BDO, juga dikenal sebagai 1,4-butanediol, adalah bahan baku kimia organik dasar dan kimia halus yang penting. BDO dapat dibuat melalui metode asetilen aldehida, metode anhidrida maleat, metode propilen alkohol, dan metode butadiena. Metode asetilen aldehida adalah metode industri utama untuk pembuatan BDO karena keunggulan biaya dan prosesnya. Asetilena dan formaldehida pertama-tama dikondensasi untuk menghasilkan 1,4-butinediol (BYD), yang selanjutnya dihidrogenasi untuk mendapatkan BDO.
Di bawah tekanan tinggi (13,8~27,6 MPa) dan kondisi 250~350 ℃, asetilena bereaksi dengan formaldehida dengan adanya katalis (biasanya asetilena tembaga(I) dan bismut pada penyangga silika), dan kemudian zat antara 1,4-butinediol dihidrogenasi menjadi BDO menggunakan katalis nikel Raney. Ciri khas metode klasik adalah katalis dan produk tidak perlu dipisahkan, dan biaya operasionalnya 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 investasinya tinggi; Asetilena akan mengalami polimerisasi untuk menghasilkan poliasetilena, yang menonaktifkan katalis dan menyumbat saluran pipa, sehingga memperpendek siklus produksi dan mengurangi hasil produksi.
Sebagai respons terhadap 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 maupun luar negeri. Pada saat yang sama, sintesis BYD dilakukan menggunakan reaktor unggun lumpur atau unggun tersuspensi. Metode hidrogenasi asetilena aldehida menghasilkan BDO, dan saat ini proses ISP dan INVISTA adalah yang paling banyak digunakan di Tiongkok.
① Sintesis butinediol 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 pengaruh katalis tembaga karbonat. Suhu reaksi adalah 83-94 ℃, dan tekanannya 25-40 kPa. Katalis tersebut memiliki tampilan bubuk hijau.
② Katalis untuk hidrogenasi butinediol 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.
Blok nikel Renee berbahan dasar tetap adalah blok paduan nikel aluminium dengan ukuran partikel berkisar antara 2-10 mm, kekuatan tinggi, ketahanan aus yang baik, luas permukaan spesifik yang besar, stabilitas katalis yang lebih baik, dan masa pakai yang lama.
Partikel nikel Raney unggun tetap yang tidak diaktifkan berwarna putih keabu-abuan, dan setelah pelarutan alkali cair dengan konsentrasi tertentu, partikel tersebut berubah menjadi hitam atau abu-abu kehitaman, terutama digunakan dalam reaktor unggun tetap.
① Katalis berbasis tembaga untuk sintesis butinediol dari asetilena dan formaldehida
Di bawah pengaruh katalis tembaga bismut yang didukung, formaldehida bereaksi dengan asetilena untuk menghasilkan 1,4-butinediol, pada suhu reaksi 92-100 ℃ dan tekanan 85-106 kPa. Katalis tersebut tampak sebagai bubuk hitam.
② Katalis untuk hidrogenasi butinediol menjadi BDO
Proses ISP mengadopsi dua tahap hidrogenasi. Tahap pertama menggunakan paduan nikel aluminium bubuk 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 utama: katalis nikel Raney bubuk
Katalis hidrogenasi utama: Katalis nikel Raney bubuk. Katalis ini terutama digunakan pada bagian hidrogenasi tekanan rendah dari proses ISP, untuk pembuatan produk BDO. Katalis ini memiliki karakteristik aktivitas tinggi, selektivitas yang baik, tingkat konversi yang tinggi, dan kecepatan pengendapan yang cepat. Komponen utamanya adalah nikel, aluminium, dan molibdenum.
Katalis hidrogenasi utama: katalis hidrogenasi paduan nikel aluminium bubuk
Katalis tersebut membutuhkan aktivitas tinggi, kekuatan tinggi, tingkat konversi 1,4-butynediol yang tinggi, dan produk sampingan yang lebih sedikit.
Katalis hidrogenasi sekunder
Ini adalah katalis pendukung dengan alumina sebagai pembawa dan nikel serta tembaga sebagai komponen aktif. Keadaan tereduksi disimpan dalam air. Katalis ini memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, kehilangan gesekan yang rendah, stabilitas kimia yang baik, dan mudah diaktifkan. Partikel berbentuk daun semanggi hitam.
Studi Kasus Aplikasi Katalis
Digunakan oleh BYD untuk menghasilkan BDO melalui hidrogenasi katalis, diterapkan pada unit BDO berkapasitas 100.000 ton. Dua set reaktor unggun tetap beroperasi secara bersamaan, satu menggunakan JHG-20308, dan yang lainnya menggunakan katalis impor.
Penyaringan: Selama penyaringan bubuk halus, ditemukan bahwa katalis unggun tetap JHG-20308 menghasilkan bubuk halus yang lebih sedikit dibandingkan dengan katalis impor.
Aktivasi: Kesimpulan Aktivasi Katalis: Kondisi aktivasi kedua katalis adalah sama. Dari data tersebut, laju penghilangan aluminium, perbedaan suhu masuk dan keluar, serta pelepasan panas reaksi aktivasi paduan pada setiap tahap aktivasi sangat konsisten.
Suhu: Suhu reaksi katalis JHG-20308 tidak berbeda secara signifikan dari katalis impor, tetapi berdasarkan 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 pengotor yang sedikit lebih rendah pada produk akhir dibandingkan dengan katalis impor, terutama tercermin dalam kandungan n-butanol dan HBA.
Secara keseluruhan, kinerja katalis JHG-20308 stabil, tanpa produk sampingan yang tinggi secara signifikan, dan kinerjanya pada dasarnya sama atau bahkan lebih baik daripada katalis impor.
Proses produksi katalis nikel aluminium unggun tetap
(1) Peleburan: Paduan nikel aluminium dilebur pada suhu tinggi dan kemudian dicetak menjadi bentuk.
(2) Penghancuran: Blok paduan dihancurkan menjadi partikel kecil melalui peralatan penghancuran.
(3) Penyaringan: Menyaring partikel dengan ukuran partikel yang memenuhi syarat.
(4) Aktivasi: Mengontrol konsentrasi dan laju aliran alkali cair tertentu untuk mengaktifkan partikel di menara reaksi.
(5) Indikator inspeksi: kandungan logam, distribusi ukuran partikel, kekuatan tekan, kepadatan curah, dll.
Waktu posting: 11 September 2023
