[發(fā)明專利]苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的低成本合成工藝

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• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112552138A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 闞曉震
• 申請（專利權(quán)）人: 闞曉震
• 主分類號: C07C5/10
• 分類號: C07C5/10;C07C7/00;C07C13/18;B01J23/835;B01J37/02;B01J37/08
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苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的低成本合成工藝，反應(yīng)中氫氣與過量的苯在160℃和中壓下加氫反應(yīng)，催化劑采用鎳?銅系催化劑，催化劑采用鎳、銅和錫，選用鋁載體，鋁沉浸在鎳、銅和錫的硝酸溶液中，混合溶液烘干去除水分后，在400℃下煅燒從而將硝酸鹽分解成鎳、銅和錫的氧化物，然后在300℃下催化劑母體與氫氣反應(yīng)活化，最后在空氣中放置24小時，從而得到催化劑。本發(fā)明工藝可以直接使用工業(yè)氫氣，不必對原料氫氣進行提純，苯加氫單程反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，有效降低了苯加氫工業(yè)裝置的投資成本，保障了苯加氫反應(yīng)的穩(wěn)定長周期運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的低成本合成工藝。

背景技術(shù)

環(huán)己烷是重要的有機化學品，是生產(chǎn)尼龍制品的主要原料，同時環(huán)己烷是纖維素醚、樹脂、蠟、瀝青和橡膠的優(yōu)良溶劑，因此環(huán)己烷的生產(chǎn)日趨重要。工業(yè)上，環(huán)己烷生產(chǎn)方法分為苯加氫法和石油烴餾分的分餾精制法，苯加氫法又分為液相法和氣相法，由于苯加氫反應(yīng)屬于強放熱可逆反應(yīng)，在較高的反應(yīng)溫度下，反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率會比較低，同時副反應(yīng)容易發(fā)生，例如環(huán)己烷的內(nèi)異構(gòu)化生成甲基環(huán)戊烷，以及高溫下發(fā)生開環(huán)反應(yīng)生成C5或更低的副產(chǎn)物。目前工業(yè)上大多采用過量的氫氣與苯原料在一定壓力和溫度下通過催化劑的作用下進行加成反應(yīng)，苯加氫反應(yīng)催化劑主要采用鎳系合成催化劑或鉑系催化劑，但是原料中的雜質(zhì)對催化劑的作用效果會產(chǎn)生極大的影響，例如苯原料中含有的硫組分隨著加成反應(yīng)的進行會對鉑系催化劑造成毒害；氫氣中含有的雜質(zhì)例如一氧化碳也會吸附在鎳系合成催化劑的表面上導致催化劑失活。

因此如何選擇苯加氫合成催化劑以避免原料中雜質(zhì)的影響成為行業(yè)內(nèi)重點研究的課題，目前行業(yè)中為了降低硫組分對催化劑的影響都常采用向催化劑體系中加入氟組分，但是實踐過程中發(fā)現(xiàn)氟組分雖然能夠降低硫組分對催化劑的毒害，但是也會增加氫化裂解活性，最終導致催化劑失活，行業(yè)中為了降低氟組分加入導致的氫化裂解問題，又采用向氫氣原料中加入一氧化碳，一氧化碳可以與氟系催化劑表面酸性共同作用以阻止氫化裂解反應(yīng)，但是一氧化碳的加入還會占據(jù)催化劑表面導致加氫反應(yīng)速度的降低。此外原料氫氣中通常會含有一氧化碳雜質(zhì)，工業(yè)上主要采用變壓吸附、膜分離和深冷分離工藝對氫氣進行處理，但是這三種方法只能將氫氣提純到96%以上，氫氣中含有一氧化碳大多高于10ppm，實驗證明哪怕1ppm的一氧化碳也會對催化劑活性降低，雖然催化劑可以通過高溫進行活化，但是加氫催化劑的活化不能實現(xiàn)在線活化，只能停車后離線進行，這樣會對苯加氫裝置正常穩(wěn)定運行帶來極大困擾，而且氫氣提純裝置設(shè)備投資大，運行成本高，也造成了苯加氫生產(chǎn)運行成本居高不下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的低成本合成工藝。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的低成本合成工藝，采用不銹鋼夾套管式反應(yīng)器，反應(yīng)中氫氣與過量的苯在160℃和中壓下加氫反應(yīng)，催化劑采用鎳-銅系催化劑，具體工藝步驟如下：

（1）催化劑制備：催化劑采用鎳、銅和錫，選用鋁載體，鋁沉浸在鎳、銅和錫的硝酸溶液中，混合溶液烘干去除水分后，在400℃下煅燒從而將硝酸鹽分解成鎳、銅和錫的氧化物，然后在300℃下催化劑母體與氫氣反應(yīng)活化，最后在空氣中放置24小時，從而得到催化劑；

（2）苯加氫反應(yīng)：向不銹鋼夾套管式反應(yīng)器中加入苯原料，然后向苯原料中加入催化劑，混合均勻后，將氫氣通入到不銹鋼夾套管式反應(yīng)器，反應(yīng)溫度控制在160～300℃，壓力保持在20bar～60bar，氫苯比在6∶1~2，得到的反應(yīng)產(chǎn)物；

（3）環(huán)己烷分離：反應(yīng)產(chǎn)物進入冷卻器中，經(jīng)冷卻介質(zhì)換熱后，溫度達到10℃左右，使反應(yīng)產(chǎn)物中的環(huán)己烷充分冷凝下來，冷卻器中的液相產(chǎn)物送到氣泡破碎器內(nèi)，氣泡破碎器將反應(yīng)料液中攜帶的氫氣破碎成超細氣泡，送至緩沖分離槽中，由緩沖分離槽液相出口得到反應(yīng)產(chǎn)物環(huán)己烷，緩沖分離槽的氣相與冷卻器中的不凝氣與原料氫氣混合送入不銹鋼夾套管式反應(yīng)器中。

上述催化劑制備中，鎳使用質(zhì)量為催化劑質(zhì)量的20%~30%；銅使用質(zhì)量為催化劑質(zhì)量的1%~10%，錫使用質(zhì)量為催化劑質(zhì)量的1%~3%。