Гидрирование бензола

Назначение

Циклогексан является относительно стабильным циклоалканом, присутствующим в сырой нефти в концентрациях, варьирующихся от 0,1 до 1,0%. Этот циклоалкан представляет собой бесцветную легковоспламеняющуюся жидкость, широко используемую в качестве промежуточного звена в производстве нейлона.

Почти весь производимый в промышленности циклогексан используется для производства адипиновой кислоты и капролактама, предшественников нейлона. Небольшая часть полученного циклогексана расходуется на различные виды использования, такие как растворители и полимерные реакционные разбавители.

Капролактам кристаллический
Капролактам кристаллический

Использование капролактама:

  • при производстве синтетических волокон (особенно полиамида 6).
  • в щетинных щетках, текстильных элементах жесткости, пленочных покрытиях, синтетической коже, пластмассах, пластификаторах, красках для транспортных средств, сшивке для полиуретанов, а также в синтезе лизина.

Россия производит 8% мирового объема капролактама и внутреннее потребление его растёт на 6-8% ежегодно. Для укрепления позиций на мировом рынке товаров химической промышленности, в том числе полиамидных пластмасс, необходимо расширение существующих производственных мощностей капролактама на основе последних достижений в этой области.

Сырье и продукты

В промышленном масштабе циклогексан получают гидрированием бензола в присутствии никелевых катализаторов. На производителей циклогексана приходится примерно 11,4% мирового спроса на бензол. Реакция гидрирования бензола является сильно экзотермической.

В качестве сырья процесса выступает бензол и водород. Продуктом является циклогексан – ценное сырье нефтехимических синтезов, а также топливный газ, как результат реакций

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Газофракционирующая установка (ГФУ)

расщепления и примесей нежелательных углеводородов в исходном сырье.

Технологическая схема

Процесс состоит из трех основных секций:

  • реакционная;
  • секция разделения продуктов;
  • стабилизации.
1 – первичный реактор, 2 – вторичный реактор, 3 – сепаратор-отбойник, 4 – рециркуляционный компрессор, 5 – колонна стабилизации
1 – первичный реактор, 2 – вторичный реактор, 3 – сепаратор-отбойник, 4 – рециркуляционный компрессор, 5 – колонна стабилизации

Реакционная секция

Бензол подают в первичный реактор (1) вместе со свежим и рециркулирующим водородом. Реакцию гидрирования проводят в реакторе с барботажной колонной в присутствии катализатора на основе никеля.

Катализатор поддерживается в виде суспензии с помощью внешнего циркуляционного контура. Большая часть тепла реакции удаляется путем испарения потока продукта; оставшееся тепло реакции отводится во внешний контур. Пропуская поток флегмы реактора через теплообменник, нагревается химочищенная питательная вода, производя пар низкого давления. На этом этапе большая часть бензольного сырья превращается в циклогексан. Поток верхнего газообразного продукта направляется в реактор с неподвижным слоем (2), где непрореагировавший бензол превращается в циклогексан. Завершающую реакцию гидрирования проводят в присутствии катализатора на основе твердого никеля, нанесенного на оксид алюминия.

Секция разделения продуктов

Поток продукта подается в сепаратор-отбойник (3), работающий под высоким давлением. Большая часть циклогексана в сырье конденсируется с образованием двух потоков, газообразного обогащенного водородом и потока жидкого циклогексана. Водорода направляется в рециркуляционный компрессор (4), где он компримируется до давления реакции первичного реактора и поступает на реакторный блок.

Секция стабилизации

В дистилляционной колонне (5) поток, обогащенный жидким циклогексаном, очищается от более легких углеводородов, таких как метан, этан и растворенный водород. Легкие газы, выходящие из верхней части колонны, используются в качестве топлива, в то время как поток циклогексана с остаточным содержанием бензола ниже 100 ppm выходит из нижней части колонны.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Установка висбрекинга

Материальный баланс

Материальный баланс действующей установки гидрирования бензола приведен в таблице.

№п/п Приход №п/п Расход
Наименование статей прихода кг/ч % мас. Наименование статей расхода кг/ч % мас.
1. Бензол технический, в том числе: 1. Циклогексан технический, в том числе:
А) бензол 7974 99,80 А) циклогексана 8576 99,78
Б)низкокипящие 0,4 0,01 Б) азота 3 0,03
В) высококипящие 15,6 0,20 В) низкокипящие 0,4 0,00
Г) высококипящие 15,6 0,18
Итого 7990 100,00 Итого 8595 100,00
2. Водород, в том числе: 2. Газы дросселированния, в том числе:
А) водород 624 69,64 А) циклогексан 6 18,52
Б) азот 272 30,36 Б) водород 0,6 1,85
В) азот 25,8 79,63
Итого 896 100,00 Итого 32,4 100,00
3. Отдувочные газы, в том числе:
А) циклогексан 6 2,32
Б) водород 9,4 3,63
В) азот 243,2 94,04
Итого 258,6 100,00
Всего (общее) 8886 Всего (общее) 8886


Достоинства и недостатки

Недостатки

  • Побочные реакции, в частности изомеризация циклогексана в метилциклопентан (при более высоких температурах происходит разрыв нафтенового кольца с образованием нежелательных С5 и более легких продуктов)
  • Высокие требования по качеству исходного сырья, его чистоте и содержанию сернистых соединений.

Достоинства

  • Относительно низкая стоимость катализаторов на основе никеля.
  • Высокая чистота получаемого циклогексана, порядка 99,9 %.

Существующие установки

Крупнейшими потребителями продукта гидрирования бензола – циклогексана являются производители капролактама.

Капролактам производится перегруппировкой циклогексаноноксима при смешении с олеумом. Циклогексаноноксим, в свою очередь, производится из циклогексанона и гидроксиламинсульфата. Циклогексанон получают окислением циклогексана кислородом воздуха.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Установка гидроочистки

В России капролактам производят 3 компании:

  • OАО «Куйбышевазот» (Тольятти),
  • ОАО «Азот» (Кемерово; холдинг СИБУР)
  • ОАО «Щекиноазот» (Тульская область).

Компания «КуйбышевАзот» является крупнейшим производителем капролактама и полиамида-6 в России. Далее, в порядке снижения мощностей по производству капролактама, следует Кемеровское ОАО «Азот».

Третий производитель капролактама в России – ОАО «Щекиноазот» (входит в ОХК «Щекиноазот»).

Все перечисленные компании производят капролактам из циклогексана, полученного гидрированием бензола.

Вам будет интересно:

Добавить комментарий