BDO, también conocido como 1,4-butanodiol, es una importante materia prima básica orgánica y de química fina. El BDO se puede preparar mediante el método del aldehído acetileno, el método del anhídrido maleico, el método del alcohol propileno y el método del butadieno. El método del acetileno aldehído es el principal método industrial para preparar BDO debido a sus ventajas de costo y proceso. Primero se condensan acetileno y formaldehído para producir 1,4-butinodiol (BYD), que luego se hidrogena para obtener BDO.
Bajo alta presión (13,8~27,6 MPa) y condiciones de 250~350 ℃, el acetileno reacciona con formaldehído en presencia de un catalizador (normalmente acetileno cuproso y bismuto sobre un soporte de sílice) y luego se hidrogena el 1,4-butinodiol intermedio. a BDO usando un catalizador de níquel Raney. La característica del método clásico es que no es necesario separar el catalizador y el producto y el costo operativo es bajo. Sin embargo, el acetileno tiene una presión parcial elevada y riesgo de explosión. El factor de seguridad del diseño del reactor es de 12 a 20 veces mayor, y el equipo es grande y costoso, lo que resulta en una alta inversión; El acetileno se polimerizará para producir poliacetileno, que desactiva el catalizador y bloquea la tubería, lo que resulta en un ciclo de producción más corto y una producción reducida.
En respuesta a las deficiencias y deficiencias de los métodos tradicionales, se optimizaron los equipos de reacción y los catalizadores del sistema de reacción para reducir la presión parcial de acetileno en el sistema de reacción. Este método ha sido ampliamente utilizado tanto a nivel nacional como internacional. Al mismo tiempo, la síntesis de BYD se realiza mediante un lecho de lodos o un lecho suspendido. El método de hidrogenación BYD con acetileno aldehído produce BDO, y actualmente los procesos ISP e INVISTA son los más utilizados en China.
① Síntesis de butinodiol a partir de acetileno y formaldehído utilizando catalizador de carbonato de cobre.
Aplicado a la sección química de acetileno del proceso BDO en INVIDIA, el formaldehído reacciona con acetileno para producir 1,4-butinodiol bajo la acción de un catalizador de carbonato de cobre. La temperatura de reacción es de 83 a 94 ℃ y la presión es de 25 a 40 kPa. El catalizador tiene una apariencia de polvo verde.
② Catalizador para la hidrogenación de butinodiol a BDO
La sección de hidrogenación del proceso consta de dos reactores de lecho fijo de alta presión conectados en serie, y el 99% de las reacciones de hidrogenación se completan en el primer reactor. El primer y segundo catalizador de hidrogenación son aleaciones de níquel y aluminio activadas.
El níquel Renee de lecho fijo es un bloque de aleación de níquel y aluminio con tamaños de partículas que oscilan entre 2 y 10 mm, alta resistencia, buena resistencia al desgaste, gran superficie específica, mejor estabilidad del catalizador y larga vida útil.
Las partículas de níquel Raney de lecho fijo no activadas son de color blanco grisáceo y, después de una cierta concentración de lixiviación con álcali líquido, se convierten en partículas de color negro o gris negro, que se utilizan principalmente en reactores de lecho fijo.
① Catalizador soportado en cobre para la síntesis de butinodiol a partir de acetileno y formaldehído.
Bajo la acción de un catalizador de cobre-bismuto soportado, el formaldehído reacciona con acetileno para generar 1,4-butinodiol, a una temperatura de reacción de 92-100 ℃ y una presión de 85-106 kPa. El catalizador aparece como un polvo negro.
② Catalizador para la hidrogenación de butinodiol a BDO
El proceso ISP adopta dos etapas de hidrogenación. La primera etapa utiliza una aleación de níquel y aluminio en polvo como catalizador y la hidrogenación a baja presión convierte BYD en BED y BDO. Después de la separación, la segunda etapa es la hidrogenación a alta presión utilizando níquel cargado como catalizador para convertir BED en BDO.
Catalizador de hidrogenación primaria: catalizador de níquel Raney en polvo.
Catalizador de hidrogenación primaria: Catalizador de níquel Raney en polvo. Este catalizador se utiliza principalmente en la sección de hidrogenación a baja presión del proceso ISP, para la preparación de productos BDO. Tiene las características de alta actividad, buena selectividad, tasa de conversión y rápida velocidad de sedimentación. Los componentes principales son níquel, aluminio y molibdeno.
Catalizador de hidrogenación primaria: catalizador de hidrogenación de aleación de níquel y aluminio en polvo.
El catalizador requiere alta actividad, alta resistencia, alta tasa de conversión de 1,4-butinodiol y menos subproductos.
Catalizador de hidrogenación secundaria
Es un catalizador soportado con alúmina como portador y níquel y cobre como componentes activos. El estado reducido se almacena en agua. El catalizador tiene alta resistencia mecánica, baja pérdida por fricción, buena estabilidad química y es fácil de activar. Partículas en forma de trébol negro en apariencia.
Casos de aplicación de catalizadores
Utilizado por BYD para generar BDO mediante hidrogenación del catalizador, aplicado a una unidad de BDO de 100.000 toneladas. Dos conjuntos de reactores de lecho fijo están funcionando simultáneamente, uno es JHG-20308 y el otro es un catalizador importado.
Cribado: Durante el cribado del polvo fino, se descubrió que el catalizador de lecho fijo JHG-20308 producía menos polvo fino que el catalizador importado.
Activación: Activación del catalizador Conclusión: Las condiciones de activación de los dos catalizadores son las mismas. A partir de los datos, la tasa de desaluminación, la diferencia de temperatura de entrada y salida y la liberación de calor de la reacción de activación de la aleación en cada etapa de activación son muy consistentes.
Temperatura: La temperatura de reacción del catalizador JHG-20308 no es significativamente diferente de la del catalizador importado, pero según los puntos de medición de temperatura, el catalizador JHG-20308 tiene mejor actividad que el catalizador importado.
Impurezas: según los datos de detección de la solución cruda de BDO en la etapa inicial de la reacción, JHG-20308 tiene ligeramente menos impurezas en el producto terminado en comparación con los catalizadores importados, lo que se refleja principalmente en el contenido de n-butanol y HBA.
En general, el rendimiento del catalizador JHG-20308 es estable, sin subproductos elevados evidentes, y su rendimiento es básicamente el mismo o incluso mejor que el de los catalizadores importados.
Proceso de producción de catalizador de níquel y aluminio de lecho fijo.
(1) Fundición: la aleación de níquel y aluminio se funde a alta temperatura y luego se le da forma.
(2) Trituración: Los bloques de aleación se trituran en pequeñas partículas mediante un equipo de trituración.
(3) Detección: Detección de partículas con un tamaño de partícula calificado.
(4) Activación: Controle una cierta concentración y caudal de álcali líquido para activar las partículas en la torre de reacción.
(5) Indicadores de inspección: contenido de metal, distribución del tamaño de partículas, resistencia al aplastamiento por compresión, densidad aparente, etc.
Hora de publicación: 11 de septiembre de 2023
