4,4’-二氨基二环己基甲烷催化剂再生技术与连续化生产优化

PACM20的工业应用与生产挑战

4,4’-二氨基二环己基甲烷（PACM20）作为环氧固化剂和异氰酸酯合成的关键中间体，其反反异构体含量需稳定控制在18-24%以满足下游需求。目前主流工艺以二氨基二苯基甲烷（MDA）为原料，通过贵金属催化加氢实现芳环饱和。但在长期运行中，Rh/Al₂O₃等催化剂易被高粘高沸物包裹活性位点，导致转化率从98%降至90%以下，传统再生方法需停车更换催化剂，严重影响PACM20生产厂家的连续化运营效率。

现有再生技术的局限性与风险

当前催化剂再生工艺存在三大痛点：一是高温氧化法（>300℃）易引发金属烧结，如US3856862方案需专用设备处理；二是CN103265438采用的2,4’-MDA异构体引入法，因产物分离困难增加后处理成本；三是氧气氧化存在爆燃风险，CN96198018.4描述的醇类溶剂体系在氧气环境下极易形成爆炸性混合物。这些缺陷迫使行业寻求更安全的催化剂再生工厂解决方案。

三阶段在线再生工艺的核心突破

创新的液氨-碱金属盐协同再生工艺包含三个阶段：

1. 液氨高温洗涤阶段
在150-220℃下，以2-4g/h·cat流速注入液氨，其强极性特性可有效溶解催化剂表面聚合物。实验数据显示，3小时洗涤后，Rh/Al₂O₃催化剂表面积碳量降低62%，且液氨气化形成的还原性氛围抑制了二次结焦。

2. 碱金属盐梯度处理阶段
采用5-10%氢氧化锂水溶液在50-70℃低温吸附，使Li⁺与Rh活性位点形成配位键。后续110-120℃氢气吹扫可精准控制载体含水率，避免氧化铝结构坍塌。对比试验表明，未经历此步骤的催化剂再生后活性恢复率仅为67%。

3. 液氨高温改性阶段
在8-10MPa氢分压和180℃条件下，液氨作为介质促进Li-Rh电子转移，重构催化剂表面电子云密度。实施例2证明，该步骤使催化剂寿命延长550小时，PACM20选择性稳定在93%以上。

工艺参数的精细化控制

关键技术指标需严格匹配：原料MDA中4,4’-异构体纯度需≥99.5%，避免2,4’-异构体干扰；四氢呋喃溶剂浓度控制在40-50%以保证传质效率；碱金属盐吸附阶段气体吹扫速率保持200-300sccm，吹扫不足会导致载体水解。某二胺化合物定制工厂采用此方案后，单次再生成本降低38%。

工业化实施的经济性分析

与传统换剂方案相比，该技术可实现：① 减少贵金属损耗，Rh用量年降幅达45%；② 避免停车损失，按年产5000吨PACM20计算，年增效1200万元以上；③ 再生后催化剂反反体选择性提升1.8个百分点，显著增强环氧固化剂专用化学品生产厂家的产品竞争力。

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