[发明专利]制备催化剂载体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用作支持各种化学反应中的金属和金属氧化物催化剂组分的催化剂载体。更具体地，本发明涉及一种配制催化剂的方法，所述催化剂具有适于用作银的载体的低表面积α氧化铝载体，以及所述催化剂在化学反应尤其是乙烯环氧化为环氧乙烷中的用途。

背景技术

将氧化铝用作使烯烃环氧化的催化剂载体是众所周知的。氧化铝尤其被用作在乙烯到环氧乙烷的氧化中使用的含银催化剂的载体。通过融合含有或不含二氧化硅的高纯度氧化铝来制备载体材料。为此，载体材料通常包含90wt％或更多的α氧化铝和至多6wt％的二氧化硅。其一般是多孔的并根据其用途而具有高的表面积或低的表面积。

在已知的制备载体的方法中，使α氧化铝和/或过渡型氧化铝(α氧化铝前体)与暂时性粘合剂和永久性粘合剂充分混合。在载体前体加工过程中，暂时性粘合剂使所述载体前体的组分结合在一起。永久性粘合剂是熔化温度低于氧化铝的无机物质，其在与氧化铝颗粒接触的位置处引起熔融，并将机械强度赋予最终的载体。在完全干混后，将足够的水加到所述物质中，以使所述物质形成为糊状物质。然后通过常规方法例如高压挤出、压片、粒化或其它陶瓷成形方法从所述糊状物形成催化剂载体颗粒。然后干燥所述颗粒，随后在升高的温度下烧制。

在烧制步骤中，暂时性粘合剂燃烧或热分解为二氧化碳和水并挥发。在本领域中已知，基于陶瓷载体的催化剂包含惰性固体载体，例如α氧化铝。在美国专利3,664,970、3,804,781、4,428,863和4,874,739中已经描述了这样的催化剂。描述氧化铝载体制备的美国专利包括美国专利2,499,675、2,950,169和3,172,866。其它专利例如美国专利3,222,129、3,223,483和3,226,191示出活性氧化铝的制备。在美国专利3,804,781、3,856,708、3,907,512和3,907,982中公开了制备高度多孔氧化铝的方法。在美国专利3,928,236中公开了热稳定性高的氧化铝载体。在美国专利3,987,155、3,997,476、4,001,144、4,022,715、4,039,481、4,098,874和4,242,233中讨论了制备催化剂载体的其它方法。美国专利3,664,970公开了主要含氧化铝并且也含二氧化硅、氧化镁和二氧化钛的载体。美国专利4,410,453披露：通过引入锌、镧或镁的氧化物或氧化物前体，改善了在氧化铝上的银催化剂对于乙烯氧化为环氧乙烷的性能。美国专利4,200,552公开了由α-氧化铝和作为烧结剂的SiO₂、TiO₂、ZrO₂、CaO、MgO、B₂O₃、MnO₂或Cr₂O₃化合物中的至少一种制成的载体。美国专利4,455,392公开了含有作为粘合材料组分的二氧化硅和氧化镁的氧化铝载体组合物。美国专利5,100,859公开了含有碱土金属硅酸盐的载体，所述碱土金属硅酸盐可作为原始组分加入或通过二氧化硅或产生二氧化硅的化合物与加热时分解为碱土金属氧化物的化合物的反应原位产生。美国专利5,512,530公开了一种用于制备基于混合的α氧化铝、燃尽(burnout)物质和二氧化钛的催化剂载体的方法。美国专利5,380,697公开了含有陶瓷结合剂的载体，所述载体包含60wt％二氧化硅、29wt％氧化铝、3wt％氧化钙、2wt％氧化镁、4wt％碱金属氧化物以及每种小于1wt％的氧化铁和二氧化钛。美国专利5,733,840和美国专利5,929,259公开了由改性二氧化钛形成的载体。该处理过程包括如下步骤：用草酸氧钛盐、二(铵乳酸合)二氢氧化钛(IV)或类似的有机盐的溶液浸渍预成形的载体，然后在约450℃至700℃的温度下煅烧该浸渍过的载体。所述专利披露：如果在载体制备过程中加入二氧化钛，则倾向于影响载体结构的致密性，这可能导致不可接受的性能。美国专利4,368,144宣称用含有不多于0.07％的Na的载体得到了较好的催化性能。美国专利6,103,916披露：当通过在纯水中沸腾洗涤载体直至水的电阻率大于10000Ω.cm时改善了催化剂的性能。