苯部分加氢为复合反应,H2由气相进入水相,并扩散到催化剂表面,BZ由油相进入水相再扩散到催化剂表面,H2和BZ被吸附在活性点上发生反应,产物脱吸附后扩散回油相,完成反应。
苯加氢化学反应方程:
C6H6+2H2→C6H10 ΔH=-95kJ/mol
C6H6+3H2→C6H12 ΔH=-215kJ/mol
苯部分加氢反应器采用的是搅拌鼓泡式、二级串联全混流反应器,反应物同时加入一级反应器,在一级反应器中设有气体分布器和液体分布器,物料从一级反应器溢流到二级反应器,在二级反应器下游设有分离罐,催化剂在分离罐分离后循环回一级反应器,本反应为放热反应,设有热移除装置。
本装置采用的的催化剂是Ru-Zn催化剂,具有收率高、副产物少、能耗低、无腐蚀等优点。该催化剂主要由:主催化剂、分散剂ZrO2、母液ZnSO4、助剂Zn(HO)2组成。
反应受到很多因素的影响,比如:氢苯比、浆料循环比、温度、压力、催化剂特性、搅拌转速等。在众多影响反应的的因素中,好多因素存在一个动态平衡和最优解,比如提高温度会增加分子的碰撞频率和加快分子在各相间的传质速率,加速反应,但温度过高会加速催化剂粒径的增大,表面积的减小,反应活性点个数减少,减慢反应;增加搅拌转速会增加分子的传质,加速反应,但搅拌转速过快也同样会加速催化剂粒径变大,减慢反应。因此在日常生产中需要一个最优生产条件。
本文根据本生产区域2019年4月到12月共8个月所得到的八百多组的数据,把所得数据导入软件生成曲线,并把曲线做简单的平滑处理,依据曲线定性分析了影响收率和选择性的因素。数据录入和作图软件用到origin。
增加氢苯比会提高转化率降低选择性,苯加氢反应的目标产物是环己烯,收率就是转化率和选择性的乘积。图一共四幅曲线,分别是氢苯比和转化率的双曲线对比图,转化率和收率的双曲线对比图,氢苯比和收率的双曲线对比图和氢苯比和选择性的双曲线对比图。由图可知氢苯比和转化率成正比例关系,转化率和收率成正比例关系,氢苯比和收率成正比例关系,氢苯比和选择性成反比例关系,所以,增加氢苯比会提高收率。
图一
提高温度会增加分子的碰撞频率间接增加有效碰撞次数,同时也会增加分子在各相间的传质速率,所以增加温度会加快反应。图二有三幅图,分别是温度和选择性的双曲线对比图,压力和选择性的双曲线对比图和氢苯比和选择性的双曲线对比图。由图可知,提高温度会增加选择性,降低氢苯比也会增加选择性。

图二
综上所述:氢苯比是影响收率的关键因素。选择性的影响因素很多,氢苯比和选择性成负相关,一定条件下,温度和选择性成正相关,所以,氢苯比和温度都是影响选择性的关键因素。
注:用到的数据全部为生产数据,不是排除若干因素后单一分析固定因素的影响,不具备实验室的严谨性,所以只是希望用大量数据掩盖一些可能的误差,最终尝试性的得出一些定性的结论。
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