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苯加氢反应方程式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：苯加氢反应是有机化学中一种非常重要的反应，也被称为氢化反应。
在这种反应中，苯分子通过加氢反应转化为环己烷分子，这是一种重要的有机化合物。
苯加氢反应通常需要一定的催化剂和特定的反应条件，反应方程式如下：C6H5CH3 + 3H2 → C6H11CH3反应中，苯乙烷（甲苯）和氢气在催化剂的作用下发生反应，生成环己基甲烷。
这个反应是通过重氮化钠（NaNH2）作为催化剂进行的。
在这个过程中，氢气被添加到苯环中，形成环己基基团，同时苯环上的甲基被氢原子取代，生成环己基甲烷。
苯加氢反应是一种重要的有机合成方法，它可以用来合成一系列环烷烃衍生物。
环烷烃是许多有机化合物的基础，如柴油、石油和橡胶等。
苯加氢反应在化工工业中具有广泛的应用。
苯加氢反应的实验条件可以根据不同的反应要求进行调控，一般来说，反应温度和压力是影响反应速率和产率的两个重要参数。
当温度较高时，反应速率会增加，但同时也会造成不必要的副反应。
在实际反应过程中需要根据具体情况来选择适当的反应条件。
苯加氢反应是一种重要的有机合成方法，通过这种反应可以合成出许多重要的有机化合物。
合成化学家们不断地在研究和探索新的反应方法，以满足社会对高效合成方法的需求。
相信随着科学技术的不断发展，苯加氢反应及其它合成方法将会得到更好的应用和发展。
第二篇示例：苯加氢反应是有机化学领域中一个重要的反应，其反应方程式为C6H6 + 3H2 → C6H12。
在这个反应中，苯（C6H6）与氢气（H2）在催化剂的作用下，反应生成环己烷（C6H12）。
苯是一个由六个碳原子和六个氢原子组成的芳香烃，而环己烷则是一个由六个碳原子和十二个氢原子组成的脂肪烃。
苯加氢反应是一个重要的工业反应，用于生产环己烷等烷烃类化合物。
在工业生产中，这个反应通常在高温高压下进行，以提高反应速率和产率。
通常会使用一些催化剂，例如铂、钯、镍等金属催化剂，以促进反应的进行。
苯加氢制环己烷项目可行性研究报告编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：高级工程师：高建关于编制苯加氢制环己烷项目可行性研究报告编制说明（模版型）【立项 批地 融资 招商】核心提示：1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。
2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整）编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司专业撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书商业计划书可行性研究报告目录第一章总论 (1)1.1项目概要 (1)1.1.1项目名称 (1)1.1.2项目建设单位 (1)1.1.3项目建设性质 (1)1.1.4项目建设地点 (1)1.1.5项目主管部门 (1)1.1.6项目投资规模 (2)1.1.7项目建设规模 (2)1.1.8项目资金来源 (3)1.1.9项目建设期限 (3)1.2项目建设单位介绍 (3)1.3编制依据 (3)1.4编制原则 (4)1.5研究范围 (5)1.6主要经济技术指标 (5)1.7综合评价 (6)第二章项目背景及必要性可行性分析 (7)2.1项目提出背景 (7)2.2本次建设项目发起缘由 (7)2.3项目建设必要性分析 (7)2.3.1促进我国苯加氢制环己烷产业快速发展的需要 (8)2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8)2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8)2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8)2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9)2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9)2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10)2.4项目可行性分析 (10)2.4.1政策可行性 (10)2.4.2市场可行性 (10)2.4.3技术可行性 (11)2.4.4管理可行性 (11)2.4.5财务可行性 (11)2.5苯加氢制环己烷项目发展概况 (12)2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (12)2.5.2试验试制工作情况 (12)2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (13)2.5.4苯加氢制环己烷项目建议书的编制、提出及审批过程 (13)2.6分析结论 (13)第三章行业市场分析 (15)3.1市场调查 (15)3.1.1拟建项目产出物用途调查 (15)3.1.2产品现有生产能力调查 (15)3.1.3产品产量及销售量调查 (16)3.1.4替代产品调查 (16)3.1.5产品价格调查 (16)3.1.6国外市场调查 (17)3.2市场预测 (17)3.2.1国内市场需求预测 (17)3.2.2产品出口或进口替代分析 (18)3.2.3价格预测 (18)3.3市场推销战略 (18)3.3.1推销方式 (19)3.3.2推销措施 (19)3.3.3促销价格制度 (19)3.3.4产品销售费用预测 (20)3.4产品方案和建设规模 (20)3.4.1产品方案 (20)3.4.2建设规模 (20)3.5产品销售收入预测 (21)3.6市场分析结论 (21)第四章项目建设条件 (22)4.1地理位置选择 (22)4.2区域投资环境 (23)4.2.1区域地理位置 (23)4.2.2区域概况 (23)4.2.3区域地理气候条件 (24)4.2.4区域交通运输条件 (24)4.2.5区域资源概况 (24)4.2.6区域经济建设 (25)4.3项目所在工业园区概况 (25)4.3.1基础设施建设 (25)4.3.2产业发展概况 (26)4.3.3园区发展方向 (27)4.4区域投资环境小结 (28)第五章总体建设方案 (29)5.1总图布置原则 (29)5.2土建方案 (29)5.2.1总体规划方案 (29)5.2.2土建工程方案 (30)5.3主要建设内容 (31)5.4工程管线布置方案 (32)5.4.1给排水 (32)5.4.2供电 (33)5.5道路设计 (35)5.6总图运输方案 (36)5.7土地利用情况 (36)5.7.1项目用地规划选址 (36)5.7.2用地规模及用地类型 (36)第六章产品方案 (38)6.1产品方案 (38)6.2产品性能优势 (38)6.3产品执行标准 (38)6.4产品生产规模确定 (38)6.5产品工艺流程 (39)6.5.1产品工艺方案选择 (39)6.5.2产品工艺流程 (39)6.6主要生产车间布置方案 (39)6.7总平面布置和运输 (40)6.7.1总平面布置原则 (40)6.7.2厂内外运输方案 (40)6.8仓储方案 (40)第七章原料供应及设备选型 (41)7.1主要原材料供应 (41)7.2主要设备选型 (41)7.2.1设备选型原则 (42)7.2.2主要设备明细 (43)第八章节约能源方案 (44)8.1本项目遵循的合理用能标准及节能设计规范 (44)8.2建设项目能源消耗种类和数量分析 (44)8.2.1能源消耗种类 (44)8.2.2能源消耗数量分析 (44)8.3项目所在地能源供应状况分析 (45)8.4主要能耗指标及分析 (45)8.4.1项目能耗分析 (45)8.4.2国家能耗指标 (46)8.5节能措施和节能效果分析 (46)8.5.1工业节能 (46)8.5.2电能计量及节能措施 (47)8.5.3节水措施 (47)8.5.4建筑节能 (48)8.5.5企业节能管理 (49)8.6结论 (49)第九章环境保护与消防措施 (50)9.1设计依据及原则 (50)9.1.1环境保护设计依据 (50)9.1.2设计原则 (50)9.2建设地环境条件 (51)9.3 项目建设和生产对环境的影响 (51)9.3.1 项目建设对环境的影响 (51)9.3.2 项目生产过程产生的污染物 (52)9.4 环境保护措施方案 (53)9.4.1 项目建设期环保措施 (53)9.4.2 项目运营期环保措施 (54)9.4.3环境管理与监测机构 (56)9.5绿化方案 (56)9.6消防措施 (56)9.6.1设计依据 (56)9.6.2防范措施 (57)9.6.3消防管理 (58)9.6.4消防设施及措施 (59)9.6.5消防措施的预期效果 (59)第十章劳动安全卫生 (60)10.1 编制依据 (60)10.2概况 (60)10.3 劳动安全 (60)10.3.1工程消防 (60)10.3.2防火防爆设计 (61)10.3.3电气安全与接地 (61)10.3.4设备防雷及接零保护 (61)10.3.5抗震设防措施 (62)10.4劳动卫生 (62)10.4.1工业卫生设施 (62)10.4.2防暑降温及冬季采暖 (63)10.4.3个人卫生 (63)10.4.4照明 (63)10.4.5噪声 (63)10.4.6防烫伤 (63)10.4.7个人防护 (64)10.4.8安全教育 (64)第十一章企业组织机构与劳动定员 (65)11.1组织机构 (65)11.2激励和约束机制 (65)11.3人力资源管理 (66)11.4劳动定员 (66)11.5福利待遇 (67)第十二章项目实施规划 (68)12.1建设工期的规划 (68)12.2 建设工期 (68)12.3实施进度安排 (68)第十三章投资估算与资金筹措 (69)13.1投资估算依据 (69)13.2建设投资估算 (69)13.3流动资金估算 (70)13.4资金筹措 (70)13.5项目投资总额 (70)13.6资金使用和管理 (73)第十四章财务及经济评价 (74)14.1总成本费用估算 (74)14.1.1基本数据的确立 (74)14.1.2产品成本 (75)14.1.3平均产品利润与销售税金 (76)14.2财务评价 (76)14.2.1项目投资回收期 (76)14.2.2项目投资利润率 (77)14.2.3不确定性分析 (77)14.3综合效益评价结论 (80)第十五章风险分析及规避 (82)15.1项目风险因素 (82)15.1.1不可抗力因素风险 (82)15.1.2技术风险 (82)15.1.3市场风险 (82)15.1.4资金管理风险 (83)15.2风险规避对策 (83)15.2.1不可抗力因素风险规避对策 (83)15.2.2技术风险规避对策 (83)15.2.3市场风险规避对策 (83)15.2.4资金管理风险规避对策 (84)第十六章招标方案 (85)16.1招标管理 (85)16.2招标依据 (85)16.3招标范围 (85)16.4招标方式 (86)16.5招标程序 (86)16.6评标程序 (87)16.7发放中标通知书 (87)16.8招投标书面情况报告备案 (87)16.9合同备案 (87)第十七章结论与建议 (89)17.1结论 (89)17.2建议 (89)附表 (90)附表1 销售收入预测表 (90)附表2 总成本表 (91)附表3 外购原材料表 (93)附表4 外购燃料及动力费表 (94)附表5 工资及福利表 (96)附表6 利润与利润分配表 (97)附表7 固定资产折旧费用表 (98)附表8 无形资产及递延资产摊销表 (99)附表9 流动资金估算表 (100)附表10 资产负债表 (102)附表11 资本金现金流量表 (103)附表12 财务计划现金流量表 (105)附表13 项目投资现金量表 (107)附表14 借款偿还计划表 (109) (113)第一章总论总论作为可行性研究报告的首章，要综合叙述研究报告中各章节的主要问题和研究结论，并对项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。
****** 华南理工大学2000级博士研究生学位课程 ******《化工过程模拟和优化》课程设计项目名称：苯加氢合成环己烷过程设计专业：化学工程指导教授：学生：目录1 概述 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 生产方式的选择 (3)1.3 工艺流程方块图 (3)1.4 原料质量要求与产品规格 (4)2 工艺流程 (4)2.1工艺流程图 (4)2.2 流程叙述 (4)2.3 流程特点 (5)3 反应系统 (5)3.1 反应方程式 (5)3.2 反应器型式 (5)3.3 反应条件 (5)3.4 产量与进料 (6)3.5催化剂 (6)3.6 反应系统物料衡算 (6)4 分离系统 (7)4.1 分离次序原则 (7)4.2 分离方案 (8)4.3 分离条件的确定 (8)4.4 分离系统的物料衡算 (8)5 能量衡算 (9)5.1 能量衡算结果 (9)5.2 能量衡算分析与讨论 (9)6 参考文献 (10)7 附录 (10)7.1 Aspen 计算流程图 (10)7.2 Aspen 输入输出文件 (10)年产47700吨环己烷过程设计1 概述1.1设计任务项目名称：环己烷生产过程设计 产品名称：环己烷 产品规格：纯度99.9%生产能力：47700吨/年（与50000吨/年己内酰胺厂配套）产品用途：环己烷是用于生产环己醇、环己酮和己二酸的原料，也可用作有机溶剂等。
环己酮进一步生产己内酰胺、聚酰胺6纤维（尼龙6）。
尼龙6具有广泛用途，民用：可纯纺和混纺作衣料、针织品、地毯等；工业：作轮胎的帘子线、帐篷、绳索、降落伞等。
1.2 生产方式的选择工业上生产环己烷有石油馏分分离法和苯加氢法两种。
1.2.1 石油馏分分离法原油中一般含有0.5~1%的环己烷，而粗汽油中约含有5~15%。
将以环己烷为基本组分的汽油进行分离，分出65.6~85.3℃馏分，其中主要含环己烷及甲基环戊烷，然后在80℃，用三氯化铝作催化剂进行处理，此时甲基环戊烷异构化为环己烷. 异构化后的产物，再经过蒸馏、高温裂解（除去烷烃）、溶剂处理（除去芳烃和烯烃）等一系列操作，最后可得到纯度为95%以上的环己烷。
苯加氢的危险化工工艺
苯加氢是一种常见的化工工艺，主要用于生产环己烷和环己酮等有机化合物。
然而，苯加氢过程中存在一定的危险性，主要包括以下几个方面：
1. 爆炸危险：苯是一种易燃物质，与氢气混合后具有较广的可燃范围。
若在加氢过程中发生泄漏，苯气体与空气中的氧气可能形成可燃混合物，一旦遇到火源或电火花，可能引发爆炸事故。
2. 毒性危险：苯是一种高毒化学物质，对人体呼吸系统、中枢神经系统和血液系统等都具有一定的毒性。
在苯加氢过程中，操作人员需要严格控制苯的浓度和接触时间，以减少对人体的危害。
3. 反应条件控制困难：苯加氢反应需要准确控制温度、压力和速度等参数，否则可能引发副反应，甚至导致设备损坏和事故发生。
因此，对设备的监控和操作技术要求较高。
4. 废气处理难题：苯加氢后产生的废气中可能含有苯、环己烷等有机物和氢气等气体。
这些废气需要进行有效的处理，以防止对环境造成污染和危害。
为了降低苯加氢工艺的危险性，化工生产企业需要采取严格的安全措施，如严格遵守操作规程、安全操作规定和个人防护要求，建立完善的应急预案和事故处理
机制，进行员工培训和技能提升等措施，以确保工艺操作的安全性和可靠性。
一、环己烷的工艺介绍：工业生产中，环己烷的生产方法分为苯加氢法和石油烃馏分的分馏精制法。
苯加氢法是环己烷的主要生产方法，可分为液相法和气相法。
液相苯加氢的工艺特点是反应稳定、平和，转化率和收率也很高；但必须要有后反应,，能耗也较高，氢气的利用率仅为85% ；典型工艺有IFP 法、BP 法和Arosat法。
气相苯加氢的工艺特点是工艺气体混合均匀，转化率和收率均很高，但反应激烈，易出现飞温现象；典型工艺有Brxane，ARCO，UOP，Houdry，Hy-toray法。
二、反应物与产物的介绍：1.氢气分子式：H2沸点：-252.77℃(20.38K)熔点：-259.2℃密度：0.09kg/m3相对分子质量：2.016方法：电解、裂解、煤制气等三相点：-254.4℃液体密度(平衡状态，-252.8℃)：169kg/m3气体密度(101.325kPa，0℃)：0.0899kg/m3比容(101.325kPa，21.2℃)：5.987m3/kg气液容积比(15℃，100kPa)：974L/L临界温度：-234.8℃临界压力：1664.8kPa临界密度：66.8kg/m3熔化热(-254.5℃)(平衡态)：48.84kJ/kg气化热△Hv(-249.5℃)：305kJ/kg热值：1.4108 J/kg规格：含有少量的甲烷2%左右。
2苯名称：中文名称：安息油，净苯，动力苯，纯苯，溶液苯，困净苯，困净苯别名：Benzol，Phenyl hydride，Phenyl hydride ，Cyclohexatriene ，Coal naphtha ，Phene化学式：C6H6相对分子质量：78.11性状：无色透明液体。
有芳香气味。
具强折光性。
易挥发。
能与乙醇、乙醚、丙酮、四氯化碳、二硫化碳、冰乙酸和油类任意混溶，微溶于水。
燃烧时的火焰光亮而带黑烟。
相对密度(d154)0.8787。
熔点5.5℃。
沸点80.1℃。
折光率(n20D)1.50108。
氢气和苯生产环己烷摩尔生成焓
本文探讨了氢气和苯生产环己烷的摩尔生成焓。
在这个过程中，苯和氢气反应生成环己烷，产生的反应热被称为生成焓。
我们将介绍如何计算这个反应的生成焓，以及产生的环己烷的性质。
首先，我们需要知道苯和氢气反应生成环己烷的化学方程式：
C6H6 + 3H2 → C6H12
根据热力学定律，我们可以计算出这个反应的生成焓。
生成焓可以用以下公式表示：
ΔH = ΣH(products) - ΣH(reactants)
其中，ΣH表示化学式中每种化合物的焓值之和。
在本例中，我们需要计算环己烷和反应物苯和氢气的焓值。
根据热力学性质，我们可以假设反应发生在标准状况下（25°C 和1 atm）。
我们可以使用常见的热力学数据手册来查找反应物和产物的标准生成焓值。
对于苯，其标准生成焓为82.9 kJ/mol。
对于氢气，其标准生成焓为0 kJ/mol。
对于环己烷，其标准生成焓为-156.6 kJ/mol。
因此，我们可以使用上述公式计算反应的生成焓：
ΔH = (-156.6 kJ/mol) - [82.9 kJ/mol + 3(0 kJ/mol)] = -320.3 kJ/mol
这意味着在标准条件下，苯和氢气反应生成环己烷时，释放了320.3 kJ/mol的能量。
最后，我们可以探讨环己烷的性质。
环己烷是一种无色、易挥发
的有机液体，具有较低的沸点和密度。
它在工业上被广泛用作溶剂和燃料，也是一种常见的非极性溶剂。
它的化学结构使其易于与其他有机化合物反应，因此它在许多化学过程中都发挥着重要作用。
生产原理简述1苯加氢1.1反应原理苯分子在一定的温度、压力和催化剂存在的条件下，与氢分子发生加成反应，生成环己烷，并放出大量的反应热。
Ni-Al2O3C6H6+3H2————→ C6H12+△H，△H=-216.5KJ/mol135～180℃Ni-Al2O3C7H8+3H2 ————→ C7H14+△H，△H=-204KJ/mol180℃该反应为体积缩小放热的平衡反应，高压低温有利于反应向右进行。
以Al2O3为载体的镍催化剂，具有六方晶体结构，镍原子之间的距离为2.48A。
，具有满足使氢活化的最佳晶格参数，因而可与苯环结构相适应，使苯加氢具有满意的效率和良好的选择性。
在苯加氢过程中，首先是氢分子在催化剂表面受到两个距离适中的活性中心吸附而变形，造成氢原子之间键的断裂，从而发生氢的离解。
↓NiH2 =====2H++2e苯分子在镍表面上，由于结构上的适应，苯环上的碳原子被催化剂表面的活化中心吸引，在活化中心拉力的作用下，使苯环上的三个键减弱而活化，并接受表面氢所放出的电子而使苯环离子化，带上负电。
这样，在催化剂的表面上，被吸引的和活化了的苯分子随着活化中心移动，带有两种相反电荷的离子彼此吸引而中和各自的电性，同时活化了的π键，被活性氢原子所饱和，从而完成了苯环上的加氢反应。
苯与氢在催化剂表面进行加氢反应的过程，一般有以下几个步骤：①苯和氢的气体主流扩散到催化剂颗粒的外表面。
②苯氢组分从颗粒外表面通过微孔扩散到催化剂颗粒的内表面。
③苯、氢组分在内表面上被吸附。
④被吸附的苯、氢组分在内表面上进行加氢反应，生成环己烷。
⑤环己烷组分在内表面脱附。
⑥环己烷组分从催化剂颗粒内表面通过微孔扩散到催化剂颗粒外表面。
⑦反应生成物环己烷从催化剂颗粒外表面扩散到气体主流中。
在以上过程中，关键是被吸引的和活化了的苯分子在催化剂颗粒内表面活化中心的吸附、移动和反应，这一反应过程与一般的气固相催化反应过程是一致的。
1.2影响因素1.2.1反应器结构的影响苯加氢反应是在固定床列管反应器中进行的放热反应，以管间热水汽化的方式移出反应热。
苯加氢制环己烷 四、苯加氢制环己烷 环己烷主要(占总产量90%以上)用来生产环己醇、环己酮及己二酸,后三者是制造尼龙-6和尼龙-66的重要原料。环己烷还用作树脂、油脂、橡胶和增塑剂等的溶剂。
用作尼龙原料的高纯度的环己烷主要由苯加氢制得。
工业上苯加氢生产环己烷有气相法和液相法两种。虽然美国杜邦公司早已开发成功气相加氢工艺,但大多数工厂仍采用液相加氢工艺,例如美国的Uop公司,法国石油研究所(IFP)等。气相法的优点是催化剂与产品分离容易,所需反应压力也较低,但设备多而大,投资费用比液相法高。
1.反应原理 (1)化学反应 在反应条件下,苯与氢可能发生下面各种反应: 数为7×107,在227℃时为1.86×102。氢压和温度对环己烷中苯的平衡浓度的影响示于图3-2-18。由图3-2-18可见,低温和高压对反应是有利的。相反,反应(2)和(4)则受到抑制;环己烷异构化反应是一个等摩尔反应,压力对反应影响不大。温度对反应(3)平衡的影响示于图3-2-19。由图3-2-19可知,甲基环己烷的平衡浓度随温度的提高而上升。为抑制这一副反应,也要求催化剂在较低温度下就有高的苯加氢活性,而且在催化剂上不存在酸性中心。
(3)催化剂和催化机理 对苯加氢有催化活性的金属有:Rh,Ru,Pt,W,Ni,Fe,Pd和Co等。常用金属按活性排列为:
Pt>Ni>Pd 加氢活性的比例为: KPt：Kni：KPd=18：7：1
这表明铂的活性比镍高2.6倍。但铂的价格为镍的几百倍,因此选择镍作为催化剂活性组分更经济。如前所述,苯加氢有气相和液相两种方法,对液相加氢而言,要求催化剂 是细微颗粒(粉末,粒度为20～100μm),能悬浮在反应液中进行液-固相加氢反应。考虑到反应要求低温高活性,而且苯环加氢比烯,炔加氢困难,工业上都选用骨架镍催化剂。用这种催化剂在3.5MPa的压力和不产生副反应的温度(200℃)下,反应速率很容易达到每克镍每分钟转化0.15mol苯的水平。骨架镍催化剂的制备过程为:先由镍和铝(重量比为1)在1500～1600℃下制成镍铝合金,然后研磨至粒度为0.04～0.25mm,再用氢氧化钠浸出铝,最后经洗涤和干燥得到高活性,多孔和高强度的骨架催化剂。由于活性高,在空气中极易自燃,故一般将它浸在乙醇中出售或经表面钝化处理变成不自燃的干燥粉末后出售。成品为黑色粉末,镍含量为65%,松密度为2.4g/cm3;苯的气相加氢催化剂为负载型Ni催化剂,要求载体有足够的强度承受工业条件下的机械应力,有足够的比表面积和适宜的孔径分布,能负载足够数量的镍盐(氧化镍)。此外,还要求载体对副反应没有催化活性。符合上述条件,工业上应用的载体有高纯度氧化铝球(Φ2～4mm),SiO2和硅藻土等,比表面积210m2/g,松密度0.91g/cm3,孔隙度0.4cm3/g。现在,工 业上应用较多的液相催化剂牌号为法国的NiPS2,气相催化剂牌号为法国的LD143催化剂,它们都是由法国石油研究所(IFP)开发成功。除上述镍催化剂外,也有采用Ni-Pd催化剂,硫化镍和硫化钯催化剂。硫化物催化剂虽然不怕原料苯中硫化物的毒害,但要求高温(450℃)和高压(31.0MPa)。
关于催化加氢反应机理,即使像乙烯加氢这样一个简单的反应,认识也不一致。分岐主要集中在①氢是否也发生化学吸附;②作用物在催化剂表面是发生单位(独位)吸附还是多位吸附;③氢与吸附在催化剂表面的作用物分子是怎样反应的。以苯加氢生成环己烷为例,就提出了两种不同的机理,一种认为苯分子在催化剂表面发生多位吸附,形成,然后发生加氢反应,生成环己烷。近年来又提出了另一种观点,认为苯分子只与催化剂表面一个活性中心发生化学吸附(即独位吸附),形成π-键合吸附物,然后吸附的氢原子逐步加到吸附的苯分子上,即
上述二种反应机理,还留待进一步实验验证。
(4)反应动力学 Louvain的动力学学派专门研究过在镍催化剂上苯加氢的反应动力学。研究表明,在骨架镍催化剂催化下,苯在高压、液相、温度低于200℃下加氢,苯转化率从低升至90%以上,反应对苯为零级,当转化率在95%以上时,对苯的反应级数变得接近于1。对氢而言,在所研究的压力范围内对氢为零级反应。实验结果示于图3-2-20。这一实验结果可用苯和氢之间的非 竞争吸附来解积,并可用下列速率方程式表示:
图3-2-20 液相苯加氢反应动力学级数的实验测定
式中: bB—苯的吸附系数; bc—环己烷的吸附系数 CB—苯的浓度; Cc—环己烷的浓度; PH2—氢分压. 直到转化率为90%都观察到对苯为零级反应这一现象说明苯在催化剂上强烈吸附,在0～90%这一范围内r等于k,活化能接近54.36kJ/mol。
对芳烃在高转化率下的反应级数还没有确切的解释。有可能是因为,在苯浓度很低时,bBCB项与(1+bcCc)相比变得可以忽略不计,也有可能是因为扩散阻力造成的。
对气相催化加氢,经实验测定,有如下动力学方程:
r=k*p0.5H2 (反应温度<100℃) r=k*p0.5苯*p３Ｈ２ (反应温度>200℃)
上列第二式表明,当反应温度大于200℃,氢压的变化对反应速度十分敏感。
2.工艺条件的选择 (1)原料的精制 原料氢气可来源于合成气,石脑油催化重整气,石油烃蒸气热裂 解气以及甲苯烷基化装置来气体,其中的氢含量可在57%～96%之间波动。原料氢气中水和CO会使催化剂中毒,可通过甲烷化让CO转变为对催化剂无毒害的甲烷。接着进行干燥以除去由甲烷化产生的水分。要求水分不得超过反应温度下水在环己烷中的溶解度,若超过,产生的游离水会导致催化剂聚结和失活。氢气中的硫(主要是H2S)太高,如超过5ul·l-1,则也要用碱液吸收精制方可投入装置使用。苯中的硫化物含量要严格控制,在反应条件下,硫化物会与催化剂反应,生成镍的硫化物和硫醇盐,例如，就噻吩而言，有下面的反应:
镍的硫醇盐和镍的硫化物都没有活性。当镍吸附其重量的0.5%～2%的硫时,就会完全失 活。为保护催化剂的活性,延长催化剂的使用寿命要求原料苯中硫含量小于5 ul·l-1 。
(2)反应温度 液相加氢反应温度控制在180～200℃,气相加氢反应温度稍高,采用贵金属催化剂和列管式反应器时为220～370℃,采用绝热式反应器和镍催化剂时为200～350℃。在上述温度范围内,催化剂已具有足够快的反应速度,而副反应则不十分明显。
(3)操作压力 液相法一般维持在2.0～3.0MPa,以保证主反应器中液相的稳定。在此压力下,由液相蒸发带走的反应热约占总反应热的20%,其余80%由器外换热器移走。气相法操作压力为3.0～3.5Mpa。
(4)空速 IFP的NiPS2骨架镍催化剂性能优良,在硫含量为1ppm时,1kg镍可以加氢10t苯,在重量空速(WHSV)为5的条件下操作,不添加新鲜催化剂的周期寿命可长达2000h。苯的转化率在反应开始时可达99.99%,周期末降至95%。
3.CST反应器在苯加氢工艺中的应用 气相法有列管式和绝热式两种。液相法,例如IFP法苯加氢工艺采用二个化学反应器。主反应器选用连续搅拌槽式(CST)反应器。为使催化剂很好的悬浮在反应液中,并使反应热用器外换热器及时移走,除采用氢气鼓泡外,反应液还用泵在换热器和反应器之间作强制循环,以保持固-液-气三相的良好接触。采用CST反应器的优点是可以利用自体致冷作用排除反应热,反应温度也容易控制,不足之处是它属全返混流反应器,转化率不可能很高。由前述反应原理可知,当转化率在95%以下时,反应对苯为零级,此时反应速度很快,对CST反应器,转化率达到95%以上并非难事,再加上它有上述优点,因此选用它作为液相加氢反应器是合适的。工业级环己烷要求苯含量小于1000ug·g-1,即环己烷纯度在99.9%以上。因此,除CST 图3-2-21 IFP苯加氢工艺的方块图
图3-2-22 海德拉法流程图 图3-2-23 IFP法苯加氢生产环己烷工
艺流程图
反应器外,还需增设一台反应器对反应液作进一步加氢处理。此时若再增设一台CST反应器显然不合适,所需设备多,反应时间长而且转化率达到99.9%以上仍有一定难度。比较合适的是增设一台称之为精制反应器的气相加氢反应器,它属活塞流反应器,转化率可以很高,由于加氢负荷小(只有5%的苯),使用催化剂量少,设备也可做得较小。此外,从观察小反应器中温度的变化还可发现主反应器催化剂活性是否正常,若催化剂失活严重,精制反应器因加氢负荷明显增高,温度会迅速上升。 图3-2-21示出了IFP法工艺的方块图。由图3-2-21可知,氢气中的CO经甲烷化反应,脱除率可达97%以上(CO残留量为300ul·l-1);环己烷经精制反应器后,其中的苯约为20ug·g-1 。ul·l-1
4.工艺流程 (1)气相法工艺流程 气相法有贝克森法、HA-84法、海德拉法、霍德赖法等,其中海德拉法是现有的苯加氢方法中第一个工业化的方法。图3-2-22为海德拉法流程简图。采用三个绝热反应器。反应热通过在反应器间设置的冷却器消除(图中末画出),原先采用铂催化剂,以锂盐为助催化剂,后来自行研制出镍催化剂。铂催化剂抗硫性能好,允许苯中硫化物的硫含量达300 ul·l-1,但价格昂贵。反应温度200～350℃,为保证苯的高转化率,最后一台反应器出口温度应保持在275℃以下。ｎ(氢)/ｎ（苯）通过循环保持在2∶1时,反应器的压力保持在3.0MPa左右,气体每间隔一段时间须放空,务必使系统中气体的氢含量始终保持在30%以上。
