BDO, kas pazīstams arī kā 1,4-butāndiols, ir svarīga organisko un smalko ķīmisko vielu izejviela. BDO var iegūt, izmantojot acetilēnaldehīda metodi, maleīnskābes anhidrīda metodi, propilēnspirta metodi un butadiēna metodi. Acetilēnaldehīda metode ir galvenā rūpnieciskā BDO iegūšanas metode, pateicoties tās izmaksām un procesa priekšrocībām. Acetilēns un formaldehīds vispirms tiek kondensēti, lai iegūtu 1,4-butīndiolu (BYD), ko tālāk hidrogenē, lai iegūtu BDO.
Augstā spiedienā (13,8–27,6 MPa) un 250–350 ℃ temperatūrā acetilēns reaģē ar formaldehīdu katalizatora (parasti vara acetilēna un bismuta uz silīcija dioksīda nesēja) klātbūtnē, un pēc tam starpprodukts 1,4-butīndiols tiek hidrogenēts līdz BDO, izmantojot Reneja niķeļa katalizatoru. Klasiskās metodes raksturīga iezīme ir tā, ka katalizators un produkts nav jāatdala, un ekspluatācijas izmaksas ir zemas. Tomēr acetilēnam ir augsts parciālais spiediens un sprādziena risks. Reaktora konstrukcijas drošības koeficients ir pat 12–20 reizes augsts, un aprīkojums ir liels un dārgs, kā rezultātā nepieciešamas lielas investīcijas; acetilēns polimerizējas, iegūstot poliacetilēnu, kas deaktivizē katalizatoru un bloķē cauruļvadu, kā rezultātā saīsinās ražošanas cikls un samazinās ražošanas apjoms.
Reaģējot uz tradicionālo metožu trūkumiem un nepilnībām, reakcijas iekārtas un reakcijas sistēmas katalizatori tika optimizēti, lai samazinātu acetilēna parciālo spiedienu reakcijas sistēmā. Šī metode ir plaši izmantota gan vietējā, gan starptautiskā mērogā. Tajā pašā laikā BYD sintēze tiek veikta, izmantojot dūņu slāni vai suspendētu slāni. Acetilēna aldehīda metode BYD hidrogenēšanā rada BDO, un pašlaik ISP un INVISTA procesi ir visplašāk izmantotie Ķīnā.
① Butīndiola sintēze no acetilēna un formaldehīda, izmantojot vara karbonāta katalizatoru
Pielietojot INVIDIA BDO procesa acetilēna ķīmiskajā sadaļā, formaldehīds reaģē ar acetilēnu, vara karbonāta katalizatora iedarbībā veidojot 1,4-butīndiolu. Reakcijas temperatūra ir 83–94 ℃, un spiediens ir 25–40 kPa. Katalizatoram ir zaļa pulvera izskats.
② Katalizators butīndiola hidrogenēšanai par BDO
Procesa hidrogenēšanas sekcija sastāv no diviem virknē savienotiem augstspiediena fiksēta slāņa reaktoriem, un 99% hidrogenēšanas reakciju tiek pabeigtas pirmajā reaktorā. Pirmais un otrais hidrogenēšanas katalizatori ir aktivēti niķeļa-alumīnija sakausējumi.
Fiksētā slāņa Renee niķelis ir niķeļa alumīnija sakausējuma bloks ar daļiņu izmēriem no 2 līdz 10 mm, augstu izturību, labu nodilumizturību, lielu īpatnējo virsmu, labāku katalizatora stabilitāti un ilgu kalpošanas laiku.
Neaktivētas fiksētā slāņa Raneja niķeļa daļiņas ir pelēcīgi baltas, un pēc noteiktas šķidrā sārma izskalošanās koncentrācijas tās kļūst par melnām vai melni pelēkām daļiņām, galvenokārt izmanto fiksētā slāņa reaktoros.
① Vara nesējs katalizators butīndiola sintēzei no acetilēna un formaldehīda
Vara bismuta katalizatora iedarbībā formaldehīds reaģē ar acetilēnu, veidojot 1,4-butīndiolu 92–100 ℃ reakcijas temperatūrā un 85–106 kPa spiedienā. Katalizators izskatās kā melns pulveris.
② Katalizators butīndiola hidrogenēšanai par BDO
ISP procesā tiek izmantoti divi hidrogenēšanas posmi. Pirmajā posmā kā katalizators tiek izmantots pulverveida niķeļa alumīnija sakausējums, un zemspiediena hidrogenēšana pārvērš BYD par BED un BDO. Pēc atdalīšanas otrais posms ir augstspiediena hidrogenēšana, izmantojot piesātinātu niķeli kā katalizatoru, lai BED pārvērstu par BDO.
Primārais hidrogenēšanas katalizators: pulverveida Reneja niķeļa katalizators
Primārais hidrogenēšanas katalizators: pulverveida Reneja niķeļa katalizators. Šo katalizatoru galvenokārt izmanto ISP procesa zemspiediena hidrogenēšanas sekcijā, lai sagatavotu 1,4-BDO produktus. Tam ir augsta aktivitāte, laba selektivitāte, konversijas ātrums un ātrs nostādināšanas ātrums. Galvenās sastāvdaļas ir niķelis, alumīnijs un molibdēns.
Primārais hidrogenēšanas katalizators: pulverveida niķeļa alumīnija sakausējuma hidrogenēšanas katalizators
Katalizatoram ir nepieciešama augsta aktivitāte, augsta izturība, augsts 1,4-butīndiola konversijas ātrums un mazāk blakusproduktu.
Sekundārā hidrogenēšanas katalizators
Tas ir katalizators uz nesēja ar alumīnija oksīdu un aktīvajām sastāvdaļām niķeli un varu. Reducētajā stāvoklī tas tiek uzglabāts ūdenī. Katalizatoram ir augsta mehāniskā izturība, zemi berzes zudumi, laba ķīmiskā stabilitāte un to ir viegli aktivizēt. Pēc izskata daļiņas atgādina melno āboliņu.
Katalizatoru pielietojuma gadījumi
Izmanto BYD, lai ar katalizatora hidrogenēšanas palīdzību iegūtu BDO, pielietojot 100 000 tonnu BDO iekārtā. Vienlaikus darbojas divi fiksēta slāņa reaktoru komplekti, viens ir JHG-20308, bet otrs ir importēts katalizators.
Sijāšana: Smalka pulvera sijāšanas laikā tika konstatēts, ka fiksētā slāņa katalizators JHG-20308 ražoja mazāk smalka pulvera nekā importētais katalizators.
Aktivācija: Katalizatora aktivācijas secinājums: Abu katalizatoru aktivācijas apstākļi ir vienādi. No datiem izriet, ka sakausējuma dealuminācijas ātrums, ieejas un izejas temperatūras starpība un aktivācijas reakcijas siltuma izdalīšanās katrā aktivācijas posmā ir ļoti konsekventi.
Temperatūra: JHG-20308 katalizatora reakcijas temperatūra būtiski neatšķiras no importētā katalizatora temperatūras, taču saskaņā ar temperatūras mērīšanas punktiem JHG-20308 katalizatoram ir labāka aktivitāte nekā importētajam katalizatoram.
Piemaisījumi: No BDO neapstrādāta šķīduma noteikšanas datiem reakcijas sākumposmā JHG-20308 gatavajā produktā ir nedaudz mazāk piemaisījumu salīdzinājumā ar importētajiem katalizatoriem, kas galvenokārt atspoguļojas n-butanola un HBA saturā.
Kopumā JHG-20308 katalizatora veiktspēja ir stabila, bez acīmredzamiem lieliem blakusproduktiem, un tā veiktspēja būtībā ir tāda pati vai pat labāka nekā importētajiem katalizatoriem.
Fiksētā slāņa niķeļa alumīnija katalizatora ražošanas process
(1) Kausēšana: Niķeļa-alumīnija sakausējums tiek izkausēts augstā temperatūrā un pēc tam veidots formā.
(2) Sasmalcināšana: Sakausējuma blokus sasmalcina mazās daļiņās, izmantojot sasmalcināšanas iekārtas.
(3) Sijāšana: Daļiņu ar kvalificētu daļiņu izmēru atsijāšana.
(4) Aktivizēšana: kontrolējiet noteiktu šķidrā sārma koncentrāciju un plūsmas ātrumu, lai aktivizētu daļiņas reakcijas tornī.
(5) Pārbaudes rādītāji: metāla saturs, daļiņu izmēru sadalījums, spiedes izturība, tilpuma blīvums utt.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 11. septembris
