Способ получения оксида никеля Советский патент 1993 года по МПК B01J21/06 C01G53/04 

Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности к технологии катализаторов и может быть использовано для приготовления каталитических контактов на основе оксида никеля для реакций гидрирования и дегидрирования.

Цель изобретения - повышение стабиль- ности оксида никеля и его каталитической активности в реакции гидроаминирования ди- этиленгликоля.

Сущность изобретения состоит в следующем,

В водный раствор нитрата никеля добавляют водный раствор нитрата цирконила или водный раствор тетранитрата циркония, стабилизированный азотной кислотой. Сырьевой раствор диспергируют через форсунку в плазмохимический реактор, где генераторами плазмы - плазмотронами формируется поток высокотемпературного воздуха с начальной температурой 2000-4000 К. Потоки высокотемпературного воздуха и диспергированного сырьевого раствора смешиваются и в зоне синтеза при температуре 970-1370 К в потоке протекают процессы

термического разложения солей и формирования оксида никеля-. Далее поток охлаждают за счет смешения с холодным воздухом и на фильтре порошок оксида никеля отделяют от газа.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами,

389,3 г гексагидрата нитрата никеля растворяют в 600 мл воды. К раствору добавляют водный раствор нитрата цирконила (примеры 1, 2, 6, 7) или тетранитрата циркония (примеры 3, 4, 5, 8, 9) до атомного соотношения никель/цирконий равного С. Полученный сырьевой раствор диспергируют форсункой в поток высокотемпературного воздуха в проточный плазмохимический реактор, где в зоне синтеза поддерживают температуру синтеза. Поток охлаждают при смешении его с холодным воздухом и на фильтре отделяют порошок оксида никеля от газа. При оценке качества порошка использованы следующие показатели: одно- фазность порошка, условия восстановления до степени восстановления 0,65-0.8, каталитическая активность.

Х|

ю XI о

NO

00

Однофазность определялась по результатам рентгенофазового анализа, проводимого на рентгеновском дифрактометре типа ДРОН.

Восстановление проводилось двумя способами:

1) неизотермически на дериватографе в условиях линейного нагревания со скоростью 5 град/мин в среде состава: водород - 30, азот - 70 об.% . Показателем в этом случае являлась температура достижения степени восстановления 0,7;

2) изотермически в проточном реакторе для испытаний катализаторов на активность. При этом в реактор загружали гранулированный образец оксида фракцией 1-5 мм объемом 25 куб.см. Восстановление проводят смесью 50 об.% водорода и 50 об.% азота. Температура восстановления -550 К. Степень восстановления определяют по выделению воды с контролем через каждые 30 мин. В случае, если необходимая для реакции степень восстановления не достигается на данной температуре, то температуру повышают на 20 К. Показателем тут является общее время восстановления и конечная температура восстановления.i

Каталитическую активность определяли в проточном каталитическом реакторе в реакции гидроаминирования диэтиленгликоля в присутствии аммиака и водорода при температуре 490 К, времени контакта 5-8 с, нагрузке по диэтиленгликолю 0,12-0,16 1 /ч, после 16-ти часовой разработки в реакционной газовой смеси, в процессе которой .структура катализатора стремилась прийти в равновесие с реакционной средой. Показателем каталитической активности является конверсия диэтиленгликоля, выраженная в процентах.

В примере 14 (способ по прототипу) оксид никеяя получают прокаливанием на воздухе при teMnepaType 770 К в течение 3 ч гексагидрата нитрата никеля.

Примеры получения образцов и показатели их качества сведены в таблице.

При уменьшении атомного соотношения Nt/Zr ниже 30 в системе появляется фаза свободного диоксида циркония, что свидетельствует об избыточности содержания в оксиде никеля (пример 6). При увеличении соотношения Ni/Zr свыше 650 количество циркония слишком мало, чтобы оказать существенное влияние на восстанавливаемость и активность оксида никеля (пример 7). При понижении температуры в .зоне формирования оксида никеля ниже 820 К не достигается необходимая степень взаимодействия оксида никеля и циркония,

чтобы повлиять на качество продукта (пример 8). При увеличении температуры в зоне реакции свыше 1370 К (пример 9) не наблюдается увеличения каталитической

активности, так как высокая степень термообработки вызывает, вероятно, спекание оксида никеля с цирконием с образованием неактивных структур типа тугоплавкой керамики и приводит к перерасходу энергоресурсов при синтезе. При атомном соотношении Nl/Zr 3Q-650 и проведении термического разложения путем дисперги- рования водного раствора нитратов никеля и циркония в поток высокотемпературного

воздуха при температуре в зоне реакции 820-1370 К достигается высокая степень взаимодействия оксида никеля с модифицирующим его цирконием (примеры 1-5, 10-13), что приводит к затрудненной восстанавливаемости оксида никеля, а следовательно к получению более стабильных и более активных каталитических контактов в реакциях органического синтеза, в сравнении с оксидом никеля, приготовленным по способу-прототипу (пример 14).

Таким образом, предложенное техническое решение обладает перед прототипом следующими техническими преимуществами: более высокая стабильность получаемых из оксида никеля каталитических контактов, обусловленная значительным затруднением в восстановлении оксида, проявляющимся в увеличении температуры восстановления на 20-60 К и времени

восстановления в 2-6 раз; более высокая каталитическая активность в реакции гидроаминирования спиртов, проявляющаяся в увеличении конверсии диэтиленгликоля в 2 раза.

Вышеописанные преимущества технического решения определяют целесообразность его использования в качестве компонента смесевых катализаторов для процессов гидрирования, дегидрирования,

гидроаминирования органических соединений, а также окисления и дожигания.

Формула изобретения Способ получения оксида никеля, включающий термическое разложение водного раствора нитрата никеля путем его диспер- гирования в потоке высокотемпературного воздуха с последующим отделением получаемого оксида никеля, отличающийся

тем, что, с целью повышения стабильности оксида никеля и его каталитической активности в реакции гидроаминирования диэтиленгликоля, перед термическим разложением в водный раствор нитрата никеля дополнительно вводят раствор нитрата цирконила или тетранитрата циркония при атомном отношении никель-цирконий 30-650, а

термическое разложение 1370°С.

ведут при 820

Оксид никеля получают путем термического разложения при температуре 820- 1370°С водного раствора нитрата никеля, содержащего раствор нитрата цирконила или тетранитрата циркония при атомном соотношении никельщирконий 30-650°С и диспергированного в потоке высокотемпературного воздуха. 1 табл.