BDO, znan tudi kot 1,4-butandiol, je pomembna osnovna organska in fina kemična surovina. BDO se lahko pripravi z acetilen aldehidno metodo, metodo maleinskega anhidrida, metodo propilen alkohola in metodo butadiena. Metoda z acetilen aldehidom je glavna industrijska metoda za pripravo BDO zaradi svojih stroškov in procesnih prednosti. Acetilen in formaldehid se najprej kondenzirata, da nastane 1,4-butindiol (BYD), ki se nato hidrogenira, da se dobi BDO.
Pod visokim tlakom (13,8–27,6 MPa) in temperaturami od 250 do 350 °C acetilen reagira s formaldehidom v prisotnosti katalizatorja (običajno bakrovega acetilena in bizmuta na silicijevem nosilcu), nato pa se vmesni produkt 1,4-butindiol hidrogenira v BDO z uporabo Raneyjevega nikljevega katalizatorja. Značilnost klasične metode je, da katalizatorja in produkta ni treba ločevati, obratovalni stroški pa so nizki. Vendar ima acetilen visok parcialni tlak in nevarnost eksplozije. Varnostni faktor reaktorja je 12–20-krat višji, oprema pa je velika in draga, kar zahteva visoke naložbe; acetilen se bo polimeriziral v poliacetilen, kar deaktivira katalizator in blokira cevovod, kar povzroči skrajšan proizvodni cikel in zmanjšano proizvodnjo.
Kot odgovor na pomanjkljivosti in pomanjkljivosti tradicionalnih metod so bili reakcijska oprema in katalizatorji reakcijskega sistema optimizirani za zmanjšanje parcialnega tlaka acetilena v reakcijskem sistemu. Ta metoda se pogosto uporablja tako doma kot v tujini. Hkrati se sinteza BYD izvaja z uporabo blata ali suspendiranega sloja. Metoda hidrogeniranja acetilen aldehida BYD proizvaja BDO, trenutno pa sta na Kitajskem najbolj razširjena postopka ISP in INVISTA.
① Sinteza butindiola iz acetilena in formaldehida z uporabo bakrovega karbonata kot katalizatorja
V acetilenski kemični sekciji procesa BDO v podjetju INVIDIA formaldehid reagira z acetilenom in pod vplivom bakrovega karbonatnega katalizatorja tvori 1,4-butindiol. Reakcijska temperatura je 83–94 ℃, tlak pa 25–40 kPa. Katalizator ima videz zelenega prahu.
② Katalizator za hidrogeniranje butindiola v BDO
Hidrogenacijski del postopka je sestavljen iz dveh zaporedno povezanih visokotlačnih reaktorjev s fiksnim slojem, pri čemer se 99 % hidrogenacijskih reakcij zaključi v prvem reaktorju. Prvi in drugi hidrogenacijski katalizator sta aktivirani nikljevi aluminijevi zlitini.
Renee nikelj s fiksno plastjo je blok nikljeve aluminijeve zlitine z velikostjo delcev od 2 do 10 mm, visoko trdnostjo, dobro odpornostjo proti obrabi, veliko specifično površino, boljšo stabilnostjo katalizatorja in dolgo življenjsko dobo.
Neaktivirani delci Raneyjevega niklja s fiksnim slojem so sivkasto beli, po določeni koncentraciji tekočega alkalijskega izluževanja pa postanejo črni ali črno-sivi delci, ki se uporabljajo predvsem v reaktorjih s fiksnim slojem.
① Katalizator na bakrovem nosilcu za sintezo butindiola iz acetilena in formaldehida
Pod delovanjem bakrovega bizmutovega katalizatorja na nosilcu formaldehid reagira z acetilenom, pri čemer nastane 1,4-butindiol, pri reakcijski temperaturi 92–100 ℃ in tlaku 85–106 kPa. Katalizator je videti kot črn prah.
② Katalizator za hidrogeniranje butindiola v BDO
Postopek ISP vključuje dve stopnji hidrogeniranja. V prvi fazi se kot katalizator uporablja praškasta nikljevo-aluminijeva zlitina, nizkotlačno hidrogeniranje pa pretvori BYD v BED in BDO. Po ločitvi sledi druga stopnja visokotlačnega hidrogeniranja z uporabo naloženega niklja kot katalizatorja za pretvorbo BED v BDO.
Primarni hidrogenacijski katalizator: Raneyjev nikljev katalizator v prahu
Primarni hidrogenacijski katalizator: Raneyjev nikljev katalizator v prahu. Ta katalizator se uporablja predvsem v nizkotlačnem hidrogenacijskem delu ISP postopka za pripravo produktov BDO. Ima značilnosti visoke aktivnosti, dobre selektivnosti, stopnje pretvorbe in hitre hitrosti usedanja. Glavne sestavine so nikelj, aluminij in molibden.
Primarni hidrogenacijski katalizator: hidrogenacijski katalizator iz zlitine niklja in aluminija v prahu
Katalizator zahteva visoko aktivnost, visoko trdnost, visoko stopnjo pretvorbe 1,4-butindiola in manj stranskih produktov.
Sekundarni hidrogenacijski katalizator
Je nosilni katalizator z aluminijevim oksidom kot nosilcem ter nikljem in bakrom kot aktivnima komponentama. Reducirano stanje se shranjuje v vodi. Katalizator ima visoko mehansko trdnost, nizke izgube zaradi trenja, dobro kemijsko stabilnost in se enostavno aktivira. Po videzu so delci v obliki črne detelje.
Primeri uporabe katalizatorjev
Uporablja se za BYD za proizvodnjo BDO s hidrogeniranjem katalizatorja, ki se uporablja v 100.000-tonski enoti BDO. Hkrati delujeta dva sklopa reaktorjev s fiksnim slojem, eden je JHG-20308, drugi pa z uvoženim katalizatorjem.
Presejanje: Med presejanjem finega prahu je bilo ugotovljeno, da je katalizator s fiksnim slojem JHG-20308 proizvedel manj finega prahu kot uvoženi katalizator.
Aktivacija: Zaključek aktivacije katalizatorja: Aktivacijski pogoji obeh katalizatorjev so enaki. Iz podatkov je razvidno, da so hitrost dealuminacije, razlika v temperaturi na vhodu in izhodu ter sproščanje toplote aktivacijske reakcije zlitine na vsaki stopnji aktivacije zelo dosledni.
Temperatura: Reakcijska temperatura katalizatorja JHG-20308 se bistveno ne razlikuje od temperature uvoženega katalizatorja, vendar ima katalizator JHG-20308 glede na merilne točke temperature boljšo aktivnost kot uvoženi katalizator.
Nečistoče: Iz podatkov o detekciji surove raztopine BDO v zgodnji fazi reakcije je razvidno, da ima JHG-20308 v končnem izdelku nekoliko manj nečistoč v primerjavi z uvoženimi katalizatorji, kar se odraža predvsem v vsebnosti n-butanola in HBA.
Na splošno je delovanje katalizatorja JHG-20308 stabilno, brez očitnih visokih stranskih produktov, njegova učinkovitost pa je v osnovi enaka ali celo boljša od učinkovitosti uvoženih katalizatorjev.
Proizvodni postopek nikelj-aluminijevega katalizatorja s fiksnim slojem
(1) Taljenje: Nikljevo-aluminijeva zlitina se tali pri visoki temperaturi in nato ulije v obliko.
(2) Drobljenje: Zlitinski bloki se z drobilno opremo zdrobijo v majhne delce.
(3) Presejanje: Presejanje delcev z ustrezno velikostjo delcev.
(4) Aktivacija: Nadzorujte določeno koncentracijo in pretok tekoče alkalije, da aktivirate delce v reakcijskem stolpu.
(5) Kazalniki pregleda: vsebnost kovine, porazdelitev velikosti delcev, tlačna trdnost, gostota v razsutem stanju itd.
Čas objave: 11. september 2023
