化工過程模擬和優(yōu)化

化工過程模擬和優(yōu)化

苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷

指導(dǎo)教師：錢宇、陸恩錫

教授

學(xué)生：張旭東、陳穎、郭平生

過程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)環(huán)己烷合成過程設(shè)計(jì)

環(huán)己烷

純度99.9%

47700噸/年

●環(huán)己烷是用于生產(chǎn)環(huán)己醇、環(huán)己酮和己二酸的原料，也可用作有機(jī)溶劑等。設(shè)計(jì)項(xiàng)目：產(chǎn)品名稱：產(chǎn)品規(guī)格：生產(chǎn)能力：產(chǎn)品用途：●環(huán)己酮進(jìn)一步生產(chǎn)己內(nèi)酰胺、聚酰胺6纖維（尼龍6)●尼龍6具有廣泛用途.民用：可純紡和混紡作衣料、針織品、地毯等；工業(yè)：作輪胎的簾子線、帳篷、繩索、降落傘等。生產(chǎn)方式的選擇

粗汽油中約含5~15%的環(huán)己烷，其65.6~85.3℃餾分，主要含環(huán)己烷及甲基環(huán)戊烷。在80℃及三氯化鋁催化劑存在下，甲基環(huán)戊烷異構(gòu)化為環(huán)己烷：

以鎳為催化劑，于150~250℃和23~53大氣壓，苯加氫生成環(huán)己烷：本設(shè)計(jì)采用苯加氫法

再經(jīng)過一系列分離操作，最后可得純度為95%以上的環(huán)己烷。

此法生產(chǎn)環(huán)己烷產(chǎn)率接近100%，且產(chǎn)品純度很高，是目前生產(chǎn)環(huán)己烷的主要方法。苯加氫法石油餾分分離法流程、原料、產(chǎn)品比重

0.778~0.779g/cm3;

顏色≤10（7%---CO標(biāo)度）;

餾程

80.0~81.0℃;

芳烴含量≤0.1（wt%）;

非揮發(fā)物

≤10mg/kg;

凝固點(diǎn)≥6.0℃;

總硫

≤2mg/kg;

環(huán)烷烴≤1000mg/kg;

甲基環(huán)己烷

≤300；

正烷烴(C7或C7以上)

≤50mg/kg工藝流程方塊圖原料質(zhì)量要求：產(chǎn)品規(guī)格氫氣：

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

Cl-<0.1ppm苯：

H2O<50ppmCO<10ppmO2<10ppmS+Cl-<1ppm反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

◆環(huán)己烷產(chǎn)量：47700噸/年；

◆苯進(jìn)料量：71.441kmol/h；

◆氫氣進(jìn)料量：氫：247.186kmol/h，氮：8.282kmol/h,甲烷：18.786kmol/h；

◆苯進(jìn)料條件：3500KPa,40℃,液相；

◆氫氣進(jìn)料條件：2910KPa,65℃,氣相

反應(yīng)方程式反應(yīng)條件產(chǎn)量與進(jìn)料反應(yīng)器型式☆體積縮小、產(chǎn)生大量熱的平衡反應(yīng)

☆低溫、高壓有利于生成環(huán)己烷

反應(yīng)在兩串聯(lián)的反應(yīng)器中進(jìn)行。前者鼓泡床反應(yīng)器，有利于利用均相催化劑進(jìn)行液相苯加氫反應(yīng)；后者固定床反應(yīng)器，有利于利用LD143催化劑進(jìn)行氣相苯加氫反應(yīng)。由于為強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)器型式的選擇應(yīng)考慮有利于散熱。

氫/苯（摩爾比）：3.46,氫氣過量以使苯100%轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷;

主反應(yīng)器：溫度180~200℃，壓力2.68Mpa，苯轉(zhuǎn)化率≥95%;

后反應(yīng)器:溫度190~231℃，壓力2.60Mpa.

催化劑

規(guī)格：外觀為黑色均勻液體

含鎳量≥1.6%（wt）轉(zhuǎn)化率(10小時(shí))≥99.5%

選擇性(10小時(shí))≥99.8%LD143催化劑：均相催化劑(Zieglar-

Natta金屬絡(luò)合物)：規(guī)格：

外觀球形Ф2~4mm組成載有鎳的氧化鋁

含鎳量≥

14.35%(wt)表觀密度0.87g/cm3抗碎強(qiáng)度≥

10kg總孔容0.45±0.06cm3比表面223（210±23）m2/g應(yīng)用：

主反應(yīng)器鼓泡床應(yīng)用：

后反應(yīng)器固定床分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)分離次序原則

分離條件的確定

分離流程

反應(yīng)產(chǎn)物的流量和沸點(diǎn)★流量最大的組分先分離★輕組分先分離★分離困難的組分最后分離★等摩爾分割優(yōu)先★

為了提高環(huán)己烷的收率，實(shí)際工藝中閃蒸分兩級進(jìn)行，第二級采用低溫?！锔鶕?jù)反應(yīng)產(chǎn)物各組分濃度和沸點(diǎn)，脫輕組分塔和脫重組分塔采用常壓操作，泡點(diǎn)進(jìn)