1,4-부탄디올이라고도 알려진 BDO는 중요한 기초 유기 및 정밀화학 원료입니다. BDO는 아세틸렌알데히드법, 말레산무수물법, 프로필렌알코올법, 부타디엔법 등을 통해 제조할 수 있다. 아세틸렌 알데히드법은 비용과 공정상의 장점으로 인해 BDO를 제조하는 주요 산업 방법입니다. 아세틸렌과 포름알데히드를 먼저 응축하여 1,4-부틴디올(BYD)을 생성하고, 이를 다시 수소화하여 BDO를 얻습니다.
고압(13.8~27.6MPa), 250~350℃의 조건에서 아세틸렌은 촉매(보통 실리카 지지체 위의 아세틸렌과 비스무트) 존재 하에서 포름알데히드와 반응한 후 중간체인 1,4-부틴디올이 수소화됩니다. Raney 니켈 촉매를 사용하여 BDO로. 고전적 방법의 특징은 촉매와 생성물을 분리할 필요가 없고 운영 비용이 낮다는 점이다. 그러나 아세틸렌은 분압이 높고 폭발 위험이 있습니다. 원자로 설계의 안전율은 12~20배에 달하며, 장비가 크고 비싸기 때문에 투자가 많이 필요하다. 아세틸렌이 중합되어 폴리아세틸렌을 생산하게 되는데, 이로 인해 촉매가 비활성화되고 파이프라인이 차단되어 생산 주기가 단축되고 생산량이 감소하게 됩니다.
전통적인 방법의 단점과 단점에 대응하여 반응 시스템의 반응 장비와 촉매를 최적화하여 반응 시스템에서 아세틸렌의 분압을 줄였습니다. 이 방법은 국내는 물론 해외에서도 널리 활용되고 있다. 동시에 BYD의 합성은 슬러지 베드 또는 부유층을 사용하여 수행됩니다. 아세틸렌 알데히드법 BYD 수소화법으로 BDO를 생산하며, 현재 중국에서는 ISP와 INVISTA 공정이 가장 널리 사용되고 있다.
① 탄산구리 촉매를 이용한 아세틸렌과 포름알데히드로부터 부틴디올 합성
INVIDIA BDO 공정의 아세틸렌 화학 섹션에 적용되는 포름알데히드는 탄산구리 촉매의 작용으로 아세틸렌과 반응하여 1,4-부틴디올을 생성합니다. 반응온도는 83~94℃, 압력은 25~40kPa이다. 촉매는 녹색 분말 모양을 하고 있습니다.
② 부틴디올을 BDO로 수소화시키는 촉매
공정의 수소화 섹션은 직렬로 연결된 두 개의 고압 고정층 반응기로 구성되며, 수소화 반응의 99%가 첫 번째 반응기에서 완료됩니다. 제1 및 제2 수소화 촉매는 활성화된 니켈 알루미늄 합금이다.
고정층 Renee 니켈은 2-10mm 범위의 입자 크기, 고강도, 우수한 내마모성, 큰 비표면적, 더 나은 촉매 안정성 및 긴 서비스 수명을 갖춘 니켈 알루미늄 합금 블록입니다.
활성화되지 않은 고정층 Raney 니켈 입자는 회백색이며 일정 농도의 액체 알칼리 침출 후 흑색 또는 흑색 회색 입자가 되며 주로 고정층 반응기에 사용됩니다.
① 아세틸렌과 포름알데히드로부터 부틴디올 합성을 위한 구리 담지 촉매
지지된 구리 비스무트 촉매의 작용으로 포름알데히드는 아세틸렌과 반응하여 92-100 ℃의 반응 온도와 85-106 kPa의 압력에서 1,4-부틴디올을 생성합니다. 촉매는 검은색 분말로 나타납니다.
② 부틴디올을 BDO로 수소화시키는 촉매
ISP 공정은 수소화의 두 단계를 채택합니다. 첫 번째 단계는 분말형 니켈 알루미늄 합금을 촉매로 사용하고, 저압 수소화 반응을 통해 BYD를 BED 및 BDO로 전환합니다. 분리 후 두 번째 단계는 BED를 BDO로 전환하기 위해 첨가된 니켈을 촉매로 사용하는 고압 수소화입니다.
1차 수소화 촉매: 분말형 레이니 니켈 촉매
1차 수소화 촉매: 분말 레이니 니켈 촉매. 이 촉매는 주로 BDO 제품 제조를 위한 ISP 공정 중 저압 수소화 부분에 사용됩니다. 높은 활성, 좋은 선택성, 전환율 및 빠른 정착 속도의 특성을 가지고 있습니다. 주요 구성 요소는 니켈, 알루미늄, 몰리브덴입니다.
1차 수소화 촉매: 분말 니켈 알루미늄 합금 수소화 촉매
촉매는 높은 활성, 높은 강도, 높은 1,4-부틴디올 전환율, 그리고 적은 부산물을 요구합니다.
2차 수소화 촉매
알루미나를 담체로 하고 니켈과 구리를 활성성분으로 하는 담지촉매입니다. 환원된 상태는 물에 저장됩니다. 촉매는 높은 기계적 강도, 낮은 마찰 손실, 우수한 화학적 안정성을 가지며 활성화가 쉽습니다. 검은 클로버 모양의 입자가 외관상 나타납니다.
촉매의 응용사례
BYD에서 촉매 수소화를 통해 BDO를 생성하는 데 사용되며 100,000톤 BDO 장치에 적용됩니다. 두 세트의 고정층 반응기가 동시에 작동하고 있습니다. 하나는 JHG-20308이고 다른 하나는 수입 촉매입니다.
스크리닝: 미세분말 스크리닝 과정에서 JHG-20308 고정층 촉매가 수입 촉매보다 미세분말 생성이 적은 것으로 나타났습니다.
활성화: 촉매 활성화 결론: 두 촉매의 활성화 조건은 동일합니다. 데이터에 따르면, 활성화의 각 단계에서 합금의 탈알루미늄화 속도, 입구 및 출구 온도 차이, 활성화 반응 열 방출은 매우 일관됩니다.
온도: JHG-20308 촉매의 반응 온도는 수입 촉매와 크게 다르지 않지만 온도 측정 지점에 따르면 JHG-20308 촉매는 수입 촉매보다 활성이 더 좋습니다.
불순물: 반응 초기 BDO 원액 검출 데이터에서 JHG-20308은 수입 촉매에 비해 완제품의 불순물이 약간 적으며 주로 n-부탄올 및 HBA 함량에 반영됩니다.
전반적으로 JHG-20308 촉매의 성능은 안정적이며 뚜렷한 높은 부산물이 없으며 성능은 기본적으로 수입 촉매와 동일하거나 심지어 더 좋습니다.
고정층 니켈알루미늄 촉매 생산공정
(1) 제련 : 니켈 알루미늄 합금을 고온에서 녹인 후 주조합니다.
(2) 분쇄 : 합금 블록은 분쇄 장비를 통해 작은 입자로 분쇄됩니다.
(3) 스크리닝: 적격한 입자 크기를 갖는 입자를 스크리닝합니다.
(4) 활성화 : 반응탑의 입자를 활성화하기 위해 액체 알칼리의 특정 농도와 유량을 제어합니다.
(5) 검사 지표 : 금속 함량, 입자 크기 분포, 압축 파쇄 강도, 부피 밀도 등
게시 시간: 2023년 9월 11일
