脫鹵偶聯反應鈀碳催化劑應用探析

陳榮順

摘 要：分析了脫鹵偶聯反應影響Pd/C催化劑套用的原因，通過優化工藝設備條件，防止催化劑失活、流失及對催化劑的活化處理，提高了催化劑套用次數，極大降低了生產成本。

關鍵詞：4-氯鄰苯二甲酸 脫鹵偶聯 Pd/C 套用

一、前言

4-氯鄰苯二甲酸脫鹵偶聯反應產物是合成聚酰亞胺的主要中間體。目前，脫鹵偶聯反應所采用的催化劑為鈀碳（Pd/C）。鈀碳催化劑價格昂貴，因此鈀碳催化劑套用次數的多少，對工廠的經濟效益影響較大。通過有效的技術措施提高鈀碳催化劑在脫鹵偶聯反應中的套用次數，降低生產成本有利于提升工廠整體的市場競爭力。

二、脫鹵偶聯工藝簡述

4-氯鄰苯二甲酸溶于氫氧化鈉水溶液中，形成4-氯鄰苯二甲酸二鈉鹽，在Pd/C催化劑的促進下，滴加甲醇作為還原劑，脫鹵偶聯生成3，3，，4，4，-聯苯四甲酸四鈉鹽，反應結束后過濾出Pd/C催化劑套用，母液酸化生成3，3，，4，4，-聯苯四甲酸脫水生成3，3，，4，4，-聯苯四甲酸二酐用于合成聚酰亞胺。

反應方程式：

三、影響Pd/C催化劑套用的因素

1.中毒

在本工藝過程中，硫是引起Pd/C催化劑中毒的主要因素。硫化物（如H2S、硫酸鹽等）隨反應物料進入反應體系與Pd發生反應后，生成鈀的硫化物（如硫化二鈀、硫化四鈀），它們部分溶于水中過濾時隨母液流失；部分又被氫還原成大晶粒的金屬單質鈀，這種大晶粒鈀比分散狀態下的微晶鈀活性低得多。由于鈀的流失和活性降低，鈀碳催化劑的活性隨之降低直至嚴重失活而不能重復套用。

2.結垢

一些無機及有機雜質隨原輔材料進入反應體系后，吸附在鈀碳催化劑的活性炭表面和微孔內，使催化劑活性炭的比表面積降低而影響鈀碳催化劑的活性。

3.燒結

脫鹵偶聯反應過程中生產的Cl-及其它非金屬離子和物料及設備中帶人的Cr3+、Fe3+、Co2+、Cu2+等金屬離子能與鈀反應引起化學燒結而影響鈀碳催化劑的活性。

4.誤漏

在脫鹵偶聯反應中，回收Pd/C催化劑時過濾設備泄漏而操作人員又未及時發現造成Pd/C催化劑隨濾液進入下道工序而流失。

四、提高Pd/C催化劑套用次數的方法

1.減少金屬離子和非金屬離子的影響

脫鹵偶聯反設備使用不銹鋼材質，減少Fe3+離子對催化劑的影響；脫鹵反應用水要嚴格控制Fe3+、Cu2+等金屬離子含量小于50ppm；控制原輔材料中的硫含量小于500 ppm。

2.對回收的Pd/C催化劑活化處理

在每次套用前，將回收的Pd/C催化劑在1：1的甲醇水溶液中回流2小時，這樣吸附在催化劑活性炭表面及微孔中的無機及有機雜質大部分解析出來，可有效提高催化劑活性炭的比表面積而增加Pd/C催化劑的活性。

3.對反應體系預處理后再加Pd/C催化劑

對脫鹵偶聯反應體系用經過10%硝酸溶液處理過的優質活性炭進行預處理，以吸附掉反應體系中的無機及有機雜質，從而有效的保護鈀碳催化劑中的活性炭的活性。

五、效果

采取上述措施后取得了明顯的效果，脫鹵偶聯反應中Pd/C催化劑的套用次數有未處理時的5次上升至22次，超過了相關科研資料提供的脫鹵偶聯反應Pd/C催化劑可套用17次的水平。在同行業中，Pd/C催化劑利用率已處于領先地位。

參考文獻

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