本發(fā)明涉及化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種鈀催化劑的再生方法。
背景技術(shù):
在雙氧水的生產(chǎn)中,用于蒽醌加氫的鈀催化劑(Pd-Al2O3),隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng),其活性將逐漸降低,當(dāng)催化劑活性降低到不能維持正常生產(chǎn)時(shí),必須對(duì)之進(jìn)行活化再生,以恢復(fù)大部分活性,滿(mǎn)足正常生產(chǎn)要求。目前鈀催化劑的再生主要有三種:水蒸氣再生、芳烴再生及氧化液再生,或?qū)⑦@幾種方法綜合運(yùn)用。其中水蒸氣再生是最常用的方法,即向催化劑床層內(nèi)吹入大量水蒸氣,通過(guò)熱蒸汽洗滌附著在催化劑表面的有機(jī)物及大部分的無(wú)機(jī)鹽,使催化劑表面被覆蓋的活性中心重新暴露,從而恢復(fù)催化劑活性,這種處理方法對(duì)于催化劑上部床層再生效果較好,隨著蒸汽的深入及催化劑的阻擋及降溫,進(jìn)入床層的蒸汽會(huì)慢慢變成熱水致使流量急劇減小,從下部催化劑床層短路流出,導(dǎo)致下半部大部分催化劑無(wú)法再生,整體再生效果不佳,再生后的催化劑使用周期短,而且還存在工作液浪費(fèi)大、成本高等缺點(diǎn)。
申請(qǐng)?zhí)枮?01510504199.6的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種對(duì)蒽醌法雙氧水鈀催化劑進(jìn)行再生的方法,包括如下步驟:40~60℃芳烴浸泡;105~115℃的飽和水蒸汽處理;0~60℃芳烴和磷酸三辛酯溶劑浸泡;105~115℃的飽和水蒸汽處理。該發(fā)明雖然在一定程度上恢復(fù)了鈀催化劑的活性,但該方法再生不夠徹底,未能解決因鈀粒子長(zhǎng)大引起催化劑活性降低的問(wèn)題,導(dǎo)致再生的鈀催化劑的活性達(dá)不到新鈀催化劑的活性,同時(shí),導(dǎo)致經(jīng)過(guò)多次再生后,再生鈀催化劑的活性達(dá)不到生產(chǎn)所需的必要活性,只能報(bào)廢。
因此,對(duì)經(jīng)過(guò)已有再生方法處理,活性仍達(dá)不到生產(chǎn)需求的催化劑,有必要發(fā)明一種能夠使經(jīng)過(guò)現(xiàn)有再生方法處理,活性仍達(dá)不到生產(chǎn)需求的鈀催化劑達(dá)到生產(chǎn)所需的活性或更高活性的鈀催化劑的再生方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種能夠使經(jīng)過(guò)現(xiàn)有再生方法處理,活性仍達(dá)不到生產(chǎn)需求的鈀催化劑達(dá)到生產(chǎn)所需的活性或更高活性的鈀催化劑的再生方法。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
本發(fā)明提供一種鈀催化劑的再生方法,包括以下步驟:
步驟1:將需要再生的鈀催化劑中的雜質(zhì)去除;
步驟2:將去除雜質(zhì)后的鈀催化劑與氯酸鈉溶液和鹽酸反應(yīng);
步驟3:將步驟2反應(yīng)后的溶液的pH值調(diào)節(jié)至4以上,烘干;
步驟4:將步驟3烘干后的樣品進(jìn)行焙燒。
本發(fā)明的有益效果在于:在去除雜質(zhì)后的鈀催化劑上添加氯酸鈉溶液和鹽酸進(jìn)行反應(yīng),本反應(yīng)使得催化劑上大晶粒的金屬鈀和氧化鈀粒子轉(zhuǎn)化為小晶粒的氯化鈀,從而解決因鈀粒子長(zhǎng)大導(dǎo)致鈀催化劑的活性難以恢復(fù)的問(wèn)題且較好地保存了氧化鋁的強(qiáng)度;在鈀催化劑與氯酸鈉溶液和鹽酸反應(yīng)后添加少許堿性溶液調(diào)節(jié)鈀催化劑表面酸堿性至pH為4以上得到氫氧化鈀以固定處理過(guò)程中產(chǎn)生的鈀化合物;將步驟3烘干后的樣品進(jìn)行高溫焙燒,使鈀催化劑表面進(jìn)行再分布,得到的再生催化劑上的鈀主要以氧化鈀形態(tài)存在,該氧化鈀可在催化劑使用前用還原劑預(yù)還原或在催化劑使用時(shí)在氫化反應(yīng)器內(nèi)用氫氣現(xiàn)埸原位還原,經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)采用本發(fā)明方法再生的鈀催化劑的活性與新鈀催化劑的活性相當(dāng)。
具體實(shí)施方式
為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果,以下結(jié)合實(shí)施方式予以說(shuō)明。
本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于:通過(guò)將洗凈烘干的鈀催化劑上所含的大晶粒金屬鈀或氧化鈀通過(guò)化學(xué)處理,分散成小晶粒的氯化鈀,從而解決在生產(chǎn)使用中因鈀粒子長(zhǎng)大導(dǎo)致鈀催化劑的活性難以恢復(fù)的問(wèn)題,使再生鈀催化劑的活性比常規(guī)再生方法的更高。
本發(fā)明提供一種鈀催化劑的再生方法,包括以下步驟:
步驟1:將需要再生的鈀催化劑中的雜質(zhì)去除;
步驟2:將去除雜質(zhì)后的鈀催化劑與氯酸鈉溶液和鹽酸反應(yīng);
步驟3:將步驟2反應(yīng)后的溶液的pH值調(diào)節(jié)至4以上,烘干;
步驟4:將步驟3烘干后的樣品進(jìn)行焙燒。
本發(fā)明的反應(yīng)原理:利用氯酸鈉-鹽酸反應(yīng)法,將晶粒大的金屬鈀或氧化鈀粒子轉(zhuǎn)化為小晶粒的氯化鈀粒子,從而解決傳統(tǒng)再生方法因鈀粒子長(zhǎng)大所降低的催化劑活性難以恢復(fù)的問(wèn)題,處理過(guò)程調(diào)節(jié)催化劑表面pH值所用的堿性物質(zhì)是氫氧化鈉或是氫氧化鉀或是碳酸鈉或是碳酸鉀或是碳酸氫鈉,調(diào)節(jié)催化劑表面pH值至4以上,以將催化劑處理過(guò)程產(chǎn)生的鈀的可溶性化合物轉(zhuǎn)化成氫氧化鈀固定在催化劑上。
化學(xué)處理方法的有關(guān)反應(yīng)如下:
主反應(yīng):PdO+2HCl==PdCl2+H2O............(1)
Pd+Cl2=PdCl2.....................(2)
Pd2++2OH-=Pd(OH)2............(3)
式2的反應(yīng)一般在7%~30%濃度左右的鹽酸氣氛中進(jìn)行。由于上述反應(yīng)中的鹽酸對(duì)氧化鋁載體有強(qiáng)腐蝕作用,會(huì)大幅度降低氧化鋁載體的強(qiáng)度,為了減輕此副作用,本發(fā)明在反應(yīng)進(jìn)程中引入活性氯,以減少鹽酸用量并可以減輕鹽酸對(duì)氧化鋁載體的腐蝕作用,加強(qiáng)反應(yīng)速度,較好的保存氧化鋁的強(qiáng)度。
氯酸鈉與鹽酸的作用放出活性氯的進(jìn)程:
NaClO3+HCl→HClO3+NaCl..........................(4)
NaClO3+3HCl→HClO2+NaCl+Cl2+H2O......................(5)
NaClO2+2HCl→HClO+Cl2+H2O........................(6)
式(5),(6)所產(chǎn)生的氯氣比鹽酸分離出的氯離子要活潑,可以很好地參與主反應(yīng)。
從上述描述可知,本發(fā)明的有益效果在于:在去除雜質(zhì)后的鈀催化劑上添加氯酸鈉溶液和鹽酸進(jìn)行反應(yīng),本反應(yīng)使得催化劑上大晶粒的金屬鈀和氧化鈀粒子轉(zhuǎn)化為小晶粒的氯化鈀,從而解決因鈀粒子長(zhǎng)大導(dǎo)致鈀催化劑的活性難以恢復(fù)的問(wèn)題且能較好地保存氧化鋁的強(qiáng)度;在鈀催化劑與氯酸鈉溶液和鹽酸反應(yīng)后,添加堿性溶液調(diào)節(jié)鈀催化劑表面酸堿性至pH為4以上,目的是把前述反應(yīng)產(chǎn)生的鈀的可溶性化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鈀固定在催化劑上,有利于后續(xù)的催化劑的補(bǔ)鈀操作和洗滌操作,氫氧化鈀能牢固吸附在催化劑表面上,保證在后續(xù)處理時(shí)不會(huì)損失催化劑的鈀含量;將步驟3烘干后的樣品進(jìn)行高溫焙燒,得到再生的氧化態(tài)催化劑,該氧化態(tài)催化劑可以在使用前用還原劑或是裝在氫化反應(yīng)器中用氫氣現(xiàn)埸原位還原,經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)采用本發(fā)明方法再生的鈀催化劑的活性與新鈀催化劑的活性相當(dāng)。
進(jìn)一步的,在步驟3與步驟4之間,還包括向步驟3烘干后的樣品中,加入氯化鈀和氯化鈉的混合液,浸漬,過(guò)濾,加水洗滌直至混合液不含氯離子,烘干;所述水為溫度為常溫至60℃的純水。
由上述描述可知,本發(fā)明的有益效果在于:向步驟3反應(yīng)后樣品加入氯化鈀和氯化鈉混溶的水溶液,由于氯化鈀水溶性很低,加入氯化鈉共溶,可形成能溶于水的氯化鈉鈀,該溶液的pH值穩(wěn)定,有助于鈀粒子在氧化鋁表面的合理分布,進(jìn)而合理地補(bǔ)充催化劑中鈀的含量,進(jìn)一步提高再生鈀催化劑的活性,延長(zhǎng)再生鈀催化劑的使用壽命;加一定溫度純水洗滌較徹底地清除了催化劑在再生過(guò)程中引入的可溶性雜質(zhì),保證了催化劑的性能。
進(jìn)一步的,所述步驟1的具體操作為:將需要再生的鈀催化劑用50~70℃的芳烴浸泡3~6h,每隔0.5h更換一次所述芳烴;將芳烴浸泡過(guò)的鈀催化劑瀝干用30~70℃的堿性溶液浸泡4~5h,每隔0.5h更換一次所述堿性溶液;將堿性溶液浸泡過(guò)的鈀催化劑瀝干用30~90℃的水浸泡,直至浸有鈀催化劑的水溶液為中性。
由上述描述可知,本發(fā)明的有益效果在于:通過(guò)用芳烴、堿性溶液及水對(duì)需再生的鈀催化劑進(jìn)行浸泡,分別洗去鈀催化劑上殘留的有機(jī)物、吸附的酸性物質(zhì)及堿性物質(zhì),從而避免鈀催化劑的再生效果受其吸附的雜質(zhì)的影響;采用具有較高溫度的芳烴、堿性溶液及水依次對(duì)需再生的鈀催化劑進(jìn)行浸泡,有助于鈀催化劑上的有機(jī)物、酸性物質(zhì)、堿性物質(zhì)及一些其他雜質(zhì)被快速洗滌,縮短浸泡時(shí)間,提高再生效率。
進(jìn)一步的,所述芳烴為C9芳烴、C10芳烴或C9芳烴和C10芳烴任意比例的混合物。
由上述描述可知,本發(fā)明的有益效果在于:采用C9芳烴、C10芳烴或C9芳烴和C10芳烴任意比例的混合物進(jìn)行鈀催化劑的第一道洗滌,可以更有效的去除鈀催化劑所粘附的物質(zhì)及一些有機(jī)降解物。
進(jìn)一步的,所述堿性溶液為氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液、氨水、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液、碳酸鉀溶液及碳酸氫鉀溶液,所述堿性溶液的濃度為0.05~0.30mol/L。
由上述描述可知,本發(fā)明的有益效果在于:上述堿性溶液比較容易獲取且成本較低,且可以達(dá)到去除鈀催化劑上酸性物質(zhì)的效果。
進(jìn)一步的,進(jìn)行所述步驟1之前篩分出需要再生的鈀催化劑,篩分的方法為:用10目的篩網(wǎng)對(duì)廢舊鈀催化劑進(jìn)行篩分,去除粒徑在2mm以下的顆粒。
由上述描述可知,本發(fā)明的有益效果在于:用篩網(wǎng)去除粒徑在2mm以下的顆粒,避免顆粒太小導(dǎo)致阻力太大,不適用于固定床。
進(jìn)一步的,所述氯酸鈉溶液中的氯酸鈉與鈀催化劑中的鈀的摩爾比為1∶1~2,所述氯酸鈉溶液中的氯酸鈉與鹽酸的摩爾比為1∶6~10。
由上述描述可知,本發(fā)明的有益效果在于:這樣能保證在酸性氣氛下大部分鹽酸與氯酸鈉發(fā)生反應(yīng),同時(shí)也保證所用的藥品的量足以將催化劑上的鈀全部轉(zhuǎn)化為氯化鈀。由于鹽酸對(duì)鈀催化劑的載體氧化鋁具有強(qiáng)腐蝕作用,會(huì)大幅度降低氧化鋁載體的強(qiáng)度,因此利用氯酸鈉與鹽酸作用會(huì)放出活性氯的特性,在去除雜質(zhì)后洗滌烘干的鈀催化劑中加入氯酸鈉與鹽酸,使得氯酸鈉與大部分所加鹽酸反應(yīng)生成活性氯,活性氯再與鈀生成氯化鈀,減少了直接與催化劑作用的鹽酸的量,減緩了鹽酸對(duì)氧化鋁的腐蝕作用,較好地保存了氧化鋁的強(qiáng)度,又加快了反應(yīng)速度。
進(jìn)一步的,所述焙燒的溫度為500~550℃,所述焙燒的時(shí)間為2~4h。
由上描述可知,本發(fā)明的有益效果在于:經(jīng)過(guò)所述的高溫處理,可將氯化鈀轉(zhuǎn)變成氧化鈀,并且使鈀在氧化鋁載體上合理再分布,有利于再生后的催化劑具有良好的活性、選擇性和使用壽命。
進(jìn)一步的,所述步驟3中調(diào)節(jié)pH值所用的堿性物質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀或碳酸氫鈉,其用量為需再生催化劑的干基重量的0.10~0.30%。
實(shí)施例一
本實(shí)施例的鈀催化劑的再生方法,包括如下步驟:
前期處理:用10目的篩網(wǎng)對(duì)廢舊鈀催化劑進(jìn)行篩分,去除粒徑在2mm以下的顆粒,得到需再生的鈀催化劑。
步驟1:稱(chēng)取100g需再生的鈀催化劑(使用6年后報(bào)廢的FAH-1Q型固定床鈀-氧化鋁催化劑)于500mL燒杯中,每次加入180mL溫度為60℃的C10芳烴進(jìn)行浸泡,每次泡洗30min后分離出芳烴,再加入與第一次等量的芳烴,如此浸泡9次,最后一次分離出的芳烴呈淡淡的黃色;
接著將上述芳烴浸泡完的鈀催化劑每次加入160mL濃度為0.1mol/L、溫度為30~50℃的氫氧化鈉(NaOH)溶液進(jìn)行浸泡,每次泡洗30min后將洗液去除,再添加與第一次等溫等濃度的氫氧化鈉溶液,浸泡洗滌10次后,洗液無(wú)油珠并呈淡淡的粉紅色;
堿性溶液洗后的催化劑瀝干后,再每次用160mL溫度為30~50℃的去離子水浸泡洗滌,每次泡洗30min后加入與第一次等溫等量的去離子水,直至浸泡催化劑的水溶液呈中性為止。
步驟2:將步驟1洗凈后的催化劑置于120℃的烘干爐中烘4h,再于200℃的烘干爐烘4h。測(cè)得烘干后的鈀催化劑的鈀含量為0.19%,吸水率為86%。稱(chēng)取30g上述洗滌、烘干后的鈀催化劑(鈀催化劑中鈀的摩爾含量為30×0.0019/106.42=0.000535614(mol)),置于300mL燒杯中;
取1個(gè)100mL燒杯,準(zhǔn)確稱(chēng)取0.0576g純度為99%的氯酸鈉(取氯酸鈉與鈀的摩爾比為1∶1,則氯酸鈉用量=0.000535614×106.44÷0.99=0.0575866(g),其中106.44是氯酸鈉的摩爾質(zhì)量,0.99是氯酸鈉的純度,考慮到天平精度,取0.0576g),溶于26mL溫度為60℃的去離子水中,并將此熱的氯酸鈉溶液倒入前述裝有30g催化劑的300mL燒杯中,搖動(dòng)燒杯,使吸收均勻;
準(zhǔn)確量取0.31mL濃度為12mol/L的濃鹽酸(濃鹽酸用量=0.000535614×7÷0.012=0.312(mL)取整為0.31mL,其中濃鹽酸用量取金屬鈀摩爾量的7倍,鹽酸的摩爾濃度為12mol/L),先用1.0mL去離子水稀釋后加入上述已浸漬氯酸鈉溶液的催化劑中,翻動(dòng)燒杯使與催化劑接觸均勻,靜置4h后,將此樣品置于烘箱中于120℃烘3h,取出置于一個(gè)干凈的300mL燒杯中。
步驟3:取1個(gè)100mL燒杯,準(zhǔn)確稱(chēng)取0.06g純度為96%的氫氧化鈉(NaOH用量=30×0.0019÷0.96=0.06(g),取氫氧化鈉用量為催化劑重量的0.19%,0.96為NaOH純度)溶于26mL去離子水中,然后加入裝有上述烘干樣品的300mL燒杯中,翻動(dòng)燒杯使吸收均勻后,再置于烘箱中于120℃烘3h后,取出置于一個(gè)干凈的300mL燒杯中。
補(bǔ)鈀:準(zhǔn)確稱(chēng)取0.0303g純度為59.5%的氯化鈀(設(shè)計(jì)再生后催化劑鈀含量為0.25%,0.595為氯化鈀試劑的鈀含量,氯化鈀補(bǔ)加量=(0.0025-0.0019)×30÷0.595=0.03025(g)取0.0303g)和0.04g純度為96%的氯化鈉,溶于75mL去離子水中,將此溶液加入上述烘干后的樣品的燒杯中,浸漬1h后,過(guò)濾去除浸漬殘液。
洗滌烘干:將補(bǔ)鈀、過(guò)濾后得到的固體中加入100mL常溫去離子水浸泡12h后,分離浸泡液,再以每間隔1h用100mL常溫去離子水泡洗一次的頻率,洗滌至分離出的洗水用1%硝酸銀溶液檢驗(yàn),檢不出Cl-為止;將上述洗凈后的催化劑樣品置于馬弗爐中于200℃烘2h。
步驟4:將步驟3中烘完的樣品置于馬弗爐中于500℃焙燒4h,即為再生鈀催化劑。
催化劑的活性采用微型固定床反應(yīng)器進(jìn)行評(píng)價(jià)(見(jiàn)《福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》2000年第4期)。反應(yīng)溫度50℃,壓力為常壓,攪拌速度為1400r/min,氫氣源采用氫氮比為3∶1的氫氮混合氣,催化劑裝量為40mL(約20g),活性測(cè)試前催化劑在反應(yīng)器中用氫氮混合氣在60~80℃原位常壓還原20h。本實(shí)驗(yàn)使用的工作液成份為:2-乙基蒽醌(EAQ)含量130g/L,溶劑采用磷酸三辛酯(TOP)和重芳烴的混合物,比例為25/75,工作液用量為240mL。以1.5h內(nèi)反應(yīng)生成的H2O2的量作為該催化劑的氫效,用來(lái)比較不同催化劑的活性高低。
催化劑的鈀含量分析采用我國(guó)石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH/T0684-1999《分子篩和氧化鋁基催化劑中鈀含量測(cè)定法(原子吸收光譜法)》規(guī)定方法進(jìn)行。
催化劑的抗壓強(qiáng)度在DL5型智能顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀上進(jìn)行,每個(gè)樣品隨機(jī)取30粒進(jìn)行測(cè)試,取該30個(gè)顆粒測(cè)試值的平均值作為該樣品的測(cè)試結(jié)果。
催化劑的活性、鈀含量和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果列于表1。
實(shí)施例二
重復(fù)實(shí)施例一的步驟,只是將其中步驟2中氯酸鈉與鈀的摩爾比改為1∶1.5,氯酸鈉與鹽酸的摩爾比改為1∶10,即本例氯酸鈉用量=0.000535614÷1.5×106.44÷0.99=0.0383911(g),其中106.44是氯酸鈉的摩爾質(zhì)量,0.99是氯酸鈉的純度,考慮到天平精度,取0.0384g)鹽酸用量為0.000535614÷1.5×10÷0.012=0.29756(mL)取整為0.30mL,用于調(diào)節(jié)催化劑表面pH值的氫氧化鈉的用量仍按實(shí)施例一的比例稱(chēng)取0.06g,催化劑的鈀含量、活性和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試方法按實(shí)施例一進(jìn)行,數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
實(shí)施例三
重復(fù)實(shí)施例一的步驟,只是在步驟3調(diào)節(jié)催化劑表面pH值時(shí)使用了Na2CO3,碳酸鈉的水解的離子方程式為:
CO32-+H2O==HCO3-+OH-
HCO3-+H2O<==>H2CO3+OH-
可見(jiàn)1摩爾碳酸鈉水解產(chǎn)生的堿量近似于2摩爾氫氧化鈉的堿量,設(shè)定碳酸鈉用量為催化劑重量的0.10%(相當(dāng)于NaOH使用量為催化劑重量的0.2%),為此Na2CO3用量=30×0.001÷0.995=0.03015(g),實(shí)際稱(chēng)取0.0302g,0.995為NaOH純度,其余按實(shí)施例一進(jìn)行。催化劑的鈀含量、活性和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
實(shí)施例四
重復(fù)實(shí)施例一的步驟,只是將其中步驟4中催化劑的焙燒條件改為在溫度550℃焙燒3h,催化劑的鈀含量、活性和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試方法按實(shí)施例一進(jìn)行,數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
實(shí)施例五
本例以工廠使用4年后報(bào)廢的APC-1-Q型固定床鈀-氧化鋁催化劑為再生對(duì)象,重復(fù)實(shí)施例一的過(guò)程。測(cè)得該型號(hào)新鮮催化劑的鈀含量為0.27wt.%,廢舊催化劑鈀含量為0.21wt.%。
前期處理:用10目的篩網(wǎng)對(duì)廢舊鈀催化劑進(jìn)行篩分,去除粒徑在2mm以下的顆粒,得到需再生的鈀催化劑。
步驟1:稱(chēng)取100g需再生的鈀催化劑于500mL燒杯中,每次加入180mL溫度為60℃的C10芳烴進(jìn)行浸泡,每次泡洗30min后分離出芳烴,再加入與第一次等量的芳烴,如此浸泡10次,最后一次分離出的芳烴呈淡淡的黃色;
接著將上述芳烴浸泡完的鈀催化劑每次加入160mL濃度為0.1mol/L、溫度為30~50℃的氫氧化鈉(NaOH)溶液進(jìn)行浸泡,每次泡洗30min后將洗液去除,再添加與第一次等溫等濃度的氫氧化鈉溶液,浸泡洗滌10次后,洗液無(wú)油珠并呈淡淡的粉紅色;
堿性溶液洗后的催化劑瀝干后,再每次用160mL溫度為30~50℃的去離子水浸泡洗滌,每次泡洗30min后加入與第一次等溫等量的去離子水,直至浸泡催化劑的水溶液呈中性為止。
步驟2:將步驟1洗凈后的催化劑置于120℃的烘干爐中烘4h,再于200℃的烘干爐烘4h。測(cè)得烘干后的鈀催化劑的鈀含量為0.21%,吸水率為82%。稱(chēng)取30g上述洗滌、烘干后的鈀催化劑(鈀催化劑中鈀的摩爾含量為30×0.0021/106.42=0.000591994(mol)),置于300mL燒杯中;
取1個(gè)100mL燒杯,準(zhǔn)確稱(chēng)取0.0636g純度為99%的氯酸鈉(氯酸鈉用量=0.000591994×106.44÷0.99=0.0636483(g),其中106.44是氯酸鈉的摩爾質(zhì)量,0.99是氯酸鈉的純度,考慮到天平精度,取0.0636g),溶于25mL溫度為60℃的去離子水中,并將此熱的氯酸鈉溶液倒入前述裝有30g催化劑的300mL燒杯中,搖動(dòng)燒杯,使吸收均勻;
準(zhǔn)確量取0.35mL濃度為12mol/L的濃鹽酸(濃鹽酸用量=0.000591994×7÷0.012=0.345(mL)取整為0.35mL,其中濃鹽酸用量取金屬鈀摩爾量的7倍,鹽酸的摩爾濃度為12mol/L),先用1.0mL去離子水稀釋后加入上述已浸漬氯酸鈉溶液的催化劑中,翻動(dòng)燒杯使與催化劑接觸均勻,靜置4h后,將此樣品置于烘箱中于120℃烘3h,取出置于一個(gè)干凈的300mL燒杯中。
步驟3:取1個(gè)100mL燒杯,準(zhǔn)確稱(chēng)取0.0625g純度為96%的氫氧化鈉(NaOH用量=30×0.002÷0.96=0.0625(g),取氫氧化鈉用量為催化劑重量的0.20%,0.96為NaOH純度)溶于25mL去離子水中,然后加入裝有上述烘干樣品的300mL燒杯中,翻動(dòng)燒杯使吸收均勻后,再置于烘箱中于120℃烘3h后,取出置于一個(gè)干凈的300mL燒杯中。
補(bǔ)鈀:準(zhǔn)確稱(chēng)取0.0454g純度為59.5%的氯化鈀(設(shè)計(jì)再生后催化劑鈀含量為0.30%,0.595為氯化鈀試劑的鈀含量,氯化鈀補(bǔ)加量=(0.003-0.0021)×30÷0.595=0.04538(g)取0.0454g)和0.05g純度為96%的氯化鈉,溶于75mL去離子水中,將此溶液加入上述烘干后的樣品的燒杯中,浸漬1h后,過(guò)濾去除浸漬殘液。
洗滌烘干:將補(bǔ)鈀、過(guò)濾后得到的固體中加入100mL常溫去離子水浸泡12h后,分離浸泡液,再以每間隔1h用100mL常溫去離子水泡洗一次的頻率,洗滌至分離出的洗水用1%硝酸銀溶液檢驗(yàn),檢不出Cl-為止;將上述洗凈后的催化劑樣品置于馬弗爐中于200℃烘2h。
步驟4:將步驟3中烘完的樣品置于馬弗爐中于500℃焙燒4h,即為再生鈀催化劑。
催化劑的活性、鈀含量和抗壓強(qiáng)度按實(shí)施例一方法測(cè)試,數(shù)據(jù)列于表1。
比較例一
用10目的篩網(wǎng)對(duì)工廠使用6年后廢舊的FAH-1Q鈀催化劑進(jìn)行篩分,去除粒徑在2mm以下的顆粒,然后稱(chēng)取100g所述催化劑樣品于500mL燒杯中,每次加入180mL溫度為60℃的C10芳烴進(jìn)行浸泡,每次泡洗30min后分離出芳烴,再加入與第一次等量的芳烴,如此浸泡9次,最后一次分離出的芳烴呈淡淡的黃色,然后置于烘箱中于200℃烘干4小時(shí)后降至室溫得到實(shí)驗(yàn)所需的鈀催化劑。催化劑的活性、鈀含量和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試方法按實(shí)施例一進(jìn)行,數(shù)據(jù)列于表1。
比較例二
重復(fù)比較例一的過(guò)程,只是樣品改為工廠使用4年后廢舊的APC-1-Q,催化劑的活性、鈀含量和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試方法按實(shí)施例一進(jìn)行,數(shù)據(jù)列于表1。
比較例三
取新鮮的FAH-1Q催化劑,其活性、鈀含量和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試方法按實(shí)施例一進(jìn)行,數(shù)據(jù)列于表1。
比較例四
取新鮮的APC-1-Q催化劑,其活性、鈀含量和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試方法按實(shí)施例一進(jìn)行,數(shù)據(jù)列于表1。
催化劑活性評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表1。
表1.幾種催化劑的活性對(duì)比
從表1可見(jiàn),廢舊催化劑經(jīng)本發(fā)明再生方法處理后,活性和鈀含量基本達(dá)到新催化劑的水平,而機(jī)械強(qiáng)度與未處理的再生前催化劑相當(dāng)。
綜上所述,本發(fā)明提供的鈀催化劑的再生方法,在去除雜質(zhì)后的鈀催化劑上添加氯酸鈉溶液和鹽酸進(jìn)行反應(yīng),本反應(yīng)使得催化劑上大晶粒的金屬鈀粒子和氧化鈀粒子轉(zhuǎn)化為小晶粒的氯化鈀,從而解決因鈀粒子長(zhǎng)大導(dǎo)致鈀催化劑的活性難以恢復(fù)的問(wèn)題且較好地保存了氧化鋁的強(qiáng)度;在鈀催化劑與氯酸鈉溶液和鹽酸反應(yīng)后添加少許堿性溶液調(diào)節(jié)鈀催化劑表面酸堿性至pH為4以上得到氫氧化鈀以固定處理過(guò)程中產(chǎn)生的鈀化合物;將步驟3烘干后的樣品進(jìn)行高溫焙燒,得到再生催化劑氧化鈀,經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)采用本發(fā)明方法再生的鈀催化劑的活性與新鈀催化劑的活性相當(dāng);通過(guò)用芳烴、堿性溶液及水對(duì)需再生的把催化劑進(jìn)行浸泡,分別洗去鈀催化劑上殘留的有機(jī)物、吸附的酸性物質(zhì)及堿性物質(zhì),從而避免再生鈀催化劑的活性受其吸附的雜質(zhì)的影響;向步驟3反應(yīng)后樣品加入氯化鈀與氯化鈉溶液,進(jìn)行補(bǔ)充鈀催化劑中鈀的含量,進(jìn)一步提高再生鈀催化劑的活性,延長(zhǎng)再生鈀催化劑的使用壽命;對(duì)補(bǔ)鈀后的催化劑進(jìn)行洗滌以除去再生過(guò)程引入的雜質(zhì),避免了雜質(zhì)對(duì)催化劑活性和選擇性的影響;將經(jīng)過(guò)補(bǔ)鈀、洗滌后的樣品進(jìn)行干燥和高溫焙燒,得到鈀重新再分布的氧化態(tài)再生催化劑,經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn),采用本發(fā)明方法再生的鈀催化劑的活性與新鈀催化劑的活性相當(dāng),而抗壓強(qiáng)度與再生前催化劑的抗壓強(qiáng)度相當(dāng)。
以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例,并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍,凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等同變換,或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。