Гидрирование бензола
Гидрирование бензола осуществляется в паровой фазе при давлении1,6-2,0 МПа (16-20 атм.), температуре125-250 оС на никельхромовом катализаторе в 2-х реакторах: трубчатом реакторе со съемом тепла кипящим конденсатом и в колонном реакторе адиабатического типа.
Реакция гидрирования бензола в циклогексан протекает по уравнению:
Гидрирование бензола проводится водородом из азотоводородной фракции, поступающей с производства аммиака, а также используется отбросной водород из отделения дегидрирования анола.
Давление в системе не более 2,0 МПа и мольное соотношение газ-бензол поддерживается за счет циркуляции водорода после гидрирования с помощью циркуляционного компрессора и подачи свежего водорода с давлением 2,0-2,4 МПа.
Молярное соотношение газ - бензол поддерживается равным 8:1 регулированием подачи бензола и циркуляционного водорода.
Для исключения проскока бензола концентрация водорода в циркуляционном газе поддерживается в пределах 20-30 % об. за счет сдувок части циркуляционного газа из системы. Кроме этого необходимо иметь определенную объемную скорость бензола на катализаторе. Максимальная объемная скорость бензола на никельхромовом катализаторе 1,5 л бензола на 1 л катализатора в час. При этом обеспечивается полное превращение бензола в циклогексан.
Однако, реакция гидрирования бензола по высоте слоя катализатора проходит неравномерно: не менее 90 % бензола превращается в циклогексан на 30 % от общего объема катализатора, т.е. при высокой объемной скорости.
Особенность процесса гидрирования бензола требует разбавления катализатора в 1-ом реакторе: в верхнем слое 1 : 8, в среднем 1: 2, нижнем –чистый катализатор. Во 2-ом реакторе колонного типа загружается около 40 % общего объема катализатора без разбавления.
Реакция гидрирования- процесс экзотермический, поэтому для поддержания температуры в пределах 125-250 оС необходим съем тепла. Тепло реакции в реакторе трубчатого типа снимается кипящим конденсатом, тепло реакции во 2-ом реакторе снимается рабочей смесью за счет увеличения ее теплосодержания.
При повышении температуры реакции выше 250 оС происходит изомеризация циклогексана в метилциклопентан.
К качеству бензола предъявляются высокие требования и оно должно соответствовать нормам по ГОСТ 9572-93, представленным в таблице 2
Таблица 2
| Наименование | Норма для марок | |||
| высшей очистки | очищенный | для синтеза | ||
| второй | первый | |||
| 1. Внешний вид и цвет | Прозрачная жидкость не содержащая пос-торонних примесей и воды , не темнее раствора 0,003 г К2Сr2О7 в 1 дм3 воды | |||
| 2. Плотность при 20 оС, г/см3 | 0,878-0,880 | 0,878-0,880 | 0,878-0,880 | 0,878-0,880 |
| 3. Пределы перегонки 95 %, оС, не более (включая температуру кипения чистого бензола 80,1 оС) | - | - | 0,6 | 0,6 |
| 4. Температура кристаллизации, оС, не ниже | 5,40 | 5,40 | 5,35 | 5,30 |
| 5. Массовая доля основного вещества, %, не менее | 99,9 | 99,8 | 99,7 | 99,5 |
| 6. Массовая доля примесей, %, не более: н-гептана метилциклогексана + толуола метилциклогексана толуола | 0,01 0,05 0,02 - | 0,06 0,09 0,04 0,03 | 0,06 0,13 0,08 - | - - - - |
| 7. Окраска серной кислоты, номер образцовой шкалы, не более | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,15 |
| 8. Массовая доля общей серы, %, не более | 0,00005 | 0,00010 | 0,00010 | 0,00015 |
| 9. Реакция водной вытяжки | нейтральная |
Прежде всего, жесткие нормы установлены по содержанию серы, н- гептана, метилциклогексана и толуола. При гидрировании бензола первые 2 примеси не подвергаются изменениям, а толуол превращается в метилциклогексан.
При окислении циклогексана н- гептан и метилциклогексан окисляются до гептанона –2, который имеет точку кипения, близкую к точке кипения , циклогексанона , поэтому его трудно отделить ректификацией.
Гептанон-2 на стадиях оксимирования и перегруппировки превращается в амиды кислот , что ухудшает качество капролактама.
Следует отметить, что никельхромовый катализатор очень чувствителен к серосодержащим примесям, которые являются контактными ядами. Наиболее сильным каталитическим ядом является тиофен. Его отравляющее действие в 5 раз выше, чем сероводорода и сероуглерода.
Серосодержащие соединения хемосорбируются поверхностью катализатора необратимо отравляя его, снижается активность катализатора и степень превращения бензола.
Для обеспечения длительной эксплуатации никельхромового катализатора при содержании в бензоле и в водороде серы более 1,5 ррм предусматривается форконтактная очистка бензола и водорода на медьсодержащих катализаторах или цинковым поглотителем.
Снижение активности никельхромового катализатора вызывает также наличие аммиака в водороде в количестве более 300 мг / м3.
Дата добавления: 2016-02-09; просмотров: 6626;