苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷伍娟王偉

2011年3月19日主要內(nèi)容2環(huán)己烷產(chǎn)品的概述市場調(diào)研項目分析與設(shè)計工藝方案說明過程模擬項目經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析安全分析結(jié)論1.環(huán)己烷產(chǎn)品概述3·

環(huán)己烷產(chǎn)品概述環(huán)己烷，分子式為C6H12，無色透明液體，有汽油味。能與大多數(shù)有機溶劑互溶，不溶于水，無腐蝕性，易揮發(fā)，易燃燒。環(huán)己烷是一種重要的有機化工原料。它主要用

于生產(chǎn)環(huán)己醇、環(huán)己酮及用來制造尼龍-66和尼龍-6的單體己內(nèi)酰胺、己二酰、己二胺等產(chǎn)品，并且能溶解多種有機物，毒性比苯小，是纖維素醚、樹脂、蠟、瀝青和橡膠的優(yōu)良溶劑。環(huán)己烷的物理化學(xué)性質(zhì)4性狀有汽油氣味的無色流動性液體。相對分子量84.16結(jié)構(gòu)C6H12，

C原子以sp3雜化軌道形成σ鍵。沸點80.7℃密度（25℃）0.7739

g/cm3熔點6.5℃閃點-18℃(閉式)折射率1.4264毒性LD50(mg/kg)溶解性能與大多數(shù)有機溶劑互溶，不溶于水。2市場調(diào)研由圖可知，我國就2010

年進(jìn)口總量28690.754噸，而出口總量為1469.934噸。顯而易見，我國生產(chǎn)的環(huán)己烷

不足以滿足國內(nèi)市場的要求，所以生產(chǎn)環(huán)己烷有非常好的

市場。53項目分析與設(shè)計（1）設(shè)計內(nèi)容·對苯加氫工藝流程生產(chǎn)環(huán)己烷過程進(jìn)行概念設(shè)計。原料預(yù)處理系統(tǒng)反應(yīng)器系統(tǒng)分離系統(tǒng)·對氣相苯加氫法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行性分析。63項目分析與設(shè)計7（2）設(shè)計目標(biāo)設(shè)計規(guī)模：年產(chǎn)47700噸的環(huán)己烷概念設(shè)計并模擬產(chǎn)品要求：環(huán)己烷的最小質(zhì)量純度達(dá)到99.99%。3項目分析與設(shè)計8（3）設(shè)計任務(wù)根據(jù)生產(chǎn)要求和工藝條件設(shè)計出年產(chǎn)47700噸環(huán)己烷的生產(chǎn)流程。

用Aspen

plus對流程進(jìn)行模擬，確定設(shè)備的操作參數(shù)（溫度，壓力，采出量，回流比等），輸出設(shè)計報告。對模擬流程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算4工藝方案說明9·

根據(jù)反應(yīng)條件的不同,苯加氫法生產(chǎn)環(huán)己烷可分為液相法和氣相法兩大類。常用的催化劑有Pt、Pd和Ni等。其中氣相法工藝比較成熟，而且催化劑比較容易得到，轉(zhuǎn)化率和收率都很高。所以本概念設(shè)計決定采用氣相苯加氫法生產(chǎn)環(huán)己烷。工藝方案選擇10反應(yīng)溫度的選擇苯加氫反應(yīng)是一個復(fù)雜的反應(yīng)體系。其中,反應(yīng)(1)為主反應(yīng),生成目的產(chǎn)物環(huán)己烷反應(yīng);(2)是苯的加氫裂解,最終產(chǎn)物為碳和甲烷;反應(yīng)(3)是環(huán)己烷的異構(gòu)化;反應(yīng)(4)則是環(huán)己烷的裂反應(yīng)。對于苯而言,反應(yīng)(1)和(2)是平行反應(yīng)。盡管反應(yīng)(1)(3)均為可逆反應(yīng),但前者為放熱反應(yīng),后者為吸熱反應(yīng),這就致溫度對反應(yīng)的影響各不相同.可以通過控制反應(yīng)溫度來抑制副反應(yīng)發(fā)生，選擇溫度在200℃.☆體積縮小、產(chǎn)生大量熱的平衡反應(yīng)☆低溫、高壓有利于生成環(huán)己烷反應(yīng)壓力的選擇11苯加氫是強放熱反應(yīng),化學(xué)計量方程表明反應(yīng)發(fā)生伴隨著分子數(shù)目的減少,因而降低溫度、提高壓力在熱力學(xué)上有利于反應(yīng)的進(jìn)行。塔的操作壓力范圍內(nèi)(0.85~3MPa)在反應(yīng)器出口處，苯的轉(zhuǎn)化率x均可達(dá)99.99%。因此在設(shè)計反應(yīng)器設(shè)備及操作運轉(zhuǎn)時,選擇適當(dāng)操作壓力可以減少設(shè)備以及操作的費用,從而提高經(jīng)濟(jì)效益。選定壓力2.68Mpa.12LD143催化劑選擇：·

規(guī)格：外觀球形Ф2~4mm組成載有鎳的氧化鋁含鎳量≥14.35%(wt)表觀密度

0.87g/cm3抗碎強度≥10kg總孔容

0.45±0.06cm3比表面

223（210±23）m2/g應(yīng)用：反應(yīng)器固定床5工藝方案流程圖原料苯原料氫原料預(yù)處理反應(yīng)器分離器尾氣處理產(chǎn)品環(huán)己烷1314全流程模擬156項目經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析16氫氣市場價48元/瓶苯市場價4100元/噸原料消耗:H2消耗量為302.46kmol/hC6H6消耗量為6145.62kg/h產(chǎn)品:環(huán)己烷：6.625t/h產(chǎn)品質(zhì)量純度99.9%環(huán)己烷年產(chǎn)量：6.625×24×300=47700噸名稱單位消耗/生產(chǎn)單價單價金額/千萬元年消耗苯萬噸4.4254100元/噸18.143氫氣萬立方米4878．07548元/瓶0.732電千瓦時11488384.80.6元/度0.689水萬噸82.5元/噸0.020蒸汽量萬噸1300元/噸0.300冷量萬噸6280元/噸1.680合計21.564年收入環(huán)己烷萬噸4.779500元/噸45.315合計1745.315規(guī)格名稱規(guī)格設(shè)備成本(萬元)反應(yīng)器直徑（m）高度（m）400R-101

A920400R-101

B920換熱器殼程直徑（m）長度（m）換熱面積（m2）E-101

A0.41.02.04.88E-101

B0.41.24.25.28E-101

C0.41.02.04.88E-101

D0.41.24.85.68E-101

E0.91.54012.1818泵揚程(m)功率(kw)P-101

A510.7P-101

B1510.7P-101

C510.7壓縮機進(jìn)口流量C-1015000m3/h2閃蒸罐直徑（m）高度（m）E-101

A1.537.5E-101

B1.537.5閥門10控制儀表15管道10儲罐1001920總操作費用是有直接操作費用、固定操作費用和管理費用三部分組成的。Fixed

Capital

Investment(FCI)：987萬元

/年Cost

of

Operating

Labor(COL)：1200萬元

/年Cost

of

Utilities(CUT):

350萬元

/年Cost

of

Waste

Treatment(CWT)

：100萬元

/年Cost

of

Raw

Materials(CRM)：18875萬元

/年COM=0.304FCI+2.73

COL+1.23(CUT+

CWT+

CRM)=971.508+5460+36654=27345.798萬元/年

DMC=CRM+CWT+CUT+1.33COL+0.069FCI+0.03COM=21809.476萬元/年FMC=0.708

COL+0.168FCI=1015.416萬元/年

GE=0.177

COL+0.009FCI+0.16COM=4596.61萬元/年總費用=DMC+FMC+GE=27421.50萬元/年總銷售額=45315萬元/年（年）利潤總額=年產(chǎn)品銷售收入–

年產(chǎn)品銷售稅金及附加-

年總成本費用=45315-45315*14%-27421.50=14721.45萬元/年（稅后）靜態(tài)投資回收期1.9年。7安全分析反應(yīng)器：

平穩(wěn)控制反應(yīng)溫度不超過200℃，反應(yīng)壓力不超過

3.1MPa，保持氫分壓0.6MPa不變。所用催化劑雷尼鎳遇空氣能自燃，因此必須杜絕外漏。聯(lián)鎖控制系統(tǒng)和安全設(shè)施要保持處于良好狀態(tài)。

應(yīng)定期檢查水噴淋系統(tǒng)，保持好用。定期用高溫測厚儀檢測壁厚，并做好記錄，如有問題，要及時處理。其它部位：氫氣壓縮機的聯(lián)鎖控制和安全附件要保證好用，杜絕泄漏。苯泵和環(huán)已烷泵要平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生摩擦、憋壓；密封完好，不泄漏。廢催化劑雷尼鎳要排入廢催化劑處理池及時處理，處理完后及時運出裝置區(qū)。配制催化劑用的鉻酸酐腐蝕性很強，崗位工人要做好個人防護(hù)。維修工人在進(jìn)行檢修時，必須十分注意周圍的一切閥門，特別是在動火時，一定要有安全措施，以防發(fā)生火災(zāi)。苯、氫、環(huán)已烷的管線法蘭、閥門等部位發(fā)生跑、冒、滴、漏很危險，要經(jīng)常檢查其泄漏情況，一旦發(fā)現(xiàn)有漏點，要立即堵漏。在裝置的易泄漏點設(shè)有固定式可燃?xì)鈾z測報警儀，以監(jiān)測其泄漏情況。有泄漏，控制室發(fā)出聲光報警，及時安排處理。要對可燃?xì)獗O(jiān)測報警儀進(jìn)行定期校驗，保證好用。裝置區(qū)內(nèi)設(shè)置的水幕，要定期檢查，保持好用。應(yīng)急處置皮膚接觸：脫去被污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。眼睛接觸：提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖