载体、催化剂、生产它们的方法和生产环氧乙烷的方法技术

一种用于乙烯环氧化催化剂的载体，所述载体包括氧化铝多孔体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成，且除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于除氧化铝之外的无机粘合剂物质的量小于0.6wt％并且包括至少基本不存在含硅物质。

Carriers, catalysts, methods for producing them and methods for producing ethylene oxide

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】载体、催化剂、生产它们的方法和生产环氧乙烷的方法
本专利技术涉及一种载体、一种催化剂、一种用于生产它们的方法和一种用于生产环氧乙烷的方法。
技术介绍
众所周知，氧化铝可在烯烃环氧化中使用的银基催化剂中用作催化剂支撑物(载体)(参见例如美国专利6,815,395)。通常通过将高纯度氧化铝与永久性无机粘合剂(通常为含硅材料，例如二氧化硅)熔合来制备载体材料。例如，载体可以包含90wt％(重量百分比)或更多的α氧化铝和至多6wt％的二氧化硅。得到的载体通常非常多孔并具有高表面积。在制造载体的已知方法中，由α氧化铝和/或过渡氧化铝(α氧化铝前体)形成的氧化铝颗粒与挥发性有机粘合剂和永久性无机粘合剂充分混合。挥发性有机粘合剂在其加工过程中将氧化铝颗粒的组分保持在一起。永久性无机粘合剂的熔融温度低于氧化铝颗粒的熔融温度，并且在氧化铝颗粒之间的接触点处引发熔融粘合。永久性无机粘合剂赋予成品载体机械强度，并且通常以非促进能力起作用。彻底干混后，向物料(mass)中加入足量的水，使物料形成糊状可挤出的混合物。然后通过任何已知的手段，例如高压挤出、压片、造粒或其它陶瓷成形工艺，由糊形成颗粒。接下来，通过干燥颗粒，然后在高温下烧结，完成载体的制备，该载体包括由氧化铝的烧结颗粒组成的氧化铝多孔体(porousaluminabody)。在烧制步骤中，挥发性有机粘合剂通常分解并挥发成二氧化碳和水。长期以来一直努力改善乙烯环氧化催化剂的活性、选择性和稳定性。这些努力中的大多数试图通过例如仔细选择促进物质、银的量、载体表面积、载体孔径分布和执行乙烯环氧化工艺的条件(例如温度、前体和添加剂浓度等)来实现改进的催化剂。然而，这些上述传统途径仅获得有限的额外改进。因此，新途径将带来好处，特别是能够容易地集成到现有工艺设计中以及轻易可得且符合成本效率。因此，本专利技术的一个重要目的是提供载体、催化剂、用于生产它们的方法，以及用于生产环氧乙烷的方法，其能够容易地结合到现有的工艺设计中以及轻易可得且符合成本效率，同时提高乙烯环氧化催化剂的活性、选择性和稳定性，
技术实现思路
本公开首先涉及一种用于乙烯环氧化催化剂的载体(即支撑物)。所述载体是由氧化铝的烧结颗粒形成的氧化铝多孔体，至少基本或完全不存在含硅物质。特别地，因为大多数无机粘合剂物质是硅基的，所以所述基本或完全不存在含硅物质相当于基本或完全不存在大多数无机粘合剂物质。然而，在一些实施方案中，所述载体中基本或完全不存在所有无机粘合剂物质，无论是硅基的还是非硅基的无机粘合剂物质。发现上述载体可用于生产具有改进的催化剂活性、选择性和/或稳定性的乙烯环氧化催化剂。载体有利地通过如本领域常规实施的促进物质、银的量、载体表面积、载体孔径分布和执行乙烯环氧化工艺的条件之外的手段来实现这种改进。而且，用于其生产的载体和工艺能够以轻易可得且符合成本效率的方式容易地集成到现有的工艺设计中。本公开还涉及一种用于制备上述载体的方法。所述方法包括：a)在除氧化铝之外基本不存在无机组分的情况下，制备含有氧化铝颗粒、水和牺牲有机粘合剂的组合物；b)将所述组合物模制成一种结构；c)在足够的温度下将所述结构加热足够的时间以使所述牺牲有机粘合剂挥发并形成多孔结构；以及d)在1000℃或以上的温度下将所述多孔结构烧结足够的时间，以生产氧化铝多孔体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成且除氧化铝以外基本不存在无机粘合剂物质，所述无机粘合剂物质在所述催化剂中以非促进能力起作用；其中所述基本不存在无机粘合剂物质包含至少基本不存在含硅物质。本专利技术还涉及一种乙烯环氧化催化剂，其包含上述载体和负载在所述载体的表面上的催化量的银。本文还描述了一种用于生产催化剂的方法。所述方法涉及将负载的催化有效量的银沉积到上述载体的表面上。本公开还涉及一种用于在氧的存在下将乙烯气相转化(即氧化、环氧化)成环氧乙烷(EO)的方法。所述方法包括在上述乙烯环氧化催化剂的存在下使至少乙烯和氧的反应混合物反应，所述乙烯环氧化催化剂含有特别制备的上述载体。本公开的第一个特定方面涉及一种用于乙烯环氧化催化剂的载体，其包括由氧化铝的烧结颗粒形成的氧化铝多孔体，其除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于除氧化铝之外的无机粘合剂物质的量小于0.6wt％(以所述载体的重量计)，并且包括至少基本不存在含硅物质(即，所述含硅物质的量小于0.6wt％)。本专利技术的第二个特定方面涉及一种乙烯环氧化催化剂，其包括a)载体，所述载体包括氧化铝多孔体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成且除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于除氧化铝之外的无机粘合剂物质的量小于0.6wt％(以所述载体的重量计)，并且包括至少基本不存在含硅物质(即，所述含硅物质的量小于0.6wt％)；以及b)所述载体的表面上的催化量的银。本专利技术的第三个特定方面涉及一种用于生产用于乙烯环氧化催化剂的载体的方法，其中所述载体包括由氧化铝的烧结颗粒形成的且除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质的氧化铝多孔体，其中所述方法包括：a)在除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质的情况下，制备包括氧化铝颗粒、水和挥发性有机粘合剂的组合物；b)将所述组合物模制成一种结构；c)以一种方式加热所述结构，使得所述挥发性有机粘合剂挥发并形成多孔结构；以及d)在1000℃或以上的温度下以一种方式烧结所述多孔结构，使得生产所述氧化铝多孔体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成且除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质；其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于除氧化铝之外的无机粘合剂物质的量小于0.6wt％(以所述载体的重量计)并且包括至少基本不存在含硅物质(即，所述含硅物质的量小于0.6wt％)。本专利技术的第四个特定方面涉及一种用于生产有效地将乙烯氧化转化成环氧乙烷的催化剂的方法，其中所述方法包括：(i)提供包括氧化铝多孔体的载体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成且除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于除氧化铝之外的无机粘合剂物质的量小于0.6wt％(以所述载体的重量计)，并且包括至少基本不存在含硅物质(即，所述含硅物质的量小于0.6wt％)；以及(ii)将催化有效量的银沉积到所述载体的表面上。本公开的第五个特定方面涉及一种用于通过在氧的存在下将乙烯气相转化成环氧乙烷来生产环氧乙烷的方法，其中所述方法包括使包括乙烯和氧的反应混合物在催化剂的存在下反应，所述催化剂包括：a)包括氧化铝多孔体的载体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成且除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于除氧化铝之外的无机粘合剂物质的量小于0.6wt％(以所述载体的重量计)，并且包括至少基本不存在含硅物质(即，所述含硅物质的量小于0.6wt％)；以及b)所述载体的表面上的催化量的银。具体实施方式在一个方面，本公开涉及用于乙烯环氧化催化剂的载体(即支撑物)。载体是由氧化铝的烧结颗粒形成的氧化铝多孔体，且除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质。氧化铝多孔体通过氧化铝的烧结将颗粒结合在一起，并且处于内部留有孔隙的状态，同时具有载体所需的强度(例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于乙烯环氧化催化剂的载体，所述载体包括氧化铝多孔体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成且除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于以所述载体的重量计，除氧化铝以外的无机粘合剂物质的量小于0.6wt％，并且包括至少基本不存在含硅物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.05 US 62/442,6261.一种用于乙烯环氧化催化剂的载体，所述载体包括氧化铝多孔体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成且除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于以所述载体的重量计，除氧化铝以外的无机粘合剂物质的量小于0.6wt％，并且包括至少基本不存在含硅物质。2.如权利要求1所述的载体，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于除氧化铝之外的无机粘合剂物质的量小于0.1wt％。3.如权利要求1所述的载体，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于除氧化铝之外的无机粘合剂物质的量为0.05wt％或更少。4.如权利要求1所述的载体，其中所述氧化铝是α-氧化铝，基本不存在其它类型的氧化铝。5.如权利要求1所述的载体，其中所述含硅物质的量小于0.5wt％。6.一种乙烯环氧化催化剂，其包括：a)包括氧化铝多孔体的载体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成且除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于除氧化铝之外的无机粘合剂物质的量小于0.6wt％，并且包括至少基本不存在含硅物质；以及b)所述载体表面上负载的催化量的银。7.如权利要求6所述的催化剂，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于除氧化铝之外的无机粘合剂物质的量小于0.1wt％。8.如权利要求6所述的催化剂，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于除氧化铝之外的无机粘合剂物质的量为0.05wt％或更少。9.如权利要求6所述的催化剂，其中所述氧化铝是α-氧化铝，基本不存在其它类型的氧化铝。10.如权利要求6所述的催化剂，其中所述含硅物质的量小于0.5wt％。11.如权利要求6所述的催化剂，其中所述催化剂进一步包括在所述载体的表面上的一种或多种无机物质，其中所述一种或多种无机物质促进所述催化剂的催化环氧化活性。12.如权利要求11所述的催化剂，其中所述一种或多种无机物质包括含碱金属的物质。13.如权利要求12所述的催化剂，其中所述含碱金属的物质包括铯。14.如权利要求11所述的催化剂，其中所述一种或多种无机物质包括含铼物质。15.一种用于生产用于乙烯环氧化催化剂的载体的方法，其中所述载体包括氧化铝多孔体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成且除氧化铝以外基本不存在无机粘合剂物质，所述方法包括：a)在除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质的情况下，制备包括氧化铝颗粒、水和挥发性有机粘合剂的组合物；b)将所述组合物模制成一种结构；c)以一种方式加热所述结构，使得所述挥发性有机粘合剂挥发并且形成多孔结构；以及d)在1000℃或以上的温度下以一种方式烧结所述多孔结构，使得生产所述氧化铝多孔体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成且除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质；其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢尔盖·帕克，加藤易之，
申请(专利权)人：科学设计有限公司，株式会社则武，
类型：发明
国别省市：美国,US