南化催化所—徐金玉的开题报告2012新(修改).doc

东南大学成贤学院 毕业设计(论文)开题报告 化工与制药工程 系 化学工程与工艺 专业 学 生 姓 名： 徐金玉 学 号： 　　　　 设 计 地 点： 南化研究院 指 导 教 师： 魏士新 毕业设计（论文）开题报告 课 题 名 称环己烯水合制环己醇一、选题背景与意义 环已醇是优良的中高沸点有机化工产品，在有机化工工业、涂料和纺织工业等领域被广泛应用，如作为生产己二酸、己内酰胺、聚酰胺(尼龙-66)和各种乙烯树脂漆的原料，也可用作许多高分子聚合物的溶剂。目前生产环己醇的方法主要有环已烷氧化法、苯酚加氢和环己烯水合工艺。环已烷氧化工艺采用空气为氧化剂，不仅环己烷跟空气形成爆炸混合物，安全性差，还存在转化率低(只有7%-12%)、选择性差(70%-90%)和能耗高等缺点；苯酚加氢工艺中原料苯酚的价格比苯高很多，且需要消耗大量氢气和能耗，因此该工艺在应用上受到限制；环己烯水合工艺能够克服以上工艺缺陷，是环己醇生产和研究的主流方向。为此，国内外对环己醇制备工艺路线开展了许多研究，20 世纪80年代，日本旭化成公司提出了新工艺，由苯选择加氢生成环己烯和环己烯水合得环己醇两步反应工艺构成。该合成反应属于原子经济反应，且避免了因烃类的氧化而降低选择性问题，在物耗、能耗、环保、安全和成本等方面都有明显的优势。从目前的文献来看只有少数专利进行了报道，相关研究不多，世界上只有旭化成公司实现了此工艺路线的工业化。因此，开展环己烯水合制环己醇的研究具有很重大的意义。二、课题关键问题及难点 原料环己烯水合与产物环己醇脱水是一个可逆放热过程，需要选择合适的反应条件和催化剂来催化水合过程的顺利进行。因此如何找出最合适的反应条件和最合适的催化剂与原料配比是这个反应的重点及难点。 环己烯水合的反应影响因素主要有：a反应温度；b停留时间；c搅拌动力；d进料组成；e催化剂浆液浓度；f反应压力；g界面高低。对于水合反应我们应采取的控制措施为：a一般控制反应温度为120℃-140℃，提高反应温度会使反应平衡向你反应方向移动，降低反应温度又会导致反应速率变慢，单位时间内环己醇收率降低；b增加物料在反应器中的停留时间，可以使水合反应进一步进行，提高环己烯的转化率；c搅拌动力，搅拌器转速45rad/s，搅拌转速过小，传质情况不好，不利于正反应方向的进行，搅拌速度过大，会造成催化剂来不及沉降而流失；d严格控制进料中HA、DMAC、NOL、TOL等的含量，以提高转化率；e催化剂浓度适当提高但不能过高，否则不利于催化剂同油相的沉降分离，造成催化剂流失；f反应压力适当提高；g界面控制要协调一致，减少MH流失。 环己烯水合反应可选择连续或间歇地、有均相或非均相催化剂参与进行。用均相催化剂，环己烯的转化率在55 %-60 % 之间，环己醇的选择性小于95 % 。水合反应使用均相催化剂的缺点是催化剂用量高，与产品难分离，且对设备具有腐蚀性。非均相催化剂是SiO2/Al 2O3的物质的量比大于20 的沸石催化剂。高硅沸石有疏水性，有利于环己烯到达催化剂的活性表面，进行水合反应。催化剂的粒径、酸度等亦影响活性。在已研究的沸石中，ZSM-5 和ZSM-11 都有10 个环状网络形成的通道，能保证环己醇的选择性大于99 % 。目前工业生产所用的分子筛催化剂主要由日本旭化成公司开发。对于催化剂失活问题，旭化成公司也申请了一个烯烃水合分子筛催化剂液相再生的专利。 三、文献综述（或调研报告） 3.1环己烯性质及水合机理 3.1.1 环己烯的性质[1] 环己烯英文名称Cyclohexene，分子式：C6H10，分子量：82.15，熔点：–103.5℃，沸点：83℃，相对密度：0.8102，折射率：1.4465，闪点：–11.67℃，为无色透明液体，有特殊刺激性气味，不溶于水，易溶于醚。主要用于有机合成、油类萃取及用作溶剂。 3．1.2反应机理[2] 环己烯水合反应是一个酸催化反应，可以使用矿物酸、苯磺酸、强酸性离子交换树脂、分子筛等作为催化剂。 其反应机理为： 主反应：C6H10 + H2O→C6H11OH 副反应: C6H10 → CH3C5H7 （甲基环戊烯） CH3C5H7 + H2O→CH3C5H8OH（甲基环戊醇） C6H10 + C6H11OH→C6H11OC6H11 （二聚环己醚） 2C6H10 →C6H11C6H9 （重组分） 3.2环己烯水合制环己醇的反应工序[3] 3.2.1部分加氢工序 环己烯的合成法有环己醇脱水、卤化环己烷脱卤化氢等，但这些方法在工业上成本都很高。苯部分加氢可以得到环已烯，但从热力