环己烷工艺基础培训

1、http:/2第一章 前 言u环己烷（Cyclohexane）是一种化学溶剂，其主要生产方法是以石油苯为原料，在一定的温度、压力和催化剂条件作用下，通过加氢制得。工业上是生产尼龙66盐的主要原料；可用作橡胶，涂料清漆用溶剂；亦可用于有机合成和温度计校正的标准溶液等。在一定的条件下其空气氧化产物主要有环己醇、环己酮和己二酸等混合物；用三氯化铝作催化剂与乙烯反应可生成乙基环己烷、二甲基环己烷、二乙基环己烷和四甲基环己烷。同时在日光或紫外线照射下与卤素作用可生成卤化物。3第二章 产 品 说 明l2.1、生产能力l环己烷：100000t/ a l生产时间：8000h/al2.2 安全、卫生l 对眼睛和

2、上呼吸道有轻度刺激作用，持续吸入可引起头昏、恶心、倦睡和其他一些麻醉症状。液体污染皮肤可引起痒感。工作场所空气中最高允许浓度100mg/m3。4第二章 产 品 说 明l2.3. 物理性质la、外观：无色透明流动性液体，有刺激性气味。 lb、相对密度：d420=0.7780.779lC、沸点：80.7ld、凝固点：6.5le、闪点：-16.5（闭杯）lf、自燃点：245lg、溶解性能：不溶于水，溶于乙醇、醚、甲醇、丙酮、苯和四氯化碳等有机溶剂lh、爆炸极限：1.28.4（V）l 化学性质la、分子式：C6H12lb、结构简式： lc、分子量：84.165第二章 产 品 说 明l2.

3、4环己烷执行行业标准环己烷执行行业标准SH/T16731999项 目 名 称指 标优 等 品一 等 品合 格 品外观在18.325.6下，无沉淀、无浑浊的透明液体色度（铂钴色号） 101520密度20，g/cm30.7770.782纯度，%（m/m） 99.9099.7099.50苯，mg/kg 50100800正己烷，mg/kg 200500800甲基环己烷，mg/kg 200500800甲基环戊烷，mg/kg 150400800馏程， （在101.3kpa下，包括80.7） 1.01.52.0硫，mg/kg 125不挥发物，mg/100ml 15 106第三章 原材料说明l3.1 物理性质

4、la、外观：无色至淡黄色易挥发液体，具有高折射性和强烈芳香味。lb、相对密度：d420=0.8790lc、凝固点：5.53ld、沸点：80.1le、折光率：nD20=1.5011 n25D=1.4979lf、闪点：-11（闭杯）lg、自燃点：562.22lh、于乙醇、醚、乙醚、甲醇、丙酮、丙酮、二硫化碳和四氯化碳等有机溶剂互溶，微溶于水。li、爆炸级限：1.28.0（V%）7第三章 原材料说明l3.2 化学性质la、分子式：C6H6lb、结构式：lc、分子量：78ld、化学特性：苯参加的化学反应主要分为三类：第一类是其它基和苯环l上氢原子的取代反应；第二是发生在碳碳间双键上的加成反应；第三l类

5、是苯环的断裂反应。le、苯的主要规格见下表：（执行国家标准GB304589）l序 号项目名称 指 标l1外观透明液体，无不溶水及机械杂质l2密度20，g/cm3 0.8760.881l3结晶点 5.08第三章 原材料说明l3.3 安全 卫生l苯是一种易挥发性液体，暴露于空气很容易扩散到大气中。主要是通过肺呼吸道及皮肤接触而进入体内，从而引起苯的慢性中毒。当苯蒸汽吸入足够量时，轻者会引起头痛、头晕、欲睡、甚至昏迷、失去知觉的慢性中毒。为了减少引起中毒的危险，当开始嗅出苯的气味（1.5mg/kg）时要引起足够的重视，接触苯时，要严格劳保着装，戴好防的毒面具，必要时需进行身体体格检查。要严格检查和处

6、理含苯的设备、管道，保证其完好性、气密性。对有苯存在的工作环境要定期检查苯的浓度。l当与苯接触时，需戴好防的毒面具及防护手套。滤毒型防毒面具只能对低浓度、短时间有效。采用管道输送新鲜空气或自给型的吸收装置比防毒面具好。与苯接触过的衣物应及时更换并置于通风处，人员要及时洗澡冲洗。l空气中苯的允许浓度应40mg/m3。9第三章 原材料说明l3.4 氢气l3.4.1 物化性质l、沸点：252.77l、相对密度：d420=0.0899lc、自燃点：572ld、爆炸范围：4.074.4%le、分子量：.061lf、具有可燃性和还原性等。10第三章 原材料说明l氢气规格l序号项目名称 指标l纯度（含氢量）

7、 97.5lmgkg l硫mg/kg l氯、氧 无11第三章 原材料说明l苯加氢催化剂la、粒径： 44 堆密度：1.01.3kg/Llb、外观：黑色圆柱状或条状。lc、主要成分：镍（Ni）、三氧化二铝（Al2O3）12第三章 原材料说明u序号名 称 温 度 压力MPa（表）其 它u1高压氮 常温 1.6u2低压氮 常温 0.6u3工业水 30 0.4u4循环水 32 0.4u5冷冻水 7 0.4u6低压蒸汽 170 0.8u7仪表空气 常温 0.45 无油无尘露点-22u8电 380V，220V13第四章 生产原理l4.1 反应原理l苯分子在一定的温度、压力和催化剂存在的条件下，与氢分子发生

8、加成反应，生成环己烷， 并放出大量的反应热。l该反应为体积缩小放热的平衡反应，高压低温有利于反应向右进行。以Al2O3为载体的镍催化剂，具有六方晶体结构，镍原子之间的距离为2.48A0，具有满足使氢活化的最佳晶格参数，因而可与苯环结构相适应，使苯加氢具有满意的效率和良好的选择性。14第四章 生产原理u在苯加氢过程中，首先是氢分子在催化剂表面受到两个活性中心吸附而变形，造成氢原子之间键的断裂，从而发生氢的离解。 Ni H2 = 2H+ +2 eu苯分子在镍原子表面上，由于结构上的适应，苯环上的碳原子被催化剂表面的活化中心吸引，在活化中心拉力的作用下，使苯环上的三个键减弱而活化，并接收表面氢所放出

9、的电子而使苯环离子化，带上负电。这样，在催化剂的表面上，被吸引的和活化了的苯分子随着活化中心移动，带有两种相反电荷的离子彼此吸引而中和各自的电性，同时活化了的键，被活性氢原子所饱和，从而完成了苯环的加氢反应。15第四章 生产原理u苯加氢反应是一个复杂的反应体系。在反应条件下, 苯与氢可能发生以下各种反应24。上述各反应都在500K 的反应温度下进行。其中, 反应( 1) 为主反应, 生成目的产物环己烷; 反应( 2) 是苯的加氢裂解, 最终产物为碳和甲烷; 反应( 3) 是环己烷的异构化; 反应( 4) 则是环己烷的裂解反应。对于苯而言, 反应( 1) 和( 2) 是平行反应。尽管反应( 1)

10、 和( 3) 均为可逆反应, 但前者为放热反应, 后者为吸热反应, 这就导致温度对反应的影响各不相同。16第四章 生产原理u苯与氢在催化剂表面进行加氢反应的过程，一般有以下几个步骤：u（1）、苯加氢的气体主流扩散到催化剂颗粒的外表面；u（2）、苯氢组分从颗粒外表面通过微孔扩散到催化剂颗粒的内表面；u（3）、苯、氢组分在内表面吸附；u（4）、被吸附的苯、氢组分在内表面上进行加氢反应，生成环己烷；u（5）、环己烷组分在内表面脱附；u（6）、环己烷组分从催化剂颗粒内表面通过微孔扩散到催化剂颗粒的外表面；u（7）、反应生成物环己烷从催化剂颗粒的外表面扩散到气体主流中。17反应影响因素u 反应器结构的影

11、响u苯加氢反应是在固定床列管反应器中进行的放热反应，以管间热水汽化的方式移出反应热。反应器裂管管经过大时，管中心气流的反应热将很难及时地传递给金属管壁，管经越大，管中心与管壁的温差就越大，即径向温度梯度越大，就容易造成裂中心局部过热，造成副反应增多，并且容易烧坏触媒。为了保证经向温度的均匀，管径应越小越好，但装填一定数量的催化剂，就需要增加裂管数，也就增加了设备制造的材料和费用。所以，必须综合考虑，以确定最佳管径。18反应影响因素u氢苯比的影响u苯及氢反应理论上氢、苯摩尔比为3 ：1，反应物浓度越大，有利于向生成物（环己烷）方向进行。实际生产中，为了使反应更完全，提高转化率，往往采用使氢气过量

12、的方法。提高氢气用量也有利于移走反应热和移出产物。19反应影响因素u反应温度的影响u根据所用的催化剂不同，苯加氢反应温度也有所不同，本装置所用的催化剂最佳使用温度为130200，温度过低，反应速度慢，同样的催化剂层和同样的接触时间下，反应不完全；温度过高，副反应增多还会影响催化剂的使用寿命，温度高于220时，就易生成副产物甲基环戊烷，而且苯在高温下容易分解成氢和胶状物质。温度超过260时，会烧坏催化剂，使其粉碎而失去活性。20反应影响因素u压力的影响u苯加氢反应是体积缩小的反应，升高压力对反应有利，使反应住更趋于完全，而且提高压力使反应物分子浓度增高，强化反应过程，加快反应速度，提高氢气利用率

13、，且能缩小设备尺寸。但压力过大，对设备要求也将提高，将增加设备投资。因此，应选择适当的压力进行苯加氢反应。本装置苯加氢系统反应压力为0.501.0MPa。21反应影响因素u原料纯度季及毒物的影响u原料中硫的存在对催化剂影响很的大，它与金属镍生成稳定的硫化镍，造成催化剂永久性中毒；为了确保催化剂活性和装置操作人员的安全，必须严格控制氢气中的CO含量，CO含量过高，一则会造成催化剂中毒，二则易在低温下生成易暴的危及操作人员生命的碳化镍，同时，催化剂对苯及氢气中的氧、氯、CO2等也非常敏感，也会使催化剂中毒生成氧化镍、氯化镍等，但CO、CO2等的中毒系临时性中毒，在氢气流中，在一定的温度下，还可使镍

14、还原，重新恢复活性。氯会造成催化剂永久性中毒，对催化剂的毒害作用要比硫化物更大。液态水也会使催化剂短时间失活，因此必须及时排除原料中的水。22第六章 工艺流程说明23第七章 生产工艺条件序号指 标 名 称单位指标备 注1苯投料量FQIC2101m3/h1.014.0 2纯氢气流量FQI2106Nm3/h110011000 3汽化器出口温度140180 4反应器热点温度TI2106/2111/2116/2121140220 5尾气温度320 6系统压力PIC2114MPa0.400.75表压7反应器汽包液位LICA2104/2106/2108/2110/2112/2114%5080 8环己烷缓冲

15、罐LICA2101%3070 9尾气含氢V%5090直接排空10尾气含烷V%0.3 11环己烷凝固点5.56.5 12氢气含量AI2102V%97 13苯贮槽液位LI2102%1585 14反应器夹套水液位LT2103/2105/2107/2109/2111/2113%5080 15副产蒸汽压力PIC2103/2105/2107/2109/2111/2113MPa0.250.5024第七章 生产工艺条件相互联锁的设备名称联锁信号来源联锁条件控 制 结 果LICA2104、LICA2106、LICA2108、LICA2110、LICA2112、LICA2114V2104A/B/C/D、V2106A/BLIC2104、LIC2106、LIC2108、LIC2110、LIC2112、LIC2114任意液位小于20%苯泵P2101A/B自动停，且关闭XV2101TI2103AF、TI2104AF、TI2105AF、TI2108AF、TI2109AF、TI2110AF、TI2113AF、TI2114AF、TI2115AF、TI2118AF、TI2119AF、TI2120AF、R2101A/B/C/DR2101A/B/C/D上12支多点热电偶任意2支多点热电偶分别有一个温度点温度大于250苯泵P2101A/B自动全停，且关闭XV2101PIS