[发明专利]环氧化工艺

说明书

提供了一种改善银基环氧化催化剂的性能的方法，所述银基环氧化催化剂包含载体。所述载体包含至少80％的α氧化铝并具有0.3mL/g至1.2mL/g的孔隙体积，0.3m²/g至3.0m²/g的表面积，以及提供7或7以下的曲折度、4或4以下的收缩率和30毫达西或30毫达西以上的渗透率中的至少一种的孔结构。催化量的银以及促进量的一种或多种促进剂设置在所述载体上和/或所述载体内。所述方法还包括以下步骤：在约200℃至约230℃的温度下，在存在银基环氧化催化剂的情况下，使含有比例为约3.5:1至约12:1的乙烯和氧气的进料气体组合物反应来引发环氧化反应；以及随后逐步地或连续地升高温度。

相关申请的交叉引用

本发明要求于2015年6月2日提交的美国临时专利申请号62/169706和62/169766的权益，每个申请的全部内容和公开内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及操作银基环氧化催化剂的方法。

背景技术

尽管环氧乙烷(EO)以微量存在于自然环境中，但是环氧乙烷是在1859年由法国化学家Charles-Adolphe Wurtz利用所谓的“氯醇”法在实验室环境中首次合成得到。然而，在Wurtz所处的时代，环氧乙烷作为工业化学品的有用性并没有得到充分的认识；因而直到第一次世界大战前夕，至少部分由于对作为在快速增长的汽车市场中使用的防冻剂的乙二醇(环氧乙烷是其中间体)的需求的快速增加，才开始采用所述氯醇法进行环氧乙烷的工业生产。尽管这样，该氯醇法生产相对少量的环氧乙烷，并且非常不经济。

该氯醇法最终被另一种方法所替代，所述另一种方法是由另一法国化学家Thèodore Lefort在1931年发现的，其采用氧直接催化氧化乙烯，其成果为环氧乙烷合成中的第二次突破。Lefort采用固体银催化剂和包含乙烯的气相进料，并采用空气作为氧的来源。

在八十年中，由于该直接氧化方法的发展，环氧乙烷的产量已显著提高，以致于如今其是化学工业的最大产量产品之一，据估计差不多占由非均相氧化制备的有机化学品总值的一半。在2010年，全世界产量为约2200万吨。生产的环氧乙烷的大约70％被进一步加工成乙二醇，而制备的环氧乙烷的大约20％被转化成其他环氧乙烷衍生物，并且仅仅相对少量的环氧乙烷被直接用于诸如蒸汽灭菌法之类的应用中。

随着对环氧乙烷催化和工艺的持续深入的研究(其仍是吸引工业界和学术界研究者的课题)，环氧乙烷产量已得到提高。近年来，尤其感兴趣的已经是采用所谓的“高选择性催化剂”的环氧乙烷的生产的适当的操作参数和工艺参数，其中所述“高选择性催化剂”为包含少量的诸如铼和铯之类的“促进”元素的基于Ag的环氧化催化剂。

关于这些含稀土(Re)的催化剂，由于含Re的催化剂需要调节阶段以使选择性最大化，因此在确定最佳调节或启动条件方面已引起相当大的兴趣。

这些调节过程通常涉及在调节过程中调整反应器进料，特别是通过确保催化剂具有提高性能的氯化物量。反应器进料中氯化物的存在对维持催化剂的选择性(乙烯部分氧化成环氧乙烷的效率)起着关键作用。含铼催化剂的情况尤其如此，这些催化剂非常依赖氯化物的存在以达到最佳性能。先前在Lauritzen等人的美国专利No.4,874,879和Shanker等人的美国专利No.5,155,242中公开了这样的程序的例子，其公开了启动过程，其中在将氧气引入进料之前将含Re的催化剂预先氯化，并允许催化剂在低于操作温度的温度下在存在氯化物时“预先浸泡”。尽管使用这些现有技术方法已经报道了整体催化剂性能方面的一些改进，但是在将氧气加入到进料中之后，预先浸泡和调节仍然会在正常的环氧乙烷生产开始之前施加显著的延迟。这种生产延迟可能部分或全部否定了催化剂选择性性能提高的益处。