BDO（1,4-ブタンジオールとも呼ばれる）は、重要な基礎有機化学品およびファインケミカル原料です。BDOは、アセチレンアルデヒド法、無水マレイン酸法、プロピレンアルコール法、ブタジエン法で製造できます。アセチレンアルデヒド法は、コストとプロセス上の利点から、BDOを製造する主な工業的方法です。まず、アセチレンとホルムアルデヒドを縮合して1,4-ブチンジオール（BYD）を生成し、これをさらに水素化することでBDOが得られます。
高圧（13.8〜27.6 MPa）、250〜350℃の条件下で、触媒（通常はシリカ担体上の第一銅アセチレンとビスマス）の存在下でアセチレンをホルムアルデヒドと反応させ、中間体の1,4-ブチンジオールをラネーニッケル触媒で水素化してBDOにします。 古典的な方法の特徴は、触媒と生成物を分離する必要がなく、運転コストが低いことです。 しかし、アセチレンは分圧が高く、爆発の危険があります。 反応器設計の安全係数は12〜20倍と高く、設備が大きく高価で、投資額が高くなります。 アセチレンは重合してポリアセチレンを生成し、触媒を失活させてパイプラインを塞ぎ、生産サイクルが短縮され、生産量が減少します。
従来の方法の欠点や欠陥に対応するため、反応装置と反応システムの触媒を最適化し、反応システム内のアセチレン分圧を低減しました。この方法は国内外で広く採用されています。同時に、BYDの合成は、スラッジ床または懸濁床を用いて行われます。アセチレンアルデヒド法BYD水素化によりBDOが生成され、現在、中国ではISPプロセスとINVISTAプロセスが最も広く使用されています。
① 炭酸銅触媒を用いたアセチレンとホルムアルデヒドからのブチンジオールの合成
INVIDIAのBDOプロセスのアセチレン化学セクションに適用すると、炭酸銅触媒の作用下でホルムアルデヒドがアセチレンと反応し、1,4-ブチンジオールが生成される。反応温度は83～94℃、圧力は25～40kPaである。触媒は緑色の粉末状である。
②ブチンジオールをBDOに水素化するための触媒
このプロセスの水素化セクションは、直列に接続された2つの高圧固定床反応器で構成されており、水素化反応の99%は第1反応器で完了します。第1および第2の水素化触媒は、活性化ニッケルアルミニウム合金です。
固定床レニーニッケルは、粒子サイズが2〜10mmで、強度が高く、耐摩耗性に優れ、比表面積が大きく、触媒の安定性が優れ、耐用年数が長いニッケルアルミニウム合金ブロックです。
非活性化固定床ラネーニッケル粒子は灰白色で、一定濃度の液体アルカリ浸出後、黒色または黒灰色の粒子になり、主に固定床反応器で使用されます。
① アセチレンとホルムアルデヒドからブチンジオールを合成するための銅担持触媒
担持銅ビスマス触媒の作用下で、ホルムアルデヒドはアセチレンと反応し、1,4-ブチンジオールを生成します。反応温度は92～100℃、圧力は85～106 kPaです。触媒は黒色粉末として現れます。
②ブチンジオールをBDOに水素化するための触媒
ISPプロセスは二段階の水素化処理を採用しています。第一段階では、粉末ニッケルアルミニウム合金を触媒として用い、低圧水素化処理によりBYDをBEDとBDOに変換します。分離後、第二段階では、担持ニッケルを触媒として高圧水素化処理を行い、BEDをBDOに変換します。
一次水素化触媒：粉末ラネーニッケル触媒
一次水素化触媒：粉末ラネーニッケル触媒。この触媒は主にISPプロセスの低圧水素化セクションで使用され、BDO製品の製造に使用されます。高活性、良好な選択性、転化率、および速い沈降速度という特徴を備えています。主成分はニッケル、アルミニウム、モリブデンです。
一次水素化触媒：粉末ニッケルアルミニウム合金水素化触媒
触媒には、高活性、高強度、1,4-ブチンジオールの高い変換率、およびより少ない副産物が求められます。
二次水素化触媒
アルミナを担体とし、ニッケルと銅を活性成分とする担持触媒です。還元状態は水中で保存されます。本触媒は高い機械的強度、低い摩擦損失、良好な化学的安定性を有し、活性化が容易です。外観は黒色のクローバー状の粒子です。
触媒の応用事例
BYDの触媒水素化によるBDO製造に使用され、10万トンBDOユニットに適用されています。2組の固定床反応器が同時に稼働しており、1基はJHG-20308、もう1基は輸入触媒です。
スクリーニング：微粉末のスクリーニング中に、JHG-20308固定床触媒は輸入触媒よりも微粉末を生成する量が少ないことが判明しました。
活性化：触媒活性化の結論：2つの触媒の活性化条件は同じです。データから、各活性化段階における合金の脱アルミニウム速度、入口と出口の温度差、および活性化反応による発熱は非常に一貫していることがわかります。
温度: JHG-20308触媒の反応温度は輸入触媒と大きな差はありませんが、温度測定点によると、JHG-20308触媒は輸入触媒よりも優れた活性を持っています。
不純物：反応初期段階の BDO 粗溶液の検出データから、JHG-20308 は輸入触媒に比べて完成品の不純物がわずかに少なく、主に n-ブタノールと HBA の含有量に反映されています。
全体的に、JHG-20308触媒の性能は安定しており、明らかな高副産物はなく、その性能は輸入触媒と基本的に同じか、それよりも優れています。
固定床ニッケルアルミニウム触媒の製造プロセス
（１）製錬：ニッケルアルミニウム合金を高温で溶かし、鋳造で形を作ります。
（２）粉砕：合金ブロックは粉砕装置によって小さな粒子に粉砕されます。
（３）ふるい分け：適格な粒子サイズの粒子をふるい分ける。
（4）活性化：液体アルカリの濃度と流量を一定に制御して、反応塔内の粒子を活性化します。
（５）検査指標：金属含有量、粒度分布、圧縮破砕強度、嵩密度等
投稿日時: 2023年9月11日
