苯催化加氢制环己烷工艺设计及运行情况分析

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1、苯催化加氢制环己烷工艺设计及运行情况分析王真贝*，黄建成（江苏扬农化工集团，江苏扬州225000）[作者简介]王真贝（1989—），男，本科，工程师，现任职于扬农化工集团从事工艺设计及管理工作。摘要：对扬农集团战略调整项目中环己烷生产工艺的研发、设计过程进行了简要概述。对于反应器等主要设备设计、选型以及后期运行情况进行了分析，并对生产过程中出现的异常现象以及处理办法进行了描述。关键词：苯催化加氢；列管式固定床反应器；多级冷凝分离；设备选型；运行情况Design forhydrogenationofbenz

2、eneto cyclohexaneprocessandoperationanalysisWangZhenbe*,HuangJiancheng(JiangsuYangnongChemicalIndustryCo.,JiangsuYangzhou225000)Abstract:R&D,productionprocessofstrategicadjustmentprojectusingcyclohexanedesignprocessaresummarized.Themainequipmentofreactord

3、esign,suchasselectionandpostoperationwereanalyzed,andtheabnormalphenomenainproductionprocessandprocessingmethodaredescribed.Keywords:Thecatalytichydrogenationofbenzene;thetubularfixedbedreactor;multistagecondensationseparation;equipmentselection;operation

4、1、前言环己烷是重要的化工原料以及氯碱衍生产品，主要用于制造尼龙，也是大量使用的工业溶剂，特别是用在塑料工业中，溶解导线涂层的树脂，用作油漆的脱涂剂，精油萃取剂等。目前工业上生产环己烷的方法主要分为两类：第一类是苯催化加氢法，根据反应条件的不同，又可分为液相法和气相法；第二类是石油馏分的分馏精制法，石油馏分分馏法具有设备投资大，操作复杂，产品杂质多等缺点，此次设计选取苯催化加氢法[1-2]。扬农化工集团氯碱分厂离子膜以及隔膜电解工艺碱产能为12万t/a，配套生产氢气为0.3万t/a，环己烷工段作为氢气平衡

5、的主要工段之一，采用苯加氢气反应生成环己烷，再经过换热器、气液分离器、旋风分离器、烷水分离器等制出环己烷成品出售。为满足集团产能调整的发展需求，新增一套产能6000t/a的φ1200的环己烷装置，采用固定床气相加氢工艺，优选催化剂，多级冷凝气液分离的方法制得环己烷成品，同时结合热量能级分析，采用热交换器对高低能级物料进行换热，节约能耗。此工艺方法具有以下特点：设备投资低，转化率高（99.9%以上），选择性高（95%以上），设备寿命长，催化剂使用寿命长（平均使用寿命2年），产品质量高（环己烷≥99.8%），

6、制造及安装方便，操作弹性大，系统产生三废量少。2、工艺设计要求反应器采用列管式固定床反应器，材质采用碳钢材质。分离系统采用多级冷凝气液分离方法。本次设计是在扬农化工集团多年积累的设计经验、运行以及此次小试、中试的基础上，自主研发设计出工艺合理、设备优选、产能以及质量满足要求的φ1200的环己烷装置。3、设计参数计算本次环己烷装置设计按照年产6000t/a，年生产天数330天计算。环己烷生产工艺由氢气混合罐、氢压机、苯预热器、苯汽化器、沸水冷凝器、固定床反应器、热交换器、中间分离器、成品冷凝器、成品分离器、

7、尾气冷凝器、尾气分离器、旋风分离器组成。具体工艺流程见图1。图1环己烷工艺流程图3.1反应器设计计算本次设计采用列管式固定床反应器作为氢气和苯反应的场所。采用Ⅰ、Ⅱ两段反应器，氢气和苯汽化后混合进料，列管内填充催化剂，管层走物料，壳层走冷却水，冷却水采用沸水冷凝器冷凝水，温度约为120℃。设计要求列管催化剂填充体积满足此次小试、中试要求，固定床层压力降满足设计规定，列管换热面积满足换热需求。3.1.1列管催化剂填充体积根据此次扬农化工集团氯碱分厂催化剂用量对转化率影响因素小试、中试数据（见图2），转化率要

8、求98%以上，催化剂填充体积要求折标准体积1100~1200Nm3/(m3*Cat*h)，考虑操作弹性等因素，此次设计选择空速Sv为1100Nm3/(m3*cat*h)。根据计算，进入反应器气体总量F总=122.6129kmol/h，则反应器中Cat床层体积为：Vr=V0/Sv=2.49m3。图2催化剂用量对转化率影响试验3.1.2列管的计算和确定本次设计选择催化剂粒径dp=5mm，填充密度ρ=1t/m3，考虑床层空隙率的大小