Способ получения каталитически действующих затвердевших в стеклообразном состоянии металлов - SU1402246A3
Код документа: SU1402246A3
Описание
(21)3932555/23-04
(22)26.07.85
(31)3679/84
(32)27.07.84
(33)(СН)
(46) 07.06.88. Бнш. 21
(71)Лонца АГ (СН)
(72)Фолькер Францен, Ханс-Иоахим Гюитеродт (DE), Альфонс Байкер, Эрих Армбрустер (СН) и Халим Варне (TR) (53) 66.097.3(088.8)
(56) Characterization of Pd-on-Alumi- па and Pd-Si Glasses by isomerisation and HydrogenatIon of (+)- Apopinene, Journal of Catalysis 83, 1983, p. 238-241.
W. Jaschinski W. Wolf, U. Konig and J. Hartwig, Amorphe Metalle - Entwicklung einer nenen Werkstoff- klasse, Tech. Mitt, Krupp. Forsch - Ber. Band, 39, 1981, H. 1.
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИ ДЕЙСТВУНЩИХ ЗАТВЕРДЕВШИХ В СТЕКЛООБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ МЕТАЛЛОВ.
(57) Изобретение относится к каталитической химии, в частности к получению каталитически действующих затвердевших в стеклообразном состоянии металлов . Цель - повьшение активности катализатора (КТ). Получение целевых продуктов ведут расплавлением смеси металлов Fe,,Zr, или (Fe,, Zr, )уМоу ,
или
Полученные
смеси дополнительно активируют HN03 затем кислородом и водородом в случае гидрирования этилена либо разбавленной HNOj в случае окисления толуола, либо водородом в случае гидрирования 1,3-бутадиена. Последующее отверждение смеси проводят при скорости охлаждения от 10 до ю К С . 3 табл.
или , или
CujoZrjo ,
или
СО
Реферат
Формула
lN3 IND
4::
О5
CM
Изобретение относится к способам получения каталитически действующих
затвердевших в. стеклообразном состоянии металлов, пригодных для реакций
гидрирования, например, для синтеза аммиака из водорода и азота, углеводородов
из олефинов или для гидрирования нитроароматических соединений, для процессов каталитического окисления
, например, циклических углеводородов , например толуола, для процессов изомеризации, например, метилцик-
лопентана.
Целью изобретения является повышение эффективности катализатора за
счет использования определенньи смесей металлов и дополнительной их активации . .
Пример 1. Способ получения лент из аморфного металла.
Металл выбранного состава расплавляют в тигле с применением индукционного нагрева. За счет подачи газа
расплавленный металл пропускают через сопло, а струя расплава падает на
вращающийся охлаждаемый медный валик Аморфный металл в виде ленты можно
снять прямо с охладительного валика, ширина ленты составляет 1-25 мм. Как
правило получают ленту шириной 7-9 мм, толщиной 20-60 мкм, а скорость выпус
ка охладительного валика, соответствующая его окружной скорости, составляет
0,8-2 км/мин. Скорость охлаждения в одном случае составляет 10 t . Типичной скоростью охлаждения
является 10 K.. При всех трех скоростях рхлажденния получаются приемлемые результаты.
Предлагаемым способом расплавляют приведенные ниже металлические сплавы
и прядают их с получением лент шириной 8,5 мм и толщиной 50 мкм. Скорость охлаждения составляет 10 К-с .
Получают последовательно Ленты соста
ва FcqiZr, ; (Fe,, Zr, ),g MOj;
Fe Zr-гб i
CUjoZrjo ,
VjfiZrg
N s4 2г,й ;
Все металлические ленты обладают
аморфной структурой. Для обеспечения возможности применения металлов в соответствующих
реакторах ленты нарезают на более мелкие куски. Стеклообразные металлы состава Fe, Zr ;
(Fe,,Zr,)55 °9 .642Г56 или можно подать в реактор без дальнейшей обработки, а затем начать реакцию
. В потоке исходных и целевых продуктов (в циркуляционном реакторе)
Q
Q -
0
5
первоначально имеющаяся активность-- катализатора повышается до достижения
стабильного уровня после 2000 ч. В данном случае применяют активирующие самих себя катализаторы.
Пример 2. Гидрирование этилена .
Реакцию взаимодействия проводят в циркуляционном реакторе с регистрацией Кривой зависимости продукта от
времени и продукты анализируют с помощью газовой хроматографии. Аморфные металлы применяют в виде лент
длиной 1 см. До их применения они обезжириваются. Реакционная смесь состоит из этилена и водорода. ,
. Амарфный обрабатывают сначала разбавленной азотной кислотой
, а затем кислородом и наконец водородом. После этой предварительной
обработки материал проявляет каталитическую активность.
Стекло Fe, Zr после предварительной обработки не проявляет каталитической активности. Стекло
в случае обработки водородом проявляет явное увеличение поверхности и
превосходную каталитическую активность .
. Результаты представлены в табл. 1
Таблица 1
CUroZfjo
аморфный
200 С, Н,.,, 4 ч Высокая
активность и при
В случае применения аморфного
после активации при 200 С за 24 мин измеряется одновременное количественное превращение. При 80°С
за этот же период времени превращение составляет уже 40%.
Различие между аморфным и кристаллическим исходным материалом особо
ярко выражается при гидрировании эти .лена с помощью
Активный ка
тализатор дает только аморфный исходный материал.
Пример 3. Окисление толуола
Реакцию взаимодействия проводят
при 300 С в микропульсреакторе.
В реактор помещают слой из 2 г
аморфного , предварительно обработанного разбавленной азотной кис лотой. Затем через реактор пропускаю
нacьщ eнный толуолом поток воздуха. Активацию катализатора завершают через
2 ч. За один проход 12,5% количества исходного толуола окисляется до бензойной кислоты.
В одинаковых условиях катализатор ./Si02 дает конверсию 8,9%.
Пример 4. Гидрирование 1,3- бутадиена.
Реакции проводят ,в циркуляционном
реакторе для периодического проведения процесса полимеризации, а продукты
, включающие 1-бутен, цис-2-бутен, транс-2-бутен и бутан, анализируют с помощью газовой хроматографии.
Аморфные и кристаллические пробы состава при в течение
4 ч восстанавливают в потоке водорода . Эта предварительная обработка в
случае аморфной пробы приводит к увеличению поверхности от 0,015 до 0,56 , в то время как поверхность
кристаллической пробы сохраняет свою величину 0,008 .
В целях сравнения активности этих проб выбирают такие количества катализатора
, при которых в реакторе имеются одинаковые площади поверхности. Эти опыты, проводимые -в
одинаковых условиях (температура 130 С, давление 0,8 бар, бутадиен: Н,1:1), показыва-
ют, что аморфный по сравне
Ре„ Zr,, аморфный 350 Fe Zr, кристаллический 350
Fe чистое кристаллическое 380 Fe, Zr аморфный 380
нию с соответствующей кристаллической пробой намного активнее.
Результаты представлены в табл. 2.
Т а б л и ц .а 2
15
ю
20
0
Аморфную пробу исследуют еще бо- 5 лее подробно, определяя ее избирательность
относительно бутена. При конверсии 90% избирательность при 30°С составляет 73%, а при 95 с-96%,
Пример 5. Синтез аммиака.
Реакцию вза модействия осуществляют
очищенными газами в интегральном реакторе из нержавеющей стали (длина
40 см, диаметр 1,5 см). Анализ продуктов реакции проводят с помощью
ИК-газоанализатора при давлении 4 бар, общем расходе газа 30-40 млн мин ,
количестве катализатора 8-10 г. Ленты из аморфного металла после обезжиривания
разрезают на куски длиной 1-2 см.
Результаты испытаний представлены
в табл. 3.
Таблица 3
0
0,001704 0,001309
0,000144
0,005089
Тот факт, что металлы в собственно
активном катализаторе взаимодействуют друг с другом, явствует из сравнения
данных конверсии синтеза аммиака на системе Те - Zr. Чистое железо при 350 С не способно образовы-
вать активного катализатора, в то время как стекла Fe,5,Zr и , дают активные катализаторы. При 400 С
FeqjZr, более активен, чем ,, в то время как при более высоких температурах активнее Fe, Zr, .
Предоставляется ряд возможностей по. лучения через аморфные металлы высокоактивных
каталитических систем. Формула изобретения
Способ получения каталитически ,
действующих затвердевших в стеклообразном состоянии металлов путем расплавления
смеси металлов с последующим Отверждением смеси при скорости охлаждения 10 .,.10 , о т л и25
ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения эффективности катализатора
в качестве смеси металлов используют смеси Feg,Zr, или (Fe, Zr ) Мо, или , или
30 или и полученные смеси дополнительно активируют разбавленной
азотной кислотой, затем кислородом и водородом в случае гидрирования этилена либо разбавленной
азотной кислотой в случае окисления толуола, либо водородом в случае гидрирования 1,3-бутадивна.
35
