[发明专利]生产环氧化催化剂的方法和利用所述环氧化催化剂的环氧化方法

说明书

技术领域

本文中提供了生产环氧化催化剂的方法。有利地和出乎意料地，所述方法能够利用成本有效的真空度在载体上沉积最佳量的催化物质。

背景技术

催化剂是许多化学制造工艺的重要组分，并且通常可以用来加速所讨论的反应的速率和/或提高对期望产物的选择性或效率。结合许多反应进行应用，催化剂在烯烃的环氧化中发现了特别有利的用途，而烯烃的环氧化是日化行业中有显著商业重要性的工艺。在环氧化反应中，含有至少烯烃和氧的进料与催化剂接触，引起相应的烯烃氧化物的形成。

特别有商业重要性的烯烃环氧化的一个例子是烯烃(alkylene)、或烯烃混合物的环氧化，并且为了商业上可行，这种环氧化反应尤其可依赖于高性能催化剂。一段时间以来，本领域技术人员一直在积极寻求改善环氧化催化剂的效率和/或活性，因为在工业规模上即使选择性轻度增加、例如1％，也可以显著地减少与环氧化过程有关的运行成本。

认为能够改善催化剂性能的一种方法是在其上浸渍最佳量的催化物质。进而认为，这种催化物质能够沉积在载体上的量与所述催化剂载体的表面积、孔隙大小分布、吸水性和总孔体积的一种或多种有关。因此，许多工作已经集中在提供具有这些性质的组合的载体，使得不仅提供商业上有用的足够坚固的载体，而且还可以容易地浸渍需要量的催化物质。

对具体浸渍条件、以及浸渍条件对最终沉积的催化物质的量的影响所付出的关注甚少，但是一般认为需要在相当高的真空条件下进行浸渍。更具体而言，本领域中认识到，为了从载体的孔隙中除去夹带的空气并从而帮助所述催化物质或其前体渗透到其中，需要高真空度，即具有低的最低残压的真空度，例如不超过1-2英寸绝对汞柱(34-68毫巴)。

然而，使用过高的真空度会不期望地增加催化剂生产方法的设备成本、以及时间。提供一种方法，所述方法提供可利用具有期望特性的载体、达到期望水平的催化物质负载量、同时还使用较少资源的这类催化剂，将是有益的。

发明内容

本发明提供了这样的方法。更具体而言，现在已经令人惊讶地发现，即使其上待浸渍催化物质或其前体的载体被抽空到最低残压比本领域所认识到的需要达到的最低残压更高的较低真空度，仍可达到期望水平的催化剂物质负载量，例如最大负载量的80％至98％。这是意想不到的，因为本领域中以前已经认为，随着表面积趋于上升和孔隙尺寸相应地趋于下降，将需要抽至最低残压更低的较高真空以便从中排空空气，并帮助将浸渍溶液渗透到其中以提供期望的负载量水平。本方法能够在比本领域以前认识到的更低的真空度(具有更高的最低残压)下，产生具有期望的催化物质负载量水平的催化剂，从而提供设备成本和时间的节约。

在第一个方面，本发明提供了提供环氧化催化剂的方法。所述方法包括将多孔载体暴露于最低残压大于135毫巴绝压的真空，并将所述载体与包含催化物质或其前体的浸渍溶液接触，同时就这样暴露。并且，在一些实施方式中，所述接触还可以在小于50℃、或小于40℃、或小于35℃的温度下发生。此外，如果需要，所述暴露、所述接触、或二者可以进行超过一次，并且在一些实施方式中，可以进行两次或更多次。所述真空的最低残压通常可以小于1000毫巴绝压。这样制备的载体可以通过在与过量的、即未浸渍的浸渍溶液分离之后，将其暴露于升高的温度、例如至少200℃来进一步处理。

预计所述方法有益于可用作催化剂载体的任何载体，无论其物理性质如何。然而，在一些实施方式中，对以下载体可以提供特别的益处：i)表面积至少1.1m²/g和/或ii)孔径大于3微米的孔隙占总孔体积的至少5％和/或iii)在0.01微米至100微米的孔径范围内具有至少两个孔隙大小分布峰并且中值孔径大于1.1微米。

此外，预计所述方法可用于提供包含任何期望催化物质的任何期望催化剂。在一些实施方式中，提供了环氧化催化剂，并且在这样的实施方式中，所述催化物质可理想地包含银。在这样的情况下，并且取决于所述载体的性质，在单一顺序的暴露、接触和在升高的温度下加工之后，可以在所述载体上提供至少10wt％Ag、或至少14wt％Ag、或甚至至少18wt％Ag的催化物质负载量，所述重量百分比是基于环氧化催化剂的总重量。环氧化催化剂通常包含一种或多种助催化剂，因此，所述浸渍溶液可以包含所述助催化剂。在一些实施方式中，所述一种或多种助催化剂可以包括铼、钼、钨、锂、硫、锰、铷、铯、钠、钾、或这些的组合。在其它实施方式中，所述一种或多种附加助催化剂可以包含铼和/或铯。