BDO, znany również jako 1,4-butanodiol, jest ważnym podstawowym organicznym i wysokowartościowym surowcem chemicznym. BDO można wytworzyć metodą aldehydu acetylenowego, metodą bezwodnika maleinowego, metodą z alkoholem propylenowym i metodą butadienową. Główną metodą przemysłową otrzymywania BDO jest metoda aldehydowo-acetylenowa, ze względu na koszty i zalety procesowe. Acetylen i formaldehyd są najpierw kondensowane w celu wytworzenia 1,4-butynodiolu (BYD), który jest dalej uwodorniany w celu uzyskania BDO.
Pod wysokim ciśnieniem (13,8 ~ 27,6 MPa) i w temperaturze 250 ~ 350 ℃ acetylen reaguje z formaldehydem w obecności katalizatora (zwykle acetylen miedziawy i bizmut na nośniku krzemionkowym), a następnie uwodornia się półprodukt 1,4-butynodiol do BDO przy użyciu katalizatora niklowego Raneya. Cechą metody klasycznej jest to, że nie ma konieczności oddzielania katalizatora od produktu, a koszty operacyjne są niskie. Jednakże acetylen ma wysokie ciśnienie cząstkowe i stwarza ryzyko wybuchu. Współczynnik bezpieczeństwa konstrukcji reaktora jest aż 12-20 razy większy, a sprzęt jest duży i kosztowny, co skutkuje dużymi inwestycjami; Acetylen będzie polimeryzował, tworząc poliacetylen, który dezaktywuje katalizator i blokuje rurociąg, co skutkuje skróceniem cyklu produkcyjnego i zmniejszeniem wydajności.
W odpowiedzi na mankamenty i niedociągnięcia tradycyjnych metod zoptymalizowano aparaturę reakcyjną i katalizatory układu reakcyjnego w celu obniżenia ciśnienia cząstkowego acetylenu w układzie reakcyjnym. Metoda ta znalazła szerokie zastosowanie zarówno w kraju, jak i za granicą. Jednocześnie syntezę BYD prowadzi się przy użyciu złoża osadu lub złoża zawieszonego. BDO uzyskuje się metodą uwodornienia aldehydu acetylenowego BYD, a obecnie w Chinach najszerzej stosowane są procesy ISP i INVISTA.
① Synteza butynodiolu z acetylenu i formaldehydu przy użyciu katalizatora w postaci węglanu miedzi
Zastosowany w chemicznej części acetylenu procesu BDO w INVIDIA, formaldehyd reaguje z acetylenem, tworząc 1,4-butynodiol pod działaniem katalizatora w postaci węglanu miedzi. Temperatura reakcji wynosi 83-94℃, a ciśnienie 25-40 kPa. Katalizator ma wygląd zielonego proszku.
② Katalizator do uwodornienia butynodiolu do BDO
Część procesu uwodorniania składa się z dwóch wysokociśnieniowych reaktorów ze złożem stałym, połączonych szeregowo, przy czym 99% reakcji uwodornienia kończy się w pierwszym reaktorze. Pierwszy i drugi katalizator uwodornienia to aktywowane stopy niklowo-aluminiowe.
Nikiel Renee ze stałym złożem to blok stopu niklu i aluminium o wielkości cząstek w zakresie 2-10 mm, wysokiej wytrzymałości, dobrej odporności na zużycie, dużej powierzchni właściwej, lepszej stabilności katalizatora i długiej żywotności.
Nieaktywowane cząstki niklu Raneya ze stałym złożem są szaro-białe, a po pewnym stężeniu ługowania ciekłymi zasadami stają się czarnymi lub czarnoszarymi cząstkami, stosowanymi głównie w reaktorach ze złożem nieruchomym.
① Katalizator na nośniku miedziowym do syntezy butynodiolu z acetylenu i formaldehydu
Pod działaniem katalizatora bizmutowego na nośniku miedziowym formaldehyd reaguje z acetylenem, tworząc 1,4-butynodiol, w temperaturze reakcji 92-100 ℃ i ciśnieniu 85-106 kPa. Katalizator ma postać czarnego proszku.
② Katalizator do uwodornienia butynodiolu do BDO
W procesie ISP stosuje się dwa etapy uwodornienia. Pierwszy etap polega na zastosowaniu sproszkowanego stopu niklu i aluminium jako katalizatora, a uwodornienie pod niskim ciśnieniem przekształca BYD w BED i BDO. Po rozdzieleniu drugi etap polega na uwodornieniu pod wysokim ciśnieniem z użyciem obciążonego niklu jako katalizatora w celu przekształcenia BED w BDO.
Główny katalizator uwodornienia: sproszkowany katalizator niklowy Raneya
Główny katalizator uwodornienia: Proszkowy katalizator niklowy Raneya. Katalizator ten stosowany jest głównie w sekcji uwodornienia niskociśnieniowego procesu ISP, do wytwarzania produktów BDO. Charakteryzuje się wysoką aktywnością, dobrą selektywności, współczynnikiem konwersji i dużą szybkością osadzania. Głównymi składnikami są nikiel, aluminium i molibden.
Główny katalizator uwodornienia: katalizator uwodornienia ze stopu niklu i aluminium w postaci proszku
Katalizator wymaga dużej aktywności, dużej wytrzymałości, wysokiego stopnia konwersji 1,4-butynodiolu i mniejszej liczby produktów ubocznych.
Wtórny katalizator uwodornienia
Jest to katalizator na nośniku, którego nośnikiem jest tlenek glinu oraz nikiel i miedź jako składniki aktywne. Stan zredukowany magazynowany jest w wodzie. Katalizator ma wysoką wytrzymałość mechaniczną, niskie straty w wyniku tarcia, dobrą stabilność chemiczną i jest łatwy w aktywacji. Wygląd cząstek w kształcie czarnej koniczyny.
Przypadki zastosowań katalizatorów
Wykorzystywany dla BYD do wytwarzania BDO poprzez uwodornienie katalizatora, stosowany w jednostce BDO o masie 100 000 ton. Jednocześnie działają dwa zestawy reaktorów ze złożem stałym, jeden to JHG-20308, a drugi to importowany katalizator.
Przesiewanie: Podczas przesiewania drobnego proszku stwierdzono, że katalizator ze złożem nieruchomym JHG-20308 wytwarza mniej drobnego proszku niż katalizator importowany.
Aktywacja: Aktywacja katalizatora Wniosek: Warunki aktywacji obu katalizatorów są takie same. Z danych wynika, że szybkość odluminowania, różnica temperatur na wlocie i wylocie oraz wydzielanie ciepła przez stop w reakcji aktywacji na każdym etapie aktywacji są bardzo spójne.
Temperatura: Temperatura reakcji katalizatora JHG-20308 nie różni się znacząco od temperatury katalizatora importowanego, ale zgodnie z punktami pomiaru temperatury katalizator JHG-20308 ma lepszą aktywność niż katalizator importowany.
Zanieczyszczenia: Z danych wykrycia surowego roztworu BDO na wczesnym etapie reakcji wynika, że JHG-20308 zawiera nieco mniej zanieczyszczeń w gotowym produkcie w porównaniu do katalizatorów importowanych, co odzwierciedla się głównie w zawartości n-butanolu i HBA.
Ogólnie rzecz biorąc, działanie katalizatora JHG-20308 jest stabilne, bez wyraźnych wysokich produktów ubocznych, a jego działanie jest w zasadzie takie samo lub nawet lepsze niż w przypadku katalizatorów importowanych.
Proces produkcji katalizatora niklowo-aluminiowego ze stałym złożem
(1) Wytapianie: Stop niklowo-aluminiowy topi się w wysokiej temperaturze, a następnie odlewa w odpowiedni kształt.
(2) Kruszenie: Bloki stopu są kruszone na małe cząstki za pomocą sprzętu kruszącego.
(3) Przesiewanie: Odsiewanie cząstek o określonej wielkości cząstek.
(4) Aktywacja: Kontroluj określone stężenie i natężenie przepływu ciekłych zasad, aby aktywować cząstki w wieży reakcyjnej.
(5) Wskaźniki kontrolne: zawartość metalu, rozkład wielkości cząstek, wytrzymałość na zgniatanie, gęstość nasypowa itp.
Czas publikacji: 11 września 2023 r
