在C5石油樹脂生產(chǎn)中，催化劑（如路易斯酸類的三氯化鋁、三氟化硼絡(luò)合物等）的脫除是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。殘留的催化劑會導(dǎo)致樹脂儲存過程中發(fā)生交聯(lián)、變色或性能劣化，同時(shí)還可能腐蝕后續(xù)加工設(shè)備。傳統(tǒng)脫除技術(shù)（如水洗、堿中和）存在廢水排放量大、脫除效率有限、樹脂損失率高等問題，因此，催化劑脫除技術(shù)的改進(jìn)研究成為提升C5石油樹脂生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性的重要方向。

一、傳統(tǒng)催化劑脫除技術(shù)的局限性

目前工業(yè)上主流的催化劑脫除方法以“中和-水洗”為主，其核心流程是向聚合反應(yīng)結(jié)束后的物料中加入堿性溶液（如氫氧化鈉、碳酸鈉溶液），使催化劑（如三氯化鋁）轉(zhuǎn)化為水溶性鹽（如氯化鈉、鋁酸鈉），再通過靜置分層或離心分離去除水相。但該技術(shù)存在明顯缺陷：

脫除不徹底：部分催化劑可能與樹脂形成絡(luò)合物或包裹在樹脂顆粒內(nèi)部，難以被堿液完全中和，導(dǎo)致樹脂中殘鋁量仍可達(dá)50-100ppm，影響產(chǎn)品穩(wěn)定性。

廢水處理壓力大：每生產(chǎn)1噸樹脂需消耗3-5噸水，產(chǎn)生大量含鋁、含鹽廢水，處理成本高（需經(jīng)絮凝、沉淀等多步處理），且易造成二次污染。

樹脂損失率高：水洗過程中，部分低分子量樹脂會溶于水相，導(dǎo)致收率降低（通常損失3%-5%），同時(shí)水洗后的樹脂需經(jīng)干燥脫水，增加能耗。

影響樹脂性能：劇烈的中和反應(yīng)可能釋放熱量，導(dǎo)致樹脂局部過熱，引發(fā)二次聚合或降解，使樹脂色度加深（加納色號升高1-2號）、分子量分布變寬。

二、催化劑脫除技術(shù)的改進(jìn)方向與研究進(jìn)展

針對傳統(tǒng)技術(shù)的不足，近年來研究主要從“強(qiáng)化脫除效率”“減少廢水排放”“降低樹脂損失”三個(gè)維度展開改進(jìn)，核心技術(shù)路徑包括以下幾類：

1. 新型中和劑與復(fù)合脫除體系的開發(fā)

傳統(tǒng)堿性中和劑（如氫氧化鈉）雖能中和催化劑，但易導(dǎo)致局部pH驟升，引發(fā)樹脂乳化。改進(jìn)思路是采用弱堿性中和劑或復(fù)合體系，通過調(diào)控反應(yīng)溫和性提升脫除效果：

弱堿性中和劑應(yīng)用：使用碳酸氫鈉、氨水等弱堿替代強(qiáng)堿，降低中和反應(yīng)的劇烈程度。例如，采用 5%-8% 的碳酸氫鈉溶液時(shí)，反應(yīng)放熱速率降低40%，可避免樹脂因高溫變色，同時(shí)生成的碳酸鋁鹽沉淀更易與樹脂分離，殘鋁量可降至30ppm以下。

復(fù)合中和-絡(luò)合體系：在中和劑中引入絡(luò)合劑（如EDTA、檸檬酸），通過絡(luò)合作用打破催化劑與樹脂的結(jié)合。研究表明，向氫氧化鈉溶液中添加0.5%-1%的EDTA，可使樹脂中殘鋁量從傳統(tǒng)方法的60ppm降至20ppm以下，原因是EDTA能與Al³⁺形成穩(wěn)定的水溶性絡(luò)合物，促進(jìn)包裹在樹脂內(nèi)部的催化劑釋放。

2. 物理強(qiáng)化分離技術(shù)的融合

通過引入機(jī)械或物理場強(qiáng)化傳質(zhì)，提高催化劑鹽與樹脂的分離效率，減少水洗次數(shù)：

靜態(tài)混合-離心耦合技術(shù)：在中和階段采用靜態(tài)混合器強(qiáng)化堿液與樹脂的接觸，使催化劑分散更均勻；后續(xù)使用碟式離心機(jī)（轉(zhuǎn)速8000-10000r/min）替代傳統(tǒng)靜置分層，分離時(shí)間從2-3小時(shí)縮短至10-15分鐘，水相殘留樹脂量減少60%以上，同時(shí)降低樹脂在水相中的溶解損失。

超聲波輔助脫除：在水洗階段引入超聲波（頻率20-40kHz），利用超聲空化效應(yīng)產(chǎn)生的微射流破壞樹脂表面的液膜，促進(jìn)催化劑鹽向水相遷移。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，超聲處理可使水洗次數(shù)從傳統(tǒng)的3-4次減少至2次，用水量降低30%-40%，且殘鋁量可控制在25ppm以下。

3. 溶劑萃取法的優(yōu)化與應(yīng)用

溶劑萃取法通過選擇與樹脂相容性好但不溶解催化劑鹽的溶劑，實(shí)現(xiàn)催化劑與樹脂的分離，可減少水洗步驟，降低廢水排放：

選擇性溶劑的篩選：采用己烷、環(huán)己烷等非極性溶劑作為萃取劑，將中和后的樹脂 - 催化劑鹽混合體系與溶劑按1:1-1:2比例混合，利用溶劑對樹脂的溶解能力，使樹脂進(jìn)入有機(jī)相，而催化劑鹽留在水相。相較于傳統(tǒng)水洗，該方法樹脂損失率可降至1%以下，且溶劑可通過蒸餾回收循環(huán)使用（回收率≥95%）。

萃取 - 蒸餾耦合工藝：將萃取后的有機(jī)相（含樹脂和溶劑）直接進(jìn)入蒸餾塔，在脫除溶劑的同時(shí)進(jìn)一步揮發(fā)殘留的催化劑小分子，使最終樹脂殘鋁量降至10ppm以下。該工藝可減少水洗和干燥環(huán)節(jié)，能耗降低20%左右。

4. 膜分離技術(shù)的探索性應(yīng)用

膜分離作為一種綠色分離技術(shù)，近年來被嘗試用于催化劑脫除，其核心是利用多孔膜的選擇性滲透作用分離樹脂與催化劑鹽：

陶瓷膜過濾：選用耐溶劑的陶瓷膜（孔徑0.1-0.5μm），在0.2-0.3MPa壓力下對中和后的混合體系進(jìn)行過濾，樹脂（分子量通常為500-3000）因無法透過膜孔被截留，而催化劑鹽溶液透過膜孔分離。實(shí)驗(yàn)表明，陶瓷膜過濾可使殘鋁量控制在15ppm以下，且無需水洗，廢水排放量減少90%以上，但膜易因樹脂吸附而堵塞，需通過定期反沖洗（使用溶劑或稀酸）恢復(fù)通量。

納濾膜脫鹽：對于溶劑萃取后的有機(jī)相，可采用耐有機(jī)溶劑的納濾膜進(jìn)一步脫除微量催化劑鹽，膜截留分子量控制在300-500，既能保留樹脂，又能去除小分子催化劑殘留，使最終產(chǎn)品純度顯著提升，適用于高端電子級C5石油樹脂的生產(chǎn)。

三、改進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用與未來趨勢

單一脫除技術(shù)往往難以同時(shí)滿足 “高效、低耗、環(huán)保” 的要求，因此，將多種技術(shù)耦合形成集成工藝成為研究熱點(diǎn)，例如，“弱堿中和-超聲輔助-離心分離-溶劑萃取”集成工藝，可將殘鋁量控制在10ppm以下，用水量減少60%，樹脂損失率降至0.5%，且廢水處理成本降低40%以上，已在部分企業(yè)的中試線得到驗(yàn)證。

未來，催化劑脫除技術(shù)的發(fā)展將更注重與聚合工藝的協(xié)同優(yōu)化：一方面，通過開發(fā)可原位失活的催化劑（如負(fù)載型催化劑，反應(yīng)結(jié)束后通過熱解或化學(xué)處理失活并沉淀），從源頭減少脫除難度；另一方面，結(jié)合智能化控制（如在線近紅外監(jiān)測樹脂中催化劑殘留量），實(shí)現(xiàn)脫除過程的精準(zhǔn)調(diào)控，進(jìn)一步提升C5石油樹脂的品質(zhì)穩(wěn)定性與生產(chǎn)綠色化水平。

本文來源：河南向榮石油化工有限公司 http://www.jieqite.com/