RU2677654C1 - Method of mechanic chemical preparation of catalyst of hydrogenation reactions on the basis of nickel - Google Patents

Method of mechanic chemical preparation of catalyst of hydrogenation reactions on the basis of nickel Download PDF

Info

Publication number
RU2677654C1
RU2677654C1 RU2017137184A RU2017137184A RU2677654C1 RU 2677654 C1 RU2677654 C1 RU 2677654C1 RU 2017137184 A RU2017137184 A RU 2017137184A RU 2017137184 A RU2017137184 A RU 2017137184A RU 2677654 C1 RU2677654 C1 RU 2677654C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
nickel
nio
hydrogen
silica gel
Prior art date
Application number
RU2017137184A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Владимирович Афинеевский
Дмитрий Алексеевич Прозоров
Ярослав Павлович Сухачев
Марина Дмитриевна Челышева
Кирилл Андреевич Никитин
Татьяна Юрьевна Осадчая
Михаил Викторович Лукин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ)
Priority to RU2017137184A priority Critical patent/RU2677654C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2677654C1 publication Critical patent/RU2677654C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/755Nickel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to methods of mechanochemical preparation of a catalyst for nickel-based hydrogenation reactions for use in the reduction reactions of the main classes of industrially important organic compounds: production of caprolactam, aniline, alcohols and fats. Method for producing catalyst for Ni/SiOhydrogenation reactions is applied on a carrier (silica gel) in the form of dispersed powder of nickel oxides, reduction at 450–470 °C with a heating rate of 4 °C/min in a stream of hydrogen at a speed of 30 cm/ min, passivation by introducing it in hydrogen atmosphere in fatty monohydroxy alcohols Cat 80–100 °C, stirring and cooling the finished catalyst to room temperature, at the same time, nickel oxide (NiO) is directly applied to silica gel (carrier) directly in its original dry form using a planetary mill at an energy consumption of 0.08–3.94 kJ/gkat., which corresponds to 20–40 % of maximum power and time work 10–240 with a mass ratio (NiO:SiO) 1:2.36.EFFECT: technical result of the invention is to simplify the production method, reduce the cost of the production process, significantly reduce the amount of starting materials and by-products without the formation of harmful gases (strong oxidizing agents or greenhouse gases) and in the absence of an evaporation stage of aqueous and non-aqueous solutions.1 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к способам механохимического получения катализатора реакций гидрогенизации на основе никеля для применения в реакциях восстановления основных классов промышленно важных органических соединений: получении капролактама, анилина, спиртов и жиров.The invention relates to methods for mechanochemical production of a catalyst for nickel-based hydrogenation reactions for use in reduction reactions of the main classes of industrially important organic compounds: the preparation of caprolactam, aniline, alcohols and fats.

Известен способ механохимического получения никелевого катализатора, способ его приготовления и процесс получения ферромагнитного графитированного углерода и водорода [патент №2042425 РФ, МПК B01J 23/78, B01J 37/34, С01В 31/04, С01В 3/26. Катализатор, способ его приготовления и процесс получения ферромагнитного графитированного углерода и водорода/ Чесноков В.В., Прокудина Н.А., Буянов Р.А., Молчанов В.В.; заявитель и патентообладатель: Институт катализа СО РАН; №5065825, заяв. 1992-06-15; опубл. 27.08.1995], в котором катализатор содержит следующие компоненты, мае. NiO 70-90%, CuO 2-16%, Al(ОН)3 или Mg(OH)2 8-14%. Способ приготовления катализатора включает механохимическую активацию двойной смеси оксидов никеля и меди, а затем тройной смеси никеля и меди с гидроксидом алюминия или магния в планетарной центробежной мельнице с последующим восстановлением смеси водородом при нагревании до температуры реакции разложения метана.A known method of mechanochemical production of a nickel catalyst, a method for its preparation and a process for producing ferromagnetic graphitized carbon and hydrogen [RF patent No. 2042425, IPC B01J 23/78, B01J 37/34, C01B 31/04, C01B 3/26. The catalyst, the method of its preparation and the process of producing ferromagnetic graphitized carbon and hydrogen / Chesnokov V.V., Prokudina N.A., Buyanov R.A., Molchanov V.V .; Applicant and patent holder: Institute of Catalysis, SB RAS; No. 5065825, application. 1992-06-15; publ. August 27, 1995], in which the catalyst contains the following components, May. NiO 70-90%, CuO 2-16%, Al (OH) 3 or Mg (OH) 2 8-14%. The catalyst preparation method includes mechanochemical activation of a double mixture of nickel and copper oxides, and then a triple mixture of nickel and copper with aluminum or magnesium hydroxide in a planetary centrifugal mill, followed by reduction of the mixture with hydrogen while heating to the temperature of the methane decomposition reaction.

Известен механохимический способ приготовления катализатора для селективного гидрирования диеновых и ацетиленовых углеводородов в олефины [патент №2087187 РФ, МПК B01J 35/06, B01J 23/74, B01J 21/18 Катализатор для селективного гидрирования и способ его получения / Молчанов В.В., Чесноков В.В., Буянов Р.А., Зайцева Н.А.; заявитель и патентообладатель: Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН; №94017624; заявл. 10.05.1994]. Суть изобретения состоит в том, что смесь оксида никеля, оксида меди и гидроксида магния подвергали механохимической активации в центробежной планетарной мельнице, а далее восстанавливали и подвергали закоксованию в смеси метана с водородом при 600°С до дезактивации в отношении коксообразования. при закоксовании металлов подгруппы железа и их сплавов образуется нитевидный углерод. На концах нитей расположена частица металла или сплава.Known mechanochemical method of preparing a catalyst for the selective hydrogenation of diene and acetylene hydrocarbons into olefins [RF patent No. 2087187, IPC B01J 35/06, B01J 23/74, B01J 21/18 Selective hydrogenation catalyst and method for its preparation / Molchanov V.V., Chesnokov V.V., Buyanov R.A., Zaitseva N.A .; applicant and patentee: Institute of Catalysis named after G.K. Boreskova SB RAS; No. 94017624; declared 05/10/1994]. The essence of the invention lies in the fact that a mixture of nickel oxide, copper oxide and magnesium hydroxide was subjected to mechanochemical activation in a centrifugal planetary mill, and then restored and subjected to coking in a mixture of methane and hydrogen at 600 ° C until deactivation with respect to coke formation. during coking of metals of the subgroup of iron and their alloys, filiform carbon is formed. At the ends of the threads is a particle of metal or alloy.

Известен способ получения катализаторов гидрирования методами пропитки [Патент №2102145 РФ, МПК B01J 37/04. Способ получения никелевого катализатора гидрирования / Кипнис М.А., Газимзянов Н.Р., Алешин А.И., Агоронов B.C.; заявитель и патентообладатель ЗАО НПФ «Химтэк». - №96117610/04; заяв. 05.09.1996; опубл. 20.01.1998]. Сущность изобретения заключается в получении никелевого катализатора гидрирования смешением основного карбоната никеля с алюмооксидным носителем (смеси высокотемпературной и низкотемпературной форм оксида алюминия) в присутствии пептизатора водного раствора аммиака, с последующей сушкой при 100-120°С и прокаливанием при 350-500°С, измельчением, смешением с графитом и таблетированием. Это ведет к образованию газообразного аммиака и углекислого газа, в качестве отходов.A known method of producing hydrogenation catalysts by impregnation methods [Patent No. 2102145 of the Russian Federation, IPC B01J 37/04. A method of producing a nickel hydrogenation catalyst / Kipnis M.A., Gazimzyanov N.R., Aleshin A.I., Agoronov B.C .; Applicant and patent holder of ZAO NPF Khimtek. - No. 96117610/04; application 09/05/1996; publ. 01/20/1998]. The essence of the invention is to obtain a nickel hydrogenation catalyst by mixing basic nickel carbonate with an alumina support (a mixture of high-temperature and low-temperature forms of aluminum oxide) in the presence of a peptizer of an aqueous solution of ammonia, followed by drying at 100-120 ° C and calcining at 350-500 ° C, grinding mixing with graphite and tableting. This leads to the formation of gaseous ammonia and carbon dioxide as waste.

Так же известен способ селективного гидрирования фенилацетилена в присутствии стирола с использованием композитного слоя [Патент №2492160 РФ, МПК С07С 7/167, С07С 5/09, С07С 15/46, B01J 23/755, B01J 23/72, B01J 23/44. Способ селективного гидрирования фенилацетилена в присутствии стирола с использованием композитного слоя / ЛЮ Юньтао, ЧЖУ Юньхуа, КУАЙ Юнь, ЧЖУ Чжиянь, ЛИ Сицинь; заявитель и патентообладатель ЧАЙНА ПЕТРОЛЕУМ ЭНД КЕМИКАЛ КОРПОРЕЙШН (CN), ШАНХАЙ РИСЕРЧ ИНСТИТЬЮТ ОФ ПЕТРОКЕМИКАЛ ТЕКНОЛОДЖИ СИНОПЕК (CN), заявка №2011129678/04,; заявл. 17.12.2009; опубл. 10.09.2013; Бюл. №25]. В этом способе при приготовлении катализатора есть следующие стадии: медленно добавляют некоторое количество водорастворимой соли никеля, например, нитрата никеля, в водный раствор разбавленной кислоты (например, азотной кислоты) и перемешивают, чтобы растворить соль никеля; затем пропитывают некоторое количество носителя, например оксида алюминия, полученным раствором в течение, например, более чем 8 часов; и затем сушат и кальцинируют. В данном способе в качестве побочного продукта выделяется ядовитый газ - диоксид азота.Also known is a method for the selective hydrogenation of phenylacetylene in the presence of styrene using a composite layer [Patent No. 2492160 of the Russian Federation, IPC С07С 7/167, С07С 5/09, С07С 15/46, B01J 23/755, B01J 23/72, B01J 23/44 . The method of selective hydrogenation of phenylacetylene in the presence of styrene using a composite layer / LJ Yuntao, ZhU Yunhua, KUAI Yun, ZHU Zhiyan, LI Sicin; applicant and patent holder CHINA PETROLEUM AND KEMIKAL CORPORATION (CN), SHANGHAI RISERCH INSTITUTE OF PETROKEMIKAL TECHNOLOGY SINOPEC (CN), application No. 2011129678/04 ,; declared 12/17/2009; publ. 09/10/2013; Bull. No. 25]. In this method, when preparing the catalyst, there are the following steps: slowly add a certain amount of a water-soluble nickel salt, for example, nickel nitrate, to an aqueous solution of a dilute acid (for example, nitric acid) and mix to dissolve the nickel salt; then impregnate a certain amount of carrier, for example alumina, with the resulting solution for, for example, more than 8 hours; and then dried and calcined. In this method, a poisonous gas, nitrogen dioxide, is released as a by-product.

Наиболее близким к настоящему патенту по сущности и техническому результату является способ получения катализатора реакций гидрогенизации, заключающийся в нанесении на носитель (силикагель) в виде дисперсного порошка оксидов никеля, восстановлении при 470-500°С в токе водорода со скоростью: 20-40 см3/мин, пассивации путем внесения его в атмосфере водорода в жирные одноатомные спирты C16-18 при 80-100°С, размешивании и охлаждении готового катализатора до комнатной температуры [Патент №2604093 РФ, МПК B01J 23/755, 37/00. Способ получения катализатора реакций гидрогенизации / Осадчая Т.Ю., Афинеевский А.В., Прозоров Д.А.; патентообладатель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ); №2015143251 заяв. 09.10.2015; опубл. 10.12.2016, Бюл. №34]The closest to the present patent in essence and technical result is a method of producing a catalyst for hydrogenation reactions, which consists in applying to a carrier (silica gel) in the form of a dispersed powder of nickel oxides, reduction at 470-500 ° C in a stream of hydrogen at a speed of 20-40 cm 3 / min, passivation by introducing it in a hydrogen atmosphere into C 16-18 fatty monohydric alcohols at 80-100 ° C, stirring and cooling the finished catalyst to room temperature [RF Patent No. 2604093, IPC B01J 23/755, 37/00. A method of producing a catalyst for hydrogenation reactions / Osadchaya T.Yu., Afineevsky A.V., Prozorov D.A .; patent holder: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Ivanovo State University of Chemical Technology"(IGHTU); No. 2015143251 application. 10/09/2015; publ. 12/10/2016, Bull. No. 34]

Недостатками известных способов синтеза каталитических систем на основе переходных металлов методами пропитки (в том числе ранее упомянутые) являются: относительно высокая стоимость исходных компонентов, трудоемкость, в ходе синтеза образование большого количества побочных веществ (отходов), в том числе таких, как оксиды азота, которые несут высокую экологическую опасность или парниковые газы.The disadvantages of the known methods for the synthesis of catalytic systems based on transition metals by impregnation methods (including the previously mentioned) are: the relatively high cost of the starting components, the complexity, during the synthesis, the formation of a large number of by-products (waste), including such as nitrogen oxides, which carry a high environmental hazard or greenhouse gases.

Техническим результатом изобретения является упрощение способа получения, удешевление процесса получения, значительное сокращение количества исходных веществ и побочных продуктов без образования вредных газов (сильных окислителей или парниковых газов), а также при отсутствии стадии упаривания водных и неводных растворов.The technical result of the invention is to simplify the production process, to reduce the cost of the production process, to significantly reduce the amount of starting materials and by-products without the formation of harmful gases (strong oxidizing agents or greenhouse gases), as well as in the absence of a stage of evaporation of aqueous and non-aqueous solutions.

Указанный результат достигается тем, что в способе получения катализатора реакций гидрогенизации Ni/SiO2, заключающемся в нанесении на носитель (силикагель) в виде дисперсного порошка оксидов никеля, восстановлении при 450-470°С, со скоростью нагрева 4°С/мин, в токе водорода со скоростью 30 см3/мин, пассивации путем внесения его в атмосфере водорода в жирные одноатомные спирты C16-18 при 80-100°С, размешивании и охлаждении готового катализатора до комнатной температуры, согласно изобретению, наносят на силикагель (носитель) оксид никеля (NiO) непосредственно в исходном сухом виде с помощью планетарной мельницы при расходе энергии 0,08-3,94 кДж/г.кат., что соответствует 20-40% от максимальной мощности и времени работы 10-240 с в соотношении (NiO:SiO2)1:2,36.The specified result is achieved by the fact that in the method for producing a catalyst for the reaction of hydrogenation of Ni / SiO 2 , which consists in applying to a carrier (silica gel) in the form of a dispersed powder of nickel oxides, reduction at 450-470 ° C, with a heating rate of 4 ° C / min, in a stream of hydrogen at a speed of 30 cm 3 / min, passivation by introducing it in a hydrogen atmosphere into C 16-18 fatty monohydric alcohols at 80-100 ° C, stirring and cooling the finished catalyst to room temperature, according to the invention, is applied to silica gel (carrier) nickel oxide (NiO) directly Actually in its original dry form using a planetary mill at an energy consumption of 0.08-3.94 kJ / g.cat., which corresponds to 20-40% of the maximum power and operating time 10-240 s in the ratio (NiO: SiO 2 ) 1: 2.36.

Технический результат достигается за счет уменьшения числа операций приготовления, что упрощает и удешевляет процесс, за счет исключения процесса температурного разложения солей никеля, при котором выделяются вредные газы (сильные окислители или парниковые газы), проведение процесса без использования растворов, что позволяет снизить потребление воды и исключает необходимость выпаривания влаги.The technical result is achieved by reducing the number of cooking operations, which simplifies and reduces the cost of the process, by eliminating the process of temperature decomposition of nickel salts, which produce harmful gases (strong oxidizing agents or greenhouse gases), carrying out the process without the use of solutions, which reduces water consumption and eliminates the need for evaporation of moisture.

Для осуществления изобретения используют следующее оборудование:To implement the invention using the following equipment:

Мельница «Активатор-2SL» с техническими характеристиками:Mill "Activator-2SL" with the technical characteristics:

Скорость вращения центральной оси - 993 об/мин (макс), 904 об/мин (ср.), 828 об/мин (мин).The rotation speed of the central axis is 993 rpm (max), 904 rpm (cf.), 828 rpm (min).

Скорость вращения барабанов - 1490 об/мин (макс), 1356 об/мин (ср.), 1242 об/мин (мин).The rotation speed of the drums is 1490 rpm (max), 1356 rpm (cf.), 1242 rpm (min).

Соотношение радиусов (центрального и барабанов) - 1,5.The ratio of the radii (central and drums) is 1.5.

Радиус планетарного вращения - 52,5 ммRadius of planetary rotation - 52.5 mm

Внутренний радиус барабанов - 35 мм.The inner radius of the drums is 35 mm.

Объем барабанов - 220 см3.The volume of the drums is 220 cm 3 .

Потребляемая мощность - 1,7 КВт, 380 В/3 фазы.Power consumption - 1.7 kW, 380 V / 3 phases.

Мелющие тела:Grinding bodies:

малые мелющие тела - диаметр 5 мм, масса 0,499 г,small grinding media - diameter 5 mm, weight 0.499 g,

большие мелющие тела - диаметр 8 мм, масса 2,713 г,large grinding media - diameter 8 mm, weight 2.713 g,

Загрузка в каждом барабане мелющих тел и порошка:Loading in each drum grinding media and powder:

малые мелющие тела - 90 шт. small grinding bodies - 90 pcs.

большие мелющие тела - 90 шт. large grinding bodies - 90 pcs.

Порошок - 41,369 г. Powder - 41.369 g.

Для регулировки мощности использовали инвертор TOSVERT VF-S11 фирмы Toshiba. Были использованы следующие регулировки мощности: 20%, 30%, 40%.To adjust the power used inverter TOSVERT VF-S11 firm Toshiba. The following power adjustments were used: 20%, 30%, 40%.

Для осуществления изобретения используют следующие вещества:For the implementation of the invention using the following substances:

1. Никель (II) окись (NiO) «ЧДА» ТУ-6-09-4125-80, поставщик ООО «Спектр-хим».1. Nickel (II) oxide (NiO) "ChDA" TU-6-09-4125-80, supplier of "Spectrum-chemical" LLC.

2. Диэтиловый эфир малеиновой кислоты (ДЭМК) ТУ 6-09-3932-87 «ХЧ», поставщик ООО «Кристалл-Центр», ρ=1,064 г/см3..2. Maleic acid diethyl ether (DEMK) TU 6-09-3932-87 “ChCH”, supplier of Crystal-Center LLC, ρ = 1,064 g / cm 3 ..

3. Силикагель марки Л 5/40 мкм (SiO2) «ХЧ».3. Silica gel grade L 5/40 microns (SiO 2 ) "ChP".

4. Водород электролитический марки Б ГОСТ 3022-80.4. Hydrogen electrolytic grade B GOST 3022-80.

5. Вода дистиллированная ГОСТ 6709-72.5. Distilled water GOST 6709-72.

6. Цетилстеариловый спирт, поставщик КурскХимПром ООО "КурскХимПром".6. Cetylstearyl alcohol, supplier KurskKhimProm LLC KurskKhimProm.

Способ осуществляют следующим образом:The method is as follows:

Для всех примеров готовят навеску порошка массой 41,37 г простым смешением 12,32 г NiO и 29,05 г SiO2, далее эта смесь обозначена как (NiO+SiO2). Это позволяет получить катализатор состава Ni/SiO2 с w(Ni)=25%.For all examples, a weighed portion of the powder weighing 41.37 g is prepared by simple mixing of 12.32 g of NiO and 29.05 g of SiO 2 , then this mixture is designated as (NiO + SiO 2 ). This allows you to get a catalyst composition of Ni / SiO 2 with w (Ni) = 25%.

Пример 1.Example 1

В барабан мельницы загружают смесь (NiO+SiO2). Проводят механоактивацию при 40% от максимальной мощности на инверторе TOSVERT в течение 120с, это соответствует 1,97 кДж/г.кат. затраченной энергии.A mixture of (NiO + SiO 2 ) is charged into the mill drum. Mechanical activation is carried out at 40% of the maximum power on the TOSVERT inverter for 120 s, which corresponds to 1.97 kJ / g.kat. energy spent.

Активацию (восстановление) катализатора проводят следующим образом. Помещают в трубчатую печь носитель (подложку) с нанесенным никелем и восстанавливают в токе водорода со скоростью 30 см3/мин при t=450°C. Подъем температуры осуществляют с 30°С до 450°С со скоростью нагрева 4°С/мин. При достижении указанной температуры охлаждают катализатор до 80°С. На этой стадии полученный катализатор Ni/SiO2 уже обладает значительной активностью, однако для долговременного хранения используют его пассивацию. Активированный катализатор вносят в атмосфере водорода в жирные одноатомные спирты C16-18 при температуре 80°С, в соотношении спирт: катализатор - 3:1 по массе. Полученную массу размешивают и затем охлаждают до комнатной температуры.Activation (recovery) of the catalyst is as follows. The carrier (substrate) with nickel deposited is placed in a tubular furnace and reduced in a stream of hydrogen at a speed of 30 cm 3 / min at t = 450 ° C. The temperature rise is carried out from 30 ° C to 450 ° C with a heating rate of 4 ° C / min. Upon reaching the indicated temperature, the catalyst is cooled to 80 ° C. At this stage, the resulting Ni / SiO 2 catalyst already has significant activity, however, passivation is used for long-term storage. The activated catalyst is introduced in a hydrogen atmosphere into C 16-18 fatty monohydric alcohols at a temperature of 80 ° C, in the ratio of alcohol: catalyst - 3: 1 by weight. The resulting mass is stirred and then cooled to room temperature.

Пример 2.Example 2

Отличается от примера 1 тем, что восстанавливают при t=470°C.It differs from example 1 in that it is reduced at t = 470 ° C.

Пример 3.Example 3

Отличается от примера 1 тем, что восстанавливают при t=470°C. Подъем температуры осуществляют с 30°С до 470°С со скоростью нагрева 4°С/мин., а далее перед охлаждением выдерживают 15 минут при этой температуре.It differs from example 1 in that it is reduced at t = 470 ° C. The temperature rise is carried out from 30 ° C to 470 ° C with a heating rate of 4 ° C / min., And then kept for 15 minutes at this temperature before cooling.

Пример 4.Example 4

В барабан мельницы загружают смесь (NiO+SiO2). Проводят механоактивацию при 40% мощности на инверторе TOSVERT в течение 30 с, это соответствует 0,49 кДж/г.кат. затраченной энергии.A mixture of (NiO + SiO 2 ) is charged into the mill drum. Mechanical activation is carried out at 40% power on the TOSVERT inverter for 30 s, which corresponds to 0.49 kJ / g. energy spent.

Активацию (восстановление) катализатора проводят следующим образом. Помещают в трубчатую печь носитель (подложку) с нанесенным никелем и восстанавливают в токе водорода со скоростью 30 см3/мин при t=470°C. Подъем температуры осуществляют с 30°С до 470°С со скоростью нагрева 4°С/мин. При достижении указанной температуры охлаждают катализатор до 80°С. На этой стадии полученный катализатор Ni/SiO2 уже обладает значительной активностью, однако для долговременного хранения используют его пассивацию. Активированный катализатор вносят в атмосфере водорода в жирные одноатомные спирты C16-18 при температуре 100°С, в соотношении спирт: катализатор - 3:1 по массе. Полученную массу размешивают и затем охлаждают до комнатной температуры.Activation (recovery) of the catalyst is as follows. The carrier (substrate) with nickel deposited is placed in a tube furnace and reduced in a stream of hydrogen at a speed of 30 cm 3 / min at t = 470 ° C. The temperature rise is carried out from 30 ° C to 470 ° C with a heating rate of 4 ° C / min. Upon reaching the indicated temperature, the catalyst is cooled to 80 ° C. At this stage, the resulting Ni / SiO 2 catalyst already has significant activity, however, passivation is used for long-term storage. The activated catalyst is introduced in a hydrogen atmosphere into C 16-18 fatty monohydric alcohols at a temperature of 100 ° C in the alcohol: catalyst ratio of 3: 1 by weight. The resulting mass is stirred and then cooled to room temperature.

Пример 5.Example 5

Отличается от примера 4 тем, что проводят механоактивацию в течение 60с, это соответствует 0,98 кДж/г.кат. затраченной энергии.It differs from example 4 in that it performs mechanical activation for 60 s, which corresponds to 0.98 kJ / g. energy spent.

Пример 6.Example 6

Отличается от примера 4 тем, что проводят механоактивацию в течение 10с, это соответствует 0,16 кДж/г.кат. затраченной энергии.Differs from example 4 in that they perform mechanical activation for 10 s, this corresponds to 0.16 kJ / g. energy spent.

Пример 7.Example 7

Отличается от примера 4 тем, что проводят механоактивацию при 30% мощности на инверторе TOSVERT в течение 10с, это соответствует 0,12 кДж/г.кат. затраченной энергии.It differs from example 4 in that it is mechanically activated at 30% power on a TOSVERT inverter for 10 s, this corresponds to 0.12 kJ / g. energy spent.

Пример 8.Example 8

Отличается от примера 4 тем, что проводят механоактивацию при 30% мощности на инверторе TOSVERT в течение 240с, это соответствует 2,95 кДж/г.кат. затраченной энергии.It differs from Example 4 in that it is mechanically activated at 30% power on a TOSVERT inverter for 240 s, which corresponds to 2.95 kJ / g.kat. energy spent.

Пример 9.Example 9

Отличается от примера 4 тем, что проводят механоактивацию при 30% мощности на инверторе TOSVERT в течение 120с, это соответствует 1,47 кДж/г.кат. затраченной энергии.It differs from Example 4 in that it is mechanically activated at 30% power on a TOSVERT inverter for 120 s, which corresponds to 1.47 kJ / g. energy spent.

Пример 10.Example 10

Отличается от примера 4 тем, что проводят механоактивацию при 30% мощности на инверторе TOSVERT в течение 60с, это соответствует 0,74 кДж/г.кат. затраченной энергии.It differs from example 4 in that it is mechanically activated at 30% power on a TOSVERT inverter for 60 s, this corresponds to 0.74 kJ / g.kat. energy spent.

Пример 11.Example 11

Отличается от примера 4 тем, что проводят механоактивацию при 20% мощности на инверторе TOSVERT в течение 240с, это соответствует 1,97 кДж/г.кат. затраченной энергии.It differs from Example 4 in that it is mechanically activated at 20% power on a TOSVERT inverter for 240 s, which corresponds to 1.97 kJ / g.kat. energy spent.

Пример 12.Example 12

Отличается от примера 4 тем, что проводят механоактивацию при 20% мощности на инверторе TOSVERT в течение 120с, это соответствует 0,98 кДж/г.кат. затраченной энергии.It differs from Example 4 in that it is mechanically activated at 20% power on a TOSVERT inverter for 120 s, which corresponds to 0.98 kJ / g. energy spent.

Пример 13.Example 13

Отличается от примера 4 тем, что проводят механоактивацию в течение 240с, это соответствует 3,94 кДж/г.кат. затраченной энергии.It differs from example 4 in that it performs mechanical activation for 240 s, which corresponds to 3.94 kJ / g.kat. energy spent.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведены кинетические кривые поглощения водорода для гидрирования малеата натрия, данный процесс взят, как пример использования катализатора. Зависимость скорости реакции гидрогенизации диэтилового эфира малеиновой кислоты от степени превращения в воде на нанесенных никелевых катализаторах Ni/SiO2, условия механохимического синтеза:The invention is illustrated by the drawing, which shows the kinetic curves of hydrogen absorption for hydrogenation of sodium maleate, this process is taken as an example of the use of a catalyst. The dependence of the rate of the hydrogenation reaction of maleic acid diethyl ether on the degree of conversion in water on supported Ni / SiO 2 nickel catalysts, conditions of mechanochemical synthesis:

1- 120 с., 1,97 кДж/г.кат., температура восстановления 450°С;1-120 s., 1.97 kJ / g.cat., Reduction temperature 450 ° С;

2- 120 с., 1,97 кДж/г.кат., температура восстановления 470°С;2-120 s., 1.97 kJ / g.cat., Reduction temperature 470 ° С;

3- 120 с., 1,97 кДж/г.кат., температура восстановления 470°С (выдержка 15 минут);3-120 s., 1.97 kJ / g.cat., Reduction temperature 470 ° С (exposure 15 minutes);

4- 30 с., 0,49 кДж/г.кат., температура восстановления 470°С;4-30 s., 0.49 kJ / g.cat., Reduction temperature 470 ° С;

5- 60 с., 0,98 кДж/г.кат., температура восстановления 470°С;5-60 s., 0.98 kJ / g.cat., Reduction temperature 470 ° С;

6- 240 с., 3,94 кДж/г.кат., температура восстановления 470°С. Условия проведения реакции восстановления: температура 30°С, атмосферное давление, скорость вращения мешалки 3000 об./мин.6-240 s., 3.94 kJ / g.cat., Reduction temperature 470 ° С. Conditions for the reduction reaction: temperature 30 ° C., atmospheric pressure, stirrer rotation speed of 3000 rpm.

В таблице 1 приведены условия приготовления катализаторов в примерах 1-13.Table 1 shows the preparation conditions of the catalysts in examples 1-13.

Figure 00000001
Figure 00000001

В таблице 2 приведены характеристики для активности полученных по указанным примерам (1-13) катализаторов. В качестве каталитической активности принимали скорость реакции гидрогенизации малеата натрия и диэтилового эфира малеиновой кислоты в воде при температуре 30°С и атмосферном давлении водорода отнесенную к 1 грамму металла. Данные соединения были выбраны в качестве модельных так, как реакция их гидрогенизации идет в одну стадию без образования промежуточных продуктов и кинетика данных процессов хорошо изучена. Так же в таблице 2 приведено время полупревращения для указанных реакций гидрогенизации. Кинетические кривые поглощения водорода приведены на чертеже.Table 2 shows the characteristics for the activity of the catalysts obtained according to the indicated examples (1-13). The rate of the hydrogenation reaction of sodium maleate and maleic acid diethyl ether in water at a temperature of 30 ° С and atmospheric pressure of hydrogen per 1 gram of metal was taken as catalytic activity. These compounds were chosen as model ones since the hydrogenation reaction proceeds in one stage without the formation of intermediate products and the kinetics of these processes has been well studied. Also in table 2 shows the half-life for these hydrogenation reactions. Kinetic curves of hydrogen absorption are shown in the drawing.

Figure 00000002
Figure 00000002

Предлагаемый способ позволяет получать катализатор с сопоставимыми или аналогичными характеристиками, при этом получение катализатора требует меньшего количества времени и трудозатрат. Устраняется необходимость использования водных или неводных растворов для нанесения металла на носитель. При данном способе отсутствуют выделения таких побочных продуктов, как газы - сильные окислители, или как парниковые газы. За счет снижения числа стадий приготовления, времени приготовления и устранения необходимости собирать и перерабатывать побочные продукты - происходит удешевление изготовления катализатора.The proposed method allows to obtain a catalyst with comparable or similar characteristics, while obtaining a catalyst requires less time and labor. Eliminates the need to use aqueous or non-aqueous solutions for applying metal to a carrier. With this method, there is no emission of by-products such as gases - strong oxidizing agents, or as greenhouse gases. By reducing the number of cooking stages, cooking time and eliminating the need to collect and process by-products, the manufacture of the catalyst is cheaper.

Claims (1)

Способ механохимического получения катализатора реакций гидрогенизации на основе никеля, заключающийся в нанесении на носитель (силикагель) в виде дисперсного порошка оксидов никеля (NiO), восстановлении при 450-470°С со скоростью нагрева 4°С/мин в токе водорода со скоростью 30 см3/мин, пассивации путем внесения его в атмосфере водорода в жирные одноатомные спирты С16-18 при 80-100°С, размешивании и охлаждении готового катализатора до комнатной температуры, отличающийся тем, что оксид никеля (NiO) наносят на носитель (силикагель) непосредственно в исходном сухом виде с помощью планетарной мельницы при расходе энергии 0,08-3,94 кДж/г.кат., что соответствует 20-40% от максимальной мощности, и времени работы 10-240 с при массовом соотношении (NiO:SiO2) 1:2,36.The method of mechanochemical preparation of a catalyst for nickel-based hydrogenation reactions, which is applied to a support (silica gel) in the form of a dispersed powder of nickel oxides (NiO), reduction at 450-470 ° C with a heating rate of 4 ° C / min in a stream of hydrogen at a speed of 30 cm 3 / min, passivation by introducing it in a hydrogen atmosphere into C 16-18 fatty monohydric alcohols at 80-100 ° C, stirring and cooling the finished catalyst to room temperature, characterized in that nickel oxide (NiO) is applied to a carrier (silica gel) directly in and . Khodnev dry form using a planetary mill at a rate of 0,08-3,94 energy kJ / g.kat that corresponds to 20-40% of maximum power and operation time 10-240 seconds at a weight ratio (NiO: SiO 2) 1: 2.36.
RU2017137184A 2017-10-23 2017-10-23 Method of mechanic chemical preparation of catalyst of hydrogenation reactions on the basis of nickel RU2677654C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137184A RU2677654C1 (en) 2017-10-23 2017-10-23 Method of mechanic chemical preparation of catalyst of hydrogenation reactions on the basis of nickel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137184A RU2677654C1 (en) 2017-10-23 2017-10-23 Method of mechanic chemical preparation of catalyst of hydrogenation reactions on the basis of nickel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2677654C1 true RU2677654C1 (en) 2019-01-18

Family

ID=65025033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017137184A RU2677654C1 (en) 2017-10-23 2017-10-23 Method of mechanic chemical preparation of catalyst of hydrogenation reactions on the basis of nickel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2677654C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722298C1 (en) * 2019-10-29 2020-05-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of mechanochemical synthesis of nickel hydrogenation catalyst

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2102145C1 (en) * 1996-09-05 1998-01-20 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Химтэк" Method of producing nickel catalyst for hydrogenation
CN102527391B (en) * 2010-12-14 2014-10-22 中国石油化工股份有限公司 Precursor of nickel-based supported catalyst and preparation method thereof
RU2604093C1 (en) * 2015-10-09 2016-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Method of producing catalyst for hydrogenation reactions
RU2619945C1 (en) * 2016-03-17 2017-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method for nickel catalyst preparation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2102145C1 (en) * 1996-09-05 1998-01-20 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Химтэк" Method of producing nickel catalyst for hydrogenation
CN102527391B (en) * 2010-12-14 2014-10-22 中国石油化工股份有限公司 Precursor of nickel-based supported catalyst and preparation method thereof
RU2604093C1 (en) * 2015-10-09 2016-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Method of producing catalyst for hydrogenation reactions
RU2619945C1 (en) * 2016-03-17 2017-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method for nickel catalyst preparation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722298C1 (en) * 2019-10-29 2020-05-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of mechanochemical synthesis of nickel hydrogenation catalyst

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cui et al. Holey Co-Ce oxide nanosheets as a highly efficient catalyst for diesel soot combustion
Zamaro et al. HKUST-1 MOF: A matrix to synthesize CuO and CuO–CeO2 nanoparticle catalysts for CO oxidation
CN104525196B (en) Platinum gallium catalyst being carried on double oxide complex carrier and its preparation method and application
Zhou et al. Enhanced catalytic activity for NO oxidation over Ba doped LaCoO 3 catalyst
CN104493193B (en) The hydrothermal synthesis method of a kind of Pt-Ru bimetal nano particles and application
CN108355668A (en) A kind of methanation catalyst and its preparation method and application
JP2011056488A (en) Ammonia reforming catalyst and method of manufacturing hydrogen using the same
Zhou et al. Synthesis of Ce-doped mesoporous γ-alumina with enhanced catalytic performance for propane dehydrogenation
Hu et al. Enhanced catalytic performance of a PdO catalyst prepared via a two-step method of in situ reduction–oxidation
Buelens et al. CO2 sorption properties of Li4SiO4 with a Li2ZrO3 coating
CN1037282A (en) Catalyst for dehydrogenating organic compounds and its production and application
Sun et al. Yolk-shell structured Pt-CeO2@ Ni-SiO2 as an efficient catalyst for enhanced hydrogen production from ethanol steam reforming
RU2677654C1 (en) Method of mechanic chemical preparation of catalyst of hydrogenation reactions on the basis of nickel
CN106824252B (en) Nickel-based mesoporous carbon dioxide methanation catalyst and preparation method thereof
CN102443454A (en) Oxygen carrier of chemical-looping combustion and preparation method and application thereof
US20230131680A1 (en) Process and catalyst
Li et al. Boron-promoted Cu/ZrO2 catalysts for hydrogenation of sec-butyl acetate: structural evolution and catalytic performance
JP2014073462A (en) Metal oxide catalyst, production method of the same, and production method of alkadiene
CN101822976B (en) Method for synthesis of nano La2O3/La2O2CO3 composite material by combustion method
CN101863502B (en) Preparation method of beta-aluminum fluoride with high specific surface area
CN110961109A (en) Ultrasonic-microwave synergistic auxiliary preparation of Ni-Al2O3Method for preparing catalyst and its application in CO2Application in hydrogenation
CN107185525B (en) Octahedral Pt nanoparticle loaded gamma-Al2O3Process for preparing form catalyst
JP2017165667A (en) Manufacturing method of conjugated diene
CN109433207A (en) Load type multi-element transition-metal catalyst and the preparation method and application thereof
CN105435787B (en) Preparation method of high-dispersion supported nano-gold catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201024