Производство циклогексана из бензола (стр. 1 из 6)

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный технологический университет»

Кафедра технологии нефтехимического синтеза и переработки полимерных материалов

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу «Технология основного органического и нефтехимического синтеза»

на тему: «Производство циклогексана из бензола мощностью 65000 т/год »

Выполнила студентка 3 к. 1 гр. ЭУПХП

Мороз О.С.

Руководитель ст. преп.

Юсевич А.И..

Минск 2006

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Аналитический обзор

1.1 Обзор катализаторов

1.1.1Никелевые катализаторы

1.1.2 Платиновые катализаторы

1.1.3 Сульфидные катализаторы

1.2 Аппаратурное оформление процесса

1.3 Способы получения циклогексана

1.3.1Процесс, разработанный Французским институтом нефти

1.3.2 Процесс, разработанный фирмой AtlanticRichfield

1.3.3 Процесс «Хайдрар», разработанный фирмой UniversalOilProductsCo

1.3.4 Процесс, разработанный фирмой HainesAssociates

1.3.5 Процесс «Аросат», разработанный фирмой LummusCo

1.3.6Принципиальная схема промышленной установки по отечественному проекту гидрирования

1.3.7 Гидрирование бензола по бесциркуляционной схеме

1.3.8 Гидрирование в ректификационной колонне

1.4 Обоснование выбора технологической схемы гидрирования

2.Технологическая часть

2.1 Химизм процесса

2.2 Характеристика сырья

2.3 Влияние температуры на процесс гидрирования

2.4 Описание технологической схемы

2.5Технико-технологические расчеты

2.5.1 Состав газовой смеси на входе в реактор первой ступени

2.5.2Уточнение степени конверсии бензола в циклогексан

2.5.3Определение изменения состава газа в реакторах первой и второй ступени

2.5.4 Состав продувочных газов, циркуляционного газа,расход свежего газа

2.5.5 Расчет основных расходных коэффициентов

2.5.6Составление материального баланса полученияциклогексана

Заключение

Список использованных источников

Приложение 1. Способ гидрирования ненасыщенных циклических

Принципиальная технологическая схема 1 лист формат А1

РЕФЕРАТ

Курсовой проект 32 с., 1 табл., 8 источников, 1 прилож.

БЕНЗОЛ, ЦИКЛОГЕКСАН, ГИДРИРОВАНИЕ, МОЩНОСТЬ

Целью данного курсового проекта является производство циклогексана из бензола.

Курсовой проект содержит обзор катализаторов процесса, аппаратурное оформление и описание основных методов производства циклогексана.

Рассмотрены характеристики сырья и влияние температуры на процесс гидрирования. Описан химизм процесса.

Дано подробное описание технологической схемы гидрирования бензола на никель-хромовом катализаторе.

Проект содержит расчет материального баланса получения циклогексана из бензола мощностью 65000 т/год.

Графическая часть включает технологическую схему производства циклогексана - один лист формата А1.

ВВЕДЕНИЕ Продукция нефтехимических производств необходима каждому современному человеку, тысячам предприятий в различных отраслях промышленности. Это лаки, краски, растворители, полимеры, моющие и косметические средства, лекарственные препараты и многое другое.Число способов, которыми нефтехимические продукты проникают в нашу повседневную жизнь, бесконечно. Мы их носим, умываемся ими, упаковываем в них пищу, изолируем ими наши дома. И хотя нефтепродукты нельзя употреблять в пищу, хирурги уже умеют заменять жизненно важные части человеческого тела изготовленными на их основе изделиями. А когда это не помогает, приходит очередь жидкости для бальзамирования, которую также получают из нефтехимических продуктов.Интерес к циклогексану возник в 1938 г. в связи с разработкой нейлона фирмой DuPont, которая предложила использовать циклогексан как предпочтительное сырье. После Второй мировой войны производство нейлона некоторое время возрастало на 100 % в год, так что циклогексана, содержащегося в сырой нефти, вскоре стало недостаточно. Стандартная сырая нефть, которая поступала в то время на нефтеперерабатывающие заводы в США, содержала 1% циклогексана. Более того, т.к. в результате перегонки сырой нефти циклогексан оказывался в нафте, его отправляли на каталитический риформинг, где перерабатывали в бензол. И впоследствии, при том, что множество других веществ также превращалось в бензол в результате каталитического риформинга, бензол стал хорошим источником циклогексана.Циклогексан (С6H12ֽ)- это цикл из шести атомов углерода, у каждого находится по 2 атома водорода. Он схож с бензолом, но в нем нет двойных связей.Это бесцветная нерастворимая в воде и некоррозионная жидкость, имеющая острый запах. Он горюч, как и любой продукт, получаемый из нефти; его транспортируют в цистернах, автоцистернах, баржах и металлических бочках, на которых должна быть красная метка, принятая для горючих жидкостей. Промышленность выпускает циклогексан марки технический (чистота 95% или 99%) и циклогексан-растворитель (чистота не менее 85%).Свойства циклогексана /1/Температура замерзания 6,5°СТемпература кипения 80,7°СОтносительная плотность 0,7786В сущности, весь циклогексан используется для производства 3-х промежуточных продуктов: капролактама, адипиновой кислоты и гексаметилендиамина – сырья для получения синтетических волокон нейлон-6 и нейлон-66, а также смол. Рынок нейлоновых волокон включает хорошо знакомые нам вещи – чулочные изделия, обивочные материалы, ковры и корды шин. Нейлоновые смолы – это технические пластмассы, которые используются в производстве шестеренок, шайб. Другие области применения циклогексана – промышленные процессы, требующие участия растворителя, такие как растворение жиров, масел, резины. Кроме того, он используется для удаления краски.

1.АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Обзор катализаторов

Циклогексан получают гидрированием бензола. Это сложный каталитический процесс. Еще в начале нашего века Сабатье и Сандеран нашли, что бензол легко гидрируется в циклогексан в присутствии мелкораздробленного никеля. Позже было показано, что для этой же цели можно с успехом применить скелетный никель, никель на носителях и смешанные никелевые контакты. Хорошие результаты дает применение мелкораздробленной платины. Можно использовать также палладий, молибден, вольфрам, рений и их соединения.

Особую группу составляют так называемые сульфидные катализаторы, представляющие собой смешанные сульфиды никеля, молибдена, вольфрама и других металлов. В отличие от металлических и окисных катализаторов, они нечувствительны к примесям сернистых соединений в исходном бензоле, поэтому последний не требует специальной очистки.

1.1.1 Никелевые катализаторы

Гидрирование бензола на никелевых катализаторах проводят при низких и средних давлениях (до 3 МПа). Так, при температуре 150—200 °С достигается почти полное превращение бензола в циклогексан, причем в таких условиях побочные продукты не образуются. Однако ввиду высокой чувствительности никелевых катализаторов к примесям серы (особенно тиофеновой), содержание последней в исходном бензоле не должно превышать десятитысячных долей процента; кроме того, предусматривается специальная форконтактная очистка бензола. Наиболее часто применяются никелевые катализаторы на носителях: кизельгуре, окиси алюминия, окиси хрома и др.

Используемый для гидрирования бензола никель-хромовый катализатор состоит из металлического никеля или никелевой черни (не менее 48%), нанесенного на окись хрома (27%). Катализатор представляет собой черные блестящие таблетки (4X4 мм) с насыпной плотностью 1,1—1,3 г/мл. Никель-хромовый катализатор пирофорен: при контакте с горючими газами в присутствии воздуха катализатор может вызвать воспламенение; поэтому его выпускают в пассивированном виде, т. е. с частично окисленной поверхностью никеля.

Катализатор пассивируют также перед выгрузкой из реактора. В реактор подают азот, постепенно добавляют воздух с таким расчетом, чтобы содержание кислорода на выходе из аппарата плавно возрастало с 0,2 до 21% (об.).

В воздухе катализатор выдерживают несколько часов и затем выгружают. Температура в слое катализатора не должна превышать 40 °С.

При гидрировании бензола на никель-хромовом катализаторе в интервале давлений 2—-6 МПа при 120—250 °С и объемной скорости по бензолу 0,5—2 ч содержание циклогексана в гидрогенизате равно 99,9%. Степень конверсии бензола в циклогексан меняется в зависимости от высоты слоя катализатора и от продолжительности гидрирования. Так, при гидрировании бензола, содержащего 0,00001% теофеновой серы, (температура 160—170 °С, давление 3 МПа и мольное отношение водород: бензол, равное 16:1) достигается степень конверсии 95% в слое, составляющем всего 30% от общего объема катализатора / 1/.

Никель-хромовый катализатор, как и другие никелевые контакты, легко отравляется сернистыми соединениями. Отравление связано с прочной, необратимой адсорбцией последних, т. е. с блокировкой активной поверхности, а при повышенных температурах и с образованием химических соединений. Количество яда, подавляющего активность катализатора, зависит от дисперсности активной металлической фазы, а также от содержания металла в катализаторе. Чем больше поверхность металла, тем более устойчив никель-хромовый катализар. Поэтому осажденный катализатор, содержащий около 50% Ni, более стоек к действию катализаторных ядов, чем никелевые контакты на носителях.

Способность никель-хромового катализатора поглощать серу позволяет использовать его для тонкой очистки сырья в условиях, когда гидрирование бензола протекает в небольшой степени (при 100—150°С, атмосферном давлении и больших объемных скоростях). После форконтактной очистки исходного сырья срок службы катализатора гидрирования составляет около двух лет.