生产双氧水用催化剂的制备 2016-11-04 12:10
来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
生产双氧水用催化剂的制备
双氧水是一种重要的无机化工产品，在造纸、化工、食品、环保等领域应用广泛。双 氧水使用过程中分解的最终产物主要是水，不会产生二次污染物，是一种环境友好的氧化 剂，而且以双氧水为氧化剂的氧化过程具有反应条件温和、选择性高的优点。随着绿色化工 过程的不断发展，双氧水作为绿色氧化剂的应用将会日益广泛，如环己酮，己内酰胺，对苯 二酚，环氧丙烷等新兴清洁生产过程均以双氧水作为氧化剂。近年来，随着双氧水的一些新 应用以及从环保角度出发，双氧水的需求量将会日益增加，进而促使双氧水产量保持持续 增长态势。2005年国外双氧水装置的生产能力已约达300万t/a(100% H2O2计）。国内双 氧水生产同样发展迅速，生产能力和产量以每年15%〜20%左右的速度递增，2006年底国 内双氧水生产装置已近百套，生产能力接近100万吨（100% H2O2计）。在双氧水制备工艺中，蒽醌自氧化法占有绝对优势，其核心过程就是蒽醌催化加 氢，而加氢催化剂是影响加氢过程的关键。加氢催化剂经历了 Raney镍催化剂、钯黑催化剂 到非均布载体钯催化剂的发展过程，目前仍然存在催化剂效率低，失活快等诸多问题。整体 蜂窝催化剂是由许多狭窄的整齐排列的平行通道组成的一体化催化剂，具有毫米级的反应 通道，特征尺寸小，同时还具有低压降、低能耗、无需进行产物与催化剂分离和易于集成放 大等诸多优点。对于多相反应，当保持适当的气、液两相流速时，流体在整体催化剂通道内 将形成活塞流，此时气泡和通道壁之间只存在一层很薄的液膜，同时液柱内还存在液相循 环流动，这将大大增加气-液和液-固间的传质速率，提高催化剂的利用效率。
目前双氧水的生产存在制备工艺复杂，其中存在的影响因素较多，针对上述问题，本文提出了一种新型双氧水生产用催化剂的制备方法。其 使用整体蜂窝作为基体，采用分步担载高比表涂层和活性组分的方法制备催化剂，通过调 整涂层量有效控制活性组分浸渍厚度，从而降低催化剂内部传质阻力，提高催化剂的活性
及选择性。制备的整体式催化剂用于蒽醌加氢过程，活性高、选择性好。其技术方案为：
1)堇青石整体蜂窝基体的预处理：用体积浓度为3-15%稀HNO3浸泡2_12小时， 去离子水洗至中性，120°C干燥2-6小时，1000°C焙烧2_10小时；
2)选取Cr金属的硝酸盐、氢氧化物和/或氧化 物中的一种或两种物质，加入质量浓度为1-10%硝酸，每克物质加入3-5ml稀硝酸，经6-18 小时球磨成浆料；
3)将上述步骤2~)所获得的浆料或溶胶浸渍在经过步骤1)处理的整体蜂窝基体 上，干燥、350-120(TC焙烧后形成带涂层的载体；
4)将幻所述的整体蜂窝载体浸渍于含Pd的前驱物溶液，可进行单次或多次浸渍， 每次都经过干燥、200-80(TC焙烧，形成催化剂。
相较于传统蒽醌法制备双氧水所用的催化剂，本方法的有点在于：
1.本发明的整体催化剂活性组分浸渍深度可以通过调整涂层量进行控制，活性组 分负载量与活性组分浸渍层深度匹配好，提高了反应物料在气液、液固和气固之间的传质 效率，降低内部传质阻力。
2.本发明提出一种整体催化剂的制备方法，并用于蒽醌催化加氢制双氧水过程。 在反应温度50°C，压力0. 3MPa，液体空速l^T1，气体空速UOtT1条件下，时空收率20. 93〜 82. 21kg. H2O2 (100% )/m3. cat. h，是商用颗粒催化剂的3倍以上。
3.本发明的整体催化剂与传统的蒽醌加氢颗粒催化剂相比，克服了活性组分流失、磨损等问题，且无需进行反应液和催化剂的分离，装填和更换催化剂方便快捷。