苯酐生產中催化劑的使用探討

吳龍劍

摘要：進入21世紀以后，科技得到快速的發展。化學工業也取得突飛猛進的進步。而苯酐作為化學原料，在生產的作用也越來越大，它的用途主要在于增塑劑上，仔細研究這種化學原料，其作用主要是用作催化劑。本文就以苯酐生產過程為研究，經過認真仔細地分析，找到了其快速提高質量的方法，希望會對苯酐生產起到一定的作用。

關鍵詞：苯酐；催化劑；誘導期；鹽溫

隨著科技的進步，市場經濟的發展，我國的化工行業也在不斷地發展，這也促進了苯酐的快速應用。鄰苯二甲酸酐作為化學原料的一種，其在生產上起著重要的作用，其主要的用途是在增塑劑上。科技的發展，人們需要的化工原料越來越多，這就使得苯酐的市場越來越大。而苯酐在我國的研究起步較晚，研究尚不成熟。因此，我國的化工原料大部分還是以鄰二甲苯為主。而這種化學原料屬于苯酐中比較低級的一種，其需要和空氣按照一定的比例配合，才能生成我們所需要的鄰苯二甲酸酐。

一、苯酐的制造過程

隨著改革開放以后，我國的化學工業在不斷地發展，但是苯酐的研究卻一直進步不太明顯。其隨著應用的廣泛，生產工藝雖然在一定程度上改進不少，但是仍然存在很多不足之處。為了能夠更好地認識苯酐，我們根據其原料的不同，可以分成以下兩類：第一種是萘法生產工藝，第二種是鄰二甲苯生產工藝。剛開始兩種生產工藝雖然不同，但是在應用上沒什么區別。經過一段時間的應用，第二種逐漸得到人們的認可，其在生活中應用越來越廣泛，下面就詳細地介紹第二種生產工藝，一般情況是先汽化，然后讓它和一定比例的空氣混合在一起，最后等這些混合在一起的氣體完成之后再裝入氧化反應器中。以便這些物質在容器中可以充分地反應。這個過程并不是很復雜，讓人們不滿意的主要是其在制作過程中會產生副產品，這些副產品的產生必然會浪費原料。

二、苯酐催化劑簡介

（一）苯酐氧化催化劑基本原理

目前，在我國的市場上比較暢銷的鄰二甲苯氧化制苯酐一般是通過固定床氧化反應器完成的。在此期間需要很多催化劑，這些催化劑可以分成以下兩類：首選是五氧化二釩，其次是二氧化鈦的混合物。其實，我國在很早以前就已經開始使用催化劑了，但是隨著發展的需要，催化劑也開始分化成三個方向：第一是高負荷類的；第二是高收率類的；第三是延長催化劑壽命的。目前的三種都比以往的催化劑有很大的進步，據相關部門調查顯示，催化劑的壽命最長已經開始使用五年以上。而在國際上，有兩個生產催化劑的大公司，其生產的催化劑使用的壽命更長。鑒于國際上的先進經驗，我國在催化劑上的改進主要存在兩個方面：第一，在有限的條件內增加催化劑的選擇性；第二，在一定期限內增進催化劑的活性。盡管在國際上，這兩點已經不是先進的工藝，但是對于我國而言，其研究還需要很長的一段路。催化劑在生產中的作用很大，其必須按照一定的比例來進行混合，如果使用不當會造成很大的損失，甚至會給產品增加副作用，因此使用一定要謹慎。在催化劑的選擇上也要小心，以保證質量為第一要務。因此，業內人士呼吁最新的催化劑盡快問世，以提高產品的質量。

（二）苯酐催化劑使用過程中出現弊端

現在，國內市場上的催化劑主要是BASF04-28催化劑，它是經過廣泛實踐后的。有以下幾個特征：首先，其性能穩定，在生產過程能夠保證產品的質量；其次，裝置平穩，這點是非常重要的，主要是為了工人們的安全；第三，使用壽命長，這樣就能夠在一定程度上節省費用。經過無數廠家的驗證，這種催化劑確實是比較實用的一種，但是其在使用過程中還存在以下幾點不足。

首先，生產負荷提升問題。裝置生產負荷的提升根據熱點溫度的情況進行調整，在保證熱點溫度不超過規定溫度的前提下，提升負荷，同時降低鹽溫。裝置操作負荷不要在最大極限下運行，如80g催化劑的最佳操作負荷在70—75g之間，以保證催化劑性能穩定，使用周期長。

其次，產品質量問題。在提升負荷和降低鹽溫的過程中，為避免氧化反應不完全和副產物增多的現象，反應氣體中苯酞質量分數要嚴格控制在0.1%以下，如果超過0.1%，必須保持操作條件不變，穩定運行，直到苯酞質量分數低于0.1%時才能繼續操作。

（三）苯酐催化劑的誘導期操作

催化劑的誘導期首先經過高溫鍛燒激活，即給反應器加熱，并通入足夠流量的空氣，在升溫過程中（100℃到200℃之間），有機涂層部分分解，如HAc被排放掉，使其催化劑表面增加了微孔，從而提高了催化劑的活性。當熔鹽溫度達到400℃時，在此條件下維持24h，此時可將釩鹽分解為V2O5，而V5+是使催化劑的選擇性達到最佳的物質，從而使原料（鄰二甲苯）的消耗得到預期的數值。

三、苯酐催化劑的日常操作

（一）正常操作

經過2～3個月的催化劑誘導期，催化劑的活性被激發出來，即進入催化劑的日常操作。日常操作的重點是提鹽溫的速度，需緩慢的提鹽溫，否則，由于此時催化劑的活性正處于活躍期，過快的提鹽溫，會造成第一層的熱點溫度過高，使催化劑的活性在短時間內下降，隨著催化劑使用時間的延長，活性變弱，苯酐的收率和質量會受到很大的影響。

（二）停車后的再開車（過誘導期）

停車期間，鹽溫不要低于300℃，以防水汽進反應器。如有較長時間停車（幾天），催化劑活性就會延長，苯酞含量就會降低。每次再次開車，鹽溫高于停車前4～5℃時投料，并且超過420℃（單點及多點熱電偶）。在提負荷時，要時刻注意熱點溫度控制在440℃以下，防止催化劑燒結。最高熱點位置和停車前相當，可以降鹽溫，提負荷。

四、結語

催化劑的使用在苯酐生產中尤為重要，直接影響苯酐的收率、產品質量和產量。目前，苯酐催化劑正朝著具有高收率、高負荷、低鹽溫和易操作的特點發展，減少資源的浪費更是苯酐催化劑研究的重點。因此，催化劑的誘導期操作、提負荷和降鹽溫的速度，正常操作提鹽溫的速度、停車再開車等操作，都是苯酐催化劑使用中，非常重要的過程。

參考文獻：

[1]孫長軍，李樂欽，朱奉敏.催化劑使用的前、中期苯酐生產流程的改造[J].塑料助劑，2005，（02）：29-30

[2].北京化工研究院開發的苯酐催化劑達到同類進口催化劑水平[J].石油化工，2008，37（07）：676

[3]胡波.新型工業苯酐催化劑穩定性的研究[D].北京化工大學，2006endprint