雷尼鎳的性能及對脂肪胺生產的影響
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1 、概述
雷尼鎳是一種應用廣泛的催化劑,差不多對所有能進行氫化和氫解的官能團都起作用。雷尼鎳又稱骨架鎳,它是利用粉碎后的鎳-鋁合金或鎳-硅合金與苛性鈉溶液反應而制得。目前,國內外大部分生產廠家均采用鎳-鋁合金法生產,其反應可用下式表示:
Ni-Al+2NaOH+2H2O ------ Ni+2NaAlO3+3H2
該法所制得的催化劑具有骨架結構,其內外表面吸附有大量氫氣,具有很高的活性。但由于不同的生產廠家,其生產工藝不盡相同,其產品在應用中也會有較大的差異。
2 、雷尼鎳的基本性能
2.1 活性
活性是表示催化劑功能大小的指標,活性越高,促進原料轉化的能力越大,在相同的反應時間內會得到更多的產品。在工業化生產中,一般以反應的轉化率和反應速率來綜合評定催化劑的活性。
2.2 選擇性
催化劑的選擇性在工業上具有特殊的意義,選擇某種催化劑,就可能生產某種特定產品,但此過程往往伴隨副反應。催化劑具有優良的選擇性,對減少原料的消耗和減少反應后處理工序有著重要的意義。
2.3 壽命
催化劑的壽命是指催化劑在反應條件下,在活性及選擇性不變的情況下能連續使用的時間。在工業生產中,催化劑的壽命往往由其穩定性和 機械強度直觀地表現出來。
3、 雷尼鎳對脂肪胺生產的影響
3.1 雷尼鎳對反應速度的影響
目前,眾多生產廠家所生產的雷尼鎳應用于脂肪胺生產,都能取得較高的反應轉化率,因此在實際生產時,反應速度是工業生產中衡量雷尼鎳能力的重要依據。在對幾種不同的雷尼鎳產品的使用情況見表1。
從表1中可以看出,雷尼鎳粒徑越小越均勻, 相對反應的速度越快,一方面粒徑越小越利于催化劑在液相中均勻分布,另一方面粒徑越小比表面積相對越大,有利于氣、液、固三相充分接觸,從而加快反應進程。
工業化生產中,針對同一種雷尼鎳,一般采用工藝參數調整的方式來穩定反應速度。
3.2
在工業生產中,選擇性是衡量雷尼鎳經濟性的重要依據,在對幾種不同的雷尼鎳產品的使用情況見表2。
從表2中可以看出,雷尼鎳粒徑在一定范圍內越大越均勻,選擇性越好,這主要與雷尼鎳內部孔徑分布有關。一般來講,粒徑越大,其內部孔徑相對較大,反應時易擴散,減少產品在催化劑孔內的停留時間,從而降低反應副產物的生成。
工業化生產中,針對同一種雷尼鎳,一般采用工藝參數調整的方式來穩定其選擇性。
3.3 雷尼鎳壽命對反應的影響
隨著使用時間的增長,雷尼鎳因過熱使其發生結構變化、受外力破損等原因逐步失去活性并完全消失。實際生產時在此過程中,反應速度會逐步放慢,同時反應的副產物明顯增多,直接影響產品的產量及收率。
在對幾種不同的雷尼鎳產品對比使用可以看出,雷尼鎳粒徑在一定范圍內越小或越大,其壽命越短,這主要是由于其粒徑越小,沉降效果越差;粒徑越大,其機械強度相對越差,容易受外力而破碎,破碎后沉降效果差。進而影響使用效果。
工業化生產中,一般采用定期淘汰部分,并分次補加新鮮雷尼鎳來穩定其使用壽命,從而使整個生產處于相對穩定的狀態。
3.4 雷尼鎳對產品后續處理的影響
在有雷尼鎳存在的情況下,伯胺易發生熱解反應,其反應方程式如下:
2RNH2R2NH+NH3
若溫度達到250℃,則會有三烷基叔胺生成。 因此,必須嚴格控制產品的存放溫度,同時要盡可能除去產品中的雷尼鎳,以確保產品的質量及收率。
4、 結束語
由于不同的雷尼鎳生產廠家,其生產工藝技術水平的差異,導致其產品基本性能差異較大。為保證用戶對雷尼鎳的活性、選擇性及壽命的要求,國內廠家一般采用40%的Al和60%的Ni合 金制備粒度分布范圍為30～100 μm的活性鎳來滿足脂肪胺工藝要求,國外廠家采用50%的Al和50%的Ni或55%的Al和45%的Ni合金制備 粒度為50±5μm或80±5 μm的活性鎳來滿足脂肪胺工藝要求。在實際應用中前者對同一脂肪胺生產工藝影響較大,往往需要用戶進行工藝調整來適應其產品。盡管脂肪胺生產工藝路線不同,但在同一工藝路線的情況下,選用合適的雷尼鎳對生產而言相當重要。
