BDO, također poznat kao 1,4-butandiol, važna je osnovna organska i fina kemijska sirovina. BDO se može pripremiti metodom acetilen aldehida, metodom maleinskog anhidrida, metodom propilen alkohola i metodom butadiena. Metoda acetilen aldehida glavna je industrijska metoda za pripremu BDO-a zbog svojih troškova i procesnih prednosti. Acetilen i formaldehid se prvo kondenziraju kako bi se dobio 1,4-butindiol (BYD), koji se dalje hidrogenira kako bi se dobio BDO.
Pod visokim tlakom (13,8~27,6 MPa) i uvjetima od 250~350 ℃, acetilen reagira s formaldehidom u prisutnosti katalizatora (obično bakrovog acetilena i bizmuta na silicijevom nosaču), a zatim se međuprodukt 1,4-butindiol hidrogenira u BDO pomoću Raneyjevog niklovog katalizatora. Karakteristika klasične metode je da katalizator i produkt ne moraju biti odvojeni, a operativni troškovi su niski. Međutim, acetilen ima visoki parcijalni tlak i rizik od eksplozije. Faktor sigurnosti reaktora je visok i do 12-20 puta, a oprema je velika i skupa, što rezultira visokim ulaganjima; Acetilen će polimerizirati i proizvesti poliacetilen, što deaktivira katalizator i blokira cjevovod, što rezultira skraćenim proizvodnim ciklusom i smanjenom proizvodnjom.
Kao odgovor na nedostatke i mane tradicionalnih metoda, reakcijska oprema i katalizatori reakcijskog sustava optimizirani su kako bi se smanjio parcijalni tlak acetilena u reakcijskom sustavu. Ova metoda se široko koristi i u zemlji i u inozemstvu. Istovremeno, sinteza BYD-a provodi se pomoću mulja ili suspenzijskog sloja. Metoda hidrogenacije acetilen aldehida BYD-om proizvodi BDO, a trenutno su ISP i INVISTA procesi najšire korišteni u Kini.
① Sinteza butindiola iz acetilena i formaldehida korištenjem bakrovog karbonata kao katalizatora
Primijenjen na acetilenski kemijski dio BDO procesa u INVIDIA-i, formaldehid reagira s acetilenom i proizvodi 1,4-butindiol pod djelovanjem bakrovog karbonatnog katalizatora. Temperatura reakcije je 83-94 ℃, a tlak 25-40 kPa. Katalizator ima izgled zelenog praha.
2 Katalizator za hidrogeniranje butindiola u BDO
Dio procesa hidrogenacije sastoji se od dva visokotlačna reaktora s fiksnim slojem spojena u seriju, pri čemu se 99% reakcija hidrogenacije odvija u prvom reaktoru. Prvi i drugi katalizatori hidrogenacije su aktivirane legure nikla i aluminija.
Renee nikl s fiksnim slojem je blok legure nikla i aluminija s veličinom čestica od 2 do 10 mm, visoke čvrstoće, dobre otpornosti na habanje, velike specifične površine, bolje stabilnosti katalizatora i dugog vijeka trajanja.
Neaktivirane čestice Raneyjevog nikla u fiksnom sloju su sivkasto bijele, a nakon određene koncentracije tekućeg luženja postaju crne ili crno sive čestice, uglavnom se koriste u reaktorima s fiksnim slojem.
① Katalizator na bakrovom nosaču za sintezu butindiola iz acetilena i formaldehida
Pod djelovanjem bakreno-bizmutnog katalizatora na nosaču, formaldehid reagira s acetilenom stvarajući 1,4-butindiol, pri temperaturi reakcije od 92-100 ℃ i tlaku od 85-106 kPa. Katalizator se pojavljuje kao crni prah.
2 Katalizator za hidrogeniranje butindiola u BDO
ISP proces usvaja dvije faze hidrogenacije. Prva faza koristi praškastu leguru nikla i aluminija kao katalizator, a hidrogenacija pod niskim tlakom pretvara BYD u BED i BDO. Nakon odvajanja, druga faza je hidrogenacija pod visokim tlakom koja koristi napunjeni nikal kao katalizator za pretvaranje BED u BDO.
Primarni katalizator hidrogenacije: katalizator Raneyjevog nikla u prahu
Primarni hidrogenacijski katalizator: Raneyjev nikal katalizator u prahu. Ovaj se katalizator uglavnom koristi u dijelu hidrogenacije pod niskim tlakom ISP procesa, za pripremu BDO proizvoda. Ima karakteristike visoke aktivnosti, dobre selektivnosti, brzine konverzije i brze brzine taloženja. Glavne komponente su nikal, aluminij i molibden.
Primarni katalizator hidrogenacije: katalizator hidrogenacije legure nikla i aluminija u prahu
Katalizator zahtijeva visoku aktivnost, visoku čvrstoću, visoku stopu konverzije 1,4-butindiola i manje nusprodukata.
Katalizator sekundarne hidrogenacije
To je katalizator na nosaču s aluminijevim oksidom kao nosačem te niklom i bakrom kao aktivnim komponentama. Reducirano stanje se pohranjuje u vodi. Katalizator ima visoku mehaničku čvrstoću, niske gubitke trenja, dobru kemijsku stabilnost i lako se aktivira. Izgledom su čestice u obliku crne djeteline.
Slučajevi primjene katalizatora
Koristi se za BYD za proizvodnju BDO-a putem hidrogenacije katalizatora, primijenjeno na BDO jedinicu od 100 000 tona. Dva seta reaktora s fiksnim slojem rade istovremeno, jedan je JHG-20308, a drugi je s uvoznim katalizatorom.
Probir: Tijekom probira finog praha utvrđeno je da katalizator s fiksnim slojem JHG-20308 proizvodi manje finog praha od uvezenog katalizatora.
Aktivacija: Zaključak aktivacije katalizatora: Uvjeti aktivacije dvaju katalizatora su isti. Iz podataka je vidljivo da su brzina dealuminacije, razlika temperature na ulazu i izlazu te oslobađanje topline aktivacijske reakcije legure u svakoj fazi aktivacije vrlo konzistentni.
Temperatura: Temperatura reakcije katalizatora JHG-20308 ne razlikuje se značajno od temperature uvoznog katalizatora, ali prema točkama mjerenja temperature, katalizator JHG-20308 ima bolju aktivnost od uvoznog katalizatora.
Nečistoće: Iz podataka detekcije sirove otopine BDO u ranoj fazi reakcije, JHG-20308 ima nešto manje nečistoća u gotovom proizvodu u usporedbi s uvezenim katalizatorima, što se uglavnom odražava u sadržaju n-butanola i HBA.
Sveukupno, performanse katalizatora JHG-20308 su stabilne, bez očitih visokih nusprodukata, a njegove performanse su u osnovi iste ili čak bolje od onih kod uvoznih katalizatora.
Proces proizvodnje nikal-aluminijevog katalizatora s fiksnim slojem
(1) Taljenje: Nikalno-aluminijeva legura se tali na visokoj temperaturi, a zatim lije u određeni oblik.
(2) Drobljenje: Blokovi legure se drobe u male čestice pomoću opreme za drobljenje.
(3) Prosijavanje: Prosijavanje čestica određene veličine.
(4) Aktivacija: Kontrolirajte određenu koncentraciju i brzinu protoka tekuće lužine kako biste aktivirali čestice u reakcijskom tornju.
(5) Pokazatelji inspekcije: sadržaj metala, raspodjela veličine čestica, tlačna čvrstoća na drobljenje, nasipna gustoća itd.
Vrijeme objave: 11. rujna 2023.
