El BDO, també conegut com a 1,4-butanodiol, és una important matèria primera orgànica bàsica i química fina. El BDO es pot preparar mitjançant el mètode de l'acetilè aldehid, el mètode de l'anhídrid maleic, el mètode de l'alcohol propilènic i el mètode del butadiè. El mètode de l'acetilè aldehid és el principal mètode industrial per preparar BDO a causa dels seus avantatges en termes de cost i procés. L'acetilè i el formaldehid es condensen primer per produir 1,4-butinodiol (BYD), que s'hidrogena posteriorment per obtenir BDO.
Sota alta pressió (13,8~27,6 MPa) i condicions de 250~350 ℃, l'acetilè reacciona amb el formaldehid en presència d'un catalitzador (normalment acetilè cuprós i bismut sobre un suport de sílice), i després l'intermedi 1,4-butinediol s'hidrogena a BDO utilitzant un catalitzador de níquel Raney. La característica del mètode clàssic és que no cal separar el catalitzador i el producte, i el cost operatiu és baix. Tanmateix, l'acetilè té una pressió parcial alta i un risc d'explosió. El factor de seguretat del disseny del reactor és de fins a 12-20 vegades més alt, i l'equip és gran i car, cosa que resulta en una inversió elevada; l'acetilè es polimeritzarà per produir poliacetilè, que desactivarà el catalitzador i bloquejarà la canonada, cosa que provocarà un cicle de producció escurçat i una producció reduïda.
En resposta a les deficiències i mancances dels mètodes tradicionals, l'equip de reacció i els catalitzadors del sistema de reacció es van optimitzar per reduir la pressió parcial de l'acetilè en el sistema de reacció. Aquest mètode s'ha utilitzat àmpliament tant a nivell nacional com internacional. Al mateix temps, la síntesi de BYD es duu a terme mitjançant un llit de fangs o un llit suspès. El mètode d'hidrogenació d'aldehid d'acetilè BYD produeix BDO, i actualment els processos ISP i INVISTA són els més utilitzats a la Xina.
① Síntesi de butinediol a partir d'acetilè i formaldehid utilitzant un catalitzador de carbonat de coure
Aplicat a la secció química de l'acetilè del procés BDO a INVIDIA, el formaldehid reacciona amb l'acetilè per produir 1,4-butinediol sota l'acció d'un catalitzador de carbonat de coure. La temperatura de reacció és de 83-94 ℃ i la pressió és de 25-40 kPa. El catalitzador té un aspecte de pols verda.
② Catalitzador per a la hidrogenació de butinediol a BDO
La secció d'hidrogenació del procés consta de dos reactors de llit fix d'alta pressió connectats en sèrie, i el 99% de les reaccions d'hidrogenació es completen al primer reactor. El primer i el segon catalitzador d'hidrogenació són aliatges de níquel i alumini activats.
El níquel Renee de llit fix és un bloc d'aliatge d'alumini i níquel amb mides de partícula que oscil·len entre els 2 i els 10 mm, alta resistència, bona resistència al desgast, gran superfície específica, millor estabilitat del catalitzador i llarga vida útil.
Les partícules de níquel Raney de llit fix no activades són de color blanc grisenc i, després d'una certa concentració de lixiviació alcalina líquida, es converteixen en partícules negres o grises negres, que s'utilitzen principalment en reactors de llit fix.
① Catalitzador suportat en coure per a la síntesi de butinediol a partir d'acetilè i formaldehid
Sota l'acció d'un catalitzador de bismut de coure suportat, el formaldehid reacciona amb l'acetilè per generar 1,4-butinediol, a una temperatura de reacció de 92-100 ℃ i una pressió de 85-106 kPa. El catalitzador apareix com una pols negra.
② Catalitzador per a la hidrogenació de butinediol a BDO
El procés ISP adopta dues etapes d'hidrogenació. La primera etapa utilitza un aliatge d'alumini i níquel en pols com a catalitzador, i la hidrogenació a baixa pressió converteix el BYD en BED i BDO. Després de la separació, la segona etapa és la hidrogenació a alta pressió utilitzant níquel carregat com a catalitzador per convertir el BED en BDO.
Catalitzador d'hidrogenació primari: catalitzador de níquel Raney en pols
Catalitzador d'hidrogenació primari: catalitzador de níquel Raney en pols. Aquest catalitzador s'utilitza principalment a la secció d'hidrogenació a baixa pressió del procés ISP, per a la preparació de productes BDO. Té les característiques d'alta activitat, bona selectivitat, taxa de conversió i velocitat d'assentament ràpida. Els components principals són níquel, alumini i molibdè.
Catalitzador d'hidrogenació primari: catalitzador d'hidrogenació d'aliatge d'alumini i níquel en pols
El catalitzador requereix una alta activitat, una alta resistència, una alta taxa de conversió d'1,4-butinediol i menys subproductes.
catalitzador d'hidrogenació secundària
És un catalitzador suportat amb alúmina com a portador i níquel i coure com a components actius. L'estat reduït s'emmagatzema en aigua. El catalitzador té una alta resistència mecànica, baixa pèrdua per fricció, bona estabilitat química i és fàcil d'activar. Partícules amb forma de trèvol negre en aparença.
Casos d'aplicació de catalitzadors
S'utilitza per a BYD per generar BDO mitjançant la hidrogenació del catalitzador, aplicada a una unitat de BDO de 100.000 tones. Dos conjunts de reactors de llit fix funcionen simultàniament, un és el JHG-20308 i l'altre és un catalitzador importat.
Cribratge: Durant el cribratge de pols fina, es va trobar que el catalitzador de llit fix JHG-20308 produïa menys pols fina que el catalitzador importat.
Activació: Activació del catalitzador Conclusió: Les condicions d'activació dels dos catalitzadors són les mateixes. A partir de les dades, la velocitat de desaluminització, la diferència de temperatura d'entrada i sortida i l'alliberament de calor de la reacció d'activació de l'aliatge en cada etapa d'activació són molt consistents.
Temperatura: La temperatura de reacció del catalitzador JHG-20308 no és significativament diferent de la del catalitzador importat, però segons els punts de mesura de temperatura, el catalitzador JHG-20308 té una millor activitat que el catalitzador importat.
Impureses: A partir de les dades de detecció de la solució crua de BDO en la fase inicial de la reacció, el JHG-20308 té una mica menys d'impureses en el producte acabat en comparació amb els catalitzadors importats, cosa que es reflecteix principalment en el contingut de n-butanol i HBA.
En general, el rendiment del catalitzador JHG-20308 és estable, sense subproductes elevats evidents, i el seu rendiment és bàsicament el mateix o fins i tot millor que el dels catalitzadors importats.
Procés de producció de catalitzador de níquel i alumini de llit fix
(1) Fusió: l'aliatge de níquel i alumini es fon a alta temperatura i després es forma amb una motlle.
(2) Trituració: Els blocs d'aliatge es trituren en petites partícules mitjançant equips de trituració.
(3) Cribratge: Cribratge de partícules amb una mida de partícula qualificada.
(4) Activació: Controlar una determinada concentració i cabal d'àlcali líquid per activar les partícules de la torre de reacció.
(5) Indicadors d'inspecció: contingut de metall, distribució de la mida de les partícules, resistència a la compressió, densitat aparent, etc.
Data de publicació: 11 de setembre de 2023
