发布时间 : 星期五 文章苯加氢制环己烷项目可行性研究报告更新完毕开始阅读3b375d7e8e9951e79b892749
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化剂表面的作用物分子是怎样反应的。以苯加氢生成环己烷为例,就提出了两种不同的机理,一种认为苯分子在催化剂表面发生多位吸附,形成,然后发生加氢反应,生成环己烷。近年来又提出了另一种观点,认为苯分子只与催化剂表面一个活性中心发生化学吸附(即独位吸附),形成π-键合吸附物,然后吸附的氢原子逐步加到吸附的苯分子上,即
上述二种反应机理,还留待进一步实验验证。
(4)反应动力学 Louvain的动力学学派专门研究过在镍催化剂上苯加氢的反应动力学。研究表明,在骨架镍催化剂催化下,苯在高压、液相、温度低于200℃下加氢,苯转化率从低升至90%以上,反应对苯为零级,当转化率在95%以上时,对苯的反应级数变得接近于1。对氢而言,在所研究的压力范围内对氢为零级反应。实验结果示于图
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3-2-20。这一实验结果可用苯和氢之间的非竞争吸附来解积,并可用下列速率方程式表示:
图3-2-20 液相苯加氢反应动力学级数的实验测定
式中: bB—苯的吸附系数; bc—环己烷的吸附系数 CB—苯的浓度; Cc—环己烷的浓度; PH2—氢分压.
直到转化率为90%都观察到对苯为零级反应这一现象说明苯在催化剂上强烈吸附,在0～90%这一范围内r等于k,活化能接近
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54.36kJ/mol。
对芳烃在高转化率下的反应级数还没有确切的解释。有可能是因为,在苯浓度很低时,bBCB项与(1+bcCc)相比变得可以忽略不计,也有可能是因为扩散阻力造成的。
对气相催化加氢,经实验测定,有如下动力学方程: r=k*p0.5H2 (反应温度<100℃) r=k*p0.5苯*p３Ｈ２ (反应温度>200℃)
上列第二式表明,当反应温度大于200℃,氢压的变化对反应速度十分敏感。
2.工艺条件的选择
(1)原料的精制 原料氢气可来源于合成气,石脑油催化重整气,石油烃蒸气热裂解气以及甲苯烷基化装臵来气体,其中的氢含量可在57%～96%之间波动。原料氢气中水和CO会使催化剂中毒,可通过甲烷化让CO转变为对催化剂无毒害的甲烷。接着进行干燥以除去由甲烷化产生的水分。要求水分不得超过反应温度下水在环己烷中的溶解度,若超过,产生的游离水会导致催化剂聚结和失活。氢气中的硫(主要是H2S)太高,如超过5ul〃l-1,则也要用碱液吸收精制方可投入装臵使用。苯中的硫化物含量要严格控制,在反应条件下,硫化物会与催化剂反应,生成镍的硫化物和硫醇盐,例如，就噻吩而言，有下面的反应:
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镍的硫醇盐和镍的硫化物都没有活性。当镍吸附其重量的0.5%～2%的硫时,就会完全失活。为保护催化剂的活性,延长催化剂的使用寿命要求原料苯中硫含量小于5 ul〃l-1 。
(2)反应温度 液相加氢反应温度控制在180～200℃,气相加氢反应温度稍高,采用贵金属催化剂和列管式反应器时为220～370℃,采用绝热式反应器和镍催化剂时为200～350℃。在上述温度范围内,催化剂已具有足够快的反应速度,而副反应则不十分明显。
(3)操作压力 液相法一般维持在2.0～3.0MPa,以保证主反应器中液相的稳定。在此压力下,由液相蒸发带走的反应热约占总反应热的20%,其余80%由器外换热器移走。气相法操作压力为3.0～3.5Mpa。
(4)空速 IFP的NiPS2骨架镍催化剂性能优良,在硫含量为1ppm时,1kg镍可以加氢10t苯,在重量空速(WHSV)为5的条件下操作,不添加新鲜催化剂的周期寿命可长达2000h。苯的转化率在反应开始时可达99.99%,周期末降至95%。
3.CST反应器在苯加氢工艺中的应用
气相法有列管式和绝热式两种。液相法,例如IFP法苯加氢工艺采用二个化学反应器。主反应器选用连续搅拌槽式(CST)反应器。为
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