苯酐生产中催化剂的使用探讨

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摘要：进入21世纪以后，科技得到快速的发展。化学工业也取得突飞猛进的进步。而苯酐作为化学原料，在生产的作用也越来越大，它的用途主要在于增塑剂上，仔细研究这种化学原料，其作用主要是用作催化剂。本文就以苯酐生产过程为研究，经过认真仔细地分析，找到了其快速提高质量的方法，希望会对苯酐生产起到一定的作用。
关键词：苯酐；催化剂；诱导期；盐温
随着科技的进步，市场经济的发展，我国的化工行业也在不断地发展，这也促进了苯酐的快速应用。邻苯二甲酸酐作为化学原料的一种，其在生产上起着重要的作用，其主要的用途是在增塑剂上。科技的发展，人们需要的化工原料越来越多，这就使得苯酐的市场越来越大。而苯酐在我国的研究起步较晚，研究尚不成熟。因此，我国的化工原料大部分还是以邻二甲苯为主。而这种化学原料属于苯酐中比较低级的一种，其需要和空气按照一定的比例配合，才能生成我们所需要的邻苯二甲酸酐。
一、苯酐的制造过程
随着改革开放以后，我国的化学工业在不断地发展，但是苯酐的研究却一直进步不太明显。其随着应用的广泛，生产工艺虽然在一定程度上改进不少，但是仍然存在很多不足之处。为了能够更好地认识苯酐，我们根据其原料的不同，可以分成以下两类：第一种是萘法生产工艺，第二种是邻二甲苯生产工艺。刚开始两种生产工艺虽然不同，但是在应用上没什么区别。经过一段时间的应用，第二种逐渐得到人们的认可，其在生活中应用越来越广泛，下面就详细地介绍第二种生产工艺，一般情况是先汽化，然后让它和一定比例的空气混合在一起，最后等这些混合在一起的气体完成之后再装入氧化反应器中。以便这些物质在容器中可以充分地反应。这个过程并不是很复杂，让人们不满意的主要是其在制作过程中会产生副产品，这些副产品的产生必然会浪费原料。
二、苯酐催化剂简介
（一）苯酐氧化催化剂基本原理
目前，在我国的市场上比较畅销的邻二甲苯氧化制苯酐一般是通过固定床氧化反应器完成的。在此期间需要很多催化剂，这些催化剂可以分成以下两类：首选是五氧化二钒，其次是二氧化钛的混合物。其实，我国在很早以前就已经开始使用催化剂了，但是随着发展的需要，催化剂也开始分化成三个方向：第一是高负荷类的；第二是高收率类的；第三是延长催化剂寿命的。目前的三种都比以往的催化剂有很大的进步，据相关部门调查显示，催化剂的寿命最长已经开始使用五年以上。而在国际上，有两个生产催化剂的大公司，其生产的催化剂使用的寿命更长。鉴于国际上的先进经验，我国在催化剂上的改进主要存在两个方面：第一，在有限的条件内增加催化剂的选择性；第二，在一定期限内增进催化剂的活性。尽管在国际上，这两点已经不是先进的工艺，但是对于我国而言，其研究还需要很长的一段路。催化剂在生产中的作用很大，其必须按照一定的比例来进行混合，如果使用不当会造成很大的损失，甚至会给产品增加副作用，因此使用一定要谨慎。在催化剂的选择上也要小心，以保证质量为第一要务。因此，业内人士呼吁最新的催化剂尽快问世，以提高产品的质量。
（二）苯酐催化剂使用过程中出现弊端
现在，国内市场上的催化剂主要是BASF04-28催化剂，它是经过广泛实践后的。有以下几个特征：首先，其性能稳定，在生产过程能够保证产品的质量；其次，装置平稳，这点是非常重要的，主要是为了工人们的安全；第三，使用寿命长，这样就能够在一定程度上节省费用。经过无数厂家的验证，这种催化剂确实是比较实用的一种，但是其在使用过程中还存在以下几点不足。
首先，生产负荷提升问题。装置生产负荷的提升根据热点温度的情况进行调整，在保证热点温度不超过规定温度的前提下，提升负荷，同时降低盐温。装置操作负荷不要在最大极限下运行，如80g催化剂的最佳操作负荷在70—75g之间，以保证催化剂性能稳定，使用周期长。
其次，产品质量问题。在提升负荷和降低盐温的过程中，为避免氧化反应不完全和副产物增多的现象，反应气体中苯酞质量分数要严格控制在0.1%以下，如果超过0.1%，必须保持操作条件不变，稳定运行，直到苯酞质量分数低于0.1%时才能继续操作。
（三）苯酐催化剂的诱导期操作
催化剂的诱导期首先经过高温锻烧激活，即给反应器加热，并通入足够流量的空气，在升温过程中（100℃到200℃之间），有机涂层部分分解，如HAc被排放掉，使其催化剂表面增加了微孔，从而提高了催化剂的活性。当熔盐温度达到400℃时，在此条件下维持24h，此时可将钒盐分解为V2O5，而V5+是使催化剂的选择性达到最佳的物质，从而使原料（邻二甲苯）的消耗得到预期的数值。
三、苯酐催化剂的日常操作
（一）正常操作
经过2～3个月的催化剂诱导期，催化剂的活性被激发出来，即进入催化剂的日常操作。日常操作的重点是提盐温的速度，需缓慢的提盐温，否则，由于此时催化剂的活性正处于活跃期，过快的提盐温，会造成第一层的热点温度过高，使催化剂的活性在短时间内下降，随着催化剂使用时间的延长，活性变弱，苯酐的收率和质量会受到很大的影响。
（二）停车后的再开车（过诱导期）
停车期间，盐温不要低于300℃，以防水汽进反应器。如有较长时间停车（几天），催化剂活性就会延长，苯酞含量就会降低。每次再次开车，盐温高于停车前4～5℃时投料，并且超过420℃（单点及多点热电偶）。在提负荷时，要时刻注意热点温度控制在440℃以下，防止催化剂烧结。最高热点位置和停车前相当，可以降盐温，提负荷。
四、结语
催化剂的使用在苯酐生产中尤为重要，直接影响苯酐的收率、产品质量和产量。目前，苯酐催化剂正朝着具有高收率、高负荷、低盐温和易操作的特点发展，减少资源的浪费更是苯酐催化剂研究的重点。因此，催化剂的诱导期操作、提负荷和降盐温的速度，正常操作提盐温的速度、停车再开车等操作，都是苯酐催化剂使用中，非常重要的过程。
参考文献：
[1]孙长军，李乐钦，朱奉敏.催化剂使用的前、中期苯酐生產流程的改造[J].塑料助剂，2005，（02）：29-30
[2].北京化工研究院开发的苯酐催化剂达到同类进口催化剂水平[J].石油化工，2008，37（07）：676
[3]胡波.新型工业苯酐催化剂稳定性的研究[D].北京化工大学，2006