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。

關鍵詞：鈀觸媒;使用;再生

蒽醌法生產雙氧水是以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，在壓力0.20～0.35MPa和溫度35～70℃下進行氫化反應，得到相應的氫蒽醌溶液（氫化液）。氫化液在氧化塔內壓力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反應溫度

氫化反應需要一定的初始溫度，視觸媒活性而定，一般為35～70℃。蒽醌的加氫反應是放熱反應，反應過程中溫度不斷升高，因此要控制反應溫度不宜過高，以免發生明顯副反應，使蒽醌出現明顯降解。在鈀觸媒氫化塔運轉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所產生的熱量將使工作液出料溫升6～12℃。

1.2反應壓力

壓力提高有利于加氫反應，氫化壓力一般控制在0.2～0.35MPa，也應視鈀觸媒活性而定。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

氫化液循環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，從而使加氫反應加快和整塔趨于均勻，防止局部氫化過度發生降解。

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

1.4氫化堿度

加氫反應在微堿性條件下進行，工作液堿度應控制在≤15mg/L。工作液堿性不能過高，避免出現氧化堿性，導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

經周期性運轉，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工作液全部排入固定床氣液分離器及工作液貯槽內，床內保持氮氣氣氛。關閉固定床到氣液分離器的閥門。

（2）打開蒸汽閥，使濕蒸汽先通過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，控制床內再生溫度為100～110℃。

（3）由床底流出的含水蒸汽，經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，經過適當的處理后回入系統繼續使用。

（4）進床的蒸汽量，根據冷凝水量控制，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）再生結束后，趁熱用氮氣將床內水吹干。

方法二：此方法操作復雜，再生后鈀觸媒使用周期長。再生步驟如下：

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

（2）打開蒸汽閥，使濕蒸汽先通過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頂部，同時加入適量的純水，控制床內再生溫度為100～110℃。

（3）由床底流出的含水蒸汽，經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，經過適當的處理后可回入系統繼續使用。

（4）進床的蒸汽量，根據冷凝水量控制，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，開啟氫化液循環泵往再生鈀觸媒床內打循環，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，如此間歇反復循環。循環幾次后，從氫化液氣液分離器排污管排水觀察循環水清潔情況，如循環水很臟，換水循環。

（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，分別加入60℃、40℃水再循環兩遍，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，按裝填方案重新裝填。

3.鈀觸媒的柔化

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

鈀觸媒柔化結束后，塔內的重芳烴經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

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，從而創造出較好的經濟效益。