BDO, også kendt som 1,4-butandiol, er et vigtigt basisk organisk og finkemisk råmateriale. 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 omkostnings- og procesfordele. Acetylen og formaldehyd kondenseres først for at producere 1,4-butynediol (BYD), som yderligere hydrogeneres for at opnå BDO.
Under højt tryk (13,8~27,6 MPa) og betingelser på 250~350 ℃ reagerer acetylen med formaldehyd i nærvær af en katalysator (normalt kobberacetylen og vismut på en silicabærer), og derefter hydrogeneres mellemproduktet 1,4-butynediol til BDO ved hjælp af en Raney-nikkelkatalysator. Det karakteristiske ved den klassiske metode er, at katalysator og produkt ikke behøver at blive adskilt, og driftsomkostningerne er lave. Acetylen har dog et højt partialtryk og en eksplosionsrisiko. Sikkerhedsfaktoren for reaktordesignet er så høj som 12-20 gange, og udstyret er stort og dyrt, hvilket resulterer i store investeringer. Acetylen vil polymerisere for at producere polyacetylen, hvilket 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 for at reducere acetylens partialtryk i reaktionssystemet. Denne metode har været meget anvendt både nationalt og internationalt. Samtidig udføres syntesen af BYD ved hjælp af et slamleje eller et suspenderet leje. Acetylenaldehydmetoden BYD-hydrogenering producerer BDO, og i øjeblikket er ISP- og INVISTA-processerne de mest anvendte i Kina.
① Syntese af butynediol fra acetylen og formaldehyd ved hjælp af kobbercarbonatkatalysator
Anvendt i acetylen-kemiske dele 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 pulverudseende.
② Katalysator til hydrogenering af butynediol til BDO
Hydrogeneringssektionen i processen består af to højtryksreaktorer med fast leje, der er forbundet i serie, hvor 99% af hydrogeneringsreaktionerne udføres i den første reaktor. Den første og anden hydrogeneringskatalysator er aktiverede nikkel-aluminiumlegeringer.
Renee-nikkel med fast leje er en nikkel-aluminiumlegeringsblok 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 flydende alkaliudvaskning bliver de til sorte eller sortgrå partikler, der hovedsageligt anvendes i reaktorer med fast leje.
① Kobberbaseret katalysator til syntese af butynediol fra acetylen og formaldehyd
Under påvirkning af en understøttet kobbervismutkatalysator 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 anvender to hydrogeneringstrin. Det første trin bruger pulveriseret nikkelaluminiumlegering som katalysator, og lavtrykshydrogenering omdanner BYD til BED og BDO. Efter separation er det andet trin højtrykshydrogenering med nikkel som katalysator for at omdanne BED til BDO.
Primær hydrogeneringskatalysator: pulveriseret Raney-nikkelkatalysator
Primær hydrogeneringskatalysator: Pulverformet Raney-nikkelkatalysator. Denne katalysator anvendes hovedsageligt i lavtrykshydrogeneringssektionen af ISP-processen til fremstilling af BDO-produkter. Den har egenskaber som høj aktivitet, god selektivitet, konverteringshastighed og hurtig sedimentationshastighed. Hovedkomponenterne er nikkel, aluminium og molybdæn.
Primær hydrogeneringskatalysator: hydrogeneringskatalysator i pulverform, nikkel-aluminiumlegering
Katalysatoren kræver høj aktivitet, høj styrke, høj omdannelseshastighed for 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. Partiklerne har sortkløverformet udseende.
Anvendelsessager for katalysatorer
Bruges til BYD til at generere BDO gennem katalysatorhydrogenering, anvendt på en 100.000 tons BDO-enhed. To sæt reaktorer med fast leje kører samtidigt, det ene er JHG-20308, og det andet er importeret katalysator.
Sigtning: Under sigtningen af fint pulver blev det konstateret, at JHG-20308-katalysatoren med fast leje producerede mindre fint pulver end den importerede katalysator.
Aktivering: Konklusion om katalysatoraktivering: Aktiveringsbetingelserne for de to katalysatorer er de samme. Ud fra dataene er dealumineringshastigheden, forskellen i indløbs- og udløbstemperatur og frigivelsen af aktiveringsreaktionsvarme fra legeringen i hvert aktiveringstrin meget ensartede.
Temperatur: Reaktionstemperaturen for JHG-20308-katalysatoren er ikke signifikant forskellig fra den importerede katalysators, men ifølge temperaturmålingerne har JHG-20308-katalysatoren bedre aktivitet end den importerede katalysator.
Urenheder: Ud fra detektionsdataene for BDO-råopløsning i reaktionens tidlige fase har JHG-20308 lidt færre urenheder i det færdige produkt sammenlignet med importerede katalysatorer, hvilket hovedsageligt afspejles i indholdet af n-butanol og HBA.
Samlet set er JHG-20308-katalysatorens ydeevne stabil uden åbenlyse høje biprodukter, og dens ydeevne er stort set den samme eller endda bedre end importerede katalysatorers.
Produktionsproces for nikkel-aluminiumkatalysator med fast leje
(1) Smeltning: Nikkel-aluminiumlegering smeltes ved høj temperatur og støbes derefter i form.
(2) Knusning: Legeringsblokkene knuses til små partikler ved hjælp af knusningsudstyr.
(3) Sigtning: Frasigtning af partikler med kvalificeret partikelstørrelse.
(4) Aktivering: Styr en bestemt koncentration og strømningshastighed af flydende alkali for at aktivere partiklerne i reaktionstårnet.
(5) Inspektionsindikatorer: metalindhold, partikelstørrelsesfordeling, trykkraft, bulkdensitet osv.
Opslagstidspunkt: 11. september 2023
