Способ удаления остаточного алюминия из скелетного никелевого катализатора

Изобретение относится к химической промышленности, к способам получения и применения скелетных катализаторов на основе никеля в реакциях восстановления основных классов промышленно важных органических соединений: получении капролактама, анилина, спиртов и жиров. Способ заключается в циклической обработке гидрируемым соединением в водном растворе гидроксида натрия 25%, в среде водорода при температуре 55-65°С. При этом скелетный никелевый катализатор помещают в реактор гидрогенизации в растворе гидроксида натрия, при соотношении и объема катализатора (см3) при ρ=4,5 г/см3, объема щелочи (см3) при ω=25%, объема реактора (см3) - (1,1-3,3):(50-150):(300-400); герметизируют реактор; насыщают атмосферу водородом; вводят в избытке гидрируемое соединение (в качестве которого используют, например, или малеат натрия, или пропен-2-ол-1, или пероксид водорода), в количестве, достаточном для присоединения водорода на каждом грамме катализатора, - VH2/mkt - 20-60 см3/г; перемешивают при частоте вращения 1500-3500 об/мин; при этом количество повторов таких циклов: для малеата натрия - 2, для пропен-2-ол-1 - 4, для пероксида водорода - 3. Технический результат заключается в упрощении способа, расширении класса веществ, которые возможно использовать для окисления алюминия, удешевлении процесса получения. 1 табл., 10 пр.

 

Изобретение относится к химической промышленности, к способам получения и применения скелетных катализаторов на основе никеля в реакциях восстановления основных классов промышленно важных органических соединений: получении капролактама, анилина, спиртов и жиров.

Остаточный алюминий обладает высокой реакционной способностью, что обуславливает возможность его растворения и протекания побочных процессов в реакциях жидкофазной гидрогенизации.

Наиболее распространенным способом получения пористых дисперсных катализаторов является выщелачивание сплава каталитически активного металла с алюминием.

Наиболее близким по сущности и техническому результату является способ удаления остаточного алюминия из скелетного никелевого катализатора, заключающийся в обработке никелевого катализатора в среде 6-8М водного раствора щелочи при 50-75°С при циклическом вводе пероксида водорода в среде аргона с последующим восстановлением в среде водорода [Патент SU 1664398 А1, МПК В01J 25/02. Способ удаления остаточного алюминия из скелетного никелевого катализатора / Гостикин В.П., Улитин М.В., Барбов А.В.; заявитель и патентообладатель Ивановский химико-технологический институт. - Заявка №4745353, 22.08.1989; опубл. 23.07.1991].

Указанный способ обладает рядом недостатков, которые заключаются в следующем: трудоемок (требует большее число технологических операций); необходим инертный газ; используется такой сильный окислитель, как пероксид водорода, растворы которого не стабильны и могут быть взрывоопасны, поэтому для его стабилизации используются различные добавки, нарушающие чистоту системы.

Задачей настоящего изобретения является получение более простым способом скелетного никелевого катализатора без поверхностного активного алюминия. При этом общее количество алюминия должно быть равным или меньшим, чем в прототипе.

Технический результат - упрощение способа получения, расширение класса веществ, которые возможно использовать для окисления алюминия, удешевление процесса получения.

Указанный результат достигается тем, что в способе удаления остаточного алюминия из скелетного никелевого катализатора, заключающемся в циклической обработке гидрируемым соединением в водном растворе гидроксида натрия 25%, в среде водорода при температуре 55-65°С, согласно изобретению скелетный никелевый катализатор помещают в реактор гидрогенизации в растворе гидроксида натрия при соотношении объема катализатора (см3) при ρ=4,5 г/см3, объема щелочи (см3) при ω=25%, объема реактора (см3) - (1,1-3,3):(50-150):(300-400); герметизируют реактор; насыщают атмосферу водородом; вводят в избытке гидрируемое соединение (в качестве которого используют, например, или малеат натрия, или пропен-2-ол-1, или пероксид водорода), в количестве, достаточном для присоединения водорода на каждом грамме катализатора, - VН2/mkt - 20-60 см3/г; перемешивают при частоте вращения 1500-3500 об/мин; при этом количество повторов таких циклов: для малеата натрия - 2, для пропен-2-ол-1 - 4, для пероксида водорода - 3.

Технический результат достигается за счет уменьшения числа операций приготовления, что упрощает и удешевляет процесс, проведение процесса без использования инертного газа, более точное установление режимов, расширение спектра веществ, которые можно использовать.

Для осуществления изобретения используют следующие вещества:

1. Водород электролитический марки Б ГОСТ 3022-80.

2. Аргон марки Б с содержанием основного компонента 99,99%.

3. Водный раствор гидроксида натрия (ω=25%), полученный из сухого гидроксида натрия марки "х.ч.".

4. Малеат натрия, полученный нейтрализацией водных растворов малеиновой кислоты марки "х.ч." гидроксидом натрия марки "х.ч." до рН, равного раствору гидроксида натрия (ω=25%).

5. Пропен-2-ол-1 марки "х.ч."

6. Водный раствор пероксида водорода (ω=10,49%) марки "х.ч."

Выбор гидрируемых веществ (малеат натрия, пропен-2-ол-1, пероксид водорода) обусловлен следующими причинами:

1. Относительно доступны

2. Продукты их гидрирования легко удаляются при отмывке катализатора от гидроксида натрия.

3. При их использовании требуется минимальное число циклов обработки катализатора.

Способ осуществляют следующим образом:

Пример 1

В реактор жидкофазной гидрогенизации (300 см3) загружают 5 г (v(катализатора)=1,1 см3) скелетного никеля со средним радиусом частиц 4,8 мкм и 100 см3 водного раствора гидроксида натрия 25%. Содержание остаточного алюминия в катализаторе составляет ω(Al)=11,7%. Реактор термостатируют при 60°С, продувают водородом, при перемешивании (2000 об/мин) катализатор обрабатывают 8,93⋅10-3 моль малеата натрия (V(NaMal)=10 см3, C(NaMal)=8,93⋅10-4 моль/см3, VH2/mkt=40 см3/г). Сразу после введения малеата натрия начинается поглощение водорода, которое заканчивается через 20 мин, после чего повторно вводят 8,93⋅10-3 моль малеата натрия (V(NaMal)=10 см3, C(NaMal)=8,93⋅10-4 моль/см3). Сразу после введения малеата натрия начинается поглощение водорода, которое заканчивается через 20 мин, после чего выключают мешалку, извлекают готовый катализатор.

Пример 2

В реактор жидкофазной гидрогенизации (300 см3) загружают 1,1 см3 скелетного никеля (как и в примере 1) и 100 см3 водного раствора гидроксида натрия 25%. Реактор термостатируют при 60°С, продувают водородом, при перемешивании (2000 об/мин) катализатор обрабатывают 8,93⋅10-3 моль пропен-2-ол-1 (V(пропен-2-ол-1)=0,6 см3, ρ=0.854 г/см3, VH2/mkt=40 см3/г). Сразу после введения пропен-2-ол-1 начинается поглощение водорода, которое заканчивается через 30 мин, после чего повторно вводят пропен-2-ол-1. Через 35 мин осуществляют третье введение пропен-2-ол-1. Через 35 минут осуществляют четвертое введение пропен-2-ол-1. Через 35 мин выключают мешалку, извлекают готовый катализатор.

Пример 3

В реактор жидкофазной гидрогенизации (300 см3) загружают 1,1 см3 скелетного никеля (как и в примере 1) и 100 см3 водного раствора гидроксида натрия 25%. Реактор термостатируют при 60°С, продувают водородом, при перемешивании (2000 об/мин) катализатор обрабатывают 8,93⋅10-3 моль пероксида водорода (V(H2O2)=3 см3, ω(Н2O2)=10,49%, VH2/mkt=40 см3/г). Сразу после введения Н2O2 начинается поглощение водорода, которое заканчивается через 30 мин, после чего повторно вводят Н2O2. Через 30 минут осуществляют третье введение Н2O2. Через 30 мин выключают мешалку, извлекают готовый катализатор.

Пример 4

В реактор жидкофазной гидрогенизации (300 см3) загружают 1,1 см3 скелетного никеля со средним радиусом частиц 4,8 мкм и 100 см3 водного раствора гидроксида натрия 25%. Реактор термостатируют при 60°С, продувают водородом, при перемешивании (2000 об/мин) катализатор обрабатывают 4,47⋅10-3 моль малеата натрия (V(NaMal)=5 см3, C(NaMal)=8,93⋅10-4 моль/см3, VH2/mkt=20 см3/г). Сразу после введения малеата натрия начинается поглощение водорода, которое заканчивается через 15 мин, после чего повторно вводят 4,47⋅10-3 моль малеата натрия (V(NaMal)=5 см3, C(NaMal)=8,93⋅10-4 моль/см3). Сразу после введения малеата натрия начинается поглощение водорода, которое заканчивается через 15 мин, после чего выключают мешалку, извлекают готовый катализатор.

Пример 5

Пример отличается от примера 1 тем, что масса катализатора составляет 3,3 см3, объем щелочи 150 см3, объем реактора 400 см3.

Пример 6

Пример отличается от примера 1 тем, что температура проведения процесса составляет 55°С, а скорость вращения мешалки 3500 об/мин.

Пример 7

Пример отличается от примера 1 только тем, что температура проведения процесса составляет 65°С, а скорость вращения мешалки 1500 об/мин.

Пример 8

В реактор жидкофазной гидрогенизации (300 см3) загружают 1,1 см3 скелетного никеля со средним радиусом частиц 4,8 мкм и 100 см3 водного раствора гидроксида натрия 25%. Реактор термостатируют при 60°С, продувают аргоном, при перемешивании (2000 об/мин) катализатор обрабатывают 8,93⋅10-3 моль малеата натрия (V(NaMal)=10 см3, C(NaMal)=8,93⋅10-4 , VH2/mkt=40 см3/г). Перемешивание продолжают 10 мин, после чего выключают перемешивание. Далее замещают аргон в атмосфере реактора на водород. Затем включают перемешивание на 35 мин. После выключения перемешивания еще дважды повторяют процедуру, начиная с продувки аргоном, после чего извлекают готовый катализатор.

Пример 9

В реактор жидкофазной гидрогенизации (300 см3) загружают 1,1 см3 скелетного никеля со средним радиусом частиц 4,8 мкм и 100 см3 водного раствора гидроксида натрия 25%. Реактор термостатируют при 60°С, продувают водородом, при перемешивании (2000 об/мин) катализатор обрабатывают 1,34⋅10-2 моль малеата натрия (V(NaMal)=15 см3, C(NaMal)=8,93⋅10-4 моль/см3, VH2/mkt=60 см3/г). Сразу после введения малеата натрия начинается поглощение водорода, которое заканчивается через 23 мин, после чего повторно вводят 1,34⋅10-2 моль малеата натрия (V(NaMal)=15 см3, C(NaMal)=8,93⋅10-4 моль/см3). Сразу после введения малеата натрия начинается поглощение водорода, которое заканчивается через 23 мин, после чего выключают мешалку, извлекают готовый катализатор.

Пример 10.

В реактор жидкофазной гидрогенизации (300 см3) загружают 3,3 см3 скелетного никеля со средним радиусом частиц 4,8 мкм и 100 см3 водного раствора гидроксида натрия 25%. Реактор термостатируют при 65°С, продувают водородом, при перемешивании (3500 об/мин) катализатор обрабатывают 4,02⋅10-2 моль малеата натрия (V(NaMal)=45 см3, C(NaMal)=8,93⋅10-4 моль/см3, VH2/mkt=60 см3/г). Сразу после введения малеата натрия начинается поглощение водорода, которое заканчивается через 20 мин, после чего повторно вводят 1,34⋅10-2 моль малеата натрия (V(NaMal)=15 см3, C(NaMal)=8,93⋅10-4 моль/см3). Сразу после введения малеата натрия начинается поглощение водорода, которое заканчивается через 21 мин, после чего выключают мешалку, извлекают готовый катализатор.

Начальное количество алюминия в образцах определяли с помощью энергодисперсионного анализа на базе прибора VEGA3 TESCAN. Результат приведен в таблице, в столбце 1, таблицы. Распределение частиц по радиусу определяли методом ньютоновской дифракции с помощью прибора Fritsch analysette 22. По полученным данным был определен радиус на максимуме распределения, данные приведены в таблице, в столбце 2, таблицы.

Предлагаемый способ требует меньшего времени и трудозатрат. В данном способе можно использовать различные гидрируемые вещества в зависимости от желаемого результата, отсутствует необходимость в использовании особо чистого аргона.

Способ удаления остаточного алюминия из скелетного никелевого катализатора, заключающийся в циклической обработке гидрируемым соединением в водном растворе гидроксида натрия 25%, в среде водорода при температуре 55-65°C, отличающийся тем, что скелетный никелевый катализатор помещают в реактор гидрогенизации в растворе гидроксида натрия при соотношении объема катализатора (см3) при ρ=4,5 г/см3, объема щелочи (см3) при ω=25%, объема реактора (см3) - (1,1-3,3):(50-150):(300-400); герметизируют реактор; насыщают атмосферу водородом; вводят в избытке гидрируемое соединение, в качестве которого используют, например, или малеат натрия, или пропен-2-ол-1, или пероксид водорода, в количестве, достаточном для присоединения водорода на каждом грамме катализатора, - VH2/mkt - 20-60 см3/г; перемешивают при частоте вращения 1500-3500 об/мин; при этом количество повторов таких циклов: для малеата натрия - 2, для пропен-2-ол-1 - 4, для пероксида водорода - 3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к катализатору на носителе, его активированной форме, их получению и применению. Описан неактивированный катализатор Ренея на носителе.

Изобретение относится к способу приготовления скелетного катализатора гидродеоксигенации продуктов переработки растительной биомассы на основе пеноникеля. Предложенный способ заключается в электролитическом осаждении цинка на пеноникель и термообработке в инертной среде.

Изобретение относится к улучшенному способу получения диаминовых соединений гидрированием соединений, содержащих нитрильные группы, реакцией с водородом или газом, содержащим водород, в присутствии катализатора гидрирования на основе никеля Ренея, включающего в качестве легирующих элементов железо, хром и цинк.

Изобретение относится к способу получения первичного амина гидрированием нитрилов, при котором реакция превращения протекает в реакционной смеси, которая содержит: (а) по меньшей мере, один нитрил, (б) водород, (в) при необходимости, аммиак и (г) по меньшей мере, один кобальтовый или никелевый катализатор, модифицированный ex situ адсорбцией карбоната щелочного металла или гидрокарбоната щелочного металла, который содержит карбонат или гидрокарбонат щелочного металла в количестве от 2 до 12 мас.%.

Изобретение относится к химической, пищевой и лакокрасочной областям промышленности и может быть использовано как в жидкофазных, так и газофазных каталитических процессах.

Изобретение относится к способам контроля качества катализаторов гидрирования и может быть использовано в препаративном органическом синтезе, в химической, нефтехимической, химико-фармацевтической и масложировой промышленности.

Изобретение относится к способу каталитического гидрирования нитрилов до аминов. .
Изобретение относится к области каталитической гидрогенизации нитрилов до аминов, и в частности динитрилов, таких как адипонитрил, до диаминов, таких как гексаметилендиамин.

Изобретение относится к химической промышленности, к способам получения и применения скелетных катализаторов на основе никеля в реакциях восстановления основных классов промышленно важных органических соединений: получении капролактама, анилина, спиртов и жиров. Способ заключается в циклической обработке гидрируемым соединением в водном растворе гидроксида натрия 25, в среде водорода при температуре 55-65°С. При этом скелетный никелевый катализатор помещают в реактор гидрогенизации в растворе гидроксида натрия, при соотношении и объема катализатора при ρ4,5 гсм3, объема щелочи при ω25, объема реактора - ::; герметизируют реактор; насыщают атмосферу водородом; вводят в избытке гидрируемое соединение, в количестве, достаточном для присоединения водорода на каждом грамме катализатора, - VH2mkt - 20-60 см3г; перемешивают при частоте вращения 1500-3500 обмин; при этом количество повторов таких циклов: для малеата натрия - 2, для пропен-2-ол-1 - 4, для пероксида водорода - 3. Технический результат заключается в упрощении способа, расширении класса веществ, которые возможно использовать для окисления алюминия, удешевлении процесса получения. 1 табл., 10 пр.

Наверх