BDO, также известный как 1,4-бутандиол, является важным основным органическим и тонким химическим сырьем. BDO может быть получен методом ацетиленового альдегида, методом малеинового ангидрида, методом пропиленового спирта и методом бутадиена. Метод ацетиленового альдегида является основным промышленным методом получения BDO из-за его стоимости и технологических преимуществ. Ацетилен и формальдегид сначала конденсируются для получения 1,4-бутиндиола (BYD), который далее гидрируется для получения BDO.
Под высоким давлением (13,8~27,6 МПа) и в условиях 250~350 ℃ ацетилен реагирует с формальдегидом в присутствии катализатора (обычно медного ацетилена и висмута на кремниевом носителе), а затем промежуточный 1,4-бутиндиол гидрируется до BDO с использованием катализатора никеля Ренея. Характерной чертой классического метода является то, что катализатор и продукт не нужно разделять, а эксплуатационные расходы низкие. Однако ацетилен имеет высокое парциальное давление и риск взрыва. Коэффициент безопасности конструкции реактора достигает 12-20 раз, а оборудование большое и дорогое, что приводит к высоким инвестициям; ацетилен будет полимеризоваться с образованием полиацетилена, который дезактивирует катализатор и блокирует трубопровод, что приводит к сокращению производственного цикла и снижению производительности.
В ответ на недостатки и изъяны традиционных методов, реакционное оборудование и катализаторы реакционной системы были оптимизированы для снижения парциального давления ацетилена в реакционной системе. Этот метод широко используется как внутри страны, так и за рубежом. В то же время синтез BYD осуществляется с использованием слоя ила или взвешенного слоя. Метод гидрирования ацетиленового альдегида BYD производит BDO, и в настоящее время процессы ISP и INVISTA являются наиболее широко используемыми в Китае.
① Синтез бутиндиола из ацетилена и формальдегида с использованием катализатора карбоната меди
Применительно к ацетиленовой химической секции процесса BDO в INVIDIA формальдегид реагирует с ацетиленом, образуя 1,4-бутиндиол под действием катализатора карбоната меди. Температура реакции составляет 83-94 ℃, а давление составляет 25-40 кПа. Катализатор имеет вид зеленого порошка.
② Катализатор для гидрирования бутиндиола в БДО
Секция гидрирования процесса состоит из двух реакторов высокого давления с неподвижным слоем, соединенных последовательно, причем 99% реакций гидрирования завершается в первом реакторе. Первый и второй катализаторы гидрирования представляют собой активированные никель-алюминиевые сплавы.
Неподвижный слой никеля Renee представляет собой блок из никель-алюминиевого сплава с размером частиц от 2 до 10 мм, высокой прочностью, хорошей износостойкостью, большой удельной площадью поверхности, лучшей стабильностью катализатора и длительным сроком службы.
Неактивированные частицы никеля Ренея в неподвижном слое имеют серовато-белый цвет, а после выщелачивания щелочью определенной концентрации они становятся черными или черно-серыми частицами, которые в основном используются в реакторах с неподвижным слоем.
① Катализатор на основе меди для синтеза бутиндиола из ацетилена и формальдегида
Под действием нанесенного медно-висмутового катализатора формальдегид реагирует с ацетиленом с образованием 1,4-бутиндиола при температуре реакции 92-100 ℃ и давлении 85-106 кПа. Катализатор выглядит как черный порошок.
② Катализатор для гидрирования бутиндиола в БДО
Процесс ISP использует две стадии гидрирования. Первая стадия использует порошкообразный никель-алюминиевый сплав в качестве катализатора, а гидрирование при низком давлении преобразует BYD в BED и BDO. После разделения вторая стадия представляет собой гидрирование под высоким давлением с использованием загруженного никеля в качестве катализатора для преобразования BED в BDO.
Первичный катализатор гидрирования: порошкообразный катализатор никеля Ренея
Первичный катализатор гидрирования: Порошковый катализатор никеля Ренея. Этот катализатор в основном используется в секции гидрирования низкого давления процесса ISP для получения продуктов BDO. Он обладает характеристиками высокой активности, хорошей селективностью, скоростью конверсии и быстрой скоростью осаждения. Основными компонентами являются никель, алюминий и молибден.
Первичный катализатор гидрирования: порошковый катализатор гидрирования на основе никель-алюминиевого сплава
Катализатор должен обладать высокой активностью, высокой прочностью, высокой скоростью конверсии 1,4-бутиндиола и меньшим количеством побочных продуктов.
Вторичный катализатор гидрирования
Это поддерживаемый катализатор с оксидом алюминия в качестве носителя и никелем и медью в качестве активных компонентов. Восстановленное состояние сохраняется в воде. Катализатор имеет высокую механическую прочность, низкие потери на трение, хорошую химическую стабильность и легко активируется. Частицы в форме черного клевера по внешнему виду.
Случаи применения катализаторов
Используется для BYD для получения BDO посредством каталитического гидрирования, применяется к установке BDO мощностью 100000 тонн. Два набора реакторов с неподвижным слоем работают одновременно, один из них — JHG-20308, а другой — импортный катализатор.
Просеивание: В ходе просеивания тонкого порошка было обнаружено, что катализатор с неподвижным слоем JHG-20308 дал меньше тонкого порошка, чем импортный катализатор.
Активация: Вывод по активации катализатора: Условия активации двух катализаторов одинаковы. Из данных следует, что скорость деалюминирования, разница температур на входе и выходе, а также выделение тепла реакции активации сплава на каждой стадии активации очень последовательны.
Температура: Температура реакции катализатора JHG-20308 не сильно отличается от температуры импортного катализатора, но, согласно точкам измерения температуры, катализатор JHG-20308 имеет лучшую активность, чем импортный катализатор.
Примеси: По данным обнаружения неочищенного раствора БДО на ранней стадии реакции, JHG-20308 имеет немного меньше примесей в готовом продукте по сравнению с импортными катализаторами, что в основном отражается в содержании н-бутанола и ГБК.
В целом производительность катализатора JHG-20308 стабильна, без явных высоких побочных продуктов, а его производительность в целом такая же или даже лучше, чем у импортных катализаторов.
Процесс производства никель-алюминиевого катализатора с неподвижным слоем
(1) Плавка: никель-алюминиевый сплав плавится при высокой температуре, а затем отливается в форму.
(2) Дробление: блоки сплава измельчаются на мелкие частицы с помощью дробильного оборудования.
(3) Просеивание: отсев частиц определенного размера.
(4) Активация: контролируйте определенную концентрацию и скорость потока жидкой щелочи для активации частиц в реакционной башне.
(5) Показатели контроля: содержание металла, распределение размеров частиц, прочность на сжатие, насыпная плотность и т. д.
Время публикации: 11 сентября 2023 г.
