[发明专利]用于将乙烯氧氯化为二氯乙烷的催化剂和方法

说明书

本申请要求于2013年3月15日提交的美国临时申请序列号61/798,872的权益，所述申请以引用的方式整体并入本文。

发明领域

本发明的实施方案涉及用于将乙烯氧氯化为二氯乙烷的催化剂。所述催化剂有利地表现出较小的粘性，特别是在高铜负载量下，并且因此它们可有利地用于挡板式床反应器。

发明背景

氧氯化作用是其中乙烯被转化为1,2-二氯乙烷的工艺。这种反应可在乙烯、氯化氢和氧气(例如，纯氧或空气)的混合物中在流化催化剂床上以气相反应形式进行。负载于氧化铝载体上的铜催化剂是氧氯化催化剂领域中熟知的。例如，美国专利号5,292,703教导一种用于将乙烯氧氯化以产生1,2-二氯乙烷的催化剂，其中在载体(如氧化铝)上的催化剂包含氯化铜、至少一种碱金属、至少一种稀土金属以及至少一种IIA族(即，碱土金属)金属。据称这种催化剂导致高百分比的乙烯效率、高二氯乙烷产品纯度和高百分比的HCl转化率，而不会表现催化剂粘性。如熟练的技术人员所了解，催化剂粘性涉及催化剂颗粒的聚集并且可不利地影响流化床氧氯化方法中的乙烯和氯化氢原料的效率。

美国公开号2009/0054708公开了一种被设计用于挡板式床反应器中的氧氯化催化剂。所述催化剂包含5.5重量％至14重量％的铜、碱土金属、碱金属和稀土金属，其中限制条件为碱金属的量不高于1重量％。参考文献公开了已发现，催化剂中碱金属的显著水平提高对粘性的敏感性。

发明概述

本发明的实施方案提供一种氧氯化方法，其具有以下类型，其中在负载型铜催化剂的存在下将乙烯转化为1,2-二氯乙烷，改进包括：使用通过以下方式制备的负载型催化剂：(i)在第一步骤内，用包含铜、任选的碱土金属和碱金属的第一水溶液浸渍氧化铝载体从而形成第一催化剂组分；以及(ii)在后续步骤内，用包含铜和碱土金属的第二水溶液浸渍第一催化剂组分从而形成负载型催化剂，其中所述第二水溶液基本上不含碱金属。

本发明的其他实施方案提供一种制备用于将乙烯氧氯化为1,2-二氯乙烷的催化剂的方法，所述方法包括以下步骤：在第一步骤内，用包含铜、碱土金属和碱金属的第一水溶液浸渍氧化铝载体从而形成第一催化剂组分，以及在后续步骤内，用包含铜和碱土金属的第二水溶液浸渍第一催化剂组分从而形成负载型催化剂，其中所述第二水溶液基本上不含碱金属。

本发明的其他实施方案提供一种包括以下步骤的氧氯化方法：在催化剂、氧气和氯化氢的存在下将乙烯转化为1,2-二氯乙烷，其中所述催化剂通过以下方式产生，在第一步骤内用包含铜、碱土金属和碱金属的第一水溶液浸渍氧化铝载体从而形成第一催化剂组分；以及在后续步骤内，用包含铜和碱土金属的第二水溶液浸渍第一催化剂组分从而形成负载型催化剂，其中所述第二水溶液基本上不含碱金属。

说明性实施方案的详细描述

本发明的实施方案至少部分地基于用于将乙烯氧氯化为二氯乙烷的负载型催化剂的发现，所述催化剂包含铜、碱金属、碱土金属和任选的稀土金属。意外地发现制造负载型催化剂所采用的技术，特别是用各种金属浸渍载体所采用的技术，所述技术影响催化剂粘性，特别是在相对较高铜负载量下。因此，可以操作所述制造技术(特别是关于碱金属和碱土金属)，以产生技术上有用的负载型催化剂，所述负载型催化剂不会不利地遭受粘性。此外，虽然现有技术表明大于1重量％的碱金属对粘性具有不利的影响并且对催化剂效率具有微小的影响，但是已经发现大于1重量％水平的碱金属的存在可以是有利的，而不会不利地影响粘度，并且因此某些实施方案包括含有大于1重量％的碱金属的负载型催化剂。在一个或多个实施方案中，负载型催化剂有利地用于挡板式床反应器。并且，在一个或多个实施方案中，催化剂组合物可以有利地用于氧氯化方法中以得到较多的HCl转化，较少的氯化副产物，和/或较少的氧化副产物。更进一步，催化剂组合物可有利地用于可在相对高温下操作而不会产生不利水平的碳氧化物的氧氯化方法中。

催化剂组合物

在一个或多个实施方案中，也可称为负载型催化剂的催化剂组合物包含活性催化剂金属、催化剂促进剂和催化剂载体。如下文更加详细描述的，可通过一般称为初湿浸渍的方法，通过用携带一种或多种活性催化剂金属和催化剂促进剂的水溶液浸渍载体来制备催化剂组合物。