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 пропилей алкохол и метод с бутадиен. Методът с ацетилен алдехид е основният промишлен метод за приготвяне на BDO поради предимствата на разходите и процеса. Ацетиленът и формалдехидът първо се кондензират, за да се получи 1,4-бутиндиол (BYD), който допълнително се хидрогенира, за да се получи BDO.
При високо налягане (13,8~27,6 MPa) и условия от 250~350 ℃, ацетиленът реагира с формалдехид в присъствието на катализатор (обикновено меден ацетилен и бисмут върху силициев диоксид) и след това междинният 1,4-бутиндиол се хидрогенира към BDO с помощта на Raney никелов катализатор. Характерното за класическия метод е, че катализаторът и продуктът не трябва да се разделят, а оперативните разходи са ниски. Ацетиленът обаче има високо парциално налягане и риск от експлозия. Коефициентът на безопасност на конструкцията на реактора е висок до 12-20 пъти, а оборудването е голямо и скъпо, което води до високи инвестиции; Ацетиленът ще полимеризира, за да произведе полиацетилен, който дезактивира катализатора и блокира тръбопровода, което води до съкратен производствен цикъл и намалена производителност.
В отговор на недостатъците и недостатъците на традиционните методи реакционното оборудване и катализаторите на реакционната система бяха оптимизирани за намаляване на парциалното налягане на ацетилена в реакционната система. Този метод е широко използван както в страната, така и в чужбина. В същото време синтезът на BYD се извършва с помощта на утаен слой или окачен слой. Хидрогенирането с ацетилен алдехид BYD произвежда BDO, а в момента процесите ISP и INVISTA са най-широко използвани в Китай.
① Синтез на бутиндиол от ацетилен и формалдехид с помощта на меден карбонатен катализатор
Приложен към ацетиленовата химическа секция на BDO процеса в INVIDIA, формалдехидът реагира с ацетилен, за да произведе 1,4-бутиндиол под действието на меден карбонатен катализатор. Реакционната температура е 83-94 ℃, а налягането е 25-40 kPa. Катализаторът изглежда като зелен прах.
② Катализатор за хидрогениране на бутиндиол до BDO
Секцията за хидрогениране на процеса се състои от два реактора с фиксиран слой с високо налягане, свързани последователно, като 99% от реакциите на хидрогениране са завършени в първия реактор. Първият и вторият катализатор за хидрогениране са активирани никелови алуминиеви сплави.
Фиксираният слой Renee nickel е блок от никелова алуминиева сплав с размери на частиците от 2-10 mm, висока якост, добра устойчивост на износване, голяма специфична повърхност, по-добра стабилност на катализатора и дълъг експлоатационен живот.
Неактивираните частици Raney никел с неподвижен слой са сивкавобели и след определена концентрация на течно алкално излугване те стават черни или черносиви частици, използвани главно в реактори с неподвижен слой.
① Меден носител катализатор за синтеза на бутиндиол от ацетилен и формалдехид
Под действието на поддържан меден бисмутов катализатор, формалдехидът реагира с ацетилен, за да генерира 1,4-бутиндиол, при реакционна температура от 92-100 ℃ и налягане от 85-106 kPa. Катализаторът изглежда като черен прах.
② Катализатор за хидрогениране на бутиндиол до BDO
Процесът ISP приема два етапа на хидрогениране. Първият етап използва прахообразна никелова алуминиева сплав като катализатор, а хидрогенирането при ниско налягане превръща BYD в BED и BDO. След разделянето, вторият етап е хидрогениране под високо налягане, като се използва зареден никел като катализатор за превръщане на BED в BDO.
Първичен катализатор за хидрогениране: прахообразен катализатор Raney никел
Първичен катализатор за хидрогениране: Прахообразен катализатор Raney никел. Този катализатор се използва главно в секцията за хидрогениране при ниско налягане на ISP процеса за получаване на BDO продукти. Той има характеристиките на висока активност, добра селективност, скорост на преобразуване и бърза скорост на утаяване. Основните компоненти са никел, алуминий и молибден.
Катализатор за първично хидрогениране: прахообразен катализатор за хидрогениране от никелова алуминиева сплав
Катализаторът изисква висока активност, висока якост, висок процент на превръщане на 1,4-бутиндиол и по-малко странични продукти.
Катализатор за вторично хидрогениране
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. Черна детелина във формата на частици на външен вид.
Случаи на приложение на катализатори
Използва се за BYD за генериране на BDO чрез хидрогениране на катализатор, приложен към 100 000 тона BDO единица. Два комплекта реактори с фиксиран слой работят едновременно, единият е JHG-20308, а другият е вносен катализатор.
Скрининг: По време на скрининга на фин прах беше установено, че катализаторът с фиксиран 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 температурата на входа и изхода и отделянето на топлина при реакцията на активиране на сплавта на всеки етап на активиране са много последователни.
Температура: Реакционната температура на катализатора JHG-20308 не се различава значително от тази на внесения катализатор, но според точките за измерване на температурата катализаторът JHG-20308 има по-добра активност от внесения катализатор.
Примеси: От данните за откриване на суровия 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 и неговата производителност е основно същата или дори по-добра от тази на вносните катализатори.
Производствен процес на неподвижен слой никел-алуминиев катализатор
(1) Топене: Никелова алуминиева сплав се разтопява при висока температура и след това се излива във форма.
(2) Раздробяване: Блоковете от сплави се раздробяват на малки частици чрез оборудване за раздробяване.
(3) Отсяване: Отсяване на частици с квалифициран размер на частиците.
(4) Активиране: Контролирайте определена концентрация и скорост на потока на течна основа, за да активирате частиците в реакционната кула.
(5) Индикатори за проверка: съдържание на метал, разпределение на размера на частиците, якост на натиск, насипна плътност и др.
Време на публикуване: 11 септември 2023 г
