催化剂载体制造技术

描述了一种用于催化剂的载体。该载体用于生产环氧烷烃的填充床反应器中。载体包含陶瓷材料并且载体具有基本上球形或椭球形的宏观结构。载体进一步包含表面结构并且具有≥0.35cm3/g的孔隙率。还描述了用于生产环氧烷烃的设备和方法。烃的设备和方法。烃的设备和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】催化剂载体


[0001]本专利技术涉及用于催化剂的载体和负载型催化剂。更具体地，本专利技术涉及用于生产环氧烷烃(alkylene oxide)的载体和负载型催化剂。本专利技术扩展到使用该催化剂生产环氧烷烃的方法。

技术介绍

[0002]环氧乙烷是一种重要的工业化学品，用作消毒剂、灭菌剂和熏蒸剂，也是生产乙二醇、聚乙二醇和各种胺类的中间体。
[0003]在世界范围内，环氧乙烷通过在银催化剂存在下使用氧气或空气对乙烯进行直接催化氧化而大量生产。这种氧化反应很容易发生，但容易比所需的更进一步，将进料乙烯和产物环氧乙烷完全氧化成二氧化碳和水的混合物。因此，该过程中催化剂的主要焦点是选择性，即尽可能多地产生所需的环氧乙烷并使二氧化碳和水最少的能力。
[0004]通常，该过程中使用的催化剂是含银量约为7％至20％的负载型银催化剂。催化剂形状通常通过挤出的陶瓷糊或团而产生，然后将其干燥并煅烧至足以提供所需强度的温度。
[0005]具有高比表面积的催化剂载体可以增加活性并允许产生更高的体积，然而使用常见的催化剂生产方法增加表面积通常通过减小孔径来实现，从而失去所需的选择性。为了增加表面积，通常会减小载体粒料的尺寸，但这会增加通过填充床的压降，这受到生产设施能力的限制。
[0006]因此，需要进一步改进用于生产环氧烷烃的催化剂。因此，本专利技术的多个方面的目的是解决一个或多个上述或其他问题。

技术实现思路

[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于催化剂的载体，其中所述载体具有基本上球形或椭球形的宏观结构并包括表面结构，并且其中载体的孔隙率≥0.35cm3/g，优选≥0.40cm3/g，更优选≥0.45cm3/g、最优选≥0.50cm3/g。
[0008]载体可以用于用于在填充床反应器中生产环氧烷烃的催化剂。通过进一步包含催化材料，载体可以进一步为负载型催化剂的形式。载体也可以是惰性填料的形式，其中合适地载体基本上不含催化剂材料。
[0009]根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于在填充床反应器中生产环氧烷烃的负载型催化剂，其中负载型催化剂包括陶瓷材料，并且其中负载型催化剂具有基本上球形或椭球形的宏观结构并包括表面结构。
[0010]载体/负载型催化剂合适地具有宏观结构和在宏观结构的外表面上的表面结构。
[0011]球形或椭球形宏观结构可包括在宏观结构的外表面上的至少一个线性凹槽，例如至少两个、至少三个或至少四个线性凹槽。优选地，球形或椭球形宏观结构包括至少两个线性平行凹槽，例如至少三个或至少四个。优选地，凹槽的横截面是基本上半球形的。当球形
或椭球形宏观结构包括这样的线性凹槽时，宏观结构可以被认为是带凹槽的球体或椭球体。
[0012]宏观结构可以是基本上球体的形式。
[0013]载体/负载型催化剂可以不包括流体连通的颗粒内通道，该通道从载体/负载型催化剂的第一侧上的第一孔口延伸穿过载体/负载型催化剂到载体/负载型催化剂的基本上相对的第二侧上的第二孔口。
[0014]当载体/负载型催化剂不包含流体连通的颗粒内通道时，流体可能基本上不能在使用中从载体/负载型催化剂的第一侧流过载体/负载型催化剂到载体/负载型催化剂的基本上相对的第二侧。因此，为了使载体/负载型催化剂流体通过，可以迫使流体围绕载体/负载型催化剂的外表面流动。因此，在本专利技术的上下文中，短语“不包括流体连通的颗粒内通道，该通道从载体/负载型催化剂的第一侧上的第一孔口延伸穿过载体/负载型催化剂到载体/负载型催化剂的基本上相对的第二侧上的第二孔口”可以解释为表示，在使用中基本上没有流体从载体/负载型催化剂的第一侧流过载体/负载型催化剂的主体到载体/负载型催化剂的基本上相对的第二侧。应当理解，本专利技术上下文中的这种“流体连通的颗粒内通道”不包括可能存在于载体/负载型催化剂的材料中的微观孔隙。
[0015]载体/负载型催化剂可以不包括在载体/负载型催化剂中从第一孔口延伸到第二孔口的流体连通的颗粒内通道。
[0016]有利地，令人惊讶地发现，表面结构与不存在穿过载体/负载型催化剂主体的流动通道的组合导致强度增加，同时还增加流速，从而引导在表面上流动并提供更均匀的流动以用于生产环氧乙烷。
[0017]载体/负载型催化剂的最大尺寸可为最多20mm，例如最多17mm，或最多12mm，或最多9mm，或最多7mm，或最多6mm。
[0018]载体/负载型催化剂的表面结构的高度，合适地为平均高度，可以是载体/负载型催化剂的最大尺寸的最多30％，例如最多20％，优选最多15％。
[0019]“表面结构”是指代表载体/负载型催化剂的外表面形状与基于载体/负载型催化剂的宏观结构预期的形状的偏差的结构。此类表面结构可能明显小于载体/负载型催化剂的宏观结构特征的尺寸。表面结构可被认为是载体/负载型催化剂的宏观结构上的表面纹理化。应当理解，本专利技术上下文中的这种“表面结构”不包括微观表面粗糙度。
[0020]例如，载体/负载型催化剂可具有直径为10mm的球形宏观结构。所述载体/负载型催化剂的外表面如球形宏观结构所预期的那样部分一致地弯曲，但是负载型催化剂的外表面还包括多个表面结构，这些表面结构偏离于外表面的预期弯曲形状，为12个离散的隆起的形式，其中每个隆起的高度为2mm。
[0021]应当理解，正常的宏观结构特征例如嵌齿的城堡状结构或多叶的叶状结构被认为是宏观结构的一部分并且不被认为是根据本专利技术的表面结构。
[0022]载体/负载型催化剂可以包含在载体/负载型催化剂的至少两侧上的表面结构。
[0023]载体/负载型催化剂可以包含在载体/负载型催化剂的外表面的≥20％上、例如在外表面的≥30％、≥40％、≥60％或≥80％上延展的表面结构。
[0024]“包含在...上延展的表面结构”是指载体/负载型催化剂的外表面的至少指定百分比偏离于载体/负载型催化剂的基于宏观结构的外表面的预期形状。应当理解，偏离的表
面的量是基于外表面的预期形状及其缺失部分的表面积来计算的，而不是基于表面结构的表面积。例如，载体/负载型催化剂可具有预期外表面积为314cm2的球形宏观结构，其中200cm2偏离于球形宏观结构的预期一致的曲率，因此载体/负载型催化剂包含在外表面的63％上延展的表面结构。为了该计算的目的，将连接流体连通通道的任何孔口所占据的预期外表面积添加到剩余预期外表面积的总和中。
[0025]载体/负载型催化剂的表面结构的高度，合适地为平均高度，可以≤10mm，优选≤7mm，更优选≤6mm，最优选≤5mm。载体/负载型催化剂的表面结构的高度，合适地为平均高度，可以≥0.1mm，例如≥0.3mm，优选≥0.5mm，更优选≥0.7mm，最优选≥0.8mm。这里的表面结构的高度是使用具有深度测量功能的卡尺测量的。应当理解，本文中的“高度”是指从表面结构的最低点到表面结构的最高点的距离。
[0026]载体/负载型催化剂可以包含多个具有基本上相同形状的重复表面结构。优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于催化剂的载体，其中所述载体包含陶瓷材料，并且其中所述载体具有基本上球形或椭球体的宏观结构并包括表面结构，并且其中所述载体的孔隙率≥0.35cm3/g。2.一种用于在填充床反应器中生产环氧烷烃的负载型催化剂，其中所述负载型催化剂包括陶瓷材料，并且其中所述负载型催化剂具有基本上球形或椭球形的宏观结构并包括表面结构。3.根据权利要求1或2所述的载体或负载型催化剂，其中所述载体/负载型催化剂的所述宏观结构为基本上球形。4.根据前述权利要求中任一项所述的载体或负载型催化剂，其中所述载体/负载型催化剂不包括流体连通的颗粒内通道，所述通道从所述载体/负载型催化剂的第一侧上的第一孔口延伸穿过所述载体/负载型催化剂到所述载体/负载型催化剂的基本上相对的第二侧上的第二孔口。5.根据前述权利要求中任一项所述的载体或负载型催化剂，其中所述载体/负载型催化剂包含多个具有基本上相同形状的重复表面结构。6.根据前述权利要求中任一项所述的载体或负载型催化剂，其中所述载体/负载型催化剂包含至少5个重复表面结构，更优选至少10个，例如至少15个，或至少20个，最优选至少25个；和/或其中所述载体/负载型催化剂包含在所述载体/负载型催化剂的外表面的≥20％上、例如在外表面的≥30％、≥40％、≥60％或≥80％上延展的表面结构。7.根据前述权利要求中任一项所述的载体或负载型催化剂，其中所述表面结构包括脊、槽、隆起和/或凹陷。8.根据权利要求8所述的载体或负载型催化剂，其中呈脊或槽形式的所述表面结构为环形脊/槽的形式，其中可选地所述环形脊/槽为基本上圆形或正凸多边形的形式，例如三角形、正方形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形或十边形。9.根据权利要求8或9所述的载体或负载型催化剂，其中呈隆起或凹陷形式的所述表面结构是弯曲的、锥形和/或阶梯状的隆起/凹陷。10.根据前述权利要求中任一项所述的载体或负载型催化剂，其中所述载体/负载型催化剂例如直径或最大尺寸≥8mm，或>9mm，例如≤17mm至≥8mm的载体/负载型催化剂，或填充床的单位体积几何表面积(GSA)≥0.7cm2/cm3，例如GSA≥1cm2/cm3，优选GSA≥1.2cm2/cm3，更优选GSA≥1.3cm2/cm3，最优选GSA≥1.4cm2/cm3；和/或所述载体/负载型催化剂的侧面压溃强度≥50kgf，例如≥60kgf，优选≥70kgf，更优选≥80kgf，最优选≥85kgf。11.根据前述权利要求中任一项所述的载体或负载型催化剂，其中所述载体/负载型催化剂例如直径或最大尺寸≥8mm，或>9mm，例如≤17mm至≥8mm的载体/负载型催化剂，或填充床的单位体积几何表面积(GSA)≥0.7cm2/cm3，例如GSA≥1cm2/cm3，优选GSA≥1.2cm2/cm3，更优选GSA≥1.3cm2/cm3，最优选GSA≥1.4cm2/cm3；和/或所述载体/负载型催化剂的侧面压溃强度≥10kgf，例如≥12kgf，优选≥15kgf。12.根据前述权利要求中任一项所述的载体或负载型催化剂，其中所述载体/负载型催化剂例如直径或最大尺寸≤9mm，例如≤9mm至≥7mm的载体/负载型催化剂，或填充床的GSA≥1.3cm2/cm3，例如GSA≥1.4cm2/cm3，优选GSA≥1.5cm2/cm3，更优选GSA≥1.6cm2/cm3，最优选GSA≥1.7cm2/cm3；和/或所述载体/负载型催化剂的侧面压溃强度≥30kgf，优选≥50kgf，更优选≥60kgf，最优选≥70kgf或≥80kgf。
13.根据前述权利要求中任一项所述的载体或负载型催化剂，其中所述载体/负载型催化剂例如直径或最大尺寸≤9mm，例如≤9mm至≥7mm的载体/负载型催化剂，或填充床的GSA≥1.3cm2/cm3，例如GSA≥1.4cm2/cm3，优选GSA≥1.5cm2/cm3，更优选GSA≥1.6cm2/cm3，最优选GSA≥1.7cm2/cm3；和/或所述载体/负载型催化剂的侧面压溃强度≥8kgf，例如≥10kgf，优选≥12kgf。14.根据前述权利要求中任一项所述的载体或负载型催化剂，其中所述载体/负载型催化剂例如直径或最大尺寸≤7mm，例如≤7mm至≥5mm的载体/负载型催化剂，或填充床的GSA≥1.7cm2/cm3，例如GSA≥1.8cm2/cm3，优选GSA≥1.9cm2/cm3，更优选GSA≥2.0cm2/cm3，最优选GSA≥2.1cm2/cm3；和/或所述载体/负载型催化剂的侧面压溃强度≥30kgf，优选≥40kgf，更优选≥50kgf，最优选≥60kgf或≥70kgf。15.根据前述权利要求中任一项所述的载体或负载型催化剂，其中所述载体/负载型催化剂例如直径或最大尺寸≤7mm，例如≤7mm至≥5mm的载体/负载型催化剂，或填充床的GSA≥1.7cm2/cm3，例如GSA≥1.8cm2/cm3，优选GSA≥1.9cm2/cm3，更优选GSA≥2.0cm2/cm3，最优选GSA≥2.1cm2/cm3；和/或所述载体/负载型催化剂的侧面压溃强度≥6kgf，例如≥8kgf，优选≥10kgf。16.根据前述权利要求中任一项所述的载体或负载型催化剂，其中所述载体/负载型催化剂例如直径或最大尺寸≤10mm至≥5mm的载体/负载型催化剂，或填充床的GSA≥1.2cm2/cm3，例如GSA≥1.5cm2/cm3，优选GSA≥1.7cm2/cm3，更优选GSA≥1.9cm2/cm3，最优选GSA≥2.1cm2/cm3；和/或所述载体/负载型催化剂的侧面压溃强度≥30kgf，优选≥50kgf，更优选≥70kgf，最优选≥80kgf或≥90kgf。17.根据前述权利要求中任一项所述的载体或负载型催化剂，其中所述载体/负载型催化剂例如直径或最大尺寸≤10mm至≥5mm的载体/负载型催化剂，或填充床的GSA≥1.2cm2/cm3，例如GSA...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克，
申请(专利权)人：吉姆特克有限公司，
类型：发明
国别省市：