醛炔法生產(chǎn)1，4丁二醇設(shè)計優(yōu)化

范衛(wèi)強 付勇（新疆美克化工股份有限公司，新疆 庫爾勒 841000）

醛炔法生產(chǎn)1，4丁二醇設(shè)計優(yōu)化

范衛(wèi)強 付勇（新疆美克化工股份有限公司，新疆 庫爾勒 841000）

1，4-丁二醇作為重要的有機化工原料和精細化工原料，其用途廣泛。隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，化工企業(yè)產(chǎn)品升級換代，使得1，4-丁二醇的需求不斷提高，為了提高1，4-丁二醇的產(chǎn)量及產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)當加強對合成工藝進行優(yōu)化設(shè)計，當前醛炔法催化加氫工藝是1，4-丁二醇生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的工藝。本文主要對1，4-丁二醇的生產(chǎn)工藝進行介紹，針對醛炔法合成BOD的工藝存在的問題進行了分析，并以此為根據(jù)對其生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化設(shè)計，以滿足市場需求。

1，4-丁二醇；醛炔法；優(yōu)化設(shè)計

工業(yè)上生產(chǎn)合成BDO的工藝方法有很多種，根據(jù)原料的不同，合成的1，4-丁二醇產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率以及產(chǎn)品質(zhì)量也千差萬別，經(jīng)過多年的工業(yè)化生產(chǎn)，當前應(yīng)用較多的工藝方法包括：炔醛法、環(huán)氧丙烷法、丁二烯法以及順酐法，各工藝流程方法有自己的優(yōu)缺點，炔醛法相較于其他方法具有技術(shù)先進可靠，轉(zhuǎn)化率高，生產(chǎn)成本較低以及實際操作運行安全等優(yōu)點，使其成為合成BDO經(jīng)典的工藝方法。近年來隨著醛炔法催化合成1，4-丁二醇的工藝技術(shù)不斷成熟，對炔醛法的研究不斷深入，為了滿足市場對1，4-丁二醇的需求，在傳統(tǒng)的炔醛法合成1，4-丁二醇的工藝基礎(chǔ)上進行優(yōu)化改良，生產(chǎn)出轉(zhuǎn)化率更高，成品更好，實際操作更簡便，生產(chǎn)條件更容易滿足的合成工藝。

1 炔醛法的工藝技術(shù)

醛炔法又稱為Repp e法，該方法以甲醛和乙炔為主要原料，利用連續(xù)流化床反應(yīng)器，反應(yīng)通常分為兩個階段，在高溫高壓的條件下，甲醛和乙炔催化合成1，4-丁炔二醇，然后經(jīng)過加氫催化過程最終生成1，4-丁二醇，該過程整體都是在高溫高壓的環(huán)境中進行的。傳統(tǒng)的炔醛法合成1，4-丁二醇采用的是高壓法，由于反應(yīng)過程中含有大量的乙炔，在高壓的環(huán)境中，乙炔的分壓較高，很容易導(dǎo)致設(shè)備爆炸，因而反應(yīng)裝置體積較大，設(shè)備的前期投入較大，設(shè)備維護和保養(yǎng)難度增大，甲醛和乙炔的炔化反應(yīng)較慢，生成的聚乙炔很容易沾附在催化劑表面，很容易造成催化劑活性降低，嚴重時會導(dǎo)致催化劑失活，合成反應(yīng)非常緩慢。最終延長了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)能力。由于該方法具有非常鮮明的缺點，因而在進行工藝改善時，要盡量避免同類事件發(fā)生。

對炔醛法的工藝進行優(yōu)化設(shè)計：

(1)將原來的高壓滴流床反應(yīng)器與低壓單釜并聯(lián)流程改為串聯(lián)式淤漿床工藝流程，并進行嚴格的系統(tǒng)控制，使得生產(chǎn)反應(yīng)的壓力變?yōu)榈蛪海蟠筇岣吡艘胰卜磻?yīng)的安全性能，同時還可以明顯提高反應(yīng)的穩(wěn)定性和效率；

(2)增加催化劑濃縮過濾器，確保反應(yīng)完成后的催化劑物料漿液高效分離，催化劑的用量大幅度減小，降低了反應(yīng)過程中引入的雜質(zhì)量，降低了合成反應(yīng)過程中，副反應(yīng)的發(fā)生，增強加氫合成反應(yīng)進度，使工藝能穩(wěn)定連續(xù)操作；

(3)加氫系統(tǒng)中選用二段加氫，一方面節(jié)約能耗，又能降低雜質(zhì)產(chǎn)生，延長催化劑的使用壽命，保證催化劑的使用性能，進而保持生成合成1，4-丁二醇的穩(wěn)定。整個優(yōu)化后的炔醛法工藝過程操作更加溫和，在常壓的條件下即可進行。將丁炔二醇加氫過程改為兩部分的低壓進行，一是在反應(yīng)器中采用鎳為催化劑，用量占反應(yīng)物的1-3%，溫度控制在50-60攝氏度左右，二是在有載體鎳催化劑的條件下適當升高溫度、壓力，將一后未反應(yīng)的丁炔二醇完全加氫反應(yīng)，丁炔二醇的加氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化率能到達100%。保證了炔醛法的順利高效進行，合成的1，4-丁二醇轉(zhuǎn)化率高，催化劑的使用效果更好。

(4)改善催化劑的使用條件及使用特性，由于固體催化劑的使用環(huán)境是酸性或催化劑表面是酸性時，可以加快2-丁烯-1，4丁二醇發(fā)生歧化反應(yīng)生成異于所需產(chǎn)物的4-羧基丁醛的有害雜質(zhì)，該雜質(zhì)不易分解，只有在更加高溫高壓的條件下才能發(fā)生分解反應(yīng)生成1，4丁二醇。因而在實際的生成過程中，盡可能的降低催化劑表面的酸性，同時還要保證催化劑具有較高的活性，同時使催化劑的使用環(huán)境處于弱堿性的條件下，一般情況下用堿溶液進行催化劑使用環(huán)境調(diào)節(jié)。保證2-丁烯-1，4丁二醇的生成，提高1，4-丁二醇的實際收率。

(5)除去反應(yīng)溶液中的金屬陽離子和酸根陰離子，由于在利用炔醛法合成1，4丁二醇溶液中含有一定量的鈉、鎂、鐵等金屬離子以及硫酸根離子，在催化反應(yīng)前后利用凝膠樹脂的吸附作用，將雜質(zhì)離子除去，減少了合成反應(yīng)的副反應(yīng)的發(fā)生，從而提高了1，4丁二醇的合成產(chǎn)品的質(zhì)量及收率，同時延長了催化劑的使用壽命，節(jié)約了投資成本。

2 結(jié)語

炔醛法合成1，4-丁二醇的過程是非常復(fù)雜的，其間生成的副產(chǎn)品對合成過程產(chǎn)生抑制作用，同時產(chǎn)生大量的副反應(yīng)抑制了催化劑的活性，降低了催化劑的使用壽命，通過對工藝進行優(yōu)化設(shè)計，均在后期經(jīng)過加氫催化過程均可轉(zhuǎn)化為丁二醇，保證了產(chǎn)品的收率，穩(wěn)定了合成工藝產(chǎn)品，降低了生產(chǎn)條件對反應(yīng)的影響。

[1]肖敦峰，金沙揚，劉廣智，李建立.《醛炔法1，4丁二醇系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計》，《化肥設(shè)計》，2016，54（6）：16-19.

[2]胡磊，趙攀.《醛炔法生產(chǎn)1，4-丁二醇的優(yōu)勢及工藝方案的探討》，《寧夏青年科學家論壇石化專題論壇》，2013.

[3]徐志超，章小林，李耀會，李小定.《1，4-丁二醇制備工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展》，《化工設(shè)計通訊》，2012，38（4）：7-9.