BDO, även känt som 1,4-butandiol, är ett viktigt grundläggande organiskt och finkemiskt råmaterial. BDO kan framställas genom acetylenaldehydmetoden, maleinsyraanhydridmetoden, propylenalkoholmetoden och butadienmetoden. Acetylenaldehydmetoden är den viktigaste industriella metoden för att framställa BDO på grund av dess kostnads- och processfördelar. Acetylen och formaldehyd kondenseras först för att producera 1,4-butandiol (BYD), som ytterligare hydrogeneras för att erhålla BDO.
Under högt tryck (13,8~27,6 MPa) och förhållanden på 250~350 ℃ reagerar acetylen med formaldehyd i närvaro av en katalysator (vanligtvis kopparacetylen och vismut på en kiseldioxidbärare), och sedan hydreras mellanprodukten 1,4-butynediol till BDO med hjälp av en Raney-nickelkatalysator. Det som kännetecknar den klassiska metoden är att katalysatorn och produkten inte behöver separeras, och driftskostnaden är låg. Acetylen har dock ett högt partialtryck och explosionsrisk. Säkerhetsfaktorn för reaktorkonstruktionen är så hög som 12-20 gånger, och utrustningen är stor och dyr, vilket resulterar i höga investeringar. Acetylen polymeriseras för att producera polyacetylen, vilket deaktiverar katalysatorn och blockerar rörledningen, vilket resulterar i en förkortad produktionscykel och minskad produktion.
Som svar på bristerna och nackdelarna med traditionella metoder optimerades reaktionsutrustningen och katalysatorerna i reaktionssystemet för att minska acetylens partialtryck i reaktionssystemet. Denna metod har använts i stor utsträckning både nationellt och internationellt. Samtidigt utförs syntesen av BYD med hjälp av en slambädd eller en suspenderad bädd. Acetylenaldehydmetoden BYD-hydrogenering producerar BDO, och för närvarande är ISP- och INVISTA-processerna de mest använda i Kina.
① Syntes av butynediol från acetylen och formaldehyd med hjälp av kopparkarbonatkatalysator
Tillämpat på acetylenkemiska sektionen av BDO-processen i INVIDIA reagerar formaldehyd med acetylen för att producera 1,4-butynediol under inverkan av en kopparkarbonatkatalysator. Reaktionstemperaturen är 83-94 ℃ och trycket är 25-40 kPa. Katalysatorn har ett grönt pulverutseende.
② Katalysator för hydrogenering av butynediol till BDO
Hydreringsdelen av processen består av två högtrycksreaktorer med fast bädd som är seriekopplade, där 99 % av hydreringsreaktionerna fullbordas i den första reaktorn. Den första och andra hydreringskatalysatorn är aktiverade nickel-aluminiumlegeringar.
Renee-nickel med fast bädd är ett block av nickel-aluminiumlegering med partikelstorlekar från 2–10 mm, hög hållfasthet, god slitstyrka, stor specifik yta, bättre katalysatorstabilitet och lång livslängd.
Oaktiverade Raney-nickelpartiklar med fast bädd är gråvita och efter en viss koncentration av flytande alkaliurlakning blir de svarta eller svartgrå partiklar, som huvudsakligen används i reaktorer med fast bädd.
① Kopparburen katalysator för syntes av butynediol från acetylen och formaldehyd
Under inverkan av en uppburen kopparvismutkatalysator reagerar formaldehyd med acetylen för att generera 1,4-butynediol, vid en reaktionstemperatur på 92-100 ℃ och ett tryck på 85-106 kPa. Katalysatorn framträder som ett svart pulver.
② Katalysator för hydrogenering av butynediol till BDO
ISP-processen använder två hydreringssteg. Det första steget använder pulveriserad nickelaluminiumlegering som katalysator, och lågtryckshydrering omvandlar BYD till BED och BDO. Efter separation är det andra steget högtryckshydrering med laddad nickel som katalysator för att omvandla BED till BDO.
Primär hydreringskatalysator: pulveriserad Raney-nickelkatalysator
Primär hydreringskatalysator: Pulverformig Raney-nickelkatalysator. Denna katalysator används huvudsakligen i lågtryckshydreringsdelen av ISP-processen för framställning av BDO-produkter. Den har egenskaper som hög aktivitet, god selektivitet, omvandlingshastighet och snabb sedimenteringshastighet. Huvudkomponenterna är nickel, aluminium och molybden.
Primär hydreringskatalysator: hydreringskatalysator för pulvernickel-aluminiumlegering
Katalysatorn kräver hög aktivitet, hög hållfasthet, hög omvandlingshastighet för 1,4-butynediol och färre biprodukter.
Sekundär hydreringskatalysator
Det är en buren katalysator med aluminiumoxid som bärare och nickel och koppar som aktiva komponenter. Det reducerade tillståndet lagras i vatten. Katalysatorn har hög mekanisk hållfasthet, låg friktionsförlust, god kemisk stabilitet och är lätt att aktivera. Svartklöverformade partiklar i utseende.
Tillämpningsfall av katalysatorer
Används för BYD för att generera BDO genom katalysatorhydrogenering, applicerad på en BDO-enhet på 100 000 ton. Två uppsättningar fastbäddsreaktorer är i drift samtidigt, en är JHG-20308 och den andra är importerad katalysator.
Siktning: Under siktningen av fint pulver fann man att JHG-20308-katalysatorn med fast bädd producerade mindre fint pulver än den importerade katalysatorn.
Aktivering: Katalysatoraktivering Slutsats: Aktiveringsförhållandena för de två katalysatorerna är desamma. Utifrån data är dealumineringshastigheten, skillnaden i inlopps- och utloppstemperatur och frisättningen av aktiveringsreaktionsvärme från legeringen i varje aktiveringssteg mycket konsekventa.
Temperatur: Reaktionstemperaturen för JHG-20308-katalysatorn skiljer sig inte signifikant från den för importerad katalysator, men enligt temperaturmätpunkterna har JHG-20308-katalysatorn bättre aktivitet än importerad katalysator.
Föroreningar: Enligt detektionsdata för BDO-rålösning i reaktionens tidiga skede har JHG-20308 något färre föroreningar i den färdiga produkten jämfört med importerade katalysatorer, vilket främst återspeglas i innehållet av n-butanol och HBA.
Sammantaget är prestandan hos JHG-20308-katalysatorn stabil, utan uppenbara höga biprodukter, och dess prestanda är i princip densamma eller till och med bättre än hos importerade katalysatorer.
Produktionsprocess för nickelaluminiumkatalysator med fast bädd
(1) Smältning: Nickel-aluminiumlegering smälts vid hög temperatur och gjuts sedan till rätt form.
(2) Krossning: Legeringsblocken krossas till små partiklar med hjälp av krossningsutrustning.
(3) Siktning: Siktning av partiklar med kvalificerad partikelstorlek.
(4) Aktivering: Kontrollera en viss koncentration och flödeshastighet av flytande alkali för att aktivera partiklarna i reaktionstornet.
(5) Inspektionsindikatorer: metallinnehåll, partikelstorleksfördelning, tryckhållfasthet, skrymdensitet etc.
Publiceringstid: 11 sep-2023
