BDO, còn được gọi là 1,4-butanediol, là một nguyên liệu hóa học hữu cơ và mịn cơ bản quan trọng. BDO có thể được điều chế thông qua phương pháp axetylen aldehyd, phương pháp anhydrit maleic, phương pháp rượu propylen và phương pháp butadien. Phương pháp axetylen aldehyd là phương pháp công nghiệp chính để điều chế BDO do lợi thế về chi phí và quy trình. Đầu tiên axetylen và formaldehyde được ngưng tụ để tạo ra 1,4-butynediol (BYD), chất này được hydro hóa tiếp để thu được BDO.
Dưới áp suất cao (13,8 ~ 27,6 MPa) và điều kiện 250 ~ 350oC, axetylen phản ứng với formaldehyd với sự có mặt của chất xúc tác (thường là axetylen dạng đồng và bismuth trên chất nền silica), sau đó 1,4-butynediol trung gian được hydro hóa thành BDO bằng chất xúc tác niken Raney. Đặc điểm của phương pháp cổ điển là không cần tách chất xúc tác và sản phẩm, chi phí vận hành thấp. Tuy nhiên, axetylen có áp suất riêng phần cao và có nguy cơ nổ. Hệ số an toàn của thiết kế lò phản ứng cao tới 12-20 lần, thiết bị lớn và đắt tiền nên đầu tư cao; Acetylene sẽ polyme hóa tạo thành polyacetylene, làm mất tác dụng của chất xúc tác và làm tắc nghẽn đường ống dẫn đến chu kỳ sản xuất bị rút ngắn và sản lượng giảm.
Để khắc phục những hạn chế, bất cập của các phương pháp truyền thống, thiết bị phản ứng và chất xúc tác của hệ phản ứng đã được tối ưu hóa để giảm áp suất riêng phần của axetylen trong hệ phản ứng. Phương pháp này đã được sử dụng rộng rãi cả trong nước và quốc tế. Đồng thời, quá trình tổng hợp BYD được thực hiện bằng cách sử dụng giường bùn hoặc giường treo. Phương pháp hydro hóa axetylen aldehyd BYD tạo ra BDO và hiện tại các quy trình ISP và INVISTA được sử dụng rộng rãi nhất ở Trung Quốc.
① Tổng hợp butynediol từ axetylen và formaldehyde bằng xúc tác cacbonat đồng
Áp dụng cho phần hóa học axetylen của quy trình BDO ở INVIDIA, formaldehyd phản ứng với axetylen tạo ra 1,4-butynediol dưới tác dụng của chất xúc tác cacbonat đồng. Nhiệt độ phản ứng là 83-94oC và áp suất là 25-40 kPa. Chất xúc tác có dạng bột màu xanh lá cây.
② Chất xúc tác cho quá trình hydro hóa butynediol thành BDO
Phần hydro hóa của quy trình bao gồm hai lò phản ứng tầng cố định áp suất cao được nối nối tiếp, với 99% phản ứng hydro hóa được hoàn thành trong lò phản ứng đầu tiên. Chất xúc tác hydro hóa thứ nhất và thứ hai là hợp kim nhôm niken hoạt tính.
Giường cố định Renee niken là khối hợp kim nhôm niken có kích thước hạt từ 2-10mm, độ bền cao, chống mài mòn tốt, diện tích bề mặt riêng lớn, độ ổn định xúc tác tốt hơn và tuổi thọ dài.
Các hạt niken Raney trên giường cố định không được kích hoạt có màu trắng xám, và sau khi lọc kiềm lỏng ở một nồng độ nhất định, chúng trở thành các hạt màu đen hoặc xám đen, chủ yếu được sử dụng trong các lò phản ứng trên giường cố định.
① Chất xúc tác được hỗ trợ bằng đồng để tổng hợp butynediol từ axetylen và formaldehyd
Dưới tác dụng của chất xúc tác bismuth đồng được hỗ trợ, formaldehyd phản ứng với axetylen tạo ra 1,4-butynediol, ở nhiệt độ phản ứng 92-100oC và áp suất 85-106 kPa. Chất xúc tác xuất hiện dưới dạng bột màu đen.
② Chất xúc tác cho quá trình hydro hóa butynediol thành BDO
Quá trình ISP áp dụng hai giai đoạn hydro hóa. Giai đoạn đầu tiên sử dụng hợp kim nhôm niken dạng bột làm chất xúc tác và quá trình hydro hóa áp suất thấp sẽ chuyển BYD thành BED và BDO. Sau khi tách, giai đoạn thứ hai là quá trình hydro hóa áp suất cao sử dụng niken đã nạp làm chất xúc tác để chuyển BED thành BDO.
Chất xúc tác hydro hóa sơ cấp: chất xúc tác niken Raney dạng bột
Chất xúc tác hydro hóa sơ cấp: Chất xúc tác niken dạng bột Raney. Chất xúc tác này chủ yếu được sử dụng trong phần hydro hóa áp suất thấp của quy trình ISP, để điều chế các sản phẩm BDO. Nó có đặc tính hoạt động cao, độ chọn lọc tốt, tốc độ chuyển đổi và tốc độ lắng nhanh. Thành phần chính là niken, nhôm và molypden.
Chất xúc tác hydro hóa sơ cấp: chất xúc tác hydro hóa hợp kim nhôm niken
Chất xúc tác đòi hỏi hoạt tính cao, cường độ cao, tỷ lệ chuyển đổi 1,4-butynediol cao và ít sản phẩm phụ hơn.
Chất xúc tác hydro hóa thứ cấp
Nó là chất xúc tác được hỗ trợ với alumina là chất mang và niken và đồng là các thành phần hoạt động. Trạng thái khử được lưu trữ trong nước. Chất xúc tác có độ bền cơ học cao, tổn thất ma sát thấp, ổn định hóa học tốt và dễ kích hoạt. Xuất hiện các hạt hình cỏ ba lá màu đen.
Các trường hợp ứng dụng của chất xúc tác
Được sử dụng cho BYD để tạo ra BDO thông qua quá trình hydro hóa chất xúc tác, áp dụng cho đơn vị BDO 100000 tấn. Hai bộ lò phản ứng giường cố định đang hoạt động đồng thời, một là JHG-20308 và một là chất xúc tác nhập khẩu.
Sàng lọc: Trong quá trình sàng lọc bột mịn, người ta nhận thấy chất xúc tác tầng cố định JHG-20308 tạo ra ít bột mịn hơn so với chất xúc tác nhập khẩu.
Kích hoạt: Kích hoạt chất xúc tác Kết luận: Điều kiện kích hoạt của hai chất xúc tác là như nhau. Từ dữ liệu, tốc độ khử nhôm, chênh lệch nhiệt độ đầu vào và đầu ra và phản ứng kích hoạt giải phóng nhiệt của hợp kim ở mỗi giai đoạn kích hoạt là rất nhất quán.
Nhiệt độ: Nhiệt độ phản ứng của chất xúc tác JHG-20308 không chênh lệch đáng kể so với chất xúc tác nhập khẩu, nhưng theo các điểm đo nhiệt độ, chất xúc tác JHG-20308 có hoạt tính tốt hơn chất xúc tác nhập khẩu.
Tạp chất: Từ dữ liệu phát hiện dung dịch thô BDO ở giai đoạn đầu của phản ứng, JHG-20308 có ít tạp chất trong thành phẩm hơn một chút so với chất xúc tác nhập khẩu, chủ yếu thể hiện ở hàm lượng n-butanol và HBA.
Nhìn chung, hiệu suất của chất xúc tác JHG-20308 ổn định, không có sản phẩm phụ cao rõ ràng và hiệu suất của nó về cơ bản tương đương hoặc thậm chí tốt hơn so với chất xúc tác nhập khẩu.
Quy trình sản xuất chất xúc tác nhôm niken giường cố định
(1) Luyện kim: Hợp kim nhôm niken được nung chảy ở nhiệt độ cao và sau đó được đúc thành hình.
(2) Nghiền: Các khối hợp kim được nghiền thành các hạt nhỏ thông qua thiết bị nghiền.
(3) Sàng lọc: Sàng lọc các hạt có kích thước hạt đủ tiêu chuẩn.
(4) Kích hoạt: Kiểm soát nồng độ và tốc độ dòng chảy nhất định của kiềm lỏng để kích hoạt các hạt trong tháp phản ứng.
(5) Các chỉ số kiểm tra: hàm lượng kim loại, phân bố kích thước hạt, cường độ nghiền nén, mật độ khối, v.v.
Thời gian đăng: Sep-11-2023
