Կատալիզատորների կիրառումը BDO արտադրության մեջ

BDO-ն, որը հայտնի է նաև որպես 1,4-բութանդիոլ, կարևոր հիմնական օրգանական և նուրբ քիմիական հումք է: BDO-ն կարող է ստացվել ացետիլենալդեհիդի մեթոդով, մալեինային անհիդրիդային մեթոդով, պրոպիլենային սպիրտի մեթոդով և բութադիենային մեթոդով: Ացետիլենալդեհիդի մեթոդը BDO-ի ստացման հիմնական արդյունաբերական մեթոդն է՝ իր արժեքի և գործընթացային առավելությունների շնորհիվ: Ացետիլենը և ֆորմալդեհիդը նախ խտացվում են՝ 1,4-բուտինդիոլ (BYD) ստանալու համար, որը հետագայում հիդրոգենացվում է՝ BDO ստանալու համար:

Բարձր ճնշման (13.8~27.6 ՄՊա) և 250~350 ℃ պայմաններում ացետիլենը ռեակցիայի մեջ է մտնում ֆորմալդեհիդի հետ կատալիզատորի առկայությամբ (սովորաբար պղնձե ացետիլեն և բիսմութ՝ սիլիցիումային հիմքի վրա), որից հետո միջանկյալ 1,4-բուտինդիոլը հիդրոգենացվում է մինչև BDO՝ օգտագործելով Ռեյնիի նիկելային կատալիզատորը: Դասական մեթոդի առանձնահատկությունն այն է, որ կատալիզատորը և արտադրանքը կարիք չունեն առանձնացվելու, և շահագործման արժեքը ցածր է: Այնուամենայնիվ, ացետիլենն ունի բարձր մասնակի ճնշում և պայթյունի ռիսկ: Ռեակտորի կառուցվածքի անվտանգության գործակիցը մինչև 12-20 անգամ բարձր է, իսկ սարքավորումները մեծ են և թանկ, ինչը հանգեցնում է մեծ ներդրումների. ացետիլենը պոլիմերացվում է՝ ստանալով պոլիացետիլեն, որը անջատում է կատալիզատորը և խցանում խողովակաշարը, ինչը հանգեցնում է արտադրական ցիկլի կրճատման և արտադրողականության նվազման:

Ավանդական մեթոդների թերություններին և թերություններին ի պատասխան, ռեակցիայի համակարգի ռեակցիոն սարքավորումները և կատալիզատորները օպտիմալացվել են՝ ռեակցիոն համակարգում ացետիլենի մասնակի ճնշումը նվազեցնելու համար: Այս մեթոդը լայնորեն կիրառվել է ինչպես ներքին, այնպես էլ միջազգային մակարդակով: Միևնույն ժամանակ, BYD-ի սինթեզն իրականացվում է տիղմի շերտի կամ կախովի շերտի միջոցով: Ացետիլենալդեհիդի BYD ջրածնացման մեթոդը արտադրում է BDO, և ներկայումս ISP և INVISTA գործընթացները Չինաստանում ամենատարածվածն են:

① Բուտինդիոլի սինթեզ ացետիլենից և ֆորմալդեհիդից՝ օգտագործելով պղնձի կարբոնատային կատալիզատոր

INVIDIA-ում BDO գործընթացի ացետիլենային քիմիական բաժնում կիրառվելիս ֆորմալդեհիդը փոխազդում է ացետիլենի հետ՝ պղնձի կարբոնատային կատալիզատորի ազդեցության տակ առաջացնելով 1,4-բուտինդիոլ: Ռեակցիայի ջերմաստիճանը 83-94 ℃ է, իսկ ճնշումը՝ 25-40 կՊա: Կատալիզատորն ունի կանաչ փոշու տեսք:

② Բուտինդիոլի BDO-ի հիդրոգենացման կատալիզատոր

Գործընթացի հիդրոգենացման բաժինը բաղկացած է երկու բարձր ճնշման ֆիքսված շերտով ռեակտորներից, որոնք միացված են հաջորդաբար, որոնցում հիդրոգենացման ռեակցիաների 99%-ն ավարտվում է առաջին ռեակտորում: Առաջին և երկրորդ հիդրոգենացման կատալիզատորները ակտիվացված նիկել-ալյումինե համաձուլվածքներ են:

Ֆիքսված շերտով Renee նիկելը նիկել-ալյումինե համաձուլվածքի բլոկ է, որն ունի 2-10 մմ մասնիկների չափսեր, բարձր ամրություն, լավ մաշվածության դիմադրություն, մեծ տեսակարար մակերես, ավելի լավ կատալիզատորի կայունություն և երկար ծառայության ժամկետ։

Չակտիվացված ֆիքսված շերտով Ռենի նիկելի մասնիկները մոխրագույն-սպիտակ են, և որոշակի կոնցենտրացիայի հեղուկ ալկալիի լվացումից հետո դրանք դառնում են սև կամ սև-մոխրագույն մասնիկներ, որոնք հիմնականում օգտագործվում են ֆիքսված շերտով ռեակտորներում։

① Պղնձի հիմքով կատալիզատոր՝ ացետիլենից և ֆորմալդեհիդից բուտինդիոլի սինթեզի համար

Պղնձե բիսմութի կատալիզատորի ազդեցության տակ ֆորմալդեհիդը ռեակցիայի մեջ է մտնում ացետիլենի հետ՝ առաջացնելով 1,4-բուտինդիոլ, 92-100 ℃ ռեակցիայի ջերմաստիճանում և 85-106 կՊա ճնշման տակ: Կատալիզատորը հայտնվում է սև փոշու տեսքով:

② Բուտինդիոլի BDO-ի հիդրոգենացման կատալիզատոր

ISP գործընթացը ներառում է հիդրոգենացման երկու փուլ։ Առաջին փուլում որպես կատալիզատոր օգտագործվում է նիկելի փոշիացված ալյումինե համաձուլվածք, իսկ ցածր ճնշման հիդրոգենացումը BYD-ն վերածում է BED-ի և BDO-ի։ Բաժանումից հետո երկրորդ փուլը բարձր ճնշման հիդրոգենացումն է՝ որպես կատալիզատոր օգտագործելով լցված նիկել՝ BED-ն BDO-ի վերածելու համար։

Առաջնային հիդրոգենացման կատալիզատոր՝ փոշիացված Ռեյնիի նիկելի կատալիզատոր

Առաջնային հիդրոգենացման կատալիզատոր. Ռեյնիի փոշիացված նիկելի կատալիզատոր: Այս կատալիզատորը հիմնականում օգտագործվում է ISP գործընթացի ցածր ճնշման հիդրոգենացման բաժնում՝ BDO արտադրանքների պատրաստման համար: Այն ունի բարձր ակտիվության, լավ ընտրողականության, փոխակերպման արագության և արագ նստեցման արագության բնութագրեր: Հիմնական բաղադրիչներն են նիկելը, ալյումինը և մոլիբդենը:

Առաջնային հիդրոգենացման կատալիզատոր՝ փոշի նիկել ալյումինե համաձուլվածքի հիդրոգենացման կատալիզատոր

Կատալիզատորը պահանջում է բարձր ակտիվություն, բարձր ամրություն, 1,4-բուտինդիոլի բարձր փոխակերպման արագություն և ավելի քիչ ենթամթերքներ։

Երկրորդային հիդրոգենացման կատալիզատոր

Այն կրող կատալիզատոր է՝ ալյումինով, իսկ ակտիվ բաղադրիչները՝ նիկելով և պղնձով։ Վերականգնված վիճակը պահվում է ջրի մեջ։ Կատալիզատորն ունի բարձր մեխանիկական ամրություն, ցածր շփման կորուստ, լավ քիմիական կայունություն և հեշտ է ակտիվացնել։ Արտաքինից սև երեքնուկի ձև ունեցող մասնիկներ են։

Կատալիզատորների կիրառման դեպքեր

Օգտագործվում է BYD-ում՝ BDO ստանալու համար կատալիզատորի հիդրոգենացման միջոցով, որը կիրառվում է 100000 տոննա BDO կայանքի վրա: Միաժամանակ աշխատում են երկու հավաքածու ֆիքսված շերտով ռեակտորներ՝ մեկը JHG-20308-ն է, իսկ մյուսը՝ ներմուծված կատալիզատոր:

Զննում. Մանր փոշու զննման ընթացքում պարզվեց, որ JHG-20308 ֆիքսված շերտով կատալիզատորը արտադրում է ավելի քիչ մանր փոշի, քան ներմուծված կատալիզատորը։

Ակտիվացում. Կատալիզատոր Ակտիվացում Եզրակացություն. Երկու կատալիզատորների ակտիվացման պայմանները նույնն են: Տվյալներից երևում է, որ ակտիվացման յուրաքանչյուր փուլում համաձուլվածքի դեալյումինացման արագությունը, մուտքի և ելքի ջերմաստիճանի տարբերությունը, ինչպես նաև ակտիվացման ռեակցիայի ջերմության անջատումը շատ համապատասխան են:

Ջերմաստիճան. JHG-20308 կատալիզատորի ռեակցիայի ջերմաստիճանը էականորեն չի տարբերվում ներմուծված կատալիզատորի ռեակցիայի ջերմաստիճանից, սակայն ջերմաստիճանի չափման կետերի համաձայն՝ JHG-20308 կատալիզատորն ունի ավելի լավ ակտիվություն, քան ներմուծված կատալիզատորը։

Խառնուրդներ. ռեակցիայի վաղ փուլում BDO հում լուծույթի հայտնաբերման տվյալներից երևում է, որ JHG-20308-ը պատրաստի արտադրանքում ունի մի փոքր ավելի քիչ խառնուրդներ՝ համեմատած ներմուծված կատալիզատորների հետ, ինչը հիմնականում արտացոլվում է n-բութանոլի և HBA-ի պարունակության մեջ։

Ընդհանուր առմամբ, JHG-20308 կատալիզատորի աշխատանքը կայուն է՝ առանց ակնհայտ բարձր կողմնակի ազդեցությունների, և դրա աշխատանքը հիմնականում նույնն է կամ նույնիսկ ավելի լավ, քան ներմուծված կատալիզատորներինը։

Ֆիքսված շերտով նիկել-ալյումինե կատալիզատորի արտադրության գործընթաց

(1) Հալեցում. Նիկել-ալյումինե համաձուլվածքը հալվում է բարձր ջերմաստիճանում, ապա ձուլվում է ձևի մեջ։

(2) Մանրացում. Համաձուլվածքային բլոկները մանրացվում են մանր մասնիկների՝ մանրացման սարքավորումների միջոցով։

(3) Զտում. Մասնիկների զտում որակավորված մասնիկի չափսերով։

(4) Ակտիվացում. Ռեակցիոն աշտարակի մասնիկները ակտիվացնելու համար կարգավորեք հեղուկ ալկալիի որոշակի կոնցենտրացիան և հոսքի արագությունը։

(5) Ստուգման ցուցանիշներ՝ մետաղի պարունակություն, մասնիկների չափի բաշխում, սեղմման ջարդման ուժ, ծավալային խտություն և այլն: