工業(yè)上,
環(huán)己烷最初是通過原油蒸餾 直接分離獲得,其純度為85%。美國亨布爾石油公司和菲利浦石油公司通過使輕質(zhì)餾分油中甲基環(huán)戊烷異構(gòu)化 ,將環(huán)己烷純度提高到99%。進(jìn)入60年代,隨著聚酰胺生產(chǎn)的發(fā)展,對(duì)環(huán)己烷需要量迅速增長,用原油分離獲得的環(huán)己烷無論在數(shù)量上或質(zhì)量上都不能滿足要求,因此用苯 為原料加氫 生產(chǎn)環(huán)己烷的方法得到迅速發(fā)展。迄今,80%~85%的環(huán)己烷均由苯加氫制得,其余仍由原油直接蒸餾獲得。
苯加氫是強(qiáng)放熱反應(yīng),反應(yīng)常在一定壓力下進(jìn)行:
環(huán)己烷
苯可單程完全轉(zhuǎn)化,并獲得高純度的環(huán)己烷。加氫過程要求用非常純的苯為原料(苯中的含硫量在1ppm以下,通常利用催化重整 生產(chǎn)的苯和富氫為原料),具有較好的經(jīng)濟(jì)效果。
苯加氫制環(huán)己烷的工業(yè)生產(chǎn)方法很多,所用催化劑的類型、反應(yīng)操作條件、反應(yīng)器形式等各不相同,關(guān)鍵在于確保苯完全加氫的同時(shí),及時(shí)移出反應(yīng)熱,控制反應(yīng)溫度及停留時(shí)間,限制環(huán)己烷異構(gòu)成甲基環(huán)戊烷。加氫方法可分為液相法和氣相法兩類。氣相法反應(yīng)壓力較低,反應(yīng)溫度較高,反應(yīng)產(chǎn)物不需分離催化劑;液相法生產(chǎn)能力大,反應(yīng)條件溫和,可采用低純度(55%)的氫氣,可不設(shè)氫氣循環(huán)系統(tǒng)。
液相加氫法
法國石油研究所開發(fā)的方法,簡(jiǎn)稱IFP法,具有一定代表性,在世界上得到廣泛應(yīng)用。IFP法的加氫反應(yīng)裝置,由主反應(yīng)器和終反應(yīng)器串聯(lián)組成(見圖)。主反應(yīng)器為液相操作,采用懸浮的骨架鎳(見金屬催化劑 )為催化劑。反應(yīng)器內(nèi)通過氫氣鼓泡和液體循環(huán)的方法,移出反應(yīng)熱。反應(yīng)溫度200~225℃,壓力4.9MPa。通過主反應(yīng)器約有95%的苯轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷。終反應(yīng)器采用固定床氣相操作,未轉(zhuǎn)化的苯在此完全轉(zhuǎn)化,產(chǎn)品純度99.8%以上。
氣相加氫法
將苯蒸氣與氫的混合氣通過催化劑床層進(jìn)行加氫反應(yīng);一般用列管固定床反應(yīng)器 ,可以由兩個(gè)或三個(gè)串聯(lián),逐級(jí)升溫使苯完全轉(zhuǎn)化。海德拉法是美國環(huán)球油品公司 開發(fā)的第一個(gè)實(shí)現(xiàn)苯加氫工業(yè)化的方法,采用鎳催化劑絕熱反應(yīng)器,最后一臺(tái)反應(yīng)器出口溫度保持在275℃以下,壓力3MPa左右,環(huán)己烷產(chǎn)率在90%以上,純度大于99.9%。