環(huán)己烷及其制備

1、環(huán)己烷環(huán)己烷 環(huán)己烷環(huán)己烷 中文名稱：環(huán)己烷；六氫化苯；六亞甲基；六環(huán)烷 結(jié)構(gòu)或分子式：C6H12， C原子以sp3雜化軌道形成鍵。 相對(duì)分子量或原子量：84.16 密度（25）：0.7739 g/cm3 熔點(diǎn)：6.5 沸點(diǎn)：80.7 折射率：1.4264 性狀：有汽油氣味的無(wú)色流動(dòng)性液體。 溶解情況：不溶于水，可與乙醇、乙醚、丙酮、苯等多種有機(jī)溶劑混溶，在甲醇中的溶解度為100份甲醇可溶解57份環(huán)己烷（25攝氏度）。 椅型構(gòu)象的環(huán)己烷分子椅型構(gòu)象的環(huán)己烷分子 處于直立鍵的氫原子標(biāo)記為紅色，處于平伏鍵的氫原子標(biāo)記為藍(lán)色。用途用途環(huán)己烷在石油化工領(lǐng)域的用途廣泛，是重要的化工原料，最主要經(jīng)濟(jì)用途是

2、生產(chǎn)合成尼龍的中間體己內(nèi)酰胺和己二酸等; 環(huán)己烷還可以用作熔劑，是樹(shù)脂、瀝青、蠟、纖維素醚和橡膠的優(yōu)良熔劑。除少數(shù)從石油餾分中蒸餾分離得到環(huán)己烷外，90的環(huán)己烷均來(lái)源于苯加氫工藝。因此，苯加氫制環(huán)己烷具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。制備方法制備方法苯加氫法石油烴餾分的分餾精制法工業(yè)上常采用的苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的方法主要有氣相法氣相法和液相法液相法兩種。加氫過(guò)程可在固定床反應(yīng)器或液相循環(huán)反應(yīng)器(IFP技術(shù))中進(jìn)行。氣相法的優(yōu)點(diǎn)是催化劑與產(chǎn)品分離容易,所需反應(yīng)壓力也較低,但設(shè)備多而大,投資費(fèi)用比液相法高,而且床層溫度不易控制。液相法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫度易于控制,不足之處是所需壓力比較高,轉(zhuǎn)化率較低?；瘜W(xué)反應(yīng)原理化學(xué)

3、反應(yīng)原理苯加氫反應(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)： 由反應(yīng)(1)可知,苯加氫制環(huán)己烷的反應(yīng)是一個(gè)放熱的、體積減小的可逆反應(yīng),因此,低溫和高壓對(duì)該反應(yīng)是有利的。平衡常數(shù)在高溫下顯著降低也正說(shuō)明了這一點(diǎn)。另外,由表1數(shù)據(jù)還可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度超過(guò)560K以后,反應(yīng)(1)的苯轉(zhuǎn)化率將減小,這表明苯加氫制環(huán)己烷的適宜反應(yīng)溫度不應(yīng)超過(guò)560K;否則只有提高系統(tǒng)壓力才能保證高的轉(zhuǎn)化率,而這無(wú)疑將增加設(shè)備投資和操作費(fèi)用。 反應(yīng)(3)是一個(gè)可逆吸熱反應(yīng),低溫有利于反應(yīng)向逆方向進(jìn)行。因此,苯加氫制環(huán)己烷的反應(yīng)溫度不宜過(guò)高;當(dāng)然也不能太低,否則反應(yīng)分子不能很好地活化,進(jìn)而導(dǎo)致反應(yīng)速率比

4、較慢。 反應(yīng)溫度超過(guò) 300，反應(yīng)將向有利于生成苯的方向進(jìn)行?？刂品磻?yīng)溫度以及有效移除反應(yīng)熱是苯加氫工藝過(guò)程的關(guān)鍵。氣相法氣相法典型工藝: UOP法、 Bexane法、ARCO法、Houdry法和 Hytoray法等。特點(diǎn)：反應(yīng)物和氫氣氣體混合均勻，轉(zhuǎn)化率和收率較高; 反應(yīng)產(chǎn)物和催化劑容易分離。缺點(diǎn)是反應(yīng)劇烈，容易產(chǎn)生飛溫現(xiàn)象，設(shè)備多且大，投資費(fèi)用大。 UOP法是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的方法。目前, 在世界各地運(yùn)行著十幾套采用此工藝的生產(chǎn)裝置, 是氣相法中應(yīng)用最多的一種工藝路線。 UOP法工藝采用三臺(tái)固定床絕熱式反應(yīng)器串聯(lián), 催化劑最初是使用以鋰鹽為促進(jìn)劑的鉑金屬催化劑, 現(xiàn)在改用鎳催化劑。采用該法工

5、藝的一般裝置生產(chǎn)能力為2.5萬(wàn)噸/年,生產(chǎn)能力較小。在該流程中，采用三段反應(yīng)生成環(huán)己烷用以提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，并使H2處于過(guò)量狀態(tài)來(lái)使苯盡量反應(yīng)完全。 原料苯經(jīng)進(jìn)料熱交換器送至苯干燥塔除水，合格的苯經(jīng)苯預(yù)熱器送至苯蒸發(fā)器，苯蒸發(fā)所需要熱量由循環(huán)熱油提供。新鮮氫、循環(huán)氫和來(lái)自脫氫工序的氫氣共3股氫氣的混合物作為苯蒸發(fā)器氫氣進(jìn)料，苯蒸發(fā)器頂部苯、氫混合氣進(jìn)入加氫主反應(yīng)器，經(jīng)脫硫反應(yīng)器脫除生成的硫化氫，未反應(yīng)的苯在裝有鉑催化劑的絕熱式后反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)一步反應(yīng)完全，生成環(huán)己烷。加氫主反應(yīng)器中反應(yīng)熱由循環(huán)熱油移走，后反應(yīng)器出來(lái)的混合氣體先后經(jīng)苯預(yù)熱器、苯進(jìn)料換熱器和成品冷凝器冷凝冷卻，在環(huán)己烷氣液分離器中進(jìn)行氣

6、液分離，得到產(chǎn)品環(huán)己烷。絕大部分氣相經(jīng)循環(huán)氫壓機(jī)去苯蒸發(fā)器作為氫氣進(jìn)料，少部分氣體經(jīng)深冷器深冷后，經(jīng)吸附排空。液相法液相法 典型工藝： IFP法、Arosat法、BP法、反應(yīng)器和精餾塔外耦合工藝。 液相法的特點(diǎn)是反應(yīng)平穩(wěn)，不足之處是必須經(jīng)過(guò)后續(xù)反應(yīng)，且氫氣利用率僅為85，因此，能耗較高。氣液相混合法氣液相混合法（1）新型連續(xù)相變苯加氫工藝：采用液相進(jìn)料方式操作，通過(guò)反應(yīng)放熱使液相蒸發(fā)，反應(yīng)器內(nèi)部由下至上依次出現(xiàn)液相區(qū)混相區(qū)氣相區(qū)，催化劑依次經(jīng)歷完全潤(rùn)濕部分潤(rùn)濕完全干燥等狀態(tài)，使整個(gè)反應(yīng)過(guò)程經(jīng)歷液相反應(yīng)、非均相反應(yīng)和氣相反應(yīng)。催化劑采用驟冷法制備的Ni-Al-P非晶態(tài)合金催化劑。氣液相混合法氣液

7、相混合法 （2）催化蒸餾苯加氫工藝：將催化反應(yīng)和蒸餾技術(shù)結(jié)合形成了苯加氫新方法，即催化蒸餾苯加氫工藝，由美國(guó)催化蒸餾技術(shù)公司提出。苯進(jìn)入催化蒸餾塔頂部，氫氣進(jìn)入催化劑床層頂部向上，苯與上升氫氣反應(yīng)生成環(huán)己烷，反應(yīng)熱使苯、氫氣和環(huán)己烷蒸發(fā)向上進(jìn)入頂部冷凝器，冷凝后進(jìn)入接收K分離器，氣、液進(jìn)行分離，未反應(yīng)的苯和環(huán)己烷回流至催化蒸餾塔向下，對(duì)催化蒸餾塔進(jìn)行冷卻，氣體被分離和循環(huán)利用。在塔底環(huán)己烷和一小部分苯循環(huán)，產(chǎn)品從底部取出。工藝采用固定床催化劑，催化劑床層溫度控制在（174-195）塔頂蒸汽冷凝后循環(huán)至蒸餾塔控制反應(yīng)溫度。該工藝簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用低，預(yù)計(jì)工業(yè)化投資比固定床技術(shù)低25。Ni系催化劑系催化劑 （1）骨架鎳催化劑Ni系催化劑是較早用于苯加氫制備環(huán)己烷的催化劑，在國(guó)內(nèi)外工業(yè)化應(yīng)用也較多。傳統(tǒng)的Ni催化劑為骨架鎳，主要用于液相苯加氫工藝，代表工藝為IFP工藝。骨架鎳價(jià)格低廉，但耐硫和耐熱性差，壽命短，容易對(duì)反應(yīng)器造成堵塞，循環(huán)磨損設(shè)備。（2）齊格勒納塔型催化劑法國(guó)石油研究院于1976年開(kāi)發(fā)成功了HC-102( 齊格勒納塔均相苯加氫催化劑) 。1987年，中國(guó)石油遼陽(yáng)石油化纖公司自行開(kāi)發(fā)了齊格勒納塔型催化劑HC-402-2，取代了HC-102催化劑，成功在國(guó)內(nèi)苯