Способ получения никелевого катализатора гидрирования ароматических углеводородов

 

Описывается способ получения никелевого катализатора гидрирования ароматических углеводородов, включающий нанесение никеля на порошкообразный алюмооксидный носитель с последующим формированием гранулированного катализатора, отличающийся тем, что в качестве алюмооксидного носителя используют α-Al₂O₃, нанесение металлического никеля осуществляют путем химического восстановления из раствора, содержащего соль никеля, восстановитель и комплексообразователь, с последующей промывкой в воде и сушкой при температуре 120-150°С, формирование гранул катализатора в виде пористых пластинок осуществляют путем плазменного напыления на инертные подложки. Технический результат - увеличение активности никелевого катализатора гидрирования при меньшем давлении в системе, исключение стадии предварительного активирования катализатора, а также повышение его механической прочности. 1 табл.

Изобретение относится к области химической и нефтехимической промышленности, а именно к производству никелевых катализаторов на алюмооксидных носителях, и может быть использовано в процессах гидрирования ароматических углеводородов.

Известен способ получения никелевого катализатора путем пропитки носителя (Al₂O₂ определенной формы и пористой структуры) водными растворами солей никеля с последующей прокалкой и восстановлением в токе водорода (Сеттерфилд Ч. Практический курс гетерогенного катализа. - М.: Мир, 1984, с. 185). Процесс в присутствии такого катализатора ведут при температурах 150-200^oC и давлении около 3 МПа.

Основным недостатком данного способа является использование в качестве носителя низкотемпературных форм оксида алюминия (бемит, псевдобемит, γ-Al₂O₃ и др. ), что позволяет получать катализатор определенной пористой структуры, но одновременно снижает его механическую прочность.

Более близким к изобретению по технической сущности является способ получения, основанный на механическом смешении компонентов в присутствии жидкой фазы. В частности, способ получения катализатора, содержащего 50% NiO (39,3% Ni), путем смешения основного карбоната никеля с алюмооксидным носителем (смесь α-Al₂O₃ и γ-Al₂O₃ при соотношении 0,05:0,95) в присутствии пептизатора - водного раствора аммиака, с последующей сушкой при 100-120^oC и прокалкой при 300-500^oC, измельчением, смешением с графитом и таблетированием (RU, патент, 2102145, кл. В 01 J 37/04, 1998).

Перед проведением процесса гидрирования катализатор активируют в токе водорода при 200^oC в течение 6 часов. В присутствии данного катализатора конверсия ароматического углеводорода (бензола) составляет 70% при давлении 1,0 МПа, скорости подачи водорода - 15 л/ч и объемной скорости подачи сырья - 3 ч^-1.

Тем не менее никелевый катализатор, получаемый по данному способу, обладает недостаточной активностью и требует применения высокого давления водорода.

В основу изобретения поставлена задача увеличить активность никелевого катализатора гидрирования при меньшем давлении в системе, исключить стадию предварительного активирования катализатора, а также повысить его механическую прочность.

Сущность изобретения заключается в получении никелевого катализатора гидрирования нанесением металлического никеля на порошок алюмооксидного носителя (α-Al₂O₃), путем химического восстановления из раствора, содержащего соль никеля, восстановитель и комплексообразователь, с последующей промывкой в воде и сушкой при температуре 120-150^oC и получением пористых структур в виде пластинок путем плазменного напыления на инертные подложки.

Способ получения катализатора осуществляется следующим образом.

Расчет количества исходного порошка носителя (α-Al₂O₃) в зависимости от заданного содержания никеля в катализаторе проводится по формуле: G NiCl₂ 6H₂O - содержание хлорида никеля в растворе (г/л); V - объем раствора; n - количество регенераций; (% Ni) - заданное процентное содержание никеля в готовом катализаторе.

В раствор, содержащий 48 г/л хлорида никеля и 70 г/л цитрата натрия (комплексообразователь), всыпают 220 г/л порошка оксида алюминия, тщательно перемешивают и оставляют на 5-6 часов при температуре 20-25^oC. Данная операция обеспечивает активирование порошка носителя перед покрытием его никелем. Затем добавляют 200 мл/л гидразин гидрата (восстановитель) и при постоянном перемешивании, добавляя гидроксид натрия, доводят pH раствора до значения 13-14 и поддерживают ее постоянной. Постепенно нагревают раствор до температуры 70-80^oC. Проверяют цвет раствора с помощью стеклянной трубочки. При обесцвечивании раствор регенерируют, вводя в него сухую соль хлорида никеля (48 г/л). Количество регенераций определяется заданным содержанием никеля в катализаторе.

По окончании процесса полученный порошок тщательно промывают сначала 6-7 раз водопроводной водой, затем 1-2 раза дистиллированной. Сушат при температуре 120-150^oC.

С помощью плазменной установки получают пористые плазменные структуры в виде пластинок. Режим плазменного напыления выбирают с учетом получения максимальной пористости структуры при достаточной механической прочности.

Каталитические свойства полученных образцов никелевых катализаторов исследовали в реакции гидрирования ароматических углеводородов (толуола) на микропилотной установке проточного типа при давлении - 0,25 МПа, скорости подачи водорода - 18 л/ч и объемной скорости подачи сырья - 0,5 ч^-1. Результаты каталитических испытаний образцов с различным содержанием никеля представлены в таблице.

Как видно из данных, представленных в таблице, никелевый катализатор, полученный предлагаемым способом, при температуре 150^oC и низком давлении (0,25 МПа) обеспечивает полную конверсию толуола при меньшем, по сравнению с прототипом, содержании никеля (22%). Использование в качестве носителя α-Al₂O₃ и плазменного метода формирования структуры катализатора позволяет повысить его механическую прочность.

Формула изобретения

Способ получения никелевого катализатора гидрирования ароматических углеводородов, включающий нанесение никеля на порошкообразный алюмооксидный носитель с последующим формированием гранулированного катализатора, отличающийся тем, что в качестве алюмооксидного носителя используют α-Al₂O₃, нанесение металлического никеля осуществляют путем химического восстановления из раствора, содержащего соль никеля, восстановитель и комплексообразователь, с последующей промывкой в воде и сушкой при температуре 120 - 150^oС, формирование гранул катализатора в виде пористых пластинок осуществляют путем плазменного напыления на инертные подложки.

РИСУНКИ

Рисунок 1