[发明专利]磁稳定床中苯加氢制环己烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁稳定床中苯加氢制环己烷的方法。

背景技术

磁稳定床不同于传统的流化床，而是以磁性颗粒为固相，在外加磁场作用下的磁流化，床层中的固体颗粒在操作过程中不是作无序的自由运动，而是呈有序排列状态。磁稳定床可以在较宽的范围内稳定操作，并可破碎气泡改善相间传质。磁稳定床与流化床相比，外加磁场可有效地控制相间返混和颗粒流失现象；与固定床相比，磁稳定床可以使用小颗粒催化剂而不至于造成过高的压降，均匀的空隙度可使床层不宜产生沟流和局部热点。磁稳定床的以上特性使其在石油、化工、医药等领域具有广阔的应用前景。磁稳定床使用的是磁性催化剂，磁性催化剂既结合了均相催化中高催化活性的优点，又避免了非均相催化过程中扩散限制的特点，同时赋予了催化剂独特的磁分离特性，简化了操作流程，降低了操作成本。

环己烷是生产尼龙-6和尼龙-66的重要石油化工中间产品，其消耗量占环己烷总产量的90%以上，环己烷在工业上常用苯加氢催化方法制取。苯加氢制环己烷是一个强烈放热的反应过程，若不及时散热，易引发催化剂局部“飞温”产生积碳，使反应活性面积降低，甚至失去催化作用，该问题已成为制约苯加氢制环己烷发展的瓶颈问题。

本发明提供了一种磁稳定床中苯加氢制环己烷的方法。我们将在磁稳定床可控的磁场下使催化剂呈不同聚集状态，有效地控制相间返混，可以避免固定床中可能出现的局部热点，并在较宽范围内稳定操作，保持较高的苯转化率和环己烷的选择性，提高苯加氢制环己烷催化剂使用寿命。另外，磁性催化剂可利用材料本身的性质进行分离、回收再生利用等，可减少催化剂在实验生产阶段中的流失，降低生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁稳定床中苯加氢制环己烷的方法。

它的步骤为：

1）配置0.005-10mol/L的Ni(NO₃)₂水溶液，并加入助剂，Ni与助剂中的金属阳离子摩尔比为1-20：1，将磁性催化剂载体浸渍在上述混合溶液中0.5-10h，而后逐滴加入0.1-5mol/L的NaBH₄水溶液，控制NaBH₄与混合溶液金属阳离子的摩尔比为5-20:1，以保证金属阳离子完全被还原，使得Ni的负载量为1-20wt%，然后用去离子水洗磁性催化剂至中性，再用无水乙醇洗，最后将催化剂样品保存在无水乙醇中防止被氧化；

2）将制备好的催化剂样品装入到磁稳定床反应装置中，控制系统压力为0.5-6MPa，氢气的质量流量为10-200ml/min，然后将氢气、苯加热到50-300℃后注入到磁稳定床中，氢苯摩尔比为1-30：1，控制空速为0.2-16/h，调解均强磁场强度在3-200kA/m，使反应器内磁性催化剂处于磁稳定状态，进行苯加氢催化反应0.5-90h。

所述的助剂为Zn(NO₃)₂、FeCl₃、PbCl₂、AgNO₃、Co(NO₃)₂、CuSO₄水溶液中的一种或几种。

所述的磁性催化剂载体由磁核和包覆层组成，磁核所占质量分数为1-90%，包覆层所占质量分数为10-99%，其磁核为钡铁氧体、γ-Fe₂O₃、α-Fe₂O₃、Fe₃O₄中的一种或几种，磁核尺寸为0.05-100μm，包覆层为γ-Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂中的一种或几种，包覆层厚度为0.01-100μm。

所述的磁性催化剂载体的矫顽力为0-100kA/m，比饱和磁化强度为2-100Am²/kg。

本发明提供了一种磁稳定床中苯加氢制环己烷的方法，在磁稳定床可控的磁场下使催化剂呈不同聚集状态，有效地控制相间返混，可以避免固定床中可能出现的局部热点，并在较宽范围内稳定操作，以解决床层局部过热问题，保持较高的苯转化率和环己烷的选择性，提高苯加氢制环己烷催化剂使用寿命。另外，磁性催化剂可利用材料本身的性质进行分离、回收再生利用等，可减少催化剂在实验生产阶段中的流失，降低生产成本。

具体实施方式