随着化纤工业的发展,环己酮作为生产己内酰胺的重要中间体,其需求量逐年增加。环己烯水合法制备环己酮由于具有安全性好、副产物少和反应温和等优点,在全国得到了推广应用。但水合反应单程转化率低、能耗较高,成为环己酮生产节能降耗的瓶颈。为了解决这一问题,研究人员提出采用反应精馏法,通过打破环己烯水合的反应平衡来提高环己烯的单程转化率。但是目前报道的用于水合反应精馏过程的大孔离子交换树脂15催化剂机械强度差,固定难度大,两相接触效果差;并且报道的研究结果未考虑水合反应速度问题。本论文提出以目前工业上使用的粉状ZSM-5分子筛作为催化剂,构建环己烯水合反应精馏过程。为了探索该过程的可行性,本论文利用釜式反应器装置设计并开展了相关实验研究,具体研究内容和主要结论如下:1)开展了模拟反应精馏塔塔顶和塔底极端条件下环己烯水合反应情况的实验研究,以验证塔顶环己烯的反应是否彻底、塔底是否存在逆反应问题。结果表明,塔顶反应很难进行完全,馏出物中一直有环己烯的存在。最佳反应条件为压力0.5 MPa、温度120℃、ZSM-5催化剂质量分数30%、水烯比5和反应时间40 min,反应产品中环己醇的产率最高为8.43%。塔底存在逆反应现象,通过降低ZSM-5分子筛催化剂浓度,可以抑制塔底中逆反应的发生;当无催化剂时,塔底中几乎没有逆反应的发生。最佳反应条件为压力0.5 MPa、温度140℃、ZSM-5分子筛催化剂质量分数30%和水醇比2,反应产品中环己醇的含量最高为97.84%。2)搭建直径为300 mm的反应精馏塔冷态装置,并开展多层浆态床的冷态模拟实验研究,以验证浆态床反应精馏塔中催化剂浆的流动和挂壁现象。采用空气-水-氧化铝粉三相体系,通过考察两种新型塔板在不同气速下,干板压降与湿板压降、雾沫夹带量、溶解氧含量和催化剂挂壁量的变化情况,筛选出浆液喷溅程度较小、浆态流体流动性和传质效果好的小开孔率泡罩塔板的塔板形式。3)为了增加环己烯与水的互溶性,开展了助溶剂的筛选实验研究。结果表明,乙二醇和异佛尔酮对环己烯水合反应的助溶效果较好,且在不同助烯比下,异佛尔酮助溶效果优于乙二醇。以异佛尔酮为助溶剂,在压力0.5 MPa、温度120℃、ZSM-5催化剂质量分数30%、水烯比5、助烯比0.1、反应40 min和反应釜搅拌速度870 rpm的反应条件下,环己醇的收率可达12.37%。4)开展了相转移催化剂的筛选实验研究。结果表明,苄基三乙基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和四丁基溴化铵对环己烯水合反应的相转移催化效果较好,且苄基三乙基氯化铵对环己烯水合反应的相转移催化效果更优于十六烷基三甲基溴化铵和四丁基溴化铵。以苄基三乙基氯化铵为相转移催化剂,在压力0.5 MPa、温度120℃、反应釜搅拌速度870 rpm、ZSM-5分子筛催化剂质量分数30%、水烯比5、相烯比0.1和反应40 min的反应条件下,环己醇的收率为12.03%。