环己烷的生产工艺

1、一、环己烷的工艺介绍：工业生产中，环己烷的生产方法分为苯加氢法和石油烃馏分的分馏精制法。苯加氢法是环己烷的主要生产方法，可分为液相法和气相法。液相苯加氢的工艺特点是反应稳定、平和，转化率和收率也很高；但必须要有后反应,，能耗也较高，氢气的利用率仅为85% ；典型工艺有IFP 法、BP 法和Arosat法。气相苯加氢的工艺特点是工艺气体混合均匀，转化率和收率均很高，但反应激烈，易出现飞温现象；典型工艺有Brxane，ARCO，UOP，Houdry，Hy-toray法。二、反应物与产物的介绍：1.氢气分子式：H2 沸点：-252.77(20.38K) 熔点：-259.2密度：0.09kg/m3 相

2、对分子质量：2.016 方法：电解、裂解、煤制气等三相点：-254.4液体密度(平衡状态，-252.8)：169kg/m3 气体密度(101.325kPa，0)：0.0899kg/m3 比容(101.325kPa，21.2)：5.987m3/kg 气液容积比(15，100kPa)：974L/L临界温度：-234.8临界压力：1664.8kPa 临界密度：66.8kg/m3 熔化热(-254.5)(平衡态)：48.84kJ/kg 气化热Hv(-249.5)：305kJ/kg 热值：1.4108 J/kg规格：含有少量的甲烷2%左右。2苯名称：中文名称：安息油，净苯，动力苯，纯苯，溶液苯，困净苯，

3、困净苯别名：Benzol，Phenyl hydride，Phenyl hydride ，Cyclohexatriene，Coal naphtha ，Phene化学式：C6H6 相对分子质量：78.11 性状：无色透明液体。有芳香气味。具强折光性。易挥发。能与乙醇、乙醚、丙酮、四氯化碳、二硫化碳、冰乙酸和油类任意混溶，微溶于水。燃烧时的火焰光亮而带黑烟。相对密度(d154)0.8787。熔点5.5。沸点80.1。折光率(n20D)1.50108。闪点(闭杯) -11。易燃。低毒，半数致死量(大鼠，经口) 3800mg/kg。有致癌可能性。储存：密封阴凉保存。用途：脂肪、树脂和碘等的溶剂。测定矿物

4、折射指数。有机合成。光学纯溶剂。高压液相色谱溶剂。安全措施：贮于低温通风处，远离火种、热源。与氧化剂、食用化学品等分储。禁止使用易产生火花的工具。燃烧性：易燃灭火剂：泡沫、干粉、二氧化碳、砂土，用水灭火无效。紧急处理：吸入：迅速脱离现场至新鲜空气处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。误食：饮足量温水，催吐，就医。皮肤接触：脱去被污染衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。物理性质：苯的沸点为80.1，熔点为5.5，在常温下是一种无色、味有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml但其分子质

5、量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。（易溶于酒精等有机溶剂）3.环己烷中文名称：环己烷；六氢化苯；六亚甲基；六环烷英文名称：Cyclohexane 结构或分子式：C6H12，C原子以sp3杂化轨道形成键。相对分子量或原子量：84.16 密度（25）：0.7739 g/cm3 熔点（）：6.5 沸点（）：80.7 闪点（）：-18（闭式）折射率：1.4264 毒性：LD50(mg/kg) 规格: 90 %性状：有汽油气味的无色流动性液体。溶解情况：不溶于水，可与乙醇、乙醚、丙酮、苯等多种有机溶剂混溶，在甲醇中的

6、溶解度为100份甲醇可溶解57份环己烷（25摄氏度）。用途：主要用于制备环己醇和环己酮，也用于合成尼龙6。在涂料工业中广泛用作溶剂。是树脂、脂肪、石蜡油类、丁基橡胶等的极好溶剂。制备或来源：可由苯经氢化或石油馏分中回收制得。危险特性：极易燃，其蒸气与空气混合有爆炸性混合物。遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂接触发生剧烈反应，甚至引起燃烧。在火场中，受热的容器有爆炸危险。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。有害燃烧产物：一氧化碳灭火方法及灭火剂：喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音，必须马上撤离。灭火剂：泡沫

7、、二氧化碳、干粉、砂土。用水灭火无效。环己烷的用途：1.可用于橡胶防焦剂CTP，农药三唑锡及医药中间体的合成。可用于橡胶防焦剂CTP，农药三唑锡及医药中间体的合成。2.环己烷是一种重要的有机化工原料，主要用于生产环己醇、环己酮、聚己内酰胺和聚己二酰己二胺等产品，是纤维素醚、树脂、蜡、沥青和橡胶的优良溶剂，而且是良好的萃取剂。3环己烷还可以用于分析化学上测定相对分子质量和络合滴定铜、铁、硅、铝、钙和镁。三、工艺流程环己烷的生产方法主要是苯加氢法，UOP法是一种比较典型的气相加氢法，生产流程图如图1.3-1所示，是苯加氢生产环己烷方法中最早工业化的方法之一。此次的设计便是采用UOP法，在该流程中，

8、采用三段反应生成环己烷用以提高反应转化率，并使H2处于过量状态来使苯尽量反应完全。环己烷生产工艺流程图PRO模拟环己烷生产工艺流程收敛图反应方程式：3H2+C6H6=C6H12 首先将原料苯（物流1）、原料气（物流4）、循环气（物流23）、循环料（物流20）混合，在换热器E1中与中间产物进行逆流换热，在经过换热器E2，控制温度至一个数值，进入反应器R1进行第一段苯催化加氢反应，产品为物流8。物流8补充部分新鲜苯（物流2）和循环料（物流19）进入反应器R2，进行第二段苯催化加氢反应，产物为物流9。物流9与部分新鲜苯混合后，经过换热器E1冷却后，温度达到一个适当的数值，进入反应器R3，进行第三段苯

9、催化加氢反应，产物为物流12。物流12经过换热器E3冷却至低温之后，进入分离器D1进行闪蒸分离，塔顶产物（物流14）主要是氢气，其一部分作为反应循环气（物流22）经过压缩机加压之后，作为反应原料使用（物流23），另一部分（物流21）与产品（物流17）混合进入下一工段的稳定器。塔底产物（物流15）一部分作为产品（物流17）进入下一工段，另一部分（物流16）经过泵P1加压后作为循环料（物流19、物流20）分别进入第二段反应器R2，以改善反应速度及混合器M1。四、PRO模拟详细过程4.1根据工艺流程建立PROII里的工艺流程图，工艺流程图如下所示(颜色为灰色)。4.2设置单位制根据输入数据的单位多为

10、SI 制，所以选择SI制。但习惯上温度选。根据输入的数据也可以将能量的单位编程kcal的形式。4.34.3 定义组分，本程序的组分主要是氢气H2、苯C6H6、环己烷C6H12和少量甲烷CH4。在3处输入化学式再选择需要的物质。4.4 选择热力学方法，选择Grayson- Streed热力学方法4.5输入物流物性数据（直接双击S19）物流C6H6物性，温度=37.778，压力=3824.5kpa，体积流量=7.695 m3/h（摩尔流量=86.9169 kmol/h），状态为液态，组成为苯100%。物流S5物性，温度=37.778，压力=3824.5kpa，体积流量=5.103 m3/h，状态为

11、液态，组成为苯100%。物流S19物性，温度=37.778，压力=3824.5kpa，体积流量=2.067 m3/h，状态为液态，组成为苯100%。物流H2物性，温度=37.778，压力=3824.5kpa，体积流量=15291 m3/h，状态为气态，组成为氢气97.25%，甲烷占2.75%。原料气中的甲烷为杂志气体在整个反应流程中需要放空。4.6添加反应，点击INPUT ，选择reaction date 4.7输入过程单元数据（1） 反应器的数据输入,每个反应器相似。（2）换热器的数据输入（3）压缩机工艺数据输入（4）闪蒸分离器工艺数据（5）分流器数据输入（6）泵工艺数据输入（7）物流计算器

12、设定4.8给定物流初始数据物流初始数据4.9点击运行，得到运行结果。Run。五、设计要点5.1 本工艺有两个循环：注意循环物流18#和23#（或7#）要设置初值。5.2物流计算器的控制原料气H2中含有少许CH4，CH4是不参与反应的惰性气体，如不弛放会在循环过程中不断累积，造成物平混乱。惰性在工艺过程中不断累积还会白白消耗输送功及热能，占据工艺各个装置有效体积体积，所以要连续弛放。此处物流计算器的作用，就是把气相中的H2和CH4完全分离。将物流计算器看成一个塔，出口完全是H2，塔釜完全是CH4。将塔釜计算得到的CH4完全弛放，作为分离器SP3的分离条件。数据汇总1. 反应器：R1 Operat

13、ing Conditions REACTOR TYPE ISOTHERMAL DUTY, M*KJ/HR -22.0268 TOTAL HEAT OF REACTION AT 25.00 C, M*KJ/HR -20.8753 MINIMUM GIBBS FREE ENERGY (G/RT), /HR 2.244E+04 INLET OUTLET FEED S17 VAPOR PRODUCT S18 TEMPERATURE, C 210.00 210.00 PRESSURE, KPA 3438.5000 3438.5000 Reaction Data RATES, KG-MOL/HR COMP

14、ONENTFEEDCHANGEPRODUCTFRACTION CONVERTED 1 H2 1349.1652 -303.7438 1045.4214 0.2251 2 BENZENE 101.2480 -101.2479 6.274E-05 1.0000 3 METHANE 91.4341 0.0000 91.4341 4 CH 522.1471 101.2479 623.3950 TOTAL2063.9944 -303.7438 1760.2507 Reactor Mass Balance Rates, KG/HR Component Feed Change Product Fractio

15、n Converted 1 H2 2719.7553 -612.3110 2107.4443 0.2251 2 BENZENE 7908.8487 -7908.8438 4.90099E-03 1.0000 3 METHANE 1466.8557 0.0000 1466.8557 4 CH 43944.5684 8521.1546 52465.7231 TOTAL 56040.0282 0.0000 56040.0279 反应器：R2 Operating Conditions REACTOR TYPE ISOTHERMAL DUTY, M*KJ/HR -3.0972 TOTAL HEAT OF

16、 REACTION AT 25.00 C, M*KJ/HR -12.6156 MINIMUM GIBBS FREE ENERGY (G/RT), /HR 2.820E+04 INLET OUTLET FEED S3 FEED S18 FEED S19 VAPOR PRODUCT S4 TEMPERATURE, C 180.46 210.00 PRESSURE, KPA 3438.5000 3438.5000 Reactor Mass Balance Rates, KG/HR Component Feed Change Product Fraction Converted 1 H2 2111.7

17、264 -370.0390 1741.6875 0.1752 2 BENZENE 4779.5749 -4779.5649 0.0100 1.0000 3 METHANE 1497.7366 0.0000 1497.7366 4 CH 63359.8513 5149.6037 68509.4550 反应器：R3 Operating Conditions REACTOR TYPE ISOTHERMAL REACTOR DUTY, M*KJ/HR 1.9255 TOTAL HEAT OF REACTION AT 25.00 C, M*KJ/HR -0.2062 INLET OUTLET FEED

18、S7 VAPOR PRODUCT S8 TEMPERATURE, C 198.42 210.00 PRESSURE, KPA 3438.5000 3438.5000 Reaction Data RATES, KG-MOL/HR COMPONENTFEEDCHANGEPRODUCTFRACTION CONVERTED 1 H2 862.8061 -3.0000 859.8061 .47703E-03 2 BENZENE 23.3475 -1.0000 22.3475 0.0428 3 METHANE 93.2499 0.0000 93.2499 4 CH 813.6663 1.0000 814.

19、6663 TOTAL1793.0699 -3.0000 1790.0699 2. 混合器S2 RECYCLE_H2 C6H6 H2 Products Mixed S15 Temperature, C 28.404 Pressure, KPA 3438.500 Pressure Drop, KPA 0.000 Mole Frac Vapor 0.69448 Mole Frac Liquid 0.30552 3. 换热器E2Operating Conditions DUTY, M*KJ/HR 1.000 LMTD, C 169.270 F FACTOR (FT) 1.000 MTD, C 169.

20、234 U*A, KW/K 1.641 Hot Side Conditions INLET OUTLET FEED S6 MIXED PRODUCT S7 VAPOR, KG-MOL/HR 1793.070 1791.747 K*KG/HR 73.538 73.430 CP, KJ/KG-C 2.485 2.463 LIQUID, KG-MOL/HR 1.323 K*KG/HR 0.108 CP, KJ/KG-C 2.732 TOTAL, KG-MOL/HR 1793.070 1793.070 K*KG/HR 73.538 73.538 CONDENSATION, KG-MOL/HR 1.32

21、3 TEMPERATURE, C 203.768 198.417 PRESSURE, KPA 3438.500 3438.500 Cold Side Conditions INLET OUTLET FEED S15 MIXED PRODUCT S16 VAPOR, KG-MOL/HR 1433.498 1435.946 K*KG/HR 4.861 5.087 CP, KJ/KG-C 8.792 8.476 LIQUID, KG-MOL/HR 630.496 628.049 K*KG/HR 51.179 50.953 CP, KJ/KG-C 1.745 1.776 TOTAL, KG-MOL/HR 2063.994 2063.994 K*KG/HR 56.040 56.040 VAPORIZATION, KG-MOL/HR 2.447 TEMPERATURE, C 28.404 35.239 PRESSURE, KPA 3438.500 3438.