骨架鎳催化劑的一種活化方法

骨架鎳催化劑的一種活化方法內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)李豐年一、 骨架鎳催化劑簡介骨架鎳又叫雷尼鎳，原料是鎳鋁合金粉。骨架鎳表面上是細(xì)小的灰色粉末，但從微觀角度上，粉末中的每個微小顆粒都是一個立體多孔結(jié)構(gòu)，這種多孔結(jié)構(gòu)使得它的表面積大大增加，極大的表面積帶來的是很高的催化活性，這就使得雷尼鎳作為一種異相催化劑被廣泛用于有機(jī)合成和工業(yè)生產(chǎn)的氫化反應(yīng)中，作為催化劑而使用。二、 制作骨架鎳催化劑所需原料1、鎳鋁合金粉:鎳 47.5%(Wt/Wt)鋁 52.5%(Wt/Wt)雜質(zhì)SW5PPm目數(shù)80-1202、片堿：NaOHN99.9%(Wt/Wt)3、軟水：CL-W10PPm總硬度W0.03mmol/L三、成品骨架鎳催化劑指標(biāo)(濕品)：外觀灰色或黑色顆粒鎳N90%(Wt)鋁4-6%(Wt)PH值8-9活性N5mlH/g.min2比表面積 N100m2/g四、 所需設(shè)備1、 活化釜（搪瓷釜）：1000L 1臺2、 塑料桶： 25L 5個五、 活化原理：反應(yīng)方程式如下：2Ni-Al+2NaOH+2H2O=2Ni+2NaAlO2+3H2六、 活化程序1、 往活化釜中加入550Kg軟水，開攪拌，開夾套蒸汽閥，升溫至50笆，關(guān)蒸汽閥門。2、 向活化釜中緩慢投入60Kg鎳鋁合金粉。3、 取100Kg片堿，緩慢加入活化釜中，使釜液溫度自然上升至85笆左右，并維持處于沸騰狀態(tài)。4、 加完片堿后，在80-90笆，保溫1-1.5小時(shí)。5、 保溫結(jié)束后，停止攪拌，靜置10分鐘左右，用自吸泵排出大部分上層清液，再加入600Kg軟水，升溫至80-90笆，開攪拌洗滌，攪拌10分鐘左右，再靜置10分鐘左右，用自吸泵排出上部清液，直至洗滌液PH值達(dá)到8-9,方可放出催化劑，用軟水保存在塑料桶中。6、 放出的催化劑必須保存在軟水中，在三天內(nèi)用完，否則催化劑的活性有所降低。7、 催化劑的活性判斷：撈取少許催化劑放在濾紙上，自燃燒透8層以上為合格；燃燒速度過快說明活性較強(qiáng)，在加氫反應(yīng)中，雖然能提高加氫反應(yīng)速度，但催化劑循環(huán)套用次數(shù)較少，壽命較短，經(jīng)濟(jì)型差；燃燒速度過慢活性較弱，在加氫反應(yīng)中，加氫反應(yīng)速度也慢，延長反應(yīng)時(shí)間，也不利于加氫生產(chǎn)；因此催化劑的活性既不能過強(qiáng)，也不能太弱，必須保證在一個適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，這樣，既有利于加氫反應(yīng)，也能增加循環(huán)套用次數(shù)，相應(yīng)提高經(jīng)濟(jì)效益。8、催化劑活化比例：催化劑：堿液=1:8-10（Wt/Wt）堿液濃度：15-18%9、合金粉每批加入60Kg，出催化劑56.8Kg（濕品），收率94.7%左右。七、影響骨架鎳催化劑的活性的因素分析：1、 催化劑比表面積的影響：鎳催化劑的比表面積越大，吸氫能力就越強(qiáng)，越有利于加氫反應(yīng)的進(jìn)行。一般情況下，比表面積達(dá)到100m2/g，就可滿足反應(yīng)要求，因此，一般規(guī)定比表面積^100m2/go2、 合金顆粒大小對活性的影響：根據(jù)《工業(yè)催化》2003年2月第11卷第2期上論文介紹，應(yīng)用氮吸附法、磁測量、X射線衍射寬化法、X射線小角度散射和電鏡方法，同時(shí)對骨架鎳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)顆粒一般在100nm以上，呈海綿狀，是由尺寸在2.5-15nm得小顆粒聚結(jié)形成的，平均孔徑3.4nm，但也有0.7-0.8nm的小孔徑出現(xiàn)，Ni為面心立方結(jié)構(gòu)。張文忠等對顆粒大小不同的合金經(jīng)堿浸取后制得的骨架鎳，用XPS、AES、TEM和XRD等測試手段表征，發(fā)現(xiàn)小顆粒合金制得的骨架鎳含有蜂窩狀的多晶鎳，而大顆粒合金制得的骨架鎳含有一定量的單晶鎳，又以單晶鎳環(huán)繞多晶鎳的形式存在。電子衍射花樣給出，組成多晶鎳的各微晶之間呈位錯狀態(tài)，產(chǎn)生諸如邊、角、臺階等高活性表面。這就是大顆粒合金制得的骨架鎳活性低于小顆粒合金制得的骨架鎳的原因。3、活化反應(yīng)的溫度及時(shí)間：溫度控制過高，時(shí)間過長，可能使鋁完全溶解;溫度控制過低，時(shí)間過短，可能使鋁殘留過多；實(shí)踐證明：殘鋁量在4%?7%范圍內(nèi)催化劑活性最好，因此活化過程中，要控制活化溫度和時(shí)間，使鋁的殘留量維持在4%?7%。八、結(jié)