Lucrarea conține un fișier
KR TOP Masha.docx
Există mai multe scheme diferite în principal procedeu de hidrogenare industriale:
- Hidrogenarea se realizează într-un reactor tubular, în care spațiul dintre tuburi este un condensat de fierbere. Căldura eliberată în spațiul țevii de căldură este aburul comprimat, care se formează în spațiul inelar. Reactorul tubular este un shelltube schimbător vertical. Reactorul este prevăzut cu racorduri pentru alimentarea amestecului de pornire și îndepărtarea produșilor de reacție, precum și pentru alimentarea cu apă a spațiului inelar și descărcarea aburul rezultat. Temperatura amestecului de reacție măsurat la 10 puncte la diferite nivele de înălțime, în zona de reacție de semnalizare minimă obligatorie (130 ° C) și maximă (240 ° C) Temperatura. Pentru a preveni supraîncălzirea în timpul primului catalizator strat de gaz este diluat cu material inert;
- Se aplica un aparat cu strat de catalizator continuu plasat pe rafturi perforate sau în coșuri speciale în mai multe straturi. În spațiul dintre straturile există frigidere. uneori utilizat adiobaticheskih mai multor reactoare cu strat de catalizator continuu și răcirea intermediară a masei de reacție;
- dispozitive, în care catalizatorul este dispus în straturi multiple într-o cutie de catalizator special, care este montată în exteriorul reactorului utilizat în mod frecvent, el este îndepărtată și introdusă într-un înlocuitor catalizator. Spațiul inelar dintre carcasa reactorului și catalizator alimentat hidrogen cutie rece sau amestecul de reacție pentru a îndepărta parțial căldură și protejează carcasa de acțiunea temperaturilor ridicate. In mai multe locuri de hidrogen rece se introduce caseta de ajustare, și nu pentru a slăbi mantaua reactorului, toate conductele sunt derivate nu din lateral, și într-un capac de fund masiv și [5];
- O variantă interesantă a procesului de proiectare este o combinație a două reactoare: un reactor de hidrogenare în fază lichidă cu suspensie reactor catalizator de hidrogenare în fază gazoasă cu un catalizator fix [5].
1.3. Metode pentru prepararea ciclohexan
Reacția de hidrogenare are loc în condiții severe la temperatură și presiune ridicată.
Procedeul de hidrogenare se realizează de obicei în fază lichidă, în prezența catalizatorilor așa cum se utilizează de obicei nichel suspendat (nichel Raney) depus (Ni / Al2 O3. Ni pe kieselgur recuperat hidroxid de nichel) și o temperatură joasă, care conține un metal nobil (Pt / 2O 3 Rh / Al2 O3).
Datorită faptului că reacția de hidrogenare a benzenului este puternic exotermă, este important să se dezvolte un proces industrial, au un control eficient al temperaturii de reacție și utilizarea căldurii degajate.
1.3.1. Procesul dezvoltat de Institutul Francez Petroleum
- fabricarea de ciclohexan de înaltă puritate prin hidrogenare catalitică a benzenului. Procesul are loc în două etape. Prima dintre ele se realizează hidrogenarea benzenului în corpul principal suspendat piroforice nichel Raney, în al doilea - pe dehidrogenarea Ni / Al2 O3 catalizator staționar (Figura 1.4.).
procesul de producție Schema de ciclohexan dezvoltat de Institutul Francez Petroleum:
Fig. 1.4. 1 - reactorul de hidrogenare primară; 2 - reactor de hidrogenare auxiliar; 3 - schimbătorul de căldură; 4 - condensator; 5 - separator de înaltă presiune; 6 - stabilizarea coloanei; 7 - separator; I - benzen; II - hidrogen; III - apă; IV - stripare a gazului; V - ciclohexan.
1.3.2. Procesul dezvoltat de-Atlantic Richfield
Hidrogenarea benzenului este efectuată folosind catalizator Pt / Al2 O3. propusă de Engelgard. Benzenul este amestecat cu hidrogen proaspăt și amestecul circulant este încălzit în schimbătorul de căldură / alimentare produs și direcționat în reactor (fig. 1.5). Căldura de reacție este îndepărtată cu apă, prin utilizarea acestuia pentru a produce abur. Acest lucru facilitează menținerea unei temperaturi limită maximă la ieșirea din reactor, eliminând necesitatea de recirculare a ciclohexanului regla temperatura.
După schimbul de căldură cu produsul brut de reacție este răcit în continuare și în separatorul. O parte din hidrogenul generat este utilizat pentru circulația, iar gazul de eșapament este răcit (ciclul de răcire) pentru izolarea ciclohexan și apoi alimentat la rețeaua de gaz combustibil vegetal.
Faza lichidă din separator împreună cu condensatul din răcirea gazului de eșapament alimentat la stabilizarea coloanei unde distills componente ușoare, și de ieșire ca marcă ciclohexan produs de fund, randament stoichiometric de ciclohexan, puritate 99,9%.
Schema de producție de ciclohexan, dezvoltat de-Atlantic Richfield
Fig. 1.5. 1 - reactorul de hidrogenare primară; 2 - cazan recuperator; 3 - uscator de adsorbție; 4 - separator; 5 - stabilizarea coloanei; I - benzen; II - hidrogen; III - abur; IV - apă; V - perechi; VI - gaze de stripare; VII - gaz combustibil; VIII - ciclohexan.
Dependența purității ciclohexan din benzen de calitate pornire este prezentată în tabelul. 1.2. [11].
Caracteristicile de benzen și ciclohexan
1.3.3. Procesul de "Haydrar", dezvoltat de Universal Oil Products Co
În funcție de conținutul de sulf al benzenice pornind de nichel sau platină staționare catalizatori pot fi utilizați drept catalizatori. (. Wt) Atunci când conținutul de sulf este mai mare de 10 4% catalizator de platină este utilizat, cu un conținut mai mic de - nichel. Pentru îndepărtarea sulfului din hidrogen ultimul spălată în prealabil cu alcali. Hidrogenarea se realizează în mai multe reactoare de - în general, trei - pentru a reduce cantitatea de căldură eliberată (Figura 1.6.).
Conducerea procesului "Haydrar" dezvoltat de Universal Oil Products Co
Fig. 1.6. 1 - reactoare de bloc de hidrogenare; 2 - separator; 3 - coloana bioactivitate; I - benzen; II - hidrogen; III - gaze de stripare; IV - gaz combustibil; V - ciclohexan.
1.3.4. Procesul de „Arosat“ dezvoltat de Lummus Co
Schema de proces „Arosat“ dezvoltat de Lummus Co
Fig. 1.8. 1 - reactor de hidrogenare; 2 - coloana de stabilizare; I - benzen; II - hidrogen; III - gaze de stripare; IV - abur lateral; V - ciclohexan.
1.3.5. Diagrama schematică a instalației pentru hidrogenare proiect intern
1.3.6. Hidrogenarea în coloana de distilare
O metodă pentru hidrogenarea compușilor ciclici nesaturați, în coloana de distilare reactivă. Efectuate în fază lichidă, în prezența unui catalizator de hidrogenare făcută sub formă de ambalaj de distilare având o structură adecvată pentru distilarea și care este un metal pe un suport de alumină. Excesul de presiune în porțiunea superioară a coloanei până la 24,61kg / cm2. Metoda este caracterizată prin aceea că temperatura de blaz este de la 100 la 190 ° C O caracteristică este aceea că etapa suplimentară produs cerebral hidrogenare lichid efectuat conținând benzen ciclohexan și nereacționată, împreună cu hidrogen într-un reactor cu pat fix cu un singur ciclu, conținând un catalizator de hidrogenare, pentru dogidrirovaniya substanțial toate benzenului nereacționat cu hidrogen pentru a produce cantități suplimentare de ciclohexan [12 ].
1.4. Justificarea alegerii hidrogenării Schema tehnologică
Dupa analiza toate căile posibile de hidrogenare benzen, am ajuns la concluzia că schema optimă este hidrogenare în fază de vapori, în catalizatorii NiCr utilizând o combinație a celor două reactoare cu catalizator în suspensie și fixe. Alegerea este justificată de următoarele motive:
- Hidrogenarea în fază de vapori punct de vedere energetic are avantaje notabile asupra fazei lichide, în special atunci când în fază de vapori efectuat în reactoare tubulare cu producerea simultană a energiei aburului. Mai mult, la punerea în aplicare a procesului de fază lichidă există dificultăți asociate cu utilizarea catalizatorului în suspensie;
- reactoare combinate permite productivitatea și conversia materiilor prime de înaltă. În general, reacția are loc în primul reactor. În al doilea reactor, doar o mică fracțiune de transformare are loc, și este necesară răcirea;
- Catalizatorii de nichel sunt adsorbiți rapid și ireversibil compuși cu sulf. Prin urmare, acestea pot fi folosite ca precontact eficient pentru purificarea fină a benzenului.
2. Partea tehnologică
2.1. Chimia procesului
Ciclohexanul prin hidrogenarea benzenului a fost preparat prin reacția:
Reacția este reversibilă și este însoțită de eliberarea unei cantități mari de căldură. Când compoziția procesului industrial, există dificultăți asociate cu îndepărtarea căldurii generate în timpul reacției. De asemenea, benzen trebuie curățat de compuși cu sulf, care sunt otrăvuri contact.
2.2. Caracteristicile materiilor prime
Materiile prime utilizate sau benzen petrochimice cocs. Petrochemical benzen este recuperat dintr-o fracțiune petrolieră 62-105 ° C în instalațiile platforming. Produsele platforming sunt separate prin distilare extractivă și de rectificare; obținut cu benzen conține circa 0,2% impurități, inclusiv până la 0,06% n-heptan, 0,06% toluen și metilciclohexanul și 0,0001% sulf total.
Coke benzen conține semnificativ mai sulf, în special tiofen, totuși „pe plante de cocs furnizează o specială de hidrogenare hidrofinare benzen a compușilor de sulf la hidrogen sulfurat prin stripare și apoi H2 S și spălare alcalină. După purificare în tiofen benzen conținea 0,0002% 0,0001% sulf și disulfură de carbon precum și 0,05 - 0,09% n-heptan și 0,06 - 0,12% metilciclohexan. Impurități în hidrocarburi benzen nu afectează procesul de hidrogenare, dar obținerea în ciclohexan, acestea pot reduce în cele din urmă calitatea caprolactamei.
Purificarea prin distilarea benzenului nu este eficientă din cauza formării nefavorabile prin compoziția amestecurilor azeotrope (de exemplu, 99,3% benzen și 0,7% n-Heptan). În practică, impuritățile de hidrocarburi punct de fierbere ridicat care nu sunt separate de benzen și de ciclohexan în coloana de distilare care operează la presiune atmosferică. partea inferioară a coloanei de lichid, așa-numita „fracțiunea heptan“ este de ieșire pentru ardere.
2.3. Efectul temperaturii asupra procesului de hidrogenare
După cum se vede din grafic, la 200 ° C, conversia completă a benzenului se realizează la încărcări de aproximativ 3,5 h-1. Cu creșterea temperaturii, activitatea catalizatorului este redusă, iar la 350 ° C, gradul de hidrogenare a benzenului peste intervalul de încărcare nu este mai mare de 0,82.
Dependența gradului de conversie a benzenului de sarcină inversă, la temperaturi diferite
1-175 ° C; 2-200 ° C; 3-250 ° C; 4-300 ° C; 5-350 ° C.
Din datele prezentate în figura 2.3, rezultă că curbele care descriu dependența gradului de conversie a benzenului în funcție de temperatură la sarcină constantă, care trece printr-un maxim, corespunzător