脱卤偶联反应钯碳催化剂应用探析

脱卤偶联反应钯碳催化剂应用探析

摘 要：分析了脱卤偶联反应影响Pd/C催化剂套用的原因，通过优化工艺设备条件，防止催化剂失活、流失及对催化剂的活化处理，提高了催化剂套用次数，极大降低了生产成本。

关键词：4-氯邻苯二甲酸 脱卤偶联 Pd/C 套用

一、前言

4-氯邻苯二甲酸脱卤偶联反应产物是合成聚酰亚胺的主要中间体。目前，脱卤偶联反应所采用的催化剂为钯碳（Pd/C）。钯碳催化剂价格昂贵，因此钯碳催化剂套用次数的多少，对工厂的经济效益影响较大。通过有效的技术措施提高钯碳催化剂在脱卤偶联反应中的套用次数，降低生产成本有利于提升工厂整体的市场竞争力。

二、脱卤偶联工艺简述

4-氯邻苯二甲酸溶于氢氧化钠水溶液中，形成4-氯邻苯二甲酸二钠盐，在Pd/C催化剂的促进下，滴加甲醇作为还原剂，脱卤偶联生成3，3，，4，4，-联苯四甲酸四钠盐，反应结束后过滤出Pd/C催化剂套用，母液酸化生成3，3，，4，4，-联苯四甲酸脱水生成3，3，，4，4，-联苯四甲酸二酐用于合成聚酰亚胺。

反应方程式：

三、影响Pd/C催化剂套用的因素

1.中毒

在本工艺过程中，硫是引起Pd/C催化剂中毒的主要因素。硫化物（如H2S、硫酸盐等）随反应物料进入反应体系与Pd发生反应后，生成钯的硫化物（如硫化二钯、硫化四钯），它们部分溶于水中过滤时随母液流失；部分又被氢还原成大晶粒的金属单质钯，这种大晶粒钯比分散状态下的微晶钯活性低得多。由于钯的流失和活性降低，钯碳催化剂的活性随之降低直至严重失活而不能重复套用。

2.结垢

一些无机及有机杂质随原辅材料进入反应体系后，吸附在钯碳催化剂的活性炭表面和微孔内，使催化剂活性炭的比表面积降低而影响钯碳催化剂的活性。

3.烧结

脱卤偶联反应过程中生产的Cl-及其它非金属离子和物料及设备中带人的Cr3+、Fe3+、Co2+、Cu2+等金属离子能与钯反应引起化学烧结而影响钯碳催化剂的活性。

4.误漏

在脱卤偶联反应中，回收Pd/C催化剂时过滤设备泄漏而操作人员又未及时发现造成Pd/C催化剂随滤液进入下道工序而流失。

四、提高Pd/C催化剂套用次数的方法

1.减少金属离子和非金属离子的影响

脱卤偶联反设备使用不锈钢材质，减少Fe3+离子对催化剂的影响；脱卤反应用水要严格控制Fe3+、Cu2+等金属离子含量小于50ppm；控制原辅材料中的硫含量小于500 ppm。

2.对回收的Pd/C催化剂活化处理

在每次套用前，将回收的Pd/C催化剂在1：1的甲醇水溶液中回流2小时，这样吸附在催化剂活性炭表面及微孔中的无机及有机杂质大部分解析出来，可有效提高催化剂活性炭的比表面积而增加Pd/C催化剂的活性。

3.对反应体系预处理后再加Pd/C催化剂

对脱卤偶联反应体系用经过10%硝酸溶液处理过的优质活性炭进行预处理，以吸附掉反应体系中的无机及有机杂质，从而有效的保护钯碳催化剂中的活性炭的活性。

五、效果

采取上述措施后取得了明显的效果，脱卤偶联反应中Pd/C催化剂的套用次数有未处理时的5次上升至22次，超过了相关科研资料提供的脱卤偶联反应Pd/C催化剂可套用17次的水平。在同行业中，Pd/C催化剂利用率已处于领先地位。

参考文献

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