Способы получения циклогексана. Принципиальная схема промышленной установки по отечественному проекту гидрирования. Характеристика сырья и влияние температуры на процесс гидрирования. Расчет изменения состава газа в реакторах первой и второй ступени.
2.3 Влияние температуры на процесс гидрирования 2.5.1 Состав газовой смеси на входе в реактор первой ступени 2.5.3 Определение изменения состава газа в реакторах первой и второй ступениЕще 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.Гидрирование бензола на никелевых катализаторах проводят при низких и средних давлениях (до 3 МПА). 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. Используемый для гидрирования бензола никель-хромовый катализатор состоит из металлического никеля или никелевой черни (не менее 48%), нанесенного на окись хрома (27%). 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. 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/.На платиновых катализаторах гидрирование бензола протекает при тех же условиях, что и на никелевых (температура 150-250 °С,давление до 3 МПА, мольное соотношение газ: бензол =8:1), причем достигается практически полная конверсия при селективности, близкой к 100% . К преимуществам платиновых катализаторов следует отнести их несколько меньшую, нежели у никелевых, чувствительность к сернистым соединениям и возможность регенерации катализатора. К недостаткам - чувствительность к присутствию влаги в сырье, что вызывает необходимость тщательно осушать бензол. Платиновый катализатор, содержащий 0,3% Pt на окиси алюминия, готовят пропиткой гранул носителя (3X3 мм) водным раствором платинохлористоводородной кислоты с последующей сушкой и прокаливанием; поверхность носителя 120 м2/г, платины 0.25 м2/г. При этом часть активной поверхности платины блокируется серой, что приводит к снижению активности катализатора и проскоку бензола, как это следует из приведенных ниже данных /1/: Содержание серы в бензоле, 10*, % 0,6 1,1 1,3 1,7 2,0 3,2.Сульфидные катализаторы, обладая значительно меньшей активностью по сравнению с никелевыми и платиновыми, требуют значительно более жестких условий гидрирования: давление около 30 МПА и температура 250-380 °C при низких объемных скоростях по бензолу. Для возмещения потерь серы катализатором в процессе работы и поддержания его активности в бензол специально вводят серу (добавляя к нему сероуглерод или насыщая сероводородом ). Стоимость единицы объема катализатора вследствие большой насыпной плотности примерно в 5 раз выше стоимости никель-хромового контакта, а с учетом низкой производительности эта стоимость возрастает еще вдвое. Так, на вольфрам-никель-сульфидном катализаторе, содержащем 28% WS2 и 4% NIS на глиноземе, при температуре выше 300 °С и давлении 30 МПА получают циклогексан, содержащий не более 0,5% бензола. Промышленное применение нашел вольфрам-никель-сульфидный катализатор без носителя, приготовляемый осаждением из растворов никелевых солей основного карбоната никеля.Гидрирование проводят в трубчатом реакторе, в межтрубном пространстве которого находится кипящий конденсат. Выделяющееся в трубном пространстве тепло сжимается водяным паром, который образуется в межтрубном пространстве. Реактор снабжен штуцерами для подвода исходной смеси и отвода продуктов реакции, а также для подачи воды в межтрубное пространство и отвода образующегося пара. Температура реакционной смеси измеряется в 10 точках на разных уровнях по высоте реакционной зоны обязательной сигнализацией минимальной (130°C) и максимальной (240°C) температуры.Реакция гидрирования протекает в жестких условиях при повышенных температуре и давлении.На первой из них осуществляется гидрирование основной части бензола на суспендированном непирофорном никеле Ренея, на второй - дегидрирование на стационарном катализаторе Ni/Al203 (рис. Схема процесса производства циклогексана, разработанного Французским институтом нефти: Бензол и водород поступают в основной реактор жидкофазного гидрирования, куда насосом подается и катализатор в виде суспензии . Однородность распределения катализатора обеспечивается барботированием газа через жидкость и интенсивной циркуляцией реакционного раствора через выносной теплообменник, в котором генерируется технический пар низкого давления. Температура в реакторе регулируется за счет испарения циклогексана.
План
Содержание
Введение
1. Аналитический обзор
1.1 Обзор катализаторов
1.1.1 Никелевые катализаторы
1.1.2 Платиновые катализаторы
1.1.3 Сульфидные катализаторы
1.2 Аппаратурное оформление процесса
1.3 Способы получения циклогексана
1.3.1 Процесс, разработанный Французским институтом нефти
1.3.2 Процесс , разработанный фирмой Atlantic Richfield
1.3.3 Процесс «Хайдрар», разработанный фирмой Universal Oil Products Co
1.3.4 Процесс, разработанный фирмой Haines Associates
1.3.5 Процесс «Аросат», разработанный фирмой Lummus Co
1.3.6 Принципиальная схема промышленной установки по отечественному проекту гидрирования
1.3.7 Гидрирование бензола по бесциркуляционной схеме
