以活性炭為催化劑處理制漿白液氧化反應(yīng)
    把牛皮紙漿煮白液的硫化鈉氧化成多硫化合物的白液氧化工藝中，使用活性炭作為催化劑，這種白液氧化工藝已在日本的7座工廠進(jìn)行了工業(yè)性應(yīng)用，獲得了很好的應(yīng)用效果。
    多硫化合物是白液中氧化羰基的有代表性的化合物之一，在白液中以多硫化鈉（Na2Sx，x=2~5）的形態(tài)存在。
    白液氧化工藝是把白液中的硫化鈉氧化成多硫化合物的工藝，白液用過(guò)濾器除去所含有的以碳酸鈣為主要成分的懸濁固體物質(zhì)以后，進(jìn)入反應(yīng)器中，用活性炭作催化劑（以下簡(jiǎn)稱催化劑），由空氣進(jìn)行氧化，生成多硫化合物。反應(yīng)以后，在反應(yīng)器下部進(jìn)行氣液分離，多硫化合物蒸煮液經(jīng)緩沖槽供給蒸煮工藝。另一方面，空氣用除霧器除去堿霧以后，排入大氣中。含有多硫化合物的蒸煮液呈赤橙色，因此也叫做橙液。
    硫化鈉的氧化反應(yīng)為伴有電子得失的逐級(jí)反應(yīng)：
          Na₂S→Na₂Sx（x=2）→Na₂S₂O₃    （1）
          4Na₂S+O₂+2H₂O→2Na₂S₂+4NaOH    （2）
          2Na₂S₂+3O₂→2Na₂S₂O₃           （3）
    以上反應(yīng)中，有催化劑存在時(shí)，式（2）是主反應(yīng)；無(wú)催化劑存在時(shí)，式（3）為主反應(yīng)，不生成多硫化合物。其反應(yīng)原理可用氣（空氣）、液（白液）、固（催化劑）的反應(yīng)模型表示。
    多硫化合物Na₂Sx以氧化反應(yīng)中間產(chǎn)物的形態(tài)獲得。進(jìn)一步進(jìn)行氧化時(shí)，生成的多硫化合物變成硫代硫酸鈉。氧化時(shí)，當(dāng)氧分壓高時(shí)，由于式子（1）的反應(yīng)，Na₂Sx的濃度下降。因此，氧化反應(yīng)用空氣作為氧化劑，在常壓下以氣液并流的方式進(jìn)行。
    硫化鈉的氧化率與各成分濃度之間的關(guān)系。為了抑制硫代硫酸鈉的生產(chǎn)，提高蒸煮中有效多硫化合物的濃度，必須把硫化鈉的氧化率控制在50%~70%之間。氧化率作為液體的空間速度（LHSV）、氣液比（G/L）以及反應(yīng)溫度（T）的函數(shù)，可以用下式表示：
            氧化率=k（LHSV）（G/L）
    在實(shí)際操作中，液體的空間速度與反應(yīng)溫度是由工藝條件決定的。因襲，氧化的控制主要由調(diào)節(jié)G/L的單位為空氣（N㎥）/白液（㎥）。氧化率在LHSV相同時(shí)，隨著G/L的增加而上升。
    在白液的氧化反應(yīng)中，活性炭的比表面積、比孔容積、孔徑分布等對(duì)其催化活性均有影響。在硫化鈉氧化反應(yīng)中，起重要作用的催化劑活性不受活性炭本身所具有的2nm附近的孔隙所支配，而與對(duì)反應(yīng)成分?jǐn)U散影響較小的10nm以上的比較大的孔隙有密切關(guān)系。
    經(jīng)氧化處理后，過(guò)濾器中會(huì)有固體懸濁物質(zhì)附著在催化劑的表面上，白液的氧化率便隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增加而逐漸下降。因此，必須對(duì)活性炭的催化劑進(jìn)行再生。為了將氧化率保持在50%~70%范圍內(nèi)，增加空氣量以提高G/L時(shí)，空氣鼓風(fēng)機(jī)的出口壓力達(dá)到允許值的上限時(shí)，用酸溶解附著在催化劑表面上的固體懸濁物質(zhì)，進(jìn)行催化劑的再生。
    使用活性炭作為催化劑應(yīng)注意以下問(wèn)題。
   （1）反應(yīng)器的孔蝕
    干燥的活性炭或者處于水中的活性炭沒(méi)有腐蝕性，但當(dāng)活性炭與氧氣及水共同存在是，則具有腐蝕性。特別是對(duì)沒(méi)有保護(hù)膜的軟鋼，通過(guò)電化學(xué)腐蝕而產(chǎn)生孔蝕。據(jù)報(bào)道，其速率可達(dá)到6.35mm/年。反應(yīng)器中有些部分與空氣、白液及活性炭接觸，處于容易發(fā)生孔蝕的狀態(tài)。因此，反應(yīng)器的材質(zhì)應(yīng)該使用特殊的耐腐蝕材料。
   （2）催化劑的強(qiáng)度
    隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，催化劑的壓潰強(qiáng)度下降至其初始數(shù)值的50%~70%時(shí)，催化劑開始粉化，催化劑層的壓力損失增加，運(yùn)轉(zhuǎn)變得困難。因此，催化劑應(yīng)在開始粉化以前進(jìn)行更換，其間隔期通常為3~4年。

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