Курсовая работа: Производство циклогексана из бензола

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 ????????? ??????????????? ??????????? ?????????? ??????? ???????????? ????????, ??????? ??????????? ? ????????? ???????? ??????????????. ??? ????, ??????, ????????????, ????????, ?????? ? ????????????? ????????, ????????????? ????????? ? ?????? ??????.????? ????????, ???????? ??????????????? ???????? ????????? ? ???? ???????????? ?????, ??????????. ?? ?? ?????, ????????? ???, ??????????? ? ??? ????, ????????? ??? ???? ????. ? ???? ????????????? ?????? ??????????? ? ????, ??????? ??? ????? ???????? ???????? ?????? ????? ????????????? ???? ?????????????? ?? ?? ?????? ?????????. ? ????? ??? ?? ????????, ???????? ??????? ???????? ??? ???????????????, ??????? ????? ???????? ?? ??????????????? ?????????.??????? ? ???????????? ?????? ? 1938 ?. ? ????? ? ??????????? ??????? ?????? DuPont, ??????? ?????????? ???????????? ??????????? ??? ???????????????? ?????. ????? ?????? ??????? ????? ???????????? ??????? ????????? ????? ?????????? ?? 100 % ? ???, ??? ??? ????????????, ????????????? ? ????? ?????, ?????? ????? ????????????. ??????????? ????? ?????, ??????? ????????? ? ?? ????? ?? ????????????????????? ?????? ? ???, ????????? 1% ????????????. ????? ????, ?.?. ? ?????????? ????????? ????? ????? ??????????? ?????????? ? ?????, ??? ?????????? ?? ?????????????? ?????????, ??? ?????????????? ? ??????. ? ????????????, ??? ???, ??? ????????? ?????? ??????? ????? ???????????? ? ?????? ? ?????????? ??????????????? ??????????, ?????? ???? ??????? ?????????? ????????????.??????????? (?6H12ֽ )- ??? ???? ?? ????? ?????? ????????, ? ??????? ????????? ?? 2 ????? ????????. ?? ???? ? ????????, ?? ? ??? ??? ??????? ??????.??? ?????????? ????????????? ? ???? ? ?????????????? ????????, ??????? ?????? ?????. ?? ?????, ??? ? ????? ???????, ?????????? ?? ?????; ??? ?????????????? ? ?????????, ?????????????, ?????? ? ????????????? ??????, ?? ??????? ?????? ???? ??????? ?????, ???????? ??? ??????? ?????????. ?????????????? ????????? ??????????? ????? ??????????? (??????? 95% ??? 99%) ? ???????????-???????????? (??????? ?? ????? 85%).???????? ???????????? /1/??????????? ?????????? 6,5????????????? ??????? 80,7??????????????? ????????? 0,7786? ????????, ???? ??????????? ???????????? ??? ???????????? 3-? ????????????? ?????????: ????????????, ?????????? ??????? ? ??????????????????? ? ????? ??? ????????? ????????????? ??????? ??????-6 ? ??????-66, ? ????? ????. ????? ?????????? ??????? ???????? ?????? ???????? ??? ???? ? ???????? ???????, ????????? ?????????, ????? ? ????? ???. ?????????? ????? ? ??? ??????????? ??????????, ??????? ???????????? ? ???????????? ??????????, ????. ?????? ??????? ?????????? ???????????? ? ???????????? ????????, ????????? ??????? ????????????, ????? ??? ??????????? ?????, ?????, ??????. ????? ????, ?? ???????????? ??? ???????? ??????.

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.

Катализатор указанного выше состава обладает сравнительно невысокой термостойкостью, максимально допустимый перегрев его 325—350 °С. Поскольку при гидрировании бензола большая часть тепла выделяется в «лобовых» слоях катализатора, для уменьшения его активности и предотвращения перегрева катализатор частично разбавляют инертным материалом. Предложена также рецептура термостабильных никель-алюминиевых и никель-алюминий-xpoмовых катализаторов, устойчивых при повышенных температурах.

1.1.2 Платиновые катализаторы

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. Насыпная плотность катализатора около 1 г/мл. Катализатор не должен содержать хлора и фтора, которые способствуют реакциям изомеризации.

Отравление платиновых катализаторов соединениями серы, в отличие от никелевых контактов, обратимо. Соединения серы гидрируются до сероводорода, который взаимодействует с платиной по реакции:

Pt + H2S = PtS + Н2

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