BDO, ook wel 1,4-butaandiol genoemd, is een belangrijke organische en fijnchemische basisgrondstof. BDO kan worden bereid via de acetyleenaldehydemethode, maleïnezuuranhydridemethode, propyleenalcoholmethode en butadieenmethode. De acetyleenaldehydemethode is de belangrijkste industriële methode voor het bereiden van BDO vanwege de kosten- en procesvoordelen. Acetyleen en formaldehyde worden eerst gecondenseerd om 1,4-butyndiol (BYD) te produceren, dat verder wordt gehydrogeneerd om BDO te verkrijgen.
Onder hoge druk (13,8 ~ 27,6 MPa) en omstandigheden van 250 ~ 350 ℃ reageert acetyleen met formaldehyde in aanwezigheid van een katalysator (meestal koperacetyleen en bismut op een silicadrager), waarna het tussenproduct 1,4-butyndiol wordt gehydrogeneerd aan BDO met behulp van een Raney-nikkelkatalysator. Het kenmerk van de klassieke methode is dat de katalysator en het product niet gescheiden hoeven te worden en dat de bedrijfskosten laag zijn. Acetyleen heeft echter een hoge partiële druk en explosiegevaar. De veiligheidsfactor van het reactorontwerp is wel 12 tot 20 keer zo hoog, en de apparatuur is groot en duur, wat resulteert in hoge investeringen; Acetyleen zal polymeriseren om polyacetyleen te produceren, dat de katalysator deactiveert en de pijpleiding blokkeert, wat resulteert in een kortere productiecyclus en een verminderde productie.
Als reactie op de tekortkomingen en tekortkomingen van traditionele methoden werden de reactieapparatuur en katalysatoren van het reactiesysteem geoptimaliseerd om de partiële druk van acetyleen in het reactiesysteem te verlagen. Deze methode wordt zowel in binnen- als buitenland veel gebruikt. Tegelijkertijd wordt de synthese van BYD uitgevoerd met behulp van een slibbed of een zwevend bed. De acetyleenaldehydemethode BYD-hydrogenering produceert BDO, en momenteel worden de ISP- en INVISTA-processen het meest gebruikt in China.
① Synthese van butyndiol uit acetyleen en formaldehyde met behulp van kopercarbonaatkatalysator
Toegepast op het chemische acetyleengedeelte van het BDO-proces in INVIDIA, reageert formaldehyde met acetyleen om 1,4-butyndiol te produceren onder invloed van een kopercarbonaatkatalysator. De reactietemperatuur is 83-94 ℃ en de druk is 25-40 kPa. De katalysator heeft het uiterlijk van een groen poeder.
② Katalysator voor de hydrogenering van butynediol tot BDO
Het hydrogeneringsgedeelte van het proces bestaat uit twee hogedrukreactoren met een vast bed die in serie zijn geschakeld, waarbij 99% van de hydrogeneringsreacties in de eerste reactor zijn voltooid. De eerste en tweede hydrogeneringskatalysatoren zijn geactiveerde nikkel-aluminiumlegeringen.
Renee-nikkel met vast bed is een blok van nikkel-aluminiumlegering met deeltjesgroottes variërend van 2-10 mm, hoge sterkte, goede slijtvastheid, groot specifiek oppervlak, betere katalysatorstabiliteit en een lange levensduur.
Niet-geactiveerde Raney-nikkeldeeltjes met vast bed zijn grijsachtig wit en na een bepaalde concentratie van vloeibare alkali-uitloging worden ze zwarte of zwartgrijze deeltjes, voornamelijk gebruikt in vastbedreactoren.
① Door koper ondersteunde katalysator voor de synthese van butyndiol uit acetyleen en formaldehyde
Onder invloed van een gedragen koperbismutkatalysator reageert formaldehyde met acetyleen om 1,4-butyndiol te genereren, bij een reactietemperatuur van 92-100 ℃ en een druk van 85-106 kPa. De katalysator ziet eruit als een zwart poeder.
② Katalysator voor de hydrogenering van butynediol tot BDO
Het ISP-proces maakt gebruik van twee fasen van hydrogenering. In de eerste fase wordt een nikkel-aluminiumlegering in poedervorm als katalysator gebruikt, en door hydrogenering bij lage druk wordt BYD omgezet in BED en BDO. Na scheiding is de tweede fase hogedrukhydrogenering met behulp van geladen nikkel als katalysator om BED om te zetten in BDO.
Primaire hydrogeneringskatalysator: Raney-nikkelkatalysator in poedervorm
Primaire hydrogeneringskatalysator: Poeder-Raney-nikkelkatalysator. Deze katalysator wordt voornamelijk gebruikt in het lagedrukhydrogeneringsgedeelte van het ISP-proces, voor de bereiding van BDO-producten. Het heeft de kenmerken van hoge activiteit, goede selectiviteit, succespercentage en snelle afwikkelingssnelheid. De belangrijkste componenten zijn nikkel, aluminium en molybdeen.
Primaire Hydrogeneringskatalysator: Hydrogeneringskatalysator van nikkel-aluminiumlegering in poedervorm
De katalysator vereist een hoge activiteit, hoge sterkte, hoge omzettingssnelheid van 1,4-butyndiol en minder bijproducten.
Secundaire hydrogeneringskatalysator
Het is een gedragen katalysator met aluminiumoxide als drager en nikkel en koper als de actieve componenten. De gereduceerde toestand wordt opgeslagen in water. De katalysator heeft een hoge mechanische sterkte, laag wrijvingsverlies, goede chemische stabiliteit en is gemakkelijk te activeren. Het uiterlijk is van zwarte klavervormige deeltjes.
Toepassingsgevallen van katalysatoren
Gebruikt voor BYD om BDO te genereren via katalysatorhydrogenering, toegepast op een BDO-eenheid van 100.000 ton. Er zijn twee sets vastbedreactoren tegelijkertijd in bedrijf: de ene is JHG-20308 en de andere is een geïmporteerde katalysator.
Screening: Tijdens de screening van fijn poeder bleek dat de JHG-20308 vastbedkatalysator minder fijn poeder produceerde dan de geïmporteerde katalysator.
Activering: Katalysatoractivering Conclusie: De activeringsomstandigheden van de twee katalysatoren zijn hetzelfde. Uit de gegevens blijkt dat de mate van deluminatie, het verschil in inlaat- en uitlaattemperatuur en de warmteafgifte van de legering bij de activeringsreactie in elke activeringsfase zeer consistent zijn.
Temperatuur: De reactietemperatuur van de JHG-20308-katalysator verschilt niet significant van die van geïmporteerde katalysator, maar volgens de temperatuurmeetpunten heeft de JHG-20308-katalysator een betere activiteit dan geïmporteerde katalysator.
Onzuiverheden: Uit de detectiegegevens van de ruwe BDO-oplossing in het vroege stadium van de reactie blijkt dat JHG-20308 iets minder onzuiverheden in het eindproduct heeft vergeleken met geïmporteerde katalysatoren, voornamelijk weerspiegeld in het gehalte aan n-butanol en HBA.
Over het algemeen zijn de prestaties van de JHG-20308-katalysator stabiel, zonder duidelijke hoge bijproducten, en de prestaties zijn in principe hetzelfde of zelfs beter dan die van geïmporteerde katalysatoren.
Productieproces van nikkel-aluminiumkatalysator met vast bed
(1) Smelten: Nikkel-aluminiumlegering wordt bij hoge temperatuur gesmolten en vervolgens in vorm gegoten.
(2) Breken: de legeringsblokken worden door middel van breekapparatuur tot kleine deeltjes verpletterd.
(3) Screening: het screenen van deeltjes met een gekwalificeerde deeltjesgrootte.
(4) Activering: controleer een bepaalde concentratie en stroomsnelheid van vloeibare alkali om de deeltjes in de reactietoren te activeren.
(5) Inspectie-indicatoren: metaalgehalte, deeltjesgrootteverdeling, druksterkte, stortdichtheid, enz.
Posttijd: 11 september 2023
