催化剂在BDO生产中的应用

BDO又称1,4-丁二醇，是重要的基本有机和精细化工原料。BDO可通过乙炔醛法、马来酸酐法、丙烯醇法、丁二烯法制备。乙炔醛法因其成本和工艺优势而成为制备BDO的主要工业方法。乙炔和甲醛首先缩合生成1,4-丁炔二醇（BYD），进一步加氢得到BDO。

在高压（13.8~27.6 MPa）、250~350℃条件下，乙炔在催化剂（通常是二氧化硅载体上的乙炔亚铜和铋）存在下与甲醛反应，然后氢化得到中间体1,4-丁炔二醇使用雷尼镍催化剂生成 BDO。经典方法的特点是催化剂和产物不需要分离，操作成本低。然而，乙炔分压高，有爆炸危险。反应堆设计安全系数高达12-20倍，且设备庞大、价格昂贵，导致投资较高；乙炔会聚合生成聚乙炔，使催化剂失活并堵塞管道，导致生产周期缩短、产量减少。

针对传统方法的缺点和不足，对反应系统的反应设备和催化剂进行优化，降低反应系统中乙炔分压。该方法在国内外已得到广泛应用。同时，比亚迪的合成采用污泥床或悬浮床进行。乙炔醛法BYD加氢生产BDO，目前国内应用最广泛的是ISP和英威达工艺。

① 乙炔和甲醛碳酸铜催化合成丁炔二醇

应用于INVIDIA BDO工艺的乙炔化学部分，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25-40kPa。该催化剂具有绿色粉末外观。

② 丁炔二醇加氢制BDO催化剂

该工艺的加氢段由两个串联的高压固定床反应器组成，99%的加氢反应在第一个反应器完成。第一和第二加氢催化剂是活化的镍铝合金。

固定床Renee镍为镍铝合金块体，粒度为2-10mm，强度高，耐磨性好，比表面积大，催化剂稳定性更好，使用寿命长。

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，变成黑色或黑灰色颗粒，主要用于固定床反应器。

① 乙炔甲醛合成丁炔二醇的铜负载型催化剂

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92-100℃，压力85-106kPa。催化剂呈黑色粉末。

② 丁炔二醇加氢制BDO催化剂

ISP工艺采用两级氢化。第一阶段以粉状镍铝合金为催化剂，低压加氢将BYD转化为BED和BDO。分离后，第二阶段是使用负载镍作为催化剂的高压加氢，将BED转化为BDO。

主加氢催化剂：粉末雷尼镍催化剂

主加氢催化剂：粉末雷尼镍催化剂。该催化剂主要用于ISP工艺的低压加氢工段，用于制备BDO产品。具有活性高、选择性好、转化率高、沉降速度快等特点。主要成分是镍、铝、钼。

主加氢催化剂：粉末镍铝合金加氢催化剂

该催化剂要求活性高、强度高、1,4-丁炔二醇转化率高、副产物少。

二次加氢催化剂

它是以氧化铝为载体，以镍、铜为活性组分的负载型催化剂。还原态储存在水中。该催化剂机械强度高、摩擦损失低、化学稳定性好、易于活化。外观呈黑色三叶草状颗粒。

催化剂应用案例

用于比亚迪催化剂加氢生产BDO，应用于10万吨BDO装置。两套固定床反应器同时运行，一套为JHG-20308，另一套为进口催化剂。

筛选：在细粉筛选中，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。从数据来看，合金在活化各阶段的脱铝率、进出口温差、活化反应放热量都非常一致。

温度：JHG-20308催化剂的反应温度与进口催化剂没有明显差异，但从测温点来看，JHG-20308催化剂比进口催化剂具有更好的活性。

杂质：从反应初期BDO粗液的检测数据来看，JHG-20308成品中杂质较进口催化剂略少，主要体现在正丁醇和HBA的含量。

总体而言，JHG-20308催化剂性能稳定，无明显高副产物产生，其性能与进口催化剂基本相当甚至更好。

固定床镍铝催化剂生产工艺

(1)熔炼：镍铝合金经高温熔化后浇铸成型。

(2)破碎：通过破碎设备将合金块破碎成小颗粒。

(3)筛分：筛分出粒度合格的颗粒。

(4)活化：控制一定的液碱浓度和流量，使反应塔内的颗粒活化。

(5)检验指标：金属含量、粒度分布、抗压碎强度、堆积密度等。