Способ получения никелевого катализатора типа ренея

 

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.

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^оС 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^оС 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^оС 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.

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

РИСУНКИ

Рисунок 1