Producción de 1,4-butanodiol, ¡urgente!

El 1,4-butanodiol (BDO) es una importante materia prima orgánica [wiki]química[/wiki] y química fina básica, que puede generar una variedad de derivados como el tetrahidrógeno[wiki]hidrógeno[ / wiki] Furano, éter de politetrametilenglicol, γ-butirolactona, N-metilpirrolidona, etc., el BDO y sus derivados se utilizan ampliamente en la producción de plásticos de ingeniería y fibras químicas como plásticos PBT, spandex, poliuretano, etc. y disolventes, productos farmacéuticos. y cosmética (Figura 4), es uno de los productos químicos con mayor crecimiento en la demanda en el mundo. En la actualidad, la capacidad de producción global de BDO es excesiva (principalmente en Europa y Estados Unidos). Sin embargo, en 2006, la capacidad de producción global de BDO era de aproximadamente 1,6 millones de toneladas/año y la tasa de operación era de aproximadamente 75-80%. , existen grandes diferencias entre regiones, especialmente la capacidad de producción de BDO nacional existente aún es pequeña. En los últimos años, con el desarrollo de industrias transformadoras como la resina PBT y el spandex, la oferta de BDO ha sido escasa a nivel nacional y se ha convertido en la más grande del mundo. región de importación neta De 2001 a 2005, la dependencia de las importaciones superó En 2005, el consumo de BDO de mi país aumentó un 16,5% en comparación con 2004. En 2006, el consumo de BDO de mi país continuó aumentando en casi un 15% en comparación con 2005. En los años siguientes. , con el desarrollo de industrias transformadoras, la demanda de BDO seguirá creciendo rápidamente.

Proceso de producción de BDO

Existen más de 20 métodos de producción de BDO, pero solo hay entre 5 y 6 tipos que realmente han alcanzado la producción industrial.

El método más antiguo es la tecnología de proceso para producir 1,4-butanodiol utilizando acetileno y formaldehído como materias primas, desarrollada con éxito por Reppe en Alemania en la década de 1930 y que han estado utilizando empresas químicas como BASF, ISP y DuPont. Se han realizado muchas mejoras en este método y este método todavía ocupa una posición dominante hasta ahora.

En la década de 1970, la empresa japonesa Mitsubishi Chemical Company desarrolló con éxito una ruta de proceso utilizando butadieno y ácido acético como materias primas, y operó varios conjuntos de unidades de producción en Japón, Corea del Sur, la provincia de Taiwán y otros lugares.

A finales de la década de 1980, la compañía británica Davy desarrolló un proceso de hidrogenación en fase gaseosa a baja presión para la producción de anhídrido maleico, y la compañía japonesa Kluckner desarrolló un método para producir dióxido de 1,4-butano utilizando óxido de propileno. como materia prima. Existe una patente para el método de producción de alcohol, pero no ha podido realizar equipos industriales a gran escala.

En la década de 1990, Leander en Estados Unidos desarrolló con éxito un proceso de producción de alcohol alílico utilizando óxido de propileno como materia prima, y ​​durante el mismo construyó una unidad de producción de 50.000 toneladas/año en Texas, Estados Unidos; Durante este período, la británica BP y la empresa alemana Lurgi, después de tres años de cooperación, desarrollaron con éxito el proceso "Geminox" utilizando la fracción C4 como materia prima. Utiliza n-butano para producir anhídrido maleico y luego 1,4-butanodiol, que también se ha producido. utilizado con éxito en la producción industrial.

Suplemento: Abreviatura: BDO

Alias: 1,4-dihidroxibutano

Nombre en inglés: 1,4-putilenglicol; ,4-dilhidroxibutano

Fórmula estructural: HOCH2CH2CH2CH2OH

Fórmula molecular: C4H10O2

Propiedades del producto: líquido oleoso incoloro, inflamable, miscible. Soluble en metanol, etanol, acetona, ligeramente soluble en éter, punto de ebullición 2350C. Punto de fusión 20,10 C, punto de inflamación (copa abierta) 1210 C, densidad relativa (d -420) 1,0171, índice de refracción 1,446.

Uso del producto: el 1,4-butanodiol es una materia prima química básica y química fina, ampliamente utilizada en la producción de plásticos y fibras de ingeniería, como: PBT, fibra elástica, tetrahidrofurano (THF), polietileno. Éter de tetrametilenglicol (PTMEG), UP, campo de disolventes e industria farmacéutica y cosmética. El 1,4-butanodiol también se puede utilizar para producir promotores de cadena para N-metilpirrolidona (NMP), ácido adípico, acetal, anhídrido maleico, 1,3-butadieno y UP lineal.

Embalaje, almacenamiento y transporte: Envasados ​​en bidones de aluminio, hierro galvanizado o bidones de plástico, o almacenados y transportados en camiones cisterna como sustancias inflamables y tóxicas. Debido a que el punto de fusión alcanza los 200 °C, se debe instalar una tubería de calefacción en el camión cisterna.

La capacidad de diseño de la unidad de producción de productos de 1,4-butanodiol es de 25.000 toneladas por año. La unidad adopta el proceso mejorado de producción de butanodiol en lecho en suspensión a baja presión, que es el proceso Reppe más avanzado del mundo. Ruta de producción de farbutanodiol. La planta de butanodiol construida por nuestra empresa se ha convertido en la planta de producción de butanodiol con lecho de lodo de baja presión más avanzada del mundo, utilizando carburo de calcio y acetileno como materia prima. Al mismo tiempo, ha llenado el vacío en esta tecnología de producción en China y se ha convertido en; la mayor base de producción de 1,4-butanodiol. La característica más importante del producto 1,4-butanodiol es su alta pureza y buena calidad, lo que puede proporcionar una buena garantía de materia prima para el desarrollo de productos posteriores. Desempeñará un papel en la promoción del ajuste de la estructura industrial en este campo en Shanxi e incluso en todo el país.

El 1,4-butanodiol es una importante materia prima química orgánica y química fina. Es la materia prima básica para la producción de plásticos de ingeniería de tereftalato de polibutileno (PBT) y fibras PBT. Los cinco plásticos de ingeniería más prometedores.

El 1,4-butanodiol es la principal materia prima para la producción de tetrahidrofurano, que es un importante disolvente orgánico. El éter de politetrametilenglicol (PTMEG) obtenido tras la polimerización es la principal materia prima para la producción de alta calidad. spandex elástico (fibra Lycra).

El spandex se utiliza principalmente para producir productos de punto muy elásticos, como ropa deportiva y trajes de baño de alta gama.

La γ-butirolactona, el producto posterior del 1,4-butanodiol, es la materia prima para la producción de productos de 2-pirrolidona y N-metilpirrolidona, de los que se derivan la vinilpirrolidona, la polivinilpirrolidona, etc. Serie de productos de alto valor agregado ampliamente utilizados en pesticidas, medicamentos, cosméticos y otros campos.

Actualmente existen cinco rutas principales de materia prima para la producción industrializada de 1,4-butanodiol:

1. Método Reppe que utiliza acetileno y formaldehído como materias primas

La Ley Reppe se introdujo en Alemania Occidental en los años 1930. Un método de producción clásico desarrollado con éxito por G Farben Reppe y otros es el predecesor de BAsP. Este método utiliza acetileno y formaldehído como materias primas para generar 1,4-butanodiol mediante dos pasos de síntesis e hidrogenación. En el primer paso, se genera butinodiol a partir de acetileno y formaldehído, y en el segundo paso, se hidrogena butinodiol para generar 1,4-butanodiol. Este método es un método tradicional para producir 1,4-butanodiol. El primer catalizador de óxido de cobre que utilizaba SiO2 como portador tenía una presión parcial de acetileno en el reactor de hasta 0,5 MPa, lo que hacía que la producción fuera muy insegura. El catalizador mejorado utiliza silicato de aluminio como portador del catalizador de acetileno de cobre y también agrega bismuto para inhibir la reacción de polimerización. Esto supera las deficiencias del proceso original, la temperatura de reacción es uniforme y estable y la seguridad está garantizada. Hay dos procesos del método Reppe, a saber, el método BASF clásico y el método GAF mejorado.

2. Método de butadieno

Utilice butadieno como materia prima para producir 1,4-butanodiol. El equipo de producción establecido incluye el método de acetoxilación de butadieno y el método de cloración de butadieno, y el primero es el principal. método. El método de acetoxilación de butadieno fue industrializado por primera vez por Mitsubishi Chemical Company de Japón en 1970. Este método tiene procesos de producción complejos, alta inversión, catalizadores costosos y un gran consumo de vapor durante el proceso de hidrólisis, pero tiene las ventajas de una fácil disponibilidad de materias primas y alta selectividad de la reacción. La ventaja del fácil ajuste de la proporción de productos de 1,4-butanodiol y tetrahidrofurano.

3. Método de Kuraray utilizando óxido de propileno como materia prima.

Primero, el óxido de propileno se isomeriza catalíticamente en alcohol alílico bajo la acción de un catalizador de ligando de fosfina orgánico. Se lleva a cabo la reacción de hidroformilación. para generar el producto principal Y-hidroxipropionaldehído, que luego se extrae, hidrogena y refina para obtener 1,4-butanodiol. El proceso tiene una inversión baja, es un proceso simple y es competitivo incluso para equipos de nivel de kilotones. Los subproductos tienen un alto valor de utilización. El catalizador a base de rodio puede reciclarse y tiene una larga vida útil. El butanodiol es alto, el consumo de vapor es bajo y el hidrógeno. La formilación y la hidrogenación son reacciones en fase líquida y es fácil cambiar la carga del proceso. La producción de 1,4-butanodiol se puede ajustar según el mercado. La empresa japonesa Kuraray desarrolló este proceso y la empresa japonesa Daicel también construyó un dispositivo de producción de 10.000 t/a, pero no se puso en producción debido a la escasez de materias primas de óxido de propileno en Japón. La empresa Arco Chemical de Estados Unidos utiliza el método de oxidación Haakon *** para coproducir estireno y óxido de propileno. Utiliza óxido de propileno barato para construir una unidad de 1,4-butanodiol de 34.000 t/a y la ha puesto en funcionamiento. Por lo tanto, la economía de este proceso depende en gran medida del precio de la materia prima óxido de propileno.

4. Método de hidrogenación por esterificación de anhídrido maleico

El proceso de hidrogenación en fase gaseosa a baja presión del éster de ácido maleico fue desarrollado con éxito por la British Davy Company ajustando las condiciones del proceso, la BDO. Se puede cambiar, relación GBL, THF. Si desea diseñar la salida de BDO para que alcance el valor máximo en un dispositivo industrial, puede utilizar el equilibrio químico entre BDO y GBL para hacer circular GBE hasta que se agote el GBL, de modo que la salida de BDO pueda alcanzar el valor máximo. Sus ventajas son una alta tasa de conversión de éster, condiciones de reacción suaves, bajos requisitos de material para el equipo, bajo precio del catalizador, larga vida útil, bajos costos de inversión y producción y un amplio rango de ajuste para la proporción de productos de 1,4-butanodiol y tetrahidrofurano.

5. Proceso BP/Lurgi Geminox

Desarrollado conjuntamente por BP y Lurgi de Alemania. Este proceso combina el método de oxidación en fase gaseosa para convertir n-butano en anhídrido maleico y la tecnología de hidrogenación del anhídrido maleico. Aún utilizando la fracción C4 como materia prima, todo el proceso incluye la producción de anhídrido maleico, la hidrogenación del ácido maleico y el refinado de 1,4-butanodiol. Este proceso sólo requiere dos pasos de hidrogenación y refinado para obtener BDO, sin necesidad de un paso de esterificación. Se acorta todo el proceso, se reduce la cantidad de equipos y, en consecuencia, se reducen la inversión en infraestructura y los costos de operación y mantenimiento. Los requisitos de pureza para el anhídrido maleico son relativamente bajos. Este proceso tiene una alta selección de catalizadores y una larga vida útil. No es necesario reemplazar el catalizador. La cantidad de subproductos es pequeña. Puede convertir casi por completo el anhídrido maleico en BDO. También se puede producir modificando ligeramente las condiciones del proceso. en los procesos de hidrogenación, recuperación y purificación de THF y GBL. BP invirtió más de 100 millones de dólares para construir la primera unidad BDO en Lima, Ohio, EE.UU. El proyecto tiene una capacidad de 63.000 toneladas/año. La unidad se puso en funcionamiento en julio de 2000. BP y Lurgi están cooperando para diseñar una segunda unidad, que se espera ahorre entre un 10% y un 20% del costo de la unidad de Lima.

2. Progreso tecnológico

1. Proceso BASF

El método de oxidación en fase gaseosa para convertir el butano de la empresa BASP en anhídrido maleico y la hidrogenación de éster de la empresa Kvaerner Un nuevo butano Se construirá un proceso de conversión a BDO que combina tecnologías en Ludwigshafen, Alemania, para probar un dispositivo de demostración de BDO con una producción anual de 10 toneladas.

Esta tecnología se desarrolló después de que se alcanzara un acuerdo entre BASF y Kvaemer Process Technology. El acuerdo incluía que BASF podría utilizar el anhídrido maleico de Kvaerner para producir butanodiol. El nuevo proceso conjunto pertenece a BASF, mientras que el actual proceso de esterificación y esterificación de hidrogenación sigue siendo propiedad de BASF. Knaerner y pueden seguir concediéndose licencias a terceros. El proceso combinado elimina los procesos de destilación y refinación del anhídrido maleico, lo que puede ahorrar enormemente la inversión. El anhídrido maleico contenido en el disolvente se puede esterificar directamente sin separarlo. El hidrógeno utilizado en el proceso de hidrogenación vaporiza el éster maleato, dejando el disolvente para su reciclaje. El proceso de Kvaerner utiliza un éster intermedio para convertirlo en sustancias ácidas. Se pueden utilizar productos químicos no ácidos, lo que permite el uso de equipos de acero al carbono, y catalizadores a base de cobre en reactores de hidrogenación.

2. Proceso SiSaS

Sisas, con sede en Milán, también ha desarrollado un proceso combinado de anhídrido maleico. Se dice que puede ahorrar mucho inversión y reducir el consumo de materias primas y obras públicas. El subdirector general de la compañía dijo: "Los factores clave en la producción de BDO y sus derivados a partir de butano son la tecnología MA, el proceso de hidrogenación y las economías de escala. Estamos muy cerca de dejar MA por la hidrogenación directa y eliminar la etapa de esterificación", afirmó Sisas. es el productor de menor costo. Algunos otros procesos utilizan procesos tradicionales (como la esterificación MA), lo que limita la escala de operaciones, o deben superar las dificultades de los lechos fluidizados. Actualmente, la empresa está buscando un lugar adecuado en Europa o América para construir un dispositivo de 100.000 toneladas al año utilizando nuevos procesos.

3. Sugerencias para el desarrollo de la producción de 1,4-butanodiol en mi país.

La producción industrial actual de mi país solo cuenta con un conjunto de equipos de procesamiento de aldehído acetilénico y un conjunto de anhídrido maleico. equipos de proceso. La demanda de PBT y poliuretano en mi país está creciendo rápidamente y una gran cantidad del BDO requerido depende de las importaciones. Al mismo tiempo, los recursos de n-butano existentes en mi país aún no se han utilizado plenamente. Por lo tanto, es necesario introducir tecnología extranjera avanzada o utilizar empresas conjuntas y cooperación para aunar recursos en áreas ricas en recursos de n-butano en mi país para construir 1-2 conjuntos de procesos combinados de n-butano-anhídrido maleico-BDO, grandes- escala y producción competitiva El dispositivo es necesario para promover el nivel general de las industrias de anhídrido maleico y BDO de mi país. Sin embargo, al mismo tiempo, cabe señalar que se debe determinar la situación de los recursos de n-butano en cada lugar y que no se debe realizar un desarrollo ciego. Los equipos de producción de anhídrido maleico existentes en mi país también se pueden explorar para llevar a cabo técnicas. transformación basada en el equipo existente, de modo que la solución de anhídrido maleico no necesite ser separada y refinada. La posibilidad de trasladar el proceso a BDO para reducir los costos de producción y mejorar la competitividad en el mercado.

Documentos que vale la pena consultar: /dangyuan/file/3wandun.doc

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