用于银催化剂的氧化铝载体及银催化剂制造技术

本发明专利技术公开了一种用于银催化剂的氧化铝载体，包括带有中心通道的圆柱形基体。该氧化铝载体还包括至少三个彼此间等角度隔开的部分圆柱形的瓣叶部，这些瓣叶部一体式地连接到基体的外周上。本发明专利技术提供的新形状的氧化铝载体具有高外表面积和载体间空隙率，不但可以有效降低反应器催化剂床层压力降，而且可以优化催化层内的流动状态，达到更好的传质传热效果，提高银催化剂的性能。利用本发明专利技术提供的氧化铝载体制备的银催化剂性能稳定，具有较高的活性和选择性；特别适用于乙烯氧化生产环氧乙烷的反应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氧化铝载体及银催化剂。具体地说，本专利技术涉及一种用于烯烃环氧化的银催化剂的氧化铝载体及银催化剂。本专利技术还涉及使用所述银催化剂的烯烃环氧化方法。
技术介绍
在银催化剂作用下こ烯环氧化主要生成环氧こ烷，同时发生副反应生成ニ氧化碳和水等，其中选择性、稳定性和活性是银催化剂的主要性能指标。所谓选择性是指反应中こ烯转化成环氧こ烷的摩尔数和こ烯的总反应摩尔数之比。所谓稳定性则表示为活性和选择性的下降速率，下降速率越小，催化剂的稳定性越好。所谓活性是指环氧こ烷生产过程达到一定反应负荷时所需的反应温度，反应温度越低，催化剂的活性越高。对于エ业银催化剂来说，不仅要有良好的选择性、稳定性和活性，同时也要求催化剂具备一种合适的形状。エ业上生产环氧こ烷的反应器是典型的气固相反应固定床反应器，这是ー种列管式反应器，银催化剂装填在反应器列管中，反应器壳层以水做撤热载体将反应热撤走。装填在反应器列管中的催化剂需要具备ー种合适的形状，以便保持催化剂具有较低的床层压カ降和较高的有效表面积。在エ业中经常使用氧化铝作为银催化剂的载体。例如，用于こ烯氧化生产环氧こ烷的银催化剂均使用氧化铝做载体。这种氧化铝载体的外形一般采用圆柱状，沿轴向带有单个孔(单孔圆柱状)或多个孔(多孔圆柱状)。氧化铝载体具有一定的比表面积，负载活性组分银等催化物质。因此，采用上述形状能够实现相对较高的外表面积和载体间空隙率，以达到较好的传质传热效果。然而，银催化剂载体必须同时具备较高的耐压強度和较低的磨损率，这就要求载体除了本身的性质外，还要具有较小的颗粒尺寸和较低的外表面积，以保证较高的耐压强度和较低的磨损率要求。因此，一种好的银催化剂用氧化铝载体必须综合考虑上述几方面条件才能达到制备适合エ业应用的高性能银催化剂的要求。近年来，银催化剂的性能(选择性、活性和稳定性)得到大幅提升，制备银催化剂 用的氧化铝载体密度也由O. 6g/ml左右上升至O. 8g/ml左右，同时氧化铝载体的强度也大幅提升，这意味着催化剂的强度和磨损率不再是ー个需要认真对待的难题。因此，希望设计ー种具有较高的外表面积和载体间空隙率的氧化铝载体。目前的银催化剂载体均采用圆柱状，沿轴向带有单个孔(单孔圆柱状)或多个孔(多孔圆柱状)。上述形状的氧化铝载体虽然能够满足エ业生产需要，但是こ烯氧化制环氧こ烷是ー种强氧化放热反应，上述形状的氧化铝载体存在以下缺点床层压カ降较高导致装置运行能耗高；气体通过催化剂内部的路径较长，不利于传质传热。因此，希望能够对用于银催化剂的传统圆柱状外形的氧化铝载体进行改进，提供ー种新颖的氧化铝载体，其具有较高的外表面积和载体间空隙率，缩短了气体到达催化剂内部的距离和时间，有利于降低反应器中催化剂床层的压カ降，降低装置运行能耗，有利于传质传热，提高催化剂性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，对用于传统外形的银催化剂的氧化铝载体进行改进，提供ー种具有新颖形状的氧化铝载体，使其具有较高的外表面积和载体间空隙率。利用本专利技术提供的载体制备的银催化剂用于烯烃环氧化反应，尤其是こ烯环氧化制备环氧こ烷，具有较高选择性和活性。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于银催化剂的氧化铝载体，包括带有中心通道的圆柱形基体，其中，所述氧化铝载体还包括至少三个彼此间等角度隔开的部分圆柱形的瓣叶部，所述瓣叶部一体式地连接到所述基体的外周上。在一个实施例中，各瓣叶部均设有各自的中心通道。优选地，中心通道的截面形状可选自圆形、椭圆形、三角形和矩形中的任意ー种。此外，氧化铝载体的中心通道的直径或有效直径可选择为I 3mm。在一个实施例中，各瓣叶部的中心通道的中心构成了以基体的中心通道的中心为中心的正多边形的顶点。该正多边形优选为正三角形、正方形或正五边形。在ー个具体的例子中，氧化铝载体的外径为5 10mm，和/或高度为5 10mm。优选地,所述瓣叶部的数量为3 8个。在一个实施例中，所述中圆柱形基体的中心通道的面积占载体截面面积的比例为5 15% ;瓣叶部的中心通道的面积占载体截面面积比例为5 35% ;圆柱形基体的中心通道的面积和瓣叶部中心通道的面积之和占载体截面面积的比例为10% 50%，优选比例为15% 25%。本专利技术中的所述氧化铝载体可用任何能够制得氧化铝载体的方法制备，制造简便，成本较低。如可以采用压片和挤条的方法来制备，在制备传统氧化铝载体的压片机或挤条机的基础上，更换相应形状的压片模具或挤条模具即可生产出相应形状的如本专利技术所述的氧化铝载体。在ー个具体的实施例中，可采用将α -三水Al2O3和假一水Al2O3，然后放入混料机中混合均匀后转入到捏合机中，加入稀硝酸，捏合成可挤出成型的膏状物，然后膏状物挤出成型、烘干、焙烧，得到所述载体样品。根据本专利技术的第二方面，提供了ー种包含上述氧化铝载体的银催化剂。根据反应需要，所述催化剂中除包含银和氧化铝载体外，还可包含其他金属助剂，如碱金属、碱土金属等。根据本专利技术的第三方面，提供了一种烯烃环氧化方法，其中所述烯烃在上述银催化剂的作用下进行环氧化反应。在ー个具体实施例中，所述烯烃为こ烯，こ烯在上述银催化剂的作用下进行环氧化反应生成环氧こ烷。根据本专利技术提供的氧化铝载体，由于其新颖的瓣叶部设置而具有更高的外表面积和载体间空隙率，这不但可以有效降低反应器催化剂床层压カ降，而且可以使催化剂粒子 内的传质阻カ减小，优化催化层内的流动状态，达到更好的传质传热效果。利用本专利技术提供的氧化铝载体制备的银催化剂性能稳定，具有较高的活性和选择性，特别适用于こ烯氧化生产环氧こ烷的反应。附图说明下面通过结合附图来对本专利技术的优选实施例进行详细描述，附图构成了说明书的一部分，但并不构成对本公开内容的任何限制。在附图中图I和2分别显示了两种传统的用于银催化剂的氧化铝载体；图3显示了根据本专利技术的实施例I的氧化铝载体的平面图；图4显示了根据本专利技术的实施例2的氧化铝载体的平面图；和图5显示了根据本专利技术的实施例3的氧化铝载体的平面图。在各幅图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的部件。具体实施方式 下面结合实施例和附图来对本专利技术作进ー步的详细说明。图I显示了一种传统的用于银催化剂的氧化铝载体。如图所示，该氧化铝载体I具有环形的截面形式，即呈单孔圆柱状。附图标记3表示这种氧化铝载体I的高度。图2显示了另ー种传统的用于银催化剂的氧化铝载体。如图所示，该氧化铝载体2具有蜂窝形的截面形式，即呈多孔圆柱状。附图标记4显示了这种氧化铝载体2的径向孔道及排列，附图标记5表示该载体的径向直径。如前所述，现有技术中的这两种形状的氧化铝载体的外表面积和载体间空隙率都无法令人满意。图3显示了根据本专利技术的实施例I的用于银催化剂的氧化铝载体10。如图所示，该氧化铝载体10包括带有中心通道12的圆柱形基体11。另外，根据本专利技术，该氧化铝载体10还包括三个瓣叶部15，它们一体式地连接到圆柱形基体11的外周上，并且彼此之间以等角度间隔开。通过这种布置，可以显著提高氧化铝载体的外表面积和载体间空隙率。因此不但可以有效降低反应器催化剂床层的压カ降，而且可以优化催化层内的流动状态，达到更好的传质传热效果，提高银催化剂的性能。在该实施例中，在各个瓣叶部15中均布置有中心通道18。优选地，各个中心通道18的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.21 CN 201120074341.51.一种用于银催化剂的氧化铝载体，包括带有中心通道的圆柱形基体，其特征在于，所述氧化铝载体还包括至少三个彼此间等角度隔开的部分圆柱形的瓣叶部，所述瓣叶部一体式地连接到所述基体的外周上。2.根据权利要求I所述的氧化铝载体，其特征在于，各所述瓣叶部均设有各自的中心通道。3.根据权利要求2所述的氧化铝载体，其特征在于，各所述瓣叶部的中心通道的中心构成了以所述基体的中心通道的中心为中心的正多边形的顶点。4.根据权利要求3所述的氧化铝载体，其特征在于，所述正多边形为正三角形、正方形或正五边形。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋文贞，孙雪莲，李金兵，陈建设，张志祥，蒋军，代武军，崔宝林，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：