用于环氧化的整体式催化剂制造技术

催化剂床含有一段或多段整体式催化剂，其中整体催化剂包括整体式蜂窝结构和涂覆所述蜂窝结构的催化剂层；蜂窝结构包含多个并排排列的通道；每个通道包括位于通道的第一末端的入口、位于通道的第二末端的出口以及在流体流过通道的方向沿通道定位的开口，用于横向流体流入和/或流出通道。

Monolithic catalyst for epoxidation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于环氧化的整体式催化剂相关申请的交叉引用本申请要求2017年1月24日提交的美国临时申请号62/449,908的优先权权益，其内容在此通过引用以其全部并入本文。
本技术一般涉及整体式催化剂的领域。更具体地，该技术涉及用于直接环氧化的整体式催化剂。
技术实现思路
在一个方面，本文提供的是催化剂床，其包括一段或多段的整体式催化剂，其包含：整体式蜂窝结构，其包括并排排列的多个通道，其中每个通道包括位于通道第一末端的入口、位于通道第二末端的出口、以及在流体流过通道的方向沿通道定位的开口，用于横向流体流入和/或流出通道；和催化剂层，其涂覆所述蜂窝结构。在一些实施方案中，每个开口都伴有通道壁朝向通道内部的突出。在一些实施方案中，流体流动是通过每个通道的湍流。在一些实施方案中，在通道内最小化或避免了热量的积累。在一些实施方案中，催化剂层涂覆每个通道的内部。在一些实施方案中，催化剂层含有浸渍有金属的难熔金属氧化物载体。在一些实施方案中，难熔金属氧化物载体包含选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛或其任何两种或更多种的组合的化合物。在一些实施方案中，催化剂层含有约1重量％至约50重量％的金属。在一些实施方案中，催化剂层含有约10重量％至约30重量％的金属。在一些实施方案中，催化剂层含有浸渍有选自银、铜、钴、镍或金或其任何两种或更多种的组合的的金属的氧化铝基载体。在一些实施方案中，整体式蜂窝结构包含堇青石、钢或铝。在一些实施方案中，一段或多段中的每一段的长度为约7厘米至约20米。在一些实施方案中，一段或多段中的每一段的长度为约15厘米至约25厘米。在一些实施方案中，催化剂床被分成一个或多个区域。在一些实施方案中，催化剂床还含有催化剂粒料。在一些实施方案中，催化剂粒料和整体式催化剂的所述一段或多段位于分开的区域中。在一些实施方案中，含有一段或多段的整体式催化剂的区域定位成在含有催化剂粒料的区域之前遇到流体流动。在一些实施方案中，催化剂粒料和整体式催化剂的所述一段或多段以交替模式位于分开的区域中。在一些实施方案中，催化剂床含有两段或更多段整体式催化剂，并且催化剂床还包含位于两段或更多段整体式催化剂中的每一段之间的没有催化剂的间隙。在另一个方面，本文中提供了用于制备环氧乙烷的催化剂床。在另一个方面，本文提供了整体式催化剂，其包含：整体式蜂窝结构，其包括并排排列的多个通道，并且每个通道包括位于通道第一末端的入口、位于通道第二末端的出口、以及在流体流过通道的方向沿通道定位的开口，用于横向流体流入和/或流出通道；和催化剂层，其涂覆所述蜂窝结构。在一些实施方案中，每个开口都伴有通道壁朝向通道内部的突出。在一些实施方案中，流体流动是通过每个通道的湍流。在一些实施方案中，在通道内最小化或避免了热量的积累。在一些实施方案中，催化剂层涂覆每个通道的内部。在一些实施方案中，催化剂层含有浸渍有金属的难熔金属氧化物载体。在一些实施方案中，难熔金属氧化物载体包含选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛或其任何两种或更多种的组合的化合物。在一些实施方案中，催化剂层含有约1重量％至约50重量％的金属。在一些实施方案中，催化剂层含有约10重量％至约30重量％的金属。在一些实施方案中，催化剂层含有浸渍有选自银、铜、钴、镍或金或其两种或更多种的组合的金属的氧化铝基载体。在一些实施方案中，整体式蜂窝结构包含堇青石、钢或铝。在另一个方面，本文提供了制备环氧乙烷的方法，该方法包括：使含有乙烯的原料气与整体式催化剂接触以形成环氧乙烷；其中：整体式催化剂包括：整体式蜂窝结构，其包括多个通道，每个通道包括在流体流过通道的方向上沿着通道定位的开口；和催化剂层，其涂覆所述整体式蜂窝结构。在一些实施方案中，每个开口都伴有通道壁朝向通道内部的突出。在一些实施方案中，流体流动是通过每个通道的湍流。在一些实施方案中，在通道内最小化或避免了热量的积累。在一些实施方案中，催化剂层涂覆每个通道的内部。在一些实施方案中，催化剂层含有浸渍有金属的难熔金属氧化物载体。在一些实施方案中，难熔金属氧化物载体包含选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛或其任何两种或更多种的组合的化合物。在一些实施方案中，催化剂层含有约1重量％至约50重量％的金属。在一些实施方案中，催化剂层含有约10重量％至约30重量％的金属。在一些实施方案中，催化剂层含有浸渍有选自银、铜、钴、镍或金或其两种或更多种的组合的金属的氧化铝基载体。在一些实施方案中，整体式蜂窝结构包含堇青石、钢或铝。在另一个方面，本文提供制备整体式催化剂的方法，该方法包括：用负载型催化剂的浆料涂覆整体式蜂窝结构，形成涂覆的蜂窝结构；和用加热的强制空气干燥涂覆的蜂窝结构，以产生整体式催化剂；其中：整体式蜂窝结构，其包括多个通道，每个通道包括在流体流过通道的方向上沿着通道定位的开口；和负载型催化剂含有浸渍有金属的难熔金属氧化物载体。在一些实施方案中，通过将整体式蜂窝结构浸入负载型催化剂的浆料中进行涂覆。在一些实施方案中，通过将负载型催化剂涂层(wash-coat)施加到整体式蜂窝结构上来进行涂覆。在一些实施方案中，涂覆步骤在每个通道的内部形成负载型催化剂层。在另一个方面，本文提供制备整体式催化剂的方法，该方法包括：用氧化铝基载体层涂覆整体式蜂窝结构，形成预涂的整体蜂窝结构；用金属催化剂浸渍氧化铝基载体层，形成浸渍的整体式蜂窝结构；和用加热的强制空气干燥浸渍的整体式蜂窝结构，以制备整体式催化剂；其中整体式蜂窝结构包括多个通道，每个通道包括在流体流过通道的方向上沿着通道定位的开口。在一些实施方案中，涂覆步骤和浸渍步骤在每个通道的内部形成浸渍有金属催化剂的氧化铝基载体层。附图说明图1描绘了在相同流动条件下具有特定填充高度的填充床(实线)和可比较床高度的整料(虚线)的压力与流速比较。括号中显示的数据为“XXX/Y”表示每平方英寸的通道(XXX)和密耳为单位的通道壁厚度(Y)。图2描绘用于反应器管装载布置的非限制性样品装载布置的横截面侧视图。将整料样品(左)和粉末床样品(右)各自装载在刚玉粉末保护床的顶部，所述床设定每个反应器管的总压降。图3A、3B、3C和3D是在不存在燃烧缓和剂的情况下将整料样品与生产催化剂粉末床进行比较的图表。整料和粉末在其最佳温度下操作，以便比较每种几何形状的最佳测量性能。该图表示列于表(图3C)中样品的测量的环氧乙烷选择性与气时空速(GHSV)(图3A)、测量的转换频率(TOF)对GHSV(图3B)和转化率与GHSV(图3D)的关系。数据点标签指的是样品编号。通过改变进料流速来改变GHSV。线连接相同床高的数据点。图4是各种整料的通道结构的图示，(A)SC几何形状，(B)LS几何形状，和(C)LS/PE组合几何形状。图5A、5B和5C是用于填充粒料床的几何形状A1的各种图示。图5A描绘了在反应器管的中心的“热点”，其中圆柱形粒料并排布置在它们的切线表面处，如B所示。用于粒料间热传递的热接触区域的形状和尺寸在C中示出。图6A、6B和6C是用于填充粒料床的几何形状A2的各种图示。图6A描绘了在反应器管的中心的“热点”，其中圆柱形粒料首尾相接地布置在它们的面上，其热接触区域在图6B中示出。用于粒料间热传递的热接触区域的相应形状和尺寸示于图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂床，其包括一段或多段整体式催化剂，所述催化剂包含：整体式蜂窝结构，其包括并排排列的多个通道，其中每个通道包括位于通道第一末端的入口、位于通道第二末端的出口、以及在流体流过通道的方向沿通道定位的开口，所述开口用于横向流体流入和/或流出通道；和催化剂层，其涂覆所述蜂窝结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.24 US 62/449,9081.一种催化剂床，其包括一段或多段整体式催化剂，所述催化剂包含：整体式蜂窝结构，其包括并排排列的多个通道，其中每个通道包括位于通道第一末端的入口、位于通道第二末端的出口、以及在流体流过通道的方向沿通道定位的开口，所述开口用于横向流体流入和/或流出通道；和催化剂层，其涂覆所述蜂窝结构。2.根据权利要求1所述的催化剂床，其中每个所述开口都伴有通道壁朝向通道内部的突出。3.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂床，其中流体流动是通过每个通道的湍流。4.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂床，其中在所述通道内最小化或避免热量积聚。5.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂床，其中所述催化剂层涂覆每个通道的内部。6.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂床，其中所述催化剂层包括浸渍有金属的难熔金属氧化物载体。7.根据权利要求6所述的催化剂床，其中所述难熔金属氧化物载体包括选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛或其任何两种或更多种的组合的化合物。8.根据权利要求6所述的催化剂床，其中所述催化剂层包含约1重量％至约50重量％的金属。9.根据权利要求6所述的催化剂床，其中所述催化剂层包含约10重量％至约30重量％的金属。10.根据权利要求6所述的催化剂床，其中所述催化剂层包含浸渍有选自银、铜、钴、镍或金或其任何两种或更多种的组合的金属的氧化铝基载体。11.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂床，其中所述整体式蜂窝结构包括堇青石、钢或铝。12.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂床，其中所述一段或多段中的每一段的长度为约7厘米至约20米。13.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂床，其中所述一段或多段中的每一段的长度为约15厘米至约25厘米。14.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂床，其中所述催化剂床被分成一个或多个区域。15.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂床，其中所述催化剂床还包含催化剂粒料。16.根据权利要求15所述的催化剂床，其中所述催化剂粒料和所述一段或多段整体式催化剂位于分开的区域中。17.根据权利要求16所述的催化剂床，其中包含一段或多段整体式催化剂的区域定位成在包含催化剂粒料的区域之前遇到流体流动。18.根据权利要求16所述的催化剂床，其中所述催化剂粒料和所述一段或多段整体式催化剂以交替模式位于分开的区域中。19.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂床，其中所述催化剂床包含两段或更多段整体式催化剂，并且所述催化剂床还包含位于所述两段或更多段整体式催化剂中的每一段之间的没有催化剂的间隙。20.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂床，其用于制备环氧乙烷。21.整体式催化剂，其包括：整体式蜂窝结构，其包括并排排列的多个通道，并且每个通道包括位于通道第一末端的入口、位于通道第二末端的出口、以及在流体流过通道的方向沿通道定位的开口，用于横向流体流入和/或流出通道；和催化剂层，其涂覆所述蜂窝结构。22.根据权利要求21所述的整体式催化剂，其中每个所述开口都伴有通道壁朝向通道内部的突出。23.根据权利要求21或权利要求22所述的整体式催化剂，其中流体流动是通过每个通道的湍流。24.根据权利要求21或权利要求22所述的整体式催化剂，其中在所述通道内最小化或避免热量积聚。25.根据权利要求21或权利要求22所述的整体式催化剂，其中所述催化剂层涂覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·孙，S·盖科，M·博施，A·卡尔波夫，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：美国,US