内蒙古工业大学李丰年：骨架镍催化剂的制作与应用

内蒙古工业大学李丰年：骨架镍催化剂的制作与应用

一种骨架镍催化剂的活化方法 李丰年 内蒙古工业大学 1.骨架镍催化剂简介 骨架镍又称雷尼镍，原料是镍铝合金粉末。骨架镍从表面看是细小的灰色粉末，但从微观上看，粉末中每一个微小颗粒都是三维多孔结构，这种多孔结构大大增加了它的表面积，极大表面积带来很高的催化活性，使得雷尼镍广泛应用于有机合成和工业生产加氢反应中作为非均相催化剂，用作催化剂。二、制作骨架镍催化剂所需原料 1、镍铝合金粉：镍47.5%（Wt/Wt）铝52.5%（Wt/Wt）杂质目80-120 2、片状烧碱：.9%（Wt/Wt） 3、软水：CL-总硬度W0./L 3、成品骨架镍催化剂指标（湿品）：外观灰色或黑色颗粒镍N90%（Wt）铝4-6%（Wt）pH值8-9活性N5mlH/g.min2比表面积/g 4、所需设备 1、活化釜（搪瓷釜）：一台 2、塑料桶：25L5 5、活化原理：反应方程式如下：2Ni-Al+2NaOH+2H2O=2Ni++3H2 6、活化步骤 1、将550Kg软水加入到活化釜，开动搅拌，打开夹套蒸汽阀门，加热到50度，关闭蒸汽阀门。2、将60Kg镍铝合金粉缓慢加入活化釜中。

3、取100Kg片碱慢慢加入活化釜中，使釜液温度自然升至85℃左右并维持沸腾状态。4、加完片碱后，在80-90℃保温1-1.5小时。5、保温完成后，停止搅拌，静置10分钟左右，用自吸泵将上层清液大部分放出，再加入600Kg软水，加热到80-90℃，开动搅拌洗涤，搅拌约10分钟，静置10分钟左右，用自吸泵将上层清液放出，直至洗涤液PH值达到8-9为止，然后将催化剂放出，用软水盛放在塑料桶中保存。 6、放出的催化剂必须存放在软水中，并在三天内用完，否则会降低催化剂的活性。7、催化剂活性的测定：取少量催化剂，放在滤纸上，烧穿8层以上即为合格。燃烧速度过快，说明活性强，在加氢反应中，虽然可以提高加氢反应速度，但催化剂使用次数较少，寿命短，经济型差。燃烧速度过慢，说明活性弱，在加氢反应中，加氢反应速度也慢，延长反应时间不利于加氢生产。所以，催化剂的活性不宜过强或过弱，必须保持在适当的状态。这样，有利于加氢反应，可以增加循环次数，相应地提高经济效益。 8、催化剂活化配比：催化剂：碱溶液=1：8-10（Wt/Wt）碱溶液浓度：15-18%9、每批加入合金粉60Kg，得催化剂（湿品）56.8Kg，收率约94.7%。

七、影响骨架镍催化剂活性的因素分析：1、催化剂比表面积的影响：镍催化剂的比表面积越大，其吸氢能力越强，越有利于加氢反应的进行。一般情况下，100m2/g的比表面积即可满足反应要求。因此，一般将比表面积规定为100m2/g。合金粒度对活性的影响：据2003年2月《工业催化》第11卷第2期发表的论文，采用氮吸附法、磁性测量、X射线衍射增宽法、X射线小角散射及电子显微镜等对骨架镍结构进行分析研究，发现其颗粒一般在100nm以上，呈海绵状，是由尺寸为2.5-15nm的小颗粒聚集而成。平均孔径为3.4nm，但也有0.7-0.8nm的小孔。Ni为面心立方结构。张文忠等利用XPS、AES、TEM及XRD测试方法对不同粒径合金碱浸得到的骨架镍进行了表征，发现小颗粒合金得到的骨架镍中含有蜂窝状多晶镍，而大颗粒合金得到的骨架镍中含有一定量的单晶镍，这些单晶镍以单晶镍包围多晶镍的形式存在。电子衍射谱图显示组成多晶镍的微晶处于位错状态，产生了棱、角、台阶等活性较高的表面，这就是大颗粒合金得到的骨架镍活性不如小颗粒合金的原因。3、活化反应的温度与时间：温度过高、时间过长，可能会使铝完全溶解；温度过低、时间过短，可能残留铝过多；实践证明，残留铝量在4%～7%范围内催化剂活性最好。因此，活化过程中应控制活化温度和时间，使残留铝量保持在4%～7%范围内。8.结论采用本方法活化的骨架镍催化剂应用于生产，使加氢反应稳定进行，加氢转化率达99.8%以上，循环次数明显增加，催化剂加入量明显减少，生产效率大大提高。