BDO, известен също като 1,4-бутандиол, е важна основна органична и фина химическа суровина. BDO може да се получи чрез метода с ацетилен алдехид, метод с малеинов анхидрид, метод с пропиленов алкохол и метод с бутадиен. Методът с ацетилен алдехид е основният индустриален метод за получаване на BDO поради неговата цена и предимства при процеса. Ацетиленът и формалдехидът първо се кондензират, за да се получи 1,4-бутиндиол (BYD), който се хидрогенира допълнително, за да се получи BDO.
Под високо налягане (13,8~27,6 MPa) и условия на 250~350 ℃, ацетиленът реагира с формалдехид в присъствието на катализатор (обикновено меден ацетилен и бисмут върху силициев носител), след което междинният продукт 1,4-бутиндиол се хидрогенира до BDO, използвайки катализатор на Рейни никел. Характеристиката на класическия метод е, че катализаторът и продуктът не е необходимо да се разделят, а експлоатационните разходи са ниски. Ацетиленът обаче има високо парциално налягане и риск от експлозия. Коефициентът на безопасност на реакторната конструкция е 12-20 пъти по-висок, а оборудването е голямо и скъпо, което води до високи инвестиции; ацетиленът ще полимеризира, за да произведе полиацетилен, което деактивира катализатора и блокира тръбопровода, което води до съкращаване на производствения цикъл и намаляване на производството.
В отговор на недостатъците и недостатъците на традиционните методи, реакционното оборудване и катализаторите на реакционната система бяха оптимизирани, за да се намали парциалното налягане на ацетилена в реакционната система. Този метод е широко използван както в страната, така и в чужбина. Същевременно, синтезът на BYD се извършва с помощта на утайка или суспензионен слой. Методът на хидрогениране на ацетилен алдехид BYD произвежда BDO, а в момента ISP и INVISTA процесите са най-широко използвани в Китай.
① Синтез на бутиндиол от ацетилен и формалдехид с помощта на катализатор меден карбонат
Приложен в секцията за химично производство на ацетилен от процеса BDO в INVIDIA, формалдехидът реагира с ацетилен, за да произведе 1,4-бутиндиол под действието на катализатор от меден карбонат. Температурата на реакцията е 83-94 ℃, а налягането е 25-40 kPa. Катализаторът има зелен прахообразен вид.
② Катализатор за хидрогениране на бутиндиол до BDO
Хидрогенационната секция на процеса се състои от два реактора с неподвижен слой под високо налягане, свързани последователно, като 99% от хидрогенационните реакции се извършват в първия реактор. Първият и вторият хидрогенационни катализатори са активирани никел-алуминиеви сплави.
Никелът Renee с фиксирано легло е блок от никел-алуминиева сплав с размери на частиците от 2 до 10 мм, висока якост, добра износоустойчивост, голяма специфична повърхност, по-добра стабилност на катализатора и дълъг експлоатационен живот.
Неактивираните частици на Рейни никел с неподвижен слой са сиво-бели и след определена концентрация на течно алкално излугване, те стават черни или черно-сиви частици, използвани главно в реактори с неподвижен слой.
① Катализатор на меден носител за синтеза на бутиндиол от ацетилен и формалдехид
Под действието на медно-бисмутов катализатор, формалдехидът реагира с ацетилен, за да генерира 1,4-бутиндиол, при реакционна температура 92-100 ℃ и налягане 85-106 kPa. Катализаторът изглежда като черен прах.
② Катализатор за хидрогениране на бутиндиол до BDO
Процесът ISP използва два етапа на хидрогениране. Първият етап използва прахообразна никелова алуминиева сплав като катализатор, а хидрогенирането под ниско налягане превръща BYD в BED и BDO. След разделянето, вторият етап е хидрогениране под високо налягане, използвайки наситен никел като катализатор за превръщане на BED в BDO.
Първичен катализатор за хидрогениране: прахообразен катализатор на Рейни-никел
Първичен хидрогениращ катализатор: Прахов Рейни никелов катализатор. Този катализатор се използва главно в секцията за хидрогениране при ниско налягане на ISP процеса, за получаване на BDO продукти. Той се характеризира с висока активност, добра селективност, скорост на превръщане и бърза скорост на утаяване. Основните компоненти са никел, алуминий и молибден.
Първичен катализатор за хидрогениране: катализатор за хидрогениране на прахообразна никелова алуминиева сплав
Катализаторът изисква висока активност, висока якост, висок процент на превръщане на 1,4-бутиндиол и по-малко странични продукти.
Вторичен хидрогениращ катализатор
Това е катализатор на носител с алуминиев оксид като носител и никел и мед като активни компоненти. Редуцираното състояние се съхранява във вода. Катализаторът има висока механична якост, ниски загуби от триене, добра химическа стабилност и е лесен за активиране. На външен вид частици с форма на черна детелина.
Случаи на приложение на катализатори
Използва се за BYD за генериране на BDO чрез катализаторно хидрогениране, приложено към 100 000-тонен BDO агрегат. Два комплекта реактори с неподвижен слой работят едновременно, единият е JHG-20308, а другият е с вносен катализатор.
Скрининг: По време на скрининга на фин прах беше установено, че катализаторът с неподвижен слой JHG-20308 произвежда по-малко фин прах от вносния катализатор.
Активиране: Заключение за активиране на катализатора: Условията за активиране на двата катализатора са еднакви. От данните, скоростта на деалуминиране, разликата в температурите на входа и изхода и отделянето на топлина от реакцията на активация на сплавта на всеки етап от активирането са много последователни.
Температура: Реакционната температура на катализатора JHG-20308 не се различава съществено от тази на вносния катализатор, но според точките на измерване на температурата, катализаторът JHG-20308 има по-добра активност от вносния катализатор.
Примеси: От данните за откриване на суров разтвор на BDO в ранния етап на реакцията, JHG-20308 има малко по-малко примеси в крайния продукт в сравнение с вносните катализатори, което се отразява главно в съдържанието на n-бутанол и HBA.
Като цяло, производителността на катализатора JHG-20308 е стабилна, без очевидни високи странични продукти, а производителността му е по същество същата или дори по-добра от тази на вносните катализатори.
Производствен процес на никел-алуминиев катализатор с неподвижен слой
(1) Топене: Никел-алуминиевата сплав се топи при висока температура и след това се отлива във форма.
(2) Раздробяване: Блоковете от сплав се раздробяват на малки частици чрез оборудване за раздробяване.
(3) Скрининг: Отсяване на частици с квалифициран размер на частиците.
(4) Активиране: Контролирайте определена концентрация и дебит на течната основа, за да активирате частиците в реакционната кула.
(5) Индикатори за инспекция: съдържание на метал, разпределение на размера на частиците, якост на натиск при смачкване, обемна плътност и др.
Време на публикуване: 11 септември 2023 г.
