BDO उत्पादनात उत्प्रेरकांचा वापर

BDO, ज्याला १,४-ब्युटेनडायोल असेही म्हणतात, हा एक महत्त्वाचा मूलभूत सेंद्रिय आणि सूक्ष्म रासायनिक कच्चा माल आहे. BDO ॲसिटिलीन अल्डीहाइड पद्धत, मॅलेइक ॲनहायड्राइड पद्धत, प्रोपिलीन अल्कोहोल पद्धत आणि ब्युटाडाइन पद्धतीद्वारे तयार केला जाऊ शकतो. ॲसिटिलीन अल्डीहाइड पद्धत ही तिच्या खर्च आणि प्रक्रियेच्या फायद्यांमुळे BDO तयार करण्याची मुख्य औद्योगिक पद्धत आहे. यामध्ये प्रथम ॲसिटिलीन आणि फॉर्मल्डिहाइड यांचे संघनन करून १,४-ब्युटेनडायोल (BYD) तयार केले जाते, ज्याचे पुढे हायड्रोजनीकरण करून BDO मिळवले जाते.

उच्च दाब (१३.८~२७.६ MPa) आणि २५०~३५० ℃ तापमानाच्या परिस्थितीत, एका उत्प्रेरकाच्या (सामान्यतः सिलिका सपोर्टवरील क्यूप्रस ॲसिटिलीन आणि बिस्मथ) उपस्थितीत ॲसिटिलीनची फॉर्मल्डिहाइडसोबत अभिक्रिया होते, आणि नंतर मध्यवर्ती १,४-ब्युटायनेडायोलचे रॅनी निकेल उत्प्रेरक वापरून हायड्रोजनीकरण करून BDO मध्ये रूपांतर केले जाते. या पारंपरिक पद्धतीचे वैशिष्ट्य म्हणजे उत्प्रेरक आणि उत्पादन वेगळे करण्याची आवश्यकता नसते आणि परिचालन खर्च कमी असतो. तथापि, ॲसिटिलीनचा आंशिक दाब जास्त असतो आणि स्फोटाचा धोका असतो. रिॲक्टरच्या रचनेचा सुरक्षा घटक १२-२० पटींपर्यंत जास्त असतो, आणि उपकरणे मोठी व महाग असतात, ज्यामुळे मोठी गुंतवणूक करावी लागते; ॲसिटिलीनचे बहुलकीकरण होऊन पॉलिॲसिटिलीन तयार होते, जे उत्प्रेरकाला निष्क्रिय करते आणि पाइपलाइनमध्ये अडथळा निर्माण करते, परिणामी उत्पादन चक्र लहान होते आणि उत्पादन घटते.

पारंपारिक पद्धतींमधील उणिवा आणि कमतरता लक्षात घेऊन, अभिक्रिया प्रणालीतील ॲसिटिलीनचा आंशिक दाब कमी करण्यासाठी अभिक्रिया उपकरणे आणि उत्प्रेरक अनुकूलित करण्यात आले. ही पद्धत देशांतर्गत आणि आंतरराष्ट्रीय स्तरावर मोठ्या प्रमाणावर वापरली गेली आहे. त्याच वेळी, BYD चे संश्लेषण स्लज बेड किंवा सस्पेंडेड बेड वापरून केले जाते. ॲसिटिलीन-अल्डिहाइड पद्धतीच्या BYD हायड्रोजनेशनमधून BDO तयार होते, आणि सध्या चीनमध्ये ISP आणि INVISTA प्रक्रिया सर्वाधिक वापरल्या जातात.

① कॉपर कार्बोनेट उत्प्रेरक वापरून ॲसिटिलीन आणि फॉर्मल्डिहाइडपासून ब्युटाइनडायोलचे संश्लेषण

इन्व्हिडियामधील बीडीओ प्रक्रियेच्या ॲसिटिलीन रासायनिक विभागात, कॉपर कार्बोनेट उत्प्रेरकाच्या प्रभावाखाली फॉर्मल्डिहाइडची ॲसिटिलीनसोबत अभिक्रिया होऊन १,४-ब्युटायनेडायऑल तयार होते. अभिक्रियेचे तापमान ८३-९४ ℃ आणि दाब २५-४० kPa असतो. हा उत्प्रेरक हिरव्या रंगाच्या पावडरच्या स्वरूपात असतो.

② ब्युटाइनडायोलचे BDO मध्ये हायड्रोजनीकरण करण्यासाठी उत्प्रेरक

प्रक्रियेच्या हायड्रोजनीकरण विभागात मालिकेत जोडलेले दोन उच्च-दाब स्थिर-थर रिॲक्टर असतात, ज्यामध्ये ९९% हायड्रोजनीकरण अभिक्रिया पहिल्या रिॲक्टरमध्ये पूर्ण होतात. पहिले आणि दुसरे हायड्रोजनीकरण उत्प्रेरक हे सक्रिय निकेल ॲल्युमिनियम मिश्रधातू आहेत.

फिक्स्ड बेड रेनी निकेल हा २-१० मिमी कणांच्या आकाराचा, उच्च शक्ती, चांगला झीज-प्रतिरोध, मोठे विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्र, उत्तम उत्प्रेरक स्थिरता आणि दीर्घ सेवा आयुष्य असलेला निकेल ॲल्युमिनियम मिश्रधातूचा ब्लॉक आहे.

निष्क्रिय स्थिर-बेड रॅने निकेलचे कण राखाडी पांढरे असतात आणि विशिष्ट सांद्रतेच्या द्रव अल्कलीने विद्रावण केल्यावर ते काळे किंवा काळे-राखाडी कण बनतात, जे प्रामुख्याने स्थिर-बेड रिॲक्टरमध्ये वापरले जातात.

① ॲसिटिलीन आणि फॉर्मल्डिहाइडपासून ब्युटाइनडायोलच्या संश्लेषणासाठी तांब्यावर आधारित उत्प्रेरक

समर्थित कॉपर बिस्मथ उत्प्रेरकाच्या प्रभावाखाली, ९२-१०० ℃ तापमानात आणि ८५-१०६ kPa दाबावर, फॉर्मल्डिहाइडची ॲसिटिलीनसोबत अभिक्रिया होऊन १,४-ब्युटायनेडायोल तयार होते. हा उत्प्रेरक काळ्या पावडरच्या स्वरूपात आढळतो.

② ब्युटाइनडायोलचे BDO मध्ये हायड्रोजनीकरण करण्यासाठी उत्प्रेरक

आयएसपी प्रक्रियेमध्ये हायड्रोजनीकरणाचे दोन टप्पे वापरले जातात. पहिल्या टप्प्यात, उत्प्रेरक म्हणून निकेल ॲल्युमिनियम मिश्रधातूची भुकटी वापरून, कमी दाबाच्या हायड्रोजनीकरणाद्वारे BYD चे BED आणि BDO मध्ये रूपांतर केले जाते. विलगीकरणानंतर, दुसऱ्या टप्प्यात, उत्प्रेरक म्हणून भारित निकेल वापरून उच्च दाबाच्या हायड्रोजनीकरणाद्वारे BED चे BDO मध्ये रूपांतर केले जाते.

प्राथमिक हायड्रोजनीकरण उत्प्रेरक: रॅने निकेल उत्प्रेरकाची पूड

प्राथमिक हायड्रोजनीकरण उत्प्रेरक: पावडर रॅनी निकेल उत्प्रेरक. हा उत्प्रेरक प्रामुख्याने आयएसपी (ISP) प्रक्रियेच्या कमी-दाबाच्या हायड्रोजनीकरण विभागात, बीडीओ (BDO) उत्पादनांच्या निर्मितीसाठी वापरला जातो. यात उच्च क्रियाशीलता, चांगली निवडक्षमता, रूपांतरण दर आणि जलद स्थिरीकरण गती ही वैशिष्ट्ये आहेत. याचे मुख्य घटक निकेल, ॲल्युमिनियम आणि मॉलिब्डेनम आहेत.

प्राथमिक हायड्रोजनीकरण उत्प्रेरक: पावडर निकेल ॲल्युमिनियम मिश्रधातू हायड्रोजनीकरण उत्प्रेरक

उत्प्रेरकाला उच्च क्रियाशीलता, उच्च सामर्थ्य, 1,4-ब्युटायनेडिओलचा उच्च रूपांतरण दर आणि कमी उप-उत्पादने आवश्यक असतात.

दुय्यम हायड्रोजनीकरण उत्प्रेरक

हा एक आधारभूत उत्प्रेरक आहे, ज्यामध्ये ॲल्युमिना वाहक म्हणून आणि निकेल व तांबे सक्रिय घटक म्हणून वापरले जातात. याची क्षीण अवस्था पाण्यात साठवली जाते. या उत्प्रेरकामध्ये उच्च यांत्रिक शक्ती, कमी घर्षण हानी, चांगली रासायनिक स्थिरता असते आणि तो सहजपणे सक्रिय होतो. याचे कण दिसायला काळ्या तिपर्णीच्या आकाराचे असतात.

उत्प्रेरकांच्या वापराची उदाहरणे

उत्प्रेरक हायड्रोजनीकरणाद्वारे BDO तयार करण्यासाठी BYD करिता वापरले जाते, जे १००००० टन क्षमतेच्या BDO युनिटला लागू आहे. स्थिर-थर रिॲक्टरचे दोन संच एकाच वेळी कार्यरत आहेत, एक JHG-20308 आहे आणि दुसरा आयातित उत्प्रेरक आहे.

चाळणी: बारीक पावडरच्या चाळणीदरम्यान असे आढळून आले की, आयात केलेल्या उत्प्रेरकाच्या तुलनेत JHG-20308 स्थिर बेड उत्प्रेरकाने कमी बारीक पावडर तयार केली.

सक्रियीकरण: उत्प्रेरक सक्रियीकरण निष्कर्ष: दोन्ही उत्प्रेरकांच्या सक्रियीकरणाच्या अटी समान आहेत. डेटावरून असे दिसून येते की, सक्रियीकरणाच्या प्रत्येक टप्प्यावर डीॲल्युमिनेशनचा दर, इनलेट आणि आउटलेट तापमानातील फरक आणि मिश्रधातूच्या सक्रियीकरण अभिक्रियेतून बाहेर पडणारी उष्णता अत्यंत सुसंगत आहे.

तापमान: JHG-20308 उत्प्रेरकाचे अभिक्रिया तापमान आयात केलेल्या उत्प्रेरकापेक्षा लक्षणीयरीत्या वेगळे नाही, परंतु तापमान मापन बिंदूंनुसार, JHG-20308 उत्प्रेरकाची क्रियाशीलता आयात केलेल्या उत्प्रेरकापेक्षा चांगली आहे.

अशुद्धता: अभिक्रियेच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात BDO क्रूड सोल्यूशनच्या तपासणी डेटावरून असे दिसून आले आहे की, आयात केलेल्या उत्प्रेरकांच्या तुलनेत JHG-20308 च्या तयार उत्पादनात अशुद्धता किंचित कमी आहे, जे प्रामुख्याने n-ब्युटेनॉल आणि HBA च्या प्रमाणामध्ये दिसून येते.

एकंदरीत, JHG-20308 उत्प्रेरकाची कामगिरी स्थिर आहे, त्यात कोणतेही लक्षणीय उच्च उप-उत्पादने नाहीत आणि त्याची कामगिरी आयात केलेल्या उत्प्रेरकांच्या जवळपास सारखीच किंवा त्याहूनही चांगली आहे.

स्थिर बेड निकेल ॲल्युमिनियम उत्प्रेरकाची उत्पादन प्रक्रिया

(1) प्रगलन: निकेल ॲल्युमिनियम मिश्रधातू उच्च तापमानावर वितळवून नंतर त्याला आकार दिला जातो.

(2) क्रशिंग: मिश्रधातूचे ठोकळे क्रशिंग उपकरणाद्वारे लहान कणांमध्ये चिरडले जातात.

(3) चाळणी: योग्य कण आकार असलेले कण चाळून वेगळे करणे.

(4) सक्रियकरण: रिॲक्शन टॉवरमधील कणांना सक्रिय करण्यासाठी द्रव अल्कलीची विशिष्ट सांद्रता आणि प्रवाह दर नियंत्रित करा.

(5) तपासणी निर्देशक: धातूचे प्रमाण, कणांच्या आकाराचे वितरण, संपीडन चूर्णन शक्ती, स्थूल घनता, इत्यादी.