BDO, juga dikenali sebagai 1,4-butanediol, merupakan bahan mentah organik asas dan kimia halus yang penting. BDO boleh disediakan melalui kaedah asetilena aldehid, kaedah maleik anhidrida, kaedah propilena alkohol dan kaedah butadiena. Kaedah asetilena aldehid merupakan kaedah perindustrian utama untuk menyediakan BDO kerana kelebihan kos dan prosesnya. Asetilena dan formaldehid terlebih dahulu dikondensasikan untuk menghasilkan 1,4-butinediol (BYD), yang kemudiannya dihidrogenkan untuk mendapatkan BDO.
Di bawah tekanan tinggi (13.8~27.6 MPa) dan keadaan 250~350 ℃, asetilena bertindak balas dengan formaldehid dengan kehadiran mangkin (biasanya asetilena kupro dan bismut pada sokongan silika), dan kemudian 1,4-butinediol perantaraan dihidrogenkan kepada BDO menggunakan mangkin nikel Raney. Ciri kaedah klasik ialah mangkin dan produk tidak perlu dipisahkan, dan kos operasi adalah rendah. Walau bagaimanapun, asetilena mempunyai tekanan separa yang tinggi dan risiko letupan. Faktor keselamatan reka bentuk reaktor adalah setinggi 12-20 kali ganda, dan peralatannya besar dan mahal, mengakibatkan pelaburan yang tinggi; Asetilena akan berpolimer untuk menghasilkan poliasetilena, yang menyahaktifkan mangkin dan menyekat saluran paip, mengakibatkan kitaran pengeluaran yang lebih pendek dan output yang berkurangan.
Sebagai tindak balas kepada kekurangan dan kepincangan kaedah tradisional, peralatan tindak balas dan pemangkin sistem tindak balas telah dioptimumkan untuk mengurangkan tekanan separa asetilena dalam sistem tindak balas. Kaedah ini telah digunakan secara meluas di dalam dan luar negara. Pada masa yang sama, sintesis BYD dijalankan menggunakan lapisan enap cemar atau lapisan terampai. Kaedah aldehid asetilena, penghidrogenan BYD, menghasilkan BDO, dan pada masa ini proses ISP dan INVISTA adalah yang paling banyak digunakan di China.
① Sintesis butilediol daripada asetilena dan formaldehid menggunakan mangkin kuprum karbonat
Digunakan pada bahagian kimia asetilena dalam proses BDO dalam INVIDIA, formaldehid bertindak balas dengan asetilena untuk menghasilkan 1,4-butinediol di bawah tindakan mangkin kuprum karbonat. Suhu tindak balas ialah 83-94 ℃, dan tekanannya ialah 25-40 kPa. Mangkin mempunyai rupa serbuk hijau.
② Pemangkin untuk penghidrogenan butilendiol kepada BDO
Bahagian penghidrogenan proses ini terdiri daripada dua reaktor katil tetap bertekanan tinggi yang disambungkan secara bersiri, dengan 99% tindak balas penghidrogenan diselesaikan dalam reaktor pertama. Pemangkin penghidrogenan pertama dan kedua ialah aloi aluminium nikel yang diaktifkan.
Nikel Renee katil tetap ialah blok aloi aluminium nikel dengan saiz zarah antara 2-10mm, kekuatan tinggi, rintangan haus yang baik, luas permukaan tentu yang besar, kestabilan pemangkin yang lebih baik dan hayat perkhidmatan yang panjang.
Zarah nikel Raney katil tetap yang tidak diaktifkan berwarna putih kekelabuan, dan selepas kepekatan tertentu pelarutan alkali cecair, ia menjadi zarah hitam atau kelabu hitam, terutamanya digunakan dalam reaktor katil tetap.
① Pemangkin yang disokong kuprum untuk sintesis butilendiol daripada asetilena dan formaldehid
Di bawah tindakan mangkin bismut kuprum yang disokong, formaldehid bertindak balas dengan asetilena untuk menghasilkan 1,4-butinediol, pada suhu tindak balas 92-100 ℃ dan tekanan 85-106 kPa. Mangkin tersebut kelihatan sebagai serbuk hitam.
② Pemangkin untuk penghidrogenan butilendiol kepada BDO
Proses ISP menggunakan dua peringkat penghidrogenan. Peringkat pertama menggunakan aloi aluminium nikel serbuk sebagai mangkin, dan penghidrogenan tekanan rendah menukarkan BYD kepada BED dan BDO. Selepas pemisahan, peringkat kedua ialah penghidrogenan tekanan tinggi menggunakan nikel bermuatan sebagai mangkin untuk menukarkan BED kepada BDO.
Pemangkin penghidrogenan primer: serbuk pemangkin nikel Raney
Mangkin penghidrogenan primer: Pemangkin nikel Raney serbuk. Mangkin ini digunakan terutamanya dalam bahagian penghidrogenan tekanan rendah proses ISP, untuk penyediaan produk BDO. Ia mempunyai ciri-ciri aktiviti tinggi, selektiviti yang baik, kadar penukaran dan kelajuan pengendapan yang cepat. Komponen utama ialah nikel, aluminium dan molibdenum.
Pemangkin penghidrogenan primer: serbuk pemangkin penghidrogenan aloi aluminium nikel
Mangkin memerlukan aktiviti yang tinggi, kekuatan yang tinggi, kadar penukaran 1,4-butinediol yang tinggi dan lebih sedikit hasil sampingan.
Pemangkin penghidrogenan sekunder
Ia merupakan mangkin yang disokong dengan alumina sebagai pembawa dan nikel serta kuprum sebagai komponen aktif. Keadaan terturun disimpan di dalam air. Mangkin mempunyai kekuatan mekanikal yang tinggi, kehilangan geseran yang rendah, kestabilan kimia yang baik dan mudah diaktifkan. Zarah berbentuk semanggi hitam kelihatan.
Kes Aplikasi Pemangkin
Digunakan untuk BYD bagi menjana BDO melalui penghidrogenan pemangkin, digunakan pada unit BDO 100000 tan. Dua set reaktor katil tetap beroperasi serentak, satu ialah JHG-20308, dan satu lagi ialah pemangkin yang diimport.
Saringan: Semasa saringan serbuk halus, didapati bahawa pemangkin katil tetap JHG-20308 menghasilkan serbuk halus yang kurang berbanding pemangkin yang diimport.
Pengaktifan: Kesimpulan Pengaktifan Pemangkin: Keadaan pengaktifan kedua-dua pemangkin adalah sama. Daripada data, kadar penyahluminasian, perbezaan suhu masuk dan keluar, dan pembebasan haba tindak balas pengaktifan aloi pada setiap peringkat pengaktifan adalah sangat konsisten.
Suhu: Suhu tindak balas mangkin JHG-20308 tidak jauh berbeza daripada mangkin yang diimport, tetapi mengikut titik pengukuran suhu, mangkin JHG-20308 mempunyai aktiviti yang lebih baik daripada mangkin yang diimport.
Bendasing: Daripada data pengesanan larutan mentah BDO pada peringkat awal tindak balas, JHG-20308 mempunyai sedikit kurang bendasing dalam produk siap berbanding pemangkin yang diimport, terutamanya tercermin dalam kandungan n-butanol dan HBA.
Secara keseluruhan, prestasi mangkin JHG-20308 adalah stabil, tanpa hasil sampingan yang tinggi, dan prestasinya pada asasnya sama atau lebih baik daripada mangkin yang diimport.
Proses pengeluaran mangkin aluminium nikel katil tetap
(1) Peleburan: Aloi aluminium nikel dicairkan pada suhu tinggi dan kemudian dituang ke dalam bentuk.
(2) Penghancuran: Blok aloi dihancurkan menjadi zarah kecil melalui peralatan penghancuran.
(3) Penapisan: Menapis zarah-zarah dengan saiz zarah yang berkelayakan.
(4) Pengaktifan: Kawal kepekatan dan kadar aliran alkali cecair tertentu untuk mengaktifkan zarah-zarah di menara tindak balas.
(5) Petunjuk pemeriksaan: kandungan logam, taburan saiz zarah, kekuatan penghancuran mampatan, ketumpatan pukal, dsb.
Masa siaran: 11-Sep-2023
