BDO, yang juga dikenal sebagai 1,4-butanediol, merupakan bahan baku organik dasar dan kimia halus yang penting. BDO dapat dibuat melalui metode asetilena aldehida, metode maleat anhidrida, metode propilena alkohol, dan metode butadiena. Metode asetilena aldehida merupakan metode industri utama untuk membuat BDO karena keunggulan biaya dan prosesnya. Asetilena dan formaldehida terlebih dahulu dikondensasikan untuk menghasilkan 1,4-butinediol (BYD), yang selanjutnya dihidrogenasi untuk memperoleh BDO.
Di bawah tekanan tinggi (13,8~27,6 MPa) dan kondisi 250~350 ℃, asetilena bereaksi dengan formaldehida dengan adanya katalis (biasanya asetilena tembaga dan bismut pada penyangga silika), dan kemudian zat antara 1,4-butinediol dihidrogenasi menjadi BDO menggunakan katalis nikel Raney. Karakteristik metode klasik adalah katalis dan produk tidak perlu dipisahkan, dan biaya operasinya rendah. Namun, asetilena memiliki tekanan parsial yang tinggi dan risiko ledakan. Faktor keamanan desain reaktor setinggi 12-20 kali, dan peralatannya besar dan mahal, sehingga memerlukan investasi yang tinggi; Asetilena akan berpolimerisasi untuk menghasilkan poliasetilen, yang menonaktifkan katalis dan menyumbat jalur pipa, sehingga mengakibatkan siklus produksi yang lebih pendek dan hasil yang berkurang.
Menanggapi kekurangan dan kelemahan metode tradisional, peralatan reaksi dan katalis sistem reaksi dioptimalkan untuk mengurangi tekanan parsial asetilena dalam sistem reaksi. Metode ini telah banyak digunakan baik di dalam negeri maupun internasional. Pada saat yang sama, sintesis BYD dilakukan dengan menggunakan sludge bed atau suspension bed. Hidrogenasi BYD dengan metode asetilena aldehida menghasilkan BDO, dan saat ini proses ISP dan INVISTA adalah yang paling banyak digunakan di Tiongkok.
① Sintesis butynediol dari asetilena dan formaldehida menggunakan katalis tembaga karbonat
Diterapkan pada bagian kimia asetilena dari proses BDO di INVIDIA, formaldehida bereaksi dengan asetilena untuk menghasilkan 1,4-butinediol di bawah aksi katalis tembaga karbonat. Suhu reaksi adalah 83-94 ℃, dan tekanannya adalah 25-40 kPa. Katalis tersebut memiliki tampilan seperti bubuk hijau.
② Katalis untuk hidrogenasi butynediol menjadi BDO
Bagian hidrogenasi dari proses ini terdiri dari dua reaktor unggun tetap bertekanan tinggi yang dihubungkan secara seri, dengan 99% reaksi hidrogenasi diselesaikan di reaktor pertama. Katalis hidrogenasi pertama dan kedua adalah paduan nikel aluminium yang diaktifkan.
Nikel Renee dengan lapisan tetap merupakan blok paduan nikel aluminium dengan ukuran partikel berkisar 2-10 mm, berkekuatan tinggi, tahan aus, luas permukaan spesifik besar, stabilitas katalis lebih baik, dan masa pakai lama.
Partikel nikel Raney lapisan tetap yang belum diaktifkan berwarna putih keabu-abuan, dan setelah konsentrasi tertentu pelindian alkali cair, mereka menjadi partikel hitam atau abu-abu hitam, terutama digunakan dalam reaktor lapisan tetap.
① Katalis yang didukung tembaga untuk sintesis butinediol dari asetilena dan formaldehida
Di bawah aksi katalis bismut tembaga yang didukung, formaldehida bereaksi dengan asetilena untuk menghasilkan 1,4-butinediol, pada suhu reaksi 92-100 ℃ dan tekanan 85-106 kPa. Katalis muncul sebagai bubuk hitam.
② Katalis untuk hidrogenasi butynediol menjadi BDO
Proses ISP menggunakan dua tahap hidrogenasi. Tahap pertama menggunakan bubuk nikel paduan aluminium sebagai katalis, dan hidrogenasi tekanan rendah mengubah BYD menjadi BED dan BDO. Setelah pemisahan, tahap kedua adalah hidrogenasi tekanan tinggi menggunakan nikel bermuatan sebagai katalis untuk mengubah BED menjadi BDO.
Katalis hidrogenasi primer: katalis nikel Raney bubuk
Katalis hidrogenasi primer: Katalis nikel Powder Raney. Katalis ini terutama digunakan dalam bagian hidrogenasi tekanan rendah dari proses ISP, untuk persiapan produk BDO. Katalis ini memiliki karakteristik aktivitas tinggi, selektivitas yang baik, laju konversi, dan kecepatan pengendapan yang cepat. Komponen utamanya adalah nikel, aluminium, dan molibdenum.
Katalis hidrogenasi primer: katalis hidrogenasi paduan aluminium nikel bubuk
Katalis membutuhkan aktivitas tinggi, kekuatan tinggi, laju konversi 1,4-butinediol yang tinggi, dan lebih sedikit produk sampingan.
Katalis hidrogenasi sekunder
Ini adalah katalis yang didukung dengan alumina sebagai pembawa dan nikel serta tembaga sebagai komponen aktif. Keadaan tereduksi disimpan dalam air. Katalis memiliki kekuatan mekanis yang tinggi, kehilangan gesekan yang rendah, stabilitas kimia yang baik, dan mudah diaktifkan. Partikel berbentuk semanggi hitam dalam penampilan.
Kasus Aplikasi Katalis
Digunakan oleh BYD untuk menghasilkan BDO melalui hidrogenasi katalis, diaplikasikan pada unit BDO seberat 100.000 ton. Dua set reaktor unggun tetap beroperasi secara bersamaan, satu adalah JHG-20308, dan yang lainnya adalah katalis impor.
Penyaringan: Selama penyaringan bubuk halus, ditemukan bahwa katalis lapisan tetap JHG-20308 menghasilkan bubuk yang lebih halus daripada katalis impor.
Aktivasi: Aktivasi Katalis Kesimpulan: Kondisi aktivasi kedua katalis sama. Dari data, laju dealuminasi, perbedaan suhu masuk dan keluar, dan pelepasan panas reaksi aktivasi paduan pada setiap tahap aktivasi sangat konsisten.
Suhu: Suhu reaksi katalis JHG-20308 tidak berbeda secara signifikan dengan katalis impor, tetapi menurut titik pengukuran suhu, katalis JHG-20308 memiliki aktivitas yang lebih baik daripada katalis impor.
Pengotor: Dari data deteksi larutan mentah BDO pada tahap awal reaksi, JHG-20308 memiliki sedikit lebih sedikit pengotor dalam produk akhir dibandingkan dengan katalis impor, terutama tercermin dalam kandungan n-butanol dan HBA.
Secara keseluruhan, kinerja katalis JHG-20308 stabil, tidak memiliki produk sampingan tinggi yang nyata, dan kinerjanya pada dasarnya sama atau bahkan lebih baik daripada katalis impor.
Proses produksi katalis nikel aluminium unggun tetap
(1) Peleburan: Paduan aluminium nikel dicairkan pada suhu tinggi dan kemudian dicetak menjadi bentuk.
(2) Penghancuran: Blok paduan dihancurkan menjadi partikel kecil melalui peralatan penghancur.
(3) Penyaringan: Menyaring partikel dengan ukuran partikel yang memenuhi syarat.
(4) Aktivasi: Kontrol konsentrasi dan laju aliran alkali cair tertentu untuk mengaktifkan partikel di menara reaksi.
(5) Indikator inspeksi: kandungan logam, distribusi ukuran partikel, kekuatan tekan hancur, kerapatan curah, dll.
Waktu posting: 11-Sep-2023
