5万吨苯加氢合成环己烷课程设计-配套

******华南理工大学2002级博士研究生学位课程******

《化工过程模拟和优化》

课程设计苯加氢合成环己烷过程设计内容提要1前言2设计内容3设计工艺及流程4反应系统5分离系统6模拟计算7结论8展望1前言1.1环己烷的性质无色透明液体，有汽油味。能与大多数有机溶剂互溶，不溶于水，无腐蚀性，易挥发，易燃烧。1.2环己烷的用途

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。环己酮可用于生产己内酰胺、尼龙6。1.3本设计的创新点提高产品的纯度，环己烷由现在的99.4%提高到99.91%；充分利用原料，消灭火炬；在本工段实现零排放；通过改变操作工艺条件减少环己烷的损失。

2.1设计任务书委托单位:某公司技术部项目名称:苯加氢合成环己烷过程改造设计项目要求:环己烷纯度99.9%；生产能力:47,700吨/年（与50,000吨/年己内酰胺装置配套）项目完成时间:2003年3月

2.2项目设计的依据该公司任务书及与有关部门的协议；国家和行业有关部门标准、规范；按现有47,700吨/年（与50000吨/年己内酰胺装置配套）的装置进行改造设计。2设计内容2.3生产方法

2.3.1石油馏分分离法

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，然后在80℃，经过用三氯化铝作催化剂等一系列的处理，最后可得到纯度为95%以上的环己烷。该方法工艺复杂，涉及到多种操作过程，反应副产物多，该生产方法目前应用较少。2.3.2苯加氢法以镍为催化剂，在190～240℃和2.3～2.5MPa下，苯加氢生成环己烷：

该生产方法简单，涉及的过程少，副产物少，操作方便，利用此法生产产品纯度很高，是目前生产环己烷的较理想的方法，在大规模工业生产中经常使用该方法生产环己烷。本课程设计根据设计任务书采用该法。3设计工艺及流程

3.1工艺流程方块图3.2工艺流程

3.2.1工艺流程图3.2.3改造后的工艺流程图3.2.3流程特点①均相催化剂不自燃。彻底排除了雷尼镍（自燃）给生产带来的不安全因素，确保了安全生产，这是均相催化剂最突出的优点。②均相催化剂为液相。可用计量泵连续地将催化剂注入主反应器；可根据苯的进料量和原料中的杂质含量，随时间调整催化剂的进料速度，操作灵活又方便。③由于催化剂为液相，对环已烷循环泵磨损大大减少，因此使泵的维修工作量显著减少（由每月维修一次减少至每年维修一次）。④由于去掉雷尼镍的加入系统，减少了部份设备，节省了投资。4反应系统

4.1反应方程式

4.2反应器型式4.3反应条件4.4原料质量要求与产品规格4.4.1原料质量要求氢气：H2O＜50ppm，CO＜10ppm，CO2＜10ppm，S＜0.2ppm，Cl-＜0.1ppm苯：H2O＜50ppm，CO＜10ppm，O2＜10ppm，S＋Cl-＜1ppm

4.4.2产品环己烷技术规格比重（20℃）0.778～0.779g/cm3；芳烃含量≤0.1（wt%）；纯度≥99.9％非挥发物≤10mg/kg；凝固点≥6.0℃总硫≤2mg/kg；环烷烃≤1000mg/kg甲基环己烷≤300；正烷烃≤50mg/kg5分离系统

5.1分离次序原则

反应产物中还存在未反应的氢、甲烷和一些杂质，必须将其从产物流中分离出来。理论上分离次序的确定依据下述原则：

⑴

流量最大的组分先分离；

⑵

轻组分先分离；

⑶

分离困难的组分最后分离；

⑷

等摩尔分割优先。5.2分离条件的确定为了提高环己烷的收率，实际工艺中分离分两级进行，第二级采用低温。根据反应产物各组分浓度和沸点，脱轻组分塔和脱重组分塔一定压力操作，泡点进料。低温冷凝器采用低温水作冷凝剂。根据分离精度要求，用ASPENPLUS对整个系统进行模拟。6模拟计算

6.1Aspen计算流程图6.2反应系统物料衡算6.3分离系统物料衡算

6.4能量衡算结果（1×105ｋＪ/ｈ）

7结论

（1）通过模拟优化，消除了瓶颈、提高产品纯度。（2）将尾气循环利用，实现本工段零排放，消除了火炬。（3）改造后能量变化不大，现有装置完全可满足要求。（4）通过改