BDO, også kjent som 1,4-butandiol, er en viktig grunnleggende organisk og finkjemisk råvare. BDO kan fremstilles gjennom acetylenaldehydmetoden, maleinsyreanhydridmetoden, propylenalkoholmetoden og butadienmetoden. Acetylenaldehydmetoden er den viktigste industrielle metoden for fremstilling av BDO på grunn av kostnadene og prosessfordelene. Acetylen og formaldehyd kondenseres først for å produsere 1,4-butynediol (BYD), som hydrogeneres videre for å oppnå BDO.
Under høyt trykk (13,8~27,6 MPa) og forhold på 250~350 ℃, reagerer acetylen med formaldehyd i nærvær av en katalysator (vanligvis kobber(II)acetylen og vismut på en silikabærer), og deretter hydrogeneres mellomproduktet 1,4-butyndiol til BDO ved bruk av en Raney nikkelkatalysator. Karakteristisk for den klassiske metoden er at katalysator og produkt ikke trenger å skilles, og driftskostnadene er lave. Acetylen har imidlertid et høyt partialtrykk og eksplosjonsfare. Sikkerhetsfaktoren til reaktordesignet er så høy som 12-20 ganger, og utstyret er stort og dyrt, noe som resulterer i høye investeringer; Acetylen vil polymerisere for å produsere polyacetylen, som deaktiverer katalysatoren og blokkerer rørledningen, noe som resulterer i en forkortet produksjonssyklus og redusert produksjon.
Som svar på manglene og manglene ved tradisjonelle metoder, ble reaksjonsutstyret og katalysatorene til reaksjonssystemet optimalisert for å redusere partialtrykket av acetylen i reaksjonssystemet. Denne metoden har vært mye brukt både nasjonalt og internasjonalt. Samtidig utføres syntesen av BYD ved hjelp av et slambed eller et suspendert lag. Acetylenaldehydmetoden BYD-hydrogenering produserer BDO, og for tiden er ISP- og INVISTA-prosessene de mest brukte i Kina.
① Syntese av butynediol fra acetylen og formaldehyd ved bruk av kobberkarbonatkatalysator
Påført den kjemiske acetylendelen av BDO-prosessen i INVIDIA, reagerer formaldehyd med acetylen for å produsere 1,4-butynediol under påvirkning av en kobberkarbonatkatalysator. Reaksjonstemperaturen er 83-94 ℃, og trykket er 25-40 kPa. Katalysatoren har et grønt pulverutseende.
② Katalysator for hydrogenering av butynediol til BDO
Hydrogeneringsdelen av prosessen består av to høytrykks reaktorer med fast sjikt koblet i serie, med 99 % av hydrogeneringsreaksjonene fullført i den første reaktoren. Den første og andre hydrogeneringskatalysatoren er aktiverte nikkel-aluminiumlegeringer.
Renee nikkel med fast seng er en nikkel-aluminiumslegeringsblokk med partikkelstørrelser fra 2-10 mm, høy styrke, god slitestyrke, stort spesifikt overflateareal, bedre katalysatorstabilitet og lang levetid.
Uaktiverte Raney-nikkelpartikler med fast sjikt er gråhvite, og etter en viss konsentrasjon av flytende alkaliutlekking blir de svarte eller svartgrå partikler, hovedsakelig brukt i fastsjiktreaktorer.
① Kobberstøttet katalysator for syntese av butynediol fra acetylen og formaldehyd
Under påvirkning av en båret kobbervismutkatalysator, reagerer formaldehyd med acetylen for å generere 1,4-butynediol, ved en reaksjonstemperatur på 92-100 ℃ og et trykk på 85-106 kPa. Katalysatoren fremstår som et svart pulver.
② Katalysator for hydrogenering av butynediol til BDO
ISP-prosessen vedtar to stadier av hydrogenering. Det første trinnet er å bruke pulverisert nikkel-aluminiumslegering som katalysator, og lavtrykkshydrogenering konverterer BYD til BED og BDO. Etter separasjon er det andre trinnet høytrykkshydrogenering ved bruk av lastet nikkel som katalysator for å konvertere BED til BDO.
Primær hydrogeneringskatalysator: pulverisert Raney-nikkelkatalysator
Primær hydrogeneringskatalysator: Pulver Raney nikkelkatalysator. Denne katalysatoren brukes hovedsakelig i lavtrykkshydrogeneringsdelen av ISP-prosessen, for fremstilling av BDO-produkter. Den har egenskapene til høy aktivitet, god selektivitet, konverteringsfrekvens og rask avsetningshastighet. Hovedkomponentene er nikkel, aluminium og molybden.
Primær hydrogeneringskatalysator: pulver nikkel aluminiumlegering hydrogeneringskatalysator
Katalysatoren krever høy aktivitet, høy styrke, høy konverteringsgrad av 1,4-butynediol og færre biprodukter.
Sekundær hydrogeneringskatalysator
Det er en båret katalysator med alumina som bærer og nikkel og kobber som de aktive komponentene. Den reduserte tilstanden lagres i vann. Katalysatoren har høy mekanisk styrke, lavt friksjonstap, god kjemisk stabilitet og er lett å aktivere. Svartkløverformede partikler i utseende.
Applikasjonstilfeller av katalysatorer
Brukes for BYD for å generere BDO gjennom katalysatorhydrogenering, påført en 100 000 tonns BDO-enhet. To sett med reaktorer med fast sjikt er i drift samtidig, det ene er JHG-20308, og det andre er importert katalysator.
Screening: Under screeningen av fint pulver ble det funnet at JHG-20308-katalysatoren med fast sjikt produserte mindre fint pulver enn den importerte katalysatoren.
Aktivering: Katalysatoraktivering Konklusjon: Aktiveringsbetingelsene for de to katalysatorene er de samme. Fra dataene er dealumineringshastigheten, innløps- og utløpstemperaturforskjellen og aktiveringsreaksjonens varmeavgivelse av legeringen ved hvert aktiveringstrinn svært konsistente.
Temperatur: Reaksjonstemperaturen til JHG-20308-katalysatoren er ikke vesentlig forskjellig fra den til importert katalysator, men i henhold til temperaturmålepunktene har JHG-20308-katalysatoren bedre aktivitet enn importert katalysator.
Urenheter: Fra påvisningsdataene for BDO-råløsning i tidlig fase av reaksjonen, har JHG-20308 litt mindre urenheter i det ferdige produktet sammenlignet med importerte katalysatorer, hovedsakelig reflektert i innholdet av n-butanol og HBA.
Samlet sett er ytelsen til JHG-20308-katalysatoren stabil, uten åpenbare høye biprodukter, og ytelsen er i utgangspunktet den samme eller enda bedre enn for importerte katalysatorer.
Produksjonsprosess av nikkel-aluminiumkatalysator med fast sjikt
(1) Smelting: Nikkelaluminiumslegering smeltes ved høy temperatur og støpes deretter i form.
(2) Knusing: Legeringsblokkene knuses til små partikler gjennom knuseutstyr.
(3) Siling: Siling ut partikler med kvalifisert partikkelstørrelse.
(4) Aktivering: Kontroller en viss konsentrasjon og strømningshastighet av flytende alkali for å aktivere partiklene i reaksjonstårnet.
(5) Inspeksjonsindikatorer: metallinnhold, partikkelstørrelsesfordeling, trykkkraft, bulktetthet, etc.
Innleggstid: 11. september 2023
