鈀催化劑的種類很多,簡單地可分為有載體的鈀催化劑和無載體催化劑,在實際應(yīng)用中,基本上都是有載體的鈀催化劑,這些載體主要有各種氧化鋁、沸石、碳載體等,在化工過程中主要應(yīng)用在各種加氫還原過程。既有全加氫,也有選擇加氫,既有氣相過程、也有液相過程。這些典型的過程有:醇、醛、酸、酯、酸酐、芳烴、雜環(huán)化物中不飽和鍵的加氫飽和,加氫還原反應(yīng)。例如乙烯、丙烯、丁烷丁烯餾分中炔烴、二烯烴的選擇加氫脫除。采用含千分之幾鈀含量的氧化鋁載體催化劑。反應(yīng)條件一般在50~150℃,壓力0.5~3MPa,氣相或液相進行。又如醋酸或醋酸乙酯加氫生產(chǎn)乙醇,順丁烯二酸酐加氫生產(chǎn)丁二酸,進一步加氫生產(chǎn)丁二醇。糠醛加氫脫羰基生產(chǎn)呋喃,進一步加氫生產(chǎn)四氫呋喃。一般采用含鈀量在百分之幾的鈀含量的碳載體催化劑,成功地實現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。反應(yīng)條件為苛刻的是對苯二甲酸中微量對羧基苯甲醛的脫除。對二甲苯氧化生產(chǎn)對苯二甲酸中含有0.1~0.5%的對羧基苯甲醛,后者的存在,影響聚酯的質(zhì)量,必需去除至25ppm以下,采用含鈀6%的鈀—碳催化劑,在10MPa及200~300℃高溫,對對苯二甲酸水溶液條件下進行加氫反應(yīng),實現(xiàn)了對苯二甲酸的精制。
鈀催化劑一般都是通過浸漬的方法將活性組分鈀及各種助催化劑活性組分載在載體上。浸漬法是制造載體催化劑有效和簡單常用方法,一般的制造程序是將活性組分的一種可溶性鹽,按比例配制成浸漬液,將選擇好的一定量載體放入浸漬液中,待吸附飽和后,將負載的載體進行干燥、焙燒、活化等步驟制成催化劑。這種方法雖然簡單,但整個制作過程,包括載體種類和性能、不同活性組分品種和負載量,以及浸漬方式、干燥、焙燒、活化條件,方式,次序等都會影響成品催化劑的性能。研究者只有在催化劑理論,實踐經(jīng)驗的指導(dǎo)下,通過實際物料不同條件下的反復(fù)試驗,各種現(xiàn)代化檢測分析儀器對催化劑結(jié)構(gòu)、性能等的分析測定等研究,才能評選出一種性能優(yōu)越的鈀催化劑品種。
鉑重整催化劑及鉑重整過程:在石油煉制工業(yè)中,將石油中的C6~C8烷烴餾分分離出來,經(jīng)過重整,轉(zhuǎn)化成C6~C8芳烴,即苯、甲苯、二甲苯的過程,所用催化劑為鉑催化劑,過程的目的是增產(chǎn)芳烴、提高汽油的辛烷值。重整過程用催化劑又稱單鉑催化劑(英文名稱single platinum catalyst),以鉑為金屬活性組分,以γ-氧化鋁為載體,鉑含量在0.3~0.7%,酸性組分為氯或氯氟化物,含量為0.1~0.3%。催化劑堆積密度為0.79~0.85g/cm,白色、圓柱狀顆粒。活性組分鉑起到加速直鏈的烷烴脫氫及芳構(gòu)化反應(yīng)。提高催化劑中鉑含量,有利于芳構(gòu)化反應(yīng)和催化劑的抗毒能力。另一種鉑重整催化劑為鉑-錸雙金屬催化劑。重整反應(yīng)溫度為400~500℃,壓力2.5~3.0MPa。催化劑使用周期可在一年以上。
將鈀鹽轉(zhuǎn)變成金屬鈀的過程稱為鈀催化劑的活化過程,一般是在氫氣流下高溫焙燒,將鈀鹽轉(zhuǎn)變成氧化物,再轉(zhuǎn)變成具有催化活性的多孔、均勻、微粒的金屬鈀。 鈀催化劑雖然具有活性高、選擇性好的性能,但是硫化物、砷化物、一氧化碳、等雜質(zhì),以及副反應(yīng)生成的各種重組分、焦質(zhì)等會使鈀催化劑中毒,活性和選擇性下降,直到?jīng)]有催化活性,這種過程稱為失活過程。為了保持鈀催化劑的高活性,就需要在原料中減少或除去這些有害物。