[发明专利]烯化氧催化剂及工艺

说明书

本发明涉及含银催化剂的制备及应用，这种含银催化剂适用于烯化氧的制备，特别适合用于环氧乙烷的制备。这些催化剂是采用独特的陶瓷材料作催化剂载体制备而成的。

用于乙烯和分子氧生产环氧乙烷的催化剂通常是载体上的银催化剂。这类催化剂通常采用碱金属作为助催化剂。在美国专利U.S3,962,136(1976年6月8日授权)和U.S4,010,115(1977年3月1日授权)中提到采用少量的碱金属钾、铷、铯作为载体上的银催化剂的有效助催化剂。美国专利U.S4,766,105(1988年8月23日授权)和U.S4,808,738(1989年2月28日授权)揭示了其他的共催化剂的应用，如铼或铼与硫、钼、钨或铬的混合物。美国专利U.S4,908,343(1990年3月13日授权)揭示出一种含有铯盐混合物的载体上的银催化剂，铯盐混合物由铯盐和一种或多种碱金属盐或碱土金属盐组成。

美国专利U.S4,897,498(1990年1月30日授权)揭示了由破金属助催化的载体上的银催化剂在无烯丙基氢的烯烃环氧化中的应用。

多孔陶瓷催化剂载体的应用在许多专利中已有叙述，例如U.S5,100,895(1992年3月31日授权)、U.S5,055,442(1991年10月8日授权)、U.S5,037,794(1991年8月6日授权)以及U.S4,874,739(1989年10月17日授权)。这类催化剂载体在催化领域中具有广泛的潜在应用价值并且在陶瓷载体是氧化铝(如α型氧化铝)的场合特别有用。尽管α型氧化铝往往作为优先选用的催化剂的陶瓷载体，其他的陶瓷材料(如二氧化硅、碳化硅、四氮化三硅、氧化镁、二氧化钛、尖晶石、堇青石以及其他形式的氧化铝)当然也可以使用。在进一步的讨论中，以α型氧化铝为载体的催化剂作为示范例使用，但是应当理解本文中讲述的内容具有更为通用的用途。

欧洲专利申请0 327 356(1989年8月9日发布)揭示了一种用于生产环氧乙烷的含银催化剂制备工艺，该催化剂催化剂的载体由氧化铝材料、在粒度和相对比例两个方面作了精心搭配的含碳材料、助熔剂、氟化物和粘接剂组成。任选的含碳材料是石油焦、碳、石墨、聚乙烯、松脂以及它们的混合物。实际上只举例说明了石油焦和石墨。依据这项发明揭示的内容，其作用是提供一些高选择性的催化剂。

催化剂的载体需要具有综合性能，至少需要将供催化成分沉积的最小的表面积、高吸水性和高破碎强度三者结合起来。往往是一种性质提高意味着另一种性质下降。因此，破碎强度高可能意味着孔隙度低。通常用试试改改的办法寻找平衡点，这使得催化剂载体工艺比其他的化工工艺更无法预测。

载体需要有均匀一致的孔隙度，这可以用许多途径实现，包括在载体配方中添加燃烧物质，这些燃烧物质在陶瓷煅烧成成品时将被除去。典型的燃烧物质包括木炭、石油焦、磨碎的核桃壳等。这些物质通常都留下可沥滤的残留物，这些残留物可能大大地削弱载体上的催化剂的性能。此外，这种可沥滤残留物的实际成分批间变化相当大，以致可预测性不能令人满意。

所以有必要设计一些催化剂，在设计中对最后的性能平衡要有把握。本发明提出的催化剂在破碎强度、抗磨性、多孔性和催化性能之间取得极好的平衡，这使它们在广泛的催化应用中成为理想的催化剂。

本发明涉及一种适用于无烯丙基氢的烯烃与分子氧在蒸汽相进行的环氧化反应催化剂，该催化剂特别适用于乙烯和分子氧在蒸汽相的环氧化反应。这种催化剂由有效催化剂量的银和助催化剂量的碱金属组成，并且可以任选地添加助催化剂量的铼和助催化剂量的铼的共催化剂，催化剂和助催化剂都沉积在载体上。载体的制造工艺包括将100份(按重量计)颗粒状的陶瓷成分和0.5份至50份(按重量计)聚丙烯混合，然后在足以使有机合成聚合物烧尽、使颗粒状成分烧结并形成载体的温度下煅烧，其中有机聚合物呈粉末状、平均粒度低于400微米并且灰分少于0.1wt％。

这样制备的载体只有少量的物质金属提取物。本文中所用的术语“金属提取物”指的是由燃烧物质带来的钠、钾、钙和(或)铝杂质。文中所用术语“提取物”指的是金属提取物和来自其他添加剂的提取物的总和，其中一些添加剂可能赋予载体和(或)催化剂一些期望的特性。

业已发现，具有独特的陶瓷载体的催化剂与含常规载体的催化剂相比物理性质得到改善。这些催化剂已改善了破碎强度和耐磨蚀性。

下面详细介绍载体、用该载体制备的催化剂、以及该催化剂的应用。

载体