催化剂在BDO生产中的应用

丁二醇（BDO），又称1,4-丁二醇，是一种重要的基础有机化工和精细化工原料。BDO可通过乙炔醛法、马来酸酐法、丙醇法和丁二烯法制备。由于乙炔醛法成本低、工艺条件好，是目前工业上制备BDO的主要方法。该方法首先将乙炔和甲醛缩合生成1,4-丁炔二醇（BYD），再经氢化得到BDO。

在高压（13.8~27.6 MPa）和250~350 ℃的条件下，乙炔在催化剂（通常为负载于二氧化硅上的乙炔亚铜和铋）存在下与甲醛反应，然后中间体1,4-丁炔二醇在雷尼镍催化剂的作用下加氢生成丁二醇（BDO）。传统方法的特点是无需分离催化剂和产物，且操作成本低。然而，乙炔分压高，存在爆炸风险。反应器设计的安全系数高达12~20倍，且设备体积庞大、造价昂贵，导致投资成本高昂；乙炔会发生聚合反应生成聚乙炔，导致催化剂失活、管道堵塞，从而缩短生产周期，降低产量。

针对传统方法的不足和缺陷，对反应设备和反应体系催化剂进行了优化，以降低反应体系中乙炔的分压。该方法已在国内外得到广泛应用。同时，BYD的合成采用污泥床或悬浮床进行。乙炔醛法BYD加氢生成BDO，目前国内应用最广泛的工艺是ISP和INVISTA工艺。

① 以碳酸铜为催化剂，乙炔和甲醛合成丁炔二醇

在英伟达（INVIDIA）BDO工艺的乙炔化学段中，甲醛在碳酸铜催化剂的作用下与乙炔反应生成1,4-丁炔二醇。反应温度为83-94℃，压力为25-40 kPa。该催化剂为绿色粉末状。

② 丁炔二醇加氢制丁二醇的催化剂

该工艺的加氢部分由两个串联的高压固定床反应器组成，其中99%的加氢反应在第一个反应器中完成。第一和第二加氢催化剂均为活性镍铝合金。

固定床Renee镍是一种镍铝合金块，粒径范围为2-10mm，具有强度高、耐磨性好、比表面积大、催化剂稳定性好、使用寿命长等优点。

未活化的固定床雷尼镍颗粒呈灰白色，经过一定浓度的液碱浸出后，会变成黑色或黑灰色颗粒，主要用于固定床反应器。

① 铜负载催化剂用于乙炔和甲醛合成丁炔二醇

在负载型铜铋催化剂的作用下，甲醛与乙炔反应生成1,4-丁炔二醇，反应温度为92-100℃，压力为85-106 kPa。该催化剂为黑色粉末。

② 丁炔二醇加氢制丁二醇的催化剂

ISP工艺采用两阶段加氢。第一阶段以镍铝合金粉末为催化剂，在低压下将比亚迪（BYD）转化为贝德（BED）和丁二醇（BDO）。分离后，第二阶段以负载镍为催化剂，在高压下将贝德转化为丁二醇。

初级加氢催化剂：粉末状雷尼镍催化剂

初级加氢催化剂：粉末状雷尼镍催化剂。该催化剂主要用于ISP工艺的低压加氢段，用于制备BDO产品。它具有活性高、选择性好、转化率高、沉降速度快等特点。主要成分为镍、铝和钼。

初级加氢催化剂：粉末状镍铝合金加氢催化剂

该催化剂需要具有高活性、高强度、1,4-丁炔二醇高转化率以及较少的副产物。

二次加氢催化剂

它是一种负载型催化剂，以氧化铝为载体，镍和铜为活性组分。还原态催化剂储存于水中。该催化剂具有机械强度高、摩擦损失低、化学稳定性好、易于活化等优点。外观呈黑色三叶草状颗粒。

催化剂的应用案例

该催化剂用于比亚迪公司生产丁二醇（BDO），采用催化加氢法，应用于一套年产10万吨丁二醇的装置。两套固定床反应器同时运行，一套使用JHG-20308催化剂，另一套使用进口催化剂。

筛选：在对细粉进行筛选时发现，JHG-20308 固定床催化剂产生的细粉比进口催化剂少。

活化：催化剂活化结论：两种催化剂的活化条件相同。数据表明，合金在活化各阶段的脱铝率、进出口温差以及活化反应放热量均非常一致。

温度：JHG-20308催化剂的反应温度与进口催化剂的反应温度没有显著差异，但根据温度测量点，JHG-20308催化剂的活性优于进口催化剂。

杂质：从反应初期 BDO 粗溶液的检测数据来看，与进口催化剂相比，JHG-20308 在成品中的杂质含量略低，主要体现在正丁醇和 HBA 的含量上。

总体而言，JHG-20308 催化剂的性能稳定，没有明显的高副产物，其性能基本与进口催化剂相同甚至更好。

固定床镍铝催化剂的生产工艺

（1）熔炼：将镍铝合金在高温下熔化，然后铸造成型。

（2）破碎：将合金块通过破碎设备破碎成小颗粒。

（3）筛分：筛除粒径合格的颗粒。

（4）活化：控制一定浓度和流速的液态碱来活化反应塔中的颗粒。

（5）检验指标：金属含量、粒度分布、抗压强度、堆积密度等。