BDO, tiež známy ako 1,4-butándiol, je dôležitá základná organická a jemná chemická surovina. BDO sa môže pripraviť metódou s acetylénaldehydom, metódou s maleínanhydridom, metódou s propylénalkoholom a metódou s butadiénom. Metóda s acetylénaldehydom je hlavnou priemyselnou metódou prípravy BDO vďaka svojim nákladom a procesným výhodám. Acetylén a formaldehyd sa najprv kondenzujú za vzniku 1,4-butíndiolu (BYD), ktorý sa ďalej hydrogenuje za vzniku BDO.
Pri vysokom tlaku (13,8 až 27,6 MPa) a teplote 250 až 350 ℃ reaguje acetylén s formaldehydom v prítomnosti katalyzátora (zvyčajne meďnatý acetylén a bizmut na oxide kremičitom nosiči) a potom sa medziprodukt 1,4-butíndiol hydrogenuje na BDO pomocou Raneyovho niklového katalyzátora. Charakteristickým znakom klasickej metódy je, že katalyzátor a produkt nie je potrebné oddeľovať a prevádzkové náklady sú nízke. Acetylén má však vysoký parciálny tlak a riziko výbuchu. Bezpečnostný faktor konštrukcie reaktora je až 12 až 20-násobok a zariadenie je veľké a drahé, čo vedie k vysokým investíciám; Acetylén polymerizuje za vzniku polyacetylénu, čo deaktivuje katalyzátor a blokuje potrubie, čo vedie k skráteniu výrobného cyklu a zníženiu produkcie.
V reakcii na nedostatky a nedostatky tradičných metód boli reakčné zariadenia a katalyzátory reakčného systému optimalizované na zníženie parciálneho tlaku acetylénu v reakčnom systéme. Táto metóda sa široko používa v tuzemsku aj v zahraničí. Zároveň sa syntéza BYD vykonáva pomocou kalového lôžka alebo suspendovaného lôžka. Metóda hydrogenácie acetylénaldehydu BYD produkuje BDO a v súčasnosti sú v Číne najpoužívanejšie procesy ISP a INVISTA.
① Syntéza butíndiolu z acetylénu a formaldehydu s použitím katalyzátora uhličitanu meďnatého
Pri použití v sekcii chemickej výroby acetylénu v procese BDO v spoločnosti INVIDIA reaguje formaldehyd s acetylénom za vzniku 1,4-butíndiolu pôsobením katalyzátora na báze uhličitanu meďnatého. Reakčná teplota je 83 – 94 ℃ a tlak je 25 – 40 kPa. Katalyzátor má vzhľad zeleného prášku.
② Katalyzátor pre hydrogenáciu butynediolu na BDO
Hydrogenačná sekcia procesu pozostáva z dvoch vysokotlakových reaktorov s pevným lôžkom zapojených do série, pričom 99 % hydrogenačných reakcií prebieha v prvom reaktore. Prvým a druhým hydrogenačným katalyzátorom sú aktivované zliatiny niklu a hliníka.
Renee nikel s pevným lôžkom je blok zliatiny niklu a hliníka s veľkosťou častíc od 2 do 10 mm, vysokou pevnosťou, dobrou odolnosťou proti opotrebovaniu, veľkým špecifickým povrchom, lepšou stabilitou katalyzátora a dlhou životnosťou.
Neaktivované častice Raneyho niklu s pevným lôžkom sú sivasto biele a po určitej koncentrácii kvapalného alkalického lúhovania sa stanú čiernymi alebo čiernosivými časticami, ktoré sa používajú hlavne v reaktoroch s pevným lôžkom.
① Meďnatý nosičový katalyzátor na syntézu butynediolu z acetylénu a formaldehydu
Pôsobením nosičového katalyzátora na báze medi a bizmutu reaguje formaldehyd s acetylénom za vzniku 1,4-butíndiolu pri reakčnej teplote 92 – 100 ℃ a tlaku 85 – 106 kPa. Katalyzátor má formu čierneho prášku.
② Katalyzátor pre hydrogenáciu butynediolu na BDO
Proces ISP využíva dva stupne hydrogenácie. V prvom stupni sa ako katalyzátor používa prášková zliatina niklu a hliníka a nízkotlaková hydrogenácia premieňa BYD na BED a BDO. Po separácii nasleduje druhý stupeň vysokotlaková hydrogenácia s použitím naneseného niklu ako katalyzátora na premenu BED na BDO.
Primárny hydrogenačný katalyzátor: práškový Raneyov niklový katalyzátor
Primárny hydrogenačný katalyzátor: Práškový Raneyov niklový katalyzátor. Tento katalyzátor sa používa hlavne v nízkotlakovej hydrogenačnej sekcii ISP procesu na prípravu produktov BDO. Vyznačuje sa vysokou aktivitou, dobrou selektivitou, mierou konverzie a rýchlou usadzovacou rýchlosťou. Hlavnými zložkami sú nikel, hliník a molybdén.
Primárny hydrogenačný katalyzátor: hydrogenačný katalyzátor z práškovej zliatiny niklu a hliníka
Katalyzátor vyžaduje vysokú aktivitu, vysokú pevnosť, vysoký konverzný pomer 1,4-butíndiolu a menej vedľajších produktov.
Katalyzátor sekundárnej hydrogenácie
Je to nosičový katalyzátor s oxidom hlinitým ako nosičom a niklom a meďou ako aktívnymi zložkami. Redukovaný stav je uložený vo vode. Katalyzátor má vysokú mechanickú pevnosť, nízke straty trením, dobrú chemickú stabilitu a ľahko sa aktivuje. Častice majú vzhľad čiernej ďateliny.
Prípady použitia katalyzátorov
Používa sa pre BYD na výrobu BDO pomocou hydrogenácie katalyzátora, aplikovanej na 100 000-tonovú jednotku BDO. Súčasne pracujú dve sady reaktorov s pevným lôžkom, jedna je JHG-20308 a druhá je s dovážaným katalyzátorom.
Skríning: Počas skríningu jemného prášku sa zistilo, že katalyzátor s pevným lôžkom JHG-20308 produkoval menej jemného prášku ako dovážaný katalyzátor.
Aktivácia: Záver aktivácie katalyzátora: Aktivačné podmienky oboch katalyzátorov sú rovnaké. Z údajov vyplýva, že rýchlosť dealuminácie, rozdiel vstupných a výstupných teplôt a uvoľňovanie aktivačného reakčného tepla zo zliatiny v každej fáze aktivácie sú veľmi konzistentné.
Teplota: Reakčná teplota katalyzátora JHG-20308 sa významne nelíši od teploty dovážaného katalyzátora, ale podľa bodov merania teploty má katalyzátor JHG-20308 lepšiu aktivitu ako dovážaný katalyzátor.
Nečistoty: Z detekčných údajov surového roztoku BDO v počiatočnom štádiu reakcie vyplýva, že JHG-20308 má v konečnom produkte o niečo menej nečistôt v porovnaní s dovážanými katalyzátormi, čo sa prejavuje najmä v obsahu n-butanolu a HBA.
Celkovo je výkon katalyzátora JHG-20308 stabilný, bez zjavných vysokých vedľajších produktov a jeho výkon je v podstate rovnaký alebo dokonca lepší ako u dovážaných katalyzátorov.
Výrobný proces nikel-hliníkového katalyzátora s pevným lôžkom
(1) Tavenie: Niklovo-hliníková zliatina sa taví pri vysokej teplote a potom sa odlieva do požadovaného tvaru.
(2) Drvenie: Zliatinové bloky sa drvia na malé častice pomocou drviaceho zariadenia.
(3) Skríning: Vylúčenie častíc s kvalifikovanou veľkosťou častíc.
(4) Aktivácia: Regulujte určitú koncentráciu a prietok kvapalnej alkálie na aktiváciu častíc v reakčnej veži.
(5) Ukazovatele kontroly: obsah kovu, rozloženie veľkosti častíc, pevnosť v tlaku, objemová hmotnosť atď.
Čas uverejnenia: 11. septembra 2023
