高利軍
摘要:介紹了鈀觸媒的使用、影響因素和再生方法。
關(guān)鍵詞:鈀觸媒;使用;再生
蒽醌法生產(chǎn)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(nèi),在壓力0.20~0.35MPa和溫度35~70℃下進行氫化反應(yīng),得到相應(yīng)的氫蒽醌溶液(氫化液)。氫化液在氧化塔內(nèi)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(yīng)溫度
氫化反應(yīng)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(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)過程中溫度不斷升高,因此要控制反應(yīng)溫度不宜過高,以免發(fā)生明顯副反應(yīng),使蒽醌出現(xiàn)明顯降解。在鈀觸媒氫化塔運轉(zhuǎn)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(yīng)所產(chǎn)生的熱量將使工作液出料溫升6~12℃。
1.2反應(yīng)壓力
壓力提高有利于加氫反應(yīng),氫化壓力一般控制在0.2~0.35MPa,也應(yīng)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(huán)
氫化液循環(huán)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(yīng)加快和整塔趨于均勻,防止局部氫化過度發(fā)生降解。
氫化液循環(huán)量在固定床允許的情況下,一般控制在工作液循環(huán)量的30~70%。但加大氫化液循環(huán)有促使2-乙基蒽醌向2-乙基四氫蒽醌轉(zhuǎn)化的趨勢,生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實際情況靈活掌握。
1.4氫化堿度
加氫反應(yīng)在微堿性條件下進行,工作液堿度應(yīng)控制在≤15mg/L。工作液堿性不能過高,避免出現(xiàn)氧化堿性,導(dǎo)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(jīng)周期性運轉(zhuǎn),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(nèi)工作液全部排入固定床氣液分離器及工作液貯槽內(nèi),床內(nèi)保持氮氣氣氛。關(guān)閉固定床到氣液分離器的閥門。
(2)打開蒸汽閥,使?jié)裾羝韧ㄟ^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(nèi)再生溫度為100~110℃。
(3)由床底流出的含水蒸汽,經(jīng)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(jīng)過適當?shù)奶幚砗蠡厝胂到y(tǒng)繼續(xù)使用。
(4)進床的蒸汽量,根據(jù)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(jié)束后,趁熱用氮氣將床內(nèi)水吹干。
方法二:此方法操作復(fù)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(nèi)工作液全部排入工作液貯槽內(nèi),床內(nèi)保持氮氣氣氛。關(guān)閉固定床到氣液分離器的閥門。
(2)打開蒸汽閥,使?jié)裾羝韧ㄟ^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(jié)頂部,同時加入適量的純水,控制床內(nèi)再生溫度為100~110℃。
(3)由床底流出的含水蒸汽,經(jīng)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(jīng)過適當?shù)奶幚砗罂苫厝胂到y(tǒng)繼續(xù)使用。
(4)進床的蒸汽量,根據(jù)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(nèi)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(huán)泵往再生鈀觸媒床內(nèi)打循環(huán),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(fù)循環(huán)。循環(huán)幾次后,從氫化液氣液分離器排污管排水觀察循環(huán)水清潔情況,如循環(huán)水很臟,換水循環(huán)。
(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(guān)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(huán),分別加入60℃、40℃水再循環(huán)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(wǎng)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(nèi),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(huán)泵連續(xù)或間斷打循環(huán)鈀觸媒4~8h。如遇邊生產(chǎn)邊柔化無法用氫化液循環(huán)泵循環(huán)芳烴時,可接臨時管將芳烴打入塔內(nèi)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(jié)束后,塔內(nèi)的重芳烴經(jīng)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(nèi)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(jié)
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(yīng)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(chuàng)造出較好的經(jīng)濟效益。