生させる。反応器からの気体生成物流は、反応したＮＨ3（モル基準）に基づいて大体約８２％のシアン化水素の全体的な収率で、約１７ｍｏｌ％のシアン化水素、約６ｍｏｌ％の未反応のアンモニア、約３５ｍｏｌ％の水素、約６ｍｏｌ％のＣＯ、および約３４ｍｏｌ％のＨ2Ｏを含有する。
【００６５】
反応器の性能を、シアン化水素の全体的な収率を判定することによって監視する。全体的な収率が約３％（例えば、反応したＮＨ3（モル基準）に基づいて〜約７９％）減少するとき、３つの反応器のうちの１つが、準最適収率で作動していることが推定され得る。どの反応器が準最適収率で作動しているかは、各反応器の触媒床にわたる圧力低下、各反応器床の温度、および各反応器の入口および出口組成物のうちの少なくとも１つを判定することによって、判定され得る。触媒床を交換し得、新たな触媒床を活性化し得るまで、準最適な反応器を停止し得る。その間、設備が、反応したＮＨ3（モル基準）に基づいて、約８２％の全体的な収率を伴う、所望の能力の約３分の２（６７％）で作動するように、設備は、２つの反応器のみで作動し続けるであろう。
実施例２−補助反応器が準最適な一次反応器に取って代わる
【００６６】
内側にセラミック絶縁材の裏張りを有する４インチの内径のステンレス鋼反応器を、パイロット規模試験に使用する。Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ（ＵＳＡ）からの、４０枚の９０重量％のＰｔ／１０重量％のＲｈ４０のメッシュガーゼを触媒床として装着する。穿孔アルミナタイルを触媒シート支持体のために使用する。合計流量を２５３２ＳＣＦＨ（毎時標準立法フィート）に設定する。製造順序において、シアン化水素を、比較実施例１に記載される構成と同様の３つの一次反応器から生成する。実施例２の設備はまた、補助反応器も含む。一次反応器の性能を、シアン化水素の全体的な収率を判定することによって監視する。本実施例における最適収率の下限は、ＮＨ3に基づいて、通常より３％低い。３つの一次反応器のうちの１つが、０．６ｍｏｌ％を超える未反応メタンを含む準最適気体生成物流を有することが検出される。準最適な反応器からの気体生成物流は、シアン化水素の１０％の減少および未反応アンモニアの１０％の減少をもたらし得、反応したＮＨ3（モル基準）に基づいて、約１０％のその特定の反応器の収率の減少をもたらす。準最適な反応器は、３つの反応器の全体的な収率を、約３％減少させる。設備の他の態様とは対照的に、反応器のうちの１つの準最適性能を、各一次反応器の触媒床にわたる圧力低下、各一次反応器の触媒床の温度、ならびに各一次反応器の入口および出口組成物のうちの少なくとも１つを測定することによって、確認する。
【００６７】
最小供給率で、反応混合物供給物を補助反応器に供給して、補助反応器の触媒を活性化することによって、補助反応器を起動する。約６時間〜約２４時間、例えば、約８時間などの初期期間の間、補助反応器に供給される反応混合物は、一次反応器に供給される反応混合物のものと異なる組成を有し得る。例えば、起動および触媒活性化の間に補助反応器に供給される反応混合物は、約４％多いメタン、約３％少ないアンモニア、および約１％少ない酸素であり得る。この初期期間の後でさえ、一次反応器と同じ供給組成物を補助反応器に供給し得るときに、補助反応器に供給される供給率および組成物を、補助反応器がフル稼働で作動し得る前に、約２日〜約１０日間、調節し得る。
【００６８】
補助反応器触媒を活性化した後、準最適な一次反応器を、準最適な一次反応器への反応混合物供給物を停止することによって、停止する。補助反応器の起動および補助反応器の停止の間、補助反応器および準最適な反応器の両方への供給率を調節して、設備の残りに対する下流影響を最小にし得る。停止後、準最適な反応器に触媒変更を与え得る。補助反応器がオンライン、および準最適な反応器がオフラインで、ＨＣＮの全体的な生成率は、補助反応器への切り替えの間、所望の全体的な生成率の約１０％以内に留まり得、切り替え後、全体的な生成率は、比較実施例１の準最適な反応器の停止の間に到達し得る所望の容量の６７％と比較して、所望の容量の最大１００％まで回復し得る。切り替え後、補助反応器の全体的な収率は、反応したＮＨ3に基づいて、最適な一次反応器より約５％少ない。
実施例３−補助反応器が準最適な一次反応器と共に作動する
【００６９】
内側にセラミック絶縁材の裏張りを有する４インチの内径のステンレス鋼反応器を、パイロット規模試験に使用する。Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ（ＵＳＡ）からの、４０枚の９０重量％のＰｔ／１０重量％のＲｈ４０のメッシュガーゼを触媒床として装着する。穿孔アルミナタイルを触媒シート支持体のために使用する。合計流量を２５３２ＳＣＦＨ（毎時標準立法フィート）に設定する。製造順序において、シアン化水素生成設備は、実施例２に記載される構成されるものと同様の３つの一次反応器および１つの補助反応器を含む。一次反応器の性能を、シアン化水素の全体的な収率を判定することによって監視する。本実施例における最適収率の下限は、ＮＨ3に基づいて、通常より３％低い。３つの一次反応器のうちの１つが、０．６ｍｏｌ％を超える未反応メタンを含む準最適気体生成物流を有することが検出される。準最適な反応器からの気体生成物流は、シアン化水素の１０％の減少および未反応アンモニアの１０％の減少をもたらし得、ＮＨ3に基づいて、約１０％のその特定の反応器における減少をもたらす。準最適な反応器は、３つの反応器の全体的な収率を、約３％減少させる。設備の他の態様とは対照的に、反応器のうちの１つの準最適性能を、各一次反応器の触媒床にわたる圧力低下、各一次反応器の触媒床の温度、ならびに各一次反応器の入口および出口組成物を測定することによって、確認する。例えば、正常に作動している一次反応器にわたる圧力低下の１１０％以上である一次反応器にわたる圧力低下は、より高い圧力低下反応器が、準最適に作動していることを示し得る。
【００７０】
最小供給率で、反応混合物供給物を補助反応器に供給して、補助反応器の触媒を活性化することによって、補助反応器を起動する。約６時間〜約２４時間、例えば、約８時間などの初期期間の間、補助反応器に供給される反応混合物は、一次反応器に供給される反応混合物のものと異なる組成を有し得る。例えば、起動および触媒活性化の間に補助反応器に供給される反応混合物は、約４％多いメタン、約３％少ないアンモニア、および約１％少ない酸素であり得る。この初期期間の後でさえ、一次反応器と同じ供給組成物を補助反応器に供給し得るときに、補助反応器に供給される供給率および組成物を、補助反応器がフル稼働で作動し得る前に、約２日〜約１０日間、調節し得る。準最適な反応器への供給率もまた、最小供給率に減少される。補助反応器触媒を活性化した後、補助反応器、準最適な一次反応器、および正常に作動している一次反応器への供給率を、調節して、全体的なＨＣＮ生成率およびＨＣＮの全体的な収率を最適化する。各種類の反応器への反応混合物供給物の組成もまた、調節し得る。
【００７１】
補助反応器および準最適な反応器が共に作動しているので、ＨＣＮの全体的な生成率は、補助反応器の起動および補助反応器中の触媒の活性化の間、所望の全体的な生成率の約１０％以内に留まり得る。切り替え後、全体的な生成率は、比較実施例１の準最適な反応器の停止の間に到達し得る所望の容量の６７％と比較して、所望の容量の約１００％であり得る。
【００７２】
準最適な反応器がより低い収率のＨＣＮを生成し続けるにつれ、補助反応器への反応混合物の供給率は、反応したＮＨ3に基づいて、通常収率の約３％以内の全体的な収率を維持するために緩徐に増加する。一旦、補助反応器の収率が、反応したＮＨ3に基づいて、最適な一次反応器の約５％以内に増加すると、準最適な反応器は、触媒変更および他の維持管理のためにオフラインにされる。
【００７３】
上の詳細な記載は、例示であって、制限的なものでないことが意図される。例えば、上述の実施例（または１つ以上のそれらの要素）は、互いに組み合わせて使用され得る。他の実施形態は、上の記載を再検討することにより当業者などによって使用され得る。また、様々な特徴または要素が、本開示を合理化するためにグループ化され得る。これは、未請求の開示された特徴がいずれの請求項にとっても必須であることを意図するとして解釈されるべきではない。むしろ、本発明の主題は、特定の開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴において存在し得る。したがって、以下の特許請求の範囲は、本明細書によって詳細な記載内に組み込まれ、各請求項は、別個の実施形態として独立している。本発明の範囲は、かかる特許請求の対象となる均等物の全範囲とともに、添付の特許請求の範囲を参照して、決定されるべきである。
【００７４】
本文献と、参照によりそのように組み込まれるあらゆる文献の間の一貫性のない使用の場合、本文献でのその使用は制御する。
【００７５】
本文献において、特許文献において一般的であるが、用語「ａ」または「ａｎ」は、１つまたは２つ以上を含めるように使用され、あらゆる他の例または「少なくとも１つ」もしくは「１つ以上」の使用から独立している。本文献において、用語「ｏｒ（または）」は、別途示されない限り、「ＡまたはＢ」が「ＢではなくＡ」、「ＡではなくＢ」、ならびに「ＡおよびＢ」を含むように包括的であることを指すように使用される。本文献において、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（包含する）」および「ｉｎ  ｗｈｉｃｈ（その中で）」は、それぞれの用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」および「ｗｈｅｒｅｉｎ（そこで）」の平易な英語の均等物として使用される。また、以下の特許請求の範囲において、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、無制限であり、つまり、特許請求におけるかかる用語の後に列挙されるものに加えて、要素を含むシステム、装置、物品、組成物、配合物、またはプロセスは、依然として、その特許請求の範囲内であると見なされる。その上、以下の特許請求の範囲において、用語「ｆｉｒｓｔ（第１の）」、「ｓｅｃｏｎｄ（第２の）」、および「ｔｈｉｒｄ（第３の）」などは、単にラベルとして使用され、それらの対象に数値的必須条件を課すことを意図しない。
【００７６】
本明細書に記載する方法の例は、少なくとも部分的に機械またはコンピュータに実装することが可能である。いくつかの例は、上の例に記載したように、方法または方法のステップを実施するために電子機器を構成するように動作可能な命令でコード化されたコンピュータ可読媒体または機械可読媒体を含み得る。かかる方法または方法のステップの実装は、例えば、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高水準言語コードなどのコードを含み得る。かかるコードは、様々な方法を実施するためのコンピュータ可読命令を含み得る。コードは、コンピュータプログラム製品の一部を形成し得る。さらに、一例において、コードは、実行中または他の時間などに、１つ以上の揮発性、固定、または不揮発性有形コンピュータ可読媒体上に有形に記憶され得る。これらの有形コンピュータ可読媒体の例は、ハードディスク、取り外し可能磁気ディスク、取り外し可能光ディスク（例えば、コンパクトディスクおよびデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカードもしくはスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）などを含み得るが、これらに限定されない。
【００７７】
要約は、読者が技術的開示の性質を迅速に確かめることができるように、３７ＣＦＲ§１．７２（ｂ）に準拠するように提供される。それが特許請求の範囲または意味を、解釈または限定するために使用されないという理解の下で提出される。
【００７８】
本発明は、例示的な実施形態を参照して記載してきたが、当業者は、変更が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態および詳細においてなされ得ることを認識するであろう。
【００７９】
以下に提供される特定の列挙された陳述は、例示のみの目的であり、特許請求によって定義される通り、開示された主題の範囲を別段制限するものではない。これらの列挙された陳述は、全ての組み合わせ、部分的組み合わせ、および本明細書に記載される多重に参照された（例えば、多重依存）組み合わせを包含する。
陳述
【００８０】
陳述１は、シアン化水素の生成のためのプロセスを提供し、本プロセスは、
それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、複数の一次反応器に、気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含む反応混合物供給物を供給することと、
該複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値以下であるかどうかを判定することと、
該複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素の該パーセント収率が該閾値以下であるときに、該複数の一次反応器の間で１つ以上の準最適な反応器を識別することと、
該１つ以上の準最適な反応器が識別されるときに、それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、１つ以上の補助反応器に、該反応混合物供給物を補助的に供給することと、
該補助的供給を開始する際に、該１つ以上の準最適な反応器への、該反応混合物供給物を中断することと、を含み、
該判定、該補助的供給、および該中断が、該１つ以上の準最適な反応器以外の、該１つ以上の補助反応器および該一次反応器の間で、全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持するのに十分であり、それが、所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内である。
【００８１】
陳述２は、該判定、該補助的供給、および該中断が、該１つ以上の準最適な反応器以外の、該１つ以上の補助反応器および該一次反応器の間で、全体的な測定されたシアン化水素パーセント収率を維持するのに十分であり、それが、所望の全体的なシアン化水素パーセント収率範囲内である、陳述１に記載のプロセスを提供する。
【００８２】
陳述３は、該１つ以上の準最適な反応器を該識別することが、該複数の一次反応器それぞれからの流出物の組成を判定することと、該複数の一次反応器それぞれのアンモニア収率を判定することと、該複数の一次反応器それぞれのシアン化水素に対する収率を判定することと、該複数の一次反応器それぞれにわたる圧力低下を判定することと、のうちの少なくとも１つを含む、陳述１または２の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【００８３】
陳述４は、該流出物の該組成を判定することが、該複数の一次反応器それぞれの該流出物のメタン濃度を判定することを含み、該１つ以上の一次反応器を該識別することが、該流出物の該メタン濃度がメタン破過閾値以上であることを判定することを含む、陳述３に記載のプロセスを提供する。
【００８４】
陳述５は、該メタン破過閾値が０．４ｍｏｌ％〜１ｍｏｌ％のメタンである、陳述４に記載のプロセスを提供する。
【００８５】
陳述６は、該複数の一次反応器それぞれ、該１つ以上の補助反応器それぞれ、またはそれらの組み合わせにおけるシアン化水素の該パーセント収率を監視することをさらに含む、陳述１〜５の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【００８６】
陳述７は、該複数の一次反応器のうちの何れかまたは該補助反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素の該パーセント収率が該閾値以下であるかどうかを判定することが、該一次反応器または該補助反応器それぞれのシアン化水素のパーセント収率を該閾値と比較することを含む、陳述１〜６の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【００８７】
陳述８は、該一次反応器が、該閾値以上のシアン化水素のパーセント収率でそれぞれ作動するとき、該複数の一次反応器が、所望の全体的なシアン化水素生成率を提供することができる、陳述１〜７の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【００８８】
陳述９は、該複数の一次反応器および該１つ以上の補助反応器が、組み合わされるとき、該１つ以上の準最適な反応器への該反応混合物供給物を中断した後に、少なくとも該所望のシアン化水素生成率を提供することができる、陳述８に記載のプロセスを提供する。
【００８９】
陳述１０は、該１つ以上の準最適な反応器への該反応混合物供給物を中断する際に、該１つ以上の準最適な反応器以外の該一次反応器への該反応混合物供給物を維持することをさらに含む、陳述１〜９の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【００９０】
陳述１１は、該複数の一次反応器の間で該１つ以上の準最適な反応器を識別する際に、該１つ以上の補助反応器それぞれの触媒床を活性化させることをさらに含む、陳述１〜１０の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【００９１】
陳述１２は、該反応混合物供給物を該１つ以上の補助反応器に該供給することが、該１つ以上の補助反応器の該触媒床を活性化させた後に起こる、陳述１１に記載のプロセスを提供する。
【００９２】
陳述１３は、該１つ以上の準最適な反応器への該反応混合物供給物を停止する際に、該１つ以上の準最適な反応器それぞれの該触媒床を、代替触媒床と交換して、１つ以上の一新した反応器を作製することと、該反応混合物供給物を１つ以上の一新した反応器に供給すること、とをさらに含む、陳述１〜１２の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【００９３】
陳述１４は、一部の該反応混合物供給物を該１つ以上の一新した反応器に供給するよりも前に、該１つ以上の一新した反応器それぞれの該代替触媒床を活性化することをさらに含む、陳述１３に記載のプロセスを提供する。
【００９４】
陳述１５は、該反応混合物供給物が該１つ以上の一新した反応器に供給されることが、該反応供給物が該１つ以上の補助反応器に供給されることを含む、陳述１３〜１４の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【００９５】
陳述１６は、該反応混合物供給物の、該１つ以上の一新した反応器への供給を開始する際に、該１つ以上の補助反応器への、該反応混合物供給物を中断することをさらに含む、陳述１５に記載のプロセスを提供する。
【００９６】
陳述１７は、該反応混合物供給物を、該１つ以上の一新した反応器に供給する際に、該１つ以上の一新した反応器および該１つ以上の補助反応器への、該反応混合物供給物を維持することをさらに含む、陳述１３〜１６の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【００９７】
陳述１８は、該１つ以上の準最適な反応器および該１つ以上の補助反応器以外の、該一次反応器を制御して、該所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内の、該１つ以上の準最適な反応器以外の、該１つ以上の補助反応器および該一次反応器における、全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持することをさらに含む、陳述１〜１７の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【００９８】
陳述１９は、該反応混合物供給物を複数の一次反応器に該供給することが、該反応混合物供給物を、該複数の一次反応器それぞれに同時に供給することを含む、陳述１〜１８の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【００９９】
陳述２０は、該反応混合物供給物を、該１つ以上の補助反応器に該供給することが、該複数の一次反応器のうちの第１のもの以外の該一次反応器への該反応混合物供給物と同時に、該反応混合物供給物を供給することを含む、陳述１〜１９の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１００】
陳述２１は、該反応混合物供給物が、酸素濃縮空気を含む、陳述１〜２０の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１０１】
陳述２２は、該一次反応器および該１つ以上の補助反応器のうちの１つ以上の流出物から水素を回収することをさらに含む、陳述１〜２１の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１０２】
陳述２３は、該一次反応器それぞれの該触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、陳述１〜２２の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１０３】
陳述２４は、該１つ以上の補助反応器それぞれの該触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、陳述１〜２３の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１０４】
陳述２５は、シアン化水素の生成のためのシステムを提供し、本システムは、
第１のシアン化水素生成率を提供することができる、それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、複数の一次反応器と、
それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、１つ以上の補助反応器と、
気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含む反応混合物供給物を１つ以上の反応器に、第１のシアン化水素生成率を提供するのに十分な速度で、供給するための供給システムと、
制御システムであって、
該複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値未満であるかどうかを判定し、
該閾値未満のシアン化水素のパーセント収率で１つ以上の準最適な反応器を識別し、
該１つ以上の補助反応器への該反応混合物供給物の補助供給を開始し、
該１つ以上の準最適な反応器への該反応混合物供給物を中断し、
所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内の、該１つ以上の準最適な反応器以外の該１つ以上の補助反応器および該一次反応器における全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持するように構成される、制御システムと、を備える。
【０１０５】
陳述２６は、該複数の一次反応器および該１つ以上の補助反応器が、組み合わせられるとき、第１のシアン化水素生成率を超える第２のシアン化水素生成率を提供することができる、陳述２５に記載のシステムを提供する。
【０１０６】
陳述２７は、該複数の一次反応器のうちの第１のものへの該反応混合物供給物を中断する際に、該制御システムが、該１つ以上の準最適な反応器以外の該一次反応器への該反応混合物供給物を維持するようにさらに構成される、陳述２５〜２６の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１０７】
陳述２８は、該１つ以上の準最適な反応器のシアン化水素の該パーセント収率が、該閾値以下であることを判定すると、該制御システムが、該１つ以上の補助反応器の該触媒床の活性化を開始するようにさらに構成される、陳述２５〜２７の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１０８】
陳述２９は、該制御システムが、該複数の一次反応器それぞれ、該１つ以上の補助反応器それぞれ、またはそれらの組み合わせにおけるシアン化水素のパーセント収率を監視するようにさらに構成される、陳述２５〜２８の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１０９】
陳述３０は、該制御システムが、該複数の一次反応器それぞれまたは該１つ以上の補助反応器それぞれのシアン化水素の該パーセント収率を、該閾値と比較するようにさらに構成される、陳述２５〜２９の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１１０】
陳述３１は、該反応混合物供給物が、酸素濃縮空気を含む、陳述２５〜３０の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１１１】
陳述３２は、該一次反応器および該１つ以上の補助反応器のうちの１つ以上の流出物から水素を回収するための水素回収システムをさらに含む、陳述２５〜３１の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１１２】
陳述３３は、該一次反応器それぞれの該触媒床が白金−ロジウム合金を含む、陳述２５〜３２の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１１３】
陳述３４は、該１つ以上の補助反応器それぞれの該触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、陳述２５〜３３の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１１４】
陳述３５は、シアン化水素の生成のためのプロセスを提供し、本プロセスは、
それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、複数の一次反応器に、気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含む反応混合物供給物を供給することと、
該複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値以下であるかどうかを判定することと、
該複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素の該パーセント収率が該閾値以下であるときに、該複数の一次反応器の間で１つ以上の準最適な反応器を識別することと、
該反応混合物供給物を、それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、１つ以上の補助反応器に供給することと、を含み、
該補助供給が、所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内である、該１つ以上の補助反応器および該複数の一次反応器における全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持するのに十分である。
【０１１５】
陳述３６は、該補助供給が、所望の全体的なシアン化水素パーセント収率範囲内である、該１つ以上の補助反応器および該複数の一次反応器における全体的な測定されたシアン化水素パーセント収率を維持するのに十分である、陳述３５に記載のプロセスを提供する。
【０１１６】
陳述３７は、該１つ以上の補助反応器および該複数の一次反応器における該全体的な測定されたシアン化水素生成率が、該所望の全体的なシアン化水素生成率内であるように、該１つ以上の補助反応器が、該複数の一次反応器による該反応混合物供給物のシアン化水素への変換を補助する、陳述３５〜３６の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１１７】
陳述３８は、該１つ以上の準最適な反応器への該反応混合物供給物を維持すること、または該１つ以上の準最適な反応器への該反応混合物供給物を減少させることをさらに含む、陳述３５〜３７の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１１８】
陳述３９は、該反応混合物供給物を該１つ以上の補助反応器に供給しながら、該１つ以上の準最適な反応器以外の該一次反応器への該反応混合物供給物を維持することをさらに含む、陳述３５〜３８の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１１９】
陳述４０は、該１つ以上の準最適な反応器それぞれの該触媒床を代替触媒床と交換して、１つ以上の一新した反応器を作製することをさらに含む、陳述３５〜３９の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１２０】
陳述４１は、該代替触媒床を活性化させることをさらに含む、陳述４０に記載のプロセスを提供する。
【０１２１】
陳述４２は、該反応混合物供給物を、該１つ以上の一新した反応器に供給することをさらに含む、陳述４０〜４１の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１２２】
陳述４３は、一部の該反応混合物供給物の該１つ以上の一新した反応器への供給を開始する際に、該１つ以上の補助反応器への一部の該反応混合物供給物を中断することをさらに含む、陳述４０〜４２の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１２３】
陳述４４は、該反応混合物供給物を、該１つ以上の一新した反応器に供給する際に、該１つ以上の一新した反応器および該１つ以上の補助反応器への、該反応混合物供給物を維持することをさらに含む、陳述４０〜４３の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１２４】
陳述４５は、該一次反応器が、該閾値以上のシアン化水素のパーセント収率でそれぞれ作動するとき、該複数の一次反応器が、所望の全体的なシアン化水素生成率を提供することができる、陳述３５〜４４の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１２５】
陳述４６は、該複数の一次反応器および該１つ以上の補助反応器が、組み合わせられるとき、少なくとも該所望のシアン化水素生成率を提供することができる、陳述３５〜４５の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１２６】
陳述４７は、該複数の一次反応器の間で該１つ以上の準最適な反応器を識別する際に、該１つ以上の補助反応器それぞれの該触媒床を活性化させることをさらに含む、陳述３５〜５６の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１２７】
陳述４８は、該反応混合物供給物を該１つ以上の補助反応器に該供給することが、該１つ以上の補助反応器の該触媒床を活性化させた後に起こる、陳述４７に記載のプロセスを提供する。
【０１２８】
陳述４９は、該複数の一次反応器および該１つ以上の補助反応器を制御して、該所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内の、該１つ以上の補助反応器および該複数の一次反応器における、該全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持することをさらに含む、陳述３５〜４８の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１２９】
陳述５０は、該複数の一次反応器それぞれ、該１つ以上の補助反応器それぞれ、またはそれらの組み合わせにおけるシアン化水素の該パーセント収率を監視することをさらに含む、陳述３５〜４９の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１３０】
陳述５１は、該複数の一次反応器のうちの何れかまたは該補助反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素の該パーセント収率が、該閾値以下であるかどうかを判定することが、該複数の一次反応器または前記補助反応器それぞれのシアン化水素の該パーセント収率を、該閾値と比較することを含む、陳述３５〜５０の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１３１】
陳述５２は、該反応混合物供給物を複数の一次反応器に該供給することが、該反応混合物供給物を、該複数の一次反応器それぞれに同時に供給することを含む、陳述３５〜５１の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１３２】
陳述５３は、該反応混合物供給物を、該１つ以上の補助反応器に該供給することが、該複数の一次反応器への該反応混合物供給物と同時に、該反応混合物供給物を供給することを含む、陳述３５〜５２の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１３３】
陳述５４は、該反応混合物供給物が、酸素濃縮空気を含む、陳述３５〜５３の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１３４】
陳述５５は、該一次反応器および該１つ以上の補助反応器のうちの１つ以上の流出物から水素を回収することをさらに含む、陳述３５〜５４の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１３５】
陳述５６は、該一次反応器それぞれの該触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、陳述３５〜５５の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１３６】
陳述５７は、該１つ以上の補助反応器それぞれの該触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、陳述３５〜５６の何れか１つに記載のプロセスを提供する。
【０１３７】
陳述５８は、シアン化水素の生成のためのシステムを提供し、本システムは、
第１のシアン化水素生成率を提供することができる、それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、複数の一次反応器と、
それぞれが白金または白金合金を含む触媒床を備える、１つ以上の補助反応器と、
気体アンモニア、メタン、および酸素ガスを含む反応混合物供給物を１つ以上の反応器に、第１のシアン化水素生成率を提供するのに十分な速度で、供給するための供給システムと、
制御システムであって、
該複数の一次反応器のうちの何れかにおけるシアン化水素のパーセント収率が閾値未満であるかどうかを判定し、
該閾値未満のシアン化水素のパーセント収率で、該複数の一次反応器の間で１つ以上の準最適な反応器を識別し、
該反応混合物供給物の前記１つ以上の補助反応器への補助供給を開始し、
所望の全体的なシアン化水素生成率範囲内の、該複数の一次反応器および該１つ以上の補助反応器における、全体的な測定されたシアン化水素生成率を維持するように構成される、制御システムと、を備える。
【０１３８】
陳述５９は、該複数の一次反応器および該１つ以上の補助反応器が、組み合わせられるとき、該第１の生成率を超える第２のシアン化水素生成率を提供することができる、陳述５８に記載のシステムを提供する。
【０１３９】
陳述６０は、該制御システムが、該１つ以上の補助反応器の該触媒床の活性化を開始するようにさらに構成される、陳述５８〜５９の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１４０】
陳述６１は、該制御システムが、該１つ以上の準最適な反応器への該反応混合物供給物を維持するように、または該１つ以上の準最適な反応器への該反応混合物供給物を減少させるようにさらに構成される、陳述５８〜６０の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１４１】
陳述６２は、該制御システムが、該反応混合物供給物を該１つ以上の補助反応器に供給しながら、該１つ以上の準最適な反応器以外の該一次反応器への、該反応混合物供給物を維持するようにさらに構成される、陳述５８〜６１の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１４２】
陳述６３は、該制御システムが、該複数の一次反応器それぞれ、該１つ以上の補助反応器それぞれ、またはそれらの組み合わせにおけるシアン化水素の該パーセント収率を監視するようにさらに構成される、陳述５８〜６２の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１４３】
陳述６４は、該制御システムが、該複数の一次反応器それぞれまたは該１つ以上の補助反応器それぞれのシアン化水素の該パーセント収率を、該閾値と比較するようにさらに構成される、陳述５８〜６３の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１４４】
陳述６５は、該反応混合物供給物が、酸素濃縮空気を含む、陳述５８〜６４の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１４５】
陳述６６は、該一次反応器および該１つ以上の補助反応器のうちの１つ以上の流出物から水素を回収するための水素回収システムをさらに含む、陳述５８〜６５の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１４６】
陳述６７は、該一次反応器それぞれの該触媒床が白金−ロジウム合金を含む、陳述５８〜６６の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１４７】
陳述６８は、該１つ以上の補助反応器それぞれの該触媒床が、白金−ロジウム合金を含む、陳述５８〜６７の何れか１つに記載のシステムを提供する。
【０１４８】
陳述６９は、列挙された全ての要素または選択肢が使用され、または選択されるために利用可能であるように随意に構成される、陳述１〜６８の何れかのものまたは何れかの組み合わせの装置または方法を提供する。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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