鈀催化劑

鈀催化劑（英文名稱palladium catalyst）是一種以金屬鈀為主要活性組分，使用鈀黑或鈀的鹽類將鈀載於氧化鋁、沸石等載體上，以鈉、鎘、鉛等鹽為助催化劑，製成的各種催化劑，是化學和化工反應過程經常採用的一種催化劑，具有催化活性高，選擇性強，催化劑製作方便，使用量少，可以通過製造方法的變化和改進，與其他金屬或助催化劑活性組分復配，最佳化性能。套用領域廣，能夠反覆再生和活化使用，壽命長，廢催化劑的金屬鈀可以回收再利用等優越性。許多鈀催化劑品種都已成為專利產品套用於各行各業，具有新的結構及催化功能的鈀催化劑仍在不斷湧現，使許多難以實現的反應過程成為可能，使許多工業生產過程得到改善，是工藝過程簡化、經濟效益提高，因此鈀催化劑的發展前景遠大喜人。

金屬鈀的獨特性能

元素鈀在元素周期表中屬於第10族

ⅧB鉑族金屬，原子序數46，穩定同位素有102，104，105，106，108，110。密度（20℃）12.02g/cm,熔點1555℃，沸點2964℃，氧化態有+2、+3、+4價。銀白色帶有光澤金屬，具有延展性，可壓延成薄片，耐腐蝕，能溶於氧化性的酸，例如濃硝酸和發煙硫酸，以及熔融的鹼中。鈀吸收和透過氫氣的能力極強，常溫下能吸收350~850相當於本身體積的氫氣。240℃時1mm厚，1cm大的鈀片每秒鐘可透過42.3mm的氫氣。由於金屬鈀這些特殊的性能，因此非常適用於製造加氫和脫氫反套用催化劑。

鈀催化劑的種類和套用

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，在實際套用中，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，在化工過程中主要套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、雜環化物中不飽和鍵的加氫飽和，加氫還原反應。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。採用含千分之幾鈀含量的氧化鋁載體催化劑。反應條件一般在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乙醇，順丁烯二酸酐加氫生產丁二酸，進一步加氫生產丁二醇。糠醛加氫脫羰基生產呋喃，進一步加氫生產四氫呋喃。一般採用含鈀量在百分之幾的鈀含量的碳載體催化劑，成功地實現了大規模工業化生產。反應條件最為苛刻的是對苯二甲酸中微量對羧基苯甲醛的脫除。對二甲苯氧化生產對苯二甲酸中含有0.1~0.5%的對羧基苯甲醛，後者的存在，影響聚酯的質量，必需去除至25ppm以下，採用含鈀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，實現了對苯二甲酸的精製。

鈀催化劑製造、活化和再生及回收

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。浸漬法是製造載體催化劑最有效和簡單常用方法，一般的製造程式是將活性組分的一種可溶性鹽，按比例配製成浸漬液，將選擇好的一定量載體放入浸漬液中，待吸附飽和後，將負載的載體進行乾燥、焙燒、活化等步驟製成催化劑。這種方法雖然簡單，但整個製作過程，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、乾燥、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，實踐經驗的指導下，通過實際物料不同條件下的反覆試驗，各種現代化檢測分析儀器對催化劑結構、性能等的分析測定等研究，才能評選出一種性能優越的鈀催化劑品種。

浸漬法製成的鈀催化劑，負載到載體上的是鈀的鹽，而具有催化活性的是金屬鈀。將鈀鹽轉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，將鈀鹽轉變成氧化物，再轉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，以及副反應生成的各種重組分、焦質等會使鈀催化劑中毒，活性和選擇性下降，直到沒有催化活性，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。但在鈀催化劑的使用過程中也會有因催化劑本身顆粒聚集、晶格變化等原因而活性下降，這就需要對失活的催化劑進行再生活化，活化的方法類似於製造過程的焙燒和活化。重新恢復活性的鈀催化劑可以重新進行使用，直到完全失去活性，不能再生。這個使用過程就是催化劑的壽命，鈀催化劑是長壽催化劑，可以經受多次再生活化，壽命可到數年。失活的鈀催化劑一般要對金屬鈀進行回收，回收的方法是用硝酸將廢催化劑上的鈀溶解成硝酸鈀，然後再通過各種淨化提純步驟，氫氣還原成金屬鈀，再用作新的鈀催化劑的製造。