[发明专利]载体、催化剂、生产它们的方法和生产环氧乙烷的方法

说明书

一种用于乙烯环氧化催化剂的载体，所述载体包括氧化铝多孔体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成，且除氧化铝之外基本不存在无机粘合剂物质，其中所述基本不存在无机粘合剂物质相当于除氧化铝之外的无机粘合剂物质的量小于0.6wt％并且包括至少基本不存在含硅物质。

技术领域

本发明涉及一种载体、一种催化剂、一种用于生产它们的方法和一种用于生产环氧乙烷的方法。

背景技术

众所周知，氧化铝可在烯烃环氧化中使用的银基催化剂中用作催化剂支撑物(载体)(参见例如美国专利6,815,395)。通常通过将高纯度氧化铝与永久性无机粘合剂(通常为含硅材料，例如二氧化硅)熔合来制备载体材料。例如，载体可以包含90wt％(重量百分比)或更多的α氧化铝和至多6wt％的二氧化硅。得到的载体通常非常多孔并具有高表面积。

在制造载体的已知方法中，由α氧化铝和/或过渡氧化铝(α氧化铝前体)形成的氧化铝颗粒与挥发性有机粘合剂和永久性无机粘合剂充分混合。挥发性有机粘合剂在其加工过程中将氧化铝颗粒的组分保持在一起。永久性无机粘合剂的熔融温度低于氧化铝颗粒的熔融温度，并且在氧化铝颗粒之间的接触点处引发熔融粘合。永久性无机粘合剂赋予成品载体机械强度，并且通常以非促进能力起作用。彻底干混后，向物料(mass)中加入足量的水，使物料形成糊状可挤出的混合物。然后通过任何已知的手段，例如高压挤出、压片、造粒或其它陶瓷成形工艺，由糊形成颗粒。接下来，通过干燥颗粒，然后在高温下烧结，完成载体的制备，该载体包括由氧化铝的烧结颗粒组成的氧化铝多孔体(porous alumina body)。在烧制步骤中，挥发性有机粘合剂通常分解并挥发成二氧化碳和水。

长期以来一直努力改善乙烯环氧化催化剂的活性、选择性和稳定性。这些努力中的大多数试图通过例如仔细选择促进物质、银的量、载体表面积、载体孔径分布和执行乙烯环氧化工艺的条件(例如温度、前体和添加剂浓度等)来实现改进的催化剂。然而，这些上述传统途径仅获得有限的额外改进。因此，新途径将带来好处，特别是能够容易地集成到现有工艺设计中以及轻易可得且符合成本效率。

因此，本发明的一个重要目的是提供载体、催化剂、用于生产它们的方法，以及用于生产环氧乙烷的方法，其能够容易地结合到现有的工艺设计中以及轻易可得且符合成本效率，同时提高乙烯环氧化催化剂的活性、选择性和稳定性，

发明内容

本公开首先涉及一种用于乙烯环氧化催化剂的载体(即支撑物)。所述载体是由氧化铝的烧结颗粒形成的氧化铝多孔体，至少基本或完全不存在含硅物质。特别地，因为大多数无机粘合剂物质是硅基的，所以所述基本或完全不存在含硅物质相当于基本或完全不存在大多数无机粘合剂物质。然而，在一些实施方案中，所述载体中基本或完全不存在所有无机粘合剂物质，无论是硅基的还是非硅基的无机粘合剂物质。

发现上述载体可用于生产具有改进的催化剂活性、选择性和/或稳定性的乙烯环氧化催化剂。载体有利地通过如本领域常规实施的促进物质、银的量、载体表面积、载体孔径分布和执行乙烯环氧化工艺的条件之外的手段来实现这种改进。而且，用于其生产的载体和工艺能够以轻易可得且符合成本效率的方式容易地集成到现有的工艺设计中。

本公开还涉及一种用于制备上述载体的方法。所述方法包括：a)在除氧化铝之外基本不存在无机组分的情况下，制备含有氧化铝颗粒、水和牺牲有机粘合剂的组合物；b)将所述组合物模制成一种结构；c)在足够的温度下将所述结构加热足够的时间以使所述牺牲有机粘合剂挥发并形成多孔结构；以及d)在1000℃或以上的温度下将所述多孔结构烧结足够的时间，以生产氧化铝多孔体，所述氧化铝多孔体由氧化铝的烧结颗粒形成且除氧化铝以外基本不存在无机粘合剂物质，所述无机粘合剂物质在所述催化剂中以非促进能力起作用；其中所述基本不存在无机粘合剂物质包含至少基本不存在含硅物质。

本发明还涉及一种乙烯环氧化催化剂，其包含上述载体和负载在所述载体的表面上的催化量的银。本文还描述了一种用于生产催化剂的方法。所述方法涉及将负载的催化有效量的银沉积到上述载体的表面上。