探析丁辛醇加氫催化的技術(shù)進(jìn)展

郝靜

摘要：本文重點(diǎn)介紹了丁辛醇工業(yè)生產(chǎn)流程當(dāng)中，加氫生產(chǎn)環(huán)節(jié)的相關(guān)工藝技術(shù)以及相關(guān)的催化劑使用情況，同時(shí)針對(duì)加氫催化劑在我國(guó)丁辛醇生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的相關(guān)作用要點(diǎn)進(jìn)行了介紹。通過(guò)相關(guān)工作人員的研究和分析可以看出，丙烯氫甲酰化的研究工作和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目當(dāng)中的加氫技術(shù)環(huán)節(jié)，在催化劑的選擇方面可以達(dá)到相應(yīng)的生產(chǎn)目標(biāo)和生產(chǎn)效果，對(duì)推動(dòng)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)整體質(zhì)量有著重要的保障。

關(guān)鍵詞：丁辛醇;加氫催化;催化劑

丁辛醇產(chǎn)品是一種非常重要的化工原材料，在我國(guó)各大化工領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用程度相對(duì)較高，丁醇主要是用于制造磷苯二甲酸以及正丁酯類(lèi)物質(zhì)，被廣泛地運(yùn)用在各種高強(qiáng)度的塑料以及橡膠產(chǎn)品當(dāng)中?，F(xiàn)階段，我國(guó)在丁辛醇產(chǎn)品的整體生產(chǎn)量以及生產(chǎn)狀況，明顯落后于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，并且在最近幾年當(dāng)中，國(guó)內(nèi)對(duì)丁辛醇產(chǎn)品的供需矛盾正在不斷加大。丁辛醇的生產(chǎn)方法分為了兩種形式，第一種是通過(guò)乙醛作為反應(yīng)的原材料，通過(guò)使用巴豆醛通過(guò)縮合加氫的生產(chǎn)工藝來(lái)進(jìn)行生產(chǎn);另外一種是使用丙烯材料通過(guò)低壓羥基合成的方法來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，這種生產(chǎn)模式是國(guó)際上比較先進(jìn)的丁辛醇產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)類(lèi)型，并且世界上70%的丁辛醇是通過(guò)丙烯羥基化法所生成。通過(guò)使用丙烯和合成氣作為主要的原材料，通過(guò)低壓羥基合成相應(yīng)的異丁醛，然后再通過(guò)丁醛的后續(xù)處理，制取相應(yīng)的丁辛醇產(chǎn)品。

1.丁辛醇加氫工藝路線(xiàn)

在丁辛醇的加氫生產(chǎn)工藝路線(xiàn)當(dāng)中主要分為了兩種方法：首先，是通過(guò)液相加氫反應(yīng)方法，以多斷絕熱的反應(yīng)器具來(lái)不斷提高整個(gè)反應(yīng)流程的效率以及質(zhì)量。在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置了不同型號(hào)的換熱器設(shè)備，依照實(shí)際的反應(yīng)條件，加氫設(shè)備的壓力大小為25.55MPa，高壓加氫的唯一優(yōu)勢(shì)在于氫氣的消耗量相對(duì)較少，同時(shí)所運(yùn)用的液相加氫劑，為70%的Ni和25%的Cu以及5%的Mn。通過(guò)對(duì)這種催化劑的使用，在實(shí)際的反應(yīng)過(guò)程中要求氫氣的分壓大小不能小于3.5MPa，因此在高壓反應(yīng)過(guò)程中，尾氣區(qū)域的氫氣濃度有著明顯的下降，并且對(duì)氫氣的消耗量相對(duì)較少，通過(guò)這種高壓生產(chǎn)工藝，在原材料的氫氣當(dāng)中必須要通過(guò)高壓壓縮的方式來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，整體的電能消耗量相對(duì)較大，并且設(shè)備的費(fèi)用消耗相對(duì)較大，當(dāng)前該設(shè)備已經(jīng)被完全淘汰。

氣相加氫生產(chǎn)工藝，由于整個(gè)操作的壓力相對(duì)較低，并且生產(chǎn)的工藝流程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，因此被廣泛的運(yùn)用在丁辛醇產(chǎn)品的生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中?，F(xiàn)階段，在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，生產(chǎn)丁辛醇產(chǎn)品的裝置基本上都使用的是催化劑氣相合成的加氫生產(chǎn)流程，比如在U.D.G聯(lián)合生產(chǎn)工藝當(dāng)中，所使用的是低壓氣相加氫法來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，整個(gè)壓力大小控制在0.59～0.69MPa之間，通過(guò)氣相加輕反應(yīng)，可以有效提高整個(gè)反應(yīng)器的內(nèi)部工作壓力，在實(shí)際的反應(yīng)工作中所生成的熱量會(huì)直接通過(guò)氫氣帶走，同時(shí)另外一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中所產(chǎn)生的低壓蒸汽，會(huì)直接通過(guò)冷凝排放到外部環(huán)境當(dāng)中。通常情況下運(yùn)用高溫空氣和蒸汽催化的方式，對(duì)催化劑的表面的氧化沉積物進(jìn)行徹底的清理，然后再使用氫氣來(lái)進(jìn)行還原，在還原過(guò)程當(dāng)中，整個(gè)操作時(shí)間保持在16～24小時(shí)，外界環(huán)境溫度控制在200～350℃之間，環(huán)境壓力的大小保持在0.35 MPa。

2.丁辛醇加氫催化的技術(shù)進(jìn)展

從2015年開(kāi)始，我國(guó)在丁醇和辛醇的總體消費(fèi)量分別達(dá)到了59.6萬(wàn)t和86.3萬(wàn)t，整個(gè)產(chǎn)品的供給率沒(méi)有超過(guò)50%。針對(duì)丁辛醇產(chǎn)品主要是長(zhǎng)期在國(guó)外進(jìn)行進(jìn)口，我國(guó)國(guó)內(nèi)在丁辛醇化工行業(yè)的整體消費(fèi)總額占到了總消費(fèi)量的75%以上，通過(guò)相關(guān)工作人員的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，在未來(lái)的5年和10年期間，我國(guó)在甲板產(chǎn)品的整體需求量上，會(huì)以每年將近7%～8%不斷上漲，預(yù)計(jì)到后續(xù)兩年我國(guó)在丁醇產(chǎn)品的需求量上將超過(guò)70萬(wàn)t，而新城的整體需求量會(huì)超過(guò)90萬(wàn)噸以上。由此可以看出，我國(guó)在丁辛醇產(chǎn)品的整體生產(chǎn)量和生產(chǎn)效率上，無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，因此這也是我國(guó)各大化工產(chǎn)業(yè)所需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一。

在丁辛醇產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程當(dāng)中，加氫反應(yīng)是其中一個(gè)非常重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在該環(huán)節(jié)當(dāng)中需要有效選擇出合適的全加氫催化劑來(lái)有效提高反應(yīng)活性，有效降低不良副產(chǎn)物的生成，用于加氫制純的催化劑可以分為銅鉻催化劑、銅鋅催化劑、鎳鉻催化劑以及其他貴金屬催化劑?，F(xiàn)階段在我國(guó)丁辛醇生產(chǎn)工藝流程當(dāng)中，對(duì)加氫催化劑的使用基本上依賴(lài)于國(guó)外進(jìn)口，盡管在國(guó)內(nèi)也有一定量的開(kāi)發(fā)，但是并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的生產(chǎn)和使用。有1996年德國(guó)BASF公司所生產(chǎn)的加氫催化劑價(jià)格由2萬(wàn)～3萬(wàn)元/噸，調(diào)整到了現(xiàn)階段30萬(wàn)元/噸，在價(jià)格方面相對(duì)比較昂貴。這種催化劑屬于丁辛醇裝置加氫催化劑的規(guī)?；a(chǎn)成果，同時(shí)催化劑的活性較高，使用周期較長(zhǎng)。

我國(guó)國(guó)內(nèi)在丁辛醇裝置正式投入生產(chǎn)以來(lái)，氣相加氫催化劑也需要從國(guó)外進(jìn)口來(lái)進(jìn)行使用，消耗掉了大量的外匯，這也成為了該裝置降本增效的一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)一些相關(guān)研究單位針對(duì)氣相加氫催化劑的研究正在快速開(kāi)展，我國(guó)大慶石化公司相關(guān)研究院，從1999年正式開(kāi)始，對(duì)氣相加氫催化劑進(jìn)行了深度的研發(fā)和開(kāi)發(fā)工作，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的不斷實(shí)驗(yàn)和研究，得出了一系列具有高價(jià)值的研究結(jié)論，通過(guò)開(kāi)展催化劑的工業(yè)放大生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)單項(xiàng)研究實(shí)驗(yàn)，該研究院成功研究出了在整個(gè)使用性能方面高于國(guó)外進(jìn)口的加氫催化劑，并且北京某材料制造有限公司有效引進(jìn)了大慶公司研究學(xué)院所提供出的催化劑，在整個(gè)丁辛醇的生產(chǎn)效率能力上相比于之前提高了2倍左右，同時(shí)大慶石化分公司針對(duì)丁辛醇裝飾實(shí)施工業(yè)化的應(yīng)用，首次開(kāi)車(chē)便取得了良好的實(shí)施效果，自投產(chǎn)生產(chǎn)5年以來(lái)，所生產(chǎn)的產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了丁辛醇生產(chǎn)的工藝要求，整個(gè)催化劑的使用熱點(diǎn)上升非常平穩(wěn)，并且可以在一些特殊的環(huán)境條件下來(lái)進(jìn)行應(yīng)用，有效彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在該項(xiàng)技術(shù)研究領(lǐng)域當(dāng)中的空白問(wèn)題，對(duì)推動(dòng)我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)，效率和質(zhì)量都有著重要的意義。

3.結(jié)束語(yǔ)：

與其他的生產(chǎn)流程基本相同，因?yàn)榇呋瘎┰陂L(zhǎng)期的使用環(huán)境下，表面的積碳和殘?jiān)某练e量相對(duì)較大，因此，催化劑的有效比表面積會(huì)出現(xiàn)明顯的下降，催化劑的活性也有所下降，必須要對(duì)催化劑的再生活性來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的活化處理。

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