钯催化剂(英文名称palladium catalyst)是一种以金属钯为主要活性组分,使用钯黑或钯的盐类将钯载于氧化铝、沸石等载体上,以钠、镉、铅等盐为助催化剂,制成的各种催化剂,是化学和化工反应过程经常采用的一种催化剂,具有催化活性高,选择性强,催化剂制作方便,使用量少,可以通过制造方法的变化和改进,与其他金属或助催化剂活性组分复配,优化性能。应用领域广,能够反复再生和活化使用,寿命长,废催化剂的金属钯可以回收再利用等优越性。许多钯催化剂品种都已成为专利产品应用于各行各业,具有新的结构及催化功能的钯催化剂仍在不断涌现,使许多难以实现的反应过程成为可能,使许多工业生产过程得到改善,是工艺过程简化、经济效益提高,因此钯催化剂的发展前景远大喜人。
钯催化剂的种类很多,简单地可分为有载体的钯催化剂和无载体催化剂,在实际应用中,基本上都是有载体的钯催化剂,这些载体主要有各种氧化铝、沸石、碳载体等,在化工过程中主要应用在各种加氢还原过程。既有全加氢,也有选择加氢,既有气相过程、也有液相过程。这些典型的过程有:醇、醛、酸、酯、酸酐、芳烃、杂环化物中不饱和键的加氢饱和,加氢还原反应。例如乙烯、丙烯、丁烷丁烯馏分中炔烃、二烯烃的选择加氢脱除。采用含千分之几钯含量的氧化铝载体催化剂。反应条件一般在50~150℃,压力0.5~3MPa,气相或液相进行。又如醋酸或醋酸乙酯加氢生产乙醇,顺丁烯二酸酐加氢生产丁二酸,进一步加氢生产丁二醇。糠醛加氢脱羰基生产呋喃,进一步加氢生产四氢呋喃。一般采用含钯量在百分之几的钯含量的碳载体催化剂,成功地实现了大规模工业化生产。反应条件为苛刻的是对苯二甲酸中微量对羧基苯甲醛的脱除。对二甲苯氧化生产对苯二甲酸中含有0.1~0.5%的对羧基苯甲醛,后者的存在,影响聚酯的质量,必需去除至25ppm以下,采用含钯6%的钯—碳催化剂,在10MPa及200~300℃高温,对对苯二甲酸水溶液条件下进行加氢反应,实现了对苯二甲酸的精制。
钯催化剂虽然具有活性高、选择性好的性能,但是硫化物、砷化物、一氧化碳、等杂质,以及副反应生成的各种重组分、焦质等会使钯催化剂中毒,活性和选择性下降,直到没有催化活性,这种过程称为失活过程。为了保持钯催化剂的高活性,就需要在原料中减少或除去这些有害物。但在钯催化剂的使用过程中也会有因催化剂本身颗粒聚集、晶格变化等原因而活性下降,这就需要对失活的催化剂进行再生活化,活化的方法类似于制造过程的焙烧和活化。重新恢复活性的钯催化剂可以重新进行使用,直到完全失去活性,不能再生。这个使用过程就是催化剂的寿命,钯催化剂是长寿催化剂,可以经受多次再生活化,寿命可到数年。失活的钯催化剂一般要对金属钯进行回收,回收的方法是用硝酸将废催化剂上的钯溶解成硝酸钯,然后再通过各种净化提纯步骤,氢气还原成金属钯,再用作新的钯催化剂的制造。
将钯盐转变成金属钯的过程称为钯催化剂的活化过程,一般是在氢气流下高温焙烧,将钯盐转变成氧化物,再转变成具有催化活性的多孔、均匀、微粒的金属钯。 钯催化剂虽然具有活性高、选择性好的性能,但是硫化物、砷化物、一氧化碳、等杂质,以及副反应生成的各种重组分、焦质等会使钯催化剂中毒,活性和选择性下降,直到没有催化活性,这种过程称为失活过程。为了保持钯催化剂的高活性,就需要在原料中减少或除去这些有害物。