Il BDO, noto anche come 1,4-butandiolo, è un'importante materia prima organica e chimica fine di base. Il BDO può essere preparato mediante il metodo dell'acetilene aldeide, il metodo dell'anidride maleica, il metodo dell'alcol propilenico e il metodo del butadiene. Il metodo dell'acetilene aldeide è il principale metodo industriale per la preparazione del BDO grazie ai suoi vantaggi in termini di costi e di processo. Acetilene e formaldeide vengono prima condensati per produrre 1,4-butindiolo (BYD), che viene ulteriormente idrogenato per ottenere BDO.
Sotto alta pressione (13,8~27,6 MPa) e condizioni di 250~350 ℃, l'acetilene reagisce con formaldeide in presenza di un catalizzatore (solitamente acetilene rameoso e bismuto su un supporto di silice), quindi l'intermedio 1,4-butindiolo viene idrogenato a BDO utilizzando un catalizzatore al nichel Raney. La caratteristica del metodo classico è che non è necessario separare il catalizzatore e il prodotto e il costo operativo è basso. Tuttavia, l'acetilene presenta un'elevata pressione parziale e un rischio di esplosione. Il fattore di sicurezza del progetto del reattore è pari a 12-20 volte e l'attrezzatura è grande e costosa, il che comporta investimenti elevati; L'acetilene polimerizzerà per produrre poliacetilene, che disattiva il catalizzatore e blocca la tubazione, con conseguente ciclo di produzione abbreviato e produzione ridotta.
In risposta alle carenze e alle carenze dei metodi tradizionali, l'attrezzatura di reazione e i catalizzatori del sistema di reazione sono stati ottimizzati per ridurre la pressione parziale dell'acetilene nel sistema di reazione. Questo metodo è stato ampiamente utilizzato sia a livello nazionale che internazionale. Allo stesso tempo, la sintesi di BYD viene effettuata utilizzando un letto di fango o un letto sospeso. Il metodo di idrogenazione BYD dell'acetilene aldeide produce BDO e attualmente i processi ISP e INVISTA sono i più utilizzati in Cina.
① Sintesi di butindiolo da acetilene e formaldeide utilizzando un catalizzatore di carbonato di rame
Applicata alla sezione chimica dell'acetilene del processo BDO in INVIDIA, la formaldeide reagisce con l'acetilene per produrre 1,4-butindiolo sotto l'azione di un catalizzatore di carbonato di rame. La temperatura di reazione è 83-94 ℃ e la pressione è 25-40 kPa. Il catalizzatore ha l'aspetto di una polvere verde.
② Catalizzatore per l'idrogenazione del butindiolo a BDO
La sezione di idrogenazione del processo è costituita da due reattori a letto fisso ad alta pressione collegati in serie, con il 99% delle reazioni di idrogenazione completate nel primo reattore. Il primo e il secondo catalizzatore di idrogenazione sono leghe di nichel-alluminio attivate.
Letto fisso Il nichel Renee è un blocco in lega di alluminio al nichel con dimensioni delle particelle comprese tra 2 e 10 mm, elevata resistenza, buona resistenza all'usura, ampia superficie specifica, migliore stabilità del catalizzatore e lunga durata.
Le particelle di nichel Raney a letto fisso non attivato sono bianco-grigiastre e, dopo una certa concentrazione di lisciviazione di alcali liquidi, diventano particelle nere o grigio-nere, utilizzate principalmente nei reattori a letto fisso.
① Catalizzatore supportato da rame per la sintesi di butinediolo da acetilene e formaldeide
Sotto l'azione di un catalizzatore di bismuto di rame supportato, la formaldeide reagisce con l'acetilene per generare 1,4-butindiolo, ad una temperatura di reazione di 92-100 ℃ e una pressione di 85-106 kPa. Il catalizzatore appare come una polvere nera.
② Catalizzatore per l'idrogenazione del butindiolo a BDO
Il processo ISP adotta due fasi di idrogenazione. Il primo stadio utilizza una lega di alluminio e nichel in polvere come catalizzatore e l'idrogenazione a bassa pressione converte BYD in BED e BDO. Dopo la separazione, la seconda fase è l'idrogenazione ad alta pressione utilizzando nichel caricato come catalizzatore per convertire il BED in BDO.
Catalizzatore di idrogenazione primario: catalizzatore di nichel Raney in polvere
Catalizzatore di idrogenazione primaria: catalizzatore di nichel Raney in polvere. Questo catalizzatore viene utilizzato principalmente nella sezione di idrogenazione a bassa pressione del processo ISP, per la preparazione di prodotti BDO. Ha le caratteristiche di elevata attività, buona selettività, tasso di conversione e velocità di sedimentazione rapida. I componenti principali sono nichel, alluminio e molibdeno.
Catalizzatore di idrogenazione primario: catalizzatore di idrogenazione in lega di alluminio e nichel in polvere
Il catalizzatore richiede elevata attività, elevata resistenza, elevato tasso di conversione dell'1,4-butindiolo e meno sottoprodotti.
Catalizzatore di idrogenazione secondaria
È un catalizzatore supportato con allumina come supporto e nichel e rame come componenti attivi. Lo stato ridotto è immagazzinato nell'acqua. Il catalizzatore ha un'elevata resistenza meccanica, una bassa perdita di attrito, una buona stabilità chimica ed è facile da attivare. Particelle nere a forma di trifoglio in apparenza.
Casi applicativi di catalizzatori
Utilizzato per BYD per generare BDO attraverso l'idrogenazione del catalizzatore, applicato a un'unità BDO da 100.000 tonnellate. Due serie di reattori a letto fisso funzionano simultaneamente, uno è JHG-20308 e l'altro è un catalizzatore importato.
Screening: durante lo screening della polvere fine, si è riscontrato che il catalizzatore a letto fisso JHG-20308 produceva meno polvere fine rispetto al catalizzatore importato.
Attivazione: attivazione del catalizzatore Conclusione: le condizioni di attivazione dei due catalizzatori sono le stesse. Dai dati, il tasso di dealluminazione, la differenza di temperatura in ingresso e in uscita e il rilascio di calore della reazione di attivazione della lega in ogni fase di attivazione sono molto coerenti.
Temperatura: la temperatura di reazione del catalizzatore JHG-20308 non è significativamente diversa da quella del catalizzatore importato, ma in base ai punti di misurazione della temperatura, il catalizzatore JHG-20308 ha un'attività migliore rispetto al catalizzatore importato.
Impurezze: dai dati di rilevamento della soluzione grezza di BDO nella fase iniziale della reazione, JHG-20308 presenta leggermente meno impurità nel prodotto finito rispetto ai catalizzatori importati, riflettendosi principalmente nel contenuto di n-butanolo e HBA.
Nel complesso, le prestazioni del catalizzatore JHG-20308 sono stabili, senza evidenti sottoprodotti elevati, e le sue prestazioni sono sostanzialmente le stesse o addirittura migliori di quelle dei catalizzatori importati.
Processo di produzione del catalizzatore di alluminio al nichel a letto fisso
(1) Fusione: la lega di nichel-alluminio viene fusa ad alta temperatura e quindi fusa nella forma.
(2) Frantumazione: i blocchi di lega vengono frantumati in piccole particelle attraverso apparecchiature di frantumazione.
(3) Screening: screening delle particelle con dimensioni delle particelle qualificate.
(4) Attivazione: controllare una determinata concentrazione e portata di alcali liquidi per attivare le particelle nella torre di reazione.
(5) Indicatori di ispezione: contenuto di metallo, distribuzione granulometrica, resistenza alla compressione, densità apparente, ecc.
Orario di pubblicazione: 11 settembre 2023
