BDO, også kendt som 1,4-butandiol, er en vigtig grundlæggende organisk og finkemisk råvare. BDO kan fremstilles ved hjælp af acetylenaldehydmetoden, maleinsyreanhydridmetoden, propylenalkoholmetoden og butadienmetoden. Acetylenaldehydmetoden er den vigtigste industrielle metode til fremstilling af BDO på grund af dens omkostninger og procesfordele. Acetylen og formaldehyd kondenseres først for at producere 1,4-butynediol (BYD), som hydrogeneres yderligere for at opnå BDO.
Under højt tryk (13,8~27,6 MPa) og betingelser på 250~350 ℃ reagerer acetylen med formaldehyd i nærværelse af en katalysator (sædvanligvis kobber(I)acetylen og bismuth på en silicabærer), og derefter hydrogeneres mellemproduktet 1,4-butynediol til BDO under anvendelse af en Raney nikkelkatalysator. Det karakteristiske ved den klassiske metode er, at katalysatoren og produktet ikke skal adskilles, og driftsomkostningerne er lave. Acetylen har dog et højt partialtryk og risiko for eksplosion. Sikkerhedsfaktoren for reaktordesignet er så høj som 12-20 gange, og udstyret er stort og dyrt, hvilket resulterer i høje investeringer; Acetylen vil polymerisere for at producere polyacetylen, som deaktiverer katalysatoren og blokerer rørledningen, hvilket resulterer i en forkortet produktionscyklus og reduceret output.
Som reaktion på manglerne og manglerne ved traditionelle metoder blev reaktionsudstyret og katalysatorerne i reaktionssystemet optimeret til at reducere acetylens partialtryk i reaktionssystemet. Denne metode har været meget brugt både nationalt og internationalt. Samtidig udføres syntesen af BYD ved hjælp af et slambed eller et suspenderet leje. Acetylenaldehydmetoden BYD-hydrogenering producerer BDO, og i øjeblikket er ISP- og INVISTA-processerne de mest udbredte i Kina.
① Syntese af butynediol fra acetylen og formaldehyd ved hjælp af kobbercarbonatkatalysator
Anvendt på den kemiske acetylen-sektion af BDO-processen i INVIDIA, reagerer formaldehyd med acetylen for at producere 1,4-butynediol under påvirkning af en kobbercarbonatkatalysator. Reaktionstemperaturen er 83-94 ℃, og trykket er 25-40 kPa. Katalysatoren har et grønt pulver udseende.
② Katalysator til hydrogenering af butynediol til BDO
Hydrogeneringsdelen af processen består af to højtryksreaktorer med fast leje forbundet i serie, hvor 99 % af hydrogeneringsreaktionerne er gennemført i den første reaktor. Den første og anden hydrogeneringskatalysator er aktiverede nikkel-aluminiumlegeringer.
Renee nikkel med fast leje er en nikkel-aluminiumslegeringsblok med partikelstørrelser fra 2-10 mm, høj styrke, god slidstyrke, stort specifikt overfladeareal, bedre katalysatorstabilitet og lang levetid.
Uaktiverede Raney-nikkelpartikler med fast leje er gråhvide, og efter en vis koncentration af udvaskning af flydende alkali bliver de til sorte eller sorte grå partikler, der hovedsageligt anvendes i reaktorer med fast leje.
① Kobberunderstøttet katalysator til syntese af butynediol fra acetylen og formaldehyd
Under påvirkning af en understøttet kobber-bismuth-katalysator reagerer formaldehyd med acetylen for at danne 1,4-butynediol ved en reaktionstemperatur på 92-100 ℃ og et tryk på 85-106 kPa. Katalysatoren fremstår som et sort pulver.
② Katalysator til hydrogenering af butynediol til BDO
ISP-processen vedtager to faser af hydrogenering. Det første trin er at bruge pulveriseret nikkel-aluminiumslegering som katalysator, og lavtrykshydrogenering omdanner BYD til BED og BDO. Efter adskillelse er det andet trin højtrykshydrogenering under anvendelse af ladet nikkel som katalysator for at omdanne BED til BDO.
Primær hydrogeneringskatalysator: pulveriseret Raney-nikkelkatalysator
Primær hydrogeneringskatalysator: Pulver Raney nikkelkatalysator. Denne katalysator bruges hovedsageligt i lavtrykshydrogeneringssektionen af ISP-processen til fremstilling af BDO-produkter. Det har egenskaberne høj aktivitet, god selektivitet, konverteringsrate og hurtig afsætningshastighed. Hovedkomponenterne er nikkel, aluminium og molybdæn.
Primær hydrogeneringskatalysator: pulver nikkel aluminiumlegering hydrogeneringskatalysator
Katalysatoren kræver høj aktivitet, høj styrke, høj omdannelseshastighed af 1,4-butynediol og færre biprodukter.
Sekundær hydrogeneringskatalysator
Det er en understøttet katalysator med aluminiumoxid som bærer og nikkel og kobber som de aktive komponenter. Den reducerede tilstand opbevares i vand. Katalysatoren har høj mekanisk styrke, lavt friktionstab, god kemisk stabilitet og er let at aktivere. Sortkløverformede partikler i udseende.
Anvendelsestilfælde af katalysatorer
Anvendes til BYD til at generere BDO gennem katalysatorhydrogenering, påført en 100.000 tons BDO-enhed. To sæt reaktorer med fast leje kører samtidigt, den ene er JHG-20308, og den anden er importeret katalysator.
Screening: Under screeningen af fint pulver blev det konstateret, at JHG-20308-katalysatoren med fast leje producerede mindre fint pulver end den importerede katalysator.
Aktivering: Katalysatoraktivering Konklusion: Aktiveringsbetingelserne for de to katalysatorer er de samme. Ud fra dataene er dealumineringshastigheden, indløbs- og udløbstemperaturforskellen og aktiveringsreaktionens varmeafgivelse af legeringen ved hvert aktiveringstrin meget konsekvente.
Temperatur: Reaktionstemperaturen for JHG-20308 katalysator er ikke væsentlig forskellig fra den for importeret katalysator, men ifølge temperaturmålepunkterne har JHG-20308 katalysator bedre aktivitet end importeret katalysator.
Urenheder: Ud fra detektionsdata for BDO rå opløsning i det tidlige stadium af reaktionen har JHG-20308 lidt færre urenheder i det færdige produkt sammenlignet med importerede katalysatorer, hovedsageligt afspejlet i indholdet af n-butanol og HBA.
Samlet set er ydeevnen af JHG-20308 katalysator stabil, uden åbenlyse høje biprodukter, og dens ydeevne er grundlæggende den samme eller endda bedre end importerede katalysatorer.
Produktionsproces af nikkel-aluminiumkatalysator med fast leje
(1) Smeltning: Nikkelaluminiumslegering smeltes ved høj temperatur og støbes derefter i form.
(2) Knusning: Legeringsblokkene knuses til små partikler gennem knuseudstyr.
(3) Screening: Frafiltrering af partikler med kvalificeret partikelstørrelse.
(4) Aktivering: Styr en vis koncentration og strømningshastighed af flydende alkali for at aktivere partiklerne i reaktionstårnet.
(5) Inspektionsindikatorer: metalindhold, partikelstørrelsesfordeling, tryktrykstyrke, bulkdensitet osv.
Indlægstid: 11. september 2023
