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于氧化鋁、沸石等載體上,以鈉、鎘、鉛等鹽為助催化劑,制成的各種催化劑,是化學和化工反應過程經常采用的一種催化劑,具有催化活性高,選擇性強,催化劑制作方便,使用量少,可以通過制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,優化性能。應用領域廣,能夠反復再生和活化使用,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應用于各行各業,具有新的結構及催化功能的鈀催化劑仍在不斷涌現,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。
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,在實際應用中,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,在化工過程中主要應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。采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。一般采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,后者的存在,影響聚酯的質量,必需去除至25ppm以下,采用含鈀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制。
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,活化的方法類似于制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,然后再通過各種凈化提純步驟,氫氣還原成金屬鈀,再用作新的鈀催化劑的制造。
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。
