BDO, còn được gọi là 1,4-butanediol, là một nguyên liệu thô hữu cơ cơ bản và hóa chất tinh khiết quan trọng. BDO có thể được điều chế thông qua phương pháp axetilen aldehyde, phương pháp maleic anhydride, phương pháp propylene alcohol và phương pháp butadien. Phương pháp axetilen aldehyde là phương pháp công nghiệp chính để điều chế BDO do lợi thế về chi phí và quy trình của nó. Axetilen và formaldehyde đầu tiên được ngưng tụ để tạo ra 1,4-butynediol (BYD), sau đó được hydro hóa thêm để thu được BDO.
Dưới áp suất cao (13,8 ~ 27,6 MPa) và điều kiện 250 ~ 350 ℃, axetilen phản ứng với formaldehyd khi có chất xúc tác (thường là axetilen đồng và bismuth trên giá đỡ silica), sau đó chất trung gian 1,4-butynediol được hydro hóa thành BDO bằng chất xúc tác niken Raney. Đặc điểm của phương pháp cổ điển là chất xúc tác và sản phẩm không cần phải tách riêng, chi phí vận hành thấp. Tuy nhiên, axetilen 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, dẫn đến đầu tư cao; axetilen sẽ trùng hợp để tạo ra polyaxetilen, làm mất hoạt tính của chất xúc tác và làm tắc đường ống, dẫn đến chu kỳ sản xuất bị rút ngắn và sản lượng giảm.
Để ứng phó với những thiếu sót và khuyết điểm của các phương pháp truyền thống, thiết bị phản ứng và chất xúc tác của hệ thống phản ứng đã được tối ưu hóa để giảm áp suất riêng phần của axetilen trong hệ thống phản ứng. Phương pháp này đã được sử dụng rộng rãi trong nước và quốc tế. Đồng thời, quá trình tổng hợp BYD được thực hiện bằng cách sử dụng một lớp bùn hoặc một lớp treo. Phương pháp hydro hóa axetilen aldehyde BYD tạo ra BDO, và hiện nay các quy trình ISP và INVISTA được sử dụng rộng rãi nhất ở Trung Quốc.
① Tổng hợp butynediol từ axetilen và fomanđehit sử dụng xúc tác đồng cacbonat
Được áp dụng cho phần hóa chất axetilen của quy trình BDO tại INVIDIA, formaldehyde phản ứng với axetilen dưới tác động của chất xúc tác đồng cacbonat để tạo ra 1,4-butynediol. Nhiệt độ phản ứng là 83-94 ℃ 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 cố định áp suất cao được kết nối nối tiếp, với 99% phản ứng hydro hóa hoàn thành trong lò phản ứng đầu tiên. Chất xúc tác hydro hóa thứ nhất và thứ hai là hợp kim nhôm niken hoạt hóa.
Khối hợp kim nhôm niken cố định Renee là khối hợp kim nhôm niken có kích thước hạt từ 2-10mm, độ bền cao, khả năng chống mài mòn tốt, diện tích bề mặt riêng lớn, độ ổn định của chất xúc tác tốt hơn và tuổi thọ cao.
Các hạt niken Raney cố định chưa hoạt hóa có màu trắng xám, sau khi ngâm kiềm lỏng đến một nồng độ nhất định sẽ chuyển thành các hạt màu đen hoặc đen xám, chủ yếu được sử dụng trong các lò phản ứng cố định.
① Chất xúc tác hỗ trợ đồng để tổng hợp butynediol từ axetilen và fomanđehit
Dưới tác dụng của chất xúc tác đồng bismuth được hỗ trợ, formaldehyde phản ứng với axetilen tạo ra 1,4-butynediol, ở nhiệt độ phản ứng 92-100 ℃ 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
Quy 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 hydro hóa áp suất thấp chuyển đổi BYD thành BED và BDO. Sau khi tách, giai đoạn thứ hai là hydro hóa áp suất cao sử dụng niken nạp làm chất xúc tác để chuyển đổi BED thành BDO.
Chất xúc tác hydro hóa chính: chất xúc tác niken Raney dạng bột
Chất xúc tác hydro hóa chính: Chất xúc tác niken Raney dạng bột. Chất xúc tác này chủ yếu được sử dụng trong phần hydro hóa áp suất thấp của quy trình ISP, để chế tạo sản phẩm BDO. Nó có đặc điểm là hoạt tính cao, độ chọn lọc tốt, tỷ lệ chuyển đổi và tốc độ lắng nhanh. Các thành phần chính là niken, nhôm và molypden.
Chất xúc tác hydro hóa chính: chất xúc tác hydro hóa hợp kim nhôm niken dạng bột
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
Đây là chất xúc tác được hỗ trợ với alumina làm chất mang và niken và đồng làm 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, độ ổn định hóa học tốt và dễ hoạt hóa. Các hạt có hình dạng cỏ ba lá 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 xúc tác, áp dụng cho một đơn vị BDO 100000 tấn. Hai bộ lò phản ứng cố định đang hoạt động đồng thời, một là JHG-20308 và một là xúc tác nhập khẩu.
Sàng lọc: Trong quá trình sàng lọc bột mịn, người ta thấy rằng chất xúc tác cố định JHG-20308 tạo ra ít bột mịn hơn so với chất xúc tác nhập khẩu.
Hoạt hóa: Kết luận về hoạt hóa chất xúc tác: Điều kiện hoạt hóa của hai chất xúc tác là như nhau. Theo dữ liệu, tốc độ khử nhôm, chênh lệch nhiệt độ đầu vào và đầu ra, và giải phóng nhiệt phản ứng hoạt hóa của hợp kim ở mỗi giai đoạn hoạt hóa đều rất nhất quán.
Nhiệt độ: Nhiệt độ phản ứng của xúc tác JHG-20308 không khác biệt đáng kể so với xúc tác nhập khẩu, nhưng theo điểm đo nhiệt độ, xúc tác JHG-20308 có hoạt tính tốt hơn 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 lượng tạp chất trong sản phẩm thành phẩm ít hơn một chút so với 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 là ổn định, không có sản phẩm phụ cao rõ ràng và hiệu suất của nó về cơ bản giống hoặc thậm chí tốt hơn so với chất xúc tác nhập khẩu.
Quy trình sản xuất chất xúc tác nhôm niken cố định
(1) Luyện kim: Hợp kim nhôm niken được nấu chảy ở nhiệt độ cao sau đó đúc thành hình dạng.
(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 đạt yêu cầu.
(4) Hoạt hóa: Kiểm soát nồng độ và lưu lượng kiềm lỏng nhất định để hoạt hóa các hạt trong tháp phản ứng.
(5) Chỉ tiêu kiểm tra: hàm lượng kim loại, phân bố kích thước hạt, cường độ nén nghiền, khối lượng riêng, v.v.
Thời gian đăng: 11-09-2023
