专利名称：一种制备钯碳催化剂的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于化工生产技术领域，涉及一种加氢用金属催化剂的制备方法和设备， 具体为苯甲酸加氢用钯碳催化剂制备方法和装置的改进。
背景技术：
苯甲酸加氢是SNIA法生产己内酰胺的中间过程，该反应以苯甲酸为原料，在贵重金属钯为催化剂生产中间产物环己烷羧酸，钯碳催化剂的活性是影响苯甲酸加氢效果的关键因素。钯碳催化剂以钯为活性组分，以活性炭为载体，制备过程主要包括以下步骤(1)氯化钯吸附在活性炭上。PdCl2 (溶剂化物)+活性炭C (催化剂载体)一(PdCl2) /活性炭C(2)加入NaOH使吸附氯化钯转化为氢氧化钯。PdCl2+2Na0H — Pd (OH) 2+2NaCl(3)加氢使氢氧化钯还原为金属钯，制成粗钯碳催化剂。Pd (OH) 2+H2 — Pd+2H20(4)脱除催化剂中氯离子，制成催化剂成品。钯炭催化剂制备过程中，需要对粗催化剂进行洗涤，除去粗催化剂中的氯离子制成成品催化剂。现有技术粗催化剂洗涤在离心机中进行，主要包括进料、洗料、甩干、卸料、 装桶等步骤。成品催化剂含水量为40 60%的半干状态，添加到装置反应系统使用。现有技术的不足是(1)钯碳催化剂在空气中容易中毒，降低催化剂活性，试验表明，半干状态的催化剂烘干后活性有1. 3降至0. 5以下。因此离心水洗并甩干后的催化剂，半干的催化剂装桶的等作业和存放在桶内储存暴露在空气的部分容易失活，降低新鲜成品催化剂的质量。( 操作过程复杂，存在安全隐患，在进料、洗料过程中离心机震动大导致机器跑位。 (3)离心机的刮料系统刮料之后滤布上留有一层催化剂，自动刮料停机之后，需要操作人员进入机器进行刮料，费时费力，又容易造成催化剂的损失。(4)人工装桶和向反应系统添加催化剂，间歇操作，劳动强度高。( 催化剂暴露在外，造成环境污染环。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种制备钯碳催化剂的方法，将加氢后的粗催化剂在密闭容器中洗涤，以浆液状态存放和向反应系统输送，优化催化剂制备过程， 提高成品催化剂活性，减少损失，降低劳动强度。本发明的另一目的是提供一种实现上述制备钯碳催化剂方法的装置。本发明提供的制备钯碳催化剂方法，步骤包括①氯化钯加水制备成PdCl2含量 5 15% (重量)的氯化钯溶液。②活性碳加水和酸制成固含量为5 15% (重量)PH值为1 5的活性炭浆液。③将步骤①的氯化钯溶液加入到步骤②的活性碳浆液中，使氯化钯均勻吸附在浆液的活性碳上，氯化钯溶液的加入量为催化剂上钯含量3 10% (重量)。 ④加入碱液使吸附的氯化钯转化为氢氧化钯，控制浆液PH值为10. 5 11. 5。⑤加氢使吸附在活性碳上的氢氧化钯还原成钯，加氢压力30 lOOKPa，生成粗钯碳催化剂。⑥粗催化剂在催化剂洗涤器中氮气搅拌下洗涤、过滤，洗涤至滤液中的氯离子含量小于0. 2士0. 05% (重量)，洗涤器压力为300 lOOOKPa。⑦洗涤后的催化剂以浆液状态送至催化剂储罐储
存备用。步骤④中的碱为NaOH、KOH或Na2CO3，碱液浓度为20 40%。步骤②中的酸为盐酸或硫酸，水为脱盐水或蒸馏水。步骤①、②、③、④和⑤在搅拌状态下进行。浆液状态成品钯碳催化剂的钯含量为5 士 0.2% (重量)，含水量为75 90% (重量)，钯含量为干重，即 105°C烘干后的重量百分数。氯化钯溶解、活性炭浆液制备和氯化钯转化为氢氧化钯的过程为常压，整个催化剂制备过程为常温操作。一种实现制备钯碳催化剂装置，主要包括氯化钯溶解反应器、活性炭浆液制备反应器、加氢反应器和催化剂储罐。氯化钯溶解反应器、活性炭浆液制备反应器和加氢反应器设有搅拌器。氯化钯溶解反应器的物料出口连接到活性炭浆液制备反应器的入口，活性炭浆液制备反应器的物料出口连接到加氢反应器的入口。装置还设有催化剂洗涤器，催化剂洗涤器的物料入口与加氢反应器的物料出口连接，出口与催化剂储罐连接。催化剂洗涤器设有顶部氮气入口和中部氮气入口，中部设有过滤段。催化剂洗涤器的过滤段包括过滤层、保护板和支撑板。述过滤层为滤布或滤网。所述活性炭浆液制备反应器中设有虹吸管，虹吸管出口连接到催化剂加氢反应器进料口。氯化钯溶解反应器、活性炭浆液制备反应器装有耐酸、碱衬里，耐酸碱衬里的材质为陶瓷或树脂。加氢反应器设有氢气分布器，氢气分布管与氢气管路连接。催化剂洗涤器中部设有氮气分布器，氮气分布器与中部氮气入口连接。实施本发明后，生产的新鲜催化剂以浆液状态输送和存放，避免与空气接触中毒， 提高了催化剂活性约0. 2 0. 3 (催化剂活性指数Ztl)。催化剂密闭状态下进行洗涤和输送， 避免了离心机刮料、装桶过程造成催化剂的损失，生产实践表明实施本发明后节约24. 73% 的贵金属钯，同时提高了催化剂生产质量的稳定性。催化剂洗涤过程连续进行，减少了装桶、配制过程，降低了劳动强度。洗涤器洗涤氯离子工艺操作简易、安全、装置负荷大、生产成本明显降低。
图1为本发明制备钯碳催化剂装置的流程图；图2为催化剂洗涤器结构图。其中1-氯化钯溶解反应器、2-搅拌器、3-阀门、4-活性炭浆液制备反应器、5-加氢反应器、6-催化剂洗涤器、7-催化剂储罐、8-泵、9-安全阀、10-放空阀、11-洗涤器进料口、 12-顶部氮气入口，13-中部氮气入口、14-滤布保护板、15-过滤层、16-滤布支撑板、17-过滤段、18-出料口、19-虹吸管、20-氢气分布器、21-氮气分布器、22-活性炭加入口、23-洗涤液出口。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明制备钯碳催化剂装置，如图1所示，主要由氯化钯溶解反应器1、活性炭浆液制备反应器4、加氢反应器5、催化剂洗涤器6、催化剂储罐7及配套的管路、泵8和阀门3 组成，所述氯化钯溶解反应器、活性炭浆液制备反应器和加氢反应器设有搅拌器2。氯化钯溶解反应器的物料出口连接到活性炭浆液制备反应器的氯化钯溶液入口。活性炭浆液制备反应器设有活性炭加料口 22和碱液入口。活性炭浆液制备反应器中设有虹吸管19，虹吸管插入到活性炭浆液制备反应器的底部，出口连接到催化剂加氢反应器进料口。催化剂加氢反应器设有氢气入口和氮气入口，下部设有氢气分布器20，氢气分布器与氢气入口连接。 催化剂加氢反应器的物料出口通过管路和泵8连接到催化剂洗涤器顶部的洗涤器进料口。 如图2所示，催化剂洗涤器设有顶部设有安全阀9、放空阀10、洗涤器进料口 11和顶部氮气入口 12，中间设有中部氮气入口 13和出料口 18底部设有洗涤液出口 23。催化剂洗涤器内部中间设有过滤段17和氮气分布器21。过滤段由过滤层15，上部的滤布保护板14和下部的滤布支撑板16组成，过滤层为滤布。中部氮气入口位于过滤段的之上，与氮气分布器21 连接。出料口位于过滤段上部，出料口 18通过管路和泵连接到催化剂储罐7。脱盐水管路连接到氯化钯溶解反应器、活性炭浆液制备反应器、加氢反应器和催化剂洗涤器。氯化钯溶解反应器、活性炭浆液制备反应器装有陶瓷衬里。本发明钯碳催化剂的制备过程为①向氯化钯溶解反应器1加入含氯化钯20% (重量)商品氯化钯溶液，按PdCl2含量8% (重量)的加水量加入脱盐水，启动搅拌器2搅拌1小时制备成的氯化钯溶液。②在活性炭浆液制备反应器4中按计量装入脱盐水，加入盐酸、活性炭活性碳，搅拌1小时，制成固含量为10% (重量)、PH值为2的活性炭浆液。③用滴加的方式将步骤①的氯化钯溶液加入到步骤②的活性碳浆液中，控制滴加速度使氯化钯在活性碳浆液中均与分布，氯化钯溶液的加入量为催化剂上钯含量5% (重量)，搅拌5小时，陈化3小时，使氯化钯均勻地吸附在活性炭上。④在活性炭浆液制备反应器中将制备好的30% (重量)NaOH溶液缓慢滴入浆液中进行离子置换，同时进行搅拌，使吸附在活性炭上氯化钯转化为氢氧化钯，滴加10小时，滴加完后再搅拌1小时，控制PH值为10. 5 11. 5。 ⑤通过虹吸管19将活性炭浆液制备反应器底部的物料输送到催化剂加氢反应器5中。打开氮气入口，通入氮气赶空气，然后通入氢气进行加氢反应，使催化剂上氢氧化钯还原成金属钯。启动搅拌器搅拌，加氢压力为50KPa，保持加氢时间8小时，制成粗催化剂。加氢结束后排空氢气，用氮气置换加氢反应器中残存的氢气，确保安全。⑥加氢反应器中的粗催化剂通过管路、泵8和洗涤器进料口 11输送到催化剂洗涤器6。通入脱盐水进行洗涤，洗涤器压力为500KPa，开顶部氮气入口 12，下压洗涤水。过滤层用以形成催化剂滤饼，脱盐水上而下由对塔内催化剂进行连续冲洗，带走催化剂内氯离子。从中部氮气入口 13通入进行搅拌， 检查分析洗涤液率离子含量小于0.2% (重量)时停止洗涤，再搅拌1小时，使催化剂呈浆液状，洗涤完毕即为成品催化剂。⑦成品催化剂通过出料口 18、连接管路和泵输送到催化剂储罐7。氯化钯溶解、活性炭浆液制备和氯化钯转化为氢氧化钯为常压，整个催化剂制备过程为常温操作。从催化剂储罐取样分析，成品钯碳催化剂的把含量为4. 88% (重量)，含水量85. 25% (重量)，催化剂活性Z0 = 1.35.Z0为钯碳催化剂的活性的表征值，Z0越大，表示催化剂加氢活性越高，新鲜催化剂的活性A—般为1. 0 1. 50, Z0的测定方法请见中国石化股份有限公司石家庄分公司化纤事业部《己内酰胺分析手册》。现有技术离心机洗涤的成品催化剂平均活性为1. 0 1. 20，实施本发明后催化剂活性为1. 25 1. 50。实施本发明后不仅提高了钯碳催化剂的活性和苯甲酸加氢性能，也降低了生产成本，提高了经济效益。
权利要求
1.一种的制备钯碳催化剂方法，步骤包括①氯化钯加水制备成Pdci2含量为5 15% (重量)的氯化钯溶液；②活性碳加水和酸制成固含量为5 15% (重量)、PH值为1 5 的活性炭浆液；③将步骤①的氯化钯溶液加入到步骤②的活性碳浆液中，使氯化钯均勻吸附在浆液的活性碳上，氯化钯溶液的加入量为催化剂上钯含量3 10% (重量)；④加入碱液使吸附的氯化钯转化为氢氧化钯，控制浆液PH值为10. 5 11. 5 ；⑤加氢使吸附在活性碳上的氢氧化钯还原成钯，加氢压力30 lOOKPa，生成粗钯碳催化剂；其特征是⑥所述粗催化剂在催化剂洗涤器(6)中氮气搅拌下洗涤、过滤，洗涤至滤液中的氯离子含量小于 0. 2士0. 05% (重量)，洗涤器压力为300 IOOOKPa ；⑦洗涤后成品催化剂以浆液状态送至催化剂储罐(7)备用。
2.根据权利要求1所述制备钯碳催化剂的方法，其特征是步骤④所述碱液的碱为 NaOH, KOH或Na2CO3，碱液浓度为20 40% (重量)；步骤②所述的酸为盐酸或硫酸；所述的水为脱盐水或蒸馏水。
3.根据权利要求1所述制备钯碳催化剂的方法，其特征是所述浆液状态成品钯碳催化剂的钯含量为5士0.5% (重量，干重)，含水量为75 90% (重量)。
4.根据权利要求1所述制备钯碳催化剂的方法，其特征是所述步骤①、②、③、④和⑤ 在搅拌状态下进行。
5.一种实现制备钯碳催化剂的装置，主要包括氯化钯溶解反应器(1)、活性炭浆液制备反应器G)、加氢反应器( 和催化剂储罐(7)，所述氯化钯溶解反应器、活性炭浆液制备反应器和加氢反应器设有搅拌器，氯化钯溶解反应器的物料出口连接到活性炭浆液制备反应器的入口，活性炭浆液制备反应器的物料出口连接到加氢反应器的入口，其特征是所述装置还设有催化剂洗涤器，所述催化剂洗涤器的物料入口与加氢反应器的物料出口连接， 出口与催化剂储罐连接，所述催化剂洗涤器设有顶部氮气入口(1 和中部氮气入口(13)， 中部设有过滤段(17)。
6.根据权利要求5所述制备钯碳催化剂的装置，其特征是所述催化剂洗涤器的过滤段包括过滤层(15)、保护板(14)和支撑板(16)。
7.根据权利要求6所述制备钯碳催化剂的装置，其特征是所述过滤层为滤布或滤网。
8.根据权利要求5所述制备钯碳催化剂的装置，其特征是所述活性炭浆液制备反应器中(4)设有虹吸管，虹吸管出口连接到催化剂加氢反应器进料口。
9.根据权利要求5所述制备钯碳催化剂的装置，其特征是所述氯化钯溶解反应器、活性炭浆液制备反应器装有耐酸、碱衬里，所述耐酸碱衬里的材质为陶瓷或树脂。
10.根据权利要求5所述制备钯碳催化剂的装置，其特征是所述加氢反应器设有氢气分布器(20)，氢气分布器与氢气管路连接；所述催化剂洗涤器中部设有氮气分布器(21)， 氮气分布器与中部氮气入口连接。
全文摘要
本发明提供一种制备钯碳催化剂方法和装置，装置包括氯化钯溶解反应器、活性炭浆液制备反应器、加氢反应器、催化剂储罐和催化剂洗涤器。催化剂洗涤器设有顶部氮气入口和中部氮气入口，洗涤器中部设有过滤段。制备方法包括制备氯化钯溶液、加水制备活性炭浆液、氯化钯吸附到活性炭上、加碱制成氢氧化钯、加氢还原成金属靶，制成粗催化剂。粗催化剂在催化剂洗涤器中氮气搅拌下洗涤、过滤至滤液中的氯离子含量合格，以浆液状态送至催化剂储罐储存备用。本发明提高了催化剂活性约0.2～0.3(Z0)，减少了催化剂的损失，降低了生产成本，提高了经济效益，减轻了催化剂制备过程中的劳动强度。
文档编号B01J8/00GK102397787SQ20101027991
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者宛捍东, 尚惠平, 毕建国, 王志侃, 田彤 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石家庄炼化分公司