林綿綿，沈燕藝，梁 寧，吳 丹，田 暉，鄭輝東

(1. 福州大學(xué)石油化工學(xué)院，福建 福州 350116； 2. 水利部發(fā)展研究中心，北京 海淀 100038； 3. 煙臺(tái)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264005)

?

環(huán)己烯水合生成環(huán)己醇過程設(shè)計(jì)與優(yōu)化

林綿綿1，沈燕藝1，梁 寧2，吳 丹1，田 暉3，鄭輝東1

(1. 福州大學(xué)石油化工學(xué)院，福建 福州 350116； 2. 水利部發(fā)展研究中心，北京 海淀 100038； 3. 煙臺(tái)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264005)

提出一種利用反應(yīng)精餾并加入異佛爾酮作為助溶劑的新方法生產(chǎn)環(huán)己醇. 反應(yīng)原料環(huán)己烯和水以及助溶劑異佛爾酮進(jìn)入反應(yīng)精餾塔RDC，RDC釜液再經(jīng)過兩個(gè)精餾塔(PDC1和PDC2)進(jìn)行純化分離得到高純度的環(huán)己醇和可以循環(huán)使用的異佛爾酮. 選用NRTL物性計(jì)算方法，使用Aspen Plus流程模擬軟件對(duì)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行模擬計(jì)算，最終可得到摩爾分?jǐn)?shù)為99.9%的高純度環(huán)己醇產(chǎn)品以及可循環(huán)使用的異佛爾酮，系統(tǒng)能耗為0.982 3 kW. 在此計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，研究反應(yīng)精餾塔中異佛爾酮和環(huán)己烯、 水和環(huán)己烯的摩爾配比，以及塔壓對(duì)環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率和系統(tǒng)能耗的影響，對(duì)整個(gè)工藝流程進(jìn)行了優(yōu)化，并和其他工藝的環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率進(jìn)行了比較.

環(huán)己烯； 水合法； 環(huán)己醇； 反應(yīng)精餾； 異佛爾酮

0 引言

環(huán)己醇是一種優(yōu)良的中高沸點(diǎn)的有機(jī)化工產(chǎn)品，主要作為生產(chǎn)己二酸、 己內(nèi)酰胺和聚酰胺-66等重要化工產(chǎn)品的中間原料[1]. 傳統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)己醇的方法有苯酚加氫法、 環(huán)己烷氧化法. 由于傳統(tǒng)方法存在原料制取過程復(fù)雜、 操作安全性差、 轉(zhuǎn)化率低等問題. 而環(huán)己烯水合法在體系安全性和產(chǎn)物選擇性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，成為生產(chǎn)環(huán)己醇最有前景的方法. 環(huán)己烯水合法包括直接法和間接法. 已有文獻(xiàn)研究了利用甲酸間接水合反應(yīng)生成環(huán)己醇的方法[2-4]，該法由環(huán)己烯先與甲酸反應(yīng)生成甲酸環(huán)己酯，甲酸環(huán)己酯與水反應(yīng)生成甲酸和環(huán)己醇，甲酸再作為反應(yīng)夾帶劑循環(huán)使用的間接水合生產(chǎn)工藝； 該工藝包括兩個(gè)反應(yīng)，需要兩個(gè)反應(yīng)精餾塔和兩個(gè)分層器，且該工藝存在多穩(wěn)態(tài)阻礙了對(duì)體系的操作和控制. 直接法比間接法簡(jiǎn)單，是由環(huán)己烯和水直接反應(yīng)生成環(huán)己醇，目前最成熟的環(huán)己烯直接水合工藝是由日本旭化成公司開發(fā)的[5]. 由于環(huán)己烯直接水合反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)僅為5.6(25 ℃時(shí))，明顯受到化學(xué)平衡的限制，而其反應(yīng)產(chǎn)物環(huán)己醇的沸點(diǎn)比原料環(huán)己烯和水的沸點(diǎn)都高很多，可通過反應(yīng)精餾的方法將環(huán)己烯和水從反應(yīng)體系中不斷移出從而打破化學(xué)平衡的限制，同時(shí)反應(yīng)熱還可被反應(yīng)精餾塔直接利用，已有文獻(xiàn)研究并證明了直接法反應(yīng)精餾的可行性[6-7]. Ye等[8]研究環(huán)己烯直接水合生成環(huán)己醇時(shí)考慮了反應(yīng)精餾塔中催化劑體積分?jǐn)?shù)和催化劑的有效性的影響后提出帶有側(cè)反應(yīng)器的反應(yīng)精餾流程，所需側(cè)反應(yīng)器中并聯(lián)的反應(yīng)器數(shù)量可能會(huì)較多. Chen等[9]使用過量水對(duì)環(huán)己烯直接水合生成環(huán)己醇過程模擬研究，該反應(yīng)精餾塔需要0.3 MPa的壓力，能耗、 塔要求等都較高.

由于反應(yīng)精餾塔中反應(yīng)、 精餾分離和液相分裂同時(shí)發(fā)生，而反應(yīng)原料環(huán)己烯和水的互溶度極低，為了提高反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，有人提出加入有機(jī)溶劑. 美國(guó)專利018223A1[10]報(bào)道了在環(huán)己烯水合反應(yīng)體系中添加有機(jī)溶劑作為反應(yīng)溶劑生產(chǎn)環(huán)己醇的方法，有機(jī)溶劑優(yōu)選異佛爾酮和亞乙基二醇單苯基醚，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有機(jī)溶劑能有效提高環(huán)己醇收率，且所用溶劑在后處理中易于分離. 勵(lì)娟等[11]考察了不同溶劑對(duì)環(huán)己烯水合反應(yīng)性能的影響，結(jié)果顯示優(yōu)選異佛爾酮為適宜的溶劑. Qiu等[12]提出了加入1,4-二氧六環(huán)作為助溶劑后環(huán)己烯直接水合反應(yīng)生成環(huán)己醇的反應(yīng)精餾過程，并利用殘余曲線證明其可行性，但未對(duì)其進(jìn)行模擬研究. 對(duì)于加入助溶劑的反應(yīng)精餾過程的研究未見有其他報(bào)道，因此，為提高環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率，綜合考慮以上兩種工藝，選擇以異佛爾酮作為助溶劑，設(shè)計(jì)一種反應(yīng)精餾并加入助溶劑的方法來生產(chǎn)環(huán)己醇，并且對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化.

1 流程建立

根據(jù)已有研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)己烯水合反應(yīng)生產(chǎn)環(huán)己醇工藝可以考慮采用反應(yīng)精餾過程，但是環(huán)己烯和水的互溶度極低，不利于水合反應(yīng)的進(jìn)行. 在反應(yīng)精餾過程中，可通過加入助溶劑來提高油水兩相的互溶度，從而提高水合反應(yīng)的反應(yīng)速率和環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率. 異佛爾酮作為反應(yīng)溶劑不會(huì)跟產(chǎn)物環(huán)己醇形成共沸物，在后處理中易于分離，在環(huán)己烯水合反應(yīng)條件下幾乎不參與反應(yīng)，溶劑損失少.

1.1 模擬流程

圖1 加入助溶劑的環(huán)己烯水合反應(yīng)精餾流程示意圖Fig.1 Flow scheme of the reactive distillation column of cyclohexene hydration reaction with cosolvent

工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1所示. 反應(yīng)原料環(huán)己烯、 水和助溶劑異佛爾酮一同進(jìn)料到反應(yīng)精餾塔RDC后，經(jīng)過兩個(gè)精餾塔(PDC1和PDC2)進(jìn)行純化，得到高純度的環(huán)己醇和可循環(huán)使用的異佛爾酮. 在RDC塔中，由于環(huán)己醇的沸點(diǎn)比原料環(huán)己烯和水都高很多，塔頂?shù)玫轿窗l(fā)生反應(yīng)的環(huán)己烯和水，環(huán)己烯和水的互溶性很差，使用簡(jiǎn)單的分層器1就能分離這兩種原料物質(zhì)，油相回流到RDC塔中. 塔底得到的產(chǎn)品包括環(huán)己醇、 異佛爾酮、 水(為提高環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率使用過量的水)和少量的環(huán)己烯. 為了分離掉部分水，將該流股先經(jīng)過分層器2，水在油相中的溶解度由于異佛爾酮的存在而增大，該股油相中仍含有部分水，將該股油相物流進(jìn)到PDC1中分離水，PDC1塔頂?shù)玫降氖撬约吧倭康沫h(huán)己烯和環(huán)己醇，可將該股物流循環(huán)回分層器1. 塔底得到的環(huán)己醇和異佛爾酮再通過一個(gè)精餾塔PDC2進(jìn)行分離，塔頂可得到高純度的環(huán)己醇產(chǎn)品，塔底得到可以循環(huán)使用的助溶劑異佛爾酮.

利用化工流程模擬計(jì)算軟件Aspen Plus，選用Radfrac模塊對(duì)提出的環(huán)己烯直接水合反應(yīng)生成環(huán)己醇流程進(jìn)行嚴(yán)格模擬研究.

1.2 動(dòng)力學(xué)模型

環(huán)己烯直接水合生成環(huán)己醇是一個(gè)可逆反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下式所示：

(1)

文獻(xiàn)[8]研究了以強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂A-36wet為催化劑的環(huán)己烯直接水合生成環(huán)己醇的動(dòng)力學(xué)，動(dòng)力學(xué)模型rNOL如下式：

1.3 熱力學(xué)模型

物性方法選擇使用NRTL活度系數(shù)模型來描述環(huán)己烯水合反應(yīng)體系的汽液相平衡和汽液液相平衡中液相的非理想性，模型參數(shù)由Aspen Plus數(shù)據(jù)庫(kù)模擬計(jì)算所得(見表1)，為了驗(yàn)證Aspen Plus計(jì)算得到的NRTL模型參數(shù)的可靠性，將101.3 kPa下環(huán)己烯直接水合反應(yīng)體系中純物質(zhì)沸點(diǎn)和二元共沸物共沸溫度、 共沸組成的文獻(xiàn)值[10, 13]與NRTL計(jì)算值進(jìn)行比較，誤差在可接受的范圍內(nèi)(溫度最大絕對(duì)誤差為0.74 ℃，摩爾組成的最大絕對(duì)誤差為0.003 mol)，結(jié)果見表2，可見由Aspen Plus計(jì)算所得的參數(shù)是可靠的.

表1 NRTL活度系數(shù)模型參數(shù)

表2 101.3 kPa下計(jì)算值與文獻(xiàn)值的比較

2 計(jì)算結(jié)果

采用化工流程模擬計(jì)算軟件Aspen Plus, 對(duì)提出的環(huán)己烯直接水合反應(yīng)生成環(huán)己醇的流程進(jìn)行嚴(yán)格模擬計(jì)算，進(jìn)料狀況為水和環(huán)己烯摩爾配比為1.6，異佛爾酮和環(huán)己烯摩爾配比為0.6，進(jìn)料溫度50 ℃； 反應(yīng)精餾塔(RDC)的數(shù)學(xué)模型選用比較簡(jiǎn)單的平衡級(jí)模型，塔壓172.2 kPa(不包括再沸器)，動(dòng)力學(xué)模型采用文獻(xiàn)[8]提出的模型，活度系數(shù)模型采用Aspen Plus中的NRTL模型. RDC、 PDC1和PDC2的各塔其他參數(shù)條件詳見表3. 固定以上模擬選項(xiàng)，模擬結(jié)果顯示該流程可得到摩爾分?jǐn)?shù)為99.9%的環(huán)己醇產(chǎn)品，且PDC2塔底產(chǎn)品異佛爾酮的摩爾分?jǐn)?shù)純度幾乎為100%，可循環(huán)回RDC塔使用.

表3 各塔參數(shù)表

3 流程優(yōu)化

在環(huán)己烯反應(yīng)精餾水合過程的模擬研究中，反應(yīng)精餾塔是研究的重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)反應(yīng)精餾塔的操作條件進(jìn)行優(yōu)化. 影響反應(yīng)精餾塔的操作因素很多，考察水和環(huán)己烯摩爾配比、 異佛爾酮和環(huán)己烯摩爾配比和塔壓對(duì)環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率以及系統(tǒng)總能耗的影響.

3.1 異佛爾酮和環(huán)己烯摩爾配比的影響

當(dāng)水和環(huán)己烯的進(jìn)料摩爾配比為1.6，塔壓為172.2 kPa時(shí)，考察異佛爾酮和環(huán)己烯摩爾配比對(duì)環(huán)己烯水合反應(yīng)中環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率以及系統(tǒng)總能耗的影響，結(jié)果如圖2所示. 從圖2(a)中可以看出環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率隨著異佛爾酮的進(jìn)料量增加先增加后減小，異佛爾酮進(jìn)料和環(huán)己烯摩爾配比為0.6時(shí)轉(zhuǎn)化率最高； 根據(jù)勵(lì)娟等[11]的研究，當(dāng)增大溶劑用量，可以提高環(huán)己烯和水的互溶度從而提高環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率，但溶劑用量過大時(shí)，反應(yīng)原料被稀釋，使得轉(zhuǎn)化率反而減小. 而從圖2(b)中可以看出系統(tǒng)總能耗隨著異佛爾酮進(jìn)料量的增加先減小后增大，綜合考慮環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率和系統(tǒng)能耗后，異佛爾酮和環(huán)己烯摩爾配比的優(yōu)化結(jié)果為0.6，此時(shí)環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率為99.53 % (摩爾分?jǐn)?shù))，當(dāng)環(huán)己醇的產(chǎn)量為0.5 kg·h-1時(shí)，所需的系統(tǒng)能耗為0.982 3 kW.

圖2 異佛爾酮進(jìn)料量的影響Fig.2 Effect of the feed rate of isophorone

3.2 水和環(huán)己烯摩爾配比的影響

當(dāng)異佛爾酮和環(huán)己烯的進(jìn)料摩爾配比為0.6，塔壓為172.2 kPa時(shí)，考察水和環(huán)己烯摩爾配比對(duì)環(huán)己烯水合反應(yīng)中環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率以及系統(tǒng)總能耗的影響，結(jié)果如圖3所示. 從圖3(a)中可以看出當(dāng)水和環(huán)己烯摩爾配比為1.8時(shí)，環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率雖然可達(dá)到100 %(摩爾分?jǐn)?shù))，也利用分層器2對(duì)油水兩相進(jìn)行簡(jiǎn)單分離，但由于異佛爾酮的存在使得水在油相中的溶解度增大，在PDC1塔中為了分離掉該部分水，利用環(huán)己烯-水(0.318，0.682)和環(huán)己醇-水(0.073，0.927)的共沸性質(zhì)使得未反應(yīng)的環(huán)己烯帶走絕大部分水，從它們的共沸組成可以看出，利用環(huán)己烯-水的共沸物可以減少環(huán)己醇由于共沸性質(zhì)從塔頂被水帶走的損失，且該股物流會(huì)返回到分層器1中使得未反應(yīng)的環(huán)己烯回到RDC塔中參與反應(yīng). 同時(shí)，環(huán)己烯-水的共沸溫度為70.75 ℃，而環(huán)己醇-水的共沸溫度為97.80 ℃，如果通過環(huán)己醇-水的共沸物帶走水，PDC1的能耗將大大增加，因此從圖3(b)可以發(fā)現(xiàn)水進(jìn)料量對(duì)系統(tǒng)能耗的影響是逐漸增加的，所以環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率不用達(dá)到100%(摩爾分?jǐn)?shù)). 綜合考慮環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率和系統(tǒng)能耗的影響后，水和環(huán)己烯摩爾配比的優(yōu)化結(jié)果為1.6.

圖3 水進(jìn)料量的影響Fig.3 Effect of the feed rate of water

3.3 塔壓的影響

當(dāng)異佛爾酮和環(huán)己烯的進(jìn)料摩爾配比為0.6，水和環(huán)己烯的進(jìn)料摩爾配比為1.6，考察反應(yīng)精餾塔中塔壓對(duì)環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率以及系統(tǒng)總能耗的影響，結(jié)果如圖4所示. 從圖4(a)中可以看出環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率隨著塔壓的增大先增加后減小，當(dāng)塔壓為172.2 kPa時(shí)，環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率達(dá)最大值. 研究[14-16]發(fā)現(xiàn)環(huán)己烯水合反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，而塔中反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)溫度會(huì)隨著塔壓增加而增大，當(dāng)超過一定溫度后，溫度升高會(huì)使得化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小. 從圖4(b)中可以看出系統(tǒng)總能耗隨著塔壓的增加而略微增大. 因此，綜合考慮環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率和系統(tǒng)能耗的影響后，反應(yīng)精餾塔的塔壓優(yōu)化結(jié)果為172.2 kPa.

圖4 塔壓的影響Fig.4 Effect of column pressure

3.4 結(jié)果分析

通過對(duì)以上3個(gè)反應(yīng)精餾影響因素的考察及優(yōu)化可知，在環(huán)己烯和水體系中加入異佛爾酮作為助溶劑，在優(yōu)化的反應(yīng)條件下環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.53 %(摩爾分?jǐn)?shù))，此結(jié)果優(yōu)于已有文獻(xiàn)報(bào)道[7-11]. 因此認(rèn)為，利用反應(yīng)精餾加入異佛爾酮作為助溶劑的環(huán)己烯水合反應(yīng)生產(chǎn)環(huán)己醇是一個(gè)有利的新工藝.

4 結(jié)語

反應(yīng)精餾用于環(huán)己烯水合反應(yīng)生產(chǎn)環(huán)己醇，受環(huán)己烯和水互溶性低的限制，使得該法存在反應(yīng)速率低和轉(zhuǎn)化率低的問題. 設(shè)計(jì)一種在反應(yīng)精餾中加入助溶劑的環(huán)己烯直接水合生成環(huán)己醇的新工藝流程來生產(chǎn)環(huán)己醇，利用化工流程模擬計(jì)算軟件Aspen Plus對(duì)該流程進(jìn)行模擬計(jì)算，模擬結(jié)果顯示可得到摩爾分?jǐn)?shù)為99%以上高純度的環(huán)己醇產(chǎn)品，且PDC2塔底得到的異佛爾酮純度幾乎為100%，可循環(huán)回反應(yīng)精餾塔RDC中使用. 在此計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，考察了環(huán)己烯直接水合反應(yīng)中異佛爾酮和環(huán)己烯的摩爾配比、 水和環(huán)己烯的摩爾配比、 以及塔壓對(duì)環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率和系統(tǒng)能耗的影響并對(duì)其優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果為： 異佛爾酮和環(huán)己烯的摩爾配比為0.6，水和環(huán)己烯的摩爾配比為1.6，以及塔壓為172.2 kPa. 在此條件下，環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.53%，當(dāng)環(huán)己醇的產(chǎn)量為0.5 kg·h-1時(shí)，所需的系統(tǒng)能耗為0.982 3 kW. 相比已有文獻(xiàn)報(bào)道，使用本文提出的流程可以大大提高環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率.

[1] 張麗芳，陳赤陽，項(xiàng)志軍. 環(huán)己烷氧化制備環(huán)己酮和環(huán)己醇工藝研究進(jìn)展[J]. 北京石油化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，12(2)： 39-43.

[2] STEYER F, SUNDMACHER K. Cyclohexanol production via esterification of cyclohexene with formic acid and subsequent hydration of the esterreaction kinetics[J]. Ind Eng Chem Res, 2007, 46(4): 1 099-1 104.

[3] STEYER F, FREUND H, SUNDMACHER K. A novel reactive distillation process for the indirect hydration of cyclohexene to cyclohexanol using a reactive entrainer[J]. Ind Eng Chem Res, 2008, 47(23): 9 581-9 587.

[4] KATARIYA A, FREUND H, SUNDMACHER K. Two-step reactive distillation process for cyclohexanol production from cyclohexene[J]. Ind Eng Chem Res, 2009, 48(21): 9 534-9 545.

[5] MISONO M, INUI T. New catalytic technologies in Japan[J]. Catalysis Today, 1999, 51(3): 369-375.

[6] STEYER F, QI Z W, SUNDMACHER K. Synthesis of cylohexanol by three-phase reactive distillation: influence of kinetics on phase equilibria[J]. Chem Eng Sci, 2002, 57(9): 1 511-1 520.

[7] KHALEDI Rahman, BISHNOI P R. A method for modeling two- and three-phase reactive distillation columns[J]. Ind Eng Chem Res, 2006, 45(17): 6 007-6 020.

[8] YE J C, LI J, SHA Y,etal. Evaluation of reactive distillation and side reactor configuration for direct hydration of cyclohexene to cyclohexanol[J]. Ind Eng Chem Res, 2014, 53(4): 1 461-1 469.

[9] CHEN B C, YU B Y, LIN Y L,etal. Reactive-distillation process for direct hydration of cyclohexene to produce cyclohexanol[J]. Ind Eng Chem Res, 2014, 53(17): 7 079-7 086.

[10] TAKAMATSU Y, KANESHIMA T. Process for the preparation of eyclohexanol: US 2003/0018223[P]. 2003-01-23.

[11 ]勵(lì)娟，魏珺芳，王延吉，等. 異佛爾酮對(duì)環(huán)己烯水合反應(yīng)性能的影響[J]. 精細(xì)石油化工，2011，28(4)： 55-59.

[12] QIU T, KUANG C H, LI C G,etal. Study on feasibility of reactive distillation process for the direct hydration of cyclohexene to cyclohexanol using a cosolvent[J]. Ind Eng Chem Res, 2013, 52(24): 8 139-8 148.

[13] 魏友榮. 1atm下異佛爾酮-水、 異丙叉丙酮-水兩組二元體系汽液平衡數(shù)據(jù)的推算[J]. 化工科技，1996，4(1)： 22-25.

[14] ZHANG H, MAHAJANI S M, SHARMA M M,etal. Hydration of cyclohexene with solid acid catalysts[J]. Chem Eng Sci, 2002, 57(3): 315-322.

[15] SHAN X L, CHENG Z M, YUAN P Q. Reaction kinetics and mechanism for hydration of cyclohexene over ion-exchange resin and H-ZSM-5[J]. Chemical Engineering Journal, 2011, 175(1): 423-432.

[16] SHAN X L, CHENG Z M, LI Y. Solvent effects on hydration of cyclohexene over H-ZSM-5 catalyst[J]. Journal of Chemical & Engineering Data, 2011, 56(12): 4 310-4 316.

(責(zé)任編輯： 洪江星)

Design and optimization of the cyclohexene direct hydration process

LIN Mianmian1，SHEN Yanyi1, LIANG Ning2, WU Dan1, TIAN Hui3, ZHENG Huidong1

(1. School of Chemical Engineering, Fuzhou University, Fuzhou, Fujian 350116, China; 2. Development Research Center, the Ministry of Water Resources, Haidian，Beijing 100038, China; 3. College of Chemistry and Chemical Engineering, Yantai University, Yantai, Shandong 264005, China)

A process used reactive distillation with isophorone as a cosolvent to produce cyclohexanol was proposed. Feeding the reactants cyclohexene and water with the cosolvent isophorone into the reactive distillation column(RDC), then using two rectifying columns(PDC1 and PDC2) to purify and separate the bottom product, a high-purity product of cyclohexanol can be obtained and the purity of isophorone can be recycle back to the RDC. The whole process was simulated with the NRTL thermodynamic equation, then it was simulated and calculated by the Aspen Plus software, a high-purity cyclohexanol (99.9%，mole fraction) and a recyclable isophorone can be obtained finally, the heat duties of the system were 0.982 3 kW. On the basis of the calculation, we discussed the operating conditions including the molar ratio of isophorone and cyclohexene, the molar ratio of water and cyclohexene, the pressure of column, which have effects on the cyclohexene conversion and heat duty of the system to optimize the process, and the cyclohexene conversion of the proposed process is compared with other process.

cyclohexene; hydration method; cyclohexanol; reactive distillation; isophorone

10.7631/issn.1000-2243.2017.03.0404

1000-2243(2017)03-0404-06

2016-01-24

吳丹(1981- )，講師，主要從事傳質(zhì)與分離方面的研究，wudan@fzu.edu.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21376053)

TQ028.8

A