RU2630956C1 - Oxide-nickel catalyst production method - Google Patents
Oxide-nickel catalyst production method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630956C1 RU2630956C1 RU2016135841A RU2016135841A RU2630956C1 RU 2630956 C1 RU2630956 C1 RU 2630956C1 RU 2016135841 A RU2016135841 A RU 2016135841A RU 2016135841 A RU2016135841 A RU 2016135841A RU 2630956 C1 RU2630956 C1 RU 2630956C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carrier
- nickel
- oxide
- solution
- temperature
- Prior art date
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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/04—Alumina
-
- 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/755—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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии приготовления оксидно-никелевого катализатора на инертном носителе с регулируемой толщиной поверхностного активного слоя.The invention relates to a technology for the preparation of an oxide-nickel catalyst on an inert carrier with an adjustable thickness of the surface active layer.
Оксид никеля обладает высокой каталитической активностью и используется в качестве катализатора в реакциях метанирования, конверсии, гидрирования, полимеризации, разложения ряда неорганических соединений, таких как озон, перекись водорода, оксидов азота и др. [Справочник Каталитические свойства веществ / Бакуменко Т.Т., Киев, «Наукова Думка», 1968, с. 925-931].Nickel oxide has a high catalytic activity and is used as a catalyst in the reactions of methanation, conversion, hydrogenation, polymerization, decomposition of a number of inorganic compounds, such as ozone, hydrogen peroxide, nitrogen oxides, etc. [Catalytic properties of substances / Bakumenko TT, Kiev, Naukova Dumka, 1968, p. 925-931].
Известен способ получения оксидных катализаторов на инертном носителе - т.н. нанесенные катализаторы (в качестве инертных носителей применяют такие материалы, как силикагель, алюмосиликаты, оксиды алюминия, магния и др.), который включает стадию пропитки носителя водными растворами солей активного компонента катализатора [Крылов О.В. Гетерогенный катализ, М.: «Академкнига», 2004, с. 210-213]. Получение катализатора данным способом включает следующие стадии: 1) вакуумирование носителя; 2) последовательная пропитка носителя растворами реагентов, один из которых является солью активного компонента; 3) отделение неиспользованных растворов после каждой стадии пропитки; 4) промывка и последующая сушка; 5) прокаливание.A known method of producing oxide catalysts on an inert carrier - the so-called supported catalysts (materials such as silica gel, aluminosilicates, aluminum, magnesium oxides, etc. are used as inert carriers), which includes the step of impregnating the carrier with aqueous solutions of salts of the active component of the catalyst [O. Krylov Heterogeneous Catalysis, M .: "Academic Book", 2004, p. 210-213]. Obtaining a catalyst by this method includes the following stages: 1) evacuation of the carrier; 2) sequential impregnation of the carrier with reagent solutions, one of which is a salt of the active component; 3) separation of unused solutions after each stage of impregnation; 4) washing and subsequent drying; 5) calcination.
В процессе пропитки носителя состав раствора, содержащего соль активного компонента, меняется, а максимальное введение активного компонента при однократной пропитке ограничено его растворимостью [Сеттерфильд Ч. Практический курс гетерогенного катализа, М.: «Мир», 1984, с. 106-108].In the process of impregnation of the carrier, the composition of the solution containing the salt of the active component changes, and the maximum introduction of the active component with a single impregnation is limited by its solubility [Setterfield C. Practical course of heterogeneous catalysis, M .: Mir, 1984, p. 106-108].
Пропитка может быть однократной и многократной [Мухленов И.П. Катализ в кипящем слое, Л.: «Химия», 1978, с. 102]. Многократную пропитку используют тогда, когда за один раз невозможно нанести требуемое количество солей (в частности, при относительно низкой растворимости солей). После каждой пропитки соли переводят термообработкой в нерастворимое состояние. Поэтому при многократной пропитке технология значительно усложняется.Impregnation can be single and multiple [Mukhlenov I.P. Fluidized Bed Catalysis, L .: Chemistry, 1978, p. 102]. Repeated impregnation is used when it is impossible to apply the required amount of salts at a time (in particular, at relatively low solubility of salts). After each impregnation, the salts are transferred by heat treatment to an insoluble state. Therefore, with multiple impregnation, the technology is much more complicated.
Известно, что для эффективной работы каталитически активного оксидного слоя, нанесенного на инертный носитель, достаточно толщины 0,3-0,5 мм [L. Louis Hegedus, Jack С. Summers, James С. Schlatter, Kenneth Baron Poison-resistant catalysts for the simultaneous control of hydrocarbon, carbon monoxide, and nitrogen oxide emissions Journal of Catalysis, Volume 56, Issue 3, 1979, Pages 321-335].It is known that for the effective operation of the catalytically active oxide layer deposited on an inert carrier, a thickness of 0.3-0.5 mm is sufficient [L. Louis Hegedus, Jack C. Summers, James C. Schlatter, Kenneth Baron Poison-resistant catalysts for the simultaneous control of hydrocarbon, carbon monoxide, and nitrogen oxide emissions Journal of Catalysis, Volume 56, Issue 3, 1979, Pages 321-335] .
Толщина каталитически активного слоя определяется технологическим процессом, в котором участвует катализатор. Толщина каталитически активного слоя зависит от степени износа катализатора и, соответственно, срока его эксплуатации.The thickness of the catalytically active layer is determined by the process in which the catalyst is involved. The thickness of the catalytically active layer depends on the degree of wear of the catalyst and, accordingly, its life.
Более глубокая пропитка носителя является нецелесообразной из-за избыточного расхода солей активного компонента, что повышает стоимость готового катализатора.A deeper impregnation of the carrier is impractical due to the excessive consumption of salts of the active component, which increases the cost of the finished catalyst.
Характерным свойством пропитанных носителей является неравномерность распределения активного компонента по сечению гранулы. Известно деление нанесенных катализаторов на четыре основные типа (см. фиг. 1): I - с равномерным распределением; II - «корочковый», у которых активный компонент сосредоточен у периферии гранул; III - активный компонент сосредоточен в центре гранулы (так называемый «яичный желток»); IV - активный компонент расположен в средней области, удаленной как от центра, так и от внешней поверхности зерна катализатора [L. Louis Hegedus, Jack С. Summers, James С. Schlatter, Kenneth Baron Poison-resistant catalysts for the simultaneous control of hydrocarbon, carbon monoxide, and nitrogen oxide emissions Journal of Catalysis, Volume 56, Issue 3, 1979, Pages 321-335; Neimark A.V., Kheifez L.J., Fenelonov V.B. Theory of preparation of supported catalysts. - Industr. and Eng. Chem. Prod. Res. and Develop., 1981, vol. 20, p. 439-450].A characteristic property of impregnated carriers is the uneven distribution of the active component over the cross section of the granule. It is known that the supported catalysts are divided into four main types (see Fig. 1): I — with a uniform distribution; II - “crusted”, in which the active component is concentrated at the periphery of the granules; III - the active component is concentrated in the center of the granule (the so-called "egg yolk"); IV - the active component is located in the middle region, remote both from the center and from the outer surface of the catalyst grain [L. Louis Hegedus, Jack C. Summers, James C. Schlatter, Kenneth Baron Poison-resistant catalysts for the simultaneous control of hydrocarbon, carbon monoxide, and nitrogen oxide emissions Journal of Catalysis, Volume 56, Issue 3, 1979, Pages 321-335; Neimark A.V., Kheifez L.J., Fenelonov V.B. Theory of preparation of supported catalysts. - Industr. and Eng. Chem. Prod. Res. and Develop., 1981, vol. 20, p. 439-450].
В настоящее время известен способ приготовления катализатора для очистки водородсодержащих газов от окиси и двуокиси углерода путем осаждения активного компонента из раствора его соли (нитрат никеля) [Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №237115 от 16.12.1967, МПК6 B01J 23/755, B01J 37/03, опубл. 12.11.1969, бюл. №8]. Данная технология совместного осаждения многостадийна. Недостатком данного способа является наличие стадии фильтрации, промывки до полного отсутствия нитратов, что приводит к появлению стоков и недостаточной прочности поверхностного каталитически активного слоя.Currently, there is a known method of preparing a catalyst for the purification of hydrogen-containing gases from carbon monoxide and carbon dioxide by precipitating the active component from a solution of its salt (nickel nitrate) [Description of the invention to USSR copyright certificate No. 237115 of 12.16.1967, IPC 6 B01J 23/755, B01J 37/03, publ. 11/12/1969, bull. No. 8]. This co-deposition technology is multi-stage. The disadvantage of this method is the presence of a filtration stage, washing to a complete absence of nitrates, which leads to the appearance of effluents and insufficient strength of the surface catalytically active layer.
Известен также способ приготовления никелевых катализаторов путем пропитки инертного носителя раствором, содержащим соединения никеля в виде аммиаката никеля или аммиачно-карбонатного комплекса никеля, с последующей термической обработкой, размолом, уплотнением и таблетированием [Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №272283 от 31.05.1967, МПК6 B01J, 23/755, опубл. 03.06.1970, бюл. №19]. К недостаткам данного способа относится необходимость формования гранул таблетированием. В процессе таблетирования в результате создаваемого давления происходит переуплотнение таблетируемого материала, и в получаемой таблетке катализатора формируется неблагоприятная пористая структура, характеризующаяся низким значением общей пористости и значительным преобладанием микропор, что приводит к снижению активности катализатора. Кроме того, катализатор, полученный данным способом, имеет повышенный насыпной вес и значительный разброс значений прочности отдельных таблеток. Недостатком таких катализаторов является также пониженная термостабильность.There is also a method of preparing nickel catalysts by impregnating an inert carrier with a solution containing nickel compounds in the form of nickel ammonia or an ammonia-carbonate complex of nickel, followed by heat treatment, grinding, compaction and tableting [Description of the invention to USSR copyright certificate No. 272283 of 05/31/1967, IPC 6 B01J, 23/755, publ. 06/03/1970, bull. No. 19]. The disadvantages of this method include the need for molding pellets by tabletting. In the process of tabletting, as a result of the created pressure, the tableted material is densified, and an unfavorable porous structure is formed in the resulting catalyst tablet, characterized by a low total porosity and a significant predominance of micropores, which leads to a decrease in the activity of the catalyst. In addition, the catalyst obtained by this method has an increased bulk density and a significant variation in the strength values of individual tablets. The disadvantage of such catalysts is also reduced thermal stability.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения катализатора метанирования путем пропитки носителя на основе оксида алюминия раствором, содержащим соединения никеля, с последующей термической обработкой катализатора, отличающийся тем, что носитель прокаливают при температуре 700°С, пропитывают одно-, или двух-, или трех-, или четырехкратно раствором нитрата никеля концентрации 200 г/л, сушат при температуре 100-120°С, прокаливают при температуре 450-500°С со скоростью подъема температуры не выше 1°С/мин, затем проводят пропитку аммиачно-карбонатным раствором с концентрацией NH3 - 100-120 г/л, СО2 - 90-100 г/л, сушат при температуре 100-120°С и прокаливают при температуре 450-500°С [Описание изобретения к патенту РФ №2472587 от 03.11.2011, МПК B01J 37/00, B01J 37/02, B01J 21/04, B01J 23/755, С07С 1/04, С07С 9/04, опубл. 20.01.2013]. Исследование полученного настоящим способом катализатора показал, что толщина каталитического активного слоя в нем составляет 100-150 мкм.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is a method for producing a methanation catalyst by impregnating an alumina-based support with a solution containing nickel compounds, followed by heat treatment of the catalyst, characterized in that the support is calcined at a temperature of 700 ° C, impregnated with one or two, or three, or four times a solution of nickel nitrate concentration of 200 g / l, dried at a temperature of 100-120 ° C, calcined at a temperature of 450-500 ° C at a speed the temperature does not exceed 1 ° C / min, then they are impregnated with an ammonia-carbonate solution with a concentration of NH 3 - 100-120 g / l, CO 2 - 90-100 g / l, dried at a temperature of 100-120 ° C and calcined at temperature 450-500 ° C [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2472587 dated 03.11.2011, IPC B01J 37/00, B01J 37/02, B01J 21/04, B01J 23/755,
Недостатками данного способа являются: повышенный расход каталитически активного компонента в результате его выделения во всем объеме носителя, длительная продолжительность осуществления данного способа из-за необходимости многократного проведения операций пропитки раствором нитрата никеля, сушки, прокаливания и, как следствие этого, повышение себестоимости готового катализатора, а также наличие большого количества выбросов в атмосферу оксидов азота, образующихся в результате термического разложения нитратов, что очень актуально при промышленном производстве катализатора. При эксплуатации настоящих катализаторов оказалось, что имеющейся толщины каталитического активного слоя недостаточно для противодействия естественному механическому износу катализатора, что приводит к сокращению площади каталитически активного слоя и, соответственно, времени протекания химических процессов.The disadvantages of this method are: increased consumption of the catalytically active component as a result of its separation in the entire volume of the carrier, the long duration of the implementation of this method due to the need for multiple operations of impregnation with a solution of nickel nitrate, drying, calcination and, as a consequence, an increase in the cost of the finished catalyst, as well as the presence of a large number of emissions of nitrogen oxides resulting from the thermal decomposition of nitrates, which is very important in the industrial production of the catalyst. During the operation of the present catalysts, it turned out that the available thickness of the catalytic active layer is insufficient to counteract the natural mechanical wear of the catalyst, which leads to a reduction in the area of the catalytically active layer and, accordingly, the duration of chemical processes.
Задача, решаемая настоящим изобретением, и достигаемый технический результат заключаются в создании способа получения в промышленных объемах оксидно-никелевого катализатора на инертном носителе с регулируемой толщиной поверхностного оксидно-никелевого слоя и снижении числа технологических операций его производства, а также увеличении скорости процесса и снижении экологической нагрузки на окружающую среду за счет уменьшение выбросов в атмосферу оксидов азота.The problem solved by the present invention and the technical result achieved are to create a method for producing in industrial volumes an oxide-nickel catalyst on an inert carrier with an adjustable thickness of the surface oxide-nickel layer and reducing the number of technological operations of its production, as well as increasing the speed of the process and reducing the environmental load on the environment by reducing emissions of nitrogen oxides into the atmosphere.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в способе получения оксидно-никелевого катализатора, включающем пропитку носителя на основе оксида алюминия раствором нитрата никеля, дальнейшую сушку при температуре 100-120°С и прокаливание при температуре 450-500°С, носитель предварительно однократно пропитывают аммиачно-карбонатным раствором с концентрацией NH3 - 30-40 г/л, СО2 - 80-90 г/л, затем носитель промывают дистиллированной водой и проводят однократную гидротермальную обработку в растворе нитрата никеля с концентрацией 100-300 г/л, при температуре 50-80°С в течение 1-4 часов, причем толщину поверхностного каталитически активного слоя формируют в пределах 350-650 мкм.To solve the problem and achieve the claimed technical result in a method for producing an oxide-nickel catalyst, comprising impregnating an alumina-based carrier with a solution of nickel nitrate, further drying at a temperature of 100-120 ° C and calcining at a temperature of 450-500 ° C, the carrier is previously once impregnated with ammonia-carbonate solution with a concentration of NH 3 - 30-40 g / l, CO 2 - 80-90 g / l, then the carrier is washed with distilled water and a single hydrothermal treatment in a solution of nickel nitrate with a concentration of 100-300 g / l, at a temperature of 50-80 ° C for 1-4 hours, and the thickness of the surface catalytically active layer is formed within 350-650 microns.
Настоящее изобретение иллюстрируется следующими материалами, где:The present invention is illustrated by the following materials, where:
- на фиг. 1 схематично показано типовое деление нанесенных катализаторов на четыре основные типа;- in FIG. 1 schematically shows a typical division of supported catalysts into four main types;
- на фиг. 2 показана фотография общего вида образцов инертного алюмооксидного носителя;- in FIG. 2 shows a photograph of a general view of samples of an inert alumina carrier;
- на фиг. 3 показана фотография общего вида полученного согласно изобретению катализатора «корочкового» типа на образце носителя фиг. 2;- in FIG. 3 shows a photograph of a general view of a “crust” type catalyst obtained according to the invention on a carrier sample of FIG. 2;
- на фиг. 4 приведена фотография поперечного среза катализатора фиг. 3 со средней толщиной каталитически активного слоя оксида никеля на инертном носителе ≈450 мкм.- in FIG. 4 is a cross-sectional photograph of the catalyst of FIG. 3 with an average thickness of a catalytically active nickel oxide layer on an inert carrier ≈450 μm.
Предлагаемый способ получения оксидно-никелевого каталитически активного поверхностного слоя толщиной 350-650 мкм на инертном носителе обладает рядом преимуществ по сравнению с другими способами, это:The proposed method for producing an oxide-nickel catalytically active surface layer 350-650 μm thick on an inert carrier has several advantages over other methods, these are:
- оптимальное использованием активного компонента вследствие формирования каталитически активного слоя регулируемой толщины;- optimal use of the active component due to the formation of a catalytically active layer of controlled thickness;
- сокращение числа технологических операций до однократной пропитки;- reducing the number of technological operations to a single impregnation;
- упрощение технологического процесса и сокращение времени его проведения;- simplification of the technological process and reduction of its time;
- снижение нагрузки на окружающую среду в результате уменьшения количества вредных выбросов в атмосферу газообразных оксидов азота, образующихся в результате термического разложения нитратов;- reducing the environmental burden as a result of reducing the amount of harmful emissions of gaseous nitrogen oxides resulting from the thermal decomposition of nitrates;
- полностью отсутствуют вредные стоки.- completely no harmful effluents.
В общем случае способ получения оксидно-никелевого катализатора включает предварительную пропитку носителя на основе оксида алюминия аммиачно-карбонатным раствором с концентрацией NH3 - 30-40 г/л, СО2 - 80-90 г/л, затем носитель промывают дистиллированной водой и проводят однократную гидротермальную обработку в растворе, содержащем нитрат никеля в концентрации 100-300 г/л при температуре 50-80°С в течение 1-4 часов, подвергают его дальнейшей сушке при температуре 100-120°С и прокаливанию при температуре 450-500°С. В результате получают катализатор с толщиной поверхностного каталитически активного слоя в пределах 350-650 мкм.In the General case, the method of producing an oxide-Nickel catalyst includes pre-impregnation of the carrier based on aluminum oxide with an ammonia-carbonate solution with a concentration of NH 3 - 30-40 g / l, CO 2 - 80-90 g / l, then the carrier is washed with distilled water and spend a single hydrothermal treatment in a solution containing nickel nitrate in a concentration of 100-300 g / l at a temperature of 50-80 ° C for 1-4 hours, subjected to further drying at a temperature of 100-120 ° C and calcination at a temperature of 450-500 ° FROM. The result is a catalyst with a thickness of the surface catalytically active layer in the range of 350-650 microns.
Однократная пропитка носителя аммиачно-карбонатным раствором с концентрацией NH3 - 30-40 г/л, СО2 - 80-90 г/л производится перед его последующей, такой же однократной обработкой раствором нитрата никеля с концентрацией 200 г/л, что позволяет исключить полное заполнение инертного носителя и обеспечить формирование каталитически активного поверхностного оксидно-никелевого слоя регулируемой толщины, которая зависит от продолжительности и температуры гидротермальной обработки инертного носителя. Концентрация аммиачно-карбонатного раствора с нижними пределами NH3 и СО2 30 и 80 г/л, соответственно, не обеспечивает формирование необходимой толщины каталитически активного слоя оксида никеля 350-650 мкм, а концентрация с верхними пределами 40 и 90 г/л, соответственно, способствует полному заполнению всего объема инертного носителя (на всю глубину), что приводит к нерациональному перерасходу нитрата, а следовательно, и оксида никеля.A single impregnation of the carrier with an ammonia-carbonate solution with a concentration of NH 3 - 30-40 g / l, CO 2 - 80-90 g / l is carried out before its subsequent, the same single treatment with a solution of nickel nitrate with a concentration of 200 g / l, which eliminates complete filling of the inert carrier and to ensure the formation of a catalytically active surface oxide-nickel layer of controlled thickness, which depends on the duration and temperature of the hydrothermal treatment of the inert carrier. The concentration of ammonia-carbonate solution with the lower limits of NH 3 and СО 2 of 30 and 80 g / l, respectively, does not provide the formation of the required thickness of the catalytically active layer of nickel oxide 350-650 μm, and the concentration with the upper limits of 40 and 90 g / l, respectively , contributes to the complete filling of the entire volume of the inert carrier (to the entire depth), which leads to irrational overspending of nitrate, and hence nickel oxide.
При времени гидротермальной обработки носителя раствором нитрата никеля менее 1 часа не удается получить активный поверхностный слой более 350 мкм. При времени гидротермальной обработки носителя раствором нитрата никеля более 4 часов толщина активного поверхностного слоя превышает 650 мкм, что связано с увеличением расхода никельсодержащего раствора.At a time of hydrothermal treatment of the support with a nickel nitrate solution of less than 1 hour, it is not possible to obtain an active surface layer of more than 350 microns. When the hydrothermal treatment of the carrier with a nickel nitrate solution for more than 4 hours, the thickness of the active surface layer exceeds 650 μm, which is associated with an increase in the flow rate of the nickel-containing solution.
При температурах ниже 50°С гидротермальной обработки носителя раствором нитрата никеля при времени 3-4 часа происходит медленное формирование каталитически активного поверхностного слоя и его толщина не превышает известные из прототипа 100-150 мкм, которую можно увеличить за счет существенного увеличения времени процесса, что является недостатком с технологической точки зрения. При температурах выше 80°С гидротермальной обработки носителя раствором нитрата никеля даже при времени 1 час и более, резко возрастает возгонка аммиака и паров воды, что приводит к размыванию границы каталитически активного поверхностного слоя, увеличению глубины пропитки инертного носителя и, соответственно, экономически неэффективному увеличению расхода никельсодержащего раствора.At temperatures below 50 ° C of hydrothermal treatment of the carrier with a nickel nitrate solution at a time of 3-4 hours, the catalytically active surface layer is slowly forming and its thickness does not exceed the known from the prototype 100-150 microns, which can be increased due to a significant increase in the process time, which is disadvantage from a technological point of view. At temperatures above 80 ° C of hydrothermal treatment of the carrier with a solution of nickel nitrate even at a time of 1 hour or more, the sublimation of ammonia and water vapor sharply increases, which leads to erosion of the boundary of the catalytically active surface layer, an increase in the depth of impregnation of an inert carrier, and, accordingly, an economically ineffective increase Nickel-containing solution flow rate.
Гидротермальная обработка предварительно пропитанного аммиачно-карбонатным раствором носителя в растворе, содержащем нитрат никеля, может быть проведена на любом известном оборудовании, например, в типовом выпарном аппарате с обратным холодильником.Hydrothermal treatment of a carrier previously impregnated with an ammonia-carbonate solution in a solution containing nickel nitrate can be carried out using any known equipment, for example, in a typical evaporator with reflux condenser.
Следует отметить, что существует возможность практически неограниченной вариативности разнообразных сочетаний технологических параметров в заявленных пределах, что, тем не менее, позволяет получить разнообразные варианты катализатора с требуемой толщиной каталитически активного слоя, которые будут отличаться друг от друга допустимыми или рекомендуемыми издержками на их производство.It should be noted that there is the possibility of practically unlimited variability of various combinations of technological parameters within the stated limits, which, nevertheless, allows one to obtain various catalyst options with the required thickness of the catalytically active layer, which will differ from each other by acceptable or recommended costs for their production.
Как показывают результаты проведенных исследований, толщина активного слоя оксида никеля более 650 мкм не приводит к повышению эффективности работы катализатора.As the results of the studies show, the thickness of the active layer of nickel oxide of more than 650 μm does not lead to an increase in the efficiency of the catalyst.
Настоящее изобретение иллюстрируется следующими Примерами.The present invention is illustrated by the following Examples.
Пример 1 - опытно-промышленное получение партии катализаторов.Example 1 - pilot production of a batch of catalysts.
Вначале готовят аммиачно-карбонатный раствор. Для получения 25 литров раствора смешивают 11,75 л водного раствора аммиака (концентрации 12,84 моль/л) и 13,25 л водного раствора гидрокарбоната аммония (концентрации 2 моль/л). Полученный аммиачно-карбонатный раствор содержит NH3 - 35 г/л, CO2 - 85 г/л.First, an ammonia-carbonate solution is prepared. To obtain 25 liters of a solution, 11.75 L of an aqueous solution of ammonia (concentration of 12.84 mol / L) and 13.25 L of an aqueous solution of ammonium bicarbonate (concentration of 2 mol / L) are mixed. The resulting ammonia-carbonate solution contains NH 3 - 35 g / l, CO 2 - 85 g / l.
Активную окись алюминия в форме шаров диаметром 18-18,5 мм с 7 отверстиями диаметром 3 мм, состоящий из смеси высокотемпературной и низкотемпературной форм оксида алюминия в соотношении от 0,05:0,95 до 0,50:0,50 (в пересчете на Al2O3), однократно пропитывают аммиачно-карбонатным раствором, затем носитель промывают дистиллированной водой, которую возвращают в технологический процесс, и проводят гидротермальную обработку в растворе нитрата никеля с концентрацией 200 г/л при 60°С в течение 1 часа в выпарном аппарате объемом 25 л с обратным холодильником. Далее пропитанные носители просушивают при 110-120°С и прокаливают при температуре 450-500°С.Active alumina in the form of balls with a diameter of 18-18.5 mm with 7 holes with a diameter of 3 mm, consisting of a mixture of high-temperature and low-temperature forms of alumina in a ratio of 0.05: 0.95 to 0.50: 0.50 (in terms of on Al 2 O 3 ), once impregnated with an ammonia-carbonate solution, then the carrier is washed with distilled water, which is returned to the process, and hydrothermal treatment is carried out in a solution of nickel nitrate with a concentration of 200 g / l at 60 ° C for 1 hour in evaporation 25 liter unit with reflux condenser. Then, the impregnated carriers are dried at 110-120 ° C and calcined at a temperature of 450-500 ° C.
Готовый катализатор имеет толщину каталитически активного поверхностного слоя 250-300 мкм.The finished catalyst has a catalytically active surface layer thickness of 250-300 microns.
Пример 2Example 2
Способ осуществляют по Примеру 1, но проводят гидротермальную обработку в растворе нитрата никеля с концентрацией 200 г/л при 60°С в течение 2 часов. Процессы сушки и прокаливания выполняют по Примеру 1. Готовый катализатор имеет толщину каталитически активного поверхностного слоя 350-400 мкм.The method is carried out according to Example 1, but carry out hydrothermal treatment in a solution of Nickel nitrate with a concentration of 200 g / l at 60 ° C for 2 hours. The drying and calcination processes are carried out according to Example 1. The finished catalyst has a catalytically active surface layer thickness of 350-400 microns.
Пример 3Example 3
Способ осуществляют по Примеру 1, но проводят гидротермальную обработку в растворе нитрата никеля с концентрацией 200 г/л при 70°С в течение 2 часов. Процессы сушки и прокаливания выполняют по Примеру 1.The method is carried out according to Example 1, but carry out hydrothermal treatment in a solution of Nickel nitrate with a concentration of 200 g / l at 70 ° C for 2 hours. The drying and calcination processes are performed according to Example 1.
Готовый катализатор имеет толщину каталитически активного поверхностного слоя 450-500 мкм.The finished catalyst has a catalytically active surface layer thickness of 450-500 microns.
Пример 4Example 4
Способ осуществляют по Примеру 1, но проводят гидротермальную обработку в растворе нитрата никеля с концентрацией 200 г/л при 70°С в течение 2,5 часов. Процессы сушки и прокаливания выполняют по Примеру 1. Готовый катализатор имеет толщину каталитически активного поверхностного слоя 500-550 мкм.The method is carried out according to Example 1, but carry out hydrothermal treatment in a solution of Nickel nitrate with a concentration of 200 g / l at 70 ° C for 2.5 hours. The drying and calcination processes are carried out according to Example 1. The finished catalyst has a catalytically active surface layer thickness of 500-550 microns.
Пример 5Example 5
Способ осуществляют по Примеру 1, но проводят гидротермальную обработку в растворе нитрата никеля с концентрацией 200 г/л при 80°С в течение 3 часов. Процессы сушки и прокаливания выполняют по Примеру 1. Готовый катализатор имеет толщину каталитически активного поверхностного слоя 550-650 мкм.The method is carried out according to Example 1, but carry out hydrothermal treatment in a solution of Nickel nitrate with a concentration of 200 g / l at 80 ° C for 3 hours. The drying and calcination processes are carried out according to Example 1. The finished catalyst has a catalytically active surface layer thickness of 550-650 μm.
Таким образом, производитель имеет возможности изготовить под конкретные нужды потребителей катализаторы с требуемой толщиной каталитически активного поверхностного слоя.Thus, the manufacturer is able to manufacture catalysts with the required thickness of the catalytically active surface layer for the specific needs of consumers.
Эксплуатация полученных катализаторов показала их преимущества по сравнению с аналогичными известными катализаторами и, в первую очередь, следует отметить возможность получения продуктов с небольшими издержками и в промышленных объемах. Увеличенная по сравнению с аналогами толщина поверхностного каталитически-активного слоя катализаторов обеспечивает их более длительную эксплуатацию, с сохранением требуемых технологических показателей в части времени протекания химических процессов.The operation of the obtained catalysts showed their advantages in comparison with similar known catalysts and, first of all, it should be noted the possibility of obtaining products with low costs and in industrial volumes. The thickness of the surface catalytically active layer of catalysts increased in comparison with analogs ensures their longer operation, while maintaining the required technological parameters in terms of the time that chemical processes take place.
В результате использования изобретения был создан способ получения в промышленных объемах оксидно-никелевого катализатора на инертном носителе с регулируемой толщиной поверхностного оксидно-никелевого слоя, снизилось число технологических операций его производства, увеличились скорости процесса и уменьшилась экологическая нагрузка на окружающую природную среду за счет существенного снижения выбросов в атмосферу оксидов азота.As a result of the use of the invention, a method was created for producing in an industrial medium an oxide-nickel catalyst on an inert carrier with an adjustable thickness of the surface oxide-nickel layer, the number of technological operations for its production decreased, the process speeds increased, and the environmental load on the environment decreased due to a significant reduction in emissions into the atmosphere of nitrogen oxides.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016135841A RU2630956C1 (en) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | Oxide-nickel catalyst production method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016135841A RU2630956C1 (en) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | Oxide-nickel catalyst production method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2630956C1 true RU2630956C1 (en) | 2017-09-15 |
Family
ID=59893900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016135841A RU2630956C1 (en) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | Oxide-nickel catalyst production method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2630956C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113710361A (en) * | 2019-05-20 | 2021-11-26 | 庄信万丰股份有限公司 | Catalyst preparation method |
| CN115501887A (en) * | 2022-08-18 | 2022-12-23 | 浙江鸿盛化工有限公司 | Catalyst and preparation method and application thereof |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU272283A1 (en) * | METHOD FOR PREPARING NICKEL CATALYSTS | |||
| SU1042605A3 (en) * | 1977-12-12 | 1983-09-15 | Сосьете Шимик Де Ля Гранд Паруасс (Фирма) | Catalyst of amination of ethanol amine |
| RU2102145C1 (en) * | 1996-09-05 | 1998-01-20 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Химтэк" | Method of producing nickel catalyst for hydrogenation |
| KR20090100473A (en) * | 2008-03-20 | 2009-09-24 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | Nickel catalyst supported of mesoporous alumina prepared by hydrothermal method using cationic surfactant as a templating agent, preparation method thereof and hydrogen production method by steam reforming of liquefied natural gas using said catalyst |
| RU2472587C1 (en) * | 2011-11-03 | 2013-01-20 | Российская Федерация от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации | Method of producing methanation catalyst |
| US20130202508A1 (en) * | 2012-02-07 | 2013-08-08 | Jeffrey Scott Hepburn | Exhaust treatment system including a nickel-based catalyst |
| RU2528988C1 (en) * | 2013-06-03 | 2014-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НИАП-КАТАЛИЗАТОР" | Method of producing methanation process catalyst |
-
2016
- 2016-09-06 RU RU2016135841A patent/RU2630956C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU272283A1 (en) * | METHOD FOR PREPARING NICKEL CATALYSTS | |||
| SU1042605A3 (en) * | 1977-12-12 | 1983-09-15 | Сосьете Шимик Де Ля Гранд Паруасс (Фирма) | Catalyst of amination of ethanol amine |
| RU2102145C1 (en) * | 1996-09-05 | 1998-01-20 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Химтэк" | Method of producing nickel catalyst for hydrogenation |
| KR20090100473A (en) * | 2008-03-20 | 2009-09-24 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | Nickel catalyst supported of mesoporous alumina prepared by hydrothermal method using cationic surfactant as a templating agent, preparation method thereof and hydrogen production method by steam reforming of liquefied natural gas using said catalyst |
| RU2472587C1 (en) * | 2011-11-03 | 2013-01-20 | Российская Федерация от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации | Method of producing methanation catalyst |
| US20130202508A1 (en) * | 2012-02-07 | 2013-08-08 | Jeffrey Scott Hepburn | Exhaust treatment system including a nickel-based catalyst |
| RU2528988C1 (en) * | 2013-06-03 | 2014-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НИАП-КАТАЛИЗАТОР" | Method of producing methanation process catalyst |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113710361A (en) * | 2019-05-20 | 2021-11-26 | 庄信万丰股份有限公司 | Catalyst preparation method |
| CN113710361B (en) * | 2019-05-20 | 2023-09-26 | 庄信万丰股份有限公司 | Catalyst preparation method |
| CN115501887A (en) * | 2022-08-18 | 2022-12-23 | 浙江鸿盛化工有限公司 | Catalyst and preparation method and application thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2070089C1 (en) | Catalyst for selective oxidation of sulfur compounds and method for selective oxidation of sulfur compounds to elemental sulfur | |
| DK171038B1 (en) | Absorbent, catalyst or precursor materials thereof, process for making the same, and process for steam reforming | |
| US4001144A (en) | Process for modifying the pore volume distribution of alumina base catalyst supports | |
| CA2403899A1 (en) | Shell catalysts, method for producing the same, and the use thereof | |
| RU2630956C1 (en) | Oxide-nickel catalyst production method | |
| JP2015508708A5 (en) | ||
| CN101913912A (en) | Method for coating cordierite honeycomb | |
| JP6236647B2 (en) | Alumina particles | |
| JP2018521848A (en) | Catalyst and process for isomerizing olein from olefin-containing hydrocarbon-based mixtures having 4 to 20 carbons | |
| RU2622035C1 (en) | Catalyst of dehydration of paraffin hydrocarbons, method of its production and method for dehydrated hydrocarbons using this catalyst | |
| CN105688891B (en) | A kind of high initial activity catalyst and preparation method thereof for preparing propylene by dehydrogenating propane | |
| RU2472587C1 (en) | Method of producing methanation catalyst | |
| CN103736524B (en) | The preparation method of hydrocarbon conversion catalyst carrier | |
| RU2528988C1 (en) | Method of producing methanation process catalyst | |
| RU2478429C1 (en) | Catalyst, method for production thereof and method for transalkylation of benzene with diethylbenzenes using said catalyst | |
| JP2016050132A (en) | Alumina particle | |
| JP2020506043A (en) | Chromium catalyst material and methods of making and using it | |
| CN109433257A (en) | A kind of catalyst of preparing ethene by oxidative dehydrogenation of ethane with carbon dioxide and preparation method thereof | |
| RU2687265C1 (en) | Method of producing catalyst in form of composite material with distributed spherical hollow particles | |
| CN112898111B (en) | Method for preparing mono-olefin by hydrogenating diolefin | |
| CN112007625B (en) | Alpha-alumina carrier, preparation method, silver catalyst and application | |
| KR101633985B1 (en) | Supported mixed metal oxide catalyst for dehydrogenation of buthane and preparing method of the same | |
| KR100633381B1 (en) | New Supported Bimetallic Platinum Catalysts and Their New Preparation Method | |
| Kim et al. | Ni/MgO-MgAl2O4 catalysts with bimodal pore structure for steam-CO2-reforming of methane | |
| JPS6333416B2 (en) |