钯催化剂制造活化和再生及回收
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pd催化机理
Pd催化机理指的是在Pd(钯)催化剂存在下的化学反应机制。
钯是一种重要的催化金属,广泛应用在有机合成反应中。
Pd催化机理通常涉及以下几个步骤:
1. 吸附:Pd催化剂表面吸附底物分子。
吸附可以通过物理吸
附或化学吸附实现,这取决于底物的性质和反应条件。
2. 活化:吸附在Pd表面的底物分子发生活化,形成活性中间体。
这一步骤可以通过Pd与表面的配体或其他化合物之间发
生反应实现。
3. 反应:活性中间体在催化剂表面上发生化学反应,通常涉及键的形成、断裂或转移。
这一步骤可能包括氧化、加成、环化等反应。
4. 反应物解除:产物从催化剂表面解离,使催化剂表面重新可用。
解离可以通过热解或反应物降解实现。
5. 催化剂再生:如果催化剂被中毒或失活,通常需要将其再生。
重新活化催化剂可以通过洗涤、还原或其他方法实现。
总的来说,Pd催化机理取决于具体的反应和底物,但以上步
骤是常见的基本过程。
Pd催化剂的广泛应用主要归因于其高
度活性和选择性,以及其在多种有机反应中的适用性。
作者简介:车民,32岁,工程师。
1988年毕业于四川大学化学系有机化学专业,长期从事纺丝助剂的研究开发工作。
专题论述废催化剂中钯的回收技术简述车 民 孙国良 王 文(仪征化纤股份有限公司产品技术开发中心,江苏仪征,211900) 摘 要: 综述了从废催化剂中回收金属钯的研究开发情况,就钯催化剂的回收技术、产品分析等方面的情况作了简要介绍。
关键词: 废催化剂 钯 回收 金属钯(Pd )同其它几种铂族金属(PG M )一样具有优良的耐化学腐蚀能力、极好的高温性能、高的化学活性以及稳定的电学特性。
海绵状钯能吸收大量氢气,是一种选择性良好的低温加氢催化剂。
在工业上很早就开始了钯催化剂的应用[1]。
目前工业上应用量较大的主要有对苯二甲酸(PTA )精制过程中用于42CBA 还原的钯碳催化剂、粗乙烯及粗丙烯加氢脱炔的钯氧化铝催化剂、裂解汽油一段加氢钯催化剂、汽车尾气加氢净化氧化铝基钯催化剂、氨氧化制硝酸所用的铂网—钯催化剂以及其它加氢、脱氧反应的钯催化剂[2]。
钯催化剂的失活主要是由于钯晶粒的增长使其比表面发生较大变化、杂质的覆盖和中毒等原因[3]。
而由于钯所具有的良好耐腐蚀性、高温性能及稳定的电学特性,钯在反应过程中的流失并不很大,废钯催化剂与新鲜催化剂相比钯含量差值不大。
这就使得对催化剂中的钯进行较完全的回收成为可能。
钯金属在地壳中的含量稀少而且分布很不均匀。
目前已探明储量仅15000吨左右。
从废钯催化剂中回收金属钯具有重要的意义和巨大的经济效益。
国内外对钯的回收的研究早已开展,目前范围逐渐扩大,回收及其它相关技术日趋成熟。
1 回收技术总括钯催化剂的回收技术,主要流程分为两个步骤:一是预处理,即将钯与担体分离,使其浓缩于溶液中或浓缩为粗钯。
二是精炼,使用多种技术将钯精炼为含量在99195%左右的高纯单质钯。
111 预处理技术废钯催化剂中钯的含量大多数为千分之几,吸附于担体上,在回收时必须经过分离浓缩。
常用的担体有Χ2A l 2O 3、Α2A l 2O 3、A l 2O 32Si O 2、活性炭、CaCO 3、Si O 2等[2]。
钯碳催化剂的制备与回收A 载体活性炭的处理1、将150g活性炭,270ml和180ml浓硫酸依次倒进瓶里摇匀,装上回流装置2、加热回流半个小时后过滤,滤渣加水洗涤,再过滤,如此反复水洗,过滤,直至中性,110℃烘干。
3、将所得活性炭再用上述方法重复处理3次B 催化剂的制备1、将氯化钯50g,蒸馏水240ml和浓硫酸34ml依次倒进具有回流装置的瓶里,加热回流至氯化钯完全溶解,得a溶液2、将800g无水醋酸钠加3000ml蒸馏水,搅拌至无水醋酸钠完全溶解,得b溶液3、将b溶液倒入a溶液中,搅拌均匀,加入300g处理过的活性炭,通氢气,氢气吸收量为10L4、吸完氢气后过滤,滤渣加水洗,再过滤。
如此反复水洗,过滤直至中性,晾干C 氯化钯的回收1、将效能已经降低的催化剂(回收催化剂)放到坩锅里拿到电炉上灼伤,将活性炭烧成灰(本过程一般插在氢化的空挡时间)2、将一定量的烧碳后的回收催化剂乘重,放入到洁净的足够大的烧杯中,加入一定量的盐酸(回收催化剂:盐酸=1g:10ml),边加热边搅拌,保持30min3、过滤,加蒸馏水洗,然后过滤,如此反复水洗,过滤,直至所用蒸馏水无色4、将滤渣徐徐加到王水中(回收催化剂:王水=1g:20ml),,边加边搅拌,完毕,再充分搅拌5min,过滤,滤渣用100ml王水再溶解一次,再过滤,所得滤渣弃掉5、将所得溶液浓缩至200ml以下,加200ml浓盐酸,再浓缩至200ml以下,再重复加盐酸和浓缩一次6、加入一定量的蒸馏水(回收催化剂:蒸馏水=1g:15ml),分次加入氢氧化钠,使溶液强碱,加入过量水合阱,使钯黑沉淀7、过滤,加蒸馏水洗,然后过滤,如此反复水洗,过滤,直至所用蒸馏水中性8、将过滤所得钯黑放入到洁净的足够大的烧杯中,用一定量的王水(回收催化剂:盐酸=1g:20ml)溶解,浓缩至200ml以下,加200ml浓盐酸,再浓缩至200ml以下,再重复加盐酸和浓缩一次,直至蒸干9、将蒸干后的氯化钯放到坩锅里烧至300℃,保持30min,取出冷却,称重。
药厂废钯催化剂随着现代化工业的迅速发展,各种化学反应的催化剂也越来越多地被广泛应用于生产中。
其中,钯催化剂是一种非常重要的催化剂,它在化学合成、有机合成、医药合成等领域中都有着广泛的应用。
但是,随着钯催化剂的使用量不断增加,相应的废钯催化剂也越来越多地被产生出来。
这些废钯催化剂对环境和人类健康都有着很大的危害。
因此,如何有效地处理废钯催化剂已经成为一个非常紧迫的问题。
钯催化剂的应用钯是一种非常重要的催化剂,它的应用非常广泛。
钯催化剂可以催化各种化学反应,如氧化、加氢、羰基化、酰化等。
在有机合成中,钯催化剂可以用于芳香族化合物的合成、烯烃的合成、不对称合成等。
在医药合成中,钯催化剂也被广泛应用,如合成药物、合成化合物等。
废钯催化剂的危害虽然钯催化剂在生产中有着广泛的应用,但是废钯催化剂的处理却非常困难。
废钯催化剂中含有大量的有害物质,如钯、银、铜、铁等金属物质,这些物质对环境和人类健康都有着很大的危害。
例如,钯是一种有毒的金属,它可以对生物体造成严重的伤害,甚至导致癌症等疾病。
因此,废钯催化剂的处理已经成为一个非常紧迫的问题。
废钯催化剂的处理方法为了有效地处理废钯催化剂,人们采用了多种处理方法。
其中,最常用的方法是回收钯催化剂。
回收钯催化剂可以有效地减少废钯催化剂的产生,同时也可以节约成本。
回收钯催化剂的方法有很多种,如化学法、物理法、生物法等。
化学法是最常用的方法,它可以通过化学反应将废钯催化剂中的钯分离出来,并进行回收利用。
物理法则是利用物理方法将废钯催化剂中的钯分离出来,如溶剂萃取法、离子交换法、膜分离法等。
生物法是利用生物体对废钯催化剂中的钯进行吸附、吸收等作用,从而达到回收钯的目的。
除了回收钯催化剂之外,还可以采用其他方法进行废钯催化剂的处理。
例如,可以采用焚烧法将废钯催化剂烧毁,这样可以有效地减少废钯催化剂对环境和人类健康的危害。
另外,还可以采用地下水循环法将废钯催化剂中的有害物质降解分解,从而达到处理废钯催化剂的目的。
回收废钯催化剂怎么处理的废钯催化剂是一种含有钯元素的废弃物,由于其具有较高的钯含量,因此具有较高的价值。
废钯催化剂的回收处理可以实现资源的再利用,同时也有助于减少环境污染。
下面将介绍废钯催化剂的处理方法及其回收利用的过程。
废钯催化剂的处理方法主要有以下几种:物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法主要是通过物理手段将废钯催化剂进行分离、提取钯含量较高的部分。
这种方法操作简单,但是提取率相对较低,适用于钯含量较高的废钯催化剂。
常见的物理方法有重力分离、过滤、沉淀等。
化学方法是指利用化学反应来处理废钯催化剂,将钯与其他杂质分离。
化学方法的优势在于可以获得较高的提取率,适用于钯含量较低的废钯催化剂。
常见的化学方法有浸出法、溶解法、析出法等。
生物方法是指利用生物体或生物酶来处理废钯催化剂,通过生物的吸附、降解作用将废钯催化剂中的钯与其他杂质分离。
生物方法具有环保、无毒性的优点,但提取率相对较低。
常见的生物方法有微生物吸附法、酶法等。
回收废钯催化剂的利用过程主要包括以下几个步骤:收集、分离、提取和再利用。
收集废钯催化剂是指将产生废钯催化剂的工业企业进行收集,避免废弃物的随意排放和浪费。
收集可以通过回收公司等专门机构进行,也可以通过和废钯催化剂产生单位签订合作协议等方式进行。
分离是将收集到的废钯催化剂进行判断、分类,目的是为了确定钯含量较高的部分以便后续的提取工作。
分离的方式可以是物理分离、化学分离或生物分离等。
提取是指将废钯催化剂中的钯元素分离出来,使其达到一定的纯度。
提取的方式可以根据废钯催化剂的性质和钯含量来选择相应的方法,常见的方法有浸出、溶解、化学反应等。
提取后得到的钯可以是固体、溶液或气体的形式。
再利用是指将提取得到的钯进行加工处理,使其达到再利用的条件。
再利用的方式可以是将钯直接用于生产中,也可以是将钯进行加工、合金化等,制成钯合金材料,再用于制造行业。
总结起来,废钯催化剂的处理方法包括物理方法、化学方法和生物方法。
钯催化剂的回收方法钯催化剂是一种广泛应用于有机合成和工业生产中的重要催化剂。
然而,随着时间的推移,钯催化剂会逐渐失活,需要进行回收和再利用。
本文将介绍几种常见的钯催化剂回收方法,包括物理方法和化学方法。
物理方法是指通过物理手段将钯催化剂与废料分离的方法。
其中一种常见的物理回收方法是溶剂抽提法。
该方法利用不同溶剂对钯催化剂和废料的差异溶解性进行分离。
首先将废料与溶剂混合,然后通过抽提的方式将溶解了钯催化剂的溶液与废料分离。
随后,通过蒸发溶剂,可以得到纯净的钯催化剂。
另一种物理回收方法是离心分离法。
该方法利用钯催化剂与废料在离心力作用下的不同沉降速度进行分离。
首先将废料与溶液混合,然后通过离心机进行离心分离。
由于钯催化剂的比重较大,所以会在离心过程中沉积到底部,而废料则会悬浮在上层。
通过倒掉上层的废料,就可以得到纯净的钯催化剂。
化学方法是指通过化学反应将钯催化剂从废料中提取出来的方法。
其中一种常见的化学回收方法是还原法。
该方法利用还原剂将废料中的钯氧化物还原为金属钯。
首先将废料与还原剂混合,然后加热反应,使钯氧化物还原为金属钯。
随后,通过过滤或离心分离,可以得到纯净的金属钯。
另一种化学回收方法是络合法。
该方法利用络合剂与废料中的钯形成络合物,然后通过化学反应将络合物分解,得到纯净的钯催化剂。
首先将废料与络合剂混合,使钯形成络合物。
然后,通过加入适当的反应剂,将络合物分解,得到纯净的钯催化剂。
除了以上介绍的物理和化学方法,还有一种常见的回收方法是烧结法。
该方法利用高温将废料中的有机物烧掉,只留下钯催化剂。
首先将废料放入高温炉中,加热烧烤一段时间,使有机物燃烧殆尽。
随后,将残留物冷却后取出,即可得到纯净的钯催化剂。
在实际应用中,选择何种回收方法取决于废料的性质、回收成本和回收效率等因素。
不同的回收方法有不同的优缺点,需要综合考虑选择合适的方法。
此外,钯催化剂回收过程中还需要注意环境保护和安全操作,避免对环境和人体造成危害。
钯碳催化剂的应用和失活原因及再生摘要:对钯碳催化剂在精细化工中加氢的应用、催化剂失活的多种原因和再生进行了分析,把催化剂的失活原因归纳为活性组分流失、中毒、堵塞、烧结四大类,文章提出了对催化剂的再生,利用甲醛溶液还原可以有效再生失活钯碳催化剂。
关键词:钯碳催化剂加氢应用催化剂失活再生钯碳催化剂是一种常用的加氢催化剂,广泛应用双键加氢、硝基和亚硝基加氢、芳香族化合物加氢等领域。
钯碳催化剂的制备一般采用浸渍法,一般包括载体碱化预处理,活性金属通常是氯化钯溶液或醋酸钯溶液浸渍、还原、蒸馏水洗去杂质离子、真空密封包装等步骤,还原过程一般采用氢气、肼、甲醛溶液、次磷酸纳,硼氢化纳还原。
一、钯炭催化剂在精细化工中加氢主要有如下应用1.双键加氢双键加氢在石油化工及精细化工中很常见。
收率依据不同的分子有些不同,一般收率多在90%以上,有的收率会在99%,双键加氢的实例有:甲基顺丁烯二酸加氢声成甲基丁二酸,顺T烯二酸酮:加氢生成丁二酸,3一烯基一2一甲氧基一苯酚加氖生成二氖丁香酚。
以及在VE生产巾的中间品法尼基丙酮加氢。
王碧玉[1]等人研究使用钯炭催化剂加氖还原一蒎烯工艺,文献显示在采用钯炭为催化剂,常压,120℃条件下,蒎烯经3 h反应,蒎烷的收率为98%以上。
2.硝基加氢绝大多数芳胺来自相应的硝基化合物,主要芳胺工业制法有三种,①铁粉、硫化碱或水合肼还原:②磺化氨基反应;③催化加氖还原。
,周尽花等[2]人详细研究了5一硝基一1.10一邻菲罗啉还原合成5一氨基一l,l0一邻菲罗啉的化学还原丁岂和用钯炭催化剂氢化还原T岂的区别,其中氯化亚锡一盐酸还原产率为l0.8%,使用铁粉一硫酸还原的收率为36.9%,使用5%钯炭一水合肼的相转移加氢还原的收率为90.2%,收率得到了极大的提高。
3.芳香族化合物加氢芳香族加氢包括苯环加氢以及稠环加氢,其中包括芳香族加氢生成环烷,芳香族化合物部分加氢,上成部分加氢芳香族化合物,毗啶加氢生成哌啶。
贵金属催化剂是一类含有贵金属元素的化学催化剂,主要用于催化反应中的氧化、还原、氢化、脱氢等反应。
贵金属催化剂在化工、石油、化肥、医药等行业中具有广泛的应用,因其催化活性高、稳定性好、选择性强、反应速度快等特点而备受重视。
然而,贵金属催化剂在使用过程中会逐渐失去活性,需要进行回收和精炼。
贵金属催化剂的回收精炼工艺对保护环境、节约资源、降低生产成本具有重要意义。
本文将介绍几种常见的贵金属催化剂的回收精炼工艺,包括铑催化剂、铂催化剂、钯催化剂等。
1. 铑催化剂的回收精炼工艺铑是一种稀有贵金属,广泛用于化工生产中的催化剂。
铑催化剂在使用过程中会因受到氧化、硫化等因素的影响而失去活性。
回收铑催化剂的工艺主要包括以下几个步骤:首先是铑催化剂的收集和分离,然后进行还原处理,接着进行铑的萃取和精炼,最后得到高纯度的铑产品。
2. 铂催化剂的回收精炼工艺铂是一种重要的贵金属催化剂材料,其回收精炼工艺主要包括铂催化剂的收集、破碎、焙烧、浸出、还原、铂的萃取和精炼等步骤。
其中,还原和浸出是铂催化剂回收中的关键环节,需要采用适当的还原剂和浸出剂,并控制好反应条件,以提高铂的回收率和产品纯度。
3. 钯催化剂的回收精炼工艺钯是一种重要的贵金属催化剂材料,其回收精炼工艺主要包括钯催化剂的收集和分离、焙烧、浸出、萃取、还原、精炼等步骤。
在钯催化剂的回收工艺中,焙烧和浸出是非常关键的步骤,需要控制好温度和时间,选择适当的浸出剂和浸出条件,以最大限度地提高钯的回收率和产品纯度。
在实际生产中,不同种类的贵金属催化剂的回收精炼工艺可能会有所差异,但总体来说都包括收集、分离、破碎、焙烧、浸出、还原、萃取和精炼等步骤。
在进行回收精炼工艺时,需要根据催化剂的具体成分和物化性质,选择合适的工艺条件和操作方法,以确保回收率和产品质量。
还需要重视环保和安全,合理处理废水、废气和废渣,防止对环境造成污染和对人员造成伤害。
在实践中,利用化学、物理、分离、提纯等多种技术手段,结合先进的设备和工艺流程,可以有效地实现贵金属催化剂的回收和精炼,实现资源的循环利用,降低生产成本,保护环境。
钯炭催化剂回收工艺在化工行业中,钯炭催化剂是一种非常重要的催化剂。
由于其高效、稳定的特性,被广泛应用于有机合成、化学催化等领域。
然而,钯炭催化剂的高成本和稀缺性使其在使用过程中需要进行回收与再利用。
本文将介绍一种高效的钯炭催化剂回收工艺,以解决回收成本高和资源浪费的问题。
钯炭催化剂的回收是一项复杂的工艺过程。
首先,需要将含有钯炭催化剂的反应废物进行碱性水洗,以去除表面的有机残渣和杂质。
然后,将洗净的废物溶液与氯化铵进行反应,生成氯化钯。
接下来,通过水洗和蒸馏等步骤,将氯化钯转化为钯粉末。
最后,使用活性炭吸附和高温还原等手段,将钯粉末还原为纯钯。
这种回收工艺具有多个优势。
首先,使用碱性水洗可以高效地去除表面的有机残渣和杂质,提高钯炭催化剂的回收率。
其次,通过与氯化铵反应,可以将钯转化为可溶性的氯化钯。
然后,通过水洗和蒸馏等步骤,可以将氯化钯转化为钯粉末,方便后续的处理和回收。
最后,使用活性炭吸附和高温还原等手段,可以高效地将钯粉末还原为纯钯,实现钯炭催化剂的回收与再利用。
此外,钯炭催化剂回收工艺还有一些需要注意的问题。
首先,废物处理过程中需要保持良好的操作条件,避免产生有害气体和废水。
其次,回收过程中的设备和试剂需要经过严格的检验和评估,确保其安全可靠。
此外,工艺流程中的各个步骤需要严格控制,避免产生杂质和损失钯催化剂。
总而言之,钯炭催化剂回收工艺是一项复杂但必要的工艺。
通过使用碱性水洗、氯化反应、蒸馏和还原等步骤,可以高效地将废弃的钯炭催化剂回收与再利用。
这不仅可以降低生产成本,减少资源浪费,还可以保护环境,实现可持续发展。
我们有理由相信,在不断的技术创新和工艺改进的推动下,钯炭催化剂回收工艺将变得更加高效和可靠。
钯铂催化剂回收
钯铂催化剂是一种高价值的催化剂,通常用于化工、医药、电子等领域的生产过程中。
催化剂的使用后,随着时间的推移,其催化活性会逐渐降低,需要进行回收和再生。
以下是钯铂催化剂回收的方法:
1.化学回收法:将钯铂催化剂置于强酸或强碱溶液中,使其溶解并生成可回收的盐酸或氯化铂钯。
然后,通过加入还原剂使其还原为钯铂金属,最后进行精炼、过滤等步骤,得到纯净的钯铂金属。
2.物理回收法:通过高温焙烧或氧化等方法将钯铂催化剂中的有机物和杂质烧掉,得到钯铂金属粉末。
然后,使用各种方法,例如溶剂抽提、离子交换、蒸馏等将其分离纯化,得到高纯度的钯铂金属。
3.生物回收法:利用某些微生物或生物酶对催化剂中的有机物和杂质进行生物降解,然后使用物理或化学方法对钯铂金属进行回收和精炼,最终得到高品质的钯铂金属。
需要注意的是,钯铂催化剂回收过程中需要注意安全和环保问题,避免对环境和人体造成污染和伤害。
同时,回收后的钯铂金属也需要经过检测和验证,以确保其品质和性能符合要求。
回收钯碳催化剂工艺流程
1、原料研磨:将钯碳催化剂原料经过粉碎机研磨,获得米级细度;
2、颗粒分离:利用分离机将碳钯催化剂细粉筛分,分离出不符要求粒
径范围内的颗粒;
3、烧结制备:将分离后的颗粒加入一定量的绑定剂,经过固定热处理,使其烧结成固体大颗粒;
4、干燥烧制:将烧结出的大颗粒经过干燥,以控制水分含量,再经过
烧制,固定催化剂的化学结构;
5、调节粒径:将烧制后的催化剂经过筛分机调节粒径,达到指定的大小;
6、加工洗涤:将符合粒径的催化剂经过公定的化学加工洗涤,控制金
属成分的浓度;
7、回收:将经过加工洗涤的催化剂回收,备用。
非均相钯催化剂非均相钯催化剂是一种重要的催化剂,广泛应用于有机合成领域。
它具有高活性、高选择性和良好的可再生性等特点,在有机合成反应中发挥着重要作用。
非均相钯催化剂的定义是指钯(Pd)作为催化剂存在于反应体系中,而不是以溶解态存在。
这种催化剂通常以固体或纳米颗粒的形式存在于反应体系中,与反应物发生相互作用,促进反应的进行。
与均相催化剂相比,非均相钯催化剂具有更高的催化活性和选择性,且易于回收和再利用。
在有机合成反应中,非均相钯催化剂被广泛应用于碳碳键的构建、碳氧键的形成以及碳氮键的合成等重要步骤。
例如,Suzuki-Miyaura偶联反应是一种常用的碳碳键构建方法,非均相钯催化剂可以有效催化此类反应。
该反应通过钯催化剂催化芳基硼酸与芳基卤化物的偶联反应,形成新的碳碳键。
此外,非均相钯催化剂还可以催化氢化反应、还原反应、羰基化反应等多种有机合成反应。
非均相钯催化剂的催化性能与其表面特性密切相关。
催化剂的表面结构和活性位点的分布对催化活性和选择性起着关键作用。
因此,研究人员通过调节催化剂的形貌、晶体结构以及表面修饰等方法来改善其催化性能。
例如,可以通过合适的合成方法制备出具有高比表面积和丰富活性位点的纳米颗粒催化剂,从而提高催化剂的活性和选择性。
非均相钯催化剂还可以与其他催化剂或辅助剂配合使用,以提高催化反应的效率和选择性。
例如,可以将非均相钯催化剂与胺和磷酸配体等配合使用,形成配合物催化剂,提高催化反应的效果。
非均相钯催化剂在有机合成领域具有广泛的应用前景。
随着对催化剂性能的深入研究和理解,相信非均相钯催化剂在有机合成领域将发挥越来越重要的作用。
通过不断地改进催化剂的设计和合成方法,将进一步提高非均相钯催化剂的活性和选择性,为有机合成化学提供更多的可持续发展解决方案。
金属钯的独特性能
元素钯在元素周期表中属于第10族
ⅧB铂族金属,原子序数46,稳定同位素有102,104,105,106,108,110。
密度(20℃)12.02g/cm,熔点1555℃,沸点2964℃,氧化态有+2、+3、+4价。
银白色带有光泽金属,具有延展性,可压延成薄片,耐腐蚀,能溶于氧化性的酸,例如浓硝酸和发烟硫酸,以及熔融的碱中。
钯吸收和透过氢气的能力极强,常温下能吸收350~850相当于本身体积的氢气。
240℃时1mm厚,1cm大的钯片每秒钟可透过42.3mm的氢气。
由于金属钯这些特殊的性能,因此非常适用于制造加氢和脱氢反应用催化剂。
钯催化剂的种类和应用
钯催化剂的种类很多,简单地可分为有载体的钯催化剂和无载体催化剂,在实际应用中,基本上都是有载体的钯催化剂,这些载体主要有各种氧化铝、沸石、碳载体等,在化工过程中主要应用在各种加氢还原过程。
既有全加氢,也有选择加氢,既有气相过程、也有液相过程。
这些典型的过程有:醇、醛、酸、酯、酸酐、芳烃、杂环化物中不饱和键的加氢饱和,加氢还原反应。
例如乙烯、丙烯、丁烷丁烯馏分中炔烃、二烯烃的选择加氢脱除。
采用含千分之几钯含量的氧化铝载体催化剂。
反应条件一般在50~150℃,压力0.5~3MPa,气相或液相进行。
又如醋酸或醋酸乙酯加氢生产乙醇,顺丁烯二酸酐加氢生产丁二酸,进一步加氢生产丁二醇。
糠醛加氢脱羰基生产呋喃,进一步加氢生产四氢呋喃。
一般采用含钯量在百分之几的钯含量的碳载体催化剂,成功地实现了大规模工业化生产。
反应条件最为苛刻的是对苯二甲酸中微量对羧基苯甲醛的脱除。
对二甲苯氧化生产对苯二甲酸中含有0.1~0.5%的对羧基苯甲醛,后者的存在,影响聚酯的质量,必需去除至25ppm以下,采用含钯6%的钯—碳催化剂,在10MPa及200~300℃高温,对对苯二甲酸水溶液条件下进行加氢反应,实现了对苯二甲酸的精制。
钯催化剂制造、活化和再生及回收
钯催化剂一般都是通过浸渍的方法将活性组分钯及各种助催化剂活性组分载在载体上。
浸渍法是制造载体催化剂最有效和简单常用方法,一般的制造程序是将活性组分的一种可溶性盐,按比例配制成浸渍液,将选择好的一定量载体放入浸渍液中,待吸附饱和后,将负载的载体进行干燥、焙烧、活化等步骤制成催化剂。
这种方法虽然简单,但整个制作过程,包括载体种类和性能、不同活性组分品种和负载量,以及浸渍方式、干燥、焙烧、活化条件,方式,次序等都会影响成品催化剂的性能。
研究者只有在催化剂理论,实践经验的指导下,
通过实际物料不同条件下的反复试验,各种现代化检测分析仪器对催化剂结构、性能等的分析测定等研究,才能评选出一种性能优越的钯催化剂品种。
浸渍法制成的钯催化剂,负载到载体上的是钯的盐,而具有催化活性的是金属钯。
将钯盐转变成金属钯的过程称为钯催化剂的活化过程,一般是在氢气流下高温焙烧,将钯盐转变成氧化物,再转变成具有催化活性的多孔、均匀、微粒的金属钯。
钯催化剂虽然具有活性高、选择性好的性能,但是硫化物、砷化物、一氧化碳、等杂质,以及副反应生成的各种重组分、焦质等会使钯催化剂中毒,活性和选择性下降,直到没有催化活性,这种过程称为失活过程。
为了保持钯催化剂的高活性,就需要在原料中减少或除去这些有害物。
但在钯催化剂的使用过程中也会有因催化剂本身颗粒聚集、晶格变化等原因而活性下降,这就需要对失活的催化剂进行再生活化,活化的方法类似于制造过程的焙烧和活化。
重新恢复活性的钯催化剂可以重新进行使用,直到完全失去活性,不能再生。
这个使用过程就是催化剂的寿命,钯催化剂是长寿催化剂,可以经受多次再生活化,寿命可到数年。
失活的钯催化剂一般要对金属钯进行回收,回收的方法是用硝酸将废催化剂上的钯溶解成硝酸钯,然后再通过各种净化提纯步骤,氢气还原成金属钯,再用作新的钯催化剂的制造。