JP2002523230A - ニッケル触媒 - Google Patents
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Abstract
Description
てニッケルから成るニッケル触媒に関する。
に使用されている。伝統的には、担持されたニッケル触媒またはいわゆるラネー
ニッケル触媒が使用される。担持された触媒は一般に、セラミック担体、例えば
シリカ、アルミナなどをベースとし、その表面上に或る量のニッケルが存在する
。ニッケルのこれらの量は、5重量%と少ない量から75重量%より多い量まで
広く変わり得る。担持された触媒は、適する触媒構造を提供することが比較的容
易であるという利点を有する。活性物質を適用する前に、まず担体を構築するこ
とにより、担体の構造を維持することができる。これは、ニッケル充填が高すぎ
ない触媒に特に適用される。約75重量%より多い充填では、適する触媒構造、
特に、かなり高いニッケル表面積を大きい孔と共に有する触媒を提供することが
ますます困難になる。しかし、このような特性の組み合わせを有する触媒は、種
々の反応において非常に活性でありかつ選択的であることが期待されるので、こ
れは非常に望ましい。さらに、そのような高いニッケル含量を有する触媒は、脱
硫系における硫黄の取り込みに関して高い容量を有し、かつ一般に良好な沈降挙
動を有する。この後者の点は、スラリー相で行われる反応、例えば脂肪物質の水
素化において特に重要である。
は使用中の高い温度で、ニッケルが焼結して大きいクリスタリットになり、それ
によって表面積を失うという欠点を有する。
、高いニッケル含量、すなわち90重量%より多い含量を有するが、ラネーニッ
ケルの孔のサイズはやや小さい傾向にあり、すなわち典型的には4.5〜6.5
nmであり、孔の総体積は典型的には約0.15ml/gである。
き、明らかな解決は、例えばニッケル塩の適する溶液からニッケル前駆体を析出
させることにより担持されていないニッケル触媒を製造することであろう。これ
は、結果として、高いニッケル表面積を有する触媒に転化され得る安定な(すな
わち焼結耐性の)物質を生じるものではない。たとえニッケル前駆体(例えば、
ニッケル−カーボネート)が高いBET表面積を有するとしても、その物質は、
か焼および還元後には焼結して劇的に低いニッケル表面積になり、それは約1m 2 /gと低くあり得る。
ち広い孔および高い気孔率(孔体積)と組み合せて有するニッケル触媒が望まれ
る。良好な構造特性も良好な沈降および高い硫黄容量という利点を有する。
ーを使用することが、高いニッケル充填、良好なニッケル表面積と共に良好な焼
結耐性および広い孔を有するニッケル触媒の製造を可能にするという驚くべき発
見に基づく。
ら選択される少なくとも1種の構造的プロモーターを0.1〜12.5重量%、
および87.5〜99.9重量%のニッケルを含み(重量%は、ニッケルおよび
構造的プロモーターを合わせた重量に対して計算する)、かつ、少なくとも10
m2/触媒gの本明細書で定義されるニッケル表面積および10〜60nmの本
明細書で定義される平均孔直径を有するニッケル触媒に関する。
る。高い量はさらに、安定で焼結耐性の物質を付与するが、孔の大きさをより低
いレベルに低下させる。更に、このような高い量は、沈降特性および硫黄取り込
み容量を低下させる。
任意の物質であり得る。特に、金属およびメタロイドの酸化物、例えばシリカ、
シリカ−アルミナ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マグネシアまたはセリア
が適する。好ましい物質は、アルミナ、シリカおよびシリカ−アルミナである。
アルミナの場合、ニッケル(金属)およびアルミナの重量に対して計算して6.
35重量%以下の量を使用することが好ましい。それより高い量は不要であり、
孔サイズの低下を招き得る。構造的プロモーターの最も好ましい量は、5重量%
までである。このような量は、安定な物質における非常に高いニッケル充填の可
能性を非常に有利な孔構造と共に提供する。
析出中または析出後に構造的プロモーターを添加することにより、触媒の製造中
に触媒に含められる。特に適する方法は、ニッケル前駆体をまず析出させ、析出
物をエージングし、構造バインダー(の前駆体)の溶液または懸濁物を析出物に
添加し、所望によりさらにエージングすることを含む。その後、物質をさらに処
理して触媒を製造する。処理は、乾燥、か焼、還元および不動態化を含み得る。
これらの工程は、ニッケル触媒の製造では通常のものである。
タシリケート、コロイド状シリカ、水ガラスおよび珪酸エーテルである。
る特性に依存する。第一に、構造的プロモーターは、触媒の酸−塩基特性に影響
を及ぼし得る。このように、粘土バインダーをプロモーターとして使用すること
により、より酸性の特性を有する触媒を提供することができる。そのような触媒
は、不飽和の実質的な水素化を生じることなく不飽和脂肪アミンを製造するため
に、不飽和脂肪ニトリルの水素化において非常に良好な選択性を有し得る。
により、よりアルカリ性の触媒を提供することも可能である。そのような触媒は
、脂肪ニトリルの水素化における第一級アミンへの選択性がラネーニッケルより
も良好である。
積を決定するために、水素化学吸着測定が、Wankeら(Can. J. Chem. Eng. vol
59, June 1981, 357)によって記載され論じられたものと同様の動的パルス法を
用いて行われる。ニッケル表面積は、水素化学吸着から、Bartholomewら(Journ
al of Catal. 65(1980)390)に記載された方法に従って計算される。
載されている)を使用して一点吸着によって測定されるBET表面積は一般に、
少なくとも15m2/触媒gである。この表面積は一般に、約100m2/gまで
である。
および良好な気孔率を特徴とする。触媒の平均の孔直径は、少なくとも10nm
、好ましくは10〜60nmである。この平均の孔直径は、式PV*4000/
SA(PVは下記で定義される孔の体積であり、SAは一点BET表面積である
)によって孔の体積から計算される。例えばシリカ含有物質の場合、これは、4
nmの通常の孔のサイズとは全く逆である。より多量の構造的プロモーターでは
、これらの典型的な値が再び見られる。これに関して、大きい孔のサイズはここ
では役割を果たさず、これは平均の孔直径を規定するための窒素物理吸着の使用
によっても確認されることを記しておく。この方法のみが、約60nmまでの孔
直径を測定する。触媒の構造分析に基づいて、孔の形状の最良の定義は円筒形で
あることが決定された。従って、平均の孔直径を決定するためのモデルはこの形
状に基づいた。
孔のために窒素物理吸着によって測定される孔の体積であり、一般に少なくとも
0.2ml/触媒g、特に0.2〜1.0ml/触媒gである。これらの範囲内
では、過度の拡散制限なしに反応物のための良好な接近性を有する、機械的に強
い物質が得られる。孔の体積および平均の孔直径の両方に要求される値は、プロ
モーター、析出条件、エージング条件などの選択を包含する製造条件を注意深く
選択することにより得られ得る。
ケルに対して2.5重量%未満)の1以上の促進金属を含み得る。また、例えば
溶媒の脱硫のために、スルフィド化された形態の触媒を使用することもできる。
含するニッケル触媒が使用されている全ての種類の反応のために使用され得る。
その例は、種々の水素化反応、例えば脂肪ニトリルのアミンへの水素化、とりわ
けアニリンを製造するための芳香族ニトロ化合物の水素化、酸およびアルデヒド
の水素化、溶媒および樹脂の水素化、脱硫反応、例えば溶媒の脱硫、脱水素反応
などである。
水に溶解する。 1dm3の塩化ニッケル溶液:405gのNiCl2・6H2Oを脱イオン水に溶
解する。 B.炭酸ナトリウム溶液を、良好な攪拌を提供するためにバッフルが取り付けら
れた5dm3の激しく攪拌されるステンレス製容器中で55℃に加熱する。1.
5時間以内にニッケル溶液を炭酸ナトリウム溶液に投入する。溶液の最終pHは
7.5〜7.8である。 C.塩化ニッケルを投入した後、スラリーの温度を90℃に上げ、その温度で1
時間エージングする。 D.スラリーを濾過し、洗浄水の伝導性が350μSより下になるまで濾過ケー
キを洗浄する。濾過ケーキを110℃で16時間乾燥させる。乾燥したケーキを
挽き、410℃で2時間か焼する。 E.か焼した物質の50gを、5リットル/分の水素流下、管状反応器中、37
5℃で2.5時間還元する。還元後、反応器を冷却し、触媒を空気によって注意
深く不動態化する。 上記のようにして製造された物質の特性が表1に見出され得る。
って製造する。ただし、工程AおよびCにおいては以下の変更がある。 A.実施例1、工程Aで言及した2つの溶液の他に、下記の溶液も調製する。 30mlのケイ酸ナトリウム溶液:4.7gの水ガラス(27重量%のSiO2
;SiO2/Na2O重量比は3.3である)を脱イオン水によって希釈する。 C.エージング期間中の最後の10分において、工程Aで言及したケイ酸塩溶液
をスラリーに添加する。 上記のようにして製造された物質の特性が表1に見出され得る。
って製造する。ただし、工程AおよびCにおいては以下の変更がある。 A.実施例1、工程Bで言及した2つの溶液の他に、下記の溶液も調製する。 30mlのケイ酸ナトリウム溶液:9.4gの水ガラス(27重量%のSiO2
;SiO2/Na2O重量比は3.3である)を脱イオン水によって希釈する。 C.エージング期間中の最後の10分において、工程Aで言及したケイ酸塩溶液
をスラリーに添加する。 上記のようにして製造された物質の特性が表1に見出され得る。
Claims (12)
- 【請求項1】 金属およびメタロイドの酸化物並びにそれらの組み合せの群から
選択される少なくとも1種の構造的プロモーターを0.1〜12.5重量%、お
よび87.5〜99.9重量%のニッケルを含み(重量%は、ニッケルおよび構
造的プロモーターを合わせた重量に対して計算する)、かつ、少なくとも10m 2 /触媒gの本明細書で定義されるニッケル表面積および10〜60nmの本明
細書で定義される平均孔直径を有するニッケル触媒。 - 【請求項2】 構造的プロモーターがシリカ、シリカ−アルミナ、アルミナ、ジ
ルコニア、チタニア、マグネシアまたはセリアであり、好ましくはシリカまたは
シリカ−アルミナである、請求項1記載のニッケル触媒。 - 【請求項3】 構造的プロモーターがアルミナである、請求項2記載のニッケル
触媒。 - 【請求項4】 アルミナの量が0.1〜6.35重量%である、請求項3記載の
ニッケル触媒。 - 【請求項5】 構造的プロモーターの量が0.2〜5重量%である、請求項1〜
4のいずれか1項記載のニッケル触媒。 - 【請求項6】 ニッケル表面積が10〜65m2/触媒gである、請求項1〜5
のいずれか1項記載のニッケル触媒。 - 【請求項7】 構造的プロモーターが粘土、メタシリケート、コロイド状シリカ
、水ガラスまたは珪酸エーテルから誘導される、請求項2記載のニッケル触媒。 - 【請求項8】 BET表面積が少なくとも15m2/gである、請求項1〜7の
いずれか1項記載のニッケル触媒。 - 【請求項9】 少なくとも80%のニッケル原子が金属形で存在する、請求項1
〜8のいずれか1項記載のニッケル触媒。 - 【請求項10】 構造的プロモーターが触媒に酸性またはアルカリ性を付与する
、請求項1〜9のいずれか1項記載のニッケル触媒。 - 【請求項11】 請求項1〜10のいずれか1項記載の触媒を選択的水素化反応
のために使用する方法。 - 【請求項12】 請求項1〜11のいずれか1項記載の触媒を脱硫反応のために
使用する方法。
Applications Claiming Priority (3)
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EP98202878A EP0985448A1 (en) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | Nickel catalyst |
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Publications (3)
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