[发明专利]一种丙烯气相环氧化催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高活性的丙烯气相环氧化制环氧丙烷的催化剂Au‑Ga/TS‑1及其制备方法，所述催化剂，用于H₂和O₂条件下丙烯气相环氧化制环氧丙烷，催化剂性能稳定，反应条件温和，具有较高的催化活性。本发明涉及的催化剂以负载Ga的TS‑1分子筛为载体，Au为活性组分，该催化剂的质量百分组成中，Au为0.05%~2.50%。其中Ga/Ti摩尔比为0.02~1，Au负载催化剂采用沉积‑沉淀法制备。

技术领域

本发明属于石油化工催化剂制备方法领域，更具体地说，涉及一种制环氧丙烷用催化剂及其制备方法和应用，尤其以丙烯气相环氧化制环氧丙烷的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

环氧丙烷是一种很重要的有机化合物原料，是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物，也叫氧化丙烯、甲基环氧乙烷，简称PO，是无色醚味液体，低沸点，易燃。目前约7%的丙烯用于生产环氧丙烷，生产工艺主要是氯醇法和共氧化法。其中氯醇法生产PO的历史悠久，工业化也有六十多年，其优点是该工艺对原料的纯度要求不高，生产的PO的选择性高，操作负荷弹性大，且生产工艺非常成熟；但是该工艺会消耗大量的水资源，产生大量的废渣和废水，对环境造成严重污染，而且生产过程中产生的次氯酸会很大程度上对设备造成腐蚀。后来，共氧化法制环氧丙烷克服了氯醇法污水多、对设备腐蚀强等缺点，此外，整个生产工艺的成本也很低，对环境污染非常小，但是共氧化法也有其不足之处，如工艺流程长，所需的原料品种多，且对原料的纯度要求高，整个工艺是在较高压力下进行的，所以所需设备的造价高。因此，研发出成本低、效率高、无污染的反应体系成为了当前该领域研究的热点。

一些新型的环氧化反应合成路线相继被报道。其中钼系催化剂吸引了越来越多人的关注。Mimura等（Applied Catalysis A: General, 2007, 316(2): 142-151）采用溶胶凝胶法制备了MoO_x/SiO₂催化剂，并用于丙烯环氧化反应，结果发现该催化剂能够有效促进PO 的形成，其活性物系是晶体MoO₃，它能够有效地从丙烯中提取氢原子而不插入晶格氧，最后生成的自由基能够解吸为气相，随后与分子氧反应生成PO，丙烯转化率为17.6%，PO选择性为47.6%。Chen等（ChemCatChem, 2014, 6(3): 876-884）采用两步水热法和简单浸渍法制备了MoO₃-Bi₂SiO₅催化剂，在O₂存在的条件下运用于气相丙烯环氧化反应，当测试温度为400℃，压力位0.15MPa时，丙烯转化率为21.99%，选择性为55.14%。但是PO的选择性需要进一步提高。公开号CN104128176A公开了一种高活性的丙烯气相环氧化制环氧丙烷的催化剂TiO₂-MoO₃-Bi₂SiO₅/SiO₂及其制备方法，该催化剂主要是以一种含Bi₂SiO₅的SiO₂介孔材料为载体，三氧化钼为活性组分，钛为助剂，用于以氧分子为氧化剂，气体丙烯为原料的环氧化反应，其丙烯转化率达到20%以上，PO选择性达到60%以上。