年产4万吨环己烷过程工艺设计绪论综述

一、本课题设计（研究）的目的：

环己烷是一种重要的有机化工原料。它主要用于生产环己醇、环己酮及用来制造尼龙-66 和尼龙-6的单体己内酰胺、己二酰、己二胺等产品，并且能溶解多种有机物，毒性比苯小，是纤维素醚、树脂、蜡、沥青和橡胶的优良溶剂。环己烷存在于原油中，工业上生产环己烷的方法主要有石油馏分分离法和苯催化加氢法。石油馏分分离法是将含环烷烃的汽油分出沸程65.6～85.3 ℃的馏分，其中主要含有环己烷和甲基环戊烷，然后进行异构化处理，使甲基环戊烷转化为环己烷。处理后的产物经分离提纯，可得纯度为95%以上的环己烷。而苯加氢法是目前普遍采用的生产环己烷的方法，即在催化剂的作用下对苯进行加氢反应，所得环己烷的纯度比石油馏分分离法要高。

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。环己烷最初是通过原油蒸馏直接分离获得，其纯度为85％。美国亨布尔石油公司和菲利浦石油公司通过使轻质馏分油中甲基环戊烷异构化，将环己烷纯度提高到99％。

进入60年代，随着聚酰胺生产的发展，对环己烷需要量迅速增长，用原油分离获得的环己烷无论在数量上或质量上都不能满足要求，因此用苯为原料加氢生产环己烷的方法得到迅速发展。迄今，80％～85％的环己烷均由苯加氢制得。

苯加氢是强放热反应，反应常在一定压力下进行：

苯可单程完全转化，并获得高纯度的环己烷。加氢过程要求用非常纯的苯为原料(苯中的含硫量在1ppm以下），则具有较好的经济效果。

苯加氢制环己烷的工业生产方法很多，所用催化剂的类型、反应操作条件、反应器形式等各不相同，关键在于确保苯完全加氢的同时，及时移出反应热，控制反应温度及停留时间，限制环己烷异构成甲基环戊烷。加氢方法可分为液相法和气相法两类。工艺方法不同，条件控制不同，则得到的最终产量亦不同。

本设计采用苯加氢法生产环己烷，根据现有的工厂工艺，参考所学基本知识，查阅相关工艺资料，进一步改造工艺流程以提高环己烷的产率和经济效益。

二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：

1、前言：

环己烷是一种有汽油气味的无色流动性液体，沸点80.7℃，凝固点6.55℃，易挥发和燃烧，不溶于水，可与乙醇、乙醚、丙酮、苯等多种有机溶剂混溶。主要用于制备环己醇和环己酮，也用于合成尼龙6。在涂料工

业中广泛用作溶剂。是树脂、脂肪、石蜡油类、丁基橡胶等的极好溶剂。可由石油馏分中回收或苯经氢化制得。本设计由苯加氢得到环己烷。

苯加氢生产环己烷有两种方法：气相法和液相法。虽然美国杜邦公司早已开发成功气相加氢工艺,但大多数工厂仍采用液相加氢工艺,例如美国的Uop公司,法国石油研究所(IFP)等。气相法的优点是催化剂与产品分离容易,所需反应压力也较低,但设备多而大,投资费用比液相法高，经济效益较低。

工艺的选择很重要，随着研究的不断进展，环己烷生产工艺在不断地改进，因此系统的对生产工艺相关问题加以了解和研究是非常有必要的。本综述拟对地环己烷的生产技术、工艺过程、发展动态加以归纳整理，并对如何发展我国的环己烷工艺生产过程提一些建议，为环己烷的合成设计和经济效益的提高打好基础。

2.国内外市场分析：

环己烷，别名六氢化苯，一般用作一般溶剂、色谱分析标准物质及用于有机合成，主要(占总产量90%以上)用来生产环己醇、环己酮及己二酸,后三者是制造尼龙-6

和尼龙-66的重要原料。而尼龙中的主要品种是尼龙6和尼龙66二者占据了绝对主导地位。尼龙的改性品种数量繁多，可满足不同特殊要求，广泛用作金属，木材等传统材料代用品，作为各种结构材料。尼龙是最重要的工程塑料，产量在五大通用工程塑料中居首位。由于尼龙具有很多的特性，因此，在汽车、电气设备、机械部构、交通器材、纺织、造纸机械等方面得到广泛应用。

据以上分析，由于环己烷上游产品需求较大，且不可替代，故环己烷在未来相当长的时间内，需求仍然较大，仍然会得到相关科研机构或公司的研究支持投入，其工艺必然会走向高效化经济化及产业化。因此，环己烷生产工艺必然是攻坚的重点。

3.合成环己烷工艺发展历程

由苯加氢生产环己烷的工艺路线较多，根据反应条件的不同, 可分为气相法、液相法两大类。各类方法中又因采用的技术和催化剂等的不同, 形成多种不同的工艺路线。下面简短的介绍各合成方法。

3.1UOP法

该法由英国环球油品公司开发, 是最早实现工业化的方法〔日〕。目前, 在世界各地运行着十几套采用此工艺的生产装置, 是气相法中应用最多的一种工艺路线。 UOP法工艺采用三台固定床绝热式反应器串联, 催化剂最初是使用以锂盐为促进剂的铂金属催化剂, 现在改用镍催化剂。采用该法工艺的一般装置生产能力为2..5万吨/年,生产能力较小。工艺如下：

3.2Bexane 法

该法由荷兰DSM stamicarbon公司开发。工艺使用列管式反应器, 器

内装有贵金属铂催化剂, 以三氧化二铝为载体。目前世界上有3套采用此工艺的工业装置在运行。但限制是对原料苯中水含量要求高 , 氢气中氧含量也须加以限制, 以防止催化剂中毒。工艺如下：

3.3ARCO 法

ARCO 法的工艺过程与Bexane 法大体相似。不同之处在于多了一个苯蒸发器, 并且，循环器的比例较低。

3.4Houdry 法

此法与UOP法基本相似, 也采用绝热式固定床反应器。苯多段进人反应器, 氢碳摩尔比为2。英国和西班牙分别建有生产能力为10万吨的生产装置。

3.5 气液两段加氢法

该法由法国石油研究院(IFP)开发.使用两个串联的反应器, 生产高纯

度的环己烷。主反应器为移动床液相加氢,副反应器为固定床气相加氢,产品环己烷纯度大于99。6％目前, 世界上有,20多套装置采用该法

进行苯加氢生产环己烷, 总生产能力己超过140万吨。以下为其工艺图：

该法的气液两段加氢法其主反应器采用液相加氢, 物料外循环换热, 容易排除大量的反应热, 反应器温度易于控制, 无“热点”和“飞温”现象。副反应器采用固定床气相加氢, 因无“回混”现象发生, 所以,在反应器出口可得到高纯度的环己烷产品。并且, 由于进入副反应器的物料中苯含量较低, 发生的反应热较少, 因而容易排出。另外, 就反应器的规模来看, 该法也具有明显的