BDO, ook bekend als 1,4-butaandiol, is een belangrijke basisgrondstof voor organische en fijnchemische toepassingen. BDO kan worden bereid met behulp van de acetyleenaldehydemethode, maleïnezuuranhydridemethode, propyleenalcoholmethode en butadieenmethode. De acetyleenaldehydemethode is de belangrijkste industriële methode voor de bereiding van BDO vanwege de kosten- en procesvoordelen. Acetyleen en formaldehyde worden eerst gecondenseerd tot 1,4-butaandiol (BYD), dat verder wordt gehydrogeneerd tot BDO.
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 silica-drager), en vervolgens wordt het tussenproduct 1,4-butyndiol gehydrogeneerd tot 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 een explosiegevaar. De veiligheidsfactor van het reactorontwerp is maar liefst 12-20 keer hoog en de apparatuur is groot en duur, wat resulteert in hoge investeringen; Acetyleen zal polymeriseren om polyacetyleen te produceren, wat de katalysator deactiveert en de pijpleiding blokkeert, wat resulteert in een verkorte productiecyclus en verminderde output.
Als reactie op de tekortkomingen van traditionele methoden werden de reactieapparatuur en katalysatoren van het reactiesysteem geoptimaliseerd om de partiële acetyleendruk in het reactiesysteem te verlagen. Deze methode wordt zowel nationaal als internationaal veelvuldig toegepast. Tegelijkertijd wordt de synthese van BYD uitgevoerd met behulp van een slibbed of een zwevend bed. De acetyleen-aldehydemethode 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 een kopercarbonaatkatalysator
Toegepast in de acetyleenchemische sectie 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 °C en de druk 25-40 kPa. De katalysator heeft een groen poederuiterlijk.
② Katalysator voor de hydrogenering van butyndiol tot BDO
Het hydrogeneringsgedeelte van het proces bestaat uit twee hogedrukreactoren met een vast bed die in serie zijn geschakeld. 99% van de hydrogeneringsreacties vindt plaats in de eerste reactor. De eerste en tweede hydrogeneringskatalysatoren zijn geactiveerde nikkel-aluminiumlegeringen.
Vast bed Renee-nikkel is een nikkel-aluminiumlegeringsblok met deeltjesgroottes variërend van 2-10 mm, hoge sterkte, goede slijtvastheid, groot specifiek oppervlak, betere katalysatorstabiliteit en lange levensduur.
Niet-geactiveerde vastbed Raney-nikkeldeeltjes zijn grijswit en worden na een bepaalde concentratie vloeibare alkali-uitloging zwart of zwartgrijze deeltjes. Deze worden voornamelijk gebruikt in vastbedreactoren.
① Kopergedragen katalysator voor de synthese van butyndiol uit acetyleen en formaldehyde
Onder invloed van een koperbismutkatalysator reageert formaldehyde met acetyleen tot 1,4-butyndiol, bij een reactietemperatuur van 92-100 °C en een druk van 85-106 kPa. De katalysator verschijnt als een zwart poeder.
② Katalysator voor de hydrogenering van butyndiol tot BDO
Het ISP-proces maakt gebruik van twee hydrogeneringsstappen. De eerste stap is het gebruik van nikkel-aluminiumlegering als katalysator, en lagedrukhydrogenering zet BYD om in BED en BDO. Na scheiding is de tweede stap hogedrukhydrogenering met geladen nikkel als katalysator om BED om te zetten in BDO.
Primaire hydrogeneringskatalysator: gepoederde Raney-nikkelkatalysator
Primaire hydrogeneringskatalysator: Raney-nikkelpoederkatalysator. Deze katalysator wordt voornamelijk gebruikt in de lagedrukhydrogeneringssectie van het ISP-proces voor de bereiding van BDO-producten. Hij wordt gekenmerkt door een hoge activiteit, goede selectiviteit, conversiesnelheid en snelle bezinkingssnelheid. De belangrijkste componenten zijn nikkel, aluminium en molybdeen.
Primaire hydrogeneringskatalysator: poeder nikkel-aluminiumlegering hydrogeneringskatalysator
De katalysator vereist een hoge activiteit, hoge sterkte, hoge conversiesnelheid van 1,4-butynediol en minder bijproducten.
Secundaire hydrogeneringskatalysator
Het is een gedragen katalysator met aluminiumoxide als drager en nikkel en koper als 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. De deeltjes lijken op zwarte klaver.
Toepassingsgevallen van katalysatoren
Wordt gebruikt door BYD om BDO te genereren door middel van katalysatorhydrogenering, toegepast op een BDO-eenheid van 100.000 ton. Twee sets reactoren met vast bed zijn gelijktijdig in bedrijf: één is JHG-20308 en de andere is geïmporteerde katalysator.
Screening: Tijdens de screening van fijn poeder werd vastgesteld 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 dealumineringssnelheid, het temperatuurverschil tussen de in- en uitlaat, en de warmteafgifte van de legering tijdens de activeringsreactie in elke activeringsfase zeer consistent zijn.
Temperatuur: De reactietemperatuur van de JHG-20308-katalysator verschilt niet significant van die van de geïmporteerde katalysator, maar volgens de temperatuurmeetpunten heeft de JHG-20308-katalysator een betere activiteit dan de geïmporteerde katalysator.
Onzuiverheden: Uit de detectiegegevens van ruwe BDO-oplossing in de vroege fase van de reactie blijkt dat JHG-20308 iets minder onzuiverheden in het eindproduct heeft vergeleken met geïmporteerde katalysatoren, wat voornamelijk tot uiting komt in het gehalte aan n-butanol en HBA.
Over het geheel genomen zijn de prestaties van de JHG-20308-katalysator stabiel, zonder duidelijke hoge concentraties bijproducten. De prestaties zijn vrijwel gelijk aan of zelfs beter dan die van geïmporteerde katalysatoren.
Productieproces van vastbed nikkel-aluminiumkatalysator
(1) Smelten: nikkel-aluminiumlegering wordt bij hoge temperatuur gesmolten en vervolgens in vorm gegoten.
(2) Breken: De legeringsblokken worden door middel van breekapparatuur vermalen tot kleine deeltjes.
(3) Screenen: het uitfilteren 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, bulkdichtheid, enz.
Plaatsingstijd: 11-09-2023
