化工過程模擬和優(yōu)化 項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)劃 苯加氫制環(huán)己烷過

1、胡孝勇 甘 舸 華南理工大學(xué)化工學(xué)院指導(dǎo)老師：錢 宇 陸恩錫 老師摘摘 要要項(xiàng)目名稱：環(huán)己烷生產(chǎn)過程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱：環(huán)己烷生產(chǎn)過程設(shè)計(jì)產(chǎn)品名稱：環(huán)己烷產(chǎn)品名稱：環(huán)己烷產(chǎn)品規(guī)格：純度產(chǎn)品規(guī)格：純度99.97%99.97%生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力：4770047700噸噸/ /年（與年（與5000050000噸噸/ /年己內(nèi)酰胺廠配套）年己內(nèi)酰胺廠配套）產(chǎn)品用途：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，產(chǎn)品用途：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。環(huán)己酮進(jìn)一步生產(chǎn)己內(nèi)酰胺、也可用作有機(jī)溶劑等。環(huán)己酮進(jìn)一步生產(chǎn)己內(nèi)酰胺、 聚酰胺聚酰胺6 6纖維（尼龍纖維（尼龍6 6）。

2、尼龍）。尼龍6 6具有廣泛用途，民用：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。輪胎的簾子線、帳篷、繩索、降落傘等。 生產(chǎn)方式苯加氫法苯加氫法以鎳為催化劑，于150250和2353大氣壓，苯加氫生成環(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 我們采用本方法+ 3H2Ni150250oC,2353大氣壓Aspen Aspen 計(jì)算流程圖計(jì)算流程圖 B1B2B3B4B5B6B7B8B9B101234567891011121415B111316B12192

3、01718 工藝流程圖創(chuàng)創(chuàng) 新新 點(diǎn)點(diǎn) 流程、原料、產(chǎn)品 比重 0.7780.7780.7790.779g/cmg/cm3 3; ; 顏色 1010（7%-7%-COCO標(biāo)度）標(biāo)度）; ; 餾程 80.080.081.0;81.0; 芳烴含量0.1 0.1 （wt%wt%）; ; 非揮發(fā)物 1010mg/kg;mg/kg; 凝固點(diǎn) 6.0;6.0; 總硫 22mg/kg;mg/kg; 環(huán)烷烴 10001000mg/kg;mg/kg; 甲基環(huán)己烷 300300； 正烷烴(C7或C7以上) 5050mg/kgmg/kg工藝流程方塊圖工藝流程方塊圖 原料質(zhì)量要求：原料質(zhì)量要求：產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品規(guī)格氫氣：

4、氫氣： H2O50ppm CO10ppm CO210ppm S0.2ppm Cl-0.1ppm 苯苯： H2O50ppm CO10ppm O210ppm S+Cl-1ppm 反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 環(huán)己烷產(chǎn)量：環(huán)己烷產(chǎn)量： 47700 47700 噸噸/ /年；年； 苯進(jìn)料量：苯進(jìn)料量： 71. 71.563kmol/h 563kmol/h ； 氫氣進(jìn)料量：氫：氫氣進(jìn)料量：氫：247.186247.186kmol/hkmol/h，氮：氮：8.2828.282kmol/h, kmol/h, 甲烷：甲烷：18.78618.786kmol/hkmol/h； 苯進(jìn)料條件：苯進(jìn)料條件： 3 3000K

5、Pa, 40, 000KPa, 40, 液相；液相； 氫氣進(jìn)料條件：氫氣進(jìn)料條件：29102910KPa, 65, KPa, 65, 氣相氣相+ 3H2+ 2.135 x 105KJ/Kmol 反應(yīng)方程式反應(yīng)方程式 反應(yīng)條件反應(yīng)條件 產(chǎn)量與進(jìn)料產(chǎn)量與進(jìn)料 反應(yīng)器型式反應(yīng)器型式體積縮小、產(chǎn)生大量熱的平衡反應(yīng)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，有利于催化劑進(jìn)行氣相苯加氫反劑進(jìn)行液相苯加

6、氫反應(yīng)；后者固定床反應(yīng)器，有利于催化劑進(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。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。氫氫/ /苯（摩爾比）：苯（摩爾比）：3.46, 3.46, 氫氣過量以使苯氫氣過量以使苯100%100%轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷; ;主反應(yīng)器：溫度主反應(yīng)器：溫度 180 1802 22020， 壓力壓力 2.6 2.68Mpa8Mpa，苯轉(zhuǎn)化率苯轉(zhuǎn)化率95% ;95% ;后反應(yīng)器后反應(yīng)器: : 溫度溫度 190 1902 25050， 壓力壓力 2.60 2.60Mpa.Mpa. 流程、原料、產(chǎn)品 比重 0.7780.779g

7、/cm3; 顏色 10（7%-CO標(biāo)度）; 餾程 80.081.0; 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反應(yīng)系統(tǒng)分離系統(tǒng)尾氣（H2,N2,CH4)環(huán)己烷 氫氣（H2,N2,CH4)苯 工藝流程方塊圖工藝流程方塊圖 原料質(zhì)量要求：原料質(zhì)量要求：產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品規(guī)格氫氣：氫氣： H2O50ppm CO10ppm CO210ppm S0.2ppm Cl-0.1ppm 苯苯： H2O50ppm CO10ppm O210ppm S+Cl-1ppm 催化劑

8、催化劑 規(guī)格規(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催化劑催化劑：均相催化劑均相催化劑(Zieglar- Natta金屬絡(luò)合物)：規(guī)格規(guī)格： 外觀 球形24mm 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 0.450.06cm3 比表面 223（21023）m2/g應(yīng)用應(yīng)用： 主反應(yīng)器 鼓泡床應(yīng)用應(yīng)用： 后反應(yīng)器 固定床 計(jì)算結(jié)果 * MASS AND ENERGY BALANCE * IN OUT GENERATION RELATIVE DIFF

9、. CONVENTIONAL COMPONENTS (KMOL/HR ) HYDRO-01 247.186 0.261515E-02 -247.184 -0.146558E-05 NITRO-01 232.282 232.282 0.000000E+00 -0.335775E-06 METHA-01 18.7860 0.142129E-01 -18.7724 -0.309937E-04 BENZE-01 71.5630 0.000000E+00 -71.5630 0.000000E+00 CYCLO-01 0.000000E+00 71.3895 71.3912 0.233064E-04 WATER 8000.00 8071.07 71.0706 -0.915572E-16 OXYGE-01 56.0000 0.661243 -55.3388 0.000000E+00 CARBO-01 0.000000E+00 19.8035 19.8035 0.000000E+00 TOTAL BALANCE MOLE(KMOL/HR ) 8625.82 8395.22 -230.593 0.743486E-07 MASS(KG/HR ) 1