鈀炭催化劑的活性組份是貴金屬鈀,是一種價(jià)格昂貴的鉑族貴金屬,在新的鈀炭催化劑中的含量為0.5%,失效后鈀含量降至0.2-035%左右(與使用周期成反比),晶粒長(zhǎng)大至10nm左右。該催化劑的載體是一種強(qiáng)度較高、比表面積大、無(wú)定型的片狀活性炭,是椰子殼經(jīng)過(guò)400-600度無(wú)氧碳化,700-900度水蒸汽活化而成,灰份小于1.0%,含碳超過(guò)99%,灰份的主要成分是鐵、硅、銅、鎂、鈣、鉛、硫等元素的氧化物、碳酸鹽或硫化物。在催化劑制備過(guò)程中經(jīng)過(guò)活性炭預(yù)處理,灰份降至0.5%以下,再在生產(chǎn)裝置上經(jīng)過(guò)在高溫(280度)、高壓7Mpa及酸性介質(zhì)(反應(yīng)物料為對(duì)苯二甲酸)條件下的反應(yīng),部分金屬離子溶解及部分催化劑細(xì)粉脫落,因而灰份進(jìn)一步降低。所以鈀炭催化劑在整個(gè)裝置運(yùn)行的過(guò)程中,損失了相當(dāng)可觀的質(zhì)量。
由于活性炭的主要成分是碳,易于燃燒,燃燒反應(yīng)強(qiáng)烈放熱,部分晶粒鈀在高溫下(900度)被氧氣氧化成氧化鈀,經(jīng)過(guò)測(cè)試,焚燒后氧化鈀占30%的含量。氧化鈀是不易溶解的穩(wěn)定物質(zhì),30%氧化鈀經(jīng)還原成鈀后再溶解提純,就得到金屬鈀,廢鈀炭催化劑在焚燒過(guò)程中,10nm左右鈀晶粒是很輕的粉狀物質(zhì),與灰塵隨氣流帶走,造成鈀的損失,影響回收率。然后廢鈀炭催化劑的比表面積近900平分米/克,具有極強(qiáng)的吸附能力和團(tuán)聚傾向,所以通過(guò)補(bǔ)加廢鈀炭催化劑控制床層的厚度,使隨焚燒氣流帶出來(lái)的細(xì)粒鈀和燒渣被床層上部的廢鈀炭催化劑吸附,最后,燒渣在焚燒爐下部的鐵絲網(wǎng)上得到富集,整個(gè)焚燒過(guò)程沒(méi)有產(chǎn)生明火。
焚燒氣流量實(shí)際上是指單位焚燒截面積上的氣流量。如果氣流量過(guò)大或床層發(fā)生短路,則焚燒氣流帶出來(lái)的細(xì)粒鈀和燒渣來(lái)不及被床層上部的廢鈀炭催化劑吸附而隨焚燒尾氣流失,焚燒氣體流量大于4.5立方米/小時(shí),焚燒時(shí)間雖短,但鈀碳回收率明顯降低,小于96%;焚燒氣流量小4.5立方米/小時(shí),鈀金回收率高,貴金屬鈀的回收率大于96%;焚燒氣流量3立方米/小時(shí)時(shí),鈀的回收率超過(guò)97%,但是焚燒時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。所以焚燒氣流量與回收率和焚燒時(shí)間呈負(fù)相關(guān)性。合適的焚燒氣流量為3.0-4.5立方米/小時(shí),一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)最佳控制焚燒氣流量4.0立方米/小時(shí),即焚燒空氣流速為60立方米/小時(shí)平分米。