目前 1,3-丁二醇工业生产方法主要是以乙醛为原料,先以 NaOH 等水溶性液体碱为催化剂,在水溶液中经自身缩合反应生成 3-羟基丁醛;然后再以雷尼镍(Raney Ni)等为催化剂,加氢而生成 1,3-丁二醇。两步反应都在反应釜中完成。NaOH 具有腐蚀性,并且无法循环使用,在第一步乙醛缩合反应完成后需要使用醋酸等淬灭反应,会生成含盐废水;雷尼镍催化剂虽然在加氢反应中性质稳定,经过过滤或离心分离之后可以循环使用,但在釜式反应器中由于和搅拌桨不断的碰撞磨损,会使雷尼镍粒径变小,导致分离困难,在使用中也需要补加催化剂。
中国科学院过程工程研究所研发的新工艺采用固定床连续式反应来制备1,3-丁二醇。第一步乙醛缩合反应采用特有的高稳定性固体碱催化剂,无腐蚀性,并且反应物料流出装有固体碱的固定床反应器后,反应即停止,无需再用酸淬灭反应,反应物料中也没有水溶性的盐等废物生成;第二步加氢反应也采用固定床反应器,催化剂固定装填在反应器中,避免了催化剂的磨损。采用固定床连续式反应与采用反应釜的工艺相比,在操作方面也更容易实现自动化控制、降低操作成本。
性能指标:
主要技术指标如下:
缩合反应步骤中乙醛的单程转化率高于 50%,3-羟基丁醛选择性高于90%,副产物主要是丁烯醛;
加氢反应步骤中加氢产物收率高于 95%;固体碱催化剂和加氢催化剂寿命均高于 4000 小时。
相比于目前的生产工艺,该项新技术的特点主要体现在:
反应体系绿色;
连续式生产工艺;
目标产品选择性高。