化工过程模拟和优化 项目设计计划 苯加氢制环己烷过

1、胡孝勇 甘 舸 华南理工大学化工学院指导老师：钱 宇 陆恩锡 老师摘摘 要要项目名称：环己烷生产过程设计项目名称：环己烷生产过程设计产品名称：环己烷产品名称：环己烷产品规格：纯度产品规格：纯度99.97%99.97%生产能力：生产能力：4770047700吨吨/ /年（与年（与5000050000吨吨/ /年己内酰胺厂配套）年己内酰胺厂配套）产品用途：环己烷是用于生产环己醇、环己酮和己二酸的原料，产品用途：环己烷是用于生产环己醇、环己酮和己二酸的原料， 也可用作有机溶剂等。环己酮进一步生产己内酰胺、也可用作有机溶剂等。环己酮进一步生产己内酰胺、 聚酰胺聚酰胺6 6纤维（尼龙纤维（尼龙6 6）。

2、尼龙）。尼龙6 6具有广泛用途，民用：具有广泛用途，民用： 可纯纺和混纺作衣料、针织品、地毯等；工业：作可纯纺和混纺作衣料、针织品、地毯等；工业：作 轮胎的帘子线、帐篷、绳索、降落伞等。轮胎的帘子线、帐篷、绳索、降落伞等。 生产方式 苯加氢法苯加氢法以镍为催化剂，于150250和2353大气压，苯加氢生成环己烷：此法生产环己烷产率接近100%，且产品纯度很高，是目前生产环己烷的主要方法 我们采用本方法+ 3H2Ni150250oC,2353大气压4Aspen Aspen 计算流程图计算流程图 B1B2B3B4B5B6B7B8B9B101234567891011121415B111316B121

3、9201718 工艺流程图创创 新新 点点 流程、原料、产品 比重 0.7780.7780.7790.779g/cmg/cm3 3; ; 颜色 1010（7%-7%-COCO标度）标度）; ; 馏程 80.080.081.0;81.0; 芳烃含量0.1 0.1 （wt%wt%）; ; 非挥发物 1010mg/kg;mg/kg; 凝固点 6.0;6.0; 总硫 22mg/kg;mg/kg; 环烷烃 10001000mg/kg;mg/kg; 甲基环己烷 300300； 正烷烃(C7或C7以上) 5050mg/kgmg/kg工艺流程方块图工艺流程方块图 原料质量要求：原料质量要求：产品规格产品规格氢

4、气：氢气： H2O50ppm CO10ppm CO210ppm S0.2ppm Cl-0.1ppm 苯苯： H2O50ppm CO10ppm O210ppm S+Cl-1ppm 反应系统设计反应系统设计 环己烷产量：环己烷产量： 47700 47700 吨吨/ /年；年； 苯进料量：苯进料量： 71. 71.563kmol/h 563kmol/h ； 氢气进料量：氢：氢气进料量：氢：247.186247.186kmol/hkmol/h，氮：氮：8.2828.282kmol/hkmol/h, , 甲烷：甲烷：18.78618.786kmol/hkmol/h； 苯进料条件：苯进料条件： 3 300

5、0KPa, 40, 000KPa, 40, 液相；液相； 氢气进料条件：氢气进料条件：29102910KPaKPa, 65, , 65, 气相气相+ 3H2+ 2.135 x 105KJ/Kmol 反应方程式反应方程式 反应条件反应条件 产量与进料产量与进料 反应器型式反应器型式体积缩小、产生大量热的平衡反应体积缩小、产生大量热的平衡反应低温、高压有利于生成环己烷低温、高压有利于生成环己烷 反应在两串联的反应器中进行。前者鼓泡床反应器，有利于利用均相催化反应在两串联的反应器中进行。前者鼓泡床反应器，有利于利用均相催化剂进行液相苯加氢反应；后者固定床反应器，有利于催化剂进行气相苯加氢反剂进行液相

6、苯加氢反应；后者固定床反应器，有利于催化剂进行气相苯加氢反应。由于为强放热反应，反应器型式的选择应考虑有利于散热。应。由于为强放热反应，反应器型式的选择应考虑有利于散热。氢氢/ /苯（摩尔比）：苯（摩尔比）：3.46, 3.46, 氢气过量以使苯氢气过量以使苯100%100%转化为环己烷转化为环己烷; ;主反应器：温度主反应器：温度 180 1802 22020， 压力压力 2.6 2.68Mpa8Mpa，苯转化率苯转化率95%95% ; ;后反应器后反应器: : 温度温度 190 1902 25050， 压力压力 2.60 2.60MpaMpa. . 流程、原料、产品 比重 0.7780.7

7、79g/cm3; 颜色 10（7%-CO标度）; 馏程 80.081.0; 芳烃含量0.1 （wt%）; 非挥发物 10mg/kg; 凝固点 6.0; 总硫 2mg/kg; 环烷烃 1000mg/kg; 甲基环己烷 300； 正烷烃(C7或C7以上) 50mg/kg反应系统分离系统尾气（H2,N2,CH4)环己烷 氢气（H2,N2,CH4)苯 工艺流程方块图工艺流程方块图 原料质量要求：原料质量要求：产品规格产品规格氢气：氢气： H2O50ppm CO10ppm CO210ppm S0.2ppm Cl-0.1ppm 苯苯： H2O50ppm CO10ppm O210ppm S+Cl-1ppm

8、催化剂催化剂 规格规格： 外观为黑色均匀液体 含镍量 1.6%（wt） 转化率(10小时)99.5% 选择性(10小时)99.8%LD143催化剂催化剂：均相催化剂均相催化剂(Zieglar- Natta金属络合物)：规格规格： 外观 球形24mm 组成 载有镍的氧化铝 含镍量 14.35%(wt) 表观密度 0.87g/cm3 抗碎强度 10kg 总孔容 0.450.06cm3 比表面 223（21023）m2/g应用应用： 主反应器 鼓泡床应用应用： 后反应器 固定床 计算结果 * MASS AND ENERGY BALANCE * IN OUT GENERATION RELATIVE D

9、IFF. CONVENTIONAL COMPONENTS (KMOL/HR ) HYDRO-01 247.186 0.261515E-02 -247.184 -0.146558E-05 NITRO-01 232.282 232.282 0.000000E+00 -0.335775E-06 METHA-01 18.7860 0.142129E-01 -18.7724 -0.309937E-04 BENZE-01 71.5630 0.000000E+00 -71.5630 0.000000E+00 CYCLO-01 0.000000E+00 71.3895 71.3912 0.233064E-04 WATER 8000.00 8071.07 71.0706 -0.915572E-16 OXYGE-01 56.0000 0.661243 -55.3388 0.000000E+00 CARBO-01 0.000000E+00 19.8035 19.8035 0.000000E+00 TOTAL BALANCE MOLE(KMOL/HR ) 8625.82 8395.22 -230.593 0.743486E-07 MASS(KG/HR ) 1