непирофорный скелетный никелевый катализатор для гидрирования непредельных органических соединений

Формула изобретения

НЕПИРОФОРНЫЙ СКЕЛЕТНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГИДРИРОВАНИЯ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ содержащий металлический никель и электроотрицательный металл, оксид никеля и оксид электроотрицательного металла, отличающийся тем, что в качестве электроотрицательного металла катализатор содержит металл, выбранный из группы, включающей алюминий, магний, галлий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оксид никеля 0,01 - 3,0

Электроотрицательный металл 4,80 - 5,50

Оксид электроотрицательного металла 0,19 - 3,50

Металлический никель Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии, в частности к производству катализаторов, используемых в процессах гидрогенизации ароматических нитросоединений, растительных жиров, глюкозы, а также в качестве активных составляющих электродов электрохимических устройств различного назначения.

Известен непирофорный скелетный никелевый катализатор, содержащий в своем составе, мас. % : Ni 82,7; NiO 3,9 ; Al 5,7; Al₂O₃ 7,7 (А.с. СССР N 649819, 1974). К недостаткам этого катализатора относится его низкая активность в реакции гидрирования, например малеата калия при 293 К. Скорость гидрирования составляет 20-24 см³/мин г.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является непирофорный скелетный никелевый катализатор (А.с. СССР N 1334437, 1985, Фасман А.Б. и др.), содержащий, мас.%: Ni 83,3; NiO 3,7; Al 5,3, Al₂O₃ 7,7. Недостатком указанного катализатора является его низкая активность в процессе гидрирования непредельных органических соединений. Скорость гидрирования малеата калия в 0,1н. растворе гидроксида калия составляет 70 см³/мин г.

Целью изобретения является повышение активности катализатора в процессах гидрирования непредельных органических соединений.

Поставленная цель достигается тем, что непирофорный скелетный никелевый катализатор, содержащий металлический никель, его оксид, электроотрицательный металл и его оксид, в отличие от известного содержит электроотрицательный металл, выбранный из группы алюминия, галлия и магния, и его оксид при следующих соотношениях компонентов, мас.%: Ni 88,0-95,0; NiO 0,01-3,0; электроотрицательный металл, выбранный из группы алюминия, галлия, магния или их смеси, 4,8-5,5 и оксид электроотрицательного компонента 0,2-4,5.

Сущность изобретения состоит в том, что активность скелетного никелевого катализатора, как оказалось, существенно зависит от его химического состава. Причем, чем больше в катализаторе металлических составляющих, особенно никеля, тем выше его активность, а чем выше содержание электроотрицательного компонента и оксида никеля, тем ниже его активность. Так, если в составе катализатора содержится менее 88% металлического никеля, а оксида алюминия - более 0,2%, то скорость гидрирования малеата калия составляет менее 80,0 см³/мин г. Высокое содержание оксида никеля, более 3 мас.%, в катализаторе также неблагоприятно. Это обусловлено тем, что в условиях насыщения катализатора водородом не формируется его оптимальная пористая структура.

В связи с этим обнаруженный состав непирофорного скелетного никелевого катализатора, содержащего, мас. %: Ni 95,0; Al 4,8; NiO 0,01 и Al₂O₃ 0,2, является оптимальным. Активность его в реакции гидрирования малеата калия в 0,1 н.гидроксиде калия или в воде составляет 90-110 см³/мин г.

П р и м е р 1. 2 г никельалюминиевого сплава (1:1) с размером частиц менее 100 мкм вносят в колбу, содержащую 300 мл 10%-ного раствора КОН, выщелачивают на кипящей водяной бане 1,5 ч. Отмывают катализатор от щелочи дистиллированной водой до рН промывных вод около 7,0. Катализатор подвергают термообработке под слоем аргона в течение 40 мин при повышенных температурах 300 К. Охлаждают катализатор под слоем воздуха до комнатной температуры и анализируют его состав с помощью химического, электрохимического и дериватографического методов. Полученный катализатор содержит, мас.%: Ni 92,0; NiO 0,5; Al 5,5; Al₂O₃ 2,0.

100 мг полученного непирофорного скелетного никелевого катализатора помещают в каталитическую "утку", приливают 25 см³ раствора 0,1 н. гидроксида калия. Систему промывают и насыщают водородом до обратимого водородного потенциала, под непрерывным потоком водорода приливают 5 см³ 5%-ного раствора малеата калия, систему герметизируют, включают встряхивающее устройство и гидрируют при 313 К. Скорость гидрирования определяют по изменению объема поглощенного водорода в единицу времени. Активность катализатора, полученного в примере 1, составляет 81,0 см³/мин г.

П р и м е р 2. Непирофорный скелетный никелевый катализатор, полученный как и в примере 1, содержит в своем составе, мас. %: Ni 92,3; NiO 0,4; Al 5,8; Al₂O₃ 1,5. Cкорость гидрирования составляет 94,0 см³/мин г.

П р и м е р 3. Непирофорный скелетный никелевый катализатор, содержащий в своем составе, мас.%: Ni 92,8; NiO 0,4; Al 6,0; Al₂O₃ 0,8, готовят аналогично примеру 1. Скорость гидрирования малеата калия составляет 96,0 см³/мин г.

В таблице приведены данные по влиянию состава катализатора на его активность в реакции гидрирования малеата калия в 0,1 н. растворе гидроксида калия при 313 К. Из данных таблицы следует, что предлагаемый непирофорный скелетный никелевый катализатор обладает в 1,3-3,1 раза большей активностью, чем состав по прототипу в одинаковых условиях гидрирования малеата калия.

П р и м е р 4. 100 мг непирофорного скелетного никелевого катализатора, содержащего, мас.%: Ni 90-91,4; NiO 1,9-2,3; Ga 2,7-2,8; Ga₂O₃ 3,8-4,1, помещают в каталитическую утку и гидрируют как и в примерах 1-3. Скорость гидрирования малеата калия достигает 105-170 см³/мин г катализатора.

П р и м е р 5. Катализатор, содержащий в своем составе, мас.%: Ni 95,0; Mg 2,1; MgO 2,9, обеспечивает скорость гидрирования малеата калия 20-210 см³/мин г катализатора.