改进的氧化铝载体和用于制造烯化氧的银基催化剂制造技术

适用于制备在制造例如环氧乙烷的烯化氧时具有优异催化性能的催化剂的改进载体。该载体如下获得：ａ）用至少一种选自碱金属硅酸盐和碱土金属硅酸盐的改性剂浸渍预成型α－氧化铝载体；ｂ）干燥所述浸渍载体；和ｃ）煅烧所述干燥载体。任选在被常规催化材料和／或助催化剂材料浸渍之前，洗涤该载体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于负载银基催化剂(silver-based catalyst)时具有合意性质的氧化铝载体的制造方法。本专利技术还涉及使用本专利技术的方法制得的氧化铝载体，并涉及在存在负载在这种氧化铝载体上的银基催化剂的情况下进行的环氧化反应。
技术介绍
通过氧或含氧气体与乙烯在高温和存在含银催化剂的情况下反应进行的例如环氧乙烷的烯化氧的制造是成熟和公知的工艺。例如，1936年5月12日的美国专利2,040,782描述了在含有一类含金属的助催化剂的银催化剂存在的情况下通过氧与乙烯的反应来制造环氧乙烷。在1937年5月18日的重发行美国专利20,370中，Leforte公开了可以通过使烯烃在存在银催化剂的情况下直接与分子氧结合来实现氧化烯烃的形成。(在Kirk-Othmer的化工技术百科全书(Encyclopedia of Chemical Technology)，第四版(1994)卷9，页915至959中找到一种对环氧乙烷的优异论述，包括对常用制造步骤的详述)。催化剂是将乙烯直接氧化以制造环氧乙烷时最重要的要素。这种催化剂有一些公知的基本组分活性催化剂金属(通常是如上所述的银)；合适的载体/载物(例如α-氧化铝)；和助催化剂，所有这些都起到提高催化剂性能的作用。由于催化剂在环氧乙烷制造中的重要性，已经花费了许多努力来提高制造环氧乙烷时的催化剂效率。在用于提高基于这类载体制备的催化剂性能的载体/载物制造过程中二氧化硅或某些硅酸盐的使用和/或添加是公知的而且公开在一些现有技术参考文献中例如美国专利4,272,443、4,428,863、4,575,494、4,645,754、4,769,358、5,077,256、5,100,859、6,281,370、6,313,325和6,579,825、WO 97/46317和美国专利申请2003/00092922A1。然而，应该指出，这些参考文献没有公开或提出本专利技术中发现的内容——使用本专利技术要求保护的硅酸盐进行后成形，即对预成型载体进行额外处理以进一步提高使用这种载体制得的银基催化剂的性能。常使用一些术语描述烯烃环氧化所用的催化体系的一些参数。例如，“转化率”是指加入反应器中的烯烃进行反应的摩尔百分比。在反应过程中转化成不同化学实体的烯烃总量中，转化成相应环氧烷(alkylene epoxide)的摩尔百分比被称作该过程的“效率”(其与“选择性”同义)。效率百分比乘以转化率百分比的乘积(除以100％以便从％2转化成％)是“收率”百分比，也就是加入的烯烃转化成相应环氧化物的摩尔百分比。可以通过多种方式量化催化剂的“活性”，一种是在反应器温度基本保持恒定的同时，相对于入口流，反应器出口流中所含的环氧烷的摩尔百分比(入口流中的环氧烷摩尔百分比通常但不是必须为0％)，另一种是保持给定的环氧烷制造速率所需的温度。也就是说，在许多情况下，经过一定时间，以特定恒定温度下产生的环氧烷摩尔百分比来测量活性。或者，可以作为根据维持环氧烷特定的恒定摩尔百分比生产所需的温度的函数来测量活性。反应系统的有效寿命是反应剂可以通过反应系统的时间长度，在此期间对所有相关因素都获得操作者认为可以接受的结果。此处所用的去活是指活性和/或效率的永久损耗，也就是无法恢复的活性和/或效率降低。如上所述，可以通过提高温度来提高环氧烷产品的生产，但是为保持特定生产率而在较高温度下操作的需要会表现出去活作用。使用越高的反应器温度，活性和/或效率去活就进行得越快。催化剂的“稳定性”与去活速率(也就是效率和/或活性降低的速率)成反比。较低的效率和/或活性下降速率通常是合意的。被视为令人满意的催化剂必须具有可接受的活性和效率，并且催化剂还必须具有充足的稳定性，这样其就具有足够长的有效寿命。当催化剂效率和/或活性降到不可接受的低水平，通常，反应器必须停止运转并部分拆卸以去除催化剂。这导致时间、生产率和材料，例如银催化剂材料和氧化铝载体的损耗。此外，催化剂必须更换，且银必须回收，或在可能的情况下再生。即使催化剂能够原地再生，生产通常也必须中断一段时间。最好的情况是，催化剂的更换或再生额外消耗了生产时间以处理催化剂，最坏的情况是，要求以相关成本更换催化剂。因此，非常需要找到延长催化剂有效寿命的方法。在大规模工业生产中，有效寿命方面即使很小的改进也是重要的，因此，需要获得具有更好的稳定性以及可接受的效率的载体和所得催化剂(以及它们的获得方法)。专利技术概述本专利技术一方面涉及提供更好的活性和/或效率稳定性和可接受的初始效率和活性的氧化铝载体，以及制备这种载体以提高已经成型和烧结的载体性能的方法。更具体而言，本专利技术涉及进一步改进在用于制造烯化氧(例如环氧乙烷)的催化剂中使用的载体的后处理方法的原理。相应地，本专利技术提供了烯烃的汽相环氧化用的催化剂的改性载体的制备方法，包括a)用至少一种选自碱金属硅酸盐和碱土金属硅酸盐的改性剂浸渍预成型α-氧化铝载体；b)干燥所述浸渍载体；和c)煅烧所述干燥载体。本专利技术的另一方面是任选洗涤改性载体以获得更多优点。本专利技术的又一方面是按照本文公开的方法制备的改性载体和基于该载体的催化剂。也可以任选加入本领域公知的提高效率的助催化剂来制备本专利技术的改进催化剂。本专利技术的另一方面是使用由本专利技术的改性载体制成的催化剂制造烯化氧，例如环氧乙烷，的方法。尽管本专利技术并不限于任何理论，但认为对上述改性的机制的可能解释是改性剂与预成型α-氧化铝载体中所含的微小氧化铝粒子表面反应，并因此影响微小氧化铝粒子表面的一种或多种性质，例如粗糙度、结晶度、化学组成，等等，且基本不会改变预成型α-氧化铝载体的形态、孔体积和/或孔径分布和在一些情况下的表面积。由于该机制，被认为可以在已经煅烧好并优选已经具有合意的形态、表面积、孔体积和/或孔径分布的氧化铝上进行本专利技术的任何改性，从而改良预成型α-氧化铝载体表面以提供更好的效率、活性和/或稳定性。本专利技术的另一特征是预成型α-氧化铝载体可以是可照原样(也就是不按照本专利技术进行改性)用作载体的材料，例如，预成型α-氧化铝载体可以包括适合用作银基环氧化催化剂载体的材料。专利技术详述如上所述，本专利技术提供了形成催化剂载体的方法，包括用至少一种选自碱金属硅酸盐和碱土金属硅酸盐的改性剂浸渍预成型α-氧化铝载体以提供浸渍的预成型α-氧化铝载体；将浸渍的预成型α-氧化铝载体干燥以提供干燥的浸渍氧化铝；并将干燥的浸渍氧化铝煅烧以提供改性氧化铝载体。预成型α-氧化铝载体包括氧化铝，也就是，其可以基本仅含氧化铝(仅有不可避免的或少量杂质)或与一种或多种其它材料结合。对按照本专利技术的这一方面使用的氧化铝没有限制，可以包括适用于制造载体的任何类型的氧化铝，这些材料是公知的和广泛应用的。例如，用于制造银基催化剂(该催化剂例如用于制造环氧烷)载体的氧化铝，已经在专利文献中进行了详尽的描述(一些早期的专利包括，例如，美国专利2,294,383、3,172,893、3,332,887、3,423,328和3,563,914，它们完全经此引用并入本文)。已经使用具有非常高纯度的氧化铝，也就是至少98重量％的α-氧化铝，剩余组分是二氧化硅、碱金属氧化物(例如氧化钠)和痕量的其它含金属和/或含非金属的添加剂或杂质。类似地，已经使用低纯度氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于烯烃的汽相环氧化的催化剂的改性载体的制备方法，其包括：　　　　ａ）用至少一种选自碱金属硅酸盐和碱土金属硅酸盐的改性剂浸渍预成型α－氧化铝载体；　　　　ｂ）干燥所述浸渍载体；和　　　　ｃ）煅烧所述干燥载体。

【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：EM索尔斯坦森，MM巴辛，ACY刘，JG塞拉芬，SR塞耶德莫尼尔，H索奥，
申请(专利权)人：联合碳化化学及塑料技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]