鈀催化劑怎麼處理（鈀催化劑失活原因及催化劑再生）

2023-05-09 20:19:49 1

鈀催化劑怎麼處理?眾所周知鈀催化劑是可以反覆套用的，而在使用一段時間後也是會失活失效，從而形成鈀碳廢料那麼鈀催化劑失活的原因是什麼？能不能針對這些失活原因進行改進？，下面我們就來說一說關於鈀催化劑怎麼處理?我們一起去了解並探討一下這個問題吧!

鈀催化劑怎麼處理

眾所周知鈀催化劑是可以反覆套用的，而在使用一段時間後也是會失活失效，從而形成鈀碳廢料。那麼鈀催化劑失活的原因是什麼？能不能針對這些失活原因進行改進？

金屬鈀微晶一般分布在活性炭靠近表面的微孔內,任何磨擦都會導致催化劑磨損, 產生細小的活性炭顆粒, 造成活性組分金屬鈀流失。鈀碳催化劑的磨損主要是由以下原因造成的:

1.1 在催化劑運輸、儲存和裝填過程中, 因振動和碰撞, 催化劑顆粒之間以及催化劑顆粒與設備器具之間發生磨擦, 引起催化劑落粉;

1.2 在生產過程中, 因反應器液位波動,催化劑床上層的催化劑活性組分鈀在進料溶液的直接衝刷下流失;

1.3 催化劑床層局部阻塞,導致反應液流動不正常,使得催化劑床層受壓不均勻,催化劑顆粒之間發生磨擦;

1.4 工藝調節不及時, 如進料溫度變化過大，引起加氫反應器內的液體「閃蒸」,使催化床層「沸騰」, 顆粒之間的磨擦加劇。

2.鈀碳催化劑的結垢

反應的副反應會生成一些高分子有機物以及金屬腐蝕產物, 這些副產物的粘性較大, 會吸附在催化劑表面和微孔內, 覆蓋了-部分催化劑活性中心, 阻礙了加氫反應。

3. 鈀碳催化劑中毒

3.1 暫時性中毒

原料中的 CO、Cl-以及一些有機雜質等造成的催化劑暫時失活, 稱為暫時性中毒, 採取一定措施後催化劑的活性可以得到恢復。

金屬鈀 (Pd) 對CO的吸附力遠大於對 H, 的吸附力。當原料H2中所含的雜質CO濃度過高時, 活性中心鈀與CO結合, 造成有效活性中心濃度下降, 催化劑出現中毒現象, 需經過一段時間的氫化才能逐漸恢復活性。

3.2 永久性中毒

硫會造成催化劑永久性中毒。硫化物 (如H2S、硫酸鹽等) 隨原料和輔料進入反系統後，與鈀反應生成硫化二鈀 (Pd2S) 或硫化四鈀 (Pd4S) , 這兩種反應產物又被 H2 還原成大晶粒的金屬單質鈀, 這種大晶粒鈀的活性比高度分散狀態下的微晶鈀 (新鮮催化劑中,70%左右的鈀晶粒尺寸在2.5nm以下,稱為微晶鈀)低得多。由於微晶鈀的濃度降低, 鈀碳催化劑的活性隨之降低,甚至嚴重失活, 這種失活是不可逆的。

3.3 選擇性中毒

在觸媒與中毒物質發生反應之後雖然觸媒的活性位點被佔據或者其本身的物理結構發 生改變，導致觸媒對某一些或者某一類特定的反應失去催化能力，但是並不影響催化劑對其他類型反應的催化能力。

4. 鈀碳催化劑的燒結

根據燒結理論, 燒結分為熱力學燒結和化學燒結: 反應溫度過高反應溫度不穩定和催化劑床層局部過熱會加速晶粒的遷移, 增加晶粒之間相遇而被俘獲的機率, 由此引起的燒結為熱力學燒結; Cr3 ,Fe3 、Co2 、Cu2 等金屬離子和Cl-、Br-等非金屬離子會與鈀反應, 由此引起的燒結為化學燒結。

鈀碳催化劑在使用過程中既存在熱力學燒結又存在化學燒結現象。

催化劑的熱力學燒結表現為金屬鈀微晶成長和載體活性炭微孔結構的改變。金屬鈀微晶只有在催化劑表面高度分散,金屬鈀才能得到最有效的利用,而在高溫、高壓的作用下,微晶鈀發生遷移,成長為大晶粒鈀,由此會降低催化活性。催化劑載體活性炭的燒結則表現為比表面積減少,孔容、孔徑重新分布,平均孔徑增大和總孔隙率降低, 導致活性中心微晶鈀比例減少。催化劑的化學燒結主要是金屬腐蝕所產生的金屬離子, 原、輔料夾雜的金屬離子或非金屬離子引起的。

1. 高溫蒸汽再生法

高溫蒸汽再生的機理是通過通入120℃以上的過熱蒸汽對催化劑進行加熱在催化劑表面上的有機化合物被過熱蒸汽洗滌而脫附下來，同時載體表面的鈀顆粒晶體被氧化，然後被氫氣還原，活性得到恢復。催化劑再生後，必須使用氮氣進行吹掃，將催化劑表面孔內的雜質、積碳等吹掃出來，同時將催化劑表面的水分帶走這是目前工業上常用的一種催化劑再生方式 。

2. 溶劑洗滌法

該法是應用萃取洗滌的原理，對其進行溶劑浸泡處理，通過溶劑洗滌可以除去表面的雜質及其他物質，目前最常使用的溶劑為芳烴。

對把碳催化劑進行水洗是恢復催化劑活性，延長其使用壽命的重要手段之一。通過熱水水洗，將覆蓋在催化劑表面以及微孔中的對苯二甲酸和其它雜質除去，使催化劑的活性得到恢復。在Pd/C摧化劑使用後期或催化劑受有毒物質影響難以恢復活性時，對催化劑進行鹼洗成為常用的手段。一定溫度和濃度的鹼液能除去催化劑表面和微孔中的粘性物質以及覆蓋物等，從而使催化劑恢復活性。20世紀90年代後期，催化劑鹼洗技術逐步被大多數裝置所應用，此法成為延長催化劑使用壽命的最有效手段。