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《钯碳Pd_C催化剂失活原因分析与改进相关措施.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第18卷第3期化学反应工程与工艺Vol18,No32002年9月ChemicalReactionEngineeringandTechnologySep,2002文章编号:1001-7631(2002)03-0275-04研究简报PdöC催化剂失活原因分析与改进措施陈筱金(上海石化股份公司涤纶事业部, 上海 200540)摘要: 在精对苯二甲酸(PTA)的生产中,有多种原因会导致PdöC催化剂失活,影响其使用寿命。根据多年生产经验及有关测试数据,分析了催化剂失活的机理与原因,并提出了预防与改进的具体措施。关键词:钯炭催化剂; 失活; 分析; 改进中图分类号:TQ032 文献标识码
2、:A1 概 述精对苯二甲酸(PTA)生产技术,最早是由美国Amoco公司开发成功并实现工业化应用的,即Amoco2PTA制造专利。其主要工艺过程为:原料对二甲苯(PX)在乙酸介质中,通入空气液相催化氧化,制成PTA粗制品(CTA),CTA中的对甲基苯甲酸(P2TA)和对羧基苯甲醛(42CBA)中间产物会影响聚酯的酯化反应、缩聚反应和聚酯产品的色相,必须设法除去。1964年,美国Amoco公司与En2gelhard公司合作,开发成功了在钯炭催化剂上通过加氢精制粗TA的方法,将CTA中的42CBA中间产物,在280℃、8MP的反应条件下加氢还原成较易溶于水的对甲基苯甲酸(P2TA),
3、P2TA在水中的溶解度远比TA大,在150℃热水中通过离心分离,能较易从产品中分离,得到PTA产品,其中42-6[1]CBA质量分数≤25×10。工业生产中钯炭催化剂的失活是个严重的问题,失活导致催化剂损耗成本增加,产品中杂质增多,生产能力下降。为此,根据生产与技改的经验,分析催化剂失活的原因并提出相应的改进措施。2 钯炭催化剂的催化与失活机理分析钯炭催化剂上的42CBA加氢精制有右图所示4[2]种反应路径。其中,由42CBA到对甲基苯甲酸的路径为主要[3]反应,其宏观反应速度可表示为dcCBAAB-=kccCBA·cHdt2式中:cCBA——反应系统中42CBA的瞬时浓度mol
4、öL;收稿日期:2002-05-09;修订日期:2002-05-31作者简介:陈筱金(1958-),男,高级工程师。南京雄凯过滤设备有限公司是生产、销售精密过滤系统和金属过滤器材的高新技术企业。自成立以来公司致力于为国内外石油化工、化学、冶金、制药、食品、电力、造船等行业提供不同过滤精度的过滤器及相关过滤组件。公司现提供的过滤组件以金属滤芯为主，包括金属粉末烧结滤芯、五层烧结丝网滤芯、不锈钢烧结毡滤芯，所需原材以进口为主，采用德国技术要求和标准精制而成。www.nj-ga.cn烧结金属过滤器袋式过滤器www.nj-ga.cn烧结金属过滤器袋式过滤器276
5、 化学反应工程与工艺 2002年cH——反应液中溶解氢的浓度molöL。2[5]上述反应遵循以下机理3标记的原子为吸附在Pd上被活化的原子。PdöC催化剂是微晶型催化剂,金属Pd以微晶方式分布在椰壳活性炭微孔表面,溶解于反应液中的H2吸附在Pd微晶表面并形成Pd2H键,H2H被活化,对羧基苯甲醛(42CBA)的C=O键也在3333Pd微晶表面被活化,然后活化的H2H与对羧基苯甲醛(42CBA)活化的C=O键反应,将对羧基苯甲醛(42CBA)加氢还原成对甲基苯甲酸(P2TA)。决定加氢反应速率的主要因素为H2和52HC=O到达活性炭微孔Pd微
6、晶表面的吸附速率,理论上Pd微晶数量愈多愈好,但Pd的晶粒过小,金属粒子与载体的作用太强,则52HC=O和H2难以333与Pd微晶形成Pd2H和52HC=O键,从而失去催化活性。新鲜PdöC催化剂Pd的晶粒平均40～65~,Pd微晶含量约占70%(微晶含量以≤25~的晶粒量占Pd含量比例计),当Pd微晶因各种原因而烧结成长到晶粒平均150~以上,则几乎失去了加氢催化活性。下表为典型的工业催化剂Pd微晶[4]分析数据表1X光衍射测得的Pd晶体大小及微晶含量Table1PdCrystalsizeandthemicrocrystallitecontentmeasuredbyXRD样
7、 品微晶含量,%最大粒径ö~平均粒径ö~A样品7913132134711B样品7010150106215失活样品12101911415610根据多年的工业应用经验,总结出钯炭催化剂的失活主要有以下几种原因与类型:1)金属钯的流失:为了保证加氢反应速率满足生产需要,金属钯微晶一般分布在活性炭靠近表[2]面的微孔内,任何颗粒的直接摩擦都会引起磨损,产生炭粉细粒。据有关资料介绍,钯炭催化剂的细炭粉中平均Pd含量可高达7%,而PdöC催化剂的平均Pd含量仅015%。2)钯晶粒的长大:烧结
