《石油催化催化劑》PPT課件

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1、苯加氫制備環(huán)己烷的催化劑研究進(jìn)展答辯人：程凱指導(dǎo)教師：汪穎軍（教授）1.研究背景和意義2.環(huán)己烷制備方法的研究進(jìn)展3.苯加氫制取環(huán)己烷催化劑的研究進(jìn)展4.苯加氫制取環(huán)己烷工藝路線的研究進(jìn)展5.評價與展望環(huán)己烷，別名六氫化苯，是一種重要的有機化工原料和有機溶劑，還可用作分析試劑。同時，環(huán)己烷還是一種重要的有機合成原料。環(huán)己烷的工業(yè)制備方法有多種，可由苯經(jīng)氫化或石油餾分中回收制得，隨著世界工業(yè)進(jìn)程不斷的發(fā)展前進(jìn)，用原油分離獲得的環(huán)己烷無論數(shù)量還是質(zhì)量上都不能滿足工業(yè)上對環(huán)己烷與日俱增的需求量，因此，用苯加氫制取環(huán)己烷的方法已成為工業(yè)制取環(huán)己烷的主流方法。石油餾分的分離精制法：蒸餾并吸取原料

2、中沸點為65.6~85.3℃之間的餾分，所吸取餾分中的主要成分為環(huán)己烷和甲基環(huán)戊烷，甲基環(huán)戊烷經(jīng)異構(gòu)化處理后轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷。苯加氫制取環(huán)己烷法：苯和氫在催化劑存在的條件下，通過氫氣與苯環(huán)中的C-Cπ鍵發(fā)生加成反應(yīng)，使苯環(huán)中的不飽和分子鍵達(dá)到加氫飽和，從而生成環(huán)己烷。苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的化學(xué)反應(yīng)過程伴隨著大量熱量的放出，在反應(yīng)過程中需要一定的壓力條件，反應(yīng)過程中的主反應(yīng)為：C6H6+3H2=C6H12-215.7kJ/mol（1）副反應(yīng)主要包括：C6H6+3H2=C5H9CH3（甲基環(huán)戊烷)-16.58kJ/mol（2）C6H6+3H2=3C+3CH4-315.9kJ/mol（3）苯加氫制取

3、環(huán)己烷的方法分類：苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷是比較典型的催化加氫反應(yīng)。依照在工藝生產(chǎn)的過程中反應(yīng)物所處的相態(tài)可分為氣相法、液相法、以及新近用于生產(chǎn)實踐中的氣液兩相法。氣相法：氣相法的工藝流程通常為反應(yīng)發(fā)生之前，苯和氫按一定物質(zhì)的摩爾比（3.5~8.0）進(jìn)行混合，通入到熱交換器中進(jìn)行汽化。將一定溫度的混合氣體通入到裝有催化劑的固定床反應(yīng)器中，在特定的條件下苯環(huán)發(fā)生催化加氫飽和。反應(yīng)后的產(chǎn)物通入到冷卻器中，苯和環(huán)己烷等一些副產(chǎn)物為低沸點物質(zhì)冷凝為液體狀態(tài)的物質(zhì)，混合物經(jīng)氣液分離器沸點不同的物質(zhì)將發(fā)生分離，氣體由分離器上的管子排出，剩余的液狀物質(zhì)流入儲料罐中即可得到環(huán)己烷產(chǎn)品和一些副產(chǎn)應(yīng)產(chǎn)物。液相法：

4、將氫氣與液態(tài)苯分別通入到裝填了催化劑的主反應(yīng)塔中于一定的條件下進(jìn)行反應(yīng)。主反應(yīng)塔的產(chǎn)物未經(jīng)冷卻處理，再次加入到裝有相應(yīng)催化劑的固定床補充反應(yīng)塔中，進(jìn)行再次加氫催化處理，以便提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的純度。對產(chǎn)物進(jìn)行有效的分離處理，即得產(chǎn)品環(huán)己烷。氣液兩相法：將反應(yīng)原料以液態(tài)加入反應(yīng)器底部首先進(jìn)行液相反應(yīng)，該過程中散發(fā)的熱量將部分液相反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，床層溫度逐漸提高，物料以氣液混合的狀態(tài)到達(dá)反應(yīng)器中上部，繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。在該工藝生產(chǎn)操作過程中進(jìn)料方式采用液態(tài)進(jìn)料方式，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)了液相反應(yīng)、氣液兩相反應(yīng)和氣相反應(yīng)分別在反應(yīng)器內(nèi)的不同部位同時進(jìn)行，并且催化劑

5、顆粒由完全潤濕狀態(tài)經(jīng)部分潤濕狀態(tài)連續(xù)過渡至完全變干的狀態(tài)，從而實現(xiàn)氣液兩相反應(yīng)在單個催化劑床層內(nèi)同步進(jìn)行。當(dāng)前在工業(yè)生產(chǎn)過程中苯加氫所用催化劑通常是以金屬作為催化劑的催化活性中心，且具有良好加氫催化反應(yīng)效果的多為貴重金屬。目前為止，苯加氫常用的催化劑根據(jù)其活性組分的不同主要可分為鎳系、釕系、鉑系和金屬膠體四大類。鎳系催化劑：是較早用于苯等芳香烴類加氫反應(yīng)的催化劑，鎳基催化劑價格相對便宜，因此在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多。但大多數(shù)鎳系催化劑的催化性能并不理想，需進(jìn)一步改進(jìn)，其中超細(xì)負(fù)載型催化劑和鎳與其它金屬復(fù)合的催化劑是很好的發(fā)展方向。非晶態(tài)合金的熱穩(wěn)定性如果能得到解決，也將是一種較好的鎳系催化

6、劑。鉑系催化劑：與鎳系催化劑相比，鉑系催化劑耐硫性能好，中毒后可再生，耐熱性好，環(huán)己烷選擇性好，產(chǎn)品不需分離，使用壽命一般較長，故一直以來多用于大型生產(chǎn)裝置。但鉑系催化劑價格高，因此限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。釕系催化劑：鎳系和鉑系催化劑在對苯進(jìn)行加氫催化時，反應(yīng)條件一般較高，而環(huán)己烷的收率卻較低。在這一點上，釕系催化劑的性能比前二者好，釕系催化劑在苯加氫反應(yīng)中的優(yōu)勢非常明顯，但是由于價格較昂貴，目前仍處于實驗研究階段。金屬膠體催化劑：金屬膠體催化劑作為一種新型催化劑，由于其具有粒徑小、比表面積較大等特點，催化性能總體上要優(yōu)于傳統(tǒng)催化劑。對金屬膠體催化劑的進(jìn)一步研究將有助于改進(jìn)苯加氫的

7、反應(yīng)條件，提高反應(yīng)選擇性和收率。目前國內(nèi)外用于苯加氫制取環(huán)己烷工藝技術(shù)有兩大類，一是低溫加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的低溫法工藝；二是高溫?zé)崃呀饧託涔に?。早期工業(yè)生產(chǎn)環(huán)己烷的工藝中均采用高溫高壓，高溫工藝主要指美國的萊托爾工藝，該法反應(yīng)溫度600℃左右、壓力大(4MPa)，該法反應(yīng)條件苛刻，而且把教規(guī)中的產(chǎn)品甲苯和二甲苯轉(zhuǎn)化為苯，因此目前應(yīng)用并不廣泛。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理高溫高壓不利于環(huán)己烷的生成，因此低溫條件下環(huán)己烷的生產(chǎn)直到現(xiàn)在一直是環(huán)己烷工業(yè)生產(chǎn)的研究重點