Использование: в каталитической химии, в производстве катализаторов гидрирования различных классов органических соединений. Сущность изобретения: способ включает приготовление исходной смеси компонентов из алюминия (52 75 мас.) и никеля (25 48 ма.), ее термическую обработку локальным воспламенением в инертной среде с последующим выщелачиванием полученного продукта водным раствором гидроксида натрия. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.
Формула изобретения
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЕВОГО КАТАЛИЗАТОРА ТИПА РЕНЕЯ путем приготовления исходной смеси порошков никеля и алюминия, ее термической обработки в инертной среде с последующим выщелачиванием полученного продукта водным раствором гидроокиси натрия, отличающийся тем, что из исходной смеси порошков прессуют таблетки и термическую обработку ведут в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходную смесь берут при следующем соотношении компонентов, мас.
Алюминий 52 75 Никель 25 48
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области каталитической химии, в частности к способам получения катализаторов типа Ренея, и может быть использовано в промышленности при производстве катализаторов для гидрирования различных классов органических соединений.
Известны различные способы получения металлических катализаторов, в том числе скелетного никелевого катализатора типа Ренея. Все эти способы включают предварительное получение алюминидов никеля с последующим выщелачиванием алюминия путем обработки их растворами щелочей [1] Известен способ получения никелевого катализатора типа Ренея, путем механохимического синтеза, включающий перетирание смеси исходных порошков никеля и алюминия в высокоскоростных планетарных мельницах при ускорениях 40 60 g, в инертной атмосфере с предыдущим выщелачиванием алюминия от продуктов синтеза. Недостатком данного способа является сложность и энергоемкость процесса приготовления катализатора и его невысокая активность ввиду загрязнения при перетирании [2] Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения никелевого катализатора типа Ренея, включающий приготовление исходной смеси порошков алюминия и никеля, ее термообработку сплавлением в инертной среде в течение 0,5 ч с последующим выщелачиванием полученного продукта при 96 о С в течение 2 ч 20%-ным водным раствором гидроокиси натрия [3] Недостатком этого способа является энергоемкость, сложность и длительность процесса получения исходного сплава и относительно невысокая активность полученного катализатора.
Целью изобретения является повышение активности действия катализатора типа Ренея при одновременном упрощении процесса его получения. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения никелевого катализатора типа Ренея, включающем приготовление исходной смеси порошков алюминия и никеля, ее термическую обработку в инертной среде с последующим выщелачиванием полученного продукта водным раствором гидроксида натрия, согласно изобретению, исходную смесь берут при следующем соотношении компонентов, мас. алюминий 52 75; никель 25 48, причем термическую обработку проводят локальным воспламенением указанной смеси, с последующим высокотемпературным реагированием в режиме горения.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Приготавливают исходную смесь из порошков алюминия (52 75 мас.) и никеля (25 48 мас.), прессуют таблетки с относительной плотностью 0,5 0,7. Полученные таблетки помещают в реакционную камеру постоянного давления, заполняют инертной средой, например аргоном, под давлением 4 5 атм. В таблетке локальным воспламенением тепловым импульсом с помощью вольфрамовой спирали, через которую пропускают электрический ток, инициируют процесс горения, в результате которого в смеси начинается самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). В результате в образце возникает узкая зона реакции горения алюминия с никелем 20 30 мкм, которая за счет собственного тепловыделения перемещается по образцу. В итоге получается никельалюминиевый сплав необходимого состава с очень низким содержанием примесей (кислорода, азота) и сохраняющий свой первоначальный объем. После прохождения фронта горения по всему объему образца полученный продукт охлаждают, размалывают и подвергают процессу выщелачивания алюминия известным способом, например водным раствором гидроксида натрия.
П р и м е р 1. Готовят смесь из порошков карбонильного никеля (ГОСТ 9722-79) в количестве 29 г (58 мас.) и алюминия (ТУ 48-5-1-72) 21 г (42 мас. ). Затем из нее прессуют цилиндрические таблетки диаметром 2 см и высотой 2 см с относительной плотностью 0,6. Таблетки помещают в реакционную камеру СВС, после ее герметизации заполняют аргоном под давлением 4 атм. Локальное воспламенение осуществляют путем подачи электрического тока через вольфрамовую спираль, находящуюся в контакте с таблеткой. В смеси никеля с алюминием проходит образование никельалюминиевого сплава в узкой зоне фронта горения, который перемещается по всему объему таблетки. После окончания процесса синтеза, который длится несколько минут, включая и время остывания целевого продукта, образец извлекают и анализируют. Полученный сплав размалывают и отбирают фракцию 0,5 мм. Скелетный катализатор никеля получают путем выщелачивания 1 г полученного интерметаллида при 60 о С 20%-ным водным раствором гидроксида натрия (100 мл) в течение 2 ч. Затем катализатор тщательно отмывают от следов щелочи промыванием водой и этиловым спиртом и используют для гидрирования гексена-1.
С этой целью катализатор в этиловом спирте помещают в термостатированный реактор, промывают эфиром и продувают водородом для освобождения объема реактора от воздуха и паров эфира. В реактор вводят 15 мл гексана-1 и проводят процесс гидрирования в токе водорода при 25 о С и давлении 1 атм. Активность реакции гидрирования, определяемая по полумольному поглощению водорода, составляет 235,3 мл/г кат мин. Селективность действия полученного катализатора определялось путем хроматографического анализа продуктов реакции гидрирования гексена-1. Коэффициент селективности, определенный как отношение содержания в продуктах н-гексана к сумме гексенов-2, равен 2.
Другие примеры способа представлены в табл. 1 с указанием условий получения и активности катализатора. В табл. 2 приведена сравнительная селективность заявляемого катализатора и известного при одинаковых условиях гидрирования гексена-1, из которой видно, что селективность несколько выше, чем у известного.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать катализатор типа Ренея, обладающий активностью в 2 4 раза выше по сравнению с известным. Кроме того, способ получения катализатора более прост, чем известный, за счет сокращения времени процесса и снижения его энергоемкости.
Источник
Способ получения скелетного никелевого катализатора
Класс 12д, 4„ :С С1з
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Д. И. Лайнер, Е. С. Адаскин, Н. И. Зиминова и Л. Г. Емельянова
СПОСОБ ПОЛУЧ ЕНИЯ СКЕЛ ЕТ НОГО НИКЕЛЕВОГО
Заявлено 24 июня 1957 г за ХЪ 579451 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Опубликовано в «Бюллетене изобретений» М 16 за 1962 г.
Известно, что к применяемым для гидрирования скелетным никелевым катализаторам (из сплава алюминия с никелем) для увеличения их активности и механической прочности добавляют молибден и хром в количестве от 2 до 10 k. Известно и применение соединений бора в качестве катализатора.
Предлагаемый способ получения скелетного никелевого катализатора отличается тем, что в сплав вводят свободный бор, что увеличивает активность и механическую прочность катализатора. Причем свободного хрома вводят в количестве 1,0 — 1,8 /О и свободного бора— в количестве 0,1 — 0,2 /О, Сплав приготовляют путем сплавленпя алюминия с никелем (в соотношении 1: 1) в малозольных графитированных тиглях. Добавку хрома вводят в расплав и TIll÷òåëüío размешивают. Добавку бора вводят в расплав в виде лигатуры никель-бор пли алюминий-бор с содержанием бора около 3 /О и также тщательно размешивают. Отливку производят в чугунные или стальные изложницы любого вида, обеспечивающие быстрое охлаждение слитка. Для приготовления катализатора слитки сплава дробят на куски необходимой величины (в зависимости от конструкции реакционного аппарата) и активизируют путем обработки раствором щелочи по обычной технологии.
Скелетный никелевый катализатор, приготовленный из сплава предлагаемого состава, обладает высокой и неизменной активностью, большой механической прочностью, превосходя в этик отношениях применяемые в настоящее время скелетные никелевые катализаторы.
Сравнительную оценку активности и устойчивости предлагаемого катализатора и скелетного никелевого катализатора Любарского, применяемого в настоящее время в гидролизной промышленности, проводили на лабораторных опытах гидрирования глюкозы в виде 16%-ного водного раствора в аналогичных условиях. На одной и той же порции катализатора производили многократное гидрирсвание (по 19 опытов на каждом образце), каждый раз со свежим раствором глюкозы, После окончания каждого опыта в растворе определялось содержание непрогидрированной глюкозы (по методу Бертрана). Об активности катализатора и его устойчивости судили по количеству прогидрированной после каждого опыта глюкозы.
1. Способ получения скелетного никелевого катализатора для процесса гидрирования, состоящего из никеля, алюминия и хрома, отл ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения активности и механической прочности катализатора, в сплав вводят свободный бор.
2. Способ по п. 1, отл и ч а ю щий с я тем, что свободного хрома вводят в количестве 1,0 — 1,8 4 и свободного бора — в количестве 0,1—
Редактор H. И, Мосин Техред T. П. Курилко Корректор В. Н Никитина
Поди, к печ. 3 1Х-62 Формат бум. 70Х!08/ig Объем 0,18 изд. л.
Лак. 9 .71 Тира>к 275 Цена 4 коп, ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Источник
Способ приготовления скелетного никелевого катализатора
Изобретение касается каталитической химии, в частности способа приготовления скелетного катализатора , используемого в процессах гидрирования органических веществ. Упрощение процесса формирования слоя никель-алюминиевого сплава достигается благодаря/диффузионному насыщению при 550-620°С в течение 0,5-3,0 ч из порошковой засьтки состава, мас,%: алюминий 50-90; хлорид аммония 1-3 и оксид алюминия остальное. Затем ведут выщелачивание алюминия, отмывку , -пассивацию и прокаливание. Способ позволяет исключить необходимость применения низкотемпературной плазмы и формирования промежуточного слоя на металлической основе. 1 табл. i (Л ю со 4 со о
РЕСПУБЛИН (Su4 В 01 J 25 02
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3926725/04 (2Ъ) .11.07.85 (46) 07.03.87. Бюл, У 9 (71) Сибирский физико-технический институт им. В.Д, Кузнецова при Томском государственном университете им. В.В. Куйбышева (72) В.A. Куликов и В,А, Винокуров (53) 66.097.3(088.8) (56) Коломыцев П.Т, Жаростойкие диффузионные покрытия. -M. Металлургия, 1979.
Авторское свидетельство СССР
9 950427, кл. В 01 3 25/02, 1980.
„„SU„, 1294370 А1 (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СКЕЛЕТНОГО
НИКЕЛЕВОГО КАТАЛИЗАТОРА (57) Изобретение касается каталитической химии, в частности способа приготовления скелетного катализатора, используемого в процессах гидрирования органических веществ. Упрощение процесса формирования слоя никель-алюминиевого сплава достигается благодаря, диффузионному насыщению при 550-6200С в течение 0,5-3,0 ч из порошковой засыпки состава, мас.7: алюминий 50-90; хлорид аммония 1-3 и оксид алюминия остальное. Затем ведут выщелачивание алюминия, отмывку,-пассивацию и прокаливание, Споl соб позволяет исключить необходимость применения низкотемпературной плазмы и формирования промежуточного слоя на металлической основе.
1 табл, 1294370 олнина нтереталТемпер тура н сьжени С
Время, ч тав поронковой засыпки мас, Й лидного лол, км орнд аммони
50-96 80-!00 96-!00 !00
Изобретение относится к способам приготовления скелетных никелевых катализаторов.
11елью изобретения является упрощение технологии эа счет формирова- 5 ния слоя никель-алюминиевого сплава путем диффузионного насыщения для формирования слоя никель-алюминиевого сплава.
Пример 1. Трубку из никеля сгибают, придавая ей U —образную форму, насыпают в трубку смесь порошков алюминия 52 мас.Х, оксида алюминия 45 мас,% и хлорида аммония
3 мас.%, помещают ее в контейнер с.
f5 о плавким затвором, нагревают до 580 С и выдерживают прн этой температуре
3 ч, В результате на внутренней поверхности трубки образуется слой со- единения Ni2hl . Алюминий из интер20 металлического соединения удаляют на
507 путем растворения его í 5Х-ном водном растворе гидроксида калия, За глубиной выщелачивания следят по количеству выделившегося водорода.
Катализатор отмывают дистиллированной водой от алюмината и щелочи, пассивируют аэрацией в течение 10 ч, сушат на воздухе при 250 С в течение
3 ч и прокаливают при 500 С 3 ч на воздухе и при 700 С 3 ч в реакционной среде, Пример .2. Из дисперсноупрочненного сплава Ni — HfO изготовляют
2 фольгу и свертывают ее в спираль.
Фольгу помещают в контейнер с плавким
Условия приготовления каталиsa7oPe затвором и зась!пают смесью норо!!ков алюминия (50 мас ° %), оксида алюминия (48 мас,7) и хлорида аммония (2 мас ° 7), Контейнер нагревают до 600 С и вь1держивают при этой температуре 1,5 ч °
В результате на поверхности фольги образуется слой интерметаллического соединения М ЛТ толщиной 13 мкм, содержащий части!!ы оксида гафния.
Алюминий из интерметаллического соединения удалают на 507 путем растворения его в 5%-ном водном растворе гидроксида калия. За глубиной выщелачивания следят по количеству выделившегося водорода ° Катализатор отмывают дистиллированной водой от алюмината и щелочи, пассивируют аэрацией в течение 10 ч, сушат на воздухе при 250 С 3 ч и прокаливают при
500 С 3 ч на воздухе и при 700 С 3 ч в реакционной среде;
Пример ы 3-10, Катализаторы готовят по примеру 2.
Образцы катализаторов испытывают в процессе восстановления оксида азота (ТХ) оксидом углерода (II), Испытывают состав газовой смеси, содержащий, об,%: оксид углерода (II) 1,0; оксид азота (II) 0,6; аргон остальное, при объемной скорости 1,8000 ã.
Условия приготовления и результаты испытаний катализаторов в процессе восстановления оксида азота (II) оксидом углерода (II) приведены в таблице.
Степень превращения оксида аеота, об.l, прн температурак, С
400 450 500 600
1294370 ляет использовать металлическую основу любой конфигурации, Формула и з обре т е н и я
Способ приготовления скелетнога никелевого катализатора на основе выщелоченного никель-алюминиевого сплава путем формирования на никелевой основе слоя никель-алюминиевого
Оксид алюОстальное миния
Составитель В, Теплякова
Техред Л.Олейник Корректор М. Иароши
Редактор С, Пекарь
Заказ 411/4 Тираж 511
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
Таким образом, предлагаемый способ характеризуется упрощением технологии, исключающей необходимость применения,низкотемпературной плазмы и формирования промежуточного слоя на металлической основе, Способ позвосплава, выщелачивания алюминия, отмывки, пассивации и прокаливания, отличающийся тЕм, что, с целью упрощения технологии, формирование слоя никель-алюминиевого сплава осуществляют диффузионным насыщением при 550-620 С в течение 0,5
3,0 ч из порошковой засыпки, содержащей алюминий, хлорид аммония и оксид lO алюминия при следующем содержании компонентов, мас,X:
20 30 мкм, которая за счет собственного тепловыделения перемещается по образцу. В итоге получается никельалюминиевый сплав необходимого состава с очень низким содержанием примесей (кислорода, азота) и сохраняющий свой первоначальный объем. После прохождения фронта горения по всему объему образца полученный продукт охлаждают, размалывают и подвергают процессу выщелачивания алюминия известным способом, например водным раствором гидроксида натрия.
мин. Селективность действия полученного катализатора определялось путем хроматографического анализа продуктов реакции гидрирования гексена-1. Коэффициент селективности, определенный как отношение содержания в продуктах н-гексана к сумме гексенов-2, равен 2.
