专利名称：钯/碳催化剂加氢活性评价方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钯/碳催化剂活性的检测装置及检测方法。
背景技术：
现有的钯/碳催化剂活性检测，主要依靠原子吸收法，电子显微镜法，氢氢吸附 法等检测出钯含量、钯晶粒分散分布度等指标，只能间接反映出其活性。而催化剂的活性只 有通过实际反应实验才能准确检测。生产中为稳妥，大规模投料前，常采用投料小试生产法 检测新催化剂活性，有的实际反应需高温高压等条件，麻烦费时。催化剂性能的好坏评价， 归根结底就是其活性检测。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种简单的检测钯/碳催化剂加氢活性的方法及装置。 由于许多有机化合物的不饱和键(双键或三键)及硝基羰基在较低温度和压力条件下使用 钯/碳催化剂(Pd/C)很容易被加氢还原。如苯乙烯在常温常压下使用钯/碳催化剂加氢 生成苯乙烷，本发明仪器采用测定其做为反应液在反应过程中单位催化剂单位时间内耗氢 量的方法(检测反应器内反应前后，氢气体积的变化或者压力变化值)，来判断钯/碳催化 剂的加氢性能，快速简便地检测出其用于其它有机合成反应的加氢活性，而不需用实际反 应来评价。新旧催化剂的活性结果对比快速，且一目了然。 本发明装置所采用的技术方案为它包括一个设置在电磁搅拌器上的反应评价 瓶，电磁搅拌器安装有时间继电器和搅拌器电压表，钯/碳催化剂与反应液装入反应评价 瓶中；还包括通过管路和阀门与反应评价瓶连接的真空泵，可以将系统中的气体抽出以保 证反应瓶中为纯氢气；还包括与反应评价瓶相连的氢气进气管路和阀门；还包括与反应评 价瓶相连的真空压力传感器，并且真空压力传感器连接着压力记录仪，以记录系统中氢气 压力的变化；还包括设置有放空电磁阀的排空管，以排出超过设定反应压力的氢气。
本发明的有益效果是设备使用操作简便，反应在常温常压下进行，30分钟可评 价催化剂的加氢性能。也适用于铂/碳及其它钯/担体催化剂加氢性能评价。
图1、本发明钯/碳催化剂加氢活性的评价装置实施例1的结构原理图。
图2、本发明钯/碳催化剂加氢活性的评价装置实施例2的结构原理图。
图3、本发明实施例1的电路原理图。
图4、本发明实施例2的电路原理图。 图中1.着色指示液瓶、2.刻度量气管下阀门、3.刻度量气管、4.反应评价瓶、 5.电磁搅拌器、6.氢气阀门、7.两位三通阀、8.真空泵、9.真空压力传感器、10.压力记录 仪、11.时间继电器、12.搅拌器电压表、13.刻度量气管上阀门、14.放空电磁阀、15.真空泵 前电磁阀、16.反应瓶前截止阀、17. PLC可编程序控制器。
具体实施例方式
本发明的具体实施例如附图所示，其中图1为本发明钯/碳催化剂加氢活性的评 价装置实施例1的结构原理图，此装置为手动操作，图3为其电路原理图。在图1中，反应 评价瓶4设置在电磁搅拌器5上，电磁搅拌器5安装有时间继电器11和搅拌器电压表12， 钯/碳催化剂与反应液装入反应评价瓶4中；两位三通阀7接在真空泵8管路上并设置有 排空管，氢气管路进气口设置氢气阀门6，真空泵管路与氢气管路汇聚到主管路连接到反应 评价瓶4，主管路上还设置有放空电磁阀14，它与通过压力记录仪IO连接到真空压力传感 器9，真空压力传感器9还连接着主管路和刻度量气管管路，在刻度量气管管路上依次设置 有刻度量气管上阀门13、刻度量气管3、刻度量气管下阀门2，该管路出口插入着色指示液 瓶1中。 利用第1实施例进行钯/碳催化剂加氢活性的评价方法为首先称量一定质量的 钯/碳催化剂与反应液装入反应评价瓶4中，然后将两位三通阀7打开接通真空泵管路，再 打开真空泵8抽出系统管路及反应品评价瓶中的空气，置换系统2分钟，然后将两位三通阀 7置关闭位置，打开氢气阀门6，向系统管理及反应评价瓶4中充氢气；如此反复置换、抽空 3次，使系统压力达到100kpa，压力高于100kpa设置压力时，真空压力传感器9通过压力记 录仪10接通放空电磁阀14自动排空；然后设置时间继电器11控制电磁搅拌器5搅拌，氢 气与反应液在反应评价瓶4反应，20分钟后停止；此时测量系统内氢气压力的变化和耗氢 量，与标准样相比较后，得到此碳钯催化剂的加氢活性。 上述测量系统内氢气压力的变化和耗氢量可以采用如下方法，首先是在反应开始 前关闭刻度量气管上阀门13和刻度量气管下阀门2，用真空压力传感器9测量系统压力变 化，即压力记录仪IO自动记录，反应过程中时间与压力变化AP;对比标准样催化剂反应检 测的AP，即可知其加氢对比活性；反应前后的压力差AP与系统体积V的乘积即为所消耗
的氢气量。 上述测量耗氢量也可以采用如下方法，反应开始前打开刻度量气管上阀门13和 刻度量气管下阀门2，记录反应时间内前后刻度量汽管3的着色指示液面高度差h，按如下 公式计算耗氢量 V = a. h/w. t V每克催化剂在一分钟内的耗氢量(ml/g. min)
a量气管校正系数(每厘米高度的体积如10ml/cm)
t评价反应时间(20min)
w评价所用催化剂重量(40mg)
V = 10h/(20x40/1000) = 12. 5h 为减少误差可评价3次以上取平均V值，与标准样相比较后，得到此催化剂的加氢 活性。 图2为本发明钯/碳催化剂加氢活性的评价装置实施例2的结构原理图，此装置 为PLC自动操作，图4为实施例2的电路原理图。如图2所示，反应评价瓶4设置在电磁搅 拌器5上，电磁搅拌器5安装有搅拌器电压表12，钯/碳催化剂与反应液装入反应评价瓶4 中；真空泵前电磁阀15接在真空泵8管路上，氢气管路进气口设置氢气阀门6，排空管路上设置有放空电磁阀14，真空泵管路、氢气管路、排空管路汇聚到主管路，主管路上设置有反 应瓶前截止阀16并连接到反应瓶入口管路；压力记录仪10连接到真空压力传感器9，真空 压力传感器9还连接着主管路和反应评价瓶入口管路；PLC可编程序控制器17分别与电磁 搅拌器5、反应瓶前截止阀16、放空电磁阀14、氢气阀门6、真空泵前电磁阀15、真空泵8相 连接。 利用第2实施例进行钯/碳催化剂加氢活性的评价方法为启动PLC可编程序控 制器17， PLC可编程序控制器17自动控制打开真空泵前电磁阀15、反应瓶前截止阀16，同 时启动真空泵8系统抽空2分钟后，真空泵前电磁阀15关闭，氢气阀门6打开6秒后关闭， 真空泵前电磁阀15再开抽空2分钟，氢气阀门6打开6秒后关闭；如此自动反复完成置换 3次；反应前充氢气后，使系统压力达到100kpa，压力高于100kpa设置压力时，真空压力传 感器9通过压力记录仪10接通放空电磁阀14自动排空；PLC可编程序控制器17控制电磁 搅拌器5搅拌20分钟后停止，此时反应瓶前截止阀16关闭，并在反应停止5分钟后，同时 接通反应瓶前截止阀16与超压放空电磁阀14十秒钟，使系统恢复常压；压力记录仪10自 动记录，反应过程中时间与压力变化AP;对比标准样催化剂反应检测的AP，即可知其加 氢对比活性。 实施例1、2中反应液首选苯乙烯，也可以选择其它带有不饱和键(双键或三键) 及硝基羰基的有机化合物。 本发明不局限于上述实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改 变，均列为本发明的保护范围。
权利要求
一种钯/碳催化剂加氢活性的评价装置，其特征在于它包括一个设置在电磁搅拌器(5)上的反应评价瓶(4)，电磁搅拌器(5)安装有时间继电器(11)和搅拌器电压表(12)，钯/碳催化剂与反应液装入反应评价瓶(4)中；还包括通过管路和阀门与反应评价瓶(4)连接的真空泵(8)，可以将系统中的气体抽出以保证反应瓶中为纯氢气；还包括与反应评价瓶(4)相连的氢气进气管路和阀门；还包括与反应评价瓶(4)相连的真空压力传感器(9)，并且真空压力传感器(9)连接着压力记录仪(10)，以记录系统中氢气压力的变化；还包括设置有放空电磁阀(14)的排空管，以排出超过设定反应压力的氢气。
2. 如权利要求1所述的钯/碳催化剂加氢活性的评价装置，其特征在于反应评价瓶(4)设置在电磁搅拌器(5)上，电磁搅拌器(5)安装有时间继电器(11)和搅拌器电压表(12) ，钯/碳催化剂与反应液装入反应评价瓶(4)中；两位三通阀(7)接在真空泵(8)管路 上并设置有排空管，氢气管路进气口设置氢气阀门(6)，真空泵管路与氢气管路汇聚到主管 路连接到反应评价瓶(4)，主管路上还设置有放空电磁阀(14)，它与通过压力记录仪(10) 连接到真空压力传感器(9)，真空压力传感器(9)还连接着主管路和刻度量气管管路，在刻 度量气管管路上依次设置有刻度量气管上阀门(13)、刻度量气管(3)、刻度量气管下阀门 (2)，该管路出口插入着色指示液瓶(1)中。
3. —种利用权利要求2所述的装置进行钯/碳催化剂加氢活性的评价方法，其特征在 于首先称量一定质量的钯/碳催化剂与反应液装入反应评价瓶(4)中，然后将两位三通阀 (7)打开接通真空泵管路，再打开真空泵(8)抽出系统管路及反应品评价瓶中的空气，置换 系统2分钟，然后将两位三通阀(7)置关闭位置，打开氢气阀门(6)，向系统管理及反应评价 瓶(4)中充氢气；如此反复置换、抽空3次，使系统压力达到100kpa，压力高于100kpa设置 压力时，真空压力传感器(9)通过压力记录仪(10)接通放空电磁阀(14)自动排空；然后设 置时间继电器(11)控制电磁搅拌器(5)搅拌，氢气与反应液在反应评价瓶(4)反应，20分 钟后停止；此时测量系统内氢气压力的变化和耗氢量，与标准样相比较后，得到此碳钯催化 剂的加氢活性。
4. 如权利要求3所述的钯/碳催化剂加氢活性的评价方法，其特征在于所述测量系 统内氢气压力的变化和耗氢量采用如下方法，首先是在反应开始前关闭刻度量气管上阀门(13) 和刻度量气管下阀门(2)，用真空压力传感器(9)测量系统压力变化，即压力记录仪(10) 自动记录，反应过程中时间与压力变化AP;对比标准样催化剂反应检测的AP，即可 知其加氢对比活性；反应前后的压力差AP与系统体积V的乘积即为所消耗的氢气量。
5. 如权利要求3所述的钯/碳催化剂加氢活性的评价方法，其特征在于所述测量耗 氢量采用如下方法，反应开始前打开刻度量气管上阀门(13)和刻度量气管下阀门(2)，记 录反应时间内前后刻度量汽管(3)的着色指示液面高度差h，按如下公式计算耗氢量<formula>formula see original document page 2</formula>V每克催化剂在一分钟内的耗氢量(ml/g.min) a量气管校正系数(每厘米高度的体积如10ml/cm) t评价反应时间(20min) w评价所用催化剂重量(40mg)<formula>formula see original document page 2</formula>为减少误差可评价3次以上取平均V值，与标准样相比较后，得到此催化剂的加氢活性。
6. 如权利要求1所述的钯/碳催化剂加氢活性的评价装置，其特征在于反应评价瓶 (4)设置在电磁搅拌器(5)上，电磁搅拌器(5)安装有搅拌器电压表(12)，钯/碳催化剂与 反应液装入反应评价瓶(4)中；真空泵前电磁阀(15)接在真空泵(8)管路上，氢气管路进 气口设置氢气阀门(6)，排空管路上设置有放空电磁阀(14)，真空泵管路、氢气管路、排空 管路汇聚到主管路，主管路上设置有反应瓶前截止阀(16)并连接到反应瓶入口管路；压力 记录仪(10)连接到真空压力传感器(9)，真空压力传感器(9)还连接着主管路和反应评价 瓶入口管路；PLC可编程序控制器(17)分别与电磁搅拌器(5)、反应瓶前截止阀(16)、放空 电磁阀(14)、氢气阀门(6)、真空泵前电磁阀(15)、真空泵(8)相连接。
7. —种利用权利要求6所述的装置进行钯/碳催化剂加氢活性的评价方法，其特征 在于启动PLC可编程序控制器(17)，PLC可编程序控制器(17)自动控制打开真空泵前电 磁阀(15)、反应瓶前截止阀(16)，同时启动真空泵(8)系统抽空2分钟后，真空泵前电磁 阀(15)关闭，氢气阀门(6)打开6秒后关闭，真空泵前电磁阀(15)再开抽空2分钟，氢气 阀门(6)打开6秒后关闭；如此自动反复完成置换3次；反应前充氢气后，使系统压力达到 100kpa，压力高于100kpa设置压力时，真空压力传感器(9)通过压力记录仪(10)接通放空 电磁阀(14)自动排空；PLC可编程序控制器(17)控制电磁搅拌器(5)搅拌20分钟后停止， 此时反应瓶前截止阀(16)关闭，并在反应停止5分钟后，同时接通反应瓶前截止阀(16)与 超压放空电磁阀(14)10秒，使系统恢复常压；压力记录仪(10)自动记录，反应过程中时间 与压力变化AP;对比标准样催化剂反应检测的AP，即可知其加氢对比活性。
全文摘要
钯/碳催化剂加氢活性评价方法及装置，装置包括一个设置在电磁搅拌器上的反应评价瓶，电磁搅拌器安装有时间继电器和搅拌器电压表；还包括通过管路和阀门与反应评价瓶连接的真空泵，还包括与反应评价瓶相连的氢气进气管路和阀门；还包括与反应评价瓶相连的真空压力传感器，并且真空压力传感器连接着压力记录仪；还包括设置有放空电磁阀的排空管。本发明采用测定反应液在反应过程中单位催化剂单位时间内耗氢量的方法，来判断钯/碳催化剂的加氢性能，而不需用实际反应来评价。新旧催化剂的活性结果对比快速，且一目了然。也适用于铂/碳及其它钯/担体催化剂的加氢性能评价。
文档编号G01N7/18GK101793658SQ20101010826
公开日2010年8月4日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者俞利群, 曲甲旦 申请人:大连奋发科技开发有限公司