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(lái)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(guò)程為研究，經(jīng)過(guò)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(huì)對(duì)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)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(lái)越多，這就使得苯酐的市場(chǎng)越來(lái)越大。而苯酐在我國(guó)的研究起步較晚，研究尚不成熟。因此，我國(guó)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(jí)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(guò)程

隨著改革開放以后，我國(guó)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(shí)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(guò)一段時(shí)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(lái)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(gè)過(guò)程并不是很復(fù)雜，讓人們不滿意的主要是其在制作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品的產(chǎn)生必然會(huì)浪費(fèi)原料。

二、苯酐催化劑簡(jiǎn)介

（一）苯酐氧化催化劑基本原理

目前，在我國(guó)的市場(chǎng)上比較暢銷的鄰二甲苯氧化制苯酐一般是通過(guò)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(shí)，我國(guó)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(gè)方向：第一是高負(fù)荷類的；第二是高收率類的；第三是延長(zhǎng)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(zhǎng)已經(jīng)開始使用五年以上。而在國(guó)際上，有兩個(gè)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(zhǎng)。鑒于國(guó)際上的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)在催化劑上的改進(jìn)主要存在兩個(gè)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(guó)際上，這兩點(diǎn)已經(jīng)不是先進(jìn)的工藝，但是對(duì)于我國(guó)而言，其研究還需要很長(zhǎng)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(lái)進(jìn)行混合，如果使用不當(dāng)會(huì)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?jiǎng)?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(guò)程中出現(xiàn)弊端

現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的催化劑主要是BASF04-28催化劑，它是經(jīng)過(guò)廣泛實(shí)踐后的。有以下幾個(gè)特征：首先，其性能穩(wěn)定，在生產(chǎn)過(guò)程能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量；其次，裝置平穩(wěn)，這點(diǎn)是非常重要的，主要是為了工人們的安全；第三，使用壽命長(zhǎng)，這樣就能夠在一定程度上節(jié)省費(fèi)用。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)廠家的驗(yàn)證，這種催化劑確實(shí)是比較實(shí)用的一種，但是其在使用過(guò)程中還存在以下幾點(diǎn)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(diǎn)溫度的情況進(jìn)行調(diào)整，在保證熱點(diǎn)溫度不超過(guò)規(guī)定溫度的前提下，提升負(fù)荷，同時(shí)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(zhǎng)。

其次，產(chǎn)品質(zhì)量問題。在提升負(fù)荷和降低鹽溫的過(guò)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(guò)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(shí)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(guò)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(guò)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(shí)，在此條件下維持24h，此時(shí)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(guò)2～3個(gè)月的催化劑誘導(dǎo)期，催化劑的活性被激發(fā)出來(lái)，即進(jìn)入催化劑的日常操作。日常操作的重點(diǎn)是提鹽溫的速度，需緩慢的提鹽溫，否則，由于此時(shí)催化劑的活性正處于活躍期，過(guò)快的提鹽溫，會(huì)造成第一層的熱點(diǎn)溫度過(guò)高，使催化劑的活性在短時(shí)間內(nèi)下降，隨著催化劑使用時(shí)間的延長(zhǎng)，活性變?nèi)酰紧氖章屎唾|(zhì)量會(huì)受到很大的影響。

（二）停車后的再開車（過(guò)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(zhǎng)時(shí)間停車（幾天），催化劑活性就會(huì)延長(zhǎng)，苯酞含量就會(huì)降低。每次再次開車，鹽溫高于停車前4～5℃時(shí)投料，并且超過(guò)420℃（單點(diǎn)及多點(diǎn)熱電偶）。在提負(fù)荷時(shí)，要時(shí)刻注意熱點(diǎn)溫度控制在440℃以下，防止催化劑燒結(jié)。最高熱點(diǎn)位置和停車前相當(dāng)，可以降鹽溫，提負(fù)荷。

四、結(jié)語(yǔ)

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(diǎn)發(fā)展，減少資源的浪費(fèi)更是苯酐催化劑研究的重點(diǎn)。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(guò)程。

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