Никель Ренея , иначе «скелетный никель» - твёрдый микрокристаллический пористый никелевый катализатор , используемый во многих химико-технологических процессах; способ его приготовления предложил в 1926 году американский инженер Мюррей Реней. Представляет собой серый высокодисперсный порошок (размер частиц обычно 400-800 нм), содержащий, помимо никеля, некоторое количество алюминия (до 15 масс.%) и насыщенный водородом (до 33 ат.%). Частицы порошка имеют большое количество пор, вследствие чего удельная поверхность составляет около 100 м²/г. Никель Ренея пирофорен , то есть самовоспламеняется на воздухе при комнатной температуре, поэтому его хранят под слоем воды , спирта либо бензина.

Никель Ренея широко применяется как катализатор разнообразных процессов гидрирования или восстановления водородом органических соединений (например, гидрирования аренов , алкенов , растительных масел и т. п.). Ускоряет также и некоторые процессы окисления кислородом воздуха. Структурная и тепловая стабильность никеля Ренея позволяет использовать его в широком диапазоне условий проведения реакции; в лабораторной практике возможно его многократное использование. Никель Ренея каталитически значительно менее активен, чем металлы платиновой группы , но значительно дешевле последних.

Источники

  • Некрасов Б. В. Основы общей химии. - М .: Химия, 1973. - Т. 2. - С. 340.
  • Реми Г. Курс неорганической химии. - М .: Мир, 1974. - Т. 2. - С. 703.

Напишите отзыв о статье "Никель Ренея"

Отрывок, характеризующий Никель Ренея

– И сюртучок коротенький, и стриженые волосы; точно, ну точно из бани… папа, бывало…
– Я понимаю, что он (князь Андрей) никого так не любил, как его, – сказала княжна Марья.
– Да, и он особенный от него. Говорят, что дружны мужчины, когда совсем особенные. Должно быть, это правда. Правда, он совсем на него не похож ничем?
– Да, и чудесный.
– Ну, прощай, – отвечала Наташа. И та же шаловливая улыбка, как бы забывшись, долго оставалась на ее лице.

Пьер долго не мог заснуть в этот день; он взад и вперед ходил по комнате, то нахмурившись, вдумываясь во что то трудное, вдруг пожимая плечами и вздрагивая, то счастливо улыбаясь.
Он думал о князе Андрее, о Наташе, об их любви, и то ревновал ее к прошедшему, то упрекал, то прощал себя за это. Было уже шесть часов утра, а он все ходил по комнате.
«Ну что ж делать. Уж если нельзя без этого! Что ж делать! Значит, так надо», – сказал он себе и, поспешно раздевшись, лег в постель, счастливый и взволнованный, но без сомнений и нерешительностей.
«Надо, как ни странно, как ни невозможно это счастье, – надо сделать все для того, чтобы быть с ней мужем и женой», – сказал он себе.
Пьер еще за несколько дней перед этим назначил в пятницу день своего отъезда в Петербург. Когда он проснулся, в четверг, Савельич пришел к нему за приказаниями об укладке вещей в дорогу.
«Как в Петербург? Что такое Петербург? Кто в Петербурге? – невольно, хотя и про себя, спросил он. – Да, что то такое давно, давно, еще прежде, чем это случилось, я зачем то собирался ехать в Петербург, – вспомнил он. – Отчего же? я и поеду, может быть. Какой он добрый, внимательный, как все помнит! – подумал он, глядя на старое лицо Савельича. – И какая улыбка приятная!» – подумал он.
– Что ж, все не хочешь на волю, Савельич? – спросил Пьер.
– Зачем мне, ваше сиятельство, воля? При покойном графе, царство небесное, жили и при вас обиды не видим.
– Ну, а дети?
– И дети проживут, ваше сиятельство: за такими господами жить можно.
– Ну, а наследники мои? – сказал Пьер. – Вдруг я женюсь… Ведь может случиться, – прибавил он с невольной улыбкой.
– И осмеливаюсь доложить: хорошее дело, ваше сиятельство.
«Как он думает это легко, – подумал Пьер. – Он не знает, как это страшно, как опасно. Слишком рано или слишком поздно… Страшно!»

Никелевые катализаторы (катализатор Сабатье, никель Ренея и др.) и катализаторы на основе никеля (медно-никелевые, карбонат никеля и т.д.) широко применяют в синтезе лекарственных субстанций.

Непирофорный никелевый катализатор получают : разложением формиата никеля в среде парафина при температуре 250-270 °С, восстановлением нитрата никеля водородом при высокой температуре (катализатор Сабатье ) и другими методами:

Активность никелевого катализатора Сабатье зависит от температуры его приготовления. Оптимальная температура 300-320 °С.

Восстановление по методу Сабатье и Сендеренаведут в газовой фазе, пропуская над никелем (или через слой катализатора) смесь водорода с парами восстанавливаемого вещества.

Скелетный катализатор никель Ренеяготовят из сплава никеля и алюминия, растворением алюминия в водной щелочи в виде алюмината (20 % раствор щелочи, 50 °С). Никель Ренея имеет специфическую пористую структуру и содержит большое количество сорбированного водорода и гидрида никеля. Он пирофорен (способен к самовозгоранию на воздухе), поэтому его хранят под слоем воды. Активность катализатора зависит от способа получения (концентрации щелочи, температуры, продолжительности выщелачивания и способа промывки) и при хранении катализатора уменьшается.

Восстановление водородом в присутствии никеля Ренея проводят под давлением в автоклавах , как правило, в спиртовой среде. Поскольку катализатор имеет большую плотность и быстро оседает на дно реактора, необходимо хорошее перемешивание . После окончания восстановления, о котором судят по количеству поглощенного водорода, катализатор отделяют фильтрованием, а спирт - отгоняют.

Никелевые катализаторы широко используют для восстановления самых разных соединений. Глубина восстановления зависит от условий ведения процесса и активности катализатора. Так, например, при восстановлении нитробензола водородом в присутствии никеля Ренея под давлением 1 атм. получают анилин, а при 95 атм. циклогексиламин:

Примеры применения катализатора никеля Ренея
в синтезе лекарственных веществ. Правильно выбранные условия реакции и активность катализатора никеля Ренея позволяют реализовать самые разные процессы.

Восстановление изолированных кратных связей, не затрагивая ароматическую систему и другие функциональные группы, ведут при 1-3 МПа и температуре до 50 °С. Тройную связь можно восстановить до двойной, как, например, в одном из методов получения пирролидона (а ), который является полупродуктом в синтезе ряда лекарственных веществ (пирацетама и др.). В синтезе алкалоидов фенантренизохинолинового ряда, и др. веществ двойные связи легко восстанавливаются до одинарной, при этом сохраняются другие функции (б , в ):



Восстановление карбонильных групп до гидроксильной идет легче в альдегидах, чем в кетонах. В качестве примеров приведены реакции гидрирования, которые используются в одном из методов получения средства против паркинсонизма леводопы (а ) и в синтезе адренергического препарата эпинефрина (б ). Такие группы, как сложноэфирная, в этих условиях не восстанавливаются (в ):

Восстановление азотсодержащих групп до аминов на никеле Ренея идет при давлении около 1-2 МПа и температуре около 100 °С. При этих условиях гидрируют нитрогруппу в производствах рентгеноконтрастных веществ (а ), оксим кетона в синтезе антиаритмического препарата мексилетина (в ), цианогруппу при получении папаверина :

Каталитическое восстановление ароматических нитросоединений проходит гладко и приводит, как правило, к первичному амину. Вместо молекулярного водорода можно использовать и гидразин, который при этом дегидрируется до азота. Преимущество восстановления гидразином состоит в селективности данной реакции. Эта селективность теряется в щелочной среде при повышенной температуре (восстановление по Кижнеру-Вольфу).

Восстановление ароматического кольца ведут при 150 ± 30 °С и давлении выше 7 МПа , например, в синтезе ментола из тимола:

Еще раз следует отметить, что ароматическое кольцо аренов восстанавливается наиболее трудно. Остальные соединения, за исключением карбоновых кислот и спиртов, гидрируются в значительно более мягких условиях.

Восстановительное аминирование (реакция альдегидов и кетонов с аммиаком и водородом в присутствии никеля Ренея) является удобным методом получения аминов и используется в синтезах асалина, изопротана, бутамида, бензамона, фенамина и др.:

В синтезе фенамина метилбензилкетон, 12-15 % водный аммиак и никель Ренея нагревают в автоклаве 1 час при 60-65 °С, пропуская водород под небольшим давлением. Затем водород вытесняют азотом, катализатор отфильтровывают под слоем водного аммиака, фильтрат упаривают и получают техническое основание фенамина. Выход продукта 90-91 %.

Использование: в каталитической химии, в производстве катализаторов гидрирования различных классов органических соединений. Сущность изобретения: способ включает приготовление исходной смеси компонентов из алюминия (52 75 мас.) и никеля (25 48 ма.), ее термическую обработку локальным воспламенением в инертной среде с последующим выщелачиванием полученного продукта водным раствором гидроксида натрия. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области каталитической химии, в частности к способам получения катализаторов типа Ренея, и может быть использовано в промышленности при производстве катализаторов для гидрирования различных классов органических соединений. Известны различные способы получения металлических катализаторов, в том числе скелетного никелевого катализатора типа Ренея. Все эти способы включают предварительное получение алюминидов никеля с последующим выщелачиванием алюминия путем обработки их растворами щелочей Известен способ получения никелевого катализатора типа Ренея, путем механохимического синтеза, включающий перетирание смеси исходных порошков никеля и алюминия в высокоскоростных планетарных мельницах при ускорениях 40 60 g, в инертной атмосфере с предыдущим выщелачиванием алюминия от продуктов синтеза. Недостатком данного способа является сложность и энергоемкость процесса приготовления катализатора и его невысокая активность ввиду загрязнения при перетирании Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения никелевого катализатора типа Ренея, включающий приготовление исходной смеси порошков алюминия и никеля, ее термообработку сплавлением в инертной среде в течение 0,5 ч с последующим выщелачиванием полученного продукта при 96 о С в течение 2 ч 20%-ным водным раствором гидроокиси натрия Недостатком этого способа является энергоемкость, сложность и длительность процесса получения исходного сплава и относительно невысокая активность полученного катализатора. Целью изобретения является повышение активности действия катализатора типа Ренея при одновременном упрощении процесса его получения. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения никелевого катализатора типа Ренея, включающем приготовление исходной смеси порошков алюминия и никеля, ее термическую обработку в инертной среде с последующим выщелачиванием полученного продукта водным раствором гидроксида натрия, согласно изобретению, исходную смесь берут при следующем соотношении компонентов, мас. алюминий 52 75; никель 25 48, причем термическую обработку проводят локальным воспламенением указанной смеси, с последующим высокотемпературным реагированием в режиме горения. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Приготавливают исходную смесь из порошков алюминия (52 75 мас.) и никеля (25 48 мас.), прессуют таблетки с относительной плотностью 0,5 0,7. Полученные таблетки помещают в реакционную камеру постоянного давления, заполняют инертной средой, например аргоном, под давлением 4 5 атм. В таблетке локальным воспламенением тепловым импульсом с помощью вольфрамовой спирали, через которую пропускают электрический ток, инициируют процесс горения, в результате которого в смеси начинается самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). В результате в образце возникает узкая зона реакции горения алюминия с никелем 20 30 мкм, которая за счет собственного тепловыделения перемещается по образцу. В итоге получается никельалюминиевый сплав необходимого состава с очень низким содержанием примесей (кислорода, азота) и сохраняющий свой первоначальный объем. После прохождения фронта горения по всему объему образца полученный продукт охлаждают, размалывают и подвергают процессу выщелачивания алюминия известным способом, например водным раствором гидроксида натрия. П р и м е р 1. Готовят смесь из порошков карбонильного никеля (ГОСТ 9722-79) в количестве 29 г (58 мас.) и алюминия (ТУ 48-5-1-72) 21 г (42 мас.). Затем из нее прессуют цилиндрические таблетки диаметром 2 см и высотой 2 см с относительной плотностью 0,6. Таблетки помещают в реакционную камеру СВС, после ее герметизации заполняют аргоном под давлением 4 атм. Локальное воспламенение осуществляют путем подачи электрического тока через вольфрамовую спираль, находящуюся в контакте с таблеткой. В смеси никеля с алюминием проходит образование никельалюминиевого сплава в узкой зоне фронта горения, который перемещается по всему объему таблетки. После окончания процесса синтеза, который длится несколько минут, включая и время остывания целевого продукта, образец извлекают и анализируют. Полученный сплав размалывают и отбирают фракцию 0,5 мм. Скелетный катализатор никеля получают путем выщелачивания 1 г полученного интерметаллида при 60 о С 20%-ным водным раствором гидроксида натрия (100 мл) в течение 2 ч. Затем катализатор тщательно отмывают от следов щелочи промыванием водой и этиловым спиртом и используют для гидрирования гексена-1. С этой целью катализатор в этиловом спирте помещают в термостатированный реактор, промывают эфиром и продувают водородом для освобождения объема реактора от воздуха и паров эфира. В реактор вводят 15 мл гексана-1 и проводят процесс гидрирования в токе водорода при 25 о С и давлении 1 атм. Активность реакции гидрирования, определяемая по полумольному поглощению водорода, составляет 235,3 мл/г кат мин. Селективность действия полученного катализатора определялось путем хроматографического анализа продуктов реакции гидрирования гексена-1. Коэффициент селективности, определенный как отношение содержания в продуктах н-гексана к сумме гексенов-2, равен 2. Другие примеры способа представлены в табл. 1 с указанием условий получения и активности катализатора. В табл. 2 приведена сравнительная селективность заявляемого катализатора и известного при одинаковых условиях гидрирования гексена-1, из которой видно, что селективность несколько выше, чем у известного. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать катализатор типа Ренея, обладающий активностью в 2 4 раза выше по сравнению с известным. Кроме того, способ получения катализатора более прост, чем известный, за счет сокращения времени процесса и снижения его энергоемкости.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЕВОГО КАТАЛИЗАТОРА ТИПА РЕНЕЯ путем приготовления исходной смеси порошков никеля и алюминия, ее термической обработки в инертной среде с последующим выщелачиванием полученного продукта водным раствором гидроокиси натрия, отличающийся тем, что из исходной смеси порошков прессуют таблетки и термическую обработку ведут в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходную смесь берут при следующем соотношении компонентов, мас. Алюминий 52 75 Никель 25 48

Похожие патенты:

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

Изобретение относится к области каталитической гидрогенизации нитрилов до аминов, и в частности динитрилов, таких как адипонитрил, до диаминов, таких как гексаметилендиамин

Изобретение относится к способу получения первичного амина гидрированием нитрилов, при котором реакция превращения протекает в реакционной смеси, которая содержит: (а) по меньшей мере, один нитрил, (б) водород, (в) при необходимости, аммиак и (г) по меньшей мере, один кобальтовый или никелевый катализатор, модифицированный ex situ адсорбцией карбоната щелочного металла или гидрокарбоната щелочного металла, который содержит карбонат или гидрокарбонат щелочного металла в количестве от 2 до 12 мас.%

Изобретение относится к улучшенному способу получения диаминовых соединений гидрированием соединений, содержащих нитрильные группы, реакцией с водородом или газом, содержащим водород, в присутствии катализатора гидрирования на основе никеля Ренея, включающего в качестве легирующих элементов железо, хром и цинк

Изобретение относится к способу приготовления скелетного катализатора гидродеоксигенации продуктов переработки растительной биомассы на основе пеноникеля. Предложенный способ заключается в электролитическом осаждении цинка на пеноникель и термообработке в инертной среде. При этом термообработку проводят при температуре от 650 до 750°C в течение не более 2 ч. Данный способ позволяет упростить приготовление скелетного катализатора, сократить время термообработки и создать пеноникель с развитой пористой поверхностью. 3 ил., 2 пр.

Изобретение относится к катализатору на носителе, его активированной форме, их получению и применению. Описан неактивированный катализатор Ренея на носителе. Катализатор содержит органический полимерный материал-носитель и частицы сплава Ренея. Частицы сплава Ренея нанесены на полимерный материал-носитель, где по существу все частицы являются частично заделанными в материал-носитель. При этом в катализаторе частицы сплава Ренея распределены неравномерно и концентрация частиц в части поверхности этого носителя является большей, чем концентрация частиц сплава Ренея в средней части этого носителя. Активацию катализатора проводят посредством активирования каустическим водным раствором неактивированного катализатора на носителе. Технический результат – получение катализатора Ренея с высокой активностью, хорошей селективностью и легким извлечением металла. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 10 пр.

Изобретение относится к области каталитической химии, в частности к способам получения катализаторов типа Ренея, и может быть использовано в промышленности при производстве катализаторов для гидрирования различных классов органических соединений

Скелетные катализаторы используют в процессах гидрирова­ния Сахаров, жиров, фурфурола, многоядерных хинонов и т. д. Кроме того, они являются составной частью электродов низко­температурных топливных элементов, предназначенных для пре­образования химической энергии в электрическую . Материалами для получения скелетных контактов служат двух - или многокомпонентные сплавы каталитически активных метал­лов с такими веществами, которые можно частично или полностью удалить при обработке растворами сильных электролитов, от­гонке в вакууме или других операциях, основанных на различии их физико-химических свойств. По мере удаления из сплава рас­творимых компонентов происходит перегруппировка атомов оста­ющегося металла в свойственную ему кристаллическую решетку. Так, при выщелачивании АІ из Ni-Аі-сплава атомы никеля пере­страиваются в кубическую гранецентрированную решетку. После удаления из сплава растворимого (например, в щелочи) компо­нента получается почти чистый активный металл в виде мельчай­шего порошка . К каталитически активным относятся пере­ходные металлы; к неактивным - сера, фосфор, алюминий, крем­ний, магний, цинк и ряд других веществ.

Наиболее распространены катализаторы из сплавов никеля с алюминием. Они отличаются высокой активностью, простотой приготовления, хорошей теплопроводностью и высокой механи­ческой прочностью. Эти катализаторы пирофорны, поэтому их

Хранят, транспортируют и работают с ними под слоем жидкости (вода, спирт, метилциклогексан и другие).

В промышленности используют два типа скелетных никелевых катализаторов - катализатор Бага и никель Ренея (пат. США 1563787, 1628191, 1915473). Оба получают из сплава Ni с А1, однако, если никель Ренея представляет собой мелкодисперсный порошок, состоящий из чистого никеля, то ка­тализатор Бага - кусочки никель-алюминиевого сплава (65- 75 % Ni и 35-25 % А1).

Исходные сплавы получают чаще всего пирометаллургическими способами - сплавлением компонентов или алюмотермией. В пос­леднее время используют методы порошковой металлургии - спекание предварительно спрессованных смесей никелевых и алюминиевых порошков в восстановительной или инертной атмо­сфере при 660-700 °С. Реакции между двумя твердыми телами с образованием новой твердой фазы включают процесс диффузии, поскольку реагирующие вещества разделяются образующимся продуктом реакции . Реагирующие вещества сохраняют по­стоянную активность с обеих сторон реакционной поверхности раздела фаз, в связи с чем скорость переноса материала опреде­ляется скоростью нарастания толщины диффузионного слоя про­дукта и выражается формулой

Здесь б-толщина диффузионного слоя продукта; т - время; D - коэф­фициент диффузии; В - постоянная.

Из различных типов печей, пригодных для получения сплава, лучшими являются высокочастотные печи с автоматическим пере­мешиванием компонентов, позволяющие получать катализатор высокого качества.

Для получения активных катализаторов большое значение имеют способ приготовления и состав сплава. При изготовлении никелевого катализатора наиболее приемлемы сплавы, содержа­щие от 40 до 60 % (масс.) активного металла. Повышение содер­жания никеля более 60 % затрудняет разложение сплава щелочью.

Начальные стадии для катализатора Бага и никеля Ренея одинаковы; расплавляют АІ примерно при 660 °С, повышают температуру до 900 - 1200 °С и выдерживают расплав при этой температуре некоторое время, необходимое для удале­ния из металла газов и солей. Далее в расплав вносят никель, при этом температура поднимается до 1900 °С за счет теплоты образования сплава. В процессе сплавления металлов наблюдается смещение их внешних электронных уровней, с чем связывают про - мотирующий эффект вводимой добавки (А1). Особое внимание должно быть обращено на правильный выбор условий охлаждения сплава. При медленном остывании образуется мелкокристалличе­ская структура, что способствует получению (после удаления А1) каталитически активного металла в высокодисперсном состоя­нии. Быстрое же охлаждение благоприятствует образованию крупнокристаллической структуры сплава.

Полученный сплав состоит из Ni3AI, NiAI, Ni2AI3, NiAl3. Считают, что наиболее активные катализаторы дают соединения NiAI 3 и Ni2Al3. Формирование катализатора из Ni2Al3 идет через так называемую скелетную стадию. Часть скелета распадается с образованием мелких частиц никеля. Катализатор же из NiAI3 формируется по растворно-осадительному механизму. В этом слу­чае вместо бидисперсного конгломерата из Ni и недоразрушенного Ni2Al3 получается широкий набор частиц различных диаметров.

Охлажденный катализатор подвергают дроблению. При рав­ных соотношениях Ni и AI сплав хрупок и легко измельчается. С повышением содержания Ni он становится более прочным и дробится с трудом. Для катализатора Бага сплав дробят на куски размером 3-5 мм, для никеля Ренея - до мелкой крошки.

Никель Ренея в промышленных условиях получают в откры­тых аппаратах, снабженных мешалкой и паровой рубашкой . В аппарат заливают 20-30 % раствор NaOH в количестве, превышающем теоретически требуемое для растворения алюми­ния, постепенно вносят измельченный сплав, включают мешалку и ведут процесс выщелачивания при 120 °С, поддерживая постоян­ным объем реагентов. Повышение температуры выщелачивания до 160 °С приводит к увеличению степени дисперсности никеля Ренея. С ростом температуры выщелачивания удельная площадь поверхности катализаторов из NiAl3 монотонно понижается, а из Ni2Al3, наоборот, увеличивается, достигая максимального значения при 100 °С . О количестве выщелоченного алюми­ния судят по объему выделившегося водорода: 2А1 + 2NaOH + 2НаО = 2NaA102 + ЗН2.

Пересчет на сухой газ при нормальных условиях проводят по формуле:

T>0 = 273 (P-PHjO)/. (3.51)

Здесь Gcn - количество сплава, взятое на выщелачивание.

Активность скелетных катализаторов связана с наличием в них водорода в физически адсорбированном и растворенном состояниях . Содержание водорода зависит от температуры выщелачивания:

Температура выщелачивания, °С... . 50 80 100

Объем Н2, см3 на 1 г катализатора. . . 470 160-170 140

Активность, селективность и устойчивость катализаторов за­висят от состояния адсорбированного ими водорода. Важную роль при этом играет выбор метода сушки легкоокисляющихся катали­заторов, в частности скелетного никеля. Рекомендуется тщатель­ная отмывка катализаторов от воды метанолом или другими спиртами алифатического ряда. Наилучшей является сушка ка­тализаторов от воды при низких давлениях и температурах.

После прекращения выщелачивания большую часть раствора сливают, осадок отмывают от щелочи и в виде водной суспензии переводят в специальную емкость. В последнюю добавляют ми­неральное масло, и полностью удаляют воду нагреванием в ва­кууме. Готовый катализатор хранят и транспортируют в виде масляной суспензии. Регенерацию никеля Ренея не производят, срок службы этого катализатора невелик; он быстро отравляется сернистыми, кислородными и азотистыми соединениями. Ка­тализатор Бага можно регенерировать дополнительным выщела­чиванием А1. На скелетных никелевых контактах процессы идут примерно при 100-120 °С и давлении от 2 до 8 МПа в жидкой фазе. Широкие возможности для оптимизации характеристик катализатора Бага, никеля Ренея дает расширение ассортимента неблагородных компонентов исходных сплавов.

Никель обычно используется в виде так называемого "никеля Ренея". Никель Ренея, иначе «скелетный никель» -- твёрдый микрокристаллический пористый никелевый катализатор, используемый во многих химико-технологических процессах. Его структурная и тепловая стабильность позволяет использовать этот катализатор в широком диапазоне условий проведения реакции; в лабораторной практике возможно многократное использование. Никель Ренея каталитически значительно менее активен, чем металлы платиновой группы, но значительно дешевле последних.

В промышленности для производства никелевых катализаторов гидрирования в основном применяют осаждение компонентов из водных растворов и суспензий и пропитку сформированного и специально приготовленного носителя водными растворами активных металлов. Активность гидрирующих катализаторов, полученных методом пропитки носителя, обычно выше активности катализаторов, приготовленных методом соосаждения.

В целом, способ приготовления никелевых катализаторов включает стадии пропитки, высушивания, дегидратации, активации (прокаливания), восстановления и пассивации. Для приготовления осажденных и пропиточных никелевых катализаторов используются следующие процессы:

1) Пропитка носителя (А1 2 О 3 , SiO 2 , уголь, цеолиты) раствором соли, например нитрата никеля. После этого катализатор сушат и прокаливают при высокой температуре (400-500°C) на воздухе.

Смешение осадка активного гидроксида Ni(OH) 2 с гидрогелем носителя. Смешение продолжается 20-30 ч, после чего проводят экструзию, сушку и прокаливание.

  • 2) Нанесение одного осадка на другой. Например, гидроксид никеля осаждают аммиаком из раствора нитрата никеля в присутствии суспензии гидратированного оксида алюминия. Осадок фильтруют, тщательно промывают, сушат и прокаливают при 500°C в течение двух часов на воздухе.
  • 3) Соосаждение. Например, кипящий раствор силиката натрия медленно добавляют к раствору нитрата никеля. Осадок фильтруют и промывают. Можно также аммиачный раствор добавлять к смешанному раствору нитратов никеля и алюминия при 70°C. После этого осадок фильтруют, промывают, сушат и прокаливают.
  • 4) Гидротермальная обработка смешанных осадков. Смешанную пасту Ni(OH) 2 и SiO 2 нагревают с водяным паром в автоклаве в течение 25 часов при температуре 250°C и давлении 50 атм., осадок фильтруют, промывают, сушат и прокаливают.
  • 5) Супергомогенное соосаждение. Смешивают три солевых раствора, например Ni(NO 3) 2 , NaNO 3 и Na 2 Si2O 5 , в результате чего образуется пересыщенный раствор. При быстром перемешивании выделяется однородный осадок, который отделяют, промывают, сушат и прокаливают.

Пропиточные Ni-катализаторы менее активны, чем катализаторы, полученные ионным обменом, поскольку дисперсность никеля в первом случае меньше. Перед проведением реакции катализаторы восстанавливают водородом (иногда реакционной смесью) при 400-500°C. Легче всего подвергаются восстановлению катализаторы, полученные методом пропитки, труднее -- методом соосаждения и гидротермальной обработки. И в промышленности наиболее предпочтительным способом получения катализаторов гидрирования на носителях остается пропитка из водных растворов. При реализации этого метода учитываются последние достижения в области формирования активной фазы катализаторов. Например, установлено, что соблюдение условий, способствующих удержанию металла в носителе в ионной форме (Ni/Al 2 0 3 , Ni/Si0 2), благоприятствует получению активного и стабильного Ni-катализатора гидрирования. В частности, применяют двухстадийное нанесение никеля: на первой стадии в результате ионного обмена в носитель внедряются трудновосстанавливаемые ионы Ni 2+ , а на второй происходит физическая сорбция соли, легко подвергающейся восстановлению. По-видимому, ион Ni 2+ является центром кристаллизации и стабилизации кристаллитов Ni. Нагревание системы Ni/Ti0 2 часто приводит к уменьшению активной поверхности никеля вследствие обволакивания кристаллитов металла оксидом. В этом проявляется эффект сильного взаимодействия металл-носитель. Этот эффект усиливается в присутствии водорода, при этом изменяются активность и селективность катализаторов.

Более перспективным является способ получения низкопроцентных Ni-катализаторов гидрирования путем нанесения смешанных неорганических комплексных солей из водных растворов. Во всех случаях в качестве модификатора или активной фазы используют гетерополисоли с анионами, в состав которых входит Ni или Со, В = Mo, W, V. При их разложении образуются Со --Mo-, Ni -- W- и Ni -- Mo-катализаторы на носителях, однако гетерополисоли могут также служить модификаторами Ni-содержащих катализаторов. Для приготовления гидрирующих катализаторов этого типа с целью моделирования известных Со --Mo-, Со --W- и Ni -- W-катализаторов гидроочистки был осуществлен синтез гетерополисолей никеля. При их разложении на поверхности образовывалась активная фаза. Прежде соли и кислоты такого типа применяли преимущественно в качестве катализаторов окисления, гидратации-дегидратации и других процессов.

Приготовленные методом пропитки носителя гетерополисолями Ni --Mo- и Ni -- W-катализаторы на носителе были испытаны в реакциях гидрирования. Они оказались менее активными, чем промышленные Ni --Mo- и Ni --W-катализаторы. Это объясняется пониженным содержанием в них Ni, которое невозможно увеличить, поскольку в данном случае гетерополисоли используются как обычная активная фаза.

В 1980-х года были разработаны никелевые катализаторы принципиально нового типа на разных носителях (активированный уголь, А1 2 0 3 , Si0 2), в которых гетерополисоли разного состава играют роль модификаторов. Их испытания в широком круге реакций (гидрирование олефинов, ароматических соединений, альдегидов, кетонов, нафтенов, СО, гидрогенизация углей, гидродеметилирование толуола, гидрокрекинг бензиновых фракций, дегидрирование циклоалканов) показали, что они обладают высокой и регулируемой активностью и селективностью. Особенностью этих катализаторов является низкое содержание металла (2 -6% Ni) и солей-модификаторов на поверхности носителя и в то же время развитая поверхность металлического никеля и его высокая дисперсность. Катализаторы обладают повышенной термостабильностью, а способ их приготовления весьма технологичен. Гидрирование на модифицированных гетерополисоли-Ni-катализаторах, содержащих 2-4% Ni, протекает значительно легче, чем на промышленном Ni --Сr-катализаторе с содержанием никеля - 50%.