用于将乙烯氧氯化为二氯乙烷的催化剂和方法技术

一种氧氯化方法，其具有以下类型，其中在负载型铜催化剂的存在下将乙烯转化为1,2‑二氯乙烷，改进包括：使用通过以下方式制备的负载型催化剂：(i)在第一步骤内，用包含铜的第一水溶液浸渍氧化铝载体从而形成第一催化剂组分；以及(ii)在后续步骤内，用包含铜和碱土金属的第二水溶液浸渍第一催化剂组分从而形成负载型催化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2014年6月23日提交的美国临时申请序列号62/015,732的权益，所述申请以引用的方式并入本文。专利
本专利技术的实施方案涉及用于将乙烯氧氯化为二氯甲烷的催化剂。所述催化剂有利地表现出较小的粘性，特别是在高铜负载量下，并且因此它们可有利地用于挡板式床反应器。专利技术背景氧氯化作用是其中乙烯被转化为1,2-二氯乙烷的工艺。这种反应可在乙烯、氯化氢和氧气(例如，纯氧或空气)的混合物中在流化催化剂床上以气相反应形式进行。负载于氧化铝载体上的铜催化剂是氧氯化催化剂领域中熟知的。例如，美国专利号5,292,703教导一种用于将乙烯氧氯化以产生1,2-二氯乙烷的催化剂，其中在载体(如氧化铝)上的催化剂包含氯化铜、至少一种碱金属、至少一种过渡金属以及至少一种IIA族(即，碱土金属)金属。据称这种催化剂导致高百分比的乙烯效率、高二氯乙烷产物纯度和高百分比的HCl转化率，而不会表现催化剂粘性。如熟练的技术人员所了解，催化剂粘性涉及催化剂颗粒的聚集并且可不利地影响流化床氧氯化方法中的乙烯和氯化氢原料效率。美国公开号2009/0054708公开了一种被设计用于挡板式床反应器中的氧氯化催化剂。所述催化剂包含5.5重量％至14重量％的铜、碱土金属、碱金属和过渡金属，其中限制条件为碱金属的量不高于1重量％。参考文献公开了已发现，催化剂中碱金属的显著水平提高对粘性的敏感性。专利技术概述本专利技术的实施方案提供了一种氧氯化方法，其具有以下类型，其中在负载型铜催化剂的存在下将乙烯转化为1,2-二氯乙烷，改进包括：使用通过以下方式制备的负载型催化剂：(i)在第一步骤内，用包含铜和过渡金属的第一水溶液浸渍氧化铝载体从而形成第一催化剂组分；以及(ii)在后续步骤内，用包含铜和碱土金属的第二水溶液浸渍第一催化剂组分从而形成负载型催化剂。本专利技术的其他实施方案提供一种制备用于将乙烯氧氯化为1,2-二氯甲烷的催化剂的方法，所述方法包括以下步骤：在第一步骤内，用包含铜和过渡金属的第一水溶液浸渍氧化铝载体从而形成第一催化剂组分，以及在后续步骤内，用包含铜和碱土金属的第二水溶液浸渍第一催化剂组分从而形成负载型催化剂。本专利技术的其他实施方案提供一种包括以下步骤的氧氯化方法：在催化剂、氧气和氯化氢的存在下将乙烯转化为1,2-二氯乙烷，其中所述催化剂通过以下方式产生：(i)在第一步骤内用包含铜和过渡金属的第一水溶液浸渍氧化铝载体从而形成第一催化剂组分；以及(ii)在后续步骤内，用包含铜和碱土金属的第二水溶液浸渍第一催化剂组分从而形成负载型催化剂。具体实施方式本专利技术的实施方案至少部分地基于用于将乙烯氧氯化为二氯乙烷的负载型催化剂的发现，所述催化剂包含铜、碱金属、碱土金属和任选的过渡金属。意外地发现制造负载型催化剂所采用的技术，特别是用各种金属浸渍载体所采用的技术，所述技术影响催化剂粘性，特别是在相对较高铜负载量下。因此，可以操作所述制造技术(特别是关于碱金属和碱土金属)，以产生技术上有用的负载型催化剂，所述负载型催化剂不会不利地遭受粘性。此外，虽然现有技术表明大于1重量％的碱金属对粘性具有不利的影响并且对催化剂效率具有微小的影响，但是已经发现大于1重量％水平的碱金属的存在可以是有利的，而不会不利地影响粘度，并且因此某些实施方案包括含有大于1重量％的碱金属的负载型催化剂。在一个或多个实施方案中，负载型催化剂有利地用于挡板式床反应器。并且，在一个或多个实施方案中，催化剂组合物可以有利地用于氧氯化方法中以得到较多的HCl转化，较少的氯化副产物，和/或较少的氧化副产物。更进一步，催化剂组合物可有利地用于可在相对高温下操作而不会产生不利水平的碳氧化物的氧氯化方法中。催化剂组合物在一个或多个实施方案中，也可称为负载型催化剂的催化剂组合物包含活性催化剂金属、催化剂促进剂和催化剂载体。如下文更加详细描述的，可通过一般称为初湿浸渍的方法，通过用携带一种或多种活性催化剂金属和催化剂促进剂的水溶液浸渍载体来制备催化剂组合物。在一个或多个实施方案中，活性催化剂金属包括铜盐形式的铜。在一个或多个实施方案中，有用的铜盐包括但不限于卤化铜(II)，如氯化铜(II)。然而，实践本专利技术的一个或多个实施方案并不限于任何特定铜盐的选择，并且因此可以参考美国专利号5,292,703和美国公开号2009/0054708，所述文献以引用的方式并入本文。如下文将更加详细解释的，基于重量％来描述催化剂组合物。还可基于熟练的技术人员可以容易计算的摩尔每千克催化剂来描述所述组合物。尽管如此，为了便于描述，将本文描述的重量％提供为本文表中的摩尔每千克催化剂。本领域的技术人员将理解，下文表中提供的摩尔每千克催化剂可适用于为了本说明书的任何公开的重量。在一个或多个实施方案中，以催化剂组合物的全部重量计，催化剂组合物包含大于5.0重量％，在其他实施方案中大于6.0重量％，在其他实施方案中大于7.0重量％，以及在其他实施方案中大于8.0重量％的铜金属，所述催化剂组合物如上所述包含催化剂载体、金属以及与任何给定金属添加剂相关的配体阴离子或抗衡阴离子。在这些或其他实施方案中，以催化剂组合物的全部重量计，催化剂组合物包含小于12重量％，在其他实施方案中小于11重量％，在其他实施方案中小于10重量％，以及在其他实施方案中小于9重量％的铜金属。在一个或多个实施方案中，以催化剂组合物的全部重量计，催化剂组合物包含约5.0重量％至约12重量％，在其他实施方案中约6.0重量％至约11重量％，在其他实施方案中约7.0重量％至约10.5重量％，以及在其他实施方案中约8.0重量％至约10.0重量％的铜金属。在一个或多个实施方案中，催化剂促进剂或互补金属包括碱金属盐形式的碱金属。在一个或多个实施方案中，有用的碱金属盐包括但不限于卤化锂、卤化钠和卤化钾。在具体实施方案中，采用氯化钾。然而，实践本专利技术的一个或多个实施方案并不限于任何特定碱金属盐的选择，并且因此可以参考美国专利号5,292,703和美国公开号2009/0054708，所述文献以引用的方式并入本文。在一个或多个实施方案中，以催化剂组合物的全部重量计，催化剂组合物包含大于0.25重量％，在其他实施方案中大于0.5重量％，在其他实施方案中大于1.0重量％，以及在其他实施方案中大于1.05重量％的碱金属，所述催化剂组合物如上所述包含催化剂载体、金属以及与任何给定金属添加剂相关的配体阴离子或抗衡阴离子。在这些或其他实施方案中，以催化剂组合物的全部重量计，催化剂组合物包含小于1.6重量％，在其他实施方案中小于1.5重量％，在其他实施方案中小于1.4重量％，以及在其他实施方案中小于1.3重量％的碱金属。在一个或多个实施方案中，以催化剂组合物的全部重量计，催化剂组合物包含约0.25重量％至约1.6重量％，在其他实施方案中约0.5重量％至约1.5重量％，在其他实施方案中约1.0重量％至约1.4重量％，以及在其他实施方案中约1.05重量％至约1.3重量％的碱金属。上述重量％是基于使用钾作为碱金属；其中另一种碱金属代替钾，将针对不同碱金属的元素重量的差异调整上述重量％，从而保持以任何给定重量％存在的钾的摩尔数的摩尔当量。在一个或多个实施方案中，催化剂促进剂或互补金属包括碱土金属盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧氯化方法，其具有以下类型，其中在负载型铜催化剂的存在下将乙烯转化为1,2‑二氯乙烷，改进包括：使用通过以下方式制备的负载型催化剂：(i)在第一步骤内，用包含铜和过渡金属的第一水溶液浸渍氧化铝载体从而形成第一催化剂组分；以及(ii)在后续步骤内，用包含铜和碱土金属的第二水溶液浸渍第一催化剂组分从而形成负载型催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.23 US 62/015,7321.一种氧氯化方法，其具有以下类型，其中在负载型铜催化剂的存在下将乙烯转化为1,2-二氯乙烷，改进包括：使用通过以下方式制备的负载型催化剂：(i)在第一步骤内，用包含铜和过渡金属的第一水溶液浸渍氧化铝载体从而形成第一催化剂组分；以及(ii)在后续步骤内，用包含铜和碱土金属的第二水溶液浸渍第一催化剂组分从而形成负载型催化剂。2.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述氧氯化方法在流化床反应器内进行。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述流化床反应器为挡板式床反应器。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述负载型催化剂包含约5.0至约12重量％的铜5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述负载型催化剂包含约0.25至约3.0重量％的碱土金属。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述负载型催化剂包含约0.25至约1.6重量％的碱土金属。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述负载型催化剂包含约0.5至约2.25重量％的过渡金属。8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述碱土金属为镁。9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一溶液包含碱金属。10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述碱金...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·克雷默，
申请(专利权)人：氧乙烯有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：美国;US