BDO, také známý jako 1,4-butandiol, je důležitou základní organickou a jemnou chemickou surovinou. BDO lze připravit pomocí acetylenaldehydové metody, maleinanhydridové metody, propylenalkoholové metody a butadienové metody. Acetylenaldehydová metoda je hlavní průmyslovou metodou pro přípravu BDO kvůli její ceně a výhodám procesu. Acetylen a formaldehyd se nejprve kondenzují za vzniku 1,4-butyndiolu (BYD), který se dále hydrogenuje za získání BDO.
Za vysokého tlaku (13,8~27,6 MPa) a podmínek 250~350 ℃ acetylen reaguje s formaldehydem v přítomnosti katalyzátoru (obvykle měďný acetylen a vizmut na silikátovém nosiči) a poté se meziprodukt 1,4-butyndiol hydrogenuje na BDO za použití Raneyova niklového katalyzátoru. Charakteristickým znakem klasické metody je, že katalyzátor a produkt není třeba oddělovat a provozní náklady jsou nízké. Acetylén má však vysoký parciální tlak a nebezpečí výbuchu. Bezpečnostní faktor konstrukce reaktoru je až 12-20krát vysoký a zařízení je velké a drahé, což má za následek vysoké investice; Acetylen bude polymerovat za vzniku polyacetylenu, který deaktivuje katalyzátor a zablokuje potrubí, což má za následek zkrácení výrobního cyklu a snížení výkonu.
V reakci na nedostatky a nedostatky tradičních metod byly reakční zařízení a katalyzátory reakčního systému optimalizovány pro snížení parciálního tlaku acetylenu v reakčním systému. Tato metoda je široce používána doma i v zahraničí. Současně se syntéza BYD provádí pomocí kalového lože nebo závěsného lože. Acetylenaldehydová metoda BYD hydrogenace produkuje BDO a v současnosti jsou v Číně nejrozšířenější procesy ISP a INVISTA.
① Syntéza butyndiolu z acetylenu a formaldehydu pomocí katalyzátoru na bázi uhličitanu měďnatého
Aplikovaný na acetylenovou chemickou část procesu BDO v INVIDIA, formaldehyd reaguje s acetylenem za vzniku 1,4-butyndiolu působením katalyzátoru uhličitanu měďnatého. Reakční teplota je 83-94 °C a tlak je 25-40 kPa. Katalyzátor má vzhled zeleného prášku.
② Katalyzátor pro hydrogenaci butyndiolu na BDO
Hydrogenační část procesu sestává ze dvou vysokotlakých reaktorů s pevným ložem zapojených do série, přičemž 99 % hydrogenačních reakcí je dokončeno v prvním reaktoru. První a druhý hydrogenační katalyzátor jsou aktivované slitiny niklu a hliníku.
Pevné lože Renee nikl je blok z niklové hliníkové slitiny s velikostí částic v rozmezí 2-10 mm, vysokou pevností, dobrou odolností proti opotřebení, velkým specifickým povrchem, lepší stabilitou katalyzátoru a dlouhou životností.
Neaktivované částice Raneyova niklu s pevným ložem jsou šedobílé a po určité koncentraci kapalného alkalického loužení se z nich stávají černé nebo černošedé částice, používané hlavně v reaktorech s pevným ložem.
① Měděný katalyzátor pro syntézu butyndiolu z acetylenu a formaldehydu
Působením naneseného měděného vizmutového katalyzátoru formaldehyd reaguje s acetylenem za vzniku 1,4-butyndiolu, při reakční teplotě 92-100 °C a tlaku 85-106 kPa. Katalyzátor se jeví jako černý prášek.
② Katalyzátor pro hydrogenaci butyndiolu na BDO
Proces ISP přijímá dva stupně hydrogenace. V první fázi se jako katalyzátor používá prášková slitina niklu a hliníku a nízkotlaká hydrogenace převádí BYD na BED a BDO. Po separaci je druhým stupněm vysokotlaká hydrogenace s použitím niklu jako katalyzátoru pro přeměnu BED na BDO.
Primární hydrogenační katalyzátor: práškový Raneyův niklový katalyzátor
Primární hydrogenační katalyzátor: práškový Raneyův niklový katalyzátor. Tento katalyzátor se používá hlavně v nízkotlaké hydrogenační sekci procesu ISP pro přípravu produktů BDO. Vyznačuje se vysokou aktivitou, dobrou selektivitou, konverzním poměrem a rychlou rychlostí usazování. Hlavními složkami jsou nikl, hliník a molybden.
Primární hydrogenační katalyzátor: práškový hydrogenační katalyzátor ze slitiny niklu a hliníku
Katalyzátor vyžaduje vysokou aktivitu, vysokou pevnost, vysokou rychlost konverze 1,4-butyndiolu a méně vedlejších produktů.
Sekundární hydrogenační katalyzátor
Jedná se o katalyzátor na nosiči s oxidem hlinitým jako nosičem a niklem a mědí jako aktivními složkami. Redukovaný stav je uložen ve vodě. Katalyzátor má vysokou mechanickou pevnost, nízké ztráty třením, dobrou chemickou stabilitu a snadno se aktivuje. Vzhled částic ve tvaru černého jetele.
Aplikační případy katalyzátorů
Používá se pro BYD pro generování BDO prostřednictvím hydrogenace katalyzátoru, aplikovaného na jednotku BDO o hmotnosti 100 000 tun. Dvě sady reaktorů s pevným ložem pracují současně, jedna je JHG-20308 a druhá je dovážený katalyzátor.
Třídění: Během třídění jemného prášku bylo zjištěno, že katalyzátor s pevným ložem JHG-20308 produkoval méně jemného prášku než dovážený katalyzátor.
Aktivace: Aktivace katalyzátoru Závěr: Podmínky aktivace obou katalyzátorů jsou stejné. Z údajů vyplývá, že rychlost dealuminace, vstupní a výstupní teplotní rozdíl a uvolňování tepla při aktivaci slitiny v každém stupni aktivace jsou velmi konzistentní.
Teplota: Reakční teplota katalyzátoru JHG-20308 se významně neliší od teploty dováženého katalyzátoru, ale podle bodů měření teploty má katalyzátor JHG-20308 lepší aktivitu než dovážený katalyzátor.
Nečistoty: Z údajů detekce surového roztoku BDO v rané fázi reakce vyplývá, že JHG-20308 má ve srovnání s dováženými katalyzátory o něco méně nečistot v konečném produktu, což se odráží především v obsahu n-butanolu a HBA.
Celkově je výkon katalyzátoru JHG-20308 stabilní, bez zjevných vysokých vedlejších produktů a jeho výkon je v podstatě stejný nebo dokonce lepší než u dovážených katalyzátorů.
Výrobní proces nikl-hliníkového katalyzátoru s pevným ložem
(1) Tavení: Hliníková slitina niklu se taví při vysoké teplotě a poté se odlévá do tvaru.
(2) Drcení: Bloky slitiny se drtí na malé částice prostřednictvím drtícího zařízení.
(3) Třídění: Třídění částic s kvalifikovanou velikostí částic.
(4) Aktivace: Ovládejte určitou koncentraci a průtok kapalné alkálie pro aktivaci částic v reakční věži.
(5) Kontrolní ukazatele: obsah kovu, distribuce velikosti částic, pevnost v tlaku, objemová hmotnost atd.
Čas odeslání: 11. září 2023
