延長Pd_C催化劑使用壽命的探討

1、文章編號(hào):100828261(20000120041203延長Pd/C催化劑使用壽命的探討章穎,仲軍實(shí)(江蘇儀征化纖股份有限公司化工廠,江蘇儀征211900摘要:影響鈀碳催化劑使用壽命的因素有催化劑失活,運(yùn)載、裝填、開車的磨損,工藝操作條件等。延長催化劑使用壽命的方法是嚴(yán)格操作,仔細(xì)裝填,定期沖洗,按不同使用階段調(diào)節(jié)氫氣流量。關(guān)鍵詞:PT A;加氫;Pd/C催化劑;使用壽命0前言儀征化纖PT A裝置加氫精制部分所采用催化劑為鈀碳(Pd/C催化劑。目前本裝置生產(chǎn)中使用最多的是出產(chǎn)的C BA2200型(Pd/C催化劑,其理論壽命為12000kgPT A/kg cat。因(Pd/C催化劑價(jià)格昂貴,單

2、批裝填量大,且全需進(jìn)口,因此催化劑使用的好壞對裝置總的經(jīng)濟(jì)效益影響較大。提高加氫催化劑的使用壽命,對穩(wěn)定裝置的運(yùn)行,節(jié)約催化劑都具有重要的意義。1精對苯甲酸(PT A裝置工藝簡述對二甲苯(PX溶解于醋酸中,在催化劑、促進(jìn)劑的作用下,在氧化反應(yīng)器中與壓縮空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng),生成對苯二甲酸,并生成副產(chǎn)物,主要是對甲基苯甲酸(PT酸和對羧基苯甲醛(4-C BA。對氧化單元的產(chǎn)品稱之為粗T A。將粗T A用水調(diào)制成30%的漿料,經(jīng)升壓、升溫,使粗T A在水中充分溶解。制成的漿料進(jìn)入反應(yīng)器,在反應(yīng)器頂部通入氫氣,在催化劑的作用下,粗T A中的雜質(zhì)42C BA被還原成PT酸,然后經(jīng)后道工序,除去PT

3、酸。最終產(chǎn)品要求PT A中42C BA含量低于25×10-6。反應(yīng)方程式:氧化:H3C CH3+3O2C o/Mn/BrHAcHOOC COOH+2H2O精制:OHC COOH+H2Pd/C HOOC CH3+H2O 2影響催化劑使用壽命的因素211催化劑失活催化劑失活主要是由于燒結(jié)、毒化、結(jié)垢引起的。(1燒結(jié)指的是在加氫反應(yīng)器中非晶體鈀的結(jié)晶。新鮮的催化劑具有高度的非晶性,將它放在反應(yīng)器中,就會(huì)發(fā)生初期的快速結(jié)晶和老化。緩慢的燒結(jié)會(huì)縮短催化劑的使用壽命。(2在本裝置中,硫是催化劑主要毒化劑,它們主要來源于活性炭載體和脫離子水。催化劑要求硫小于500×10-6。(3結(jié)垢是指

4、一種粘性材料的覆蓋作用。它是在氧化反應(yīng)過程中金屬腐蝕帶來的催化劑上沉淀物,主要是鉻(的對苯二甲酸鹽和鉬的化合物。212催化劑的運(yùn)載、裝填和開車一般情況下,催化劑在濕的狀態(tài)下運(yùn)載,可以減少運(yùn)輸過程中催化劑的損失。同樣,采取合適的裝填和開車方法,也可減少磨損。213工藝操作21311加氫反應(yīng)器的操作加氫反應(yīng)器的溫度控制對催化劑有很大的影響。為保證30%濃度的T A漿料充分溶解,也為了操作有一個(gè)安全系數(shù),將加氫反應(yīng)器進(jìn)料溫度定于288,留有4的安全系數(shù)。防止?jié){料未完全溶解,堵塞催化劑床層,使床層上下壓差增大,壓壞催化劑。同時(shí),保持生產(chǎn)過程中溫度的穩(wěn)定,對保護(hù)催化劑也有很大作用,如果反應(yīng)器進(jìn)料溫度控制

5、不好,低于漿料溶解的溫度,會(huì)引起床層堵塞;而溫度太高,也會(huì)使催化劑燒結(jié),使其壽命縮短。發(fā)生催化劑收稿日期:1999206214作者簡介:章穎,女,1993年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)化工系高分子材料專業(yè),現(xiàn)任本廠PT A車間工藝工程師。第13卷第1期2000年3月聚酯工業(yè)P o l y e s t e r In d u s t r yV ol13,N o.1Mar.2000床層堵塞的事故或其他事故時(shí),對反應(yīng)器的處理也是至關(guān)重要的,如處理不當(dāng),輕則引起床層堵塞,重則壓碎床層,造成重大損失。21312工藝操作條件對催化劑的影響適合的工藝條件的設(shè)置,對延長催化劑的壽命有著重要影響。粗T A中42C BA的含

6、量,直接影響催化劑的使用壽命。粗T A中42C BA含量越低,催化劑使用的壽命越長。到催化劑使用后期,加大氫氣分壓,也是延長其壽命的好方法。3延長催化劑使用壽命的方法311防止催化劑失活采取的措施主要有防止有害金屬進(jìn)入精制系統(tǒng)。嚴(yán)格控制脫離子水的硫含量;嚴(yán)格控制氧化單元?dú)滗逅岬挠昧?降低氧化單元的腐蝕;防止反應(yīng)器“飛溫”。312正確運(yùn)載、裝填、開車運(yùn)載時(shí)采用濕的催化劑;裝填時(shí)先將加氫反應(yīng)器充滿脫離子水,再將催化劑小心加入;初開車時(shí),緩慢升溫升壓。313工藝操作和調(diào)節(jié)(1實(shí)行操作規(guī)范化,主要是以穩(wěn)定的操作來延長鈀碳催化劑使用壽命。穩(wěn)定操作指的是開車時(shí)升溫、升壓緩慢平穩(wěn),平時(shí)操作嚴(yán)格保持反應(yīng)器溫度

7、壓力平穩(wěn)。舉例說明:最近我廠連續(xù)使用的兩批C BA2200型鈀碳催化劑,第一批催化劑使用期971211797110123,使用壽命1936418kgPT A/kgcat;在進(jìn)一步嚴(yán)格升溫程序,操作水平提高后,第二批催化劑使用期97111179818120,使用壽命2594915 kgPT A/kgcat;明顯第二批比第一批壽命長。根據(jù)兩批更換下來的舊催化劑取樣分析數(shù)據(jù)見表1。表1兩批舊催化劑取樣分析數(shù)據(jù)Tab.1Analysis data with two batche s of old catalyst sample樣品名Pd含量,%比表面/m2g-1孔容/m3g-1第一批第二批由于操作水平

8、穩(wěn)步提高,加氫反應(yīng)器的擾動(dòng)減少,減少了鈀的流失和鈀晶粒的增長。從Pd含量、比表面、孔容,可以看出催化劑含量,催化劑與物料的接觸面積,以及催化劑本身吸附氫氣的能力,第二批更換下來的催化劑均優(yōu)于第一批。在第一批催化劑使用后期,不得不提高反應(yīng)器壓力來提高氫氣分壓,以延長催化劑使用的壽命。而第二批催化劑到最終更換時(shí),也未采取提高氫氣分壓的措施。(2對粗T A中42C BA含量的控制,雖然低的42C BA含量可延長催化劑的使用壽命,但會(huì)增加氧化單元的生產(chǎn)成本。故將粗T A的42C BA含量定為(2 3003200×10-6。(3定期維護(hù)催化劑。規(guī)定每月沖洗催化劑床層15min。將覆蓋于催化劑表

9、面的沉淀物洗去,增大物料與催化劑的接觸面積。(4對于氫氣流量的調(diào)整。根據(jù)催化劑各時(shí)期活性不同,以及粗T A中42C BA含量不同,及時(shí)調(diào)整氫氣流量。在催化劑使用初期,由于其本身活性較大。采取氫氣低流量措施,避免產(chǎn)品中42C BA含量過低,造成質(zhì)量過剩;當(dāng)進(jìn)入催化劑使用中期,根據(jù)粗T A中42C BA含量的高低,及時(shí)調(diào)整氫氣流量,保證PT A中42C BA含量符合質(zhì)量要求;在催化劑使用后期,采取提高反應(yīng)器壓力,盡量提高氫氣的加入量來延長使用期。從兩批催化劑的氫氣調(diào)節(jié)結(jié)果來看,可初步得出將催化劑的使用分為三個(gè)階段:初期、中期、后期。在催化劑使用初期,氫氣流量較低,產(chǎn)品中42 C BA含量也很低,但

10、這一階段持續(xù)時(shí)間較短;催化劑的初期活性逐步降低后,如此時(shí)氫氣流量未及時(shí)調(diào)整,產(chǎn)品中42C BA含量會(huì)較快提高,這時(shí)要根據(jù)情況慢慢提高氫氣流量,將42C BA含量穩(wěn)定在15×10-6左右,這一段時(shí)間將持續(xù)較長,為催化劑使用中期,這一時(shí)期,在反應(yīng)器溫度、壓力為288和8040 kPa不變的情況下,以調(diào)節(jié)氫氣流量來調(diào)節(jié)產(chǎn)品中42C BA含量;到催化劑使用后期,氫氣流量已提至在288、8040kPa條件下,加入量最大,而此時(shí)產(chǎn)品中42C BA含量在20×10-6左右,只好通過加大氫分壓,調(diào)節(jié)反應(yīng)器溫度來最大限度提高氫氣流量來保證產(chǎn)品質(zhì)量。比較兩批催化劑的情況,第一批在使用后期,產(chǎn)品

11、中42C BA含量已接近20×10-6,反應(yīng)器壓力提至8140kPa,氫氣流量也達(dá)到1115kg/h。而第二批產(chǎn)品中42C BA含量保持在15×10-6左右,氫氣流量為1015kg/h,反應(yīng)器壓力8040kPa,不論從產(chǎn)品質(zhì)量還是從反應(yīng)器的各參數(shù)來看。盡管第二批催化劑還可繼續(xù)使用一段時(shí)間(從更換下的催化劑分析數(shù)據(jù)24聚酯工業(yè)第13卷來看,與第一批相比較,也可得出此結(jié)論,因?yàn)榭紤]到大修時(shí)間安排,決定更換催化劑。4結(jié)論欲使加氫催化劑延長使用壽命,應(yīng)該從以下幾個(gè)方面著手。411常規(guī)性使用要求(1嚴(yán)格操作,反應(yīng)器升溫升壓及降溫降壓必須緩慢進(jìn)行,以免機(jī)械性磨損而破壞催化劑粒度。(2催

12、化劑運(yùn)載、裝填、開車必須在脫鹽水介質(zhì)中進(jìn)行。(3定期維護(hù),規(guī)定每月沖洗催化劑床層15min 。412操作調(diào)節(jié)催化劑分三個(gè)使用階段,不同階段采取不同調(diào)節(jié)方式。初期,在保證產(chǎn)品中42C BA 含量約15×10-6前提情況下,氫氣流量盡可能低;中期反應(yīng)器溫度、壓力分別為288、8040kPa ,隨產(chǎn)品中42C BA 含量調(diào)節(jié)氫氣流量,42C BA 保持在15×10-617×10-6;后期可適當(dāng)調(diào)節(jié)反應(yīng)器溫度、壓力來保證42C BA 含量不超過25×10-6。Study on extending the longevity of Pd/C catalystZH

13、ANG Y ing ,ZH ONGJun -shi(Chemical Plant ,Y izheng Chemical Fiber C o.,Ltd.,Y izheng 211900,China Abstract :The factors which affect the longevity of Pd/C catalyst used in PT A plant such as catalyst lose activity ,loss for loading and trial ,process operate condition are analyzed.Methods that exten

14、d the longevity of catalyst are operating strict 2ly ,loading carefully ,washing regularly and adjusting the flow of hydrogen according to different stage.K ey words :PT A ;hydrogenation ;Pd/C catalyst ;longevity (上接第14頁為其工業(yè)生產(chǎn)提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。但是,對比已有的研究和工業(yè)生產(chǎn)的要求,發(fā)現(xiàn)仍存在一些很有意義的領(lǐng)域尚待進(jìn)一步的探討,如高效催化劑的開發(fā)、結(jié)晶對固相縮聚影響的準(zhǔn)

15、確把握等,這些都是目前固相縮聚研究的熱點(diǎn),對工業(yè)生產(chǎn)也有顯著的指導(dǎo)意義。參考文獻(xiàn):1魯東亮,鄧丹泱.P BT 工程塑料概況及展望J .工程塑料應(yīng)用,1999,27(8:40.2G U LSHAN AHU JA.P olybutylene terephalate 2the fibre of futureJ 1Synthetic Fibres ,1985,14(1:1813Shell Chem ical 1PTT for carpet manu factureJ .Chem ical Fibers Inter 2national ,1997,47(1.4K OKK A LAS E ,BIKIARI

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