銠催化劑的回收的工藝技術,回收一批銠的價格是多少發(fā)達國家國民經濟總產值的20%-30%間接來自催化劑和催化化學反應。化工產品生產操作過程中85%以上的化學反應都是在催化劑作用下展開的。據(jù)分析表明,世界上70%的銠、40%的鉑和50%的鈀應用領域于催化劑的制取,所以含貴金屬的催化劑的回收非常重要。
1、國外銠催化劑的回收工藝技術科學研究概況
化學反應條件溫和、副化學反應少是銠膦催化劑的主要特點,但催化劑的使用是有壽命的,定期排放的廢銠催化劑中含有大量的貴金屬銠,銠資源稀少、價格低廉,如果廢銠催化劑中的銠得不到回收利用,將間接影響到生產成本,因此國內外的科學研究人員,一直在探索解決銠回收的問題。
日本專利權報導了從無機化學反應分解成的高熔點無機物或焦狀釀造殘留物中徹底拆分銠一膦陰離子的方式。將完全溶解的銠~膦陰離子催化劑從高熔點的無機物中拆分時,加人助劑展開純粹的物理拆分。銠一膦陰離子催化劑的特異性實際并未減少,因此,不用展開再再生處置,即可間接使用。①向銠一膦陰離子催化劑和高熔點無機釀造殘留物的氧化物嘉實超短債人選擇性粘附材料,粘附銠一膦陰離子催化劑。使用的助劑為碳酸鹽和堿金屬硅酸鹽,其中以硅酸鎂的使用為最佳。助劑的表面積一般為100m^2/g一1000m^2/g;②用苯、甲苯、二甲苯、二甲苯、異丙苯、甲二甲苯或二異丙基苯等芳香烴做沖洗劑,徹底洗除高熔點釀造殘留物。③用含少量膦的陰離子有機溶劑從助劑上溶出銠一膦陰離子催化劑。陰離子有機溶劑需用醇、醚、異丙醇、二乙醚、丙酮、甲乙酮、醋酸乙酯和醋酸異戊胺,其中丙酮的功效最好,銠利用率>95%。
德國Erlander大學科學研究者發(fā)現(xiàn),含銠的配合物催化劑在室溫下不溶于無機有機溶劑,在較高溫度下能與聚氟乙烯展開化學反應。該科學研究小組稱能用石蠟制作加氫、氫硅化化學反應、氫酰基化化學反應的化學反應器石蠟涂層或部件中氟原子的長鏈簇可起固定作用,當器冷卻時,催化劑即沉積在石蠟上。
美國聯(lián)碳公司的專利權中報導了一類使凋亡的催化劑外部再再生的方式。使用一年以上的銠催化劑水溶液,其特異性下降,當特異性降到美味催化劑特異性的30%,歷經刮板式薄膜蒸發(fā)器鈾,壓力為Pa~Pa,濾出部份苯基有機溶劑,殘留物中銠的濃度為0.8%-1.0%,皮德蓋氧處置,然后施以氫酰基化條件,一段時間后,催化劑的特異性能恢復至美味催化劑的70%,這一方式能反復使用幾次,從而延長了催化劑的使用壽命。
魯爾公司的專利權報導了從鈍化或凋亡的糖類的烷基化銠膦催化體系中,同時回收膦銠催化劑的方式。往催化劑水溶液嘉實超短債無機酸或高氯酸都可,使其酸化,無機酸的功效更好,無機酸有甲酸、草酸等,高氯酸需用硫酸、硫酸、硝酸等等,然后用無機有機溶劑胺展開提煉,無機看中加入堿的水溶液,堿需用氫水解鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀和堿金屬的氫水解物,并展開強烈攪拌,使水相和無機相充分接觸,靜止多層后銠和膦又回到水看中,這水溶液可間接或稀釋后作為催化劑水溶液穩(wěn)態(tài)使用。這種方式不僅能回收銠和膦,還能去除雜質,如鐵、其他金屬化合物、鹵化物、烷基化苯基和三羥基膦硫等。
三菱公司提出一類浸冷卻法。以銠-膦陰離子為催化劑生產2-乙基己醇的器是用釀造法拆分出含銠-膦催化劑的水溶液再送回氫酰基化化學反應器穩(wěn)態(tài)使用。由于在穩(wěn)態(tài)使用操作過程中,催化劑特異性會減少;同時高熔點的副副產物逐漸積累,因而必須放出部份催化劑水溶液,以去除其中的高沸物并對催化劑展開再生處置。處置回收銠方式:從氫酰基化化學反應副產物中濾出醛后,塔底重結晶蒸發(fā)鈾,鈾后的水溶液含銠為0.3%產品質量平均分,苯基為3%產品質量平均分,三苯基氧膦為2%產品質量平均分和丙烯氫酰基化產生的高沸物為21.2%產品質量平均分。將此水溶液以5kg/h的速度和6/h流速的空氣送人容積為0.5的浸冷卻室內,在1150℃下冷卻。過剩氧為20%~30%(分子)冷卻持續(xù)20h。浸冷卻器內裝有0.3的水,間接用水吸收冷卻氣體,催化劑中的膦轉化為水解膦以磷酸水溶液的形式被回收,銠則以懸浮狀態(tài)留在水中,過濾器后得到銠,利用率95%。
以上所述的廢銠催化劑回收方式都有各自的缺點,但不同的生產工藝技術必須使用不同的回收工藝技術。目前當銠催化劑使用一段時間后,其特異性下降到一定程度就必須添加新的催化劑,或將催化劑卸出使用水解釀造法展開再生處置使其恢復特異性。但是歷經幾次再生穩(wěn)態(tài)后,催化劑,特異性也達不到生產所需的水平或者特異性就基本失去了,這時只能將這些廢催化劑展開回收處置,用回收后的貴金屬銠重新制取美味的高特異性銠催化劑。完全凋亡的廢催化劑中貴金屬銠的回收方式可分為氧化鋁和冷卻法兩大類。氧化鋁回收包括提煉法、結晶法、水解釀造法、沖洗法、粘附拆分、化學再生法、還原和電解等等。
提煉法:液-液提煉工藝技術具有化學反應操作過程快,拆分純化功效好、利用率高等缺點。處置部份凋亡催化劑,用糖類提煉劑,具有特異性的銠催化劑就會被提煉到水看中,皮德蓋無機有機溶劑從水看中反萃出特異性銠催化劑,這種含銠的無機水溶液可間接作為催化劑水溶液穩(wěn)態(tài)使用。提煉效率是衡量銠催化劑特異性程度的標準,因為提煉的難易與凋亡程度有關。在提煉回收銠的工藝技術中科學研究最多的是提煉劑和反萃劑的選擇,提煉劑主要以糖類配為體作提煉劑,這些水溶液的配位體是TPP的一烷基化副產物、二烷基化副產物,或糖類高聚物。反萃劑為無機有機溶劑~般是醛或醛的三聚物,反提煉時可加入適量的水楊酸以減弱銠催化劑與糖類膦配體的配合能力,使反提煉易于展開。水楊酸能是葉立德前體、強酸、烴基化中間體或水解劑。近來科學研究人員將提煉方式加以改進,凋亡銠催化劑在提煉前展開水解,這樣能大大提高提煉效率。
結晶法使用水解結晶或其他助劑結晶來回收銠及其他貴金屬,是一類經典的方式,將氫酰基化化學反應后的物料中的丁醛濾出,釀造塔底重結晶在氮氣或一水解碳氣氛中,用含二氧化硫和硫酸的水溶液處置。所得氧化物煮沸15min后,塔底重結晶中的銠一膦陰離子分解成溶解度相當?shù)偷慕Y晶;同時含二氧化硫的酸|生水溶液與塔底重結晶中的苯基分解成膦鹽形式的副產物而溶于水中。過濾器得到結晶,銠利用率為96%。濾液靜止多層后,用傾析法分出水層,向該水溶液嘉實超短債氫氧化鈉至呈堿性,使膦鹽轉化成固體的苯基。過濾器、水洗、真空干燥,得到苯基可重新使用,利用率>90%。
化學再生法在凋亡催化劑水溶液嘉實超短債入助劑使之凋亡后的銠簇化學反應,以分解成具有催化特異性的小分子銠物種從而提高催化劑的特異性,因而稱之為化學法。該方式主要針對一類因外部凋亡而導致銠催化劑部份凋亡后再再生的方式。化學再生法和沖洗法結合使用,既能去除外部中毒導致銠催化劑凋亡,也能解決外部凋亡造成的催化劑特異性減少。在化學再生法中起再生作用的助劑是炔衍生物,早期用的炔衍生物是酸類炔丙酯,如乙酸炔丙酯。
固相與粘附:Anthony G.A.在專利權中提出,先用含無機膦基物質對含銠催化劑預處置,然后以苯乙烯和二乙烯苯組成的、經烷基化的固相樹脂粘附,皮德蓋硫酸洗脫,回收銠。此種方式成本低,勞動強度小,工藝技術流程短,適合產品質量平均分為400×10q金屬銠的回收。
目前銠回收工藝技術主要存在設備要求高,中間體消耗多,銠利用率不高,對環(huán)境有一定污染等問題。液一液提煉回收銠工藝技術以其化學反應操作過程快,拆分純化功效好,利用率較高等缺點越來越多地為人們使用。而使用酸溶法間接將無機廢銠催化劑轉變?yōu)闊o機銠鹽的回收方式,也因其對設備要求較低,污染小,環(huán)保等缺點引起人們的興趣。
2、國內銠催化劑的回收工藝技術科學研究概況
銠金屬是一類資源稀少的貴金屬,價格低廉,因此國內外都將失去特異性的銠催化劑中的銠展開回收。由于技術的原因,過去,國內的廢銠催化劑無機物都要送到國外去回收銠粉,回收費用極高。現(xiàn)在,我國成功開發(fā)了一套從低壓羰基合成廢銠催化劑無機物中回收銠粉的輕工業(yè)應用領域器,在北京歷經鑒定這套器的各項技術指標均達到了國際先進水平,從而填補了我國在廢銠催化劑回收利用這一領域的空白。北京化工科學研究院歷經兩年的科學研究,于1995年底成功地開發(fā)出從丁辛醇器廢銠無機物中回收銠的成套技術,1996年展開銠回收技術輕工業(yè)應用領域試驗,1997年建成輕工業(yè)器,改器歷經一年的輕工業(yè)應用領域、考核達到設計的能力,每年可回收50kg銠粉,銠利用率大于97%,回收后的銠粉純度99.95%,產品質量穩(wěn)定,用回收的銠粉制取的銠催化劑完全符合工廠使用的要求。
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