環(huán)己烷及其制備

1、環(huán)己烷環(huán)己烷 環(huán)己烷環(huán)己烷 中文名稱：環(huán)己烷；六氫化苯；六亞甲基；六環(huán)烷 結(jié)構(gòu)或分子式：C6H12， C原子以sp3雜化軌道形成鍵。 相對分子量或原子量：84.16 密度（25）：0.7739 g/cm3 熔點：6.5 沸點：80.7 折射率：1.4264 性狀：有汽油氣味的無色流動性液體。 溶解情況：不溶于水，可與乙醇、乙醚、丙酮、苯等多種有機溶劑混溶，在甲醇中的溶解度為100份甲醇可溶解57份環(huán)己烷（25攝氏度）。 椅型構(gòu)象的環(huán)己烷分子椅型構(gòu)象的環(huán)己烷分子 處于直立鍵的氫原子標記為紅色，處于平伏鍵的氫原子標記為藍色。用途用途環(huán)己烷在石油化工領(lǐng)域的用途廣泛，是重要的化工原料，最主要經(jīng)濟用途是

2、生產(chǎn)合成尼龍的中間體己內(nèi)酰胺和己二酸等; 環(huán)己烷還可以用作熔劑，是樹脂、瀝青、蠟、纖維素醚和橡膠的優(yōu)良熔劑。除少數(shù)從石油餾分中蒸餾分離得到環(huán)己烷外，90的環(huán)己烷均來源于苯加氫工藝。因此，苯加氫制環(huán)己烷具有較高的經(jīng)濟價值。制備方法制備方法苯加氫法石油烴餾分的分餾精制法工業(yè)上常采用的苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的方法主要有氣相法氣相法和液相法液相法兩種。加氫過程可在固定床反應器或液相循環(huán)反應器(IFP技術(shù))中進行。氣相法的優(yōu)點是催化劑與產(chǎn)品分離容易,所需反應壓力也較低,但設(shè)備多而大,投資費用比液相法高,而且床層溫度不易控制。液相法的優(yōu)點是反應溫度易于控制,不足之處是所需壓力比較高,轉(zhuǎn)化率較低?；瘜W反應原理化學

3、反應原理苯加氫反應是一個復雜的反應體系。在反應條件下,苯與氫可能發(fā)生以下各種反應： 由反應(1)可知,苯加氫制環(huán)己烷的反應是一個放熱的、體積減小的可逆反應,因此,低溫和高壓對該反應是有利的。平衡常數(shù)在高溫下顯著降低也正說明了這一點。另外,由表1數(shù)據(jù)還可以發(fā)現(xiàn),當溫度超過560K以后,反應(1)的苯轉(zhuǎn)化率將減小,這表明苯加氫制環(huán)己烷的適宜反應溫度不應超過560K;否則只有提高系統(tǒng)壓力才能保證高的轉(zhuǎn)化率,而這無疑將增加設(shè)備投資和操作費用。 反應(3)是一個可逆吸熱反應,低溫有利于反應向逆方向進行。因此,苯加氫制環(huán)己烷的反應溫度不宜過高;當然也不能太低,否則反應分子不能很好地活化,進而導致反應速率比

4、較慢。 反應溫度超過 300，反應將向有利于生成苯的方向進行?？刂品磻獪囟纫约坝行б瞥磻獰崾潜郊託涔に囘^程的關(guān)鍵。氣相法氣相法典型工藝: UOP法、 Bexane法、ARCO法、Houdry法和 Hytoray法等。特點：反應物和氫氣氣體混合均勻，轉(zhuǎn)化率和收率較高; 反應產(chǎn)物和催化劑容易分離。缺點是反應劇烈，容易產(chǎn)生飛溫現(xiàn)象，設(shè)備多且大，投資費用大。 UOP法是最早實現(xiàn)工業(yè)化的方法。目前, 在世界各地運行著十幾套采用此工藝的生產(chǎn)裝置, 是氣相法中應用最多的一種工藝路線。 UOP法工藝采用三臺固定床絕熱式反應器串聯(lián), 催化劑最初是使用以鋰鹽為促進劑的鉑金屬催化劑, 現(xiàn)在改用鎳催化劑。采用該法工

5、藝的一般裝置生產(chǎn)能力為2.5萬噸/年,生產(chǎn)能力較小。在該流程中，采用三段反應生成環(huán)己烷用以提高反應轉(zhuǎn)化率，并使H2處于過量狀態(tài)來使苯盡量反應完全。 原料苯經(jīng)進料熱交換器送至苯干燥塔除水，合格的苯經(jīng)苯預熱器送至苯蒸發(fā)器，苯蒸發(fā)所需要熱量由循環(huán)熱油提供。新鮮氫、循環(huán)氫和來自脫氫工序的氫氣共3股氫氣的混合物作為苯蒸發(fā)器氫氣進料，苯蒸發(fā)器頂部苯、氫混合氣進入加氫主反應器，經(jīng)脫硫反應器脫除生成的硫化氫，未反應的苯在裝有鉑催化劑的絕熱式后反應器內(nèi)進一步反應完全，生成環(huán)己烷。加氫主反應器中反應熱由循環(huán)熱油移走，后反應器出來的混合氣體先后經(jīng)苯預熱器、苯進料換熱器和成品冷凝器冷凝冷卻，在環(huán)己烷氣液分離器中進行氣

6、液分離，得到產(chǎn)品環(huán)己烷。絕大部分氣相經(jīng)循環(huán)氫壓機去苯蒸發(fā)器作為氫氣進料，少部分氣體經(jīng)深冷器深冷后，經(jīng)吸附排空。液相法液相法 典型工藝： IFP法、Arosat法、BP法、反應器和精餾塔外耦合工藝。 液相法的特點是反應平穩(wěn)，不足之處是必須經(jīng)過后續(xù)反應，且氫氣利用率僅為85，因此，能耗較高。氣液相混合法氣液相混合法（1）新型連續(xù)相變苯加氫工藝：采用液相進料方式操作，通過反應放熱使液相蒸發(fā)，反應器內(nèi)部由下至上依次出現(xiàn)液相區(qū)混相區(qū)氣相區(qū)，催化劑依次經(jīng)歷完全潤濕部分潤濕完全干燥等狀態(tài)，使整個反應過程經(jīng)歷液相反應、非均相反應和氣相反應。催化劑采用驟冷法制備的Ni-Al-P非晶態(tài)合金催化劑。氣液相混合法氣液

7、相混合法 （2）催化蒸餾苯加氫工藝：將催化反應和蒸餾技術(shù)結(jié)合形成了苯加氫新方法，即催化蒸餾苯加氫工藝，由美國催化蒸餾技術(shù)公司提出。苯進入催化蒸餾塔頂部，氫氣進入催化劑床層頂部向上，苯與上升氫氣反應生成環(huán)己烷，反應熱使苯、氫氣和環(huán)己烷蒸發(fā)向上進入頂部冷凝器，冷凝后進入接收K分離器，氣、液進行分離，未反應的苯和環(huán)己烷回流至催化蒸餾塔向下，對催化蒸餾塔進行冷卻，氣體被分離和循環(huán)利用。在塔底環(huán)己烷和一小部分苯循環(huán)，產(chǎn)品從底部取出。工藝采用固定床催化劑，催化劑床層溫度控制在（174-195）塔頂蒸汽冷凝后循環(huán)至蒸餾塔控制反應溫度。該工藝簡單，投資費用低，預計工業(yè)化投資比固定床技術(shù)低25。Ni系催化劑系催化劑 （1）骨架鎳催化劑Ni系催化劑是較早用于苯加氫制備環(huán)己烷的催化劑，在國內(nèi)外工業(yè)化應用也較多。傳統(tǒng)的Ni催化劑為骨架鎳，主要用于液相苯加氫工藝，代表工藝為IFP工藝。骨架鎳價格低廉，但耐硫和耐熱性差，壽命短，容易對反應器造成堵塞，循環(huán)磨損設(shè)備。（2）齊格勒納塔型催化劑法國石油研究院于1976年開發(fā)成功了HC-102( 齊格勒納塔均相苯加氫催化劑) 。1987年，中國石油遼陽石油化纖公司自行開發(fā)了齊格勒納塔型催化劑HC-402-2，取代了HC-102催化劑，成功在國內(nèi)苯