甲苯加氢生产甲基环己烷中试工艺设计
（大作业）苯加氢制环己烷工艺过程模拟
（大作业）苯加氢制环己烷工艺过程模拟
苯加氢制环己烷工艺过程模拟
环己烷采用苯加氢合成，反应方程式为：C6H6 + 3H2→ C6H12。
苯和氢气进料流股与循环的氢气与环己烷组合构成进入固定床反应器的进料流股，假设苯的转化率为99.8%。
反应器出料流股冷却，气相轻组分作为循环氢返回反应器。
液相产品进入精馏塔进一步去除溶解的气相轻组分，可以稳定最终的产品，其余部分循环到反应器有利于反应温度控制。
需要解决的问题：
1、采用Microsoft Visio软件将工艺流程图画出来，设备图符不一定和题目一致。
2、采用Aspen Plus模拟软件将上述过程模拟出来。
模拟时，苯进料量数值为“班级+学号”，氢气进料量为苯进料量的3.3倍。
如5班01号的苯进料量为501 kmol/h，氢气进料量为3×501=1503 kmol/h。
其他条件与模拟流程图相同。
3、并采用敏感性分析，LFLOW的循环分流比在0.1～0.4范围变化，画出REACT 热负荷的随之变化的影响规律图。
并用Origin软件将分析结果画出来。
作业要求：
1、提交Visio流程图、Aspen Plus模拟和Origin作图的源文件。
（VSD、BKP和OPJ格式）
2、所有结果整理成WORD文档，打印纸质版，同时提交WORD 源文档。
3、所有电子文档以压缩文件提交，格式：学号+姓名.RAR。
苯加氢制环己烷工艺流程
苯加氢制环己烷工艺流程
《苯加氢制环己烷工艺流程》
苯加氢制环己烷是一种重要的工业化学反应，其工艺流程经过多年的实践和改进已经被广泛应用。
苯加氢制环己烷的工艺流程主要包括苯的氢化反应、分离和净化过程。
首先，苯加氢的反应过程需在合适的催化剂作用下进行。
常用的催化剂包括氧化铜、氧化铝和铬氧化物等。
在高温高压的条件下，苯与氢气发生氢化反应，生成环己烷。
此过程需控制反应温度和压力，以提高反应的选择性和产率。
其次，反应产物需要进行分离和净化。
由于苯加氢过程中会生成多种副产物，如环己酮、甲苯和乙酮等，因此需要通过分馏、萃取和结晶等方法对产物进行分离和净化，以获得高纯度的环己烷。
在工艺流程中，还需要考虑催化剂的再生和废物处理等环境问题。
催化剂的再生是通过热法或化学洗涤等方式来回收和重复利用催化剂，以降低成本和减少环境污染。
废物处理则需要对反应废水和废气进行处理，符合环保的要求。
总的来说，苯加氢制环己烷的工艺流程经过多年的研发和实践，已经相对成熟并得到广泛应用。
随着技术的不断进步和环保要求的提高，未来还会有更多的改进和创新，使这一工艺流程更加高效和环保。
苯加氢制环己烷课程设计
苯加氢制环己烷课程设计。
一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握苯加氢制环己烷的化学反应原理，理解反应机理和条件。
2. 使学生了解有机化学中加氢反应的应用，认识苯、环己烷等有机化合物的结构与性质。
3. 帮助学生掌握相关化学术语，如苯环、加氢、环己烷等。
技能目标：1. 培养学生运用化学知识解决实际问题的能力，能够分析苯加氢制环己烷反应过程中可能出现的实验现象。
2. 提高学生的实验操作技能，熟练使用实验仪器，掌握加氢反应的实验操作方法。
3. 培养学生查阅资料、整理信息的能力，为后续课程学习打下基础。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对有机化学的兴趣，激发学习积极性，形成良好的学习习惯。
2. 培养学生的团队合作意识，学会在实验过程中互相交流、分享信息。
3. 增强学生的环保意识，认识到化学在生产生活中的重要作用，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为高中化学选修课程，以有机化学为基础，注重理论与实践相结合。
学生特点：高中生具有一定的化学基础，思维活跃，对实验操作感兴趣，但需加强理论知识与实践技能的衔接。
教学要求：教师应结合学生特点，采用启发式教学，引导学生主动参与课堂讨论和实验操作，注重培养学生的动手能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续化学学习奠定坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括：1. 苯的结构与性质：苯分子结构特点、苯环的共轭体系、苯的化学性质及反应类型。
2. 加氢反应原理：加氢反应的定义、催化剂的选择、反应机理及条件控制。
3. 苯加氢制环己烷：反应原理、实验操作步骤、反应产物的鉴定及分离。
4. 实验技能培养：实验仪器的使用、实验操作注意事项、实验数据的记录与分析。
教学大纲安排如下：1. 第一课时：介绍苯的结构与性质，引导学生认识苯环的特殊性及化学性质。
2. 第二课时：讲解加氢反应原理，使学生了解催化剂在反应中的作用。
3. 第三课时：讲解苯加氢制环己烷的反应原理，分析实验操作步骤及注意事项。
甲苯加氢生产甲基环己烷中试工艺设计
甲苯加氢生产甲基环己烷中试工艺设计引言本文档旨在设计甲苯加氢生产甲基环己烷的中试工艺。
通过对甲苯加氢过程的详细研究和分析，选取合适的催化剂、反应条件等，以期实现高效、稳定的甲苯加氢生产甲基环己烷。
中试工艺的设计将为后续的工业化生产提供参考。
工艺流程甲苯加氢生产甲基环己烷的主要工艺流程如下：1.原料处理：将甲苯原料送入预处理装置进行净化和处理，去除杂质和不良成分，保证原料的纯度和质量。
2.加氢反应：将处理后的甲苯送入加氢反应器中，加入适量的催化剂，控制反应温度和压力。
3.分离纯化：将加氢反应产物进行分离纯化，去除未反应的甲苯和其他副产物，得到纯度较高的甲基环己烷。
4.储存包装：将纯化后的甲基环己烷进行储存和包装，以备后续使用。
原料处理甲苯加氢过程中的原料处理是确保后续反应顺利进行的重要步骤。
原料处理的目标是除去杂质，提高原料的纯度和质量。
原料选择选择高纯度的甲苯作为原料，确保甲苯的纯度达到标准要求，避免杂质对反应的影响。
预处理装置预处理装置主要包括过滤器和蒸馏塔。
过滤器用于去除原料中的悬浮杂质，保护后续设备的正常运行。
蒸馏塔用于去除原料中的挥发性杂质和不良成分，提高原料的纯度。
加氢反应加氢反应是将甲苯转化为甲基环己烷的关键步骤。
合理选择催化剂和控制反应条件对于反应效果至关重要。
催化剂选择合适的催化剂可以提高反应速率和产物的选择性。
常用的甲苯加氢催化剂包括铜基和铂基催化剂，可以根据实际情况选择合适的催化剂。
反应条件反应温度和压力对于甲苯加氢反应具有重要影响。
一般来说，较高的温度和压力有利于提高反应速率，但过高的温度和压力也会增加能耗和设备成本。
可以通过系统实验和反应动力学研究确定合适的反应温度和压力。
分离纯化分离纯化过程是将加氢反应产物中的未反应甲苯和其他副产物去除，获得纯度较高的甲基环己烷。
分离策略常用的分离策略包括蒸馏、萃取和吸附等。
根据产物的特性和分离要求，选择合适的分离策略进行分离操作。
分离优化通过参数调节和操作优化，提高分离效能和产品纯度。
苯加氢制备环己烷工艺进展_刘良红
7 — 塔顶回流管线 ;8 — 出料管 ; 9 — 气体出料管 ;10 — 蒸馏塔反应器 30 — 冷凝器 ;40 -接收/ 分离器 ;50 —再沸器 ;
气体可循环利用 。所有冷凝下来的液体通过回流管 作为回流液回到蒸馏塔反应器 , 对塔内进行冷却和 冷凝 。 在塔底 , 含苯和环己烷 的一小部分液 体循 环 , 产物从底部出料 。
该新型工艺在液相进料状态下 , 随着反应的进 行 , 可实现液相 、 气液两相和气相反应在反应器内
图 3 连续相变苯加氢反应工艺流程图 1 — 压缩机 ;2 — 液体流量计 ;3 — 液体贮罐 ; 4 — 液体输液泵 ;5 — 氢气流量计 ;6 — 预热器 ;
7 —反应器 ;8 — 气液分离器
第 6 期 刘良 红等 :苯 加氢制备环己烷工艺进展 · 6 75 ·
环己烷是一种重要的有机化工原料 。 它无色 、 易流动 、 有刺激性气味 , 主要用作生产环己醇 、 环 己酮 、 聚己内酰胺和聚己二酰己二胺等产品 , 是纤 维素醚 、 树脂 、 蜡 、 油脂 、 沥青 和橡胶 的优良 溶 剂 。 工业上生产环己烷的方法可分为两类 :苯加氢 法和石油烃馏分的分馏精制法 。苯加氢法是环己烷 的主要合成方法 。自 20 世纪 50 年代以来 , 随着石 油化工 、 合成纤维及塑料工业的发展 , 苯加氢制备 环己烷的生产工艺也得以开发 。
此工 艺 采 用 固 定床 催 化 剂 , 氢 气 的 分 压 为 0.517～ 1.03 MPa ;氢气 与苯 的物 质的 量 比约 为 (3.0 ～ 10.0)∶1 ;蒸 馏塔 反应 器顶部 压力 范围 为 0.517 ～ 1.38 MP a ;系 统 总 的 压 力 维 持 在 1.38 M Pa , 床层的反应温度为 174 ～ 195 ℃。 由于该工 艺高放热反应过程是由塔顶馏出的蒸汽循环冷凝至 常压塔的方法来控制 , 因此其操作比固定床工艺安 全(固定床工艺一般要求较高质量的物流来消除热 量), 同时较低的 操作温度大大地 降低了副产物 , 如甲基环戊烷的生成 。预计该工艺工业化投资的费 用将比有竞争的固定床技术的费用低 25 %, 而操 作费用和催化剂投资则与之相当[ 3] 。
甲苯加氢过程模拟及解析实验报告
甲苯加氢过程模拟及解析实验报告实验报告：甲苯加氢过程模拟及解析摘要：本实验通过模拟甲苯加氢过程，对其反应动力学进行分析，并对反应机理和影响因素进行解析。
实验结果表明，在适宜的反应条件下，甲苯加氢可以高效地转化为甲基环己烷。
引言：加氢反应是一种常见的化学反应，其应用广泛于石化、制药、有机合成等领域。
甲苯是一种重要的有机化工原料，其加氢转化为甲基环己烷具有重要的应用价值。
因此，对甲苯加氢过程进行模拟与解析，对于优化反应条件、提高反应效率具有重要意义。
实验方法：1. 实验装置：使用连续流动固定床反应器进行实验，反应器内填充合适的催化剂，如铂、钯等。
2. 实验材料：甲苯、氢气、催化剂等。
3. 实验步骤：将甲苯和氢气按一定比例输入反应器，在一定的温度和压力条件下进行加氢反应。
收集反应产物，并进行分析和测定。
实验结果与分析：通过对甲苯加氢反应的模拟实验，得到了以下结果和数据。
1. 反应动力学分析：根据实验数据，可以绘制甲苯加氢反应的反应速率曲线，并通过拟合得到反应速率常数k。
进一步分析发现，甲苯加氢反应符合一级反应动力学模型。
2. 反应机理解析：通过对甲苯加氢反应的中间产物进行分析，推测了反应的机理。
在加氢反应过程中，甲苯首先发生苯环裂解，生成间位甲基苯和亚甲基苯等中间产物，然后经过氢化反应，生成甲基环己烷。
该反应机理为串联反应。
3. 影响因素分析：通过调节反应温度、压力、氢气流量等参数，研究了这些因素对甲苯加氢反应的影响。
实验结果表明，适宜的反应温度和压力可以提高甲苯加氢反应的转化率和产物选择性。
结论：通过模拟甲苯加氢过程，并对其反应动力学、机理和影响因素进行分析，得到了一系列实验结果和数据。
实验结果表明，在适宜的反应条件下，甲苯加氢可以高效地转化为甲基环己烷。
本实验的研究为优化甲苯加氢反应条件、提高反应效率提供了理论依据和实验指导。
甲苯加氢生产甲基环己烷中试工艺设计
甲苯加氢生产甲基环己烷中试工艺设计引言甲苯加氢是一种重要的有机合成反应，可以将甲苯转化为甲基环己烷。
这种反应具有广泛的应用领域，如石油化工、医药等。
本文将介绍甲苯加氢生产甲基环己烷的中试工艺设计，包括反应原理、工艺流程、反应条件等。
反应原理甲苯加氢是将甲苯与氢气在催化剂的作用下进行反应，生成甲基环己烷的过程。
甲苯分子中的芳香环被氢气加成，生成甲基环己烷分子。
工艺流程甲苯加氢生产甲基环己烷的中试工艺流程如下：1.原料准备：甲苯和氢气作为反应的原料，需要进行准备和预处理。
2.反应器：选择合适的反应器，通常为高压容器，能承受高压和高温的条件。
反应器内部填充有催化剂，如铜/铝催化剂。
3.温度控制：反应器需要控制在适当的温度下进行反应，通常为200-300摄氏度。
4.压力控制：反应器内部需要保持一定的压力，通常为10-30兆帕。
5.反应时间：反应时间根据实际情况进行调整，通常为1-4小时。
6.催化剂再生：催化剂在反应过程中可能会受到烧结等影响，需要进行定期的再生处理。
7.产物分离：反应结束后，需要进行产物和副产物的分离和提纯，通常通过蒸馏等方法进行。
8.废气处理：反应过程中产生的废气需要进行处理，通常采用吸附或燃烧等方法，以避免对环境造成污染。
反应条件甲苯加氢生产甲基环己烷的适宜条件如下：•温度：200-300摄氏度•压力：10-30兆帕•反应时间：1-4小时•催化剂：铜/铝催化剂•催化剂再生周期：根据实际情况进行调整中试工艺设计考虑因素中试工艺设计需要考虑以下因素：1.生产规模：中试工艺需要满足一定的生产规模，通常为数十到数百吨。
2.安全性：中试过程中需要考虑反应温度、压力等条件的控制，以确保操作的安全性。
3.经济性：中试过程中需要考虑催化剂的选择、废气处理等因素，以确保经济性和可持续性。
4.产品质量：中试过程中需要考虑产物和副产物的分离和提纯，以确保产品质量和纯度。
5.反应条件优化：中试过程中可以进行反应条件的优化和调整，以提高反应效率和产物收率。
苯加氢制环己烷工艺流程
苯加氢制环己烷工艺流程苯加氢制环己烷是一种常用的工业化合物制备方法，它能够将苯转化为环己烷。
以下是苯加氢制环己烷的工艺流程。
首先，苯加氢制环己烷的反应需要使用催化剂。
常用的催化剂是钼、钨或铂等金属催化剂。
催化剂可以提高反应速率和选择性，促进苯的加氢反应。
工艺流程的第一步是给催化剂进行预处理。
将催化剂与还原剂一起加入反应器中，通入氢气，以去除催化剂上的氧化物，并使其活性恢复到最佳状态。
预处理通常在高温和高压条件下进行。
第二步是将预处理后的催化剂与苯加入反应器。
工艺中最常用的反应器是固定床反应器，由多个催化剂床层组成。
苯和氢气在反应器中流动，与催化剂接触反应。
第三步是给反应器中通入氢气。
氢气是加氢反应的必需品，它促进了苯与催化剂的接触，提高了反应速度。
通入的氢气压力取决于反应条件和催化剂的要求。
一般来说，较高的氢气压力有助于提高反应速率。
第四步是控制反应条件。
反应温度通常在200到250摄氏度之间，这是苯加氢反应的最佳温度范围。
反应压力通常在2到10兆帕之间。
此外，还可以添加少量的溶剂，以改变反应速率和选择性。
第五步是对反应产物进行分离和纯化。
在加氢反应中，除了环己烷，还会产生少量的甲苯等副产物。
通过分离和纯化过程，可以从反应产物中获取纯度较高的环己烷。
最后一步是对副产物的处理。
由于加氢反应常常产生一些有害或不必要的副产物，需要进行适当的处理。
这可以通过蒸馏、气相吸附或其他方法来处理。
总的来说，苯加氢制环己烷是一种较常用的化学工艺方法。
通过催化剂的作用，在适当的反应条件下，能够高效地将苯转化为环己烷。
这个工艺流程在化工工业中得到了广泛的应用，为环己烷的生产提供了可靠的技术支持。
苯加氢制环己烷
精心整理四、苯加氢制环己烷环己烷主要(占总产量90%以上)用来生产环己醇、环己酮及己二酸,后三者是制造尼大,投资费用比液相法高。
1.反应原理(1)化学反应在反应条件下,苯与氢可能发生下面各种反应:＋nＨ２→Ｃ＋ＣＨ４(4)2223上往往存在强酸中心,它对反应(2)和(4)有明显促进作用。
因此,选择非酸性载体可以避免这种加氢裂解作用。
反应(3)是环己烷的异构化,它往往被酸催化,在200℃下,异构化反应达到平衡时环己烷生成甲基环戊烷的转化率为68%,将温度升高到300℃时其转化率达83%,因此也必须选择不会引起这种异构对反应影响不大。
温度对反应(3)平衡的影响示于图3-2-19。
由图3-2-19可知,甲基环己烷的平衡浓度随温度的提高而上升。
为抑制这一副反应,也要求催化剂在较低温度下就有高的苯加氢活性,而且在催化剂上不存在酸性中心。
两种方法,对液相加氢而言,要求催化剂是细微颗粒(粉末,粒度为20～100μm),能悬浮在反应液中进行液-固相加氢反应。
考虑到反应要求低温高活性,而且苯环加氢比烯,炔加氢困难,工业上都选用骨架镍催化剂。
用这种催化剂在3.5MPa的压力和不产生副反应的温度(200℃)下,反应速率很容易达到每克镍每催化剂,要求载体有足够的强度承受工业条件下的机械应力,有足够的比表面积和适宜的孔径分布,能负载足够数量的镍盐(氧化镍)。
此外,还要求载体对副反应没有催化活性。
符合上述条件,工业上应用的载体有高纯度氧化铝球(Φ2～4mm),SiO2和硅藻土等,比表面积210m2/g,松密度0.91g/cm3,孔隙度0.4cm3/g。
现在,工业上应用较多的液相用物在催化剂表面是发生单位(独位)吸附还是多位吸附;③氢与吸附在催化剂表面的作用物分子是怎样反应的。
以苯加氢生成环己烷为例,就提出了两种不同的机理,一种认为苯分子在催化剂表面发生多位吸附,形成,然后发生加氢反应,生成环己烷。
近年来又提出了另一种观点,认为苯分子只与催化剂表面接近于1。
《甲苯加氢生产甲基环己烷中试工艺设计》
甲苯加氢生产甲基环己烷中试工艺设计第一章引言1.1概述1.1.1甲基环己烷物理性质及用途甲基环已烷(Methyl cyclohexane)CH 3C6H11,98.2g/mol,含量a 99.5%, 熔点(C ):-126.4,密度(水=1):0.79,沸点(C ):100.3,对蒸气密度(空气=1):3.39，饱和蒸汽压(kPa)5.33(22 C ),燃烧热(kJ/mol):4563.7,临界温度(C ):299.1,临界压力(MPa):3.48,闪点(C ):-3.8，爆炸上限%(V/V):6.7,引燃温度(C ):250,爆炸下限%(V/V):1.2,溶解性：不溶于水，溶于乙醇、乙酬、丙酮、苯、石油酬、四氯化碳等。
本品为无色液体，有特殊香味。
甲基环己烷对酸、碱比较稳定。
在三氯化铝作用下异构化为乙基环戊烷和二甲基环戊烷。
在紫外光或过氧化物存在下能发生氧化反应。
在催化剂存在条件下发生脱氢反应生成甲苯。
不溶于水，能与丙酮、苯、乙酬、四氯化碳、乙醇、高级醇相混溶。
在室内装修中，不为国家限制级有机溶剂，环保效果较苯要好。
甲基环己烷是重要的有机溶剂和萃取剂，可用作橡胶、涂料、清漆用溶剂，用作油脂萃取剂等。
甲基环己烷可用于有机合成，作溶剂及分析试剂。
除此之外甲基环己烷也可用作校正温度计的标准物。
涂改液一般也是以甲基环己烷做为主要成分。
1.1.2生产方法在150C、约11MPa压力下加氢反应5h,加得到较纯的甲基环已烷。
精制时可用浓硫酸、水、5%氢氧化钠溶液和水依次洗涤，用脱水剂干燥，最后进行蒸馆而得成品。
① Antonie 方程:1g P A B/（C t）（200.0kpa 以下适用）相法，而西欧和日本主要采用液相法。
生产工艺：由甲苯加氢制得，反应式如下：—Ni/Al 2Q 一3H2 A上述反应温度为150C，压力约1.3MPa,经加氢5h,可得到较纯的甲基环已烷；再经浓硫酸、水和5%氢氧化钠溶液和水，依次洗涤，脱水剂干燥最后进行蒸t留而得成品。
苯加氢制环己烷工艺及改进分析
苯加氢制环己烷工艺及改进分析作者：郑粉粉赵璞来源：《华夏地理中文版》2015年第07期摘要：苯加氢制备环己烷是一种生产环己烷的方法，根据制备反应条件的不同，具体可以分为气相法和液相法两种制备方法。
文章详细介绍了利用苯加氢工艺来制备环己烷的生产方法，探讨了苯加氢制备环己烷的不同催化剂，苯加氢催化剂主要可分为镍系催化剂、钌系催化剂和铂系催化剂等，其催化剂的活性组分各不相同。
关键词：苯加氢；环己烷；催化剂；制备工艺环己烷是一种应用广泛的化工原料，可以用于生产环己酮、环己醇、己二酸、己内酰胺、己二酰、己二胺等，它主要在原油中含有。
环己烷对沥青、树脂以及纤维素醚等很多有机物都能够有效溶解，而且其中含有的有毒性物质比苯要低。
进行工业化生产环己烷，主要有两种方法，即苯催化加氢法与石油馏分分离法。
采用苯加氢制备环己烷的方法应用比较普遍，这种方法主要是用催化剂进行苯加氢反应来生产环己烷，这种方法的优点是能够生产出纯度较高的环己烷。
一、采用苯加氢制备环己烷的生产工艺用苯加氢制备环己烷主要有两种方法，这是根据反应条件的不同来区分的，其中一种方法是气相法，而另一种方法是液相法。
采用气相法生产环己烷时，由于气体的混合非常均匀而且比较容易，所以反应的转化率是非常高的，但是这种方法也有一定的缺点，就是在这个过程中反应非常激烈，所以控制起来存在一定的困难，这就很容易造成飞温现象。
采用气相法生产环己烷时，主要是将苯与特定的氢气进行充分混合，再通过加热使其蒸发，从而变成气态形式，另外也可以先加热苯，使其蒸发后与氢气混合，再通入两个阶段的反应器中进行催化反应，通过管外冷却剂把反应产生的热量去除，整个反应过程结束后，再将产物进行冷凝处理，之后经过分离器把剩余的氢气分离出去就可以得到环己烷了。
用气相法制备环己烷有一定的难度，其生产条件相对比较苛刻，能源消耗比较高而且不容易控制。
采用液相法制备环己烷时，分别将液苯与氢气送入装有反应塔中进行催化反应，然后将流出来的产物再一次通入补充反应塔中进行催化反应，之后再经过冷凝处理和闪蒸工艺处理，再把闪蒸液送到稳定塔，最后经过稳定塔后，塔底的产物就是我们要得到的环己烷了。
苯加氢合成环己烷过程设计课程设计
****** 华南理工大学2000级博士研究生学位课程 ******《化工过程模拟和优化》课程设计项目名称：苯加氢合成环己烷过程设计专业：化学工程指导教授：学生：目录1 概述 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 生产方式的选择 (3)1.3 工艺流程方块图 (3)1.4 原料质量要求与产品规格 (4)2 工艺流程 (4)2.1工艺流程图 (4)2.2 流程叙述 (4)2.3 流程特点 (5)3 反应系统 (5)3.1 反应方程式 (5)3.2 反应器型式 (5)3.3 反应条件 (5)3.4 产量与进料 (6)3.5催化剂 (6)3.6 反应系统物料衡算 (6)4 分离系统 (7)4.1 分离次序原则 (7)4.2 分离方案 (8)4.3 分离条件的确定 (8)4.4 分离系统的物料衡算 (8)5 能量衡算 (9)5.1 能量衡算结果 (9)5.2 能量衡算分析与讨论 (9)6 参考文献 (10)7 附录 (10)7.1 Aspen 计算流程图 (10)7.2 Aspen 输入输出文件 (10)年产47700吨环己烷过程设计1 概述1.1设计任务项目名称：环己烷生产过程设计 产品名称：环己烷 产品规格：纯度99.9%生产能力：47700吨/年（与50000吨/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，也可用作有机溶剂等。
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。
1.2 生产方式的选择工业上生产环己烷有石油馏分分离法和苯加氢法两种。
1.2.1 石油馏分分离法原油中一般含有0.5~1%的环己烷，而粗汽油中约含有5~15%。
将以环己烷为基本组分的汽油进行分离，分出65.6~85.3℃馏分，其中主要含环己烷及甲基环戊烷，然后在80℃，用三氯化铝作催化剂进行处理，此时甲基环戊烷异构化为环己烷. 异构化后的产物，再经过蒸馏、高温裂解（除去烷烃）、溶剂处理（除去芳烃和烯烃）等一系列操作，最后可得到纯度为95%以上的环己烷。
苯加氢制备环己烷工艺进展
苯加氢制备环己烷工艺进展苯加氢的反应方程式为：C6H6+3H2→C6H12过去，苯加氢制备环己烷主要采用镍等金属催化剂，但这种催化剂在反应中易被中毒，导致催化剂的活性下降，影响反应的转化率和选择性。
为了解决这个问题，研究人员开始关注使用非金属催化剂。
近年来，钯催化剂在苯加氢制备环己烷反应中得到了广泛的应用。
钯催化剂具有良好的催化活性和选择性，在反应过程中具有较高的稳定性和抗毒性。
研究人员已经通过改变催化剂的活性位点和催化剂结构，优化了苯加氢反应的催化性能。
此外，研究人员还利用金属-非金属界面效应来改善催化剂的活性和选择性。
金属-非金属界面的结构可以提高催化剂的电子传输性能，增强反应物与催化剂之间的相互作用，从而提高反应转化率和选择性。
例如，将钯和其他金属（如镍、铂、银）形成复合催化剂，可以显著提高苯加氢反应的催化效果。
此外，研究人员还关注催化剂的活性位点结构和反应条件对苯加氢反应的影响。
一些研究表明，通过调节反应温度、压力和反应物的摩尔比等反应条件，可以调控反应转化率和产物选择性。
同时，催化剂活性位点的调节也可以影响反应的选择性。
因此，寻找合适的催化剂活性位点结构和优化反应条件是提高苯加氢制备环己烷工艺的关键。
综上所述，苯加氢制备环己烷的工艺已经取得了显著的进展。
通过采用钯催化剂、金属-非金属界面效应和调节催化剂活性位点结构和反应条件等手段，可以提高反应的转化率和产物选择性，进一步优化苯加氢制备环己烷的工艺。
然而，目前的研究仍面临一些挑战，如提高催化剂的稳定性和抗毒性，降低反应条件和催化剂制备工艺的成本等。
因此，在未来的研究中，需要进一步深入研究苯加氢制备环己烷的反应机理和催化剂设计原则，以提高工艺的性能并降低成本，实现更高效可控的环境友好型环己烷生产工艺。
应用化工技术专业《苯加氢生产环己烷实训项目》
应用化工技术专业《苯加氢生产环己烷实训项目》《苯加氢生产环己烷实训项目》是应用化工技术专业的一项实践性课程，旨在培养学生的实际操作能力和解决工艺问题的能力。
下面是一份关于该实训项目的报告，共计1200字。
一、实验目的通过该实训项目，学生将会学习和掌握苯加氢制备环己烷的工艺流程和操作技能，了解并分析其中的反应原理和反应机理，并通过实际操作，熟悉实验室设备的使用和操作流程，培养实验室安全意识和团队合作能力。
二、实验原理苯加氢制备环己烷是一种常用的工业生产方法，通过氢气的加氢反应将苯转化为环己烷。
反应式如下：C6H6+3H2→C6H12三、实验步骤1.实验准备：检查实验室设备和试剂的完好性，熟悉操作手册和安全操作规程。
2.反应装置的搭建：将加氢反应釜与加热装置连接起来，并连接氢气泵和冷却装置。
3.填充催化剂：将催化剂填充至反应釜中，催化剂的种类和使用量根据实验要求确定。
4.开始反应：将苯逐渐加入反应釜中，并通过氢气泵将适量的氢气通入反应釜中。
5.反应控制：通过控制加热温度和氢气流量，控制反应过程的时间和转化率。
6.反应结束：反应时间达到要求后，停止加氢，冷却反应釜。
7.产物分离：将反应釜中的产物转移到分离装置中，通过蒸馏等分离方法进行产物纯化。
8.产物收集：收集纯化后的环己烷，并对产物进行质量分析和测定。
四、实验结果与分析通过上述实验步骤，我们成功地制备了环己烷，并对其产物进行了质量分析。
结果显示，我们得到了符合要求的环己烷产物，转化率达到了实验要求。
这说明我们在实验过程中掌握了正确的操作方法，并且实验装置和催化剂的选择也是合适的。
五、存在的问题与改进方案在实验过程中，我们遇到了一些问题。
首先，反应温度的控制需要更加精确，以保证反应的高效性和产物的纯度。
其次，催化剂的装填量和选择也需要进一步研究，以提高反应的转化率和产物的收率。
最后，实验操作中的安全问题需要更加重视，加强实验室安全教育和培训，提高学生的安全意识。
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第一章引言1.1概述1.1.1甲基环己烷物理性质及用途甲基环已烷（Methyl cyclohexane）CH3C6H11，98.2g/mol，含量≥99.5%，熔点(℃)：-126.4，密度（水=1）：0.79，沸点(℃)：100.3，对蒸气密度（空气=1）：3.39，饱和蒸汽压（kPa）5.33(22℃),燃烧热(kJ/mol)：4563.7，临界温度(℃)：299.1，临界压力(MPa)：3.48，闪点(℃)：-3.8，爆炸上限%(V/V)：6.7，引燃温度(℃)：250，爆炸下限%(V/V)：1.2，溶解性：不溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯、石油醚、四氯化碳等。
本品为无色液体，有特殊香味。
甲基环己烷对酸、碱比较稳定。
在三氯化铝作用下异构化为乙基环戊烷和二甲基环戊烷。
在紫外光或过氧化物存在下能发生氧化反应。
在催化剂存在条件下发生脱氢反应生成甲苯。
不溶于水，能与丙酮、苯、乙醚、四氯化碳、乙醇、高级醇相混溶。
在室内装修中，不为国家限制级有机溶剂，环保效果较苯要好。
甲基环己烷是重要的有机溶剂和萃取剂，可用作橡胶、涂料、清漆用溶剂，用作油脂萃取剂等。
甲基环己烷可用于有机合成，作溶剂及分析试剂。
除此之外甲基环己烷也可用作校正温度计的标准物。
涂改液一般也是以甲基环己烷做为主要成分。
1.1.2 生产方法在150℃、约11MPa压力下加氢反应5h，加得到较纯的甲基环已烷。
精制时可用浓硫酸、水、5%氢氧化钠溶液和水依次洗涤，用脱水剂干燥，最后进行蒸馏而得成品。
2小时(小鼠吸入) 亚急性和慢性毒性：兔暴露于40g/m3，6小时/天，每周5天，2周后全部死亡；13.3g/m3，10周共300小时，出现肝肾轻微损害。
危险特性：其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。
遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。
与氧化剂能发生强烈反应，引起燃烧或爆炸。
在火场中，受热的容器有爆炸危险。
高速冲击、流动、激荡后可因产生静电火花放电引起燃烧爆炸。
其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。
燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳。
皮肤接触能引起红肿、皲裂、溃疡等。
兔经口致死量为4.0~4.5g/Kg。
当吸入甲基环己烷浓度达60g/m3时出现抽搐、呼吸困难、流涎及结膜充血，70min 死亡。
工作场所最高容许浓度为500ppm（美国）。
生产车间有良好的通风，设备应密闭。
操作人员应穿戴防护用具。
急救措施：皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
就医。
眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。
就医。
吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。
保持呼吸道通畅。
如呼吸困难，给输氧。
如呼吸停止，立即进行人工呼吸。
就医。
食入：饮足量温水，催吐。
就医。
1.1.4储运包装标志：易燃液体；包装方法：（Ⅱ）类，玻璃瓶外要用木箱或钨塑箱加固或桶装；操作注意事项：密闭操作，全面通风。
操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。
建议操作人员佩戴过滤式防毒面具（半面罩），穿防静电工作服，戴橡胶耐油手套。
远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。
使用防爆型的通风系统和设备。
防止蒸气泄漏到工作场所空气中。
避免与氧化剂接触。
灌装时应控制流速，且有接地装置，防止静电积聚。
配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
倒空的容器可能残留有害物。
储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。
远离火种、热源。
库温不宜超过30℃。
保持容器密封。
应与氧化剂分开存放，切忌混储。
采用防爆型照明、通风设施。
禁止使用易产生火花的机械设备和工具。
储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
泄露处理：首先切断一切火源，戴好防毒面具与手套，用不燃性分散剂制成乳液刷洗，如无分散剂可用砂土吸收，倒到空旷地掩埋，受污染的地方用肥皂或洗涤剂刷洗，经稀释后，污水放入废水系统，大面积泄露周围应设雾状水幕抑爆。
1.1.5主要技术指针表1-1 甲基环己烷的技术指针主要技术指针参考测量值合格测量仪器或方法含量( %，≥)9899.9Y气相色谱仪相对密度(20℃)0.769370.77Y密度计折射率(20℃/25℃) 1.42312 1.4231Y阿贝折射仪沸点(101.3kPa,℃)100.934101Y毛细管测定法馏程( %, ≥)98-10499-102Y蒸馏法酸度(以乙酸计≤) 0.0030.001Y GB97361.2文献综述设计过程中主要以高等学校毕业设计(论文)指导手册为主，结合指导老师提出的毕业设计的要求（掌握化工生产过程设计的基本要求及主要内容；掌握设计原则，了解工厂与车间布置内容，厂址选择的方法和应遵循的原则; 论证设计方案，确定设计流程及方法，掌握化工过程物料衡算，能量衡算，以及主要工艺设备（反应器、分离设备、换热设备等）计算原理和方法；基本掌握过程和设备的物料参数（如温度、压力、流量等）控制指标的确定方法和控制方案；掌握绘制物料流程图，带控制点的流程图和主要设备图的要求和标准；初步掌握撰写设计说明书的基本内容和要求。
），我们翻阅了大量国内外期刊和有关图书，进而了解到氢能极有可能成为21世纪的主要能源。
有关氢能技术的研究的近年来取得了可喜的进展，但仍有不少技术问题需要研究，储氢技术便是其中的一个难点课题。
氢能的储存比汽油、柴油、煤炭等常规能源困难得多。
有机液体氢化物储氢作为一种新型储氢技术，具有储氢量大、储存设施简便、维护保养安全而方便等优点，国内外都非常重视这项技术的研究。
有机液体氢化物储氢是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应（即加氢反应和脱氢反应）实现的，加氢反应实现氢的储存，脱氢反应实现氢的释放。
不饱和有机液体化合物作储氢剂，可循环使用，烯烃、炔烃、芳烃等不饱和液体有机化合物均可作储氢材料，但从储氢过程的能耗、储氢量、储氢剂物性等方面考虑，以芳烃特别是单环芳烃作储氢剂最佳其中甲苯是比较理想的储氢材料。
甲苯加氢的机理及动力学研究已有报道。
另外，甲基环已烷是重要的有机溶剂及萃取剂，广泛用于橡胶、涂料、清漆、油脂等行业，也用于色谱淋洗剂、标准物等。
随着职业安全和环保要求的日趋严格，各种芳烃、非芳烃纯溶剂和窄镏程、用途专一的镏份溶剂油将是溶剂市场的发展方向。
以甲苯为原料生产甲基环已烷纯溶剂，或将甲基环已烷与现有的溶剂油产品调合，生产窄镏程、用途专一的溶剂油将会提升现有产品的附加值，满足溶剂市场的需要。
1.3设计任务的依据或项目来源XX长岭分公司研究院对自制的甲苯加氢催化剂时行了试验和评价，摸索出在绝热环境的反应条件。
由于实验室研究的条件局限性，该催化剂应用至工业生产之前，仍需对于催化剂的耐热性，反应器的形式，生产工艺及其操作条件进行中试规模的实验。
因此提出建设3000t/a甲苯加氢生产甲基环已烷中试装置。
既为工业规模生产装置摸索生产条件，积累生产经验，也是市场提供附加值较高的甲基环已烷纯溶剂产品。
1.4原材料及公用物料规格1.4.1原材料1.4.1.1甲苯A．物性及用途甲基苯C6H5CH3别名甲苯，为无色透明易燃液体。
有苯样气味。
有强折光性。
能与乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳和冰乙酸混溶，极微溶于水。
相对密度 0.866。
凝固点-95℃。
沸点110.6℃。
折光率 1.4967。
闪点（闭杯）4.4℃。
易燃。
蒸气能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 1.2%～7.0%（体积）。
低毒，半数致死量（大鼠，经口）5000mg/kg。
高浓度气体有麻醉性。
有刺激性。
甲苯大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂，也是有机化工的重要原料，但与同时从煤和石油得到的苯和二甲苯相比，目前的产量相对过剩，因此相当数量的甲苯用于脱烷基制苯或岐化制二甲苯。
甲苯衍生的一系列中间体，广泛用于染料；医药；农药；火炸药；助剂；香料等精细化学品的生产，也用于合成材料工业。
甲苯进行侧链氯化得到的一氯苄；二氯苄和三氯苄，包括它们的衍生物苯甲醇；苯甲醛和苯甲酰氯（一般也从苯甲酸光气化得到），在医药；农药；染料，特别是香料合成中应用广泛。
甲苯的环氯化产物是农药；医药；染料的中间体。
甲苯氧化得到苯甲酸，是重要的食品防腐剂（主要使用其钠盐），也用作有机合成的中间体。
甲苯及苯衍生物经磺化制得的中间体，包括对甲苯磺酸及其钠盐；CLT 酸；甲苯-2,4-二磺酸；苯甲醛-2,4-二磺酸；甲苯磺酰氯等，用于洗涤剂添加剂，化肥防结块添加剂；有机颜料；医药；染料的生产。
甲苯硝化制得大量的中间体。
可衍生得到很多最终产品，其中在聚氨酯制品；染料和有机颜料；橡胶助剂；医药；炸药等方面最为重要。
B．毒性及防护本品具有中等毒性，对皮肤和粘膜刺激性大，对神经系统作用比苯强，但因甲苯最初被氧化生成苯甲酸，对血液有较大毒害。
对小鼠致死浓度为30~35mol/L。
C．包装及贮运槽车或160kg铁桶包装。
包装上应有明显的“易燃物品”和“有毒品”的标志。
属一级易燃液体。
危规编号61039.应贮存于阴凉、通风的库房中，远离火种、热源，最高仓温不宜超过30℃，防止阳光直射。
应与氧化剂隔离存放。
搬运时轻装轻卸，防止包装破损。
D．质量指标质量指标满足GB3406-90《石油甲苯》标准的要求，主要指标见表（1-3）：表1-2原料甲苯的主要指标项目质量指标GB3406 试验方法优级品一级品外观透明，无不溶于水及机械杂质密度（20℃），kg/ cm3865~868 865~868 GB/T2013 酸洗比色不深于 2 4 GB/T2012 总硫含量，mg/kg不大于 2 2 GB/T0253 颜色（HaZen）不深于20 20 GB/T3143 蒸发残余物，mg/100ml 5 5 GB/T3209 中性试验中性中性GB/T1816 烃类含杂质量苯含量,%(m/m) 不大于碳八芳烃含量,%(m/m) 不大于非芳烃含量,%(m/m) 不大于0.050.050.200. 10. 10. 25GB/T3144组分H2N2压力体积分数（%）≥ 93%(V)≤3.25%(V) 1.3~~MPa 1.4.2公用物料1.4.2.1蒸汽压力温度1.1MPa 230℃1.4.2.3 新鲜水压力温度0.5MPa 环境温度(25℃)1.4.2.4循环冷却水污垢系数0.0006m2K/W Cl－≤100mg/LpH值7.5~8.5供水压力0.55MPa回水压力0.33MPa供水温度33℃回水温度40℃1.4.2.5氮气N2≥98.5%(V)O2≤10ppm(v)油含量无CO 无压力0.5MPa温度≤40℃1.4.2.6仪表空气质量无油无尘露点-40℃(在0.7MPa)压力0.5MPa温度≤40℃1.4.2.7 装置空气质量无油无尘露点-25℃(在0.7MPa下)压力0.5MPa温度≤40℃1.4.2.8电380V/220V+10%，50HN+1%，TN-C系统，中性点接地与PE线合为一根。