BDO, joka tunnetaan myös nimellä 1,4-butaanidioli, on tärkeä orgaaninen ja hienokemiallinen perusraaka-aine. BDO voidaan valmistaa asetyleenialdehydimenetelmällä, maleiinihappoanhydridimenetelmällä, propeenialkoholimenetelmällä ja butadieenimenetelmällä. Asetyleenialdehydimenetelmä on tärkein teollinen menetelmä BDO:n valmistamiseksi sen kustannus- ja prosessietujen vuoksi. Asetyleeni ja formaldehydi kondensoidaan ensin 1,4-butynidiolin (BYD) tuottamiseksi, jota hydrataan edelleen BDO:n saamiseksi.
Korkeassa paineessa (13,8-27,6 MPa) ja 250-350 ℃:n olosuhteissa asetyleeni reagoi formaldehydin kanssa katalyytin (yleensä kupari-asetyleeni ja vismutti piidioksidikantajalla) läsnä ollessa, ja sitten välituote 1,4-butyynidioli hydrataan. BDO:lle käyttämällä Raney-nikkelikatalyyttiä. Klassiselle menetelmälle on ominaista, että katalyyttiä ja tuotetta ei tarvitse erottaa ja käyttökustannukset ovat alhaiset. Asetyleenillä on kuitenkin korkea osapaine ja räjähdysvaara. Reaktorin suunnittelun turvallisuuskerroin on jopa 12-20-kertainen, ja laitteet ovat suuria ja kalliita, mikä johtaa suuriin investointeihin; Asetyleeni polymeroituu tuottaakseen polyasetyleeniä, joka deaktivoi katalyytin ja tukkii putkilinjan, mikä lyhentää tuotantosykliä ja pienentää tuotantoa.
Perinteisten menetelmien puutteiden ja puutteiden vuoksi reaktiojärjestelmän reaktiolaitteisto ja katalyytit optimoitiin vähentämään asetyleenin osapainetta reaktiojärjestelmässä. Tätä menetelmää on käytetty laajasti sekä kotimaassa että kansainvälisesti. Samanaikaisesti BYD:n synteesi suoritetaan käyttämällä lietepetiä tai ripustuspetiä. Asetyleenialdehydimenetelmällä BYD-hydraus tuottaa BDO:ta, ja tällä hetkellä ISP- ja INVISTA-prosessit ovat laajimmin käytettyjä Kiinassa.
① Butyneetiolin synteesi asetyleenistä ja formaldehydistä kuparikarbonaattikatalyyttiä käyttäen
Käytetään INVIDIA:n BDO-prosessin asetyleenikemialliseen osaan, formaldehydi reagoi asetyleenin kanssa tuottaen 1,4-butynidiolia kuparikarbonaattikatalyytin vaikutuksesta. Reaktiolämpötila on 83-94 ℃ ja paine 25-40 kPa. Katalyytin ulkonäkö on vihreä jauhe.
② Katalyytti butynidiolin hydraamiseksi BDO:ksi
Prosessin hydrausosa koostuu kahdesta sarjaan kytketystä korkeapaineisesta kiinteäpetireaktorista, joista 99 % hydrausreaktioista on saatu päätökseen ensimmäisessä reaktorissa. Ensimmäinen ja toinen hydrauskatalyytti ovat aktivoituja nikkeli-alumiiniseoksia.
Kiinteäpetiinen Renee nikkeli on nikkeli-alumiiniseoksesta valmistettu lohko, jonka hiukkaskoot vaihtelevat 2-10 mm, korkea lujuus, hyvä kulutuskestävyys, suuri ominaispinta-ala, parempi katalyytin vakaus ja pitkä käyttöikä.
Aktivoimattomat kiintopeti-Raney-nikkelihiukkaset ovat harmahtavan valkoisia ja nestemäisen alkaliliuotuspitoisuuden jälkeen niistä tulee mustia tai mustia harmaita hiukkasia, joita käytetään pääasiassa kiintopetireaktoreissa.
① Kuparituettu katalyytti butynidiolin synteesiin asetyleenistä ja formaldehydistä
Kantajalla olevan kuparivismuttikatalyytin vaikutuksesta formaldehydi reagoi asetyleenin kanssa muodostaen 1,4-butyynidiolia reaktiolämpötilassa 92-100 ℃ ja paineessa 85-106 kPa. Katalyytti näyttää mustana jauheena.
② Katalyytti butynidiolin hydraamiseksi BDO:ksi
ISP-prosessissa on kaksi hydrausvaihetta. Ensimmäisessä vaiheessa käytetään jauhettua nikkeli-alumiiniseosta katalyyttinä, ja matalapainehydraus muuntaa BYD:n BED:ksi ja BDO:ksi. Erottamisen jälkeen toinen vaihe on korkeapainehydraus käyttäen ladattua nikkeliä katalyyttinä BED:n muuntamiseksi BDO:ksi.
Ensisijainen hydrauskatalyytti: jauhemainen Raney-nikkelikatalyytti
Ensisijainen hydrauskatalyytti: Jauhe Raney-nikkelikatalyytti. Tätä katalyyttiä käytetään pääasiassa ISP-prosessin matalapaineisessa hydrausosassa BDO-tuotteiden valmistukseen. Sillä on korkea aktiivisuus, hyvä selektiivisyys, muunnosnopeus ja nopea laskeutumisnopeus. Pääkomponentit ovat nikkeli, alumiini ja molybdeeni.
Ensisijainen hydrauskatalyytti: jauhemainen nikkeli-alumiiniseoksen hydrauskatalyytti
Katalyytti vaatii suurta aktiivisuutta, suurta lujuutta, korkeaa 1,4-butyynidiolin konversionopeutta ja vähemmän sivutuotteita.
Toissijainen hydrauskatalyytti
Se on tuettu katalyytti, jossa on alumiinioksidia kantajana ja nikkeliä ja kuparia aktiivisina komponentteina. Pelkistetty tila varastoidaan veteen. Katalyytillä on korkea mekaaninen lujuus, pieni kitkahäviö, hyvä kemiallinen stabiilisuus ja se on helppo aktivoida. Ulkonäöltään mustan apilan muotoisia hiukkasia.
Katalyyttien käyttötapaukset
Käytetään BYD:lle BDO:n tuottamiseen katalyyttihydrauksella, levitetään 100 000 tonnin BDO-yksikköön. Kaksi kiinteäpetireaktoria toimii samanaikaisesti, toinen on JHG-20308 ja toinen tuontikatalysaattori.
Seulonta: Hienojakoisen jauheen seulonnan aikana havaittiin, että JHG-20308 kiinteäpetikatalysaattori tuotti vähemmän hienojakoista jauhetta kuin tuontikatalysaattori.
Aktivointi: Katalyytin aktivointi Päätelmä: Kahden katalyytin aktivointiolosuhteet ovat samat. Tietojen perusteella dealuminaationopeus, sisääntulon ja ulostulon lämpötilaero sekä lejeeringin aktivointireaktion lämmön vapautuminen kussakin aktivointivaiheessa ovat hyvin yhdenmukaisia.
Lämpötila: JHG-20308-katalyytin reaktiolämpötila ei eroa merkittävästi tuodun katalyytin reaktiolämpötilasta, mutta lämpötilan mittauspisteiden mukaan JHG-20308-katalyytillä on parempi aktiivisuus kuin tuodulla katalyytillä.
Epäpuhtaudet: BDO-raakaliuoksen havaitsemistietojen perusteella reaktion alkuvaiheessa JHG-20308:ssa on hieman vähemmän epäpuhtauksia valmiissa tuotteessa tuontikatalyytiin verrattuna, mikä näkyy pääasiassa n-butanolin ja HBA:n pitoisuudessa.
Kaiken kaikkiaan JHG-20308-katalysaattorin suorituskyky on vakaa, eikä siinä ole ilmeisiä korkeita sivutuotteita, ja sen suorituskyky on periaatteessa sama tai jopa parempi kuin tuontikatalyyttien.
Kiinteän nikkeli-alumiinikatalysaattorin tuotantoprosessi
(1) Sulatus: Nikkelialumiiniseos sulatetaan korkeassa lämpötilassa ja valetaan sitten muotoon.
(2) Murskaus: Seoslohkot murskataan pieniksi hiukkasiksi murskauslaitteiden kautta.
(3) Seulonta: Hiukkasten seulonta, joiden hiukkaskoko on sopiva.
(4) Aktivointi: Säädä nestemäisen alkalin tiettyä pitoisuutta ja virtausnopeutta aktivoidaksesi hiukkaset reaktiotornissa.
(5) Tarkastusindikaattorit: metallipitoisuus, hiukkaskokojakauma, puristusmurtolujuus, irtotiheys jne.
Postitusaika: 11.9.2023
