CN103084180B - 催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法 - Google Patents

催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103084180B
CN103084180B CN201310062690.9A CN201310062690A CN103084180B CN 103084180 B CN103084180 B CN 103084180B CN 201310062690 A CN201310062690 A CN 201310062690A CN 103084180 B CN103084180 B CN 103084180B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aromatic ring
catalyst
nickel
autoclave
amorphous metal
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310062690.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103084180A (zh
Inventor
魏贤勇
亓士超
李占库
王玉高
李鹏
柳方景
宗志敏
樊星
赵云鹏
赵炜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
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 China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN201310062690.9A priority Critical patent/CN103084180B/zh
Priority to JP2015559403A priority patent/JP6068683B2/ja
Priority to PCT/CN2013/074457 priority patent/WO2014131232A1/zh
Publication of CN103084180A publication Critical patent/CN103084180A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103084180B publication Critical patent/CN103084180B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/03Catalysts comprising molecular sieves not having base-exchange properties
    • B01J29/0308Mesoporous materials not having base exchange properties, e.g. Si-MCM-41
    • B01J29/0316Mesoporous materials not having base exchange properties, e.g. Si-MCM-41 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/0333Iron group metals or copper
    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/03Catalysts comprising molecular sieves not having base-exchange properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/42Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/46Iron group metals or copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation
    • C07C5/10Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation of aromatic six-membered rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2521/00Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
    • C07C2521/02Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • C07C2521/04Alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2521/00Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
    • C07C2521/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2521/00Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
    • C07C2521/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • C07C2521/08Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
    • C07C2523/74Iron group metals
    • C07C2523/755Nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites, pillared clays
    • C07C2529/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • C07C2529/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites, pillared clays
    • C07C2529/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • C07C2529/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups C07C2529/08 - C07C2529/65

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

一种催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法,属于催化芳环全加氢催化剂的制备方法。方法如下:向打开盖的高压反应釜中依次加入有机溶剂10-1000毫升醚,催化剂的载体1-40g,羰基镍1-100毫升后盖上盖;从气体进气口缓缓流入的高纯氮气再又从出气口流出,然后再缓缓从气体进气口向高压反应釜内通入高纯氢气,至2-8MPa后关闭进气口的阀门;开启电机并带动磁力搅拌器,在室温下充分搅拌混合;然后在快速搅拌下并迅速加热,将温度升到70oC-280oC,保温,被吸附在载体表面上的羰基镍分解为镍单质,并附着在载体的表面上,即制备出催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂。优点:芳烃物质的催化全加氢转化率显著、加氢彻底,催化效果极为鲜见、高效、卓越。

Description

催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法
技术领域
本发明内容涉及一种催化芳环全加氢催化剂的制备方法,特别是一种催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法。
背景技术
由于被石油短缺以及可炼制的石油日趋重质化、劣质化等问题的严重困扰,在中国近几年来用煤直接煤液化和间接液化生产液体燃料的技术正快速地进步和发展。如何解决煤直接液化获得的部分产物——高浓度芳烃深度加氢转化为轻质组分;如何解决煤间接液化制备乙醇汽油过程中获得的副产物——重苯有效地氢化转化为优质液体清洁燃料;如何通过全氢化解决减少油品中芳环含量、提高液体燃料的品质以及改善空气环境质量等一系列问题,将是关系到中国国民经济良性发展过程中迫切需要解决的关键所在。而解决这些问题的核心技术和瓶颈问题主要集中在有效地开发催化加氢效果显著、适于规模生产且制备简单、廉价、非贵金属的催化剂。
自Shell于1992年建立第一座两段加氢处理装置并投产以来,世界上众多知名的石油加工公司如:壳牌、英国石油、阿莫科、阿科、嘉实多、Nippon石油公司以及中石油、中石化等公司相继跟踪研发了一系列新型的芳环两段加氢工艺和技术。该技术的核心内容包括第一段采用了以CoNi、NiMo或NiCo/γ-Al2O3负载型作为催化剂,大约在310-410 oC、压力8-14 MPa下比较苛刻的加氢条件,第二段采用了填充 Pd 或 Pt 贵金属催化剂,大约在200-300 oC、压力8-14 MPa下,但两步催化加氢仅仅实现了芳烃含量降至9 wt%的极限目的,而并非最终使催化芳环全饱和转化为环烷类非芳烃。
许多实验室的研究结果表明:多环芳烃菲的Pt贵金属催化剂全氢化产物大约10%、萘的Pt贵金属合金催化加氢产物四氢萘为70%;温和条件下重苯的Pt贵金属合金催化剂全氢化产物仅为27%;尚未见到报告在温和条件下均四甲苯催化全氢化的有效实例。
与贵金属催化剂相比,非贵金属(主要是镍和镍合金)催化剂的研究成果应该更值得具有推广和应用,因为非贵金属具有更好的经济优势和更宽泛的来源。NiW和NiMo仍然是芳烃加氢理想的双非贵金属金属催化剂组合,Halachev研究了Ti-HMS介孔材料负载NiMo和NiW对萘的催化加氢,与NiMo相比,NiW催化剂展示出更高的催化活性,Ni-W/Ti-HMS催化的十氢萘产率达到70%。受催化剂制备技术的限制以及转化效果不佳等原因,目前有关的研究成果难于进一步推广和应用。
上述涉及到的贵族还是非贵金属催化剂基本上都是利用浸渍、溶胶、溶胶-凝胶法和原位还原等传统方法制备。这些制备方法和过程及其繁琐,其中的主要原因是都要涉及氢还原操作步骤。首先要调制好可溶性的金属盐、金属复合盐或浸渍在载体上的金属盐,再经过高温焙烧后还要利用还原气氛(氢气)进行还原才可能制备具有加氢作用的单质金属催化剂。由于任何涉及焙烧的步骤都会显著降低金属催化剂(包括载体)的比表面积,同时增加催化剂金属有效组分的熔融聚合或团聚的机会。最终造成催化剂的使用温度低(120—200 oC)可能不高,但是催化剂预处理的还原温度太高(400 oC -700 oC)太高,浪费时间、浪费能源。
在1980年代金属羰基合物开始研究和应用,之后 Mahajan等人发现利用超声波可以分解金属羰基合物并获得纳米金属粒子。 Redel等人通过热分解钴、铑、铱等金属的羰基化合物,在离子液体中获得对应的纳米金属颗粒。然而利用金属羰基合物或其负载后直接制备金属催化剂仍然不是容易的事情,因为大多数的金属羰基合物的挥发温度大大低于分解温度。
羰基镍的气化温度为42.5oC、加热到130 oC发生分解而直接转化为超细的金属镍单质。加热分解后的金属镍颗粒能保持较高的金属催化活性以及易于控制颗粒的尺寸和堆积密度,羰基镍,特别是负载后的羰基镍有望作为理想的金属催化剂的前驱体。与常规方法相比,这样制备的催化剂不仅可以省略了镍盐溶液焙烧预处理的步骤,关键是不需要在比较苛刻的条件下再次利用氢气还原氧化态镍为具有催化活性的金属镍单质的过程,大大优化、简化了催化剂的制备和操作步骤,同时过程中也易于调整和控制的催化剂各种物理表观参数。
发明内容
本发明的目的是要提供一种制备过程和工艺极其简单、安全、方便、可行的催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法。
本发明的目的是这样实现的:该催化剂的制备方法包括装置和方法,所述的方法:温和条件下催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法的具体步骤如下:
一、制备催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂:
向打开盖的高压反应釜中依次加入有机溶剂10-1000毫升醚, 催化剂的载体1-40g,羰基镍1-100毫升后盖上高压反应釜的上盖,并通过螺栓固定密封;打开高压釜体上的气体进气口和出气口的阀门,从气体进气口缓缓流入的高纯氮气然后又从出气口流出,置换出高压釜体内部少量的空气;采用相同的操作进行三次氮气置换,然后打开反应釜的气体进气口并关闭出气口的阀门,缓缓从气体进气口向高压反应釜内通入高纯氢气,至高压反应釜上的压力表显示初压为2-8MPa后关闭进气口的阀门;
所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、***、环己烷、石油醚、正己烷中的一种或多种混合溶剂;所述的催化剂载体为α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3、SiO2、TiO2、4A分子筛、ZSM-5沸石、MCM-41中的一种或多种混合载体;所述的羰基镍为Ni(CO)4  或Ni(CO)5  或两者任意比例的混合物;
在氢气气氛下,通过调整控制盘的参数,开启电机并带动磁力搅拌器,缓缓搅拌高压釜体内的有机溶剂、催化剂载体和羰基镍溶液混合物,在室温下充分搅拌混合0.1-5小时;然后提高搅拌速度,在快速搅拌速度下并迅速加热,将温度升到70 oC -280oC,在维持搅拌的条件下保持高压釜内温度1-8小时,期间在高压氢气还原气氛中,被吸附在载体表面上的羰基镍快速、充分发生原位分解为镍单质,并以超细、非晶颗粒形态均匀地附着在载体的表面上,这样就制备好了催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂;
实现催化剂制备方法的装置包括有:电机、磁力搅拌器、进气口、出气口、螺拴、高压釜体、热电偶、压力表、搅拌浆、控制盘和电加热炉;电机通过套筒与磁力搅拌器连接,磁力搅拌器的底部连接有搅拌浆;高压釜体的上盖通过螺拴与高压釜体连接,在上盖上连接有压力表,通过上盖***有热电偶,在上盖上分别连接有两个拥有阀门的管路,管路分别与进气口和出气口连接;高压釜体放置在电加热炉内,电加热炉与控制盘连接。
有益效果,由于用了上述方案,本发明方法制备的催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂可以在温和的条件下,完全使苯、甲苯、萘、蒽、菲、重苯(多烷基苯混合物)乃至催化加氢及其困难的均四甲苯中的不饱和苯环全部催化加氢,生成全氢化的全饱和环烷烃或烷基取代全饱和环烷烃。
由于采用了高压、还原气氛、原位定向分解的技术,催化剂的前驱体——浸渍在羰基镍体系中载体孔隙中可以充分被沉积上催化剂的有效成分镍原子,同时载体上所有镍原子可以最大程度地发挥其催化加氢活性;
由于催化剂的结构(由表征参数得知)具有附着在载体上镍原子的结构属于无定性状态、非结晶排列,这些纳米级超细的镍原子且表现出不团聚、致密、分散好的结构特征,完全可以实现催化剂有效成分镍元素用量少,成本低的制备低廉催化剂的目的。
由于催化剂的制备过程不需要再经过高温焙烧再氢气还原等传统的复杂步骤且制备条件较为温和,彻底改善并极大地简化了传统催化剂的操作方法和过程,由于制备催化剂的装置简单、操作简便、节省时间、节省能源、制备方法和技术更易于扩大化应用。
优点:利用本发明内容中制备的催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂可以在较为温和的条件下,实现煤烷基苯环催化全加氢、模型萘等缩合多环芳烃中所有不饱和环的催化全加氢、重苯化合物(多取代苯混合物)中所有苯环催化全加氢以及尚未见到报道的均四甲苯催化加氢,可以在极为温和的条件下实现均四甲苯中苯环催化全加氢。上述芳烃物质的催化全加氢转化率显著、加氢彻底、是一种催化效果极为鲜见、高效、卓越的芳烃催化全加氢催化剂。
附图说明
图1为本发明的装置结构图。
图中,1、电机;2、磁力搅拌器;3、进气口;4、出气口;5、螺拴;6、高压釜体;7、热电偶;8、压力表;9、搅拌浆;10、控制盘。
具体实施方式
催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法、操作条件以及催化剂的性能指标和催化效果:
实施例1: 
    1、催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂:
在打开盖的高压反应釜中依次加入石油醚40毫升, 催化剂的β-Al2O3载体4g,羰基镍Ni(CO)4100毫升后,盖上高压反应釜釜体6,并通过螺栓5固定密封。打开反应釜的气体进气口3和出气口4的阀门,缓缓通入釜体内高纯氮气0.1小时的用于置换原釜内的空气。采用相同的操作重复三次氮气置换后打开反应釜的气体进气口3阀门并关闭出气口4的阀门,缓缓从气体进气口3通入高纯氢气至高压釜上的压力表8显示初压为8MPa后关闭进气口3阀门。
在氢气气氛下,通过调整控制盘10的参数,开启电机1并带动磁力搅拌器2,缓缓搅拌釜体6内的有机溶剂、催化剂载体和羰基镍溶液混合物,在室温下体系充分搅拌混合0.1小时。然后快速提高搅拌速度下并迅速加热升温至到140oC,在维持搅拌的条件下高压釜保温2小时,期间在高压氢气还原气氛中,被吸附在载体表面上的羰基镍快速、充分发生原位分解为镍单质,并以超细、非晶颗粒形态均匀地附着在载体的表面上,这样就制备好了催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂。
实现催化剂制备方法的装置包括有:电机1、磁力搅拌器2、进气口3、出气口4、螺拴5、高压釜体6、热电偶7、压力表8、搅拌浆9、控制盘10和电加热炉11;电机1通过套筒与磁力搅拌器2连接,磁力搅拌器2的底部连接有搅拌浆9;高压釜体6的上盖通过螺拴5与高压釜体6连接,在上盖上连接有压力表8,通过上盖***有热电偶7,在上盖上分别连接有两个拥有阀门的管路,管路分别与进气口3和出气口4连接;高压釜体6放置在电加热炉11内,电加热炉11与控制盘10连接。
之后快速把高压釜从加电热炉11中取出,并把高压釜放在冰水里骤冷1小时,然后打开出气口3缓缓放出反应釜6内的混合气体(要进行尾气后处理)至压力表8显示为常压后再打开反应釜的进气口3,通过气体进气口3的阀门缓缓通入釜内高纯氮气1小时,始终在氮气保护下从高压釜体6内取出催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂,新制备好的催化剂置于氮气气氛下凉晒1小时后放入充有氮气气氛的干燥器待用。
2、催化剂的性能指标和催化效果:
打开盖的高压反应釜中依次加入高压反应釜釜体6内正己烷20毫升、新制备催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂0.5g和反应物甲苯0.6g,盖上能够釜盖后通过螺栓5固定密封。打开反应釜的气体进气口3和出气口4的阀门,缓缓通入釜体内5分钟用于置换原釜内空气的高纯氢气后关闭出气口4的阀门,继续通入高纯氢气至高压釜上的压力表8显示初压为5MPa后关闭进气口3的阀门。调节控制盘10使其控制电机1并带动磁力搅拌器9和加热***,同时控制升温速度在20分钟内到120oC后恒温保持10个小时,之后快速把高压釜体6从加电热炉11中取出,并把高压釜体6放在冰水里骤冷1小时。
利用气相色谱仪/质谱(GC / MS)跟综分析***反应物和产物的变化结果得知:甲苯在150oC可以完全转化为芳环全部加氢的唯一的产物——甲基环己烷。通过与传统的苯加氢催化剂比较,本方法制备的催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂在温和条件下具有显著使甲苯中的不饱和苯环全部加氢,效果十分显著。
新制备的催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂的表征如下:
元素分析结果表明:除 ZSM-5 催化剂的载体成分外,有效元素镍为 100%;XRD 分析结果表明:载体表面上镍衍射峰几乎全部为无定形、无结晶的状态;TEM 高分辨率图像分析结果表明:清晰地观察到镍以高度分散度、非颗粒堆积、均匀、致密、无定形状晶格的形态沉积在 ZSM-5 内表面上,图球形金属粒子的直径大约小于 20 nm。BET分析结果表明:利用 ZSM-5 负载羰基镍后的平均半孔径数据 < 2 nm,可以认为新制备的催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂具有比较发达的微孔结构和丰富的比表面积。 
用于带动搅拌器的电机1直接与套筒磁力搅拌器相连2;高压反应釜上盖上分别连接有两个拥有阀门的管路,用于调节并控制惰性气体氮气和反应原料气氢气的进气口3和释放反应体系的出气口4;反应过程中的温度、压力显示以及搅拌可以在控制盘10设定并手动操作,用于实现有关数据的传输部件分别是热电偶7、压力表8和搅拌浆9;反应体系需要的压力来自于外界初始的氢气压力和反应釜密闭受热后物料膨胀产生的内压。
实施例2:
    1、催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂:
在打开盖的高压反应釜中依次加入***200毫升, 催化剂的ZSM-5沸石载体10g,羰基镍Ni(CO)460毫升后盖上高压反应釜釜体6内,并通过螺栓5固定密封。打开反应釜的气体进气口3和出气口4的阀门,缓缓通入釜体内高纯氮气0.1小时的用于置换原釜内的空气。采用相同的操作重复三次氮气置换后打开反应釜的气体进气口3阀门并关闭出气口4的阀门,缓缓从气体进气口3通入高纯氢气至高压釜上的压力表8显示初压为5MPa后关闭进气口3阀门。
在氢气气氛下,通过调整控制盘10的参数,开启电机1并带动磁力搅拌器2,缓缓搅拌釜体6内的有机溶剂、催化剂载体和羰基镍溶液混合物,在室温下体系充分搅拌混合3小时。然后快速提高搅拌速度下并迅速加热升温至到180oC,在维持搅拌的条件下高压釜保温2小时,期间在高压氢气还原气氛中,被吸附在载体表面上的羰基镍快速、充分发生原位分解为镍单质,并以超细、非晶颗粒形态均匀地附着在载体的表面上,这样就制备好了催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂。
之后快速把高压釜从加电热炉11中取出,并把高压釜放在冰水里骤冷0.5小时,然后打开出气口3缓缓放出反应釜6内的混合气体(要进行尾气后处理)至压力表8显示为常压后再打开反应釜的进气口3,通过气体进气口3的阀门缓缓通入釜内高纯氮气0.5小时,始终在氮气保护下从高压釜体6内取出催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂,新制备好的催化剂置于氮气气氛下凉晒0.5小时后放入充有氮气气氛的干燥器待用。
    2、催化剂的性能指标和催化效果:
打开盖的高压反应釜中依次加入高压反应釜釜体6内正己烷20毫升、新制备催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂0.5g和反应物萘0.6g,盖上能够釜盖后通过螺栓5固定密封。打开反应釜的气体进气口3和出气口4的阀门,缓缓通入釜体内5分钟用于置换原釜内空气的高纯氢气后关闭出气口4的阀门,继续通入高纯氢气至高压釜上的压力表8显示初压为5MPa后关闭进气口3的阀门。调节控制盘10使其控制电机1并带动磁力搅拌器9和加热***,同时控制升温速度在20分钟内到220oC后恒温保持20个小时,之后快速把高压釜体6从加电热炉11中取出,并把高压釜体6放在冰水里骤冷1小时。
利用气相色谱仪/质谱(GC / MS)跟综分析***反应物和产物的变化结果得知:萘在220oC可以完全转化为芳环全部加氢的唯一产物——十氢萘。通过与传统的多环芳环加氢催化剂比较,本方法制备的多环催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂在温和条件下具有显著使二环芳烃——萘中所有的不饱和环全部加氢,效果十分显著。
新制备的催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂的表征如下:
元素分析结果表明:除 ZSM-5 催化剂的载体成分外,有效元素镍为 100%;XRD 分析结果表明:载体表面上镍衍射峰几乎全部为无定形、无结晶的状态;TEM 高分辨率图像分析结果表明:清晰地观察到镍以高度分散度、非颗粒堆积、均匀、致密、无定形状晶格的形态沉积在 ZSM-5 内表面上,图球形金属粒子的直径大约小于 20 nm。BET分析结果表明:利用 ZSM-5 负载羰基镍后的平均半孔径数据 < 2 nm,可以认为新制备的催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂具有发达的微孔结构和丰富的比表面积。 
实施例3:
    1、催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂:
在打开盖的高压反应釜中依次加入甲醇100毫升, 催化剂的TiO2沸石载体20g,羰基镍Ni(CO)4010毫升后盖上高压反应釜釜体6内,并通过螺栓5固定密封。打开反应釜的气体进气口3和出气口4的阀门,缓缓通入釜体内高纯氮气1小时的用于置换原釜内的空气。采用相同的操作重复三次氮气置换后打开反应釜的气体进气口3并关闭出气口4的阀门,缓缓从气体进气口3通入高纯氢气至高压釜上的压力表8显示初压为2MPa后关闭为止进气口3。
在氢气气氛下,通过调整控制盘10的参数,开启电机1并带动磁力搅拌器2,缓缓搅拌釜体6内的有机溶剂、催化剂载体和羰基镍溶液混合物,在室温下体系充分搅拌混合2小时。然后快速提高搅拌速度下并迅速加热升温至到220oC,在维持搅拌的条件下高压釜保温2小时,期间在高压氢气还原气氛中,被吸附在载体表面上的羰基镍快速、充分发生原位分解为镍单质,并以超细、非晶颗粒形态均匀地附着在载体的表面上,这样就制备好了催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂。
之后快速把高压釜从加电热炉11中取出,并把高压釜放在冰水里骤冷2小时,然后打开出气口3缓缓放出反应釜6内的混合气体(要进行尾气后处理)至压力表8显示为常压后再打开反应釜的进气口3,通过气体进气口3的阀门缓缓通入釜内高纯氮气0.5小时,始终在氮气保护下从高压釜体6内取出催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂,新制备好的催化剂置于氮气气氛下凉晒0.5小时后放入充有氮气气氛的干燥器待用。
2、催化剂的性能指标和催化效果:
打开盖的高压反应釜中依次加入高压反应釜釜体6内正己烷20毫升、新制备催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂0.5g和重苯(多取代苯混合物)0.6g,盖上能够釜盖后通过螺栓5固定密封。打开反应釜的气体进气口3和出气口4的阀门,缓缓通入釜体内5分钟用于置换原釜内空气的高纯氢气后关闭出气口4的阀门,继续通入高纯氢气至高压釜上的压力表8显示初压为5MPa后关闭进气口3的阀门。调节控制盘10使其控制电机1并带动磁力搅拌器9和加热***,同时控制升温速度在20分钟内到180oC后恒温保持20个小时,之后快速把高压釜体6从加电热炉11中取出,并把高压釜体6放在冰水里骤冷1小时。
利用气相色谱仪/质谱(GC / MS)跟综分析***反应物和产物的变化结果得知:重苯(多取代苯混合物)在180oC可以完全转化为一系列芳环全部加氢的烷基环己烷产物混合物(多取代环己烷混合物)。通过与传统的烷基苯环加氢催化剂比较,本方法制备的催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂在温和条件下具有显著使重苯(多取代苯混合物)中所有的不饱和苯环全部加氢,效果十分显著。
新制备的催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂的表征如下:
元素分析结果表明:除 ZSM-5 催化剂的载体成分外,有效元素镍为 100%;XRD 分析结果表明:载体表面上镍衍射峰几乎全部为无定形、无结晶的状态;TEM 高分辨率图像分析结果表明:清晰地观察到镍以高度分散度、非颗粒堆积、均匀、致密、无定形状晶格的形态沉积在 ZSM-5 内表面上,图球形金属粒子的直径大约小于 20 nm。BET分析结果表明:利用 ZSM-5 负载羰基镍后的平均半孔径数据 < 2 nm,可以认为新制备的催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂具有发达的微孔结构和丰富的比表面积。

Claims (1)

1.一种催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法,其特征是:所述的方法:温和条件下催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法的具体步骤如下:
一、制备催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂:
向打开盖的高压反应釜中依次加入有机溶剂10-1000毫升醚,催化剂的载体1-40g,羰基镍1-100毫升后盖上高压反应釜的上盖,并通过螺栓固定密封;打开高压釜体上的气体进气口和出气口的阀门,从气体进气口缓缓流入的高纯氮气然后又从出气口流出,置换出高压釜体内部少量的空气;采用相同的操作进行三次氮气置换,然后打开反应釜的气体进气口并关闭出气口的阀门,缓缓从气体进气口向高压反应釜内通入高纯氢气,至高压反应釜上的压力表显示初压为2-8MPa后关闭进气口的阀门;
所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、***、环己烷、石油醚、正己烷中的一种或多种混合溶剂;所述的催化剂载体为α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3、SiO2、TiO2、4A分子筛、ZSM-5沸石、MCM-41中的一种或多种混合载体;所述的羰基镍为Ni(CO)4或Ni(CO)5或两者任意比例的混合物;
在氢气气氛下,通过调整控制盘的参数,开启电机并带动磁力搅拌器,缓缓搅拌高压釜体内的有机溶剂、催化剂载体和羰基镍溶液混合物,在室温下充分搅拌混合0.1-5小时;然后提高搅拌速度,在快速搅拌速度下并迅速加热,将温度升到70℃-280℃,在维持搅拌的条件下保持高压釜内温度1-8小时,期间在高压氢气还原气氛中,被吸附在载体表面上的羰基镍快速、充分发生原位分解为镍单质,并以超细、非晶颗粒形态均匀地附着在载体的表面上,这样就制备好了催化芳环全加氢的负载型超细非晶金属镍催化剂;
实现催化剂制备方法的装置包括有:电机、磁力搅拌器、进气口、出气口、螺拴、高压釜体、热电偶、压力表、搅拌浆、控制盘和电加热炉;电机通过套筒与磁力搅拌器连接,磁力搅拌器的底部连接有搅拌浆;高压釜体的上盖通过螺拴与高压釜体连接,在上盖上连接有压力表,通过上盖***有热电偶,在上盖上分别连接有两个拥有阀门的管路,管路分别与进气口和出气口连接;高压釜体放置在电加热炉内,电加热炉与控制盘连接。
CN201310062690.9A 2013-02-28 2013-02-28 催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法 Expired - Fee Related CN103084180B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310062690.9A CN103084180B (zh) 2013-02-28 2013-02-28 催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法
JP2015559403A JP6068683B2 (ja) 2013-02-28 2013-04-19 芳香環に対し触媒効果を果たして完全水素化させる、担持型の超微細非晶金属ニッケル触媒の製造方法
PCT/CN2013/074457 WO2014131232A1 (zh) 2013-02-28 2013-04-19 催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310062690.9A CN103084180B (zh) 2013-02-28 2013-02-28 催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103084180A CN103084180A (zh) 2013-05-08
CN103084180B true CN103084180B (zh) 2014-08-20

Family

ID=48197609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310062690.9A Expired - Fee Related CN103084180B (zh) 2013-02-28 2013-02-28 催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6068683B2 (zh)
CN (1) CN103084180B (zh)
WO (1) WO2014131232A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113087595B (zh) * 2020-01-08 2022-07-12 万华化学集团股份有限公司 一种含羰基化合物加氢制备醇类化合物的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4272407A (en) * 1980-05-21 1981-06-09 Gulf Research & Development Company Metal modified refractory metal oxide/silica supported nickel cluster catalyst
DE4446895A1 (de) * 1994-12-27 1996-07-04 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von aliphatischen a,w-Aminonitrilen
JP2002153760A (ja) * 2000-11-16 2002-05-28 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 複合触媒、その製造方法、並びにそれを用いた水素発生方法及びガス浄化方法
US7408089B2 (en) * 2004-03-19 2008-08-05 Catalytic Distillation Technologies Ni catalyst, process for making catalysts and selective hydrogenation process
CN100337752C (zh) * 2006-02-14 2007-09-19 钢铁研究总院 一种负载型纳米镍加氢催化剂的气相渗透沉积制备方法
EP1911734A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-16 Bp Oil International Limited Process for hydrogenation of carboxylic acids and derivatives to hydrocarbons
JP5743546B2 (ja) * 2007-10-19 2015-07-01 シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー 不飽和炭化水素の水素化触媒およびこの調製プロセス
CN101733103B (zh) * 2008-11-22 2012-08-29 中国科学院兰州化学物理研究所 一种用羰基镍制备负载型镍系催化剂的方法
CA2764875A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Aggregate Energy, Llc. Catalyst comprising a metal and a supplemental component and process for hydrogenating oxygen containing organic products
CN102019200B (zh) * 2010-04-13 2013-01-16 卓润生 一种高活性的催化热裂解催化剂及其制备方法
CN101863520B (zh) * 2010-06-17 2012-05-30 吉林市弗兰达科技股份有限公司 多微孔超细高活性碳酸镍的制备方法
CN102166519B (zh) * 2011-03-11 2013-06-12 昆明理工大学 负载型非晶态镍系催化剂的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016514042A (ja) 2016-05-19
WO2014131232A1 (zh) 2014-09-04
JP6068683B2 (ja) 2017-01-25
CN103084180A (zh) 2013-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xin et al. Production of high-grade diesel from palmitic acid over activated carbon-supported nickel phosphide catalysts
Yang et al. Citric-acid-induced mesoporous SAPO-11 loaded with highly dispersed nickel for enhanced hydroisomerization of oleic acid to iso-alkanes
CN103100415B (zh) 活性组分纳米颗粒嵌入分子筛结晶的催化剂、方法及应用
Lan et al. Copper clusters encapsulated in carbonaceous mesoporous silica nanospheres for the valorization of biomass-derived molecules
CN109772443A (zh) 一种ZSM-12分子筛负载高分散Pt催化剂及其制备方法
Cao et al. Al-modified Pd@ mSiO2 core-shell catalysts for the selective hydrodeoxygenation of fatty acid esters: Influence of catalyst structure and Al atoms incorporation
CN105772034B (zh) 一种多环芳烃加氢催化剂的制备方法、催化剂及其应用
CN111644197A (zh) 低温甲烷转化制芳烃的催化体系、制备方法及应用
CN103084180B (zh) 催化芳环全加氢负载型超细非晶金属镍催化剂的制备方法
CN101327453B (zh) 铝硅钛复合氧化物载体和负载型加氢脱芳烃催化剂
Li et al. Enhancing hydrodeoxygenation-isomerization of FAME over M-SAPO-11 in one-step process: Effect of in-situ isomorphic substitution of transition metals and synergy of PtxSny alloy
Wang et al. Highly dispersed Pt on core–shell micro-mesoporous composites assembled by mordenite nanocrystals for selective hydrogenation of polycyclic aromatics
Zhang et al. Tuning the location of Pd on HY zeolite by a dual-solvent method for efficient deep hydrogenation saturation of naphthalene
Gao et al. Mesoporous zeolite Beta supported Ni nanoparticles for the catalytic hydroconversion of extraction portion from Jinjitan subbituminous coal to cycloalkanes
CN107413353B (zh) 基于四氢化萘催化加氢制备十氢萘的方法
Li et al. Green and highly selective hydrogenation of lignin-derived aromatics at low temperature over Ru-Fe bimetallic nanoparticles supported on porous nitrogen-doped carbon
Lin et al. Highly effective Pd/ZSM-12 bifunctional catalysts by in-situ glow discharge plasma reduction: the effect of metal function on the catalytic performance for n-hexadecane hydroisomerization
CN112044473A (zh) 一种高活性双功能催化剂、制备方法及其应用
CN109382135B (zh) 一种由芴制备高密度多环烃类喷气燃料的方法
Zhang et al. Catalytic hydroconversion of a high-temperature coal tar over two attapulgite powder-supported nickel catalysts
CN115301234B (zh) 表面活性剂诱导合金制备催化剂及用于油脂一步加氢异构
CN101357342B (zh) 铝锆钛复合氧化物载体及加氢精制脱硫脱芳烃催化剂
Ibrahim et al. Waste cooking oil processing over cobalt aluminate nanoparticles for liquid biofuel hydrocarbons production
Zhang et al. MoOx regulating Ni-based catalyst anchored on N-doped carbon microspheres for catalytic hydrogenation of nitroarenes
CN114931971A (zh) 一种镍纳米团簇负载晶间中孔沸石催化剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140820

Termination date: 20160228

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee