專利名稱：一種制備鈀碳催化劑的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種加氫用金屬催化劑的制備方法和設(shè)備， 具體為苯甲酸加氫用鈀碳催化劑制備方法和裝置的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
苯甲酸加氫是SNIA法生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的中間過程，該反應(yīng)以苯甲酸為原料，在貴重金屬鈀為催化劑生產(chǎn)中間產(chǎn)物環(huán)己烷羧酸，鈀碳催化劑的活性是影響苯甲酸加氫效果的關(guān)鍵因素。鈀碳催化劑以鈀為活性組分，以活性炭為載體，制備過程主要包括以下步驟(1)氯化鈀吸附在活性炭上。PdCl2 (溶劑化物)+活性炭C (催化劑載體)一(PdCl2) /活性炭C(2)加入NaOH使吸附氯化鈀轉(zhuǎn)化為氫氧化鈀。PdCl2+2Na0H — Pd (OH) 2+2NaCl(3)加氫使氫氧化鈀還原為金屬鈀，制成粗鈀碳催化劑。Pd (OH) 2+H2 — Pd+2H20(4)脫除催化劑中氯離子，制成催化劑成品。鈀炭催化劑制備過程中，需要對粗催化劑進(jìn)行洗滌，除去粗催化劑中的氯離子制成成品催化劑。現(xiàn)有技術(shù)粗催化劑洗滌在離心機(jī)中進(jìn)行，主要包括進(jìn)料、洗料、甩干、卸料、 裝桶等步驟。成品催化劑含水量為40 60%的半干狀態(tài)，添加到裝置反應(yīng)系統(tǒng)使用?，F(xiàn)有技術(shù)的不足是(1)鈀碳催化劑在空氣中容易中毒，降低催化劑活性，試驗(yàn)表明，半干狀態(tài)的催化劑烘干后活性有1. 3降至0. 5以下。因此離心水洗并甩干后的催化劑，半干的催化劑裝桶的等作業(yè)和存放在桶內(nèi)儲存暴露在空氣的部分容易失活，降低新鮮成品催化劑的質(zhì)量。( 操作過程復(fù)雜，存在安全隱患，在進(jìn)料、洗料過程中離心機(jī)震動大導(dǎo)致機(jī)器跑位。 (3)離心機(jī)的刮料系統(tǒng)刮料之后濾布上留有一層催化劑，自動刮料停機(jī)之后，需要操作人員進(jìn)入機(jī)器進(jìn)行刮料，費(fèi)時費(fèi)力，又容易造成催化劑的損失。(4)人工裝桶和向反應(yīng)系統(tǒng)添加催化劑，間歇操作，勞動強(qiáng)度高。( 催化劑暴露在外，造成環(huán)境污染環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種制備鈀碳催化劑的方法，將加氫后的粗催化劑在密閉容器中洗滌，以漿液狀態(tài)存放和向反應(yīng)系統(tǒng)輸送，優(yōu)化催化劑制備過程， 提高成品催化劑活性，減少損失，降低勞動強(qiáng)度。本發(fā)明的另一目的是提供一種實(shí)現(xiàn)上述制備鈀碳催化劑方法的裝置。本發(fā)明提供的制備鈀碳催化劑方法，步驟包括①氯化鈀加水制備成PdCl2含量 5 15% (重量)的氯化鈀溶液。②活性碳加水和酸制成固含量為5 15% (重量)PH值為1 5的活性炭漿液。③將步驟①的氯化鈀溶液加入到步驟②的活性碳漿液中，使氯化鈀均勻吸附在漿液的活性碳上，氯化鈀溶液的加入量為催化劑上鈀含量3 10% (重量)。 ④加入堿液使吸附的氯化鈀轉(zhuǎn)化為氫氧化鈀，控制漿液PH值為10. 5 11. 5。⑤加氫使吸附在活性碳上的氫氧化鈀還原成鈀，加氫壓力30 lOOKPa，生成粗鈀碳催化劑。⑥粗催化劑在催化劑洗滌器中氮?dú)鈹嚢柘孪礈臁⑦^濾，洗滌至濾液中的氯離子含量小于0. 2士0. 05% (重量)，洗滌器壓力為300 lOOOKPa。⑦洗滌后的催化劑以漿液狀態(tài)送至催化劑儲罐儲
存?zhèn)溆?。步驟④中的堿為NaOH、KOH或Na2CO3，堿液濃度為20 40%。步驟②中的酸為鹽酸或硫酸，水為脫鹽水或蒸餾水。步驟①、②、③、④和⑤在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行。漿液狀態(tài)成品鈀碳催化劑的鈀含量為5 士 0.2% (重量)，含水量為75 90% (重量)，鈀含量為干重，即 105°C烘干后的重量百分?jǐn)?shù)。氯化鈀溶解、活性炭漿液制備和氯化鈀轉(zhuǎn)化為氫氧化鈀的過程為常壓，整個催化劑制備過程為常溫操作。一種實(shí)現(xiàn)制備鈀碳催化劑裝置，主要包括氯化鈀溶解反應(yīng)器、活性炭漿液制備反應(yīng)器、加氫反應(yīng)器和催化劑儲罐。氯化鈀溶解反應(yīng)器、活性炭漿液制備反應(yīng)器和加氫反應(yīng)器設(shè)有攪拌器。氯化鈀溶解反應(yīng)器的物料出口連接到活性炭漿液制備反應(yīng)器的入口，活性炭漿液制備反應(yīng)器的物料出口連接到加氫反應(yīng)器的入口。裝置還設(shè)有催化劑洗滌器，催化劑洗滌器的物料入口與加氫反應(yīng)器的物料出口連接，出口與催化劑儲罐連接。催化劑洗滌器設(shè)有頂部氮?dú)馊肟诤椭胁康獨(dú)馊肟?，中部設(shè)有過濾段。催化劑洗滌器的過濾段包括過濾層、保護(hù)板和支撐板。述過濾層為濾布或?yàn)V網(wǎng)。所述活性炭漿液制備反應(yīng)器中設(shè)有虹吸管，虹吸管出口連接到催化劑加氫反應(yīng)器進(jìn)料口。氯化鈀溶解反應(yīng)器、活性炭漿液制備反應(yīng)器裝有耐酸、堿襯里，耐酸堿襯里的材質(zhì)為陶瓷或樹脂。加氫反應(yīng)器設(shè)有氫氣分布器，氫氣分布管與氫氣管路連接。催化劑洗滌器中部設(shè)有氮?dú)夥植计鳎獨(dú)夥植计髋c中部氮?dú)馊肟谶B接。實(shí)施本發(fā)明后，生產(chǎn)的新鮮催化劑以漿液狀態(tài)輸送和存放，避免與空氣接觸中毒， 提高了催化劑活性約0. 2 0. 3 (催化劑活性指數(shù)Ztl)。催化劑密閉狀態(tài)下進(jìn)行洗滌和輸送， 避免了離心機(jī)刮料、裝桶過程造成催化劑的損失，生產(chǎn)實(shí)踐表明實(shí)施本發(fā)明后節(jié)約24. 73% 的貴金屬鈀，同時提高了催化劑生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性。催化劑洗滌過程連續(xù)進(jìn)行，減少了裝桶、配制過程，降低了勞動強(qiáng)度。洗滌器洗滌氯離子工藝操作簡易、安全、裝置負(fù)荷大、生產(chǎn)成本明顯降低。


圖1為本發(fā)明制備鈀碳催化劑裝置的流程圖；圖2為催化劑洗滌器結(jié)構(gòu)圖。其中1-氯化鈀溶解反應(yīng)器、2-攪拌器、3-閥門、4-活性炭漿液制備反應(yīng)器、5-加氫反應(yīng)器、6-催化劑洗滌器、7-催化劑儲罐、8-泵、9-安全閥、10-放空閥、11-洗滌器進(jìn)料口、 12-頂部氮?dú)馊肟冢?3-中部氮?dú)馊肟凇?4-濾布保護(hù)板、15-過濾層、16-濾布支撐板、17-過濾段、18-出料口、19-虹吸管、20-氫氣分布器、21-氮?dú)夥植计鳌?2-活性炭加入口、23-洗滌液出口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明制備鈀碳催化劑裝置，如圖1所示，主要由氯化鈀溶解反應(yīng)器1、活性炭漿液制備反應(yīng)器4、加氫反應(yīng)器5、催化劑洗滌器6、催化劑儲罐7及配套的管路、泵8和閥門3 組成，所述氯化鈀溶解反應(yīng)器、活性炭漿液制備反應(yīng)器和加氫反應(yīng)器設(shè)有攪拌器2。氯化鈀溶解反應(yīng)器的物料出口連接到活性炭漿液制備反應(yīng)器的氯化鈀溶液入口?；钚蕴繚{液制備反應(yīng)器設(shè)有活性炭加料口 22和堿液入口?；钚蕴繚{液制備反應(yīng)器中設(shè)有虹吸管19，虹吸管插入到活性炭漿液制備反應(yīng)器的底部，出口連接到催化劑加氫反應(yīng)器進(jìn)料口。催化劑加氫反應(yīng)器設(shè)有氫氣入口和氮?dú)馊肟冢虏吭O(shè)有氫氣分布器20，氫氣分布器與氫氣入口連接。 催化劑加氫反應(yīng)器的物料出口通過管路和泵8連接到催化劑洗滌器頂部的洗滌器進(jìn)料口。 如圖2所示，催化劑洗滌器設(shè)有頂部設(shè)有安全閥9、放空閥10、洗滌器進(jìn)料口 11和頂部氮?dú)馊肟?12，中間設(shè)有中部氮?dú)馊肟?13和出料口 18底部設(shè)有洗滌液出口 23。催化劑洗滌器內(nèi)部中間設(shè)有過濾段17和氮?dú)夥植计?1。過濾段由過濾層15，上部的濾布保護(hù)板14和下部的濾布支撐板16組成，過濾層為濾布。中部氮?dú)馊肟谖挥谶^濾段的之上，與氮?dú)夥植计?1 連接。出料口位于過濾段上部，出料口 18通過管路和泵連接到催化劑儲罐7。脫鹽水管路連接到氯化鈀溶解反應(yīng)器、活性炭漿液制備反應(yīng)器、加氫反應(yīng)器和催化劑洗滌器。氯化鈀溶解反應(yīng)器、活性炭漿液制備反應(yīng)器裝有陶瓷襯里。本發(fā)明鈀碳催化劑的制備過程為①向氯化鈀溶解反應(yīng)器1加入含氯化鈀20% (重量)商品氯化鈀溶液，按PdCl2含量8% (重量)的加水量加入脫鹽水，啟動攪拌器2攪拌1小時制備成的氯化鈀溶液。②在活性炭漿液制備反應(yīng)器4中按計(jì)量裝入脫鹽水，加入鹽酸、活性炭活性碳，攪拌1小時，制成固含量為10% (重量)、PH值為2的活性炭漿液。③用滴加的方式將步驟①的氯化鈀溶液加入到步驟②的活性碳漿液中，控制滴加速度使氯化鈀在活性碳漿液中均與分布，氯化鈀溶液的加入量為催化劑上鈀含量5% (重量)，攪拌5小時，陳化3小時，使氯化鈀均勻地吸附在活性炭上。④在活性炭漿液制備反應(yīng)器中將制備好的30% (重量)NaOH溶液緩慢滴入漿液中進(jìn)行離子置換，同時進(jìn)行攪拌，使吸附在活性炭上氯化鈀轉(zhuǎn)化為氫氧化鈀，滴加10小時，滴加完后再攪拌1小時，控制PH值為10. 5 11. 5。 ⑤通過虹吸管19將活性炭漿液制備反應(yīng)器底部的物料輸送到催化劑加氫反應(yīng)器5中。打開氮?dú)馊肟?，通入氮?dú)廒s空氣，然后通入氫氣進(jìn)行加氫反應(yīng)，使催化劑上氫氧化鈀還原成金屬鈀。啟動攪拌器攪拌，加氫壓力為50KPa，保持加氫時間8小時，制成粗催化劑。加氫結(jié)束后排空氫氣，用氮?dú)庵脫Q加氫反應(yīng)器中殘存的氫氣，確保安全。⑥加氫反應(yīng)器中的粗催化劑通過管路、泵8和洗滌器進(jìn)料口 11輸送到催化劑洗滌器6。通入脫鹽水進(jìn)行洗滌，洗滌器壓力為500KPa，開頂部氮?dú)馊肟?12，下壓洗滌水。過濾層用以形成催化劑濾餅，脫鹽水上而下由對塔內(nèi)催化劑進(jìn)行連續(xù)沖洗，帶走催化劑內(nèi)氯離子。從中部氮?dú)馊肟?13通入進(jìn)行攪拌， 檢查分析洗滌液率離子含量小于0.2% (重量)時停止洗滌，再攪拌1小時，使催化劑呈漿液狀，洗滌完畢即為成品催化劑。⑦成品催化劑通過出料口 18、連接管路和泵輸送到催化劑儲罐7。氯化鈀溶解、活性炭漿液制備和氯化鈀轉(zhuǎn)化為氫氧化鈀為常壓，整個催化劑制備過程為常溫操作。從催化劑儲罐取樣分析，成品鈀碳催化劑的把含量為4. 88% (重量)，含水量85. 25% (重量)，催化劑活性Z0 = 1.35.Z0為鈀碳催化劑的活性的表征值，Z0越大，表示催化劑加氫活性越高，新鮮催化劑的活性A—般為1. 0 1. 50, Z0的測定方法請見中國石化股份有限公司石家莊分公司化纖事業(yè)部《己內(nèi)酰胺分析手冊》?，F(xiàn)有技術(shù)離心機(jī)洗滌的成品催化劑平均活性為1. 0 1. 20，實(shí)施本發(fā)明后催化劑活性為1. 25 1. 50。實(shí)施本發(fā)明后不僅提高了鈀碳催化劑的活性和苯甲酸加氫性能，也降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種的制備鈀碳催化劑方法，步驟包括①氯化鈀加水制備成Pdci2含量為5 15% (重量)的氯化鈀溶液；②活性碳加水和酸制成固含量為5 15% (重量)、PH值為1 5 的活性炭漿液；③將步驟①的氯化鈀溶液加入到步驟②的活性碳漿液中，使氯化鈀均勻吸附在漿液的活性碳上，氯化鈀溶液的加入量為催化劑上鈀含量3 10% (重量)；④加入堿液使吸附的氯化鈀轉(zhuǎn)化為氫氧化鈀，控制漿液PH值為10. 5 11. 5 ；⑤加氫使吸附在活性碳上的氫氧化鈀還原成鈀，加氫壓力30 lOOKPa，生成粗鈀碳催化劑；其特征是⑥所述粗催化劑在催化劑洗滌器(6)中氮?dú)鈹嚢柘孪礈?、過濾，洗滌至濾液中的氯離子含量小于 0. 2士0. 05% (重量)，洗滌器壓力為300 IOOOKPa ；⑦洗滌后成品催化劑以漿液狀態(tài)送至催化劑儲罐(7)備用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備鈀碳催化劑的方法，其特征是步驟④所述堿液的堿為 NaOH, KOH或Na2CO3，堿液濃度為20 40% (重量)；步驟②所述的酸為鹽酸或硫酸；所述的水為脫鹽水或蒸餾水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備鈀碳催化劑的方法，其特征是所述漿液狀態(tài)成品鈀碳催化劑的鈀含量為5士0.5% (重量，干重)，含水量為75 90% (重量)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備鈀碳催化劑的方法，其特征是所述步驟①、②、③、④和⑤ 在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行。
5.一種實(shí)現(xiàn)制備鈀碳催化劑的裝置，主要包括氯化鈀溶解反應(yīng)器(1)、活性炭漿液制備反應(yīng)器G)、加氫反應(yīng)器( 和催化劑儲罐(7)，所述氯化鈀溶解反應(yīng)器、活性炭漿液制備反應(yīng)器和加氫反應(yīng)器設(shè)有攪拌器，氯化鈀溶解反應(yīng)器的物料出口連接到活性炭漿液制備反應(yīng)器的入口，活性炭漿液制備反應(yīng)器的物料出口連接到加氫反應(yīng)器的入口，其特征是所述裝置還設(shè)有催化劑洗滌器，所述催化劑洗滌器的物料入口與加氫反應(yīng)器的物料出口連接， 出口與催化劑儲罐連接，所述催化劑洗滌器設(shè)有頂部氮?dú)馊肟?1 和中部氮?dú)馊肟?13)， 中部設(shè)有過濾段(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述制備鈀碳催化劑的裝置，其特征是所述催化劑洗滌器的過濾段包括過濾層(15)、保護(hù)板(14)和支撐板(16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述制備鈀碳催化劑的裝置，其特征是所述過濾層為濾布或?yàn)V網(wǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述制備鈀碳催化劑的裝置，其特征是所述活性炭漿液制備反應(yīng)器中(4)設(shè)有虹吸管，虹吸管出口連接到催化劑加氫反應(yīng)器進(jìn)料口。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述制備鈀碳催化劑的裝置，其特征是所述氯化鈀溶解反應(yīng)器、活性炭漿液制備反應(yīng)器裝有耐酸、堿襯里，所述耐酸堿襯里的材質(zhì)為陶瓷或樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述制備鈀碳催化劑的裝置，其特征是所述加氫反應(yīng)器設(shè)有氫氣分布器(20)，氫氣分布器與氫氣管路連接；所述催化劑洗滌器中部設(shè)有氮?dú)夥植计?21)， 氮?dú)夥植计髋c中部氮?dú)馊肟谶B接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制備鈀碳催化劑方法和裝置，裝置包括氯化鈀溶解反應(yīng)器、活性炭漿液制備反應(yīng)器、加氫反應(yīng)器、催化劑儲罐和催化劑洗滌器。催化劑洗滌器設(shè)有頂部氮?dú)馊肟诤椭胁康獨(dú)馊肟?，洗滌器中部設(shè)有過濾段。制備方法包括制備氯化鈀溶液、加水制備活性炭漿液、氯化鈀吸附到活性炭上、加堿制成氫氧化鈀、加氫還原成金屬靶，制成粗催化劑。粗催化劑在催化劑洗滌器中氮?dú)鈹嚢柘孪礈?、過濾至濾液中的氯離子含量合格，以漿液狀態(tài)送至催化劑儲罐儲存?zhèn)溆?。本發(fā)明提高了催化劑活性約0.2～0.3(Z0)，減少了催化劑的損失，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，減輕了催化劑制備過程中的勞動強(qiáng)度。
文檔編號B01J8/00GK102397787SQ20101027991
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者宛捍東, 尚惠平, 畢建國, 王志侃, 田彤 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石家莊煉化分公司