BDO, znany również jako 1,4-butanodiol, jest ważnym podstawowym organicznym i czystym surowcem chemicznym. BDO można przygotować metodą acetylenoaldehydową, metodą bezwodnika maleinowego, metodą alkoholu propylenowego i metodą butadienową. Metoda acetylenoaldehydowa jest główną przemysłową metodą przygotowywania BDO ze względu na jej koszty i zalety procesowe. Acetylen i formaldehyd są najpierw kondensowane w celu wytworzenia 1,4-butynydiolu (BYD), który jest dalej uwodorniany w celu uzyskania BDO.
Pod wysokim ciśnieniem (13,8~27,6 MPa) i w warunkach 250~350 ℃, acetylen reaguje z formaldehydem w obecności katalizatora (zwykle acetylenu miedziowego i bizmutu na nośniku krzemionkowym), a następnie pośredni 1,4-butynydiol jest uwodorniany do BDO przy użyciu katalizatora niklowego Raneya. Charakterystyczną cechą klasycznej metody jest to, że katalizator i produkt nie muszą być rozdzielane, a koszty operacyjne są niskie. Jednak acetylen ma wysokie ciśnienie parcjalne i ryzyko wybuchu. Współczynnik bezpieczeństwa konstrukcji reaktora jest tak wysoki, jak 12-20 razy, a sprzęt jest duży i drogi, co skutkuje wysokimi nakładami inwestycyjnymi; acetylen będzie polimeryzował, wytwarzając poliacetylen, który dezaktywuje katalizator i blokuje rurociąg, co skutkuje skróceniem cyklu produkcyjnego i zmniejszeniem wydajności.
W odpowiedzi na niedociągnięcia i braki tradycyjnych metod, sprzęt reakcyjny i katalizatory układu reakcyjnego zostały zoptymalizowane w celu zmniejszenia ciśnienia parcjalnego acetylenu w układzie reakcyjnym. Ta metoda jest szeroko stosowana zarówno w kraju, jak i za granicą. Jednocześnie synteza BYD jest przeprowadzana przy użyciu złoża osadowego lub złoża zawieszonego. Metoda uwodornienia BYD z acetylenem i aldehydem produkuje BDO, a obecnie procesy ISP i INVISTA są najszerzej stosowane w Chinach.
① Synteza butynodiolu z acetylenu i formaldehydu przy użyciu katalizatora w postaci węglanu miedzi
Zastosowany w sekcji chemicznej acetylenu procesu BDO w INVIDIA, formaldehyd reaguje z acetylenem, wytwarzając 1,4-butynydiol pod działaniem katalizatora węglanu miedzi. Temperatura reakcji wynosi 83-94 ℃, a ciśnienie 25-40 kPa. Katalizator ma wygląd zielonego proszku.
② Katalizator uwodornienia butynediolu do BDO
Sekcja uwodornienia procesu składa się z dwóch wysokociśnieniowych reaktorów ze stałym złożem połączonych szeregowo, przy czym 99% reakcji uwodornienia jest przeprowadzanych w pierwszym reaktorze. Pierwszy i drugi katalizator uwodornienia to aktywowane stopy niklu i aluminium.
Stop niklu Renee ze stałym złożem to stop niklu i aluminium o wielkości cząstek od 2 do 10 mm, charakteryzujący się wysoką wytrzymałością, dobrą odpornością na zużycie, dużą powierzchnią właściwą, lepszą stabilnością katalizatora i długą żywotnością.
Nieaktywowane cząstki niklu Raneya w złożu stałym są szaro-białe, a po wyługowaniu pewną ilością ciekłego alkalium stają się czarne lub czarno-szare, stosowane głównie w reaktorach ze złożem stałym.
① Katalizator na bazie miedzi do syntezy butynodiolu z acetylenu i formaldehydu
Pod wpływem katalizatora miedziowo-bizmutowego formaldehyd reaguje z acetylenem, tworząc 1,4-butynydiol, w temperaturze reakcji 92-100 ℃ i ciśnieniu 85-106 kPa. Katalizator pojawia się w postaci czarnego proszku.
② Katalizator uwodornienia butynediolu do BDO
Proces ISP przyjmuje dwa etapy uwodornienia. Pierwszy etap polega na użyciu sproszkowanego stopu aluminium niklowego jako katalizatora, a uwodornienie niskociśnieniowe przekształca BYD w BED i BDO. Po separacji, drugi etap to uwodornienie wysokociśnieniowe z użyciem załadowanego niklu jako katalizatora w celu przekształcenia BED w BDO.
Pierwotny katalizator uwodornienia: sproszkowany katalizator niklowy Raneya
Pierwotny katalizator uwodornienia: katalizator proszkowy niklu Raneya. Ten katalizator jest głównie stosowany w sekcji uwodornienia niskociśnieniowego procesu ISP, do przygotowywania produktów BDO. Charakteryzuje się wysoką aktywnością, dobrą selektywnością, szybkością konwersji i szybką prędkością sedymentacji. Głównymi składnikami są nikiel, aluminium i molibden.
Podstawowy katalizator uwodornienia: proszkowy katalizator uwodornienia stopu niklu i aluminium
Katalizator wymaga dużej aktywności, dużej wytrzymałości, wysokiego współczynnika konwersji 1,4-butynydiolu i mniejszej ilości produktów ubocznych.
Katalizator wtórnego uwodornienia
Jest to katalizator nośny z tlenkiem glinu jako nośnikiem oraz niklem i miedzią jako składnikami aktywnymi. Zredukowany stan jest przechowywany w wodzie. Katalizator ma wysoką wytrzymałość mechaniczną, niskie straty tarcia, dobrą stabilność chemiczną i jest łatwy do aktywacji. Wyglądem przypomina cząstki w kształcie czarnej koniczyny.
Przykłady zastosowań katalizatorów
Stosowany w BYD do generowania BDO poprzez uwodornienie katalizatora, stosowany w jednostce BDO o mocy 100 000 ton. Dwa zestawy reaktorów ze złożem stałym działają jednocześnie, jeden to JHG-20308, a drugi to importowany katalizator.
Przesiewanie: Podczas przesiewania drobnego proszku stwierdzono, że katalizator ze złożem stałym JHG-20308 wytwarzał mniej drobnego proszku niż katalizator importowany.
Aktywacja: Aktywacja katalizatora Wniosek: Warunki aktywacji obu katalizatorów są takie same. Z danych wynika, że szybkość dealuminacji, różnica temperatur wlotowych i wylotowych oraz uwalnianie ciepła reakcji aktywacji stopu na każdym etapie aktywacji są bardzo spójne.
Temperatura: Temperatura reakcji katalizatora JHG-20308 nie różni się znacząco od temperatury katalizatora importowanego, lecz na podstawie punktów pomiaru temperatury można stwierdzić, że katalizator JHG-20308 ma lepszą aktywność niż katalizator importowany.
Zanieczyszczenia: Dane dotyczące wykrycia surowego roztworu BDO na wczesnym etapie reakcji wskazują, że JHG-20308 zawiera nieco mniej zanieczyszczeń w produkcie końcowym w porównaniu do importowanych katalizatorów, co odzwierciedla się głównie w zawartości n-butanolu i HBA.
Ogólnie rzecz biorąc, wydajność katalizatora JHG-20308 jest stabilna, nie wytwarza żadnych widocznych produktów ubocznych, a jego wydajność jest zasadniczo taka sama lub nawet lepsza niż wydajność importowanych katalizatorów.
Proces produkcji stałego katalizatora niklowo-aluminiowego
(1) Wytapianie: Stop niklowo-aluminiowy jest topiony w wysokiej temperaturze, a następnie odlewany do odpowiedniego kształtu.
(2) Kruszenie: Bloki stopu są kruszone na małe cząstki za pomocą urządzeń kruszących.
(3) Przesiewanie: przesiewanie cząstek o kwalifikowanej wielkości cząstek.
(4) Aktywacja: Kontroluj określone stężenie i szybkość przepływu ciekłej zasady, aby aktywować cząstki w wieży reakcyjnej.
(5) Wskaźniki kontroli: zawartość metalu, rozkład wielkości cząstek, wytrzymałość na ściskanie, gęstość nasypowa itp.
Czas publikacji: 11-09-2023
