Способ получения оксида никеля

 

Оксид никеля получают путем термического разложения при температуре 820- 1370°С водного раствора нитрата никеля, содержащего раствор нитрата цирконила или тетранитрата циркония при атомном соотношении никельщирконий 30-650°С и диспергированного в потоке высокотемпературного воздуха. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. Ж 1797993 А1 (я)я В 01 J 21/06, С 01 G 53/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ .:;", ",",;- „, К Д8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4890045/26 (22) 13.12.90 (46) 28.02.93.Бюл. N. 8 (71) Институт общей и неорганической химии АН УССР и Днепропетровский хим и к о-технологический институт им.Ф.Э.Дзержинского (72) П.Н.Воронин, А.В.Гершун, П.Н.Цыбулев, Л.Г.Романовская, В.И.Приходько, А,А.Недвига, В.В.Белов, В,Д,Пархоменко и О.В.Исаев (56) Journ,of Catalysis, Н.54 N.2.1978. р.197206.

Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности к технологии катализаторов и может быть использовано для приготовления каталитических контактов на основе оксида никеля для реакций гидрирования и дегидрирования.

Цель изобретения — повышение стабил ьности оксида никеля и его каталитической активности в реакции гидроаминирования диэтиленгликоля.

Сущность изобретения состоит в следующем.

В водный раствор нитрата никеля добавляют водный раствор нитрата цирконила или водный раствор тетранитрата циркония, стабилизированный азотной кислотой. Сырьевой раствор диспергируют через форсунку в плазмохимический реактор, где генераторами плазмы — плазмотронами формируется поток высокотемпературного воздуха с начальной температурой 2000-4000 К.

Потоки высокотемпературного воздуха и дис-. пергированного сырьевого раствора смешиваются и в зоне синтеза при температуре

970-1370 К в потоке протекают процессы (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДА НИКЕЛЯ (57) Оксид никеля получают путем термического разложения при температуре 8201370 С водного раствора нитрата никеля, содержащего раствор нитрата цирконила или тетранитрата циркония при атомном соотношении никель:цирконий 30-650 С и диспергированного в потоке высокотемпературного воздуха, 1 табл. термического разложения солей и формирования оксида никеля. Далее поток охлаждают за счет смешения с холодным воздухом и на фильтре порошок оксида никеля отделяют от газа.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, 389,3 г гексагидрата нитрата никеля растворяют в 600 мл воды. К раствору добав- 4 ляют водный раствор нитрата цирконила Q (примеры 1, 2; 6,.7) или тетранитрата циркония (примеры 3, 4, 5, 8. 9) до атомного соот- 0 ношения никель/цирконий равного "С". 0

Полученный сырьевой раствор диспергиру- (р ют форсункой в поток высокотемпературного воздуха в проточный плазмохимический реактор, где в зоне синтеза поддерживают температуру синтеза. Поток охлаждают при смешении его с холодным воздухом и на фильтре отделяют порошок оксида никеля от газа. При оценке качества порошка использованы следующие показатели: однофазность порошка, условия восстановления до степени восстановления 0,65-0.8, каталитическая активность.

1797993

Каталитическую активность определяли в проточном каталитическом реакторе в реакции гидроаминирования диэтиленгликоля в присутствии аммиака и водорода при температуре 490 К. времени контакта 5-8 с, нагрузке по диэтиленгликолю 0,12-0,16 1/ч, после 16-ти часовой разработки в реакционной газовой смеси, в процессе которой .структура катализатора стремилась прийти в равновесие с реакционной средой. Показателем каталитической активности является конверсия диэтиленгликоля, выраженная в процентах.

В примере 14 (способ по прототипу) оксид никеля получают прокаливанием на воздухе при температуре 770 К в течение 3 ч гексагидрата нитрата никеля.

Прим ры получения образцов и показа, тели их качества сведены в таблице, При уменьшении атомного соотношения N//Zr ниже 30 в системе появляется фаза свободного диоксида циркония, что свидетельствует об избыточности содержания в оксиде никеля (пример 6). При увеличении соотношения Ni/Zr свыше 650 количество циркония слишком мало, чтобы оказать существенное влияние на восстанавливаемость и активность оксида никеля (пример 7). При понижении температуры в ,зоне формирования оксида никеля ниже

820 К не достигается необходимая степень взаимодействия оксида никеля и циркония, 30

Однофазность определялась по результатам рентгенофаэового анализа, проводимого на рентгеновском дифрактометре типа

ДРОН.

Восстановление проводилось двумя способами;

1) неизотермически на дериватографе в услоВиях линейного нагревания со скоростью 5 град/мин в среде состава: водород— .30, азот — 70 об,$ . Показателем в этом случае являлась температура достижения степени восстановления 0,7;

2) изотермически в проточном реакторе для испытаний катализаторов на .активность. При этом в реактор загружали гранулированный образец оксида фракцией 1-5 мм обьемом 25 куб.см, Восстановление проводят смесью 50 об. (, водорода и 50 об. азота. Температура восстановления — 550 К.

Степень восстановления определяют по вы- 20 делению воды с контролем через каждые 30 мин. В случае, если необходимая для реакции степень восстановления не достигается на данной температуре, то температуру повышают на 20 К. Показателем тут является общее время восстановления и конечная температура восстановления. ! чтобы повлиять на качество продукта (пример 8). При увеличении температуры в зоне реакции свыше 1370 К (пример 9) не наблюдается увеличения каталитической активности, так как высокая степень термообработки вызывает, вероятно, спекание оксида никеля с цирконием с образованием неактивных структур типа тугоплавкой керамики и приводит к перерасходу энергоресурсов при синтезе. При атомном соотношении Nl/Zr 30-650 и проведении термического разложения путем диспергирования водного раствора нитратов никеля и циркония в поток высокотемпературного воздуха при температуре s зоне реакции

820-1370 К достигается высокая степень взаимодействия оксида никеля с модифицирующим его цирконием (примеры 1-5, 10-13), что приводит к затрудненной восстанавливаемости оксида никеля, а следовательно к получению более стабильных и более активных каталитических контактов в реакциях органического синтеза, в сравнении"с оксидом никеля, приготовленным по способу-прототипу (пример 14).

Таким образом, предложенное техническое решение обладает перед прототипом следующими техническими преимуществами; более высокая стабильность получаемых из оксида никеля каталитических контактов, обусловленная значительным затруднением в восстановлении оксида, проявляющимся в увеличении температуры восстановления на 20-60 К и времени восстановления в 2-6 раз; более высокая каталитическая активность в реакции гидроаминирования спиртов, проявляющаяся в увеличении конверсии диэтиленгликоля в 2 раза.

Вышеописанные преимущества технического решения определяют целесообразность его использования в качестве компонента смесевых катализаторов для процессов гидрирования, дегидрирования, гидроаминирования органических соединений, а также окисления и дожигания. Формула изобретения

Способ получения оксида никеля, включающий термическое разложение водного раствора нитрата никеля путем его диспергирования в потоке высокотемпературного воздуха с последующим отделением получаемого оксида никеля, о тл и ч а ю щи и с я тем, что„с целью повышения стабильности оксида никеля и его каталитической активности в реакции гидроаминирования диэтиленгликоля, перед термическим разложением s водный раствор нитрата никеля дополнительно вводят раствор нитрата цир1797993 термическое разложение ведут при 8201370 С. конила или тетранитрата циркония при атомном отношении никель-цирконий 30-650, а

Каталитическая актив ность (Конверсия диэтиленr- ликоля, Конечная тем и е ратура восстановления, К

Время восстановления,час

Фазовый состав

Температура достижения степени восстановления 0,7, час

Температура синтеза, К

СоотноМпп шение

Nl/Zr "С"

8

76

66

590

4

1420

110

755

Оксид никеля

Прототип

550

710

Составитель П. Воронин

Техред M.Ìoðãåí Tàë Корректор М. Самборская

Редактор Т. Горячева

Заказ 733 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2

4

1070

Оксид никеля

Оксид никеля

Оксид никеля

Оксид никеля

Оксид никеля

Оксид никеля, диоксид циркония

Оксид никеля

Оксид никеля

Оксид никеля

760

11

7

590

91

93

84