制备多孔陶瓷材料的方法技术

公开一种使用含钾成孔剂制造多孔陶瓷体的方法。在成孔剂与可热烧结材料如氧化铝形成混合物之前，对成孔剂进行处理，以降低钾浓度。采用本发明专利技术的方法可以制造多孔陶瓷材料，特别是用于环氧化反应的催化剂载体。

Process for the preparation of porous ceramic materials

Disclosed is a method of making porous ceramic bodies using potassium containing pore forming agents. The pore forming agent is treated prior to forming a mixture between the porogen and the thermally sintered material, such as alumina, to reduce the potassium concentration. The porous ceramic material can be produced by the method according to the invention, in particular for a catalyst carrier for epoxidation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及一种。该方法使用成孔剂。在具 体的实施方式中，本专利技术涉及用作催化剂载体的多孔陶瓷体的制备方法。
技术介绍
在烯烃环氧化中，在环氧化条件下，使包含烯烃和氧源的进料与催化剂相 接触。烯烃与氧反应生成氧化烯烃。制得的产物混合物包含氧化烯烃以及通常 的未反应的进料以及燃烧产物。氧化烯烃可以与水反应生成1,2-二醇，与醇反应生成1,2-二醇醚，或者与 胺反应生成链烷醇胺。这样可以在多步工艺中制得1，2-二醇、1，2-二醇醚和链烷 醇胺，所述工艺包括首先进行烯烃环氧化，然后用水，醇或胺使形成的氧化烯 烃发生转化。烯烃环氧化催化剂包含银组分，通常还包含一种或多种与之一起沉积在载 体上的另外的元素。可以使用一种或多种浸渍溶液沉积银和另外的元素。载体 通常由耐火材料形成，例如ct-氧化铝。商业可行的载体通常可具有孔，催化组 分通过这些孔沉积。通过使用可烧尽的材料，在载体中引入孔。通常，可烧尽 的材料是天然生成的有机材料(如树皮)，或合成有机材料(如聚合物)。用于制备载体的材料包括可烧结的材料；可热分解的材料，即，可烧尽 的材料；稀释剂；润滑剂或其他加工助剂。载体可以通过以下方式制备选择 原料；对原料进行处理，生成未燃烧的载体，也称作生坯(greenware);将未 燃烧的载体进行烧结，产生载体。US-5801259揭示一种环氧乙烷催化剂，该催化剂包含不使用可烧尽材料制 备的载体。避免使用可烧尽材料，因为可烧尽材料会留下金属氧化物，在除去 可烧尽材料后金属氧化物可浸出在载体中。 一些可浸出物，特别是一些金属可 浸出物是不希望存在的，因为已知这些可浸出物会对催化剂的选择性和/或活 性的稳定性产生不良影响。催化剂性能可根据选择性、活性和操作稳定性进行评价。选择性是指转化的烯烃制得所需氧化烯烃的分数。随着催化剂老化，转化的烯烃的分数通常会 随时间减小，如果要保持固定的氧化烯烃产量，反应的温度就要升高。但是这 对转化为所需氧化烯烃的选择性有负面影响。另外，所用的设备仅能耐受高达 一定程度的温度，因此，当反应温度达到不适于反应器的程度的时候，需要终 止反应。因此活性和选择性能够保持可接受水平的时间越久，则催化剂加料在 反应器内保持的时间越久，制得的产物越多。在选择性以及长时间保持选择性 和活性方面获得相当适度的改进将在生产效率方面获得巨大的利益。专利技术概述在一个实施方式中，本专利技术提供一种方法，该方法包括以下步骤。在足以 降低可热分解材料中总钾量的条件下，对一种或多种含钾的微粒形式的可热分 解材料进行处理。制备包含经处理的可热分解材料和可热烧结材料的混合物。 对混合物进行加热，致使可热烧结材料烧结，使经处理的可热分解材料热分解， 形成多孔陶瓷材料。专利技术详述根据来源，可热分解材料的杂质含量的差别很大。已经发现，在可热分解 材料中存在不同量的含钾化合物会对载体制备、催化剂制备以及催化剂性能产 生显著的负面影响。含钾化合物量的变化可能导致载体生产中的问题，例如各 批载体的不一致性。在催化剂制备期间，金属沉积过程可能受到由去除可热分解材料而留在孔 中的不同量的含钾化合物的负面影响。不希望使本专利技术受一种理论或机理的限制，这可能导致这些残余的含钾化合物溶解在浸渍溶液中。此外，如US 5187140 提出的，在催化剂制备中，浸渍溶液可以再使用数次。当浸渍溶液被再使用时， 残余的含钾化合物可能累积在重复使用的浸渍溶液中，并以不同的量沉积在以 后的载体批料上。根据本专利技术，对可热分解材料进行处理，在形成载体之前降低含钾化合物 的浓度，可以改善载体的制备，特别是提高载体的一致性(consistency)。根 据本专利技术对可热分解材料进行处理还可以改善催化剂的制备，特别是提高催化 剂性能的一致性。此外，根据本专利技术制备催化剂时，催化剂性能优于使用未经处理的可热分解材料即可烧尽材料制备的载体的催化剂的性能。发现的优点例如是提高催化 剂的选择性以及提高了防止性能下降的能力，特别是防止活性和选择性下降的 能力。可热分解材料可以用作成孔剂。如本文中所用，可热分解材料是微粒形 式的固体。可热分解材料在进行加热步骤之前与可热烧结材料混合。可热分 解材料的单个颗粒占据了混合物中许多的小空间。可热分解材料的单个颗粒可以在加热步骤时通过热分解除去，从而在形成载体的陶瓷材料中留下孔。所 述孔还可以描述为许多分布在整个载体中的空隙。可热分解材料应不溶于用 来制备该载体的任何其他组分。类似地，可热分解材料应不溶于任何其他组分。 由于可热分解材料在进行加热步骤之前占据一定的体积，被该材料占据的空间 在完成加热步骤后一般保持空置，因此该材料的作用是成孔剂。能用于本专利技术方法的可热分解材料通常是有机材料。合适的有机材料的化 学式包含碳和氢。可热分解材料可以是合成材料或天然生成材料或它们的混 合物。可热分解材料优选是有机材料，其分解温度不超过可热烧结材料的烧 结温度。这样能够保证在对可热烧结材料进行烧结之前或同时，至少部分除去 可热分解材料。为促进分解，可热分解材料的化学式优选包含碳、氢和氧。可 以通过存在氧而降低分解温度。热分解之后，固态可热分解材料的体积相对于可热分解材料分解之前的体积，可减小至少98%，优选至少99%。通过将可热分解材料转化为一种或多种气态副产物，可实现体积的减小。可热分解材料经过热分解后的另一种副 产物是灰。在此所用的术语"灰"是可热分解材料经过分解后留下的残余物。相对于可热分解材料的重量，灰量可小于2重量％，优选小于1重量％。可热分解材料可以是合成材料。合成材料可以是聚合物材料。聚合物材料 可以采用乳液聚合包括悬液聚合方法形成，优选这类方法的原因是获得的细小 颗粒形式的聚合物可以直接用作可热分解材料。聚合物材料优选采用阴离子聚 合方法形成。聚合物材料可以是烯烃聚合物和共聚物，例如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙酸乙烯酯和乙烯-乙烯醇共聚物；二烯聚合物和 共聚物如聚丁二烯、EPDM橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物和丁二烯-丙烯腈橡胶； 聚酰胺如聚酰胺-6和聚酰胺-66;聚酯如聚对苯二甲酸乙二酯。聚合物材料优选是烃聚合物，如聚烯烃，更优选是聚丙烯。可热分解材料可以是天然生成 的有机材料。合适的天然生成的有机材料可以从植物或树木的一部分获得，例如锯末。天然生成的有机材料还可以源自植物或树木，例如，木炭。天然生成 的有机材料可以从植物或树木的果实部分获得。例如，天然生成的有机材料可 以包括山核桃壳、杏仁壳、腰果壳、胡桃壳、油橄榄核、杏核、桃核和玉米穗 轴，可以粉碎或碾碎成微粒形式，通常称作粉末。虽然大多数可热分解材料可以使用单一的原料来源，但是，可热分解材料 可以通过混合不同来源的原料形成，例如将杏仁壳(具有第一化学组成)和桃核 (具有第二化学组成)混合。可以对可热分解材料进行筛分，或者拣选，将单个颗粒的粒径限制在特定 的粒径范围。如果需要，将在第一粒径范围的第一可热分解材料的颗粒与在第 二粒径范围的第二可热分解材料的颗粒混合，获得载体的多孔陶瓷材料的多峰 孔径分布。对粒径范围的限制可由载体的多孔陶瓷材料中形成的孔的孔径确 定。可热分解材料的体积平均粒径最多为1000微米，优选最多为500微米， 更优选最多为400微米。可热分解材料的体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备多孔陶瓷材料的方法，该方法包括以下步骤：　（ａ）在足以降低可热分解材料中总钾量的条件下，对一种或多种含钾的微粒形式的可热分解材料进行处理；　（ｂ）制备包含经处理的可热分解材料和可热烧结材料的混合物，和　（ｃ）对混合物加热，致使可热烧结材料烧结，使经处理的可热分解材料热分解，形成多孔陶瓷材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：T希曼斯基，DJ莱姆斯，MA理查德，
申请(专利权)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]