用于环氧乙烷催化剂的包含莫来石的载体制造技术

本发明专利技术提供了用于环氧乙烷催化剂的包含莫来石的载体。本发明专利技术涉及一种用于乙烯环氧化催化剂的改进载体，该载体包含氧化铝连同稳定性增强量的莫来石。本发明专利技术还涉及一种包含改进载体的改进催化剂、以及利用本发明专利技术的催化剂来环氧化乙烯的改进方法。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2009年6月26日，申请号为200980127865.1，发明名称为“用于环氧乙烷催化剂的包含莫来石的载体”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及银基环氧乙烷催化剂，更具体地涉及用于上述催化剂的载体。
技术介绍
如在本领域已知的，用于乙烯环氧化的高选择性催化剂(HSC)是指与用于相同目的的高活性催化剂(HAC)相比具有更高选择性值的那些催化剂。两种类型的催化剂均包括银作为在耐火担载体(即，载体)上的活性催化成分。通常，在催化剂中包括一种或多种助催化剂以改进或调节催化剂的性能，如选择性。通常，通过加入铼作为助催化剂，HSC可实现更高选择性(通常，超过87摩尔％或以上)。通常，还包括选自碱金属(例如，铯)、碱土金属、过渡金属(例如，钨化合物)、以及主族金属(例如，硫和/或卤素化合物)中的一种或多种另外的助催化剂。还存在乙烯环氧化催化剂，该催化剂可以不具有通常伴随HSC的选择性值，但相对于HAC，选择性值得到改善。这些类型的催化剂也可以被认为在HSC的类型范围内，或可替换地，它们可以被认为属于单独的类型，例如，“中等选择性催化剂”或“MSC”。这些类型的催化剂通常呈现至少83摩尔％以及可达87摩尔％的选择性。与HSC和MSC相比，HAC是乙烯环氧化催化剂，该催化剂通常并不包括铼，并且因此，并不提供HSC或MSC的选择性值。通常，HAC包括铯(Cs)作为唯一的助催化剂。众所周知，随着催化剂的使用，催化剂将老化(即，降解)到这样的程度，直到催化剂的使用不再是实用的。由于显而易见的原因，已进行了持续努力来延长催化剂的使用寿命(即，“长寿命”或“可用寿命”)。催化剂的使用寿命直接依赖于催化剂的稳定性。如在本文中所使用的，“使用寿命”是指这样的时间期限，其中可以使用催化剂直到一种或多种功能参数，如选择性或活性，降低到这样的水平以致催化剂的使用变得不切实际的。在本领域已知，虽然HSC的选择性通常是工业上可接受的，但它们的使用寿命可以利用改善。例如，虽然HAC通常持续24至36个月之间，但HSC倾向于操作少于24个月，经常少于12个月，这通常是由于选择性的不可接受的损失。催化剂的稳定性在很大程度上已归因于载体的各种特性。已进行大量研究的载体的一些特性尤其包括表面积、孔隙率、以及孔体积分布。用于乙烯环氧化催化剂的载体的最广泛使用的配方是基于氧化铝(三氧化二铝，矾土，alumina)，通常为α-氧化铝的那些配方。许多研究涉及研究氧化铝组成对改善催化剂的稳定性和其它性能的影响。例如，在美国专利号4,226,782、4,242,235、5,266,548、5,380,697、5,597,773、5,831,037和6,831,037中以及在美国专利申请公开号2004/0110973A1和2005/0096219A1中描述了用于增强乙烯环氧化催化剂性能的氧化铝载体的制备和改进。尤其是，美国专利号5,395,812披露了用无定形硅石-铝土混合物涂布外表面和其中的孔的表面，以便尤其改善银基乙烯环氧化催化剂的寿命。然而，在本领域仍然需要进一步改善乙烯环氧化催化剂的稳定性。特别需要通过借助于容易和经济上可行的方式改进载体来改善上述催化剂的稳定性。
技术实现思路
本专利技术提供了可用于制备HSC的氧化铝载体，通过在其中加入稳定性增强量的莫来石，使得上述HSC具有增加的稳定性。本专利技术还涉及稳定性增强的乙烯环氧化催化剂，该催化剂包含上述稳定性增强的载体、连同沉积在载体之上和/或载体之中的催化量的银和促进量的铼。增加的稳定性可产生具有更长的可用寿命的HSC(和MSC)催化剂，并且尤其可产生这样的催化剂，该催化剂在使用的等效时间期限内，与没有加入莫来石的上述催化剂相比，在选择性方面呈现显著降低的劣化。本专利技术还涉及一种在有氧存在的条件下用于将乙烯气相转化成环氧乙烷(EO)的方法，该方法包括在有上述稳定性增强的乙烯环氧化催化剂存在的条件下使包含乙烯和氧的反应混合物反应。本专利技术提供了一种稳定性增强的乙烯环氧化催化剂，该催化剂与未按照本文中描述的本专利技术进行稳定性增强的类似催化剂相比，随时间流逝，有利地更耐劣化并且保留更高水平的选择性。因此，本专利技术是高度有利的，因为更长的催化剂寿命相当于显著的成本节约、更大的处理效率、以及更少的处理和催化剂废物。附图说明图1示出了对于载体的优选双峰分布。具体实施方式在一个方面，本专利技术涉及一种用于乙烯环氧化催化剂的改进的氧化铝载体。该载体得到改进，因为它将增强的稳定性赋予从其衍生的银基催化剂。通过在氧化铝内向其中加入稳定性增强量的莫来石，载体(即，担载体)可提供这种增强的稳定性。如在本文中所使用的，“莫来石”(还称作“白陶岩”)是指一种具有和SiO2相结合为固溶体的Al2O3成分的硅酸铝矿物，其中Al2O3成分以至少约40摩尔％并且通常可达约80摩尔％的浓度存在。更典型地，莫来石包含以60±5摩尔％浓度的Al2O3成分，因而其可以适当用化学式3Al2O3.2SiO2(即，Al6Si2O13)来表示。因为莫来石的天然来源是稀少的，所以莫来石的大多数商业来源是合成的。在本领域，各种合成方法是已知的。在一个实施方式中，除了可以以微量(例如，小于0.1摩尔或重量％)存在的一种或多种成分之外，所使用的莫来石并不包含不同于上述氧化铝和硅石成分的其它成分。在另一个实施方式中，所使用的莫来石可以包括一种或多种另外的成分。例如，可以包括以少量(通常不大于约1.0摩尔或重量％)的氧化钠(Na2O)。可以包括其它成分，如氧化锆(Zr2O)或碳化硅(SiC)，以例如增加断裂韧性。还可以加入许多其它金属氧化物以改变莫来石的性能。按载体的重量计，稳定性增强量的莫来石通常为至少约0.5％以及可达约20％的莫来石。在一个实施方式中，在载体中存在的莫来石的浓度为载体的至少约1wt％并且可达约20wt％、15wt％、12wt％、10wt％、8wt％、6wt％、5wt％、4wt％、3wt％、或2wt％。在另一个实施方式中，在载体中存在的莫来石的浓度为载体的至少约3wt％并且可达约20wt％、15wt％、12wt％、10wt％、8wt％、6wt％、5wt％、或4wt％。在又一个实施方式中，在载体中存在的莫来石的浓度为载体的至少约5wt％并且可达约20wt％、15wt％、12wt％、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于乙烯环氧化催化剂的载体，所述载体包含氧化铝连同稳定性增强量的莫来石。

【技术特征摘要】
2008.07.18 US 61/082,016;2009.01.27 US 12/360,4571.一种用于乙烯环氧化催化剂的载体，所述载体包含氧化铝连同稳定
性增强量的莫来石。
2.根据权利要求1所述的载体，其中，所述氧化铝是α-氧化铝。
3.根据权利要求1所述的载体，其中，所述稳定性增强量的莫来石为
约0.5-20％的莫来石。
4.根据权利要求1所述的载体，其中，所述稳定性增强量的莫来石为
约1-15％的莫来石。
5.根据权利要求1所述的载体，其中，所述稳定性增强量的莫来石为
约1-12％的莫来石。
6.根据权利要求1所述的载体，其中，所述稳定性增强量的莫来石为
约...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢尔古埃·帕克，安杰伊·罗基茨基，修史川端，
申请(专利权)人：科学设计公司，
类型：发明
国别省市：美国;US