Методика Активация (1)

Тема: Способы активации металлических катализаторов гидрирования.

Лабораторная работа №2 Активация сплавного никелевого катализатора методом выщелачивания.

Методика выщелачивания сплавных катализаторов гидрирования.

Теоретическая часть.

1. Общие сведения о плавленых катализаторах.

1. Технология приготовления.

Технология приготовления их сравнительно проста и сводится обычно к следующим операциям:

- приготовление шихты нужного состава;

- расплавление компонентов. Алюминий расплавляют, и некоторое время выдерживают при 900 – 1200⁰С, чем достигают полного удаления содержащихся в нем газов и разложения солей. Затем вносят никель, причем температура повышается за счет теплоты образования сплава до 1900⁰С;

- охлаждение расплава;

- дробление массы до требуемых размеров.

Плавление - процесс перехода кристаллического твердого тела в жидкость (фазовый переход 1 рода). Плавление совершается при постоянной температуре, называемой температурой плавления t_пл, величина которой определяется природой тела и зависит от внешнего давления.

Зависимость температуры плавления от давления определяется уравнением Клайперона-Клаузиуса:

, где,

Т₀ – t_пл при норм.атм. давл.

V_ж и V_тв – удельные объемы жидкости и тв. Тела

 - теплота плавления

Если V_жV_тв , то с ростом Р, t_пл повышается, а при V_жV_тв – понижается.

1.2. Катализаторы Ренея

Николь Ренея - назван в честь МюрреяРенея, который в 1925г. запатентовал метод его получения.

Для практических целей применяют исходный никель-алюминиевый сплав с содержанием 35-50% никеля. Этот сплав, содержит соединения Ni₃Al, NiAl, Ni₂Al₃, NiAl₃ (но не NiAl₂, NiAl₅).

Предполагают, что соединения состава NiAl₃, Ni₂Al₃ дают наиболее активные катализаторы.

Исходный сплавной катализатор неактивен.

2. Активация катализатора методом выщелачивания.

Активация катализатора – это процесс перевода части алюминия в раствор в виде алюмината натрия. При этом открываются активные центры катализатора, состоящие из никеля – гидрирующего агента и титана – промотера. Активация катализатора производится в растворе гидроксида натрия. Активация протекает очень бурно с большим выделением тепла. При активации свежего катализатора достигается выщелачивание алюминия 20-40% от первоначальной массы алюминия в катализаторе.

1. Подготовка пробы.

Перед выщелачиванием сплава его размельчают, выбирают гранулы предварительно одинакового размера (2х3 мм).Взвешиваем. Количество пробы указывается преподавателем.

2. Проведение процесса выщелачивания.

Выщелачивание сплавного катализатора проводят в трехгорловой колбе, снабженной термометром, обратным холодильником и капельной воронкой. На выход из холодильника присоединен расходомер, для измерения скорости удаления водорода.

В колбу загружаем расчетное количество катализатора. Проверяем герметичность соединений. Подачу щелочи осуществляем через капельную воронку, начиная с разбавленных растворов постепенным увеличением концентрации щелочи. Процесс протекает с выделением тепла, поэтому температура контролируется с момента подачи щелочи. Температура процесса 40-96 ⁰С.

Выщелачивание сплавных катализаторов протекает по реакции:

2Al+2NaOH+2H₂O → 2NaAlO₂ +3H₂↑

Количество выделяющегося водорода определяем через каждый 5 минут путем измерения его скорости на выходе. После выделения расчетного количества водорода процесс останавливаем, путем подачи вместо щелочи дистиллированную воду.

Колбу отсоединяем. Осуществляем промывку катализатора водой до нейтральной среды. Активный катализатор храним под водой или под инертным растворителем (гексан, гептан, этиловый спирт).

Исходные данные:

В составе катализатора содержание алюминия 52,0 % мас.

Требуемый процент выщелачивания 40,0 % мас.

3. Охрана труда при выполнении лабораторной работы.

К работе допускаются лица прошедшие теоретическое и практическое обучение и прошедшие инструктаж по безопасным методам работы в химической лаборатории.

При выполнении лабораторной работы требуется соблюдать требований по охране труда т технику безопасности по следующим разделам:

- работа электрическими приборами;

- работы со стеклянной посудой, реактивами выполнять в соответствии с разделами инструкции по охране труда, предназначенной для химической лаборатории.

Работа на установке должна производиться в строгом соблюдении правил пожарной безопасности в соответствии.

Рабочее помещение должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.

Катализатор в виде сплава в своем составе содержать металлический никель и закись никеля. Никелевый катализатор токсичен. Длительное действие на кожу катализаторной пыли в некоторых случаях вызывает экзему, систематическое вдыханиеповышенных концентраций пыли катализатора приводит к поражению слизистой оболочки, дыхательных путей. В случае приготовления твёрдых катализаторов глаза должны быть защищены очками, органы дыхания респиратором типа "Лепесток".

Активированный катализатор пирофорен, возгорается кислородом воздуха.

Карта процесса выщелачивания сплавного катализатора

Масса катализатора, г	Масса алюминия в составе катализатора, г	Степень выщелачивания, %	Расчетная масса выщелачиваемого алюминия, г	Количество водорода необходимого выделить, л
пример				2Al+2NaOH+2H2O → 2NaAlO2 +3H2↑ 2х26,1---- 3 х22,4 5,2 ----- Х Х=6,7 л
25	25 х 0,52 = 13	40	13 х0,40 =5,2
30		20
40		30
50		40

Режим процесса выщелачивания

Время процесса, мин	Скорость выделения водорода, мл/мин	Объем выделившегося водорода за время, мл	Суммарный объем водорода, мл	Примечания
				Скорость измеряем через каждый 5 минут. При достижении необходимого количества водорода процесс завершаем.