Η BDO, επίσης γνωστή ως 1,4-βουτανοδιόλη, είναι μια σημαντική βασική οργανική και λεπτή χημική πρώτη ύλη. Η BDO μπορεί να παρασκευαστεί μέσω της μεθόδου της ακετυλενικής αλδεΰδης, της μεθόδου του μαλεϊκού ανυδρίτη, της μεθόδου της προπυλενικής αλκοόλης και της μεθόδου του βουταδιενίου. Η μέθοδος της ακετυλενικής αλδεΰδης είναι η κύρια βιομηχανική μέθοδος για την παρασκευή BDO λόγω του κόστους και των πλεονεκτημάτων της στη διαδικασία. Η ακετυλένη και η φορμαλδεΰδη πρώτα συμπυκνώνονται για να παράγουν 1,4-βουτυνοδιόλη (BYD), η οποία υδρογονώνεται περαιτέρω για να ληφθεί BDO.
Υπό υψηλή πίεση (13,8~27,6 MPa) και συνθήκες 250~350 ℃, το ακετυλένιο αντιδρά με φορμαλδεΰδη παρουσία καταλύτη (συνήθως ακετυλένιο χαλκού και βισμούθιο σε υπόστρωμα πυριτίας) και στη συνέχεια η ενδιάμεση 1,4-βουτυνδιόλη υδρογονώνεται σε BDO χρησιμοποιώντας καταλύτη νικελίου Raney. Το χαρακτηριστικό της κλασικής μεθόδου είναι ότι ο καταλύτης και το προϊόν δεν χρειάζεται να διαχωριστούν και το λειτουργικό κόστος είναι χαμηλό. Ωστόσο, το ακετυλένιο έχει υψηλή μερική πίεση και κίνδυνο έκρηξης. Ο συντελεστής ασφάλειας του σχεδιασμού του αντιδραστήρα είναι έως και 12-20 φορές και ο εξοπλισμός είναι μεγάλος και ακριβός, με αποτέλεσμα υψηλές επενδύσεις. Το ακετυλένιο θα πολυμεριστεί για να παράγει πολυακετυλένιο, το οποίο απενεργοποιεί τον καταλύτη και μπλοκάρει τον αγωγό, με αποτέλεσμα τη μείωση του κύκλου παραγωγής και τη μείωση της παραγωγής.
Σε απάντηση στις ελλείψεις και τις αδυναμίες των παραδοσιακών μεθόδων, ο εξοπλισμός αντίδρασης και οι καταλύτες του συστήματος αντίδρασης βελτιστοποιήθηκαν για να μειωθεί η μερική πίεση του ακετυλενίου στο σύστημα αντίδρασης. Αυτή η μέθοδος έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως τόσο στην εγχώρια όσο και στη διεθνή αγορά. Ταυτόχρονα, η σύνθεση του BYD πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας κλίνη λάσπης ή αιωρούμενη κλίνη. Η υδρογόνωση BYD με τη μέθοδο της ακετυλεναλδεΰδης παράγει BDO και επί του παρόντος οι διαδικασίες ISP και INVISTA είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες στην Κίνα.
① Σύνθεση βουτυνδιόλης από ακετυλένιο και φορμαλδεΰδη χρησιμοποιώντας καταλύτη ανθρακικού χαλκού
Εφαρμοζόμενη στο χημικό τμήμα του ακετυλενίου της διεργασίας BDO στο INVIDIA, η φορμαλδεΰδη αντιδρά με το ακετυλένιο για να παράγει 1,4-βουτυνδιόλη υπό τη δράση ενός καταλύτη ανθρακικού χαλκού. Η θερμοκρασία αντίδρασης είναι 83-94 ℃ και η πίεση είναι 25-40 kPa. Ο καταλύτης έχει πράσινη εμφάνιση σκόνης.
② Καταλύτης για υδρογόνωση βουτυνδιόλης σε BDO
Το τμήμα υδρογόνωσης της διεργασίας αποτελείται από δύο αντιδραστήρες σταθερής κλίνης υψηλής πίεσης συνδεδεμένους σε σειρά, με το 99% των αντιδράσεων υδρογόνωσης να ολοκληρώνονται στον πρώτο αντιδραστήρα. Ο πρώτος και ο δεύτερος καταλύτης υδρογόνωσης είναι κράματα ενεργοποιημένου νικελίου-αλουμινίου.
Το νικέλιο Renee σταθερής κλίνης είναι ένα μπλοκ κράματος νικελίου-αλουμινίου με μεγέθη σωματιδίων που κυμαίνονται από 2-10 mm, υψηλή αντοχή, καλή αντοχή στη φθορά, μεγάλη ειδική επιφάνεια, καλύτερη σταθερότητα καταλύτη και μεγάλη διάρκεια ζωής.
Τα μη ενεργοποιημένα σωματίδια νικελίου Raney σταθερής κλίνης είναι γκριζωπά λευκά και μετά από μια ορισμένη συγκέντρωση έκπλυσης υγρών αλκαλίων, γίνονται μαύρα ή μαύρα γκρίζα σωματίδια, τα οποία χρησιμοποιούνται κυρίως σε αντιδραστήρες σταθερής κλίνης.
① Καταλύτης με υποστήριγμα χαλκού για τη σύνθεση βουτυνδιόλης από ακετυλένιο και φορμαλδεΰδη
Υπό τη δράση ενός καταλύτη χαλκού-βισμούθιου σε υπόστρωμα, η φορμαλδεΰδη αντιδρά με ακετυλένιο για να παράγει 1,4-βουτυνδιόλη, σε θερμοκρασία αντίδρασης 92-100 ℃ και πίεση 85-106 kPa. Ο καταλύτης εμφανίζεται ως μαύρη σκόνη.
② Καταλύτης για υδρογόνωση βουτυνδιόλης σε BDO
Η διαδικασία ISP υιοθετεί δύο στάδια υδρογόνωσης. Το πρώτο στάδιο χρησιμοποιεί σκόνη κράματος νικελίου-αλουμινίου ως καταλύτη και η υδρογόνωση χαμηλής πίεσης μετατρέπει το BYD σε BED και BDO. Μετά τον διαχωρισμό, το δεύτερο στάδιο είναι η υδρογόνωση υψηλής πίεσης χρησιμοποιώντας φορτωμένο νικέλιο ως καταλύτη για τη μετατροπή του BED σε BDO.
Πρωτογενής καταλύτης υδρογόνωσης: καταλύτης νικελίου Raney σε σκόνη
Πρωτογενής καταλύτης υδρογόνωσης: Καταλύτης νικελίου Raney σε σκόνη. Αυτός ο καταλύτης χρησιμοποιείται κυρίως στο τμήμα υδρογόνωσης χαμηλής πίεσης της διεργασίας ISP, για την παρασκευή προϊόντων BDO. Έχει τα χαρακτηριστικά υψηλής δραστικότητας, καλής εκλεκτικότητας, ρυθμού μετατροπής και γρήγορης ταχύτητας καθίζησης. Τα κύρια συστατικά είναι το νικέλιο, το αλουμίνιο και το μολυβδαίνιο.
Πρωτογενής καταλύτης υδρογόνωσης: καταλύτης υδρογόνωσης κράματος αλουμινίου νικελίου σε σκόνη
Ο καταλύτης απαιτεί υψηλή δραστικότητα, υψηλή ισχύ, υψηλό ρυθμό μετατροπής 1,4-βουτυνεδιόλης και λιγότερα παραπροϊόντα.
Δευτερογενής καταλύτης υδρογόνωσης
Είναι ένας καταλύτης σε υπόστρωμα με αλουμίνα ως φορέα και νικέλιο και χαλκό ως ενεργά συστατικά. Η αναγμένη κατάσταση αποθηκεύεται σε νερό. Ο καταλύτης έχει υψηλή μηχανική αντοχή, χαμηλή απώλεια τριβής, καλή χημική σταθερότητα και ενεργοποιείται εύκολα. Σωματίδια σε σχήμα μαύρου τριφυλλιού στην εμφάνιση.
Περιπτώσεις εφαρμογής καταλυτών
Χρησιμοποιείται για την παραγωγή BDO από το BYD μέσω υδρογόνωσης καταλύτη, η οποία εφαρμόζεται σε μονάδα BDO 100.000 τόνων. Δύο σετ αντιδραστήρων σταθερής κλίνης λειτουργούν ταυτόχρονα, το ένα είναι JHG-20308 και το άλλο είναι εισαγόμενος καταλύτης.
Διαλογή: Κατά τη διάρκεια της διαλογής λεπτής σκόνης, διαπιστώθηκε ότι ο καταλύτης σταθερής κλίνης JHG-20308 παρήγαγε λιγότερη λεπτή σκόνη από τον εισαγόμενο καταλύτη.
Ενεργοποίηση: Συμπέρασμα ενεργοποίησης καταλύτη: Οι συνθήκες ενεργοποίησης των δύο καταλυτών είναι οι ίδιες. Από τα δεδομένα, ο ρυθμός απαργιλίωσης, η διαφορά θερμοκρασίας εισόδου και εξόδου και η απελευθέρωση θερμότητας αντίδρασης ενεργοποίησης του κράματος σε κάθε στάδιο ενεργοποίησης είναι πολύ συνεπείς.
Θερμοκρασία: Η θερμοκρασία αντίδρασης του καταλύτη JHG-20308 δεν διαφέρει σημαντικά από αυτή του εισαγόμενου καταλύτη, αλλά σύμφωνα με τα σημεία μέτρησης θερμοκρασίας, ο καταλύτης JHG-20308 έχει καλύτερη δραστικότητα από τον εισαγόμενο καταλύτη.
Ακαθαρσίες: Από τα δεδομένα ανίχνευσης του ακατέργαστου διαλύματος BDO στο πρώιμο στάδιο της αντίδρασης, το JHG-20308 έχει ελαφρώς λιγότερες ακαθαρσίες στο τελικό προϊόν σε σύγκριση με τους εισαγόμενους καταλύτες, κάτι που αντικατοπτρίζεται κυρίως στην περιεκτικότητα σε n-βουτανόλη και HBA.
Συνολικά, η απόδοση του καταλύτη JHG-20308 είναι σταθερή, χωρίς εμφανή υψηλά υποπροϊόντα, και η απόδοσή του είναι βασικά η ίδια ή και καλύτερη από αυτή των εισαγόμενων καταλυτών.
Διαδικασία παραγωγής καταλύτη νικελίου-αργιλίου σταθερής κλίνης
(1) Τήξη: Το κράμα νικελίου-αλουμινίου τήκεται σε υψηλή θερμοκρασία και στη συνέχεια χυτεύεται σε σχήμα.
(2) Σύνθλιψη: Τα μπλοκ κράματος συνθλίβονται σε μικρά σωματίδια μέσω εξοπλισμού σύνθλιψης.
(3) Διαλογή: Διαλογή σωματιδίων με κατάλληλο μέγεθος σωματιδίων.
(4) Ενεργοποίηση: Ελέγξτε μια συγκεκριμένη συγκέντρωση και ρυθμό ροής υγρού αλκαλίου για να ενεργοποιήσετε τα σωματίδια στον πύργο αντίδρασης.
(5) Δείκτες επιθεώρησης: περιεκτικότητα σε μέταλλο, κατανομή μεγέθους σωματιδίων, αντοχή σε θλίψη σε θλίψη, πυκνότητα όγκου, κ.λπ.
Ώρα δημοσίευσης: 11 Σεπτεμβρίου 2023
