БДО, также известный как 1,4-бутандиол, является важным основным органическим и тонким химическим сырьем. BDO можно получить методом ацетиленового альдегида, методом малеинового ангидрида, методом пропиленового спирта и методом бутадиена. Ацетиленальдегидный метод является основным промышленным методом получения БДО благодаря своей стоимости и технологическим преимуществам. Ацетилен и формальдегид сначала конденсируются с получением 1,4-бутиндиола (BYD), который далее гидрируется с получением BDO.
Под высоким давлением (13,8~27,6 МПа) и условиях 250~350 ℃ ацетилен реагирует с формальдегидом в присутствии катализатора (обычно медистого ацетилена и висмута на кремнеземном носителе), а затем гидрируется промежуточный продукт 1,4-бутиндиол. в BDO с использованием никелевого катализатора 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 большим 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 недостатки 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. При этом синтез БИД осуществляют с использованием илового слоя или взвешенного слоя. Метод гидрирования ацетилена альдегида BYD дает BDO, и в настоящее время процессы ISP и INVISTA наиболее широко используются в Китае.
① Синтез бутиндиола из ацетилена и формальдегида с использованием катализатора на основе карбоната меди.
Применительно к химической секции ацетилена процесса BDO в INVIDIA формальдегид реагирует с ацетиленом с образованием 1,4-бутиндиола под действием катализатора из карбоната меди. Температура реакции 83-94 ℃, давление 25-40 кПа. Катализатор имеет вид зеленого порошка.
② Катализатор гидрирования бутиндиола до БДО.
Секция гидрирования процесса состоит из двух реакторов с неподвижным слоем высокого давления, соединенных последовательно, при этом 99% реакций гидрирования завершаются в первом реакторе. Первый и второй катализаторы гидрирования представляют собой активированные никель-алюминиевые сплавы.
Никель Renee с фиксированным слоем 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 с неподвижным слоем имеют серовато-белый цвет, а после определенной концентрации жидкого щелочного выщелачивания они становятся черными или черно-серыми частицами, которые в основном используются в реакторах с неподвижным слоем.
① Катализатор на медном носителе 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 гидрирования бутиндиола до БДО.
Процесс ISP предполагает две стадии гидрирования. На первом этапе в качестве катализатора используется порошкообразный никель-алюминиевый сплав, а гидрирование под низким давлением превращает BYD в BED и BDO. После разделения второй стадией является гидрирование под высоким давлением с использованием загруженного никеля в качестве катализатора для преобразования BED в BDO.
Катализатор первичного гидрирования: порошкообразный никелевый катализатор Ренея.
Катализатор первичного гидрирования: порошковый никелевый катализатор Ренея. Этот катализатор в основном используется в секции гидрирования при низком давлении процесса ISP для получения продуктов BDO. Он обладает характеристиками высокой активности, хорошей селективности, скорости конверсии и быстрой скорости урегулирования. Основными компонентами являются никель, алюминий и молибден.
Первичный катализатор гидрирования: катализатор гидрирования из порошкового никелевого алюминиевого сплава.
Катализатор требует высокой активности, высокой прочности, высокой степени конверсии 1,4-бутиндиола и меньшего количества побочных продуктов.
Катализатор вторичного гидрирования
Это катализатор на носителе с оксидом алюминия в качестве носителя и никелем и медью в качестве активных компонентов. Восстановленное состояние сохраняется в воде. Катализатор обладает высокой механической прочностью, низкими потерями на трение, хорошей химической стабильностью и легко активируется. По внешнему виду частицы имеют форму черного клевера.
Случаи применения катализаторов
Используется BYD для получения BDO посредством каталитического гидрирования, применяется на установке BDO мощностью 100 000 тонн. Одновременно работают два комплекта реакторов с неподвижным слоем: один — JHG-20308, другой — с импортным катализатором.
Скрининг: Во время скрининга мелкого порошка было обнаружено, что катализатор с неподвижным слоем JHG-20308 производит меньше мелкого порошка, чем импортный катализатор.
Активация: Активация катализатора. Заключение: Условия активации двух катализаторов одинаковы. Судя по данным, скорость деалюминирования, разница температур на входе и выходе, а также тепловыделение реакции активации сплава на каждой стадии активации очень согласуются.
Температура: Температура реакции катализатора JHG-20308 существенно не отличается от температуры импортного катализатора, но согласно точкам измерения температуры катализатор JHG-20308 имеет лучшую активность, чем импортный катализатор.
Примеси: Судя по данным обнаружения сырого раствора BDO на ранней стадии реакции, JHG-20308 имеет немного меньше примесей в готовом продукте по сравнению с импортными катализаторами, что в основном отражается на содержании н-бутанола и HBA.
В целом, производительность катализатора JHG-20308 стабильна, без явного образования побочных продуктов, а его производительность в основном 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) Скрининг: Отсев частиц определенного размера.
(4) Активация: Контролируйте определенную концентрацию и скорость потока жидкой щелочи, чтобы активировать частицы в реакционной башне.
(5) Индикаторы контроля: содержание металла, гранулометрический состав, прочность на сжатие, объемная плотность и т. д.
Время публикации: 11 сентября 2023 г.
