Le BDO, également connu sous le nom de 1,4-butanediol, est une matière première organique de base importante et de chimie fine. Le BDO peut être préparé par la méthode à l'acétylène aldéhyde, à l'anhydride maléique, à l'alcool propylène et à la méthode au butadiène. La méthode à l'acétylène aldéhyde est la principale méthode industrielle de préparation du BDO en raison de ses avantages en termes de coût et de processus. L'acétylène et le formaldéhyde sont d'abord condensés pour produire du 1,4-butynediol (BYD), qui est ensuite hydrogéné pour obtenir du BDO.
Sous haute pression (13,8 ~ 27,6 MPa) et dans des conditions de 250 ~ 350 ℃, l'acétylène réagit avec le formaldéhyde en présence d'un catalyseur (généralement de l'acétylène cuivreux et du bismuth sur un support de silice), puis le 1,4-butynediol intermédiaire est hydrogéné. à BDO en utilisant un catalyseur au nickel de Raney. La caractéristique de la méthode classique est qu’il n’est pas nécessaire de séparer le catalyseur et le produit et que le coût d’exploitation est faible. Cependant, l'acétylène présente une pression partielle élevée et un risque d'explosion. Le facteur de sécurité de la conception du réacteur peut atteindre 12 à 20 fois, et l'équipement est volumineux et coûteux, ce qui entraîne des investissements élevés ; L'acétylène polymérise pour produire du polyacétylène, qui désactive le catalyseur et bloque le pipeline, ce qui entraîne un cycle de production raccourci et une production réduite.
En réponse aux inconvénients et aux inconvénients des méthodes traditionnelles, l'équipement de réaction et les catalyseurs du système réactionnel ont été optimisés pour réduire la pression partielle d'acétylène dans le système réactionnel. Cette méthode a été largement utilisée au niveau national et international. Parallèlement, la synthèse du BYD est réalisée à l'aide d'un lit de boues ou d'un lit suspendu. La méthode d'hydrogénation BYD à l'acétylène aldéhyde produit du BDO, et actuellement les procédés ISP et INVISTA sont les plus largement utilisés en Chine.
① Synthèse du butynediol à partir d'acétylène et de formaldéhyde à l'aide d'un catalyseur au carbonate de cuivre
Appliqué à la section chimique acétylène du procédé BDO chez INVIDIA, le formaldéhyde réagit avec l'acétylène pour produire du 1,4-butynediol sous l'action d'un catalyseur au carbonate de cuivre. La température de réaction est de 83 à 94 ℃ et la pression est de 25 à 40 kPa. Le catalyseur a un aspect de poudre verte.
② Catalyseur d'hydrogénation du butynediol en BDO
La section d'hydrogénation du procédé se compose de deux réacteurs à lit fixe haute pression connectés en série, 99 % des réactions d'hydrogénation étant réalisées dans le premier réacteur. Les premier et deuxième catalyseurs d'hydrogénation sont des alliages de nickel et d'aluminium activés.
Le nickel Renee à lit fixe est un bloc d'alliage de nickel-aluminium avec des tailles de particules allant de 2 à 10 mm, une résistance élevée, une bonne résistance à l'usure, une grande surface spécifique, une meilleure stabilité du catalyseur et une longue durée de vie.
Les particules de nickel Raney à lit fixe non activées sont d'un blanc grisâtre et, après une certaine concentration de lixiviation alcaline liquide, elles deviennent des particules noires ou gris noir, principalement utilisées dans les réacteurs à lit fixe.
① Catalyseur supporté en cuivre pour la synthèse du butynediol à partir de l'acétylène et du formaldéhyde
Sous l'action d'un catalyseur de cuivre-bismuth supporté, le formaldéhyde réagit avec l'acétylène pour générer du 1,4-butynediol, à une température de réaction de 92-100 ℃ et une pression de 85-106 kPa. Le catalyseur se présente sous la forme d'une poudre noire.
② Catalyseur d'hydrogénation du butynediol en BDO
Le procédé ISP adopte deux étapes d'hydrogénation. La première étape utilise un alliage de nickel-aluminium en poudre comme catalyseur, et l'hydrogénation à basse pression convertit BYD en BED et BDO. Après la séparation, la deuxième étape est une hydrogénation à haute pression utilisant du nickel chargé comme catalyseur pour convertir le BED en BDO.
Catalyseur d'hydrogénation primaire : catalyseur de nickel de Raney en poudre
Catalyseur d'hydrogénation primaire : Catalyseur en poudre de nickel de Raney. Ce catalyseur est principalement utilisé dans la section hydrogénation basse pression du procédé ISP, pour la préparation des produits BDO. Il présente les caractéristiques d'une activité élevée, d'une bonne sélectivité, d'un taux de conversion et d'une vitesse de stabilisation rapide. Les principaux composants sont le nickel, l’aluminium et le molybdène.
Catalyseur d'hydrogénation primaire : catalyseur d'hydrogénation en alliage d'aluminium et de nickel en poudre
Le catalyseur nécessite une activité élevée, une résistance élevée, un taux de conversion élevé du 1,4-butynediol et moins de sous-produits.
Catalyseur d'hydrogénation secondaire
Il s'agit d'un catalyseur supporté avec de l'alumine comme support et du nickel et du cuivre comme composants actifs. L'état réduit est stocké dans l'eau. Le catalyseur présente une résistance mécanique élevée, une faible perte par frottement, une bonne stabilité chimique et est facile à activer. Apparence de particules en forme de trèfle noir.
Cas d'application des catalyseurs
Utilisé par BYD pour générer du BDO par hydrogénation de catalyseur, appliqué à une unité BDO de 100 000 tonnes. Deux ensembles de réacteurs à lit fixe fonctionnent simultanément, l'un est le JHG-20308 et l'autre est un catalyseur importé.
Criblage : Lors du criblage de la poudre fine, il a été constaté que le catalyseur à lit fixe JHG-20308 produisait moins de poudre fine que le catalyseur importé.
Activation : Activation du catalyseur Conclusion : Les conditions d'activation des deux catalyseurs sont les mêmes. D'après les données, le taux de désalumination, la différence de température d'entrée et de sortie et le dégagement de chaleur de la réaction d'activation de l'alliage à chaque étape d'activation sont très cohérents.
Température : La température de réaction du catalyseur JHG-20308 n'est pas significativement différente de celle du catalyseur importé, mais selon les points de mesure de la température, le catalyseur JHG-20308 a une meilleure activité que le catalyseur importé.
Impuretés : D'après les données de détection de la solution brute de BDO au début de la réaction, le JHG-20308 contient légèrement moins d'impuretés dans le produit fini que les catalyseurs importés, principalement reflétés dans la teneur en n-butanol et en HBA.
Dans l'ensemble, les performances du catalyseur JHG-20308 sont stables, sans sous-produits élevés évidents, et ses performances sont fondamentalement les mêmes, voire meilleures, que celles des catalyseurs importés.
Processus de production de catalyseur nickel-aluminium à lit fixe
(1) Fusion : l’alliage de nickel-aluminium est fondu à haute température puis coulé en forme.
(2) Concassage : Les blocs d’alliage sont broyés en petites particules grâce à un équipement de concassage.
(3) Criblage : Criblage des particules de granulométrie qualifiée.
(4) Activation : Contrôlez une certaine concentration et un certain débit d'alcali liquide pour activer les particules dans la tour de réaction.
(5) Indicateurs d'inspection : teneur en métal, distribution granulométrique, résistance à l'écrasement en compression, densité apparente, etc.
Heure de publication : 11 septembre 2023
