化工过程模拟和优化

化工过程模拟和优化

苯加氢生产环己烷

指导教师：钱宇、陆恩锡

教授

学生：张旭东、陈颖、郭平生

过程设计设计任务环己烷合成过程设计

环己烷

纯度99.9%

47700吨/年

●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。设计项目：产品名称：产品规格：生产能力：产品用途：●环己酮进一步生产己内酰胺、聚酰胺6纤维（尼龙6)●尼龙6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：作轮胎的帘子线、帐篷、绳索、降落伞等。生产方式的选择

粗汽油中约含5~15%的环己烷，其65.6~85.3℃馏分，主要含环己烷及甲基环戊烷。在80℃及三氯化铝催化剂存在下，甲基环戊烷异构化为环己烷：

以镍为催化剂，于150~250℃和23~53大气压，苯加氢生成环己烷：本设计采用苯加氢法

再经过一系列分离操作，最后可得纯度为95%以上的环己烷。

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。苯加氢法石油馏分分离法流程、原料、产品比重

0.778~0.779g/cm3;

颜色≤10（7%---CO标度）;

馏程

80.0~81.0℃;

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工艺流程方块图原料质量要求：产品规格氢气：

H2O<50ppmCO<10ppmCO2<10ppmS<0.2ppm

Cl-<0.1ppm苯：

H2O<50ppmCO<10ppmO2<10ppmS+Cl-<1ppm反应系统设计

◆环己烷产量：47700吨/年；

◆苯进料量：71.441kmol/h；

◆氢气进料量：氢：247.186kmol/h，氮：8.282kmol/h,甲烷：18.786kmol/h；

◆苯进料条件：3500KPa,40℃,液相；

◆氢气进料条件：2910KPa,65℃,气相

反应方程式反应条件产量与进料反应器型式☆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

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，有利于利用LD143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。

氢/苯（摩尔比）：3.46,氢气过量以使苯100%转化为环己烷;

主反应器：温度180~200℃，压力2.68Mpa，苯转化率≥95%;

后反应器:温度190~231℃，压力2.60Mpa.

催化剂

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：均相催化剂(Zieglar-

Natta金属络合物)：规格：

外观球形Ф2~4mm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0.45±0.06cm3比表面223（210±23）m2/g应用：

主反应器鼓泡床应用：

后反应器固定床分离系统设计分离次序原则

分离条件的确定

分离流程

反应产物的流量和沸点★流量最大的组分先分离★轻组分先分离★分离困难的组分最后分离★等摩尔分割优先★

为了提高环己烷的收率，实际工艺中闪蒸分两级进行，第二级采用低温。★根据反应产物各组分浓度和沸点，脱轻组分塔和脱重组分塔采用常压操作，泡点进