การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในการผลิต BDO

BDO หรือที่เรียกว่า 1,4-บิวเทนไดออลเป็นวัตถุดิบอินทรีย์และเคมีภัณฑ์พื้นฐานที่สำคัญ BDO สามารถเตรียมได้โดยวิธีอะเซทิลีนอัลดีไฮด์ วิธีมาลิกแอนไฮไดรด์ วิธีโพรพิลีนแอลกอฮอล์ และวิธีบิวทาไดอีน วิธีอะเซทิลีนอัลดีไฮด์เป็นวิธีการทางอุตสาหกรรมหลักในการเตรียม BDO เนื่องจากต้นทุนและความได้เปรียบของกระบวนการ อะเซทิลีนและฟอร์มาลดีไฮด์จะถูกควบแน่นเป็นครั้งแรกเพื่อผลิต 1,4-บิวไทน์ไดออล (BYD) ซึ่งจะถูกเติมไฮโดรเจนเพิ่มเติมเพื่อให้ได้ BDO

ภายใต้แรงดันสูง (13.8~27.6 MPa) และสภาวะ 250~350 ℃ อะเซทิลีนจะทำปฏิกิริยากับฟอร์มาลดีไฮด์เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา (โดยปกติคืออะเซทิลีนแบบถ้วยและบิสมัทบนส่วนรองรับซิลิกา) จากนั้น 1,4-บิวไทน์ไดออลระดับกลางจะถูกเติมไฮโดรเจน ถึง BDO โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล Raney ลักษณะของวิธีการแบบคลาสสิกคือไม่จำเป็นต้องแยกตัวเร่งปฏิกิริยาและผลิตภัณฑ์ออก และต้นทุนการดำเนินงานต่ำ อย่างไรก็ตาม อะเซทิลีนมีความดันบางส่วนสูงและเสี่ยงต่อการระเบิด ปัจจัยด้านความปลอดภัยของการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์สูงถึง 12-20 เท่า และอุปกรณ์มีขนาดใหญ่และมีราคาแพง ส่งผลให้มีการลงทุนสูง อะเซทิลีนจะเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันเพื่อผลิตโพลิอะเซทิลีน ซึ่งจะไปปิดการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาและปิดกั้นท่อส่งน้ำ ส่งผลให้วงจรการผลิตสั้นลงและผลผลิตลดลง

เพื่อตอบสนองต่อข้อบกพร่องและข้อบกพร่องของวิธีการแบบดั้งเดิม อุปกรณ์ปฏิกิริยาและตัวเร่งปฏิกิริยาของระบบปฏิกิริยาได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมเพื่อลดความดันบางส่วนของอะเซทิลีนในระบบปฏิกิริยา วิธีการนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในประเทศและต่างประเทศ ในเวลาเดียวกัน การสังเคราะห์ BYD จะดำเนินการโดยใช้ตะกอนเบดหรือเบดแบบแขวน วิธีอะเซทิลีนอัลดีไฮด์ BYD ไฮโดรจิเนชันผลิต BDO และปัจจุบันกระบวนการ ISP และ INVISTA มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในประเทศจีน

1 การสังเคราะห์บิวไทน์ไดออลจากอะเซทิลีนและฟอร์มาลดีไฮด์โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาคอปเปอร์คาร์บอเนต

เมื่อนำไปใช้กับส่วนเคมีอะเซทิลีนของกระบวนการ BDO ใน INVIDIA ฟอร์มาลดีไฮด์จะทำปฏิกิริยากับอะเซทิลีนเพื่อผลิต 1,4-บิวไทน์ไดออลภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาคอปเปอร์คาร์บอเนต อุณหภูมิปฏิกิริยาคือ 83-94 ℃ และความดันคือ 25-40 kPa ตัวเร่งปฏิกิริยามีลักษณะเป็นผงสีเขียว

2 ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการไฮโดรจิเนชันของบิวไทน์ไดออลเป็น BDO

ส่วนไฮโดรจิเนชันของกระบวนการประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดแรงดันสูงสองตัวที่เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม โดย 99% ของปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันเสร็จสมบูรณ์ในเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรก ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันตัวแรกและตัวที่สองคือโลหะผสมอะลูมิเนียมนิกเกิลที่เปิดใช้งาน

นิกเกิลเบดแบบคงที่ Renee Nick เป็นบล็อกโลหะผสมนิกเกิลอะลูมิเนียมที่มีขนาดอนุภาคตั้งแต่ 2-10 มม. มีความแข็งแรงสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี พื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ ความเสถียรของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีขึ้น และอายุการใช้งานที่ยาวนาน

อนุภาคนิกเกิลเบดคงที่ Raney ที่ไม่ได้ใช้งานจะมีสีขาวอมเทา และหลังจากการชะล้างด้วยด่างเหลวด้วยความเข้มข้นระดับหนึ่ง พวกมันจะกลายเป็นอนุภาคสีเทาสีดำหรือสีดำ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่

1 ตัวเร่งปฏิกิริยาที่รองรับทองแดงสำหรับการสังเคราะห์บิวไทน์ไดออลจากอะเซทิลีนและฟอร์มาลดีไฮด์

ภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาบิสมัททองแดงที่รองรับ ฟอร์มาลดีไฮด์จะทำปฏิกิริยากับอะเซทิลีนเพื่อสร้าง 1,4-บิวไทน์ไดออล ที่อุณหภูมิปฏิกิริยา 92-100 ℃ และความดัน 85-106 kPa ตัวเร่งปฏิกิริยาปรากฏเป็นผงสีดำ

2 ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการไฮโดรจิเนชันของบิวไทน์ไดออลเป็น BDO

กระบวนการ ISP ใช้กระบวนการไฮโดรจิเนชันสองขั้นตอน ขั้นแรกคือการใช้โลหะผสมนิกเกิลอะลูมิเนียมแบบผงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และไฮโดรจิเนชันความดันต่ำจะแปลง BYD ให้เป็น BED และ BDO หลังจากการแยกตัว ขั้นตอนที่สองคือไฮโดรจิเนชันแรงดันสูงโดยใช้นิกเกิลที่โหลดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการแปลง BED เป็น BDO

ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันปฐมภูมิ: ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล Raney แบบผง

ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันปฐมภูมิ: ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลผง Raney ตัวเร่งปฏิกิริยานี้ส่วนใหญ่ใช้ในส่วนไฮโดรจิเนชันความดันต่ำของกระบวนการ ISP สำหรับการเตรียมผลิตภัณฑ์ BDO มีลักษณะของกิจกรรมสูง การคัดเลือกที่ดี อัตราการแปลง และความเร็วในการตกตะกอนที่รวดเร็ว ส่วนประกอบหลักคือ นิกเกิล อลูมิเนียม และโมลิบดีนัม

ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันปฐมภูมิ: ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันโลหะผสมอลูมิเนียมผงนิกเกิล

ตัวเร่งปฏิกิริยาต้องการกิจกรรมสูง ความแข็งแรงสูง อัตราการแปลงสูงเป็น 1,4-บิวไทน์ไดออล และผลพลอยได้น้อยกว่า

ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันทุติยภูมิ

เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่รองรับ โดยมีอลูมินาเป็นตัวพา และมีนิกเกิลและทองแดงเป็นส่วนประกอบที่ทำงานอยู่ สถานะรีดิวซ์จะถูกเก็บไว้ในน้ำ ตัวเร่งปฏิกิริยามีความแข็งแรงเชิงกลสูง สูญเสียแรงเสียดทานต่ำ มีความเสถียรทางเคมีที่ดี และเปิดใช้งานได้ง่าย มีลักษณะเป็นอนุภาครูปโคลเวอร์สีดำ

กรณีการใช้งานของตัวเร่งปฏิกิริยา

ใช้สำหรับ BYD เพื่อสร้าง BDO ผ่านตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน นำไปใช้กับหน่วย BDO 100,000 ตัน เครื่องปฏิกรณ์แบบเบดคงที่สองชุดทำงานพร้อมกัน ชุดหนึ่งคือ JHG-20308 และอีกชุดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำเข้า

การคัดกรอง: ในระหว่างการคัดกรองผงละเอียด พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเบดคงที่ JHG-20308 ผลิตผงละเอียดน้อยกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำเข้า

การเปิดใช้งาน: การเปิดใช้งานตัวเร่งปฏิกิริยา สรุป: เงื่อนไขการเปิดใช้งานของตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งสองจะเหมือนกัน จากข้อมูล อัตราการแจกแจง ความแตกต่างของอุณหภูมิทางเข้าและทางออก และการปล่อยความร้อนจากปฏิกิริยากระตุ้นของโลหะผสมในแต่ละขั้นตอนของการกระตุ้นมีความสอดคล้องกันมาก

อุณหภูมิ: อุณหภูมิปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยา JHG-20308 ไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำเข้า แต่ตามจุดวัดอุณหภูมิ ตัวเร่งปฏิกิริยา JHG-20308 มีกิจกรรมที่ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำเข้า

สิ่งเจือปน: จากข้อมูลการตรวจจับสารละลายน้ำมันดิบ BDO ในระยะแรกของปฏิกิริยา JHG-20308 มีความเจือปนในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปน้อยกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำเข้า ซึ่งส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในเนื้อหาของ n-บิวทานอลและ HBA

โดยรวมแล้ว ประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา JHG-20308 มีความเสถียร โดยไม่มีผลพลอยได้สูงอย่างเห็นได้ชัด และโดยพื้นฐานแล้วประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาก็เท่าเดิมหรือดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำเข้าด้วยซ้ำ

กระบวนการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียมนิกเกิลเบดแบบตายตัว

(1) การถลุง: โลหะผสมอะลูมิเนียมนิกเกิลถูกหลอมที่อุณหภูมิสูงแล้วจึงหล่อเป็นรูปร่าง

(2) การบด: บล็อกโลหะผสมถูกบดเป็นอนุภาคขนาดเล็กผ่านอุปกรณ์บด

(3) การคัดกรอง: การคัดกรองอนุภาคที่มีขนาดอนุภาคที่เหมาะสม

(4) การเปิดใช้งาน: ควบคุมความเข้มข้นและอัตราการไหลของของเหลวอัลคาไลเพื่อกระตุ้นอนุภาคในหอปฏิกิริยา

(5) ตัวชี้วัดการตรวจสอบ: ปริมาณโลหะ การกระจายขนาดอนุภาค กำลังรับแรงอัด ความหนาแน่นรวม ฯลฯ