環(huán)己烷工藝基礎(chǔ)培訓(xùn)

1、http:/2第一章 前 言u環(huán)己烷（Cyclohexane）是一種化學(xué)溶劑，其主要生產(chǎn)方法是以石油苯為原料，在一定的溫度、壓力和催化劑條件作用下，通過加氫制得。工業(yè)上是生產(chǎn)尼龍66鹽的主要原料；可用作橡膠，涂料清漆用溶劑；亦可用于有機(jī)合成和溫度計(jì)校正的標(biāo)準(zhǔn)溶液等。在一定的條件下其空氣氧化產(chǎn)物主要有環(huán)己醇、環(huán)己酮和己二酸等混合物；用三氯化鋁作催化劑與乙烯反應(yīng)可生成乙基環(huán)己烷、二甲基環(huán)己烷、二乙基環(huán)己烷和四甲基環(huán)己烷。同時(shí)在日光或紫外線照射下與鹵素作用可生成鹵化物。3第二章 產(chǎn) 品 說 明l2.1、生產(chǎn)能力l環(huán)己烷：100000t/ a l生產(chǎn)時(shí)間：8000h/al2.2 安全、衛(wèi)生l 對眼睛和

2、上呼吸道有輕度刺激作用，持續(xù)吸入可引起頭昏、惡心、倦睡和其他一些麻醉癥狀。液體污染皮膚可引起癢感。工作場所空氣中最高允許濃度100mg/m3。4第二章 產(chǎn) 品 說 明l2.3. 物理性質(zhì)la、外觀：無色透明流動(dòng)性液體，有刺激性氣味。 lb、相對密度：d420=0.7780.779lC、沸點(diǎn)：80.7ld、凝固點(diǎn)：6.5le、閃點(diǎn)：-16.5（閉杯）lf、自燃點(diǎn)：245lg、溶解性能：不溶于水，溶于乙醇、醚、甲醇、丙酮、苯和四氯化碳等有機(jī)溶劑lh、爆炸極限：1.28.4（V）l 化學(xué)性質(zhì)la、分子式：C6H12lb、結(jié)構(gòu)簡式： lc、分子量：84.165第二章 產(chǎn) 品 說 明l2.

3、4環(huán)己烷執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)己烷執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH/T16731999項(xiàng) 目 名 稱指 標(biāo)優(yōu) 等 品一 等 品合 格 品外觀在18.325.6下，無沉淀、無渾濁的透明液體色度（鉑鈷色號） 101520密度20，g/cm30.7770.782純度，%（m/m） 99.9099.7099.50苯，mg/kg 50100800正己烷，mg/kg 200500800甲基環(huán)己烷，mg/kg 200500800甲基環(huán)戊烷，mg/kg 150400800餾程， （在101.3kpa下，包括80.7） 1.01.52.0硫，mg/kg 125不揮發(fā)物，mg/100ml 15 106第三章 原材料說明l3.1 物理性質(zhì)

4、la、外觀：無色至淡黃色易揮發(fā)液體，具有高折射性和強(qiáng)烈芳香味。lb、相對密度：d420=0.8790lc、凝固點(diǎn)：5.53ld、沸點(diǎn)：80.1le、折光率：nD20=1.5011 n25D=1.4979lf、閃點(diǎn)：-11（閉杯）lg、自燃點(diǎn)：562.22lh、于乙醇、醚、乙醚、甲醇、丙酮、丙酮、二硫化碳和四氯化碳等有機(jī)溶劑互溶，微溶于水。li、爆炸級限：1.28.0（V%）7第三章 原材料說明l3.2 化學(xué)性質(zhì)la、分子式：C6H6lb、結(jié)構(gòu)式：lc、分子量：78ld、化學(xué)特性：苯參加的化學(xué)反應(yīng)主要分為三類：第一類是其它基和苯環(huán)l上氫原子的取代反應(yīng)；第二是發(fā)生在碳碳間雙鍵上的加成反應(yīng)；第三l類

5、是苯環(huán)的斷裂反應(yīng)。le、苯的主要規(guī)格見下表：（執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB304589）l序 號項(xiàng)目名稱 指 標(biāo)l1外觀透明液體，無不溶水及機(jī)械雜質(zhì)l2密度20，g/cm3 0.8760.881l3結(jié)晶點(diǎn) 5.08第三章 原材料說明l3.3 安全 衛(wèi)生l苯是一種易揮發(fā)性液體，暴露于空氣很容易擴(kuò)散到大氣中。主要是通過肺呼吸道及皮膚接觸而進(jìn)入體內(nèi)，從而引起苯的慢性中毒。當(dāng)苯蒸汽吸入足夠量時(shí)，輕者會(huì)引起頭痛、頭暈、欲睡、甚至昏迷、失去知覺的慢性中毒。為了減少引起中毒的危險(xiǎn)，當(dāng)開始嗅出苯的氣味（1.5mg/kg）時(shí)要引起足夠的重視，接觸苯時(shí)，要嚴(yán)格勞保著裝，戴好防的毒面具，必要時(shí)需進(jìn)行身體體格檢查。要嚴(yán)格檢查和處

6、理含苯的設(shè)備、管道，保證其完好性、氣密性。對有苯存在的工作環(huán)境要定期檢查苯的濃度。l當(dāng)與苯接觸時(shí)，需戴好防的毒面具及防護(hù)手套。濾毒型防毒面具只能對低濃度、短時(shí)間有效。采用管道輸送新鮮空氣或自給型的吸收裝置比防毒面具好。與苯接觸過的衣物應(yīng)及時(shí)更換并置于通風(fēng)處，人員要及時(shí)洗澡沖洗。l空氣中苯的允許濃度應(yīng)40mg/m3。9第三章 原材料說明l3.4 氫氣l3.4.1 物化性質(zhì)l、沸點(diǎn)：252.77l、相對密度：d420=0.0899lc、自燃點(diǎn)：572ld、爆炸范圍：4.074.4%le、分子量：.061lf、具有可燃性和還原性等。10第三章 原材料說明l氫氣規(guī)格l序號項(xiàng)目名稱 指標(biāo)l純度（含氫量）

7、 97.5lmgkg l硫mg/kg l氯、氧 無11第三章 原材料說明l苯加氫催化劑la、粒徑： 44 堆密度：1.01.3kg/Llb、外觀：黑色圓柱狀或條狀。lc、主要成分：鎳（Ni）、三氧化二鋁（Al2O3）12第三章 原材料說明u序號名 稱 溫 度 壓力MPa（表）其 它u1高壓氮 常溫 1.6u2低壓氮 常溫 0.6u3工業(yè)水 30 0.4u4循環(huán)水 32 0.4u5冷凍水 7 0.4u6低壓蒸汽 170 0.8u7儀表空氣 常溫 0.45 無油無塵露點(diǎn)-22u8電 380V，220V13第四章 生產(chǎn)原理l4.1 反應(yīng)原理l苯分子在一定的溫度、壓力和催化劑存在的條件下，與氫分子發(fā)生

8、加成反應(yīng)，生成環(huán)己烷， 并放出大量的反應(yīng)熱。l該反應(yīng)為體積縮小放熱的平衡反應(yīng)，高壓低溫有利于反應(yīng)向右進(jìn)行。以Al2O3為載體的鎳催化劑，具有六方晶體結(jié)構(gòu)，鎳原子之間的距離為2.48A0，具有滿足使氫活化的最佳晶格參數(shù)，因而可與苯環(huán)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，使苯加氫具有滿意的效率和良好的選擇性。14第四章 生產(chǎn)原理u在苯加氫過程中，首先是氫分子在催化劑表面受到兩個(gè)活性中心吸附而變形，造成氫原子之間鍵的斷裂，從而發(fā)生氫的離解。 Ni H2 = 2H+ +2 eu苯分子在鎳原子表面上，由于結(jié)構(gòu)上的適應(yīng)，苯環(huán)上的碳原子被催化劑表面的活化中心吸引，在活化中心拉力的作用下，使苯環(huán)上的三個(gè)鍵減弱而活化，并接收表面氫所放出

9、的電子而使苯環(huán)離子化，帶上負(fù)電。這樣，在催化劑的表面上，被吸引的和活化了的苯分子隨著活化中心移動(dòng)，帶有兩種相反電荷的離子彼此吸引而中和各自的電性，同時(shí)活化了的鍵，被活性氫原子所飽和，從而完成了苯環(huán)的加氫反應(yīng)。15第四章 生產(chǎn)原理u苯加氫反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)體系。在反應(yīng)條件下, 苯與氫可能發(fā)生以下各種反應(yīng)24。上述各反應(yīng)都在500K 的反應(yīng)溫度下進(jìn)行。其中, 反應(yīng)( 1) 為主反應(yīng), 生成目的產(chǎn)物環(huán)己烷; 反應(yīng)( 2) 是苯的加氫裂解, 最終產(chǎn)物為碳和甲烷; 反應(yīng)( 3) 是環(huán)己烷的異構(gòu)化; 反應(yīng)( 4) 則是環(huán)己烷的裂解反應(yīng)。對于苯而言, 反應(yīng)( 1) 和( 2) 是平行反應(yīng)。盡管反應(yīng)( 1)

10、 和( 3) 均為可逆反應(yīng), 但前者為放熱反應(yīng), 后者為吸熱反應(yīng), 這就導(dǎo)致溫度對反應(yīng)的影響各不相同。16第四章 生產(chǎn)原理u苯與氫在催化劑表面進(jìn)行加氫反應(yīng)的過程，一般有以下幾個(gè)步驟：u（1）、苯加氫的氣體主流擴(kuò)散到催化劑顆粒的外表面；u（2）、苯氫組分從顆粒外表面通過微孔擴(kuò)散到催化劑顆粒的內(nèi)表面；u（3）、苯、氫組分在內(nèi)表面吸附；u（4）、被吸附的苯、氫組分在內(nèi)表面上進(jìn)行加氫反應(yīng)，生成環(huán)己烷；u（5）、環(huán)己烷組分在內(nèi)表面脫附；u（6）、環(huán)己烷組分從催化劑顆粒內(nèi)表面通過微孔擴(kuò)散到催化劑顆粒的外表面；u（7）、反應(yīng)生成物環(huán)己烷從催化劑顆粒的外表面擴(kuò)散到氣體主流中。17反應(yīng)影響因素u 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的影

11、響u苯加氫反應(yīng)是在固定床列管反應(yīng)器中進(jìn)行的放熱反應(yīng)，以管間熱水汽化的方式移出反應(yīng)熱。反應(yīng)器裂管管經(jīng)過大時(shí)，管中心氣流的反應(yīng)熱將很難及時(shí)地傳遞給金屬管壁，管經(jīng)越大，管中心與管壁的溫差就越大，即徑向溫度梯度越大，就容易造成裂中心局部過熱，造成副反應(yīng)增多，并且容易燒壞觸媒。為了保證經(jīng)向溫度的均勻，管徑應(yīng)越小越好，但裝填一定數(shù)量的催化劑，就需要增加裂管數(shù)，也就增加了設(shè)備制造的材料和費(fèi)用。所以，必須綜合考慮，以確定最佳管徑。18反應(yīng)影響因素u氫苯比的影響u苯及氫反應(yīng)理論上氫、苯摩爾比為3 ：1，反應(yīng)物濃度越大，有利于向生成物（環(huán)己烷）方向進(jìn)行。實(shí)際生產(chǎn)中，為了使反應(yīng)更完全，提高轉(zhuǎn)化率，往往采用使氫氣過量

12、的方法。提高氫氣用量也有利于移走反應(yīng)熱和移出產(chǎn)物。19反應(yīng)影響因素u反應(yīng)溫度的影響u根據(jù)所用的催化劑不同，苯加氫反應(yīng)溫度也有所不同，本裝置所用的催化劑最佳使用溫度為130200，溫度過低，反應(yīng)速度慢，同樣的催化劑層和同樣的接觸時(shí)間下，反應(yīng)不完全；溫度過高，副反應(yīng)增多還會(huì)影響催化劑的使用壽命，溫度高于220時(shí)，就易生成副產(chǎn)物甲基環(huán)戊烷，而且苯在高溫下容易分解成氫和膠狀物質(zhì)。溫度超過260時(shí)，會(huì)燒壞催化劑，使其粉碎而失去活性。20反應(yīng)影響因素u壓力的影響u苯加氫反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，升高壓力對反應(yīng)有利，使反應(yīng)住更趨于完全，而且提高壓力使反應(yīng)物分子濃度增高，強(qiáng)化反應(yīng)過程，加快反應(yīng)速度，提高氫氣利用率

13、，且能縮小設(shè)備尺寸。但壓力過大，對設(shè)備要求也將提高，將增加設(shè)備投資。因此，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)膲毫M(jìn)行苯加氫反應(yīng)。本裝置苯加氫系統(tǒng)反應(yīng)壓力為0.501.0MPa。21反應(yīng)影響因素u原料純度季及毒物的影響u原料中硫的存在對催化劑影響很的大，它與金屬鎳生成穩(wěn)定的硫化鎳，造成催化劑永久性中毒；為了確保催化劑活性和裝置操作人員的安全，必須嚴(yán)格控制氫氣中的CO含量，CO含量過高，一則會(huì)造成催化劑中毒，二則易在低溫下生成易暴的危及操作人員生命的碳化鎳，同時(shí)，催化劑對苯及氫氣中的氧、氯、CO2等也非常敏感，也會(huì)使催化劑中毒生成氧化鎳、氯化鎳等，但CO、CO2等的中毒系臨時(shí)性中毒，在氫氣流中，在一定的溫度下，還可使鎳

14、還原，重新恢復(fù)活性。氯會(huì)造成催化劑永久性中毒，對催化劑的毒害作用要比硫化物更大。液態(tài)水也會(huì)使催化劑短時(shí)間失活，因此必須及時(shí)排除原料中的水。22第六章 工藝流程說明23第七章 生產(chǎn)工藝條件序號指 標(biāo) 名 稱單位指標(biāo)備 注1苯投料量FQIC2101m3/h1.014.0 2純氫氣流量FQI2106Nm3/h110011000 3汽化器出口溫度140180 4反應(yīng)器熱點(diǎn)溫度TI2106/2111/2116/2121140220 5尾氣溫度320 6系統(tǒng)壓力PIC2114MPa0.400.75表壓7反應(yīng)器汽包液位LICA2104/2106/2108/2110/2112/2114%5080 8環(huán)己烷緩沖

15、罐LICA2101%3070 9尾氣含氫V%5090直接排空10尾氣含烷V%0.3 11環(huán)己烷凝固點(diǎn)5.56.5 12氫氣含量AI2102V%97 13苯貯槽液位LI2102%1585 14反應(yīng)器夾套水液位LT2103/2105/2107/2109/2111/2113%5080 15副產(chǎn)蒸汽壓力PIC2103/2105/2107/2109/2111/2113MPa0.250.5024第七章 生產(chǎn)工藝條件相互聯(lián)鎖的設(shè)備名稱聯(lián)鎖信號來源聯(lián)鎖條件控 制 結(jié) 果LICA2104、LICA2106、LICA2108、LICA2110、LICA2112、LICA2114V2104A/B/C/D、V2106A/BLIC2104、LIC2106、LIC2108、LIC2110、LIC2112、LIC2114任意液位小于20%苯泵P2101A/B自動(dòng)停，且關(guān)閉XV2101TI2103AF、TI2104AF、TI2105AF、TI2108AF、TI2109AF、TI2110AF、TI2113AF、TI2114AF、TI2115AF、TI2118AF、TI2119AF、TI2120AF、R2101A/B/C/DR2101A/B/C/D上12支多點(diǎn)熱電偶任意2支多點(diǎn)熱電偶分別有一個(gè)溫度點(diǎn)溫度大于250苯泵P2101A/B自動(dòng)全停，且關(guān)閉XV2101PIS