RU2215579C1 - Method of preparing nickel-based metal fiber catalyst - Google Patents
Method of preparing nickel-based metal fiber catalyst Download PDFInfo
- Publication number
- RU2215579C1 RU2215579C1 RU2002112844/04A RU2002112844A RU2215579C1 RU 2215579 C1 RU2215579 C1 RU 2215579C1 RU 2002112844/04 A RU2002112844/04 A RU 2002112844/04A RU 2002112844 A RU2002112844 A RU 2002112844A RU 2215579 C1 RU2215579 C1 RU 2215579C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- fiber
- metal
- fibers
- alloy
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к каталитической химии, в частности к способу получения металловолокнистого катализатора на основе никеля. Катализатор, получаемый в результате использования предлагаемого изобретения, может быть использован в химической, пищевой и лакокрасочной областях промышленности, как в жидкофазных, так и газофазных каталитических процессах. The invention relates to catalytic chemistry, in particular to a method for producing a metal-fiber catalyst based on nickel. The catalyst resulting from the use of the present invention can be used in the chemical, food and paint industries, both in liquid-phase and gas-phase catalytic processes.
Известен способ получения катализатора на основе никеля, так называемого катализатора "никеля Ренея" (см. Дж. Андерсон. Структура металлических катализаторов. М.: Мир, 1978, с. 238-240, 456-457). Известный катализатор получают в форме пористого порошка или скелетной гранулированной структуры. Известный способ получения катализатора на основе никеля включает следующие операции: в расплав алюминия вводят никель и медленно охлаждают; охлажденный сплав измельчают в порошок размолом или распыляют и затем обрабатывают раствором щелочи. После выщелачивания алюминия удельная поверхность катализатора составляет 50-130 м2/г. Недостатками известного катализатора являются:
- его высокая пирофорность;
- неоднородность по размерам частиц;
- необходимость использования его в каталитическом процессе в диспергированном состоянии, что требует введения в технологическую схему дорогостоящих и энергоемких операций фильтрационного освобождения конечных продуктов от порошка катализатора;
- отработанный катализатор не подлежит регенерации и характеризуется значительными трудностями при его утилизации.A known method of producing a catalyst based on Nickel, the so-called catalyst "Raney Nickel" (see J. Anderson. The structure of metal catalysts. M: Mir, 1978, S. 238-240, 456-457). A known catalyst is obtained in the form of a porous powder or a skeletal granular structure. A known method for producing a nickel-based catalyst includes the following operations: nickel is introduced into the aluminum melt and slowly cooled; the cooled alloy is ground into powder by grinding or sprayed and then treated with an alkali solution. After leaching of aluminum, the specific surface area of the catalyst is 50-130 m 2 / g. The disadvantages of the known catalyst are:
- its high pyrophoricity;
- heterogeneity in particle size;
- the need to use it in the catalytic process in a dispersed state, which requires the introduction of costly and energy-intensive filtering operations to filter the final products from the catalyst powder into the technological scheme;
- the spent catalyst cannot be regenerated and is characterized by significant difficulties in its disposal.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ получения металловолокнистого катализатора на основе никеля, включающий плавление сплава, погружение в него вращающегося охлаждаемого диска и получение металловолокона путем экстракции затвердевшего на кромках диска тонкого слоя металла (метод высокоскоростного затвердевания расплава - ВЗР) (см. В.А. Васильев и др. Высокоскоростное затвердевание расплава. Теория, технология и материалы. М.: СП ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ, 1998, с.369-371). Режимы процесса получения: скорость вращения диска 1000 об/мин, перегрев расплава над температурой плавления 250 К. Процесс осуществляется в среде аргона. В известном способе получают частицы сплава игольчатой и чешуйчатой формы. При этих параметрах процесса формирования металлических частиц их толщина составляет 100-180 мкм. Недостатками полученного таким способом металловолокнистого катализатора на основе никеля являются низкая удельная поверхность на уровне 0,1-1 м2/г и узкая область применения катализатора.The closest in technical essence to the proposed solution is a method for producing a nickel-based metal-fiber catalyst, which includes melting the alloy, immersing a rotating cooled disk into it and obtaining metal fiber by extraction of a thin metal layer hardened at the disk edges (high-speed solidification of the melt - VZR) (see VA Vasiliev et al. High-speed solidification of the melt. Theory, technology and materials. M.: SP INTERMET ENGINEERING, 1998, p. 369-371). Modes of the production process: disk rotation speed of 1000 rpm, melt overheating above a melting point of 250 K. The process is carried out in an argon atmosphere. In the known method receive particles of an alloy of a needle and scaly shape. With these parameters of the process of formation of metal particles, their thickness is 100-180 microns. The disadvantages of the nickel-based metal-fiber catalyst obtained in this way are the low specific surface area of 0.1-1 m 2 / g and the narrow scope of the catalyst.
Задачей изобретения является увеличение удельной поверхности металловолокна катализатора и, как следствие, увеличение удельной активности всего катализатора. The objective of the invention is to increase the specific surface of the metal fiber of the catalyst and, as a consequence, increase the specific activity of the entire catalyst.
Сущность изобретения заключается в получении металловолокнистого катализатора на основе никеля путем плавления сплава и погружения в него вращающегося охлаждаемого диска для экстракции его кромками волокон затвердевшего металла, в котором согласно изобретению в сплав предварительно вводят алюминий в количестве 0,5-20 мас.%, а полученные волокна подвергают выщелачиванию на глубину (0,01-0,1)dэкв, где dэкв - эквивалентный диаметр волокна.The essence of the invention is to obtain a metal-based catalyst based on nickel by melting the alloy and immersing a rotating cooled disk into it to extract the edges of the hardened metal fibers, in which according to the invention aluminum is preliminarily introduced into the alloy in an amount of 0.5-20 wt.%, And the resulting the fibers are leached to a depth of (0.01-0.1) d eq , where d eq is the equivalent fiber diameter.
Введение в сплав алюминия позволяет удалять его в результате щелочной обработки с поверхности волокон. Щелочная обработка поверхности волокон дает увеличение удельной поверхности металловолокнистого катализатора и, как следствие, увеличение его удельной активности. Получающиеся в результате быстрозакристаллизованные волокна могут непосредственно применяться в качестве металловолокнистых катализаторов в жидкофазных и газофазных каталитических процессах. Кроме того, катализаторы данного типа могут быть использованы для получения катализаторных блоков в реакторах с регулярной пространственной структурой. Introduction to aluminum alloy allows you to remove it as a result of alkaline treatment from the surface of the fibers. Alkaline surface treatment of the fibers gives an increase in the specific surface of the metal-fiber catalyst and, as a result, an increase in its specific activity. The resulting rapidly crystallized fibers can be directly used as metal-fiber catalysts in liquid-phase and gas-phase catalytic processes. In addition, catalysts of this type can be used to obtain catalyst blocks in reactors with a regular spatial structure.
Таким образом, использование этого метода позволяет получить быстрозакристаллизованный материал, который может непосредственно использоваться в качестве катализатора с высокой активностью за счет особых условий формирования структуры материалов при высокоскоростном затвердевании расплава и последующего выщелачивания, а также форма катализатора в виде волокон обеспечивает возможность получения катализаторных блоков для реакторов с регулярной пространственной структурой, что обеспечивает возможность исключения ряда недостатков, присущих катализаторам, полученным традиционными методами. Thus, the use of this method makes it possible to obtain rapidly crystallized material that can be directly used as a catalyst with high activity due to the special conditions of the formation of the structure of materials during high-speed solidification of the melt and subsequent leaching, as well as the shape of the catalyst in the form of fibers makes it possible to obtain catalyst blocks for reactors with a regular spatial structure, which makes it possible to eliminate a number of disadvantages inherent in the catalysts obtained by traditional methods.
В результате применение катализаторов, полученных предлагаемым методом, вместо катализаторов, полученных по традиционным технологиям, позволяет повысить эффективность и долговечность работы каталитического реактора, а именно:
- значительно повысить компактность реакционной зоны каталитического реактора;
- исключить использование фильтров для улавливания мелкодисперсных частиц катализатора;
- обеспечить требуемую газопроницаемость катализатора;
- исключить влияние диффузионного торможения;
- исключить спекание катализатора;
- полностью использовать каталитическую массу.As a result, the use of catalysts obtained by the proposed method, instead of catalysts obtained by traditional technologies, allows to increase the efficiency and durability of the catalytic reactor, namely:
- significantly increase the compactness of the reaction zone of the catalytic reactor;
- exclude the use of filters for trapping fine catalyst particles;
- provide the required gas permeability of the catalyst;
- eliminate the effect of diffusion inhibition;
- eliminate sintering of the catalyst;
- make full use of the catalytic mass.
ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Получение металловолокон на основе никеля.MODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Obtaining nickel-based metal fibers.
Металлические волокна были получены методом экстракции висящей капли расплава (ЭВКР), являющимся разновидностью метода ВЗР. Сплавы на основе никеля, содержащие алюминий, плавили с образованием висящей капли расплава, которая соприкасалась с внешней кромкой диска-кристаллизатора, и затвердевший материал вытягивали из расплава в виде волокна. В данном примере осуществляли верхнюю подачу расплава к диску. В методе ЭВКР температура висящей капли расплава соответствует температуре плавления используемого материала. Волокно получали в вакууме с остаточным давлением в камере 5-10-3 Па. При этом использовали медный диск-кристаллизатор, извлекающий волокно из расплава. В результате были получены тонкие однородные волокна, имеющие форму поперечного сечения, близкую к эллипсу. При этом каталитические волокна, полученные в указанных режимах реализации способа ЭВКР, состоят из микрокристаллической метастабильной фазы.Metallic fibers were obtained by the method of extraction of a hanging drop of melt (EEC), which is a variant of the VZR method. Nickel-based alloys containing aluminum were melted to form a hanging drop of melt, which was in contact with the outer edge of the crystallizer disk, and the hardened material was pulled out of the melt in the form of fiber. In this example, the upper flow of the melt to the disk was performed. In the EECR method, the temperature of the hanging melt drop corresponds to the melting temperature of the material used. The fiber was obtained in vacuum with a residual pressure in the chamber of 5-10 -3 Pa. In this case, a copper crystallizer disk was used to extract the fiber from the melt. As a result, thin homogeneous fibers having a cross-sectional shape close to an ellipse were obtained. In this case, the catalytic fibers obtained in these modes of implementation of the EECR method consist of a microcrystalline metastable phase.
Операция выщелачивания алюминия из металловолокон. The leaching operation of aluminum from metal fibers.
Процесс выщелачивания алюминия из поверхностного слоя металловолокон осуществляли дозировано 3-4%-ным водным раствором КОН на заданные глубины выщелачивания, для чего в каждом конкретном случае подбирали свои режимы (концентрацию щелочи и время выщелачивания). The process of leaching aluminum from the surface layer of metal fibers was carried out dosed with a 3-4% aqueous KOH solution to the specified leaching depths, for which, in each case, we selected our own regimes (alkali concentration and leaching time).
Определение каталитической активности образцов металловолокнистых катализаторов в жидкофазных каталитических реакциях. Determination of the catalytic activity of samples of metal-fiber catalysts in liquid-phase catalytic reactions.
Определение каталитической активности образцов металловолокнистых катализаторов в жидкофазных каталитических реакциях проводили на примере гидрирования нитробензола и динитротолуолов при атмосферном давлении и температуре 60oС. Опыты проводили в стандартном стеклянном лабораторном реакторе. Результаты испытаний приведены в таблице.The determination of the catalytic activity of metal-fiber catalyst samples in liquid-phase catalytic reactions was carried out using hydrogenation of nitrobenzene and dinitrotoluenes at atmospheric pressure and a temperature of 60 o C. The experiments were carried out in a standard glass laboratory reactor. The test results are shown in the table.
В результате проведенных экспериментов установлено, что металловолокнистый катализатор на основе никеля с заданными характеристиками получается только при содержании алюминия в указанных пределах, а именно 0,5-20 мас.%. As a result of the experiments, it was found that a metal-based catalyst based on nickel with specified characteristics is obtained only when the aluminum content is within the specified limits, namely 0.5-20 wt.%.
В случае, если содержание алюминия меньше указанных пределов, то необходимое для повышения удельной активности катализатора увеличение удельной поверхности волокон не будет достигнуто; если содержание алюминия больше указанных пределов, то механические характеристики металловолокнистого катализатора не будут сохранены на требуемом уровне. If the aluminum content is less than the specified limits, then the increase in the specific surface area of the fibers necessary to increase the specific activity of the catalyst will not be achieved; if the aluminum content exceeds the specified limits, then the mechanical characteristics of the metal-fiber catalyst will not be maintained at the required level.
В результате проведенных экспериментов установлено, что металловолокнистый катализатор на основе никеля с заданными характеристиками получается только при глубине выщелачивания, равной (0,01-0,1)dэкв, где dэкв - эквивалентный диаметр волокна.As a result of the experiments, it was found that a nickel-based metal fiber catalyst with specified characteristics is obtained only at a leaching depth of (0.01-0.1) d equiv , where d equiv is the equivalent fiber diameter.
В случае если глубина выщелачивания алюминия из поверхности волокон будет меньше заявляемых пределов, то необходимое для повышения удельной активности катализатора увеличение удельной поверхности волокон не будет достигнуто; если глубина выщелачивания алюминия из поверхности волокон будет выше заявляемых пределов, то механические характеристики металловолокнистого катализатора не будут сохранены на требуемом уровне. If the depth of leaching of aluminum from the surface of the fibers is less than the declared limits, then the increase in the specific surface of the catalyst necessary to increase the specific activity of the catalyst will not be achieved; if the depth of leaching of aluminum from the surface of the fibers is higher than the declared limits, then the mechanical characteristics of the metal-fiber catalyst will not be maintained at the required level.
Поэтому для оптимального сочетания каталитических и механических свойств металловолокнистого катализатора необходимо, чтобы содержание алюминия и глубина выщелачивания соответствовали указанным пределам. Therefore, for the optimal combination of the catalytic and mechanical properties of the metal-fiber catalyst, it is necessary that the aluminum content and the leaching depth correspond to the specified limits.
Это позволяет сделать вывод о том, что указанные пределы содержания алюминия и глубины выщелачивания относятся к существенным признакам данного изобретения, и если они будут выходить за указанные пределы, то необходимые характеристики не будут достигнуты, т.е. технический результат в изобретении не будет получен. This allows us to conclude that the indicated limits of the aluminum content and the leaching depth are among the essential features of this invention, and if they go beyond these limits, then the necessary characteristics will not be achieved, i.e. the technical result in the invention will not be obtained.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявляемому способу получения металловолокнистого катализатора, следовательно, предложенное решение соответствует критерию "новизна". Считаем, что сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, а следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения. When conducting patent research, no solutions were found that are identical to the claimed method for producing a metal-fiber catalyst, therefore, the proposed solution meets the criterion of "novelty." We believe that the invention does not follow explicitly from known solutions, and therefore, the present invention meets the criterion of "inventive step". We believe that the information set forth in the application materials is sufficient for the practical implementation of the invention.
Предложенный способ обеспечивает получение металловолокнистого катализатора, обладающего высокой удельной активностью. The proposed method provides for the production of a metal-fiber catalyst with high specific activity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002112844/04A RU2215579C1 (en) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | Method of preparing nickel-based metal fiber catalyst |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002112844/04A RU2215579C1 (en) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | Method of preparing nickel-based metal fiber catalyst |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2215579C1 true RU2215579C1 (en) | 2003-11-10 |
RU2002112844A RU2002112844A (en) | 2004-01-27 |
Family
ID=32027837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002112844/04A RU2215579C1 (en) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | Method of preparing nickel-based metal fiber catalyst |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2215579C1 (en) |
-
2002
- 2002-05-16 RU RU2002112844/04A patent/RU2215579C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002112844A (en) | 2004-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5035771A (en) | Process for treating diamond grains | |
JP5944409B2 (en) | Method for preparing powders of alloys based on uranium and molybdenum | |
CN103201234A (en) | Method of making polycrystalline diamond material | |
TWI530595B (en) | Preparation method for single-crystal diamond grain | |
UA81254C2 (en) | Method for fabricating a metallic article without any melting | |
JP3067788B2 (en) | Element for filtering and / or purifying hot gas and process for producing the same | |
US4608319A (en) | Extended surface area amorphous metallic material | |
CA2406207A1 (en) | Hydrogen-permeable structure and method for manufacture thereof or repair thereof | |
Yoshida | Leaching of zinc oxide in acidic solution | |
JPH01139133A (en) | Production of ultrahard polishing particle | |
KR102072258B1 (en) | Functionalization of cubic boron nitride and method of making the same | |
RU2215579C1 (en) | Method of preparing nickel-based metal fiber catalyst | |
JP2010254529A (en) | Method for producing diamond and shock compression apparatus | |
JPH06277423A (en) | Method for producing filter material for high temperature application and for use thereof | |
FR2536301A1 (en) | CATALYST, METHODS FOR ITS PREPARATION AND ITS APPLICATION | |
WO2006049619A1 (en) | In situ created metal nanoparticle strengthening of metal powder bodies | |
JPS58181768A (en) | Improvement for manufacturing polycrystal compressed body | |
US20070183951A1 (en) | Method for recovering noble metals from metallic carrier catalytic device | |
US4119437A (en) | Method for removing Y2 O3 or Sm2 O3 cores from castings | |
US3691103A (en) | Process for the preparation of a non-pyrophoric nickel skeleton catalyst | |
US4069171A (en) | Metallic fibrous skeletal catalysts and process for producing them | |
CH714326A1 (en) | A process for producing a black or anthracite colored material comprising at least 18 carats of gold. | |
US4457496A (en) | Filtration block for liquid metals and alloys, with a mechanical and physical-chemical effect | |
US4418028A (en) | Filtration block for liquid metals and alloys, with a mechanical and physical-chemical effect | |
EP3034483B1 (en) | Method for preparing an oxide ceramic substrate using an ion exchange resin |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060517 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090210 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100517 |