雙氧水鈀觸媒的使用和再生

高利軍

摘要：介紹了鈀觸媒的使用、影響因素和再生方法。

關(guān)鍵詞：鈀觸媒;使用;再生

蒽醌法生產(chǎn)雙氧水是以2-乙基蒽醌和四氫2-乙基蒽醌為載體，重芳烴和磷酸三辛酯為混合溶劑（體積比為C9：TOP=75：25），配制成工作液。該工作液與氫氣一同進入裝有鈀觸媒的固定床內(nèi)，在壓力0.20～0.35MPa和溫度35～70℃下進行氫化反應(yīng)，得到相應(yīng)的氫蒽醌溶液（氫化液）。氫化液在氧化塔內(nèi)壓力0.15～0.30MPa和溫度45～55℃條件下用空氣進行氧化，氫化液中的氫蒽醌還原成原來的蒽醌，同時生成雙氧水。

1.鈀觸媒的使用

1.1反應(yīng)溫度

氫化反應(yīng)需要一定的初始溫度，視觸媒活性而定，一般為35～70℃。蒽醌的加氫反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程中溫度不斷升高，因此要控制反應(yīng)溫度不宜過高，以免發(fā)生明顯副反應(yīng)，使蒽醌出現(xiàn)明顯降解。在鈀觸媒氫化塔運轉(zhuǎn)初期工作液進料溫度控制在35～50℃之間的某一點。正常工藝狀況下，工作液在塔中氫化反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量將使工作液出料溫升6～12℃。

1.2反應(yīng)壓力

壓力提高有利于加氫反應(yīng)，氫化壓力一般控制在0.2～0.35MPa，也應(yīng)視鈀觸媒活性而定。氫化壓力對降解的作用不很顯著，但壓力增加會促進四氫蒽醌的生成。

1.3氫化液循環(huán)

氫化液循環(huán)可以增加氫氣溶解量，加快觸媒表面的更新，有利于工作液均勻分布，防止局部溫升過高，從而使加氫反應(yīng)加快和整塔趨于均勻，防止局部氫化過度發(fā)生降解。

氫化液循環(huán)量在固定床允許的情況下，一般控制在工作液循環(huán)量的30～70%。但加大氫化液循環(huán)有促使2-乙基蒽醌向2-乙基四氫蒽醌轉(zhuǎn)化的趨勢，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實際情況靈活掌握。

1.4氫化堿度

加氫反應(yīng)在微堿性條件下進行，工作液堿度應(yīng)控制在≤15mg/L。工作液堿性不能過高，避免出現(xiàn)氧化堿性，導(dǎo)致工作液降解和雙氧水分解。

1.5工作液含水量

工作液含水量增加（如漏進冷卻水或蒸汽;工作液中雙氧水含量高等），可造成氫化效率下降。

2.鈀觸媒的再生

經(jīng)周期性運轉(zhuǎn)，鈀觸媒活性逐漸下降，則需要對鈀觸媒進行再生。

方法一：此方法操作簡單，適用于工況較好時采用。再生步驟如下：

（1）裝置停車后將固定床內(nèi)工作液全部排入固定床氣液分離器及工作液貯槽內(nèi)，床內(nèi)保持氮氣氣氛。關(guān)閉固定床到氣液分離器的閥門。

（2）打開蒸汽閥，使?jié)裾羝韧ㄟ^再生蒸汽凈化器除去可能夾帶的鐵銹后，再進入被再生的床層頂部，同時加入適量的純水，控制床內(nèi)再生溫度為100～110℃。

（3）由床底流出的含水蒸汽，經(jīng)再生蒸汽冷凝器冷凝，冷凝液進入冷凝液計量槽。開始再生時，由于催化劑中吸附有工作液，吹出的蒸汽中夾帶有工作液，將在冷凝水計量槽中分層，排出水后的工作液，經(jīng)過適當?shù)奶幚砗蠡厝胂到y(tǒng)繼續(xù)使用。

（4）進床的蒸汽量，根據(jù)冷凝水量控制，以每噸鈀觸媒每小時消耗0.5t左右蒸汽為宜，再生時間為16-24h左右，如蒸汽量不足，可適當延長時間。冷凝水清澈透明時停止再生。

（5）再生結(jié)束后，趁熱用氮氣將床內(nèi)水吹干。

方法二：此方法操作復(fù)雜，再生后鈀觸媒使用周期長。再生步驟如下：

（1）停車后將固定床內(nèi)工作液全部排入工作液貯槽內(nèi)，床內(nèi)保持氮氣氣氛。關(guān)閉固定床到氣液分離器的閥門。

（2）打開蒸汽閥，使?jié)裾羝韧ㄟ^再生蒸汽凈化器除去可能夾帶的鐵銹后，再進入被再生的床節(jié)頂部，同時加入適量的純水，控制床內(nèi)再生溫度為100～110℃。

（3）由床底流出的含水蒸汽，經(jīng)再生蒸汽冷凝器冷凝，冷凝液進入冷凝液計量槽。開始再生時，由于催化劑中吸附有工作液，故吹出的蒸汽中夾帶有工作液，將在冷凝水計量槽中分層，排出水后的工作液，經(jīng)過適當?shù)奶幚砗罂苫厝胂到y(tǒng)繼續(xù)使用。

（4）進床的蒸汽量，根據(jù)冷凝水量控制，以每t催化劑每小時消耗0.5t左右蒸汽為宜，再生時間為16-24h左右，冷凝水清澈透明為止。

（5）氫化液氣液分離器內(nèi)加入80℃左右熱水，水位控制在氫化液氣液分離器上限，開啟氫化液循環(huán)泵往再生鈀觸媒床內(nèi)打循環(huán)，氫化液氣液分離器液位計幾無液面后停泵，等水回流至液位不再上漲后再開泵，如此間歇反復(fù)循環(huán)。循環(huán)幾次后，從氫化液氣液分離器排污管排水觀察循環(huán)水清潔情況，如循環(huán)水很臟，換水循環(huán)。

（6）鈀觸媒層控制溫度80～90℃之間，如溫度偏低，可開小量再生蒸汽提溫，達到溫度后關(guān)閉再生蒸汽。

（7）氫化液氣液分離器排污管排出水清澈透明后停止循環(huán)，分別加入60℃、40℃水再循環(huán)兩遍，將鈀觸媒層溫度降至30～40℃之間，然后將觸媒層水空干排凈。

（8）將鈀觸媒層卸料口打開，將濕鈀觸媒扒出分裝入袋并扎緊袋口。

（9）將扒出的鈀觸媒用40℃左右芳烴浸泡半小時，期間用木耙翻動洗滌，洗至鈀觸媒表面干凈無黃綠粘附物為止，之后將鈀觸媒放到不銹鋼篩網(wǎng)上空干芳烴。

（10）將空干芳烴的鈀觸媒用熱去離子水沖洗干凈，洗凈鈀觸媒空干水分后放到塑料布上攤薄曬干。洗干凈的鈀觸媒曬干后表層呈灰白色，未洗干凈曬干的鈀觸媒表層呈黃綠色有蒽醌系包覆物。

（11）將洗滌干凈曬干的鈀觸媒過篩后裝入包裝袋內(nèi)，按裝填方案重新裝填。

3.鈀觸媒的柔化

使用清潔的重芳烴，用氫化液循環(huán)泵連續(xù)或間斷打循環(huán)鈀觸媒4～8h。如遇邊生產(chǎn)邊柔化無法用氫化液循環(huán)泵循環(huán)芳烴時，可接臨時管將芳烴打入塔內(nèi)浸泡16-24小時方式進行柔化，重芳烴量約是鈀觸媒重量的2倍。

鈀觸媒柔化結(jié)束后，塔內(nèi)的重芳烴經(jīng)氫化液過濾器過濾后進入氫化液貯槽處理后另用，通氮氣進行置換鈀觸媒床層，置換合格后保持床內(nèi)壓力0.2～0.3MPa。然后，按照正常的開車流程使用鈀觸媒。

4.小結(jié)

要充分認識到鈀觸媒在雙氧水工藝中的重要地位，重視反應(yīng)過程中對鈀觸媒的影響因素，認真、安全進行工藝操作和鈀觸媒再生，充分延長鈀觸媒使用周期，從而創(chuàng)造出較好的經(jīng)濟效益。