JP6547177B2 - ニッケル−珪素合金の製造方法 - Google Patents
ニッケル−珪素合金の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6547177B2 JP6547177B2 JP2016521171A JP2016521171A JP6547177B2 JP 6547177 B2 JP6547177 B2 JP 6547177B2 JP 2016521171 A JP2016521171 A JP 2016521171A JP 2016521171 A JP2016521171 A JP 2016521171A JP 6547177 B2 JP6547177 B2 JP 6547177B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nickel
- silicon
- producing
- silicon alloy
- catalyst
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J25/00—Catalysts of the Raney type
- B01J25/02—Raney nickel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J25/00—Catalysts of the Raney type
- B01J25/04—Regeneration or reactivation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general
- B01J38/02—Heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/08—Alloys with open or closed pores
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/132—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group
- C07C29/136—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH
- C07C29/14—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of a —CHO group
- C07C29/141—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of a —CHO group with hydrogen or hydrogen-containing gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C31/02—Monohydroxylic acyclic alcohols
- C07C31/125—Monohydroxylic acyclic alcohols containing five to twenty-two carbon atoms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Description
Muray Raneyは、ニッケルとアルミニウムの組み合わせ以外に、珪素を加える三元系も検討している。珪素、アルミニウムの混合物を用いると両金属の性状が異なるため合金製造が複雑になる。そのため、ニッケルとアルミニウムだけで合金を製造していくようになり、現在に至っている。
現在、市場で販売され、一般的に使用されているスポンジニッケル水素添加触媒は、ニッケル―アルミニウム系のスポンジニッケルである。
また、使用済みニッケル−珪素系スポンジニッケル触媒を空気中に放置すると自然発火するため、長期にわたって水中にて保存し、失活後、廃棄する必要があるという問題点に鑑みれば、使用済のニッケル−アルミニウム系スポンジニッケル触媒を触媒として再利用することは極めて困難であるといわれているものの、ニッケルは高価であることと資源有効利用の観点から、当業界では当該触媒の再利用(再生)に関して多方面の検討が加えられているのが実情である。
たとえば、スポンジ触媒の発明者であるMuray Raneyも、使用済触媒を合金に再生する方法を提案している(特許文献2)。この方法は、使用済のスポンジニッケル触媒を酸化して酸化物とし、この酸化物に還元物質を混合し加熱して合金を製造するものである。
また、このほかにも、有機過酸化物重合体の水素化分解にラネーニッケル(ニッケル―アルミニウム系スポンジ)触媒を用い、回分式反応を実施し、反応後毎回失活した触媒を分離し、触媒をアルカリ性水溶液で展開再生して、再利用する方法が知られている(特許文献3)。
また、特許文献2に記載されている方法は、水素化分解に特有の現象を利用したものであって、同様の手法で、二重結合の水添に使用した触媒の再利用を実施しても触媒機能を回復することは出来ないという問題がある。
いずれにしても、工業的に有利な方法で、使用済のニッケル−珪素系スポンジ触媒を原料の一部として用いて、ニッケル−珪素合金を製造する方法は従来知られていない。
スポンジ触媒としては、ニッケル以外の他の金属触媒も利用でき、銅、鉄、コバルト、クロム等もこの方法で触媒を作ることができる。また、触媒作用を有しない、すなわちアルカリで除去される金属としては、珪素以外にアルミニウム、砒素、亜鉛、マグネシウム等も利用できる。
前述したように、Muray Raneyは、ニッケルとアルミニウムだけで合金を製造する試みを提案しているが、本発明者らは、上記組成でアルミニウムを除き、ニッケルと珪素からの合金を製造し 、その二重結合への水素添加触媒機能を評価したところ、ニッケル−アルミニウム系と殆ど同等であることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、使用済みスポンジニッケル触媒を含むニッケル源、珪素源及び炭素源を電気炉内に供給し、電気炉の炉内温度を1,200ないし1,500℃にて、4ないし30時間加熱反応させることを特徴とするニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、ニッケル源が、新ニッケル、使用済スポンジニッケル触媒、電気炉残存ニッケル−珪素合金半製品からなる群より選ばれた1種または2種以上の混合物である上記ニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、珪素源が金属珪素および/または珪石である上記ニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、炭素源が市販の木炭および/またはオガ炭である上記ニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、電気炉の炉内温度が1,230ないし1,270℃である上記ニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、使用済みスポンジニッケル触媒は、ニッケル純度が50ないし70重量%、珪素が30ないし50重量%、鉄が4重量%以下である上記ニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、ニッケル源として使用される新ニッケルは、その純度が99.5重量%以上である上記ニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、珪素源として使用される珪石は、純度が99.0重量%以上である上記ニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、珪素源として使用される金属珪素は、純度が99.0重量%以上である上記ニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、炭素源として使用する木炭またはオガ炭は、硫黄・燐・砒素・ビスマス・ハロゲンを含まないものである上記ニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、原料を、予め、混合機にて均質に混合された後に電気炉に供給する上記ニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、溶融反応によって得られた高温のニッケル−珪石合金は放冷され、比重が4.3ないし5.1であり、ニッケルを45ないし65重量%、珪素を35ないし50重量%、鉄を4重量%以下含むものである上記ニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、ニッケル源として使用済スポンジニッケル触媒を80重量%以上用いてニッケル−珪素合金を製造する工程を、単独または繰り返し行う上記ニッケル−珪素合金の製造方法が提供される。
かかる効果は、使用済みニッケル−珪素系スポンジニッケル触媒を空気中に放置すると自然発火するため、長期にわたって水中にて保存し、失活後、廃棄する必要があるという当業界の技術常識に鑑みれば、本発明によって、使用済みニッケル−珪素系スポンジニッケル触媒を再利用することができ、その安全性を担保できるものであり環境面においても著しく優れている。
図2は本発明における水添装置の概略図である。
本発明の特徴は、使用済みのニッケル−珪素系スポンジニッケル触媒を再利用でき、大量に且つ安価なニッケル−珪素合金の製造方法として、電気炉にて珪石を炭素で還元して珪素に変換し、この珪素とニッケルを反応させる珪石炭素還元法にある。
即ち、金属ニッケルと下記の(1)式で生成した珪素が(2)式のごとく反応して目的のニッケル−珪素合金を製造する方法である。
<反応式>
珪石と炭素が(1)式のごとく反応し、珪石が珪素に還元され、この珪素がニッケルと(2)式のごとく反応してニッケル−珪素合金となる。
SiO2 + 2C → Si + 2CO・・・・・・(1)
xNi + ySi → (Ni)x (Si)y・・・・・(2)
SiO2:珪石 C:炭素 Si:珪素 CO:一酸化炭素
ニッケル源としては、新ニッケル、水添反応等に使用された使用済みニッケル−珪素系スポンジニッケル触媒、合金製造工程で発生する電気炉残存ニッケル−珪素合金半製品(以下、電気炉残存合金半製品と呼称する)等を単独であるいは混合して用いることができる。
特に、使用済みニッケル−珪素系スポンジニッケル触媒をニッケル源として用いる場合、原料中に80重量%以上の割合で混合させても、これを繰り返し利用することができる。このような高い比率で回収利用できることは経済的なメリットが大きい。
珪素源としては、珪石(SiO2)を用い、珪石を珪素(Si)に還元するための炭素源として木炭やオガ炭を用いる。(1)式に従い、珪石と炭素の反応で珪素が得られ、この珪素とニッケルとが(2)式に従い反応し、ニッケル−珪素合金が得られるが、珪素源として珪素そのものを珪石に混合して用いることもできる。
ニッケル源として使用される新ニッケルとしては、高純度の電解ニッケルが好ましく、具体的には、その純度は99.5重量%以上であることが好ましい。
新ニッケルには、0.5重量%以下の硫黄、燐、砒素、ビスマス等の孤立電子対を保有する元素を含む化合物が不純物として含まれていてもよいが、ハロゲンイオン及び有機ハロゲン化合物を含有しないものであることが好ましい。
その理由は、ニッケル−珪素合金はアルカリ水溶液で展開し、スポンジニッケル触媒を調製して、主として、二重結合(化合物中の炭素−炭素結合や炭素―酸素結合など)の水素添加に用いられるが、スポンジニッケル触媒の活性点であるニッケル金属原子は空いているd‐軌道を持つため、これらの孤立電子を保有する化合物がニッケルに配位して、明らかに触媒毒として作用するためである。
また、ハロゲン及び有機ハロゲン化合物も、活性なニッケル金属原子と反応し、触媒機能を低下させる虞があり、特に、沃素化合物は著しく活性を低下させる。
また、その他のニッケル源として、水添反応等に使用された使用済みニッケル―珪素系スポンジニッケル触媒、合金製造工程で発生する電気炉残存ニッケル―珪素合金半製品等は、上述の不純物を含まないのでそのまま原料として用いることができる。
(分析方法)
ニッケル純度:JIS H 1151 2. 純分(Ni+Co)定量方法に準じる。
硫黄:JIS H 1151 12.2 硫化水素気化分離メチレンブルー吸光光度法に準じる。 検出限界:0.0001重量%
燐:JIS H 1278 ニッケル及びニッケル合金中の燐定量方法に準じる。 検出限界:0.0005重量%
砒素:JIS G 1225 三塩化砒素蒸留分離モリブド砒酸青吸収光度法に準じる。検出限界:0.0005重量%
ビスマス:JIS H 1272 ニッケル及びニッケル合金中のビスマス定量方法に準じる。検出限界:0.001重量%
ハロゲン及び有機ハロゲン:試料燃焼イオンクロマトグラフ法に準じる。検出限界:10重量ppm
原料として使用する珪石は、純度が99.0重量%以上であることが好ましく、不純物が含まれる場合でも、0.1重量%以下の酸化カルシウム、0.2重量%以下の酸化アルミニウム、0.1重量%以下の酸化マグネシウムであれば許容される。
不純物が上記含量以上に含まれると、これらの化合物は、珪石と反応して塩を生成する塩基として作用し珪石の難溶性の塩を生成するため、珪石の炭素による還元を妨害する。また、燐及び硫黄化合物を含まない珪石を用いる。燐および硫黄化合物は 水素添加触媒として使用する際に触媒毒となるためである。
(分析方法)
珪石純度:JIS M 8852:1998 8.3 脱水重量分析・吸光光度分析併用法に準じる。検出限界:0.1重量%
酸化カルシウム:JIS M 8852: 1998 13 ICP発光分析法に準じる。検出限界:0.005重量%
酸化アルミニウム:JIS M 8852:1998 9 ICP発光分析法に準じる。検出限界:0.02重量%
酸化マグネシウム:JIS M 8852:1998 14 ICP発光分析法に準じる。検出限界:0.002重量%
原料として使用する金属珪素は、純度が99.0重量%以上であることが好ましい。また、不純物としては 鉄0.5重量%以下、アルミニウム0.5重量%以下、カルシウム0.3重量%以下であれば許容できるが、燐およびホウ素を含まないものであることが好ましい。
(分析方法)
金属珪素純度:JIS G 1322−1:2010 珪素定量方法 重量法に準じる。検出限界:0.1重量%
鉄:JIS G 1322−5:2010 珪素分離ICP発光分光法に準じる。検出限界:0.001重量%
アルミニウム:JIS G 1322−6:2010 珪素分離ICP発光分光法に準じる。検出限界:0.001重量%
カルシウム:JIS G 1322−7:2010 珪素分離ICP発光分光法に準じる。検出限界:0.001重量%
燐:JIS G 1322−3:2010 6.珪素分離ICP発光分光法に準じる。検出限界:0.002重量%
ホウ素:JIS G 1322−3:2010 6.珪素分離ICP発光分析法に準じる。検出限界:1重量ppm
珪石の還元に用いる炭素源としては、市販の木炭および/またはオガ炭などを用いるが、水添触媒として使用する際の触媒毒となる硫黄・燐・砒素・ビスマス・ハロゲンを含まないものを用いることが好ましい。
(分析方法)
硫黄:試料燃焼イオンクロマトグラフ法に準じる。
検出限界:10重量ppm
燐:ICP発光分析法に準じる。検出限界:1重量ppm
砒素:ICP発光分析法に準じる。検出限界:1重量ppm
ビスマス:ICP発光分析法に準じる。検出限界:1重量ppm
ハロゲン及び有機ハロゲン:試料燃焼イオンクロマトグラフ法に準じる。
検出限界:10重量ppm
電気炉で製造されるニッケル−珪素合金のニッケルと珪素の割合は原料の配合により自由に調整できる。しかし、アルカリ水溶液により展開後、水添触媒として使用する際のその触媒機能と機械的強度の要求から、比重4.3〜5.1、ニッケル45〜65重量%、珪素35〜50重量%、鉄4重量%以下のニッケル−珪素合金を得ることができるように調整する必要がある。
合金中のニッケルの割合が増えて、ニッケル65重量%以上、珪素35重量%以下になると、比重が5.1以上となり、アルカリ水溶液による展開が困難になり水添触媒としての活性が低下する。逆に、珪素が増加してニッケル45重量%以下、珪素50重量%以上になると 比重が4.3以下となり、脆くなってアルカリ水溶液で展開後に触媒として使用できなくなる。
上記の目標組成の合金を製造するためには、原料に用いるニッケルの種類によって使用する珪素相当重量と炭素の比率を調整する必要がある。
原料として利用できる使用済みスポンジニッケル触媒は、ニッケル純度が50ないし70重量%、珪素が30ないし50重量%、鉄が4重量%以下であることが好ましい。
(分析方法)
比重:JIS Z 8807:2012
本発明においては、ニッケル−珪素合金製造のためには電気炉、好ましくはアーク炉を用いる。
(抜き出した粗合金の処置)
製品受けに抜き出した粗合金はそのまま放置して冷却する。冷却後、受け皿の上層部三箇所からサンプリングして、その比重を測定する。その平均値をその抜き出しロットの粗製品比重とする。
(分析方法)
比重:JIS Z 8807:2012 液中秤量法による密度及び比重の測定方法に準じる。
(水素添加触媒としてのスポンジニッケルの調製)
本発明で製造したニッケル−珪素合金の最大の用途であるスポンジニッケルの調製法は、多数の文献(例えば、非特許文献1,2)に記載されている。一般的に記述すると、ニッケル−珪素合金をアルカリ水溶液で展開し、水洗後、水素添加触媒として使用できるスポンジニッケルが得られる。
(スポンジニッケル触媒調製:展開)
スポンジニッケル触媒調製法一例を示すと下記のごとくである。
径25〜6mmの固定床水添装置用のスポンジニッケルを調整する方法としては、ニッケル−珪素合金を48%カセイソーダ溶液にて、85℃、2時間45分展開後、室温まで冷却し、8時間以上水洗して、水素添加用のスポンジニッケルを得る。このようにして得られたスポンジニッケルのニッケル含量は50〜70重量%、珪素含量は50〜30重量%であった。
(分析方法)
ニッケル:珪素分離ジメチルグリオキシム重量法に準じる。
検出限界:0.1重量%
珪素:JIS G 1322−1:2010 珪素定量方法 重量法に準じる。検出限界:0.1重量%
(展開後のスポンジニッケル触媒の取り扱い)
上記で得た固定床用のスポンジニッケルは、空気に触れると酸化され、発熱するとともに失活する。またその過程は、酸化→乾燥→発熱→発火に至るので、合金展開後の触媒を空気に触れさせることは大変危険である。濡れた状態でも酸化は進むが、10分以内であれば失活を起こすことはない。
(ニッケル−珪素合金製造フローシート)
本発明のニッケル−珪素合金製造おける機器設置のフローシートの概略を図1に示す。図1においては、電気炉としてアーク炉を用いる場合を例示した。
図1のニッケル−珪素合金製造フロー略図について説明する。
所定量の原料を混合機1にてよく混合させてから、コンテナ2に貯蔵する。混合機で、原料を予め均質に混合した後に電気炉へ供給することは必須である。混合が不十分であると珪素源である珪石が炭素源によって十分珪素に還元されずに不溶性の珪石のままアーク炉内に残存してしまう。これが連続運転を阻害する要因となるからである。
次に、電気炉の運転手順に従い、炉の準備を完了させる。炉の準備完了後、スタートアップ手順に従い、炉の運転を通常運転温度(1,200〜1,500℃)まで昇温する。運転中は炉内の温度を1,200〜1,400℃、より好ましくは1,230〜1,270℃の範囲に保持する。通常運転を継続できる状態に到達すると、コンテナ2の良く混合された原料を原料ストック皿3に移し、所定の速度で、必要量をアーク炉5に投入し、合金を製造する。アーク炉内の状態が安定するのに1〜2時間を要し、その後、さらに4〜30時間加熱反応させて、ニッケル−珪素合金を安定生産できる状態にする。
目的のニッケル−珪素合金は所定時間ごとに受け皿6に抜き出す。抜き出した受け皿6の合金が室温まで冷却されると、これをクラッシャーにて粉砕し、その後、使用目的に応じたサイズに分級し、サイズの揃ったニッケル−珪素合金製品を得る。作業中に発生する粉塵は、No.1ブロアー10、No.2ブロアー11にて吸引し、No1.集塵機7およびNo2.集塵機8にて除去する。集塵の塵は、フレコン9に収納し、処理する。
図2に本発明の水添装置概略図を示した。
図2において、原料アルデヒドをフィードポンプ12を使用して所定の流量にて連続フィードする。冷却機能を保有する水添器13には 展開されたスポンジニッケル触媒(径が25〜6mm)を予め充填しておく。次に循環ポンプ14にて、水添器の反応液を所定の流量にて循環させる。所定の圧力の水素を水添器にフィードして水添反応を開始する。反応が始まると反応温度が上昇する。反応温度は水添器内蔵の冷却装置にて所定の温度を保持させる。フィード流量に合わせて同量の水添製品(アルコール)を循環ポンプ 14からの分岐ラインから抜き出す。反応安定後は、そのまま水添反応を継続させる。
(実施例1)
原料のニッケル源として、使用済みスポンジニッケル触媒100kg(ニッケル62.7重量%、珪素34.4重量%、鉄2.9重量%)に対し、電気炉残存合金半製品5kg(ニッケル35.8重量%、珪素61.6重量%、鉄2.6重量%)、新ニッケル5.65kg、珪素源として珪石41.1kg、炭素源として木炭26.9kgを用い、図1に示したニッケル−珪素合金製造フローシートに記載の方法にてニッケル−珪素合金を製造した。電気炉残存合金半製品を差し引くと比重4.89、ニッケル54.2重量%、珪素43.4重量%、鉄2.3重量%のニッケル−珪素合金製品を99%の収率で得た。
(実施例2)
原料のニッケル源として、使用済みスポンジニッケル触媒100kg(ニッケル62.7重量%、珪素34.4重量%、鉄2.9重量%)に対し、珪素源として珪石30kg、炭素源として木炭20kgを用い、図1に示した、ニッケル−珪素合金製造フローシートに記載の方法にてニッケル−珪素合金を製造した。電気炉残存合金半製品を差し引くと、比重4.9、ニッケル55.0重量%、珪素42.5重量%、鉄2.5重量%のニッケル−珪素合金製品を99%の収率で得た。
(実施例3)
原料のニッケル源として、使用済みスポンジニッケル触媒100kg(ニッケル62.7重量%、珪素34.4重量%、鉄2.9重量%)に対し、新ニッケル5kg、珪素源として 珪石20.6kg、金属シリコン9.7kg、炭素源として木炭9.4kgを用い、図1に示したニッケル−珪素合金製造フローシートに記載の方法にてニッケル−珪素合金を製造した。電気炉残存合金半製品を差し引くと、比重 4.9、ニッケル54.6重量%、珪素43.2重量%、鉄2.3重量%のニッケル−珪素合金製品を99%の収率で得た。
(実施例4)
原料のニッケル源として、使用済みスポンジニッケル触媒100kg(ニッケル62.7重量%、珪素34.4重量%、鉄2.9重量%)に対し、珪素源として珪石11.6kg、金属シリコン9.7kg、炭素源として木炭4kgを用い、図1に示したニッケル−珪素合金製造フローシートに記載の方法にてニッケル−珪素合金を製造した。電気炉残存合金半製品を差し引くと、比重4.9、ニッケル 54.5重量%、珪素43.0重量%、鉄2.5重量%のニッケル−珪素合金製品を99%の収率で得た。
(実施例5)
原料のニッケル源として、新ニッケル100kgに対し、珪素源として珪石176kg、炭素源として木炭105.6kgを用い、図1に示したニッケル−珪素合金製造フローシートに記載の方法にてニッケル―珪素合金を製造した。電気炉残存合金半製品を差し引くと、比重4.9、ニッケル54.9重量%、珪素45.1重量%のニッケル−珪素合金製品を99%の収率で得た。
(実施例6)
実施例1、2、3、4、5で得たニッケル−珪素合金を展開してスポンジニッケル―珪素触媒とし、各スポンジ触媒の水素添加能力を測定した。
まず、実施例1、2、3、4、5で得たニッケル−珪素合金をクラッシャーにて粉砕し、径25〜6mmの固定床水添用の合金を得た。
これらの合金を、段落0045に記載したスポンジニッケル触媒調製の展開方法にて各合金を展開し、水素添加反応に用いることが出来るスポンジニッケル―珪素触媒を得た。
水素添加能力の測定は、図2に示されるステンレス製の2.5Lの固定床水添器を用い、水素添加原料として2−エチルヘキセナールを用い、2−エチルヘキサノールを製造する系で実施した。
このスポンジニッケル−珪素触媒は1L使用し、原料は0.25L/Hrにてフィードした。水素添加反応は、反応温度は、120〜125℃、反応圧力は2.5〜3.0MPaにて実施した。
原料及び得られた水素添加反応物はガスクロを用いて分析した。
水素添加反応は2年間実施した。反応開始時と2年間水素添加反応を実施後の水素添加反応液をガスクロ分析し、それらの結果を表2及び表3に纏めた。
検出限界:0.01%
水素添加反応開始時では、実施例1、2、3、4、5の合金から得られるスポンジニッケル−珪素触媒の水素添加能力に差異はない。
水素添加反応開始2年後でも、実施例1、2、3、4、5の合金から得られるスポンジニッケル−珪素触媒の水素添加能力に差異はなかった。
表2、3の結果から、使用済みスポンジニッケル−珪素触媒を原料として用いたニッケル−珪素合金(実施例1から4)の展開で得たスポンジニッケル−珪素触媒と、新しいニッケルから得た合金(実施例5)の展開で得たスポンジニッケル−珪素触媒とを比較すると、同じ水添能力を有することがわかった。
(実施例7)
実施例5の方法に従い、新しいニッケルを用いてニッケル−珪素合金を製造し、展開してスポンジニッケル触媒を得た。これを触媒Aとする。
触媒Aを2年間水添反応に使用したのちに触媒Aを回収し、実施例2または4の方法で これを使用済触媒としてニッケル−珪素合金製造の原料として用い、合金を得、展開して、スポンジニッケル触媒を得た。これを触媒Bとする。
さらに、触媒Bを2年間水添反応に使用したのちに触媒Bを回収し、実施例2または4の方法で、これを使用済触媒としてニッケル−珪素合金製造の原料として用い、合金を得、展開してスポンジ触媒を得る。この触媒の再利用を4回繰り返して得られるスポンジニッケル触媒を触媒Cとする。
さらに、触媒Cを2年間水添反応に使用したのちに触媒Cを回収し、実施例2または4の方法で、これを使用済触媒としてニッケル−珪素合金製造の原料として用い、合金を得、展開してスポンジ触媒を得る。この触媒の再利用を5回、繰り返して得られるスポンジニッケル触媒を触媒Dとする。
図2に示されるステンレス製の2.5Lの固定床水添器を用いて、2−エチルヘキセナールを2−エチルヘキサノールへの水添反応にて触媒A、B、C、Dの水素添加能力を測定した。
これらのスポンジニッケル−珪素触媒は1L使用し、原料は0.25L/Hrにてフィードした。水素添加反応は、反応温度は120〜125℃、反応圧力は2.5〜3.0MPaにて実施した。原料及び得られた水素添加反応物はガスクロを用いて分析した。
水素添加反応は2年間実施した。反応開始時と2年間水素添加反応を実施後の水素添加反応液をガスクロ分析し、それらの結果を表4及び表5に纏めた。
検出限界:0.01%
水素添加反応開始時では、触媒A、B、C、Dのスポンジニッケル−珪素触媒の水素添加能力に差異はなかった。
水素添加反開始後、2年間使用した触媒A、B、C、Dのスポンジニッケル―珪素触媒の水素添加能力に差異はなかった。
表4、5の結果から、使用済みスポンジニッケル触媒を原料として、ニッケル―珪素合金を製造し、この合金を展開して、あらたにスポンジニッケルを製造するサイクルを10回繰り返しても、得られるスポンジニッケル触媒の活性が変わらないことがわかる。
(比較例1)
実施例7に従い触媒A、B、C、Dを、それぞれ2年間、2−エチルヘキセナールの水添反応に使用した使用済触媒を、それぞれAs、Bs、Cs、Dsと呼称する。
これらの使用済触媒を 特許文献2に記載の触媒展開法に従い展開した。しかしながら、展開時には余り水素発生もなく、得られた触媒は展開前の状況から0.5〜1%程度しか重量減がなかった。
得られた触媒の水添能力を実施例6と同様に下記の如く評価した。水素添加能力の測定は、図2に示されるステンレス製の2.5Lの固定床水添器を用い、水素添加原料として2−エチルヘキセナールを用い、2−エチルヘキサノールを製造する系で実施した。
このスポンジニッケル−珪素触媒を0.8L使用し,原料は0.20L/Hrにてフィードした。
水素添加反応は、反応温度は120〜125℃、反応圧力は2.5〜3.0MPaにて実施した。原料及び得られた水素添加反応物はガスクロを用いて分析した。
反応開始時の水素添加反応液をガスクロ分析し、それらの結果を表6に纏めた。
検出限界:0.01%
表6と実施例7の表5とを比較することにより、使用済触媒を再展開しても活性が上がっていないことが明らかである。
その結果、特許文献2記載の方法は 二重結合の水添には有効でないことが判明した。
ノルマルプロピオアルデヒドを水素添加して、ノルマルプロパノールを製造すること。
ブチルアルデヒドを水素添加して、ブタノールを製造すること。
2−エチルヘキセナールを水素添加して、2−エチルヘキサノールを製造すること。
ベンゾニトリルを水素添加して、ベンジルアミンを製造すること。
ノルマルヘキシルアルデヒドを水素添加して、ノルマルヘキサノールを製造すること。
2 :コンテナ
3 :原料ストック皿
4 :カーボン電極
5 :アーク炉
6 :受け皿
7 :No.1集麈機
8 :No.2集塵機
9 :フレコン
10 :No.1ブロアー
11 :No.2ブロアー
12 :フィードポンプ
13 :水添器
14 :循環ポンプ
Claims (13)
- 使用済みスポンジニッケル触媒を含むニッケル源、珪素源及び炭素源を電気炉内に供給し、電気炉の炉内温度を1,200ないし1,500℃にて、4ないし30時間加熱反応することを特徴とするニッケル−珪素合金の製造方法。
- 上記ニッケル源が、新ニッケルおよび/または電気炉残存ニッケルー珪素合金半製品をさらに含む請求項1に記載のニッケルー珪素合金の製造方法。
- 珪素源が、金属珪素および/または珪石である請求項1または2のいずれか1項に記載のニッケル−珪素合金の製造方法。
- 炭素源が、市販の木炭および/またはオガ炭である請求項1ないし3のいずれか1項に記載のニッケル−珪素合金の製造方法。
- 電気炉の炉内温度が1,230ないし1,270℃である請求項1ないし4のいずれか1項に記載のニッケル−珪素合金の製造方法。
- 使用済みスポンジニッケル触媒は、ニッケル純度が50ないし70重量%、珪素が30ないし50重量%、鉄が4重量%以下である請求項1ないし5のいずれか1項に記載のニッケル−珪素合金の製造方法。
- ニッケル源として使用される新ニッケルは、その純度が99.5重量%以上である請求項2に記載のニッケル−珪素合金の製造方法。
- 珪素源として使用される珪石は、純度が99.0重量%以上である請求項3に記載のニッケル−珪素合金の製造方法。
- 珪素源として使用する金属珪素は、純度が99.0重量%以上である請求項3に記載のニッケル−珪素合金の製造方法。
- 炭素源として使用する木炭またはオガ炭は、硫黄・燐・砒素・ビスマス・ハロゲンのいずれをも含まない請求項4項に記載のニッケル−珪素合金の製造方法。
- 原料を、予め、混合機にて均質に混合された後に電気炉に供給する請求項1ないし10のいずれか1項に記載のニッケル−珪素合金の製造方法。
- 高温溶融反応によって得られたニッケルー珪素合金は比重が4.3ないし5.1であり、ニッケルを45ないし65重量%、珪素を35ないし50重量%、鉄を4重量%以下で含むものである請求項1ないし11のいずれか1項に記載のニッケルー珪素合金の製造方法。
- ニッケル源として使用済スポンジニッケル触媒を80重量%以上用いて ニッケル−珪素合金を製造する工程を、単独または繰り返し行う請求項1ないし12のいずれか1項に記載のニッケル−珪素合金の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014105285 | 2014-05-21 | ||
JP2014105285 | 2014-05-21 | ||
PCT/JP2015/065323 WO2015178499A1 (ja) | 2014-05-21 | 2015-05-21 | ニッケル−珪素合金の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2015178499A1 JPWO2015178499A1 (ja) | 2017-05-25 |
JP6547177B2 true JP6547177B2 (ja) | 2019-07-24 |
Family
ID=54554155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016521171A Active JP6547177B2 (ja) | 2014-05-21 | 2015-05-21 | ニッケル−珪素合金の製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6547177B2 (ja) |
CN (1) | CN106460093B (ja) |
WO (1) | WO2015178499A1 (ja) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5453692A (en) * | 1977-10-06 | 1979-04-27 | Asahi Malleable Iron Co Ltd | Raney alloy and manufacture |
JPS5588856A (en) * | 1978-12-27 | 1980-07-04 | Osamu Izumi | Production of nickel formed body for catalyst |
JPS5970733A (ja) * | 1982-10-18 | 1984-04-21 | Nippon Steel Corp | 珪素またはアルミニウムの酸化物の還元方法 |
CN1027044C (zh) * | 1990-11-14 | 1994-12-21 | 中国石油化工总公司一坪化工厂 | 钼-镍或铬-硅催化剂组合物及其制备方法 |
DE60314162T2 (de) * | 2002-08-29 | 2007-09-06 | Elkem As | Herstellung von metallen und legierungen unter verwendung von aus einem kohlenstoffhaltigen gas erzeugtem festem kohlenstoff |
CN1247745C (zh) * | 2003-06-30 | 2006-03-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 利用轻质石油馏分催化转化生产乙烯和丙烯的方法 |
CN1289639C (zh) * | 2003-08-22 | 2006-12-13 | 中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司 | 催化裂化汽油吸附脱硫催化剂及制备方法 |
CN1326977C (zh) * | 2003-08-22 | 2007-07-18 | 中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司 | 一种催化裂化汽油吸附脱硫催化剂的制备方法 |
EP2751067A1 (de) * | 2011-08-31 | 2014-07-09 | Basf Se | Verfahren zur aufarbeitung von reaktionsausträgen aus der hydrierung von eddn bzw. edmn |
-
2015
- 2015-05-21 JP JP2016521171A patent/JP6547177B2/ja active Active
- 2015-05-21 WO PCT/JP2015/065323 patent/WO2015178499A1/ja active Application Filing
- 2015-05-21 CN CN201580025843.XA patent/CN106460093B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106460093B (zh) | 2018-02-02 |
JPWO2015178499A1 (ja) | 2017-05-25 |
CN106460093A (zh) | 2017-02-22 |
WO2015178499A1 (ja) | 2015-11-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101853745B1 (ko) | 수소화 붕소나트륨의 제조방법 및 제조장치 | |
JP6392777B2 (ja) | 1,3,3,3−テトラフルオロプロペンの製法 | |
EP2893976B1 (en) | Copper-based catalyst precursor, method for manufacturing same, and hydrogenation method | |
JP4313361B2 (ja) | Ru及び又はRhの塩化処理方法 | |
CN101988157A (zh) | 用于回收钼和钴的方法 | |
JPS63418B2 (ja) | ||
JP6547177B2 (ja) | ニッケル−珪素合金の製造方法 | |
JP2004091496A (ja) | 微小不均一系触媒作用下でのアルカリ金属低級アルコラートおよびアルカリ金属高級アルコラートの製造法 | |
JPH0120134B2 (ja) | ||
EP2840062A1 (en) | Method for utilizing fluoroalkyl iodide | |
US4596895A (en) | Process for the catalytic preparation of alkali alcoholates | |
US2643935A (en) | Process for making aluminum oxide | |
CZ2003619A3 (cs) | Způsob znovuzískání kovů spalovaním kov-obsahujících bázických iontoměničových pryskyřic | |
CN108136386A (zh) | 制备钌/铁/碳载体催化剂的方法 | |
JP3485757B2 (ja) | アルカリアルコラートの接触反応による製造のための方法 | |
JPH0326339A (ja) | 鉄触媒の製造方法および該触媒を使用するニトリルの水素化による1級アミンの製造方法 | |
US4250119A (en) | Process for the production of acetone from isobutyraldehyde | |
CN101722012A (zh) | 一种成型活化金属固定床催化剂 | |
CN106316795A (zh) | 一种催化加氢制备二氟乙醇的方法 | |
CN106564896A (zh) | 一种提取金刚石的方法 | |
US6657091B2 (en) | Catalytic preparation of alkali metal alkoxides | |
JPH04156944A (ja) | メタノール解離触媒 | |
JP6532055B2 (ja) | 金属粒子担持触媒、触媒組成物、および、ヒドロキシ脂肪酸の製造方法 | |
JP4424192B2 (ja) | 複合酸化物触媒の製造方法 | |
JP2017197514A (ja) | トリメチルヘキサメチレンジアミンの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180517 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190315 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190424 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190522 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190522 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190523 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190604 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6547177 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |