БДО, таксама вядомы як 1,4-бутандіол, з'яўляецца важнай базавай арганічнай і тонкай хімічнай сыравінай. БДО можна атрымаць метадам з ацэтыленавым альдэгідам, малеінавым ангідрыдам, прапіленавым спіртам і бутадыенам. Метад з ацэтыленавым альдэгідам з'яўляецца асноўным прамысловым метадам атрымання БДО дзякуючы яго кошту і тэхналагічным перавагам. Ацэтылен і фармальдэгід спачатку кандэнсуюцца для атрымання 1,4-бутындіолу (БД), які далей гідрыруецца для атрымання БДО.
Пад высокім ціскам (13,8~27,6 МПа) і тэмпературай 250~350 ℃ ацэтылен рэагуе з фармальдэгідам у прысутнасці каталізатара (звычайна меднага ацэтылену і вісмуту на дыяксід крэмнію), а затым прамежкавы 1,4-буціндыёл гідрыруецца да BDO з выкарыстаннем нікелевага каталізатара Рэнея. Характэрнай рысай класічнага метаду з'яўляецца тое, што каталізатар і прадукт не трэба падзяляць, а эксплуатацыйныя выдаткі нізкія. Аднак ацэтылен мае высокі парцыяльны ціск і рызыку выбуху. Каэфіцыент бяспекі канструкцыі рэактара дасягае 12-20 разоў, а абсталяванне вялікае і дарагое, што прыводзіць да высокіх інвестыцый; ацэтылен будзе палімерызавацца з утварэннем поліацэтылену, што дэактывуе каталізатар і блакуе трубаправод, што прыводзіць да скарачэння вытворчага цыклу і зніжэння аб'ёму вытворчасці.
У адказ на недахопы і хібы традыцыйных метадаў, рэакцыйнае абсталяванне і каталізатары рэакцыйнай сістэмы былі аптымізаваны для зніжэння парцыяльнага ціску ацэтылену ў рэакцыйнай сістэме. Гэты метад шырока выкарыстоўваецца як унутры краіны, так і за мяжой. У той жа час, сінтэз BYD ажыццяўляецца з выкарыстаннем шламавага пласта або падвешанага пласта. Метад гідрагенізацыі ацэтыленавых альдэгідаў BYD дае BDO, і ў цяперашні час працэсы ISP і INVISTA з'яўляюцца найбольш шырока выкарыстоўванымі ў Кітаі.
① Сінтэз бутындыёлу з ацэтылену і фармальдэгіду з выкарыстаннем каталізатара карбанату медзі
У працэсе вытворчасці BDO кампаніі INVIDIA фармальдэгід рэагуе з ацэтыленам, утвараючы 1,4-буціндыёл пад уздзеяннем каталізатара з карбанату медзі. Тэмпература рэакцыі складае 83-94 ℃, а ціск — 25-40 кПа. Каталізатар мае зялёны парашок.
② Каталізатар для гідрагенізацыі бутындыёлу ў BDO
Секцыя гідрагенізацыі працэсу складаецца з двух рэактараў высокага ціску з нерухомым слоем, злучаных паслядоўна, прычым 99% рэакцый гідрагенізацыі праходзіць у першым рэактары. Першы і другі каталізатары гідрагенізацыі — гэта актываваныя нікель-алюмініевыя сплавы.
Нікель Renee з нерухомым слоем - гэта блок нікелева-алюмініевага сплаву з памерамі часціц ад 2 да 10 мм, высокай трываласцю, добрай зносаўстойлівасцю, вялікай удзельнай паверхняй, лепшай стабільнасцю каталізатара і працяглым тэрмінам службы.
Неактываваныя часціцы нікеля Рэнея з нерухомым слоем шаравата-белага колеру, а пасля пэўнай канцэнтрацыі вадкага шчолачнага вылугавання яны становяцца чорнымі або чорна-шэрымі часціцамі, якія ў асноўным выкарыстоўваюцца ў рэактарах з нерухомым слоем.
① Каталізатар на медным наносіку для сінтэзу бутындыёлу з ацэтылену і фармальдэгіду
Пад уздзеяннем нанесенага каталізатара на аснове медзі і вісмуту фармальдэгід рэагуе з ацэтыленам з утварэннем 1,4-буціндыёлу пры тэмпературы рэакцыі 92-100 ℃ і ціску 85-106 кПа. Каталізатар мае выгляд чорнага парашка.
② Каталізатар для гідрагенізацыі бутындыёлу ў BDO
Працэс ISP выкарыстоўвае два этапы гідрагенізацыі. На першым этапе ў якасці каталізатара выкарыстоўваецца парашкападобны нікель-алюмініевы сплаў, а гідрагенізацыя пры нізкім ціску пераўтварае BYD у BED і BDO. Пасля падзелу другі этап - гідрагенізацыя пры высокім ціску з выкарыстаннем загружанага нікеля ў якасці каталізатара для пераўтварэння BED у BDO.
Першасны каталізатар гідрагенізацыі: парашкападобны нікелевы каталізатар Рэнея
Першасны каталізатар гідрагенізацыі: парашкападобны нікелевы каталізатар Рэнея. Гэты каталізатар у асноўным выкарыстоўваецца ў секцыі гідрагенізацыі пры нізкім ціску працэсу ISP для атрымання прадуктаў BDO. Ён мае характарыстыкі высокай актыўнасці, добрай селектыўнасці, хуткасці канверсіі і хуткай хуткасці ссядання. Асноўнымі кампанентамі з'яўляюцца нікель, алюміній і малібдэн.
Першасны каталізатар гідрагенізацыі: парашковы каталізатар гідрагенізацыі з нікелева-алюмініевага сплаву
Каталізатар патрабуе высокай актыўнасці, высокай трываласці, высокай хуткасці канверсіі 1,4-бутындыёлу і меншай колькасці пабочных прадуктаў.
Каталізатар другаснага гідрагенізацыі
Гэта нанесены каталізатар з аксідам алюмінію ў якасці носьбіта і нікелем і меддзю ў якасці актыўных кампанентаў. Адноўлены стан захоўваецца ў вадзе. Каталізатар мае высокую механічную трываласць, нізкія страты на трэнне, добрую хімічную стабільнасць і лёгка актывуецца. Па выглядзе мае форму часціц чорнай канюшыны.
Выпадкі прымянення каталізатараў
Выкарыстоўваецца для вытворчасці BDO кампаніяй BYD шляхам гідрагенізацыі каталізатара, якая ўжываецца на ўстаноўцы BDO магутнасцю 100 000 тон. Адначасова працуюць два камплекты рэактараў з нерухомым слоем, адзін - JHG-20308, а другі - з імпартным каталізатарам.
Скрынінг: Падчас прасейвання дробнага парашка было выяўлена, што каталізатар з нерухомым слоем JHG-20308 вырабляе менш дробнага парашка, чым імпартны каталізатар.
Актывацыя: актывацыя каталізатара. Выснова: умовы актывацыі абодвух каталізатараў аднолькавыя. З дадзеных вынікае, што хуткасць дэалюмінавання, розніца тэмператур на ўваходзе і выхадзе, а таксама цеплавыдзяленне рэакцыі актывацыі сплаву на кожным этапе актывацыі вельмі аднолькавыя.
Тэмпература: тэмпература рэакцыі каталізатара JHG-20308 істотна не адрозніваецца ад тэмпературы імпартнага каталізатара, але, згодна з кропкамі вымярэння тэмпературы, каталізатар JHG-20308 мае лепшую актыўнасць, чым імпартны каталізатар.
Прымешкі: Згодна з дадзенымі выяўлення раствора неачышчанага BDO на ранняй стадыі рэакцыі, JHG-20308 мае крыху менш прымешак у гатовым прадукце ў параўнанні з імпартнымі каталізатарамі, што ў асноўным адлюстроўваецца ў змесце н-бутанолу і HBA.
У цэлым, прадукцыйнасць каталізатара JHG-20308 стабільная, без відавочных пабочных прадуктаў з высокім утрыманнем прадуктаў, і яго прадукцыйнасць у асноўным такая ж або нават лепшая, чым у імпартных каталізатараў.
Працэс вытворчасці нікель-алюмініевага каталізатара з нерухомым слоем
(1) Плаўленне: нікелева-алюмініевы сплаў плавіцца пры высокай тэмпературы, а затым адліваецца ў форму.
(2) Драбненне: Блокі сплаву здрабняюцца на дробныя часціцы з дапамогай драбільнага абсталявання.
(3) Скрынінг: адсейванне часціц з пэўным памерам.
(4) Актывацыя: Кантралюйце пэўную канцэнтрацыю і хуткасць патоку вадкай шчолачы для актывацыі часціц у рэакцыйнай вежы.
(5) Паказчыкі кантролю: утрыманне металу, размеркаванне памераў часціц, трываласць на сціск, аб'ёмная шчыльнасць і г.д.
Час публікацыі: 11 верасня 2023 г.
