苯酐生產(chǎn)中催化劑的使用探討

吳龍劍

摘要：進(jìn)入21世紀(jì)以后，科技得到快速的發(fā)展。化學(xué)工業(yè)也取得突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。而苯酐作為化學(xué)原料，在生產(chǎn)的作用也越來越大，它的用途主要在于增塑劑上，仔細(xì)研究這種化學(xué)原料，其作用主要是用作催化劑。本文就以苯酐生產(chǎn)過程為研究，經(jīng)過認(rèn)真仔細(xì)地分析，找到了其快速提高質(zhì)量的方法，希望會對苯酐生產(chǎn)起到一定的作用。

關(guān)鍵詞：苯酐；催化劑；誘導(dǎo)期；鹽溫

隨著科技的進(jìn)步，市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的化工行業(yè)也在不斷地發(fā)展，這也促進(jìn)了苯酐的快速應(yīng)用。鄰苯二甲酸酐作為化學(xué)原料的一種，其在生產(chǎn)上起著重要的作用，其主要的用途是在增塑劑上。科技的發(fā)展，人們需要的化工原料越來越多，這就使得苯酐的市場越來越大。而苯酐在我國的研究起步較晚，研究尚不成熟。因此，我國的化工原料大部分還是以鄰二甲苯為主。而這種化學(xué)原料屬于苯酐中比較低級的一種，其需要和空氣按照一定的比例配合，才能生成我們所需要的鄰苯二甲酸酐。

一、苯酐的制造過程

隨著改革開放以后，我國的化學(xué)工業(yè)在不斷地發(fā)展，但是苯酐的研究卻一直進(jìn)步不太明顯。其隨著應(yīng)用的廣泛，生產(chǎn)工藝雖然在一定程度上改進(jìn)不少，但是仍然存在很多不足之處。為了能夠更好地認(rèn)識苯酐，我們根據(jù)其原料的不同，可以分成以下兩類：第一種是萘法生產(chǎn)工藝，第二種是鄰二甲苯生產(chǎn)工藝。剛開始兩種生產(chǎn)工藝雖然不同，但是在應(yīng)用上沒什么區(qū)別。經(jīng)過一段時間的應(yīng)用，第二種逐漸得到人們的認(rèn)可，其在生活中應(yīng)用越來越廣泛，下面就詳細(xì)地介紹第二種生產(chǎn)工藝，一般情況是先汽化，然后讓它和一定比例的空氣混合在一起，最后等這些混合在一起的氣體完成之后再裝入氧化反應(yīng)器中。以便這些物質(zhì)在容器中可以充分地反應(yīng)。這個過程并不是很復(fù)雜，讓人們不滿意的主要是其在制作過程中會產(chǎn)生副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品的產(chǎn)生必然會浪費(fèi)原料。

二、苯酐催化劑簡介

（一）苯酐氧化催化劑基本原理

目前，在我國的市場上比較暢銷的鄰二甲苯氧化制苯酐一般是通過固定床氧化反應(yīng)器完成的。在此期間需要很多催化劑，這些催化劑可以分成以下兩類：首選是五氧化二釩，其次是二氧化鈦的混合物。其實，我國在很早以前就已經(jīng)開始使用催化劑了，但是隨著發(fā)展的需要，催化劑也開始分化成三個方向：第一是高負(fù)荷類的；第二是高收率類的；第三是延長催化劑壽命的。目前的三種都比以往的催化劑有很大的進(jìn)步，據(jù)相關(guān)部門調(diào)查顯示，催化劑的壽命最長已經(jīng)開始使用五年以上。而在國際上，有兩個生產(chǎn)催化劑的大公司，其生產(chǎn)的催化劑使用的壽命更長。鑒于國際上的先進(jìn)經(jīng)驗，我國在催化劑上的改進(jìn)主要存在兩個方面：第一，在有限的條件內(nèi)增加催化劑的選擇性；第二，在一定期限內(nèi)增進(jìn)催化劑的活性。盡管在國際上，這兩點已經(jīng)不是先進(jìn)的工藝，但是對于我國而言，其研究還需要很長的一段路。催化劑在生產(chǎn)中的作用很大，其必須按照一定的比例來進(jìn)行混合，如果使用不當(dāng)會造成很大的損失，甚至?xí)o產(chǎn)品增加副作用，因此使用一定要謹(jǐn)慎。在催化劑的選擇上也要小心，以保證質(zhì)量為第一要務(wù)。因此，業(yè)內(nèi)人士呼吁最新的催化劑盡快問世，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

（二）苯酐催化劑使用過程中出現(xiàn)弊端

現(xiàn)在，國內(nèi)市場上的催化劑主要是BASF04-28催化劑，它是經(jīng)過廣泛實踐后的。有以下幾個特征：首先，其性能穩(wěn)定，在生產(chǎn)過程能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量；其次，裝置平穩(wěn)，這點是非常重要的，主要是為了工人們的安全；第三，使用壽命長，這樣就能夠在一定程度上節(jié)省費(fèi)用。經(jīng)過無數(shù)廠家的驗證，這種催化劑確實是比較實用的一種，但是其在使用過程中還存在以下幾點不足。

首先，生產(chǎn)負(fù)荷提升問題。裝置生產(chǎn)負(fù)荷的提升根據(jù)熱點溫度的情況進(jìn)行調(diào)整，在保證熱點溫度不超過規(guī)定溫度的前提下，提升負(fù)荷，同時降低鹽溫。裝置操作負(fù)荷不要在最大極限下運(yùn)行，如80g催化劑的最佳操作負(fù)荷在70—75g之間，以保證催化劑性能穩(wěn)定，使用周期長。

其次，產(chǎn)品質(zhì)量問題。在提升負(fù)荷和降低鹽溫的過程中，為避免氧化反應(yīng)不完全和副產(chǎn)物增多的現(xiàn)象，反應(yīng)氣體中苯酞質(zhì)量分?jǐn)?shù)要嚴(yán)格控制在0.1%以下，如果超過0.1%，必須保持操作條件不變，穩(wěn)定運(yùn)行，直到苯酞質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.1%時才能繼續(xù)操作。

（三）苯酐催化劑的誘導(dǎo)期操作

催化劑的誘導(dǎo)期首先經(jīng)過高溫鍛燒激活，即給反應(yīng)器加熱，并通入足夠流量的空氣，在升溫過程中（100℃到200℃之間），有機(jī)涂層部分分解，如HAc被排放掉，使其催化劑表面增加了微孔，從而提高了催化劑的活性。當(dāng)熔鹽溫度達(dá)到400℃時，在此條件下維持24h，此時可將釩鹽分解為V2O5，而V5+是使催化劑的選擇性達(dá)到最佳的物質(zhì)，從而使原料（鄰二甲苯）的消耗得到預(yù)期的數(shù)值。

三、苯酐催化劑的日常操作

（一）正常操作

經(jīng)過2～3個月的催化劑誘導(dǎo)期，催化劑的活性被激發(fā)出來，即進(jìn)入催化劑的日常操作。日常操作的重點是提鹽溫的速度，需緩慢的提鹽溫，否則，由于此時催化劑的活性正處于活躍期，過快的提鹽溫，會造成第一層的熱點溫度過高，使催化劑的活性在短時間內(nèi)下降，隨著催化劑使用時間的延長，活性變?nèi)?，苯酐的收率和質(zhì)量會受到很大的影響。

（二）停車后的再開車（過誘導(dǎo)期）

停車期間，鹽溫不要低于300℃，以防水汽進(jìn)反應(yīng)器。如有較長時間停車（幾天），催化劑活性就會延長，苯酞含量就會降低。每次再次開車，鹽溫高于停車前4～5℃時投料，并且超過420℃（單點及多點熱電偶）。在提負(fù)荷時，要時刻注意熱點溫度控制在440℃以下，防止催化劑燒結(jié)。最高熱點位置和停車前相當(dāng)，可以降鹽溫，提負(fù)荷。

四、結(jié)語

催化劑的使用在苯酐生產(chǎn)中尤為重要，直接影響苯酐的收率、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。目前，苯酐催化劑正朝著具有高收率、高負(fù)荷、低鹽溫和易操作的特點發(fā)展，減少資源的浪費(fèi)更是苯酐催化劑研究的重點。因此，催化劑的誘導(dǎo)期操作、提負(fù)荷和降鹽溫的速度，正常操作提鹽溫的速度、停車再開車等操作，都是苯酐催化劑使用中，非常重要的過程。

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