合成环己烷精馏工艺模拟设计开题报告

1. 研究目的与意义

环己烷常温下为无色有刺激性气味的液体，易挥发，易燃。环己烷不溶于水，可与乙醇，乙醚等有机溶剂互溶。环己烷作为一种重要的有机化工原料主要用于制备环己醇、环己酮、尼龙-6、尼龙-66等有机产品。环己烷的毒性比苯小，且能溶解合成橡胶、树脂、油脂、沥青等多种有机物，因此，常用作代替苯的有机溶剂。由于环己烷用途的广泛，目前国内外环己烷的需求量和产量逐年增长。

环己烷目前主要由苯催化加氢工艺生产，按照反应物的相态，其生产工艺可分为气相法和液相法。气相法的应用比较早，其中uop法是最早在工业生产上应用的工艺。气相法与液相法的转化率和收率均很高，但气相法反应激烈，较难控制，液相法反应温和易于控制，但因有两次反应，能耗也更高，氢气利用率不及气相法。苯加氢使用的催化剂为铂，镍等过渡金属元素及其化合物，镍系催化剂较为便宜，但性能不及铂、钯、钌等贵金属系催化剂，目前国内外研究的主流是铂系催化剂。现阶段我国主要使用镍系催化剂，通过液相法工艺生产环己烷，使用二甲基亚砜等有机溶剂作为萃取剂，通过萃取精馏分离出环己烷产品。

苯催化加氢的产物中含有苯、环己烷及环己烯等。苯和环己烷的相对挥发度小，能形成共沸物。一般的精馏操作难以分离苯和环己烷的混合物，需要萃取精馏和恒沸精馏来分离。对于苯-环己烷物系，更适合使用萃取精馏进行分离。萃取精馏是通过向原料液加入萃取剂来改变原料液中各组分间的相对挥发度，再通过精馏操作来完成分离。萃取精馏操作过程较为简单，但选取的萃取剂沸点要求明显高于原料液中各组分的沸点，且不与组分形成恒沸物。

2. 研究内容与预期目标

主要内容：查阅文献，了解环己烷现有主要的生产方法及国内外发展趋势，确定研究方向。通过对比环己烷各种生产方法的优缺点，确定本设计采用的方法，用Aspen Plus软件对所选生产方法的工艺流程进行模拟和设计。

预期目标：完成有关环己烷的生产方法的文献综述；对本课题的生产方法进行确定；对确定的设计方案予以叙述和说明；设计工艺流程并完成过程及设备的工艺计算，对塔器和设备进行选型；制定各单元设备的自控方案；完成对车间及设备的布置设计；绘制工程图纸。

3. 研究方法与步骤

研究方法：查阅文献，对比分析法，用化工模拟软件模拟。

步骤：（1）通过查阅文献，了解环己烷的生产方法，包括精馏分离出环己烷的工艺流程；

（2）利用对比分析的方法，比较各种生产方法的优劣，最终确定本设计的工艺设计方案；

4. 参考文献

[1] 孙兰义. 化工过程模拟实训 aspenplus教程. 北京：化学工业出版社，2017.

[2] 熊杰明，李江保. 化工流程模拟-aspenplus实例教程. 北京：化学工业出版社，2017.

[3] 刘良红，傅送保，朱泽华等.苯加氢制备环己烷工艺进展[j].化工进展，2004，23(6)：673-676

5. 工作计划

（1）2022年12月27日-2022年1月31日：查阅资料，完成开题报告；

（2）2022年2月1日-2022年3月11日：编写文献综述；（3）2022年3月14日-2022年3月17日；确定环己烷的生产方法；

（4）2022年3月18日-2022年3月25日；设计工艺流程；