BDO, tuntud ka kui 1,4-butaandiool, on oluline orgaaniline ja peenkeemiline põhitooraine. BDO-d saab valmistada atsetüleenaldehüüdi meetodi, maleiinanhüdriidi meetodi, propüleenalkoholi meetodi ja butadieeni meetodi abil. Atsetüleenaldehüüdi meetod on selle kulude ja protsessi eeliste tõttu peamine tööstuslik meetod BDO valmistamiseks. Esmalt kondenseeritakse atsetüleen ja formaldehüüd, et saada 1,4-butünediool (BYD), mida edasi hüdrogeenitakse, et saada BDO.
Kõrgrõhul (13,8–27,6 MPa) ja tingimustes 250–350 ℃ reageerib atsetüleen formaldehüüdiga katalüsaatori (tavaliselt vaskatsetüleen ja vismut ränidioksiidi kandjal) juuresolekul ning seejärel hüdrogeenitakse vaheühend 1,4-butüündiool. BDO-le, kasutades Raney nikkelkatalüsaatorit. Klassikalise meetodi tunnuseks on see, et katalüsaatorit ja toodet ei ole vaja eraldada ning kasutuskulud on madalad. Atsetüleenil on aga kõrge osarõhk ja plahvatusoht. Reaktori konstruktsiooni ohutustegur on 12-20 korda kõrge ning seadmed on suured ja kallid, mis toob kaasa suured investeeringud; Atsetüleen polümeriseerub polüatsetüleeni tootmiseks, mis deaktiveerib katalüsaatori ja blokeerib torujuhtme, mille tulemuseks on tootmistsükli lühenemine ja toodangu vähenemine.
Vastuseks traditsiooniliste meetodite puudustele ja puudujääkidele optimeeriti reaktsioonisüsteemi reaktsiooniseadmed ja katalüsaatorid, et vähendada atsetüleeni osarõhku reaktsioonisüsteemis. Seda meetodit on laialdaselt kasutatud nii kodu- kui ka rahvusvaheliselt. Samal ajal toimub BYD süntees mudakihi või rippkihi abil. Atsetüleenaldehüüdi meetodil BYD hüdrogeenimisel saadakse BDO ja praegu on Hiinas enim kasutatud ISP ja INVISTA protsesse.
① Butünediooli süntees atsetüleenist ja formaldehüüdist, kasutades vaskkarbonaatkatalüsaatorit
Rakendatuna INVIDIA BDO protsessi atsetüleeni keemilisele sektsioonile reageerib formaldehüüd atsetüleeniga, moodustades vaskkarbonaatkatalüsaatori toimel 1,4-butünediooli. Reaktsiooni temperatuur on 83-94 ℃ ja rõhk 25-40 kPa. Katalüsaatoril on roheline pulber.
② Katalüsaator butünediooli hüdrogeenimiseks BDO-ks
Protsessi hüdrogeenimise osa koosneb kahest jadamisi ühendatud kõrgsurve püsikihiga reaktorist, kusjuures 99% hüdrogeenimisreaktsioonidest on lõppenud esimeses reaktoris. Esimene ja teine hüdrogeenimiskatalüsaator on aktiveeritud nikli-alumiiniumsulamid.
Fikseeritud voodi Renee nikkel on niklist alumiiniumsulamist plokk, mille osakeste suurus on 2–10 mm, kõrge tugevus, hea kulumiskindlus, suur eripind, parem katalüsaatori stabiilsus ja pikk kasutusiga.
Aktiveerimata fikseeritud kihiga Raney nikli osakesed on hallikasvalged ja pärast teatud vedela leelise leostumise kontsentratsiooni muutuvad need mustadeks või musthallideks osakesteks, mida kasutatakse peamiselt fikseeritud kihiga reaktorites.
① Vasktoega katalüsaator butünediooli sünteesiks atsetüleenist ja formaldehüüdist
Toetatud vask-vismutkatalüsaatori toimel reageerib formaldehüüd atsetüleeniga reaktsioonitemperatuuril 92–100 ℃ ja rõhul 85–106 kPa 1,4-butüendiooli. Katalüsaator tundub musta pulbrina.
② Katalüsaator butünediooli hüdrogeenimiseks BDO-ks
ISP protsess võtab vastu kaks hüdrogeenimisetappi. Esimeses etapis kasutatakse katalüsaatorina pulbrilist nikli-alumiiniumisulamit ja madalrõhu hüdrogeenimine muudab BYD BEDiks ja BDO-ks. Pärast eraldamist on teine etapp kõrgsurve hüdrogeenimine, kasutades katalüsaatorina laetud niklit, et muuta BED BDO-ks.
Esmane hüdrogeenimise katalüsaator: pulbriline Raney nikkelkatalüsaator
Esmane hüdrogeenimise katalüsaator: pulber Raney nikkelkatalüsaator. Seda katalüsaatorit kasutatakse peamiselt ISP protsessi madalrõhu hüdrogeenimise osas BDO toodete valmistamiseks. Sellel on kõrge aktiivsus, hea selektiivsus, konversioonimäär ja kiire settimiskiirus. Peamised komponendid on nikkel, alumiinium ja molübdeen.
Esmane hüdrogeenimiskatalüsaator: pulbernikli-alumiiniumisulami hüdrogeenimiskatalüsaator
Katalüsaator nõuab suurt aktiivsust, suurt tugevust, 1,4-butüündiooli kõrget konversioonimäära ja vähem kõrvalsaadusi.
Sekundaarne hüdrogeenimise katalüsaator
See on kandjaga katalüsaator, mille kandjaks on alumiiniumoksiid ning aktiivseteks komponentideks on nikkel ja vask. Redutseeritud olekut hoitakse vees. Katalüsaatoril on kõrge mehaaniline tugevus, väike hõõrdekadu, hea keemiline stabiilsus ja seda on lihtne aktiveerida. Välimuselt musta ristiku kujulised osakesed.
Katalüsaatorite kasutusjuhised
Kasutatakse BYD jaoks BDO genereerimiseks katalüsaatori hüdrogeenimise teel, rakendatakse 100 000 tonni kaaluvale BDO seadmele. Kaks fikseeritud kihiga reaktorit töötavad samaaegselt, üks on JHG-20308 ja teine imporditud katalüsaator.
Sõelumine: peene pulbri sõelumisel leiti, et fikseeritud kihiga katalüsaator JHG-20308 tootis vähem peent pulbrit kui imporditud katalüsaator.
Aktiveerimine: Katalüsaatori aktiveerimine Järeldus: Kahe katalüsaatori aktiveerimistingimused on samad. Andmete põhjal on sulami dealuminatsiooni kiirus, sisse- ja väljalasketemperatuuride erinevus ning aktiveerimisreaktsiooni soojuseraldus igas aktiveerimisetapis väga ühtlane.
Temperatuur: JHG-20308 katalüsaatori reaktsioonitemperatuur ei erine oluliselt imporditud katalüsaatori omast, kuid temperatuuri mõõtmispunktide järgi on JHG-20308 katalüsaatoril parem aktiivsus kui imporditud katalüsaatoril.
Lisandid: BDO toorlahuse avastamisandmete põhjal reaktsiooni varases staadiumis on JHG-20308 valmistootes imporditud katalüsaatoritega võrreldes veidi vähem lisandeid, mis kajastuvad peamiselt n-butanooli ja HBA sisalduses.
Üldiselt on JHG-20308 katalüsaatori jõudlus stabiilne, ilma ilmsete kõrgete kõrvalsaadusteta ja selle jõudlus on põhimõtteliselt sama või isegi parem kui imporditud katalüsaatoritel.
Fikseeritud kihiga nikkel-alumiiniumkatalüsaatori tootmisprotsess
(1) Sulatamine: Nikli alumiiniumsulam sulatatakse kõrgel temperatuuril ja valatakse seejärel vormi.
(2) Purustamine: sulamiplokid purustatakse purustusseadmete abil väikesteks osakesteks.
(3) Sõelumine: kvalifitseeritud osakeste suurusega osakeste väljasõelumine.
(4) Aktiveerimine: kontrollige teatud vedela leelise kontsentratsiooni ja voolukiirust, et aktiveerida reaktsioonitornis olevad osakesed.
(5) Kontrollinäitajad: metallisisaldus, osakeste suuruse jaotus, muljumistugevus, puistetihedus jne.
Postitusaeg: 11. september 2023
