O BDO, tamén coñecido como 1,4-butanodiol, é unha importante materia prima orgánica básica e química fina. O BDO pódese preparar mediante o método do aldehído acetilénico, o método do anhídrido maleico, o método do alcohol propilénico e o método do butadieno. O método do aldehído acetilénico é o principal método industrial para preparar BDO debido ás súas vantaxes de custo e proceso. O acetileno e o formaldehido condénsanse primeiro para producir 1,4-butinodiol (BYD), que se hidroxena posteriormente para obter BDO.
A alta presión (13,8~27,6 MPa) e condicións de 250~350 ℃, o acetileno reacciona co formaldehido en presenza dun catalizador (xeralmente acetileno cuproso e bismuto sobre un soporte de sílice) e, a continuación, o intermediario 1,4-butinodiol é hidroxenado a BDO usando un catalizador de níquel Raney. A característica do método clásico é que non é necesario separar o catalizador e o produto, e o custo operativo é baixo. Non obstante, o acetileno ten unha presión parcial alta e un risco de explosión. O factor de seguridade do deseño do reactor é de ata 12-20 veces maior, e o equipo é grande e caro, o que resulta nun investimento elevado; o acetileno polimerizarase para producir poliacetileno, o que desactiva o catalizador e bloquea a tubaxe, o que resulta nun ciclo de produción acurtado e nunha produción reducida.
En resposta ás deficiencias e carencias dos métodos tradicionais, o equipo de reacción e os catalizadores do sistema de reacción foron optimizados para reducir a presión parcial do acetileno no sistema de reacción. Este método foi amplamente utilizado tanto a nivel nacional como internacional. Ao mesmo tempo, a síntese de BYD lévase a cabo mediante un leito de lodos ou un leito suspendido. O método de hidroxenación con aldehído acetilénico BYD produce BDO, e actualmente os procesos ISP e INVISTA son os máis utilizados na China.
① Síntese de butinediol a partir de acetileno e formaldehido empregando un catalizador de carbonato de cobre
Aplicado á sección química do acetileno do proceso BDO en INVIDIA, o formaldehido reacciona co acetileno para producir 1,4-butinodiol baixo a acción dun catalizador de carbonato de cobre. A temperatura de reacción é de 83-94 ℃ e a presión é de 25-40 kPa. O catalizador ten un aspecto de po verde.
② Catalizador para a hidroxenación do butinediol a BDO
A sección de hidroxenación do proceso consta de dous reactores de leito fixo a alta presión conectados en serie, e o 99 % das reaccións de hidroxenación completáronse no primeiro reactor. O primeiro e o segundo catalizadores de hidroxenación son aliaxes de níquel e aluminio activadas.
O níquel Renee de leito fixo é un bloque de aliaxe de níquel e aluminio con tamaños de partícula que oscilan entre os 2 e os 10 mm, alta resistencia, boa resistencia ao desgaste, gran superficie específica, mellor estabilidade do catalizador e longa vida útil.
As partículas de níquel Raney de leito fixo non activadas son de cor branca agrisada e, despois dunha certa concentración de lixiviación alcalina líquida, convértense en partículas negras ou grises negras, que se usan principalmente en reactores de leito fixo.
① Catalizador soportado en cobre para a síntese de butinediol a partir de acetileno e formaldehido
Baixo a acción dun catalizador de bismuto de cobre soportado, o formaldehido reacciona co acetileno para xerar 1,4-butinodiol, a unha temperatura de reacción de 92-100 ℃ e unha presión de 85-106 kPa. O catalizador ten a forma dun po negro.
② Catalizador para a hidroxenación do butinediol a BDO
O proceso ISP adopta dúas etapas de hidroxenación. A primeira etapa utiliza unha aliaxe de níquel e aluminio en po como catalizador, e a hidroxenación a baixa presión converte o BYD en BED e BDO. Despois da separación, a segunda etapa é a hidroxenación a alta presión utilizando níquel cargado como catalizador para converter o BED en BDO.
Catalizador de hidroxenación primario: catalizador de níquel Raney en po
Catalizador de hidroxenación primario: catalizador de níquel Raney en po. Este catalizador úsase principalmente na sección de hidroxenación a baixa presión do proceso ISP para a preparación de produtos BDO. Ten as características de alta actividade, boa selectividade, taxa de conversión e rápida velocidade de sedimentación. Os principais compoñentes son níquel, aluminio e molibdeno.
Catalizador de hidroxenación primario: catalizador de hidroxenación de aliaxe de aluminio e níquel en po
O catalizador require alta actividade, alta resistencia, alta taxa de conversión de 1,4-butinodiol e menos subprodutos.
Catalizador de hidroxenación secundaria
É un catalizador soportado con alúmina como portador e níquel e cobre como compoñentes activos. O estado reducido almacénase en auga. O catalizador ten unha alta resistencia mecánica, baixa perda por fricción, boa estabilidade química e é doado de activar. As partículas teñen forma de trevo negro.
Casos de aplicación de catalizadores
Usado por BYD para xerar BDO mediante hidroxenación de catalizador, aplicado a unha unidade de BDO de 100.000 toneladas. Dous conxuntos de reactores de leito fixo funcionan simultaneamente, un é o JHG-20308 e o outro é un catalizador importado.
Cribado: Durante o cribado de po fino, descubriuse que o catalizador de leito fixo JHG-20308 produciu menos po fino que o catalizador importado.
Activación: Activación do catalizador Conclusión: As condicións de activación dos dous catalizadores son as mesmas. Segundo os datos, a taxa de desaluminação, a diferenza de temperatura de entrada e saída e a liberación de calor da reacción de activación da aliaxe en cada etapa de activación son moi consistentes.
Temperatura: A temperatura de reacción do catalizador JHG-20308 non é significativamente diferente da do catalizador importado, pero segundo os puntos de medición de temperatura, o catalizador JHG-20308 ten mellor actividade que o catalizador importado.
Impurezas: A partir dos datos de detección da solución bruta de BDO na fase inicial da reacción, o JHG-20308 ten lixeiramente menos impurezas no produto acabado en comparación cos catalizadores importados, o que se reflicte principalmente no contido de n-butanol e HBA.
En xeral, o rendemento do catalizador JHG-20308 é estable, sen subprodutos evidentes de alto contido, e o seu rendemento é basicamente o mesmo ou incluso mellor que o dos catalizadores importados.
Proceso de produción de catalizador de níquel e aluminio de leito fixo
(1) Fundición: a aliaxe de níquel e aluminio fúndese a alta temperatura e logo móldese para darlle forma.
(2) Trituración: Os bloques de aliaxe son triturados en pequenas partículas mediante equipos de trituración.
(3) Cribado: Cribado de partículas cun tamaño de partícula cualificado.
(4) Activación: Controlar unha determinada concentración e caudal de álcali líquido para activar as partículas na torre de reacción.
(5) Indicadores de inspección: contido de metal, distribución granulométrica, resistencia á compresión, densidade aparente, etc.
Data de publicación: 11 de setembro de 2023
