[发明专利]苯加氢生产环己烷的低成本合成工艺

说明书

苯加氢生产环己烷的低成本合成工艺，反应中氢气与过量的苯在160℃和中压下加氢反应，催化剂采用镍‑铜系催化剂，催化剂采用镍、铜和锡，选用铝载体，铝沉浸在镍、铜和锡的硝酸溶液中，混合溶液烘干去除水分后，在400℃下煅烧从而将硝酸盐分解成镍、铜和锡的氧化物，然后在300℃下催化剂母体与氢气反应活化，最后在空气中放置24小时，从而得到催化剂。本发明工艺可以直接使用工业氢气，不必对原料氢气进行提纯，苯加氢单程反应转化率高，有效降低了苯加氢工业装置的投资成本，保障了苯加氢反应的稳定长周期运行。

技术领域

本发明涉及化学合成技术领域，具体涉及一种苯加氢生产环己烷的低成本合成工艺。

背景技术

环己烷是重要的有机化学品，是生产尼龙制品的主要原料，同时环己烷是纤维素醚、树脂、蜡、沥青和橡胶的优良溶剂，因此环己烷的生产日趋重要。工业上，环己烷生产方法分为苯加氢法和石油烃馏分的分馏精制法，苯加氢法又分为液相法和气相法，由于苯加氢反应属于强放热可逆反应，在较高的反应温度下，反应平衡转化率会比较低，同时副反应容易发生，例如环己烷的内异构化生成甲基环戊烷，以及高温下发生开环反应生成C5或更低的副产物。目前工业上大多采用过量的氢气与苯原料在一定压力和温度下通过催化剂的作用下进行加成反应，苯加氢反应催化剂主要采用镍系合成催化剂或铂系催化剂，但是原料中的杂质对催化剂的作用效果会产生极大的影响，例如苯原料中含有的硫组分随着加成反应的进行会对铂系催化剂造成毒害；氢气中含有的杂质例如一氧化碳也会吸附在镍系合成催化剂的表面上导致催化剂失活。

因此如何选择苯加氢合成催化剂以避免原料中杂质的影响成为行业内重点研究的课题，目前行业中为了降低硫组分对催化剂的影响都常采用向催化剂体系中加入氟组分，但是实践过程中发现氟组分虽然能够降低硫组分对催化剂的毒害，但是也会增加氢化裂解活性，最终导致催化剂失活，行业中为了降低氟组分加入导致的氢化裂解问题，又采用向氢气原料中加入一氧化碳，一氧化碳可以与氟系催化剂表面酸性共同作用以阻止氢化裂解反应，但是一氧化碳的加入还会占据催化剂表面导致加氢反应速度的降低。此外原料氢气中通常会含有一氧化碳杂质，工业上主要采用变压吸附、膜分离和深冷分离工艺对氢气进行处理，但是这三种方法只能将氢气提纯到96%以上，氢气中含有一氧化碳大多高于10ppm，实验证明哪怕1ppm的一氧化碳也会对催化剂活性降低，虽然催化剂可以通过高温进行活化，但是加氢催化剂的活化不能实现在线活化，只能停车后离线进行，这样会对苯加氢装置正常稳定运行带来极大困扰，而且氢气提纯装置设备投资大，运行成本高，也造成了苯加氢生产运行成本居高不下。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种苯加氢生产环己烷的低成本合成工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种苯加氢生产环己烷的低成本合成工艺，采用不锈钢夹套管式反应器，反应中氢气与过量的苯在160℃和中压下加氢反应，催化剂采用镍-铜系催化剂，具体工艺步骤如下：

（1）催化剂制备：催化剂采用镍、铜和锡，选用铝载体，铝沉浸在镍、铜和锡的硝酸溶液中，混合溶液烘干去除水分后，在400℃下煅烧从而将硝酸盐分解成镍、铜和锡的氧化物，然后在300℃下催化剂母体与氢气反应活化，最后在空气中放置24小时，从而得到催化剂；

（2）苯加氢反应：向不锈钢夹套管式反应器中加入苯原料，然后向苯原料中加入催化剂，混合均匀后，将氢气通入到不锈钢夹套管式反应器，反应温度控制在160～300℃，压力保持在20bar～60bar，氢苯比在6∶1~2，得到的反应产物；

（3）环己烷分离：反应产物进入冷却器中，经冷却介质换热后，温度达到10℃左右，使反应产物中的环己烷充分冷凝下来，冷却器中的液相产物送到气泡破碎器内，气泡破碎器将反应料液中携带的氢气破碎成超细气泡，送至缓冲分离槽中，由缓冲分离槽液相出口得到反应产物环己烷，缓冲分离槽的气相与冷却器中的不凝气与原料氢气混合送入不锈钢夹套管式反应器中。

上述催化剂制备中，镍使用质量为催化剂质量的20%~30%；铜使用质量为催化剂质量的1%~10%，锡使用质量为催化剂质量的1%~3%。