中北大学2015届毕业设计说明书
环己烯水合反应首先将催化剂装入水合反应器中充分搅拌和循环后，再加入环己烯，环己烯经水合反应生成环己醇，同时生成一些副产品，如甲基环戊烯、甲基环戊醇和环戊醚。环己烯水合反应的工艺流程如图2-3所示。
水环己烯水环己烯环己烯洗涤水合反应器溢流沉降器分离油相萃取精馏再生催化剂催化剂循环催化剂浆液N,N-二甲基乙酰胺环己醇催化剂再生固液循环泵
图2-3 环己烯水合反应制环己醇工艺流程
2.2.4环己醇催化脱氢制环己酮工序
环己醇汽化后去脱氢反应器，脱氢反应压力为常压，温度为250℃，催化剂为铜锌或为铜硅催化剂，在催化剂作用下，空速2.3h-1,环己醇转化率为45-65％，生成环己酮的选择性大于98％[24]。环己醇脱氢反应生成环己醇的反应式如式（3）所示。
OHO主反应：-H2+ H2OH副反应：OH-3H2+ 3H2OH-H2O
+ H2O (3)
脱氢反应的产物为环己酮和环己醇的混合物，混合物中含有低沸点的杂质和高沸点
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的重组分杂质，然后通过脱氢组分塔脱除轻组分杂质，脱轻组分的物料进入环己酮塔精馏，塔顶产品环己酮，作为己内酰胺的原料。环己酮塔底物料进入环己醇塔，环己醇塔顶得环己醇，返回脱氢反应器，环己醇塔底物料为高沸点组分杂质，排除系统[25]。环己烯水合制环己酮工艺简图如图2-4。
氢气压缩 与净化氢气脱氢反应器环己醇/环己酮轻组分脱除塔轻组分锌-铜催化剂环己醇/环己酮废水净化氢气+环己醇环己烯水合环己醇环己酮塔环己酮加热汽化 与分离回收环己醇环己醇塔重组分环己醇重组分
图2-4 环己烯水合制环己酮工艺简图
2.3 三废处理
苯部分加氢反应和环己烯水合反应均在水相中进行，条件温和可控，比传统的气相氧化法工艺更安全、清洁、具有更高的操作稳定性。利用变温吸附技术对环己醇脱氢过程副产的氢气进行精制处理，实现了副产氢气的回用；反应过程中产生的可燃性气体全部用于加热导热油，代替了部分天然气，减少了天然气的消耗和废物排放，降低了生产成本；反应过程中产生的工业废水净化后循环利用。 2.4 经济评价
本设计为年产8万吨的环己酮车间工艺设计，采用焦化苯替代石油纯苯制环己烯，并进一步用于生产环己酮，该工艺具有拓宽原料来源，提高原子经济性、降低能耗并减少环境污染等优势；同时，环己酮的收率比传统的工艺提高了20％，苯的利用率达到99.5％。且焦化苯的价格比石油纯苯的价格相对较低，降低了生产成本，提高了产品竞争力。在结合近年来国内外环己酮市场的分析与预测，可知本设计会带来良好的社会效
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益和经济效益。
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3 物料衡算
3.1 收集数据
苯部分加氢-环己烯水合法制环己醇过程中设计各组分的基本数据如表3.1所示。
表3.1 各组分的基本数据
原料 苯 环己烷 环己烯 环己醇 环己酮 水 氢气 氮气 苯酚 氧气 甲基环戊烯
分子式 C6H6 C6H12 C6H10 C6H12O C6H10O H2O H2 N2 C6H6O O2 C6H10
摩尔质量g/mol
78.11 84.16 82.14 100.16 98.15 18.01 2 28.013 124.139 31.9988 82.1454
熔点（℃） 沸点（℃） 密度（g/cm3）
5.5 6.5 -103.7 25.93 -31.15 0 -259.2 61.75k 31.5 -218.789 -160.85
80.1 80.7 82.8 161.1 155.6 99.975 -252.77 77.35k 205 -182.962 65.67
0.88 0.78 0.811 0.9624 0.95 1 0.0899 0.35 0.4359 0.2711
3.1.1全装置工艺数据
（1）生产规模：年产80000吨环己酮 （2）生产时间：年工作时数8000h
（3）全装置分为三阶段，第一阶段：苯部分加氢制环己烯；第二阶段：环己烯水合反应制环己醇；第三阶段：环己醇脱氢制环己酮。 3.1.2操作条件与控制指标
全装置三阶段反应器内的反应物的转化率和选择性的基本数据如表3.2示。
表3.2 各组分的基本数据
反应器号 转化率x％ 选择性p％
R01 0.60 0.85
R02 0.27 0.99
R03 0.65 0.99
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分离净化过程的损失按1%核算。 3.2选择计算基准与计算单位
因为是连续操作过程，所以计算基准选时间，计算单位定位kg/h。 3.3由环己酮的总量首先推出原料苯的总量
8000?103（1）产物环己酮的质量流量：G1==10000kg/h
8000 G1=
10000=101.885kmol/h 98.15O（2）中间产物环己醇的质量流量G3：
OH-H2cat.
G3 G2 G1
M:
100.16 2 98.15
10000?100.16=10307.87kg/h
98.15?99307.87 G3==102.915kJ/mol
100.1610307.87'分离净化过程损失按1％核算，则需生产：G3==10411.99kg/h
1?1411.99' G3==103.954kmol/h
100.16G3=
''年需产环己酮总量为：G3=10411.99?8000=83295.92吨。
（3）中间产物环己烯的质量流量G5：
OH+H2O
G5G4cat.G3'
M: 82.14 18.01 100.16 G5=
10411.99?82.14=8625kg/h
100.16?99%
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