骨架镍催化剂的一种活化方法

骨架镍催化剂的一种活化方法内蒙古工业大学李丰年一、 骨架镍催化剂简介骨架镍又叫雷尼镍，原料是镍铝合金粉。骨架镍表面上是细小的灰色粉末，但从微观角度上，粉末中的每个微小颗粒都是一个立体多孔结构，这种多孔结构使得它的表面积大大增加，极大的表面积带来的是很高的催化活性，这就使得雷尼镍作为一种异相催化剂被广泛用于有机合成和工业生产的氢化反应中，作为催化剂而使用。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SW5PPm目数80-1202、片碱：NaOHN99.9%(Wt/Wt)3、软水：CL-W10PPm总硬度W0.03mmol/L三、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 N100m2/g四、 所需设备1、 活化釜（搪瓷釜）：1000L 1台2、 塑料桶： 25L 5个五、 活化原理：反应方程式如下：2Ni-Al+2NaOH+2H2O=2Ni+2NaAlO2+3H2六、 活化程序1、 往活化釜中加入550Kg软水，开搅拌，开夹套蒸汽阀，升温至50笆，关蒸汽阀门。2、 向活化釜中缓慢投入60Kg镍铝合金粉。3、 取100Kg片碱，缓慢加入活化釜中，使釜液温度自然上升至85笆左右，并维持处于沸腾状态。4、 加完片碱后，在80-90笆，保温1-1.5小时。5、 保温结束后，停止搅拌，静置10分钟左右，用自吸泵排出大部分上层清液，再加入600Kg软水，升温至80-90笆，开搅拌洗涤，搅拌10分钟左右，再静置10分钟左右，用自吸泵排出上部清液，直至洗涤液PH值达到8-9,方可放出催化剂，用软水保存在塑料桶中。6、 放出的催化剂必须保存在软水中，在三天内用完，否则催化剂的活性有所降低。7、 催化剂的活性判断：捞取少许催化剂放在滤纸上，自燃烧透8层以上为合格；燃烧速度过快说明活性较强，在加氢反应中，虽然能提高加氢反应速度，但催化剂循环套用次数较少，寿命较短，经济型差；燃烧速度过慢活性较弱，在加氢反应中，加氢反应速度也慢，延长反应时间，也不利于加氢生产；因此催化剂的活性既不能过强，也不能太弱，必须保证在一个适当的状态，这样，既有利于加氢反应，也能增加循环套用次数，相应提高经济效益。8、催化剂活化比例：催化剂：碱液=1:8-10（Wt/Wt）碱液浓度：15-18%9、合金粉每批加入60Kg，出催化剂56.8Kg（湿品），收率94.7%左右。七、影响骨架镍催化剂的活性的因素分析：1、 催化剂比表面积的影响：镍催化剂的比表面积越大，吸氢能力就越强，越有利于加氢反应的进行。一般情况下，比表面积达到100m2/g，就可满足反应要求，因此，一般规定比表面积^100m2/go2、 合金颗粒大小对活性的影响：根据《工业催化》2003年2月第11卷第2期上论文介绍，应用氮吸附法、磁测量、X射线衍射宽化法、X射线小角度散射和电镜方法，同时对骨架镍结构进行分析研究，发现颗粒一般在100nm以上，呈海绵状，是由尺寸在2.5-15nm得小颗粒聚结形成的，平均孔径3.4nm，但也有0.7-0.8nm的小孔径出现，Ni为面心立方结构。张文忠等对颗粒大小不同的合金经碱浸取后制得的骨架镍，用XPS、AES、TEM和XRD等测试手段表征，发现小颗粒合金制得的骨架镍含有蜂窝状的多晶镍，而大颗粒合金制得的骨架镍含有一定量的单晶镍，又以单晶镍环绕多晶镍的形式存在。电子衍射花样给出，组成多晶镍的各微晶之间呈位错状态，产生诸如边、角、台阶等高活性表面。这就是大颗粒合金制得的骨架镍活性低于小颗粒合金制得的骨架镍的原因。3、活化反应的温度及时间：温度控制过高，时间过长，可能使铝完全溶解;温度控制过低，时间过短，可能使铝残留过多；实践证明：残铝量在4%〜7%范围内催化剂活性最好，因此活化过程中，要控制活化温度和时间，使铝的残留量维持在4%〜7%。八、结