[发明专利]通过选用不同粒度的水合氧化铝来调变氧化铝载体性能的方法、由此得到的载体及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备用于银催化剂的载体的方法、由此制备的载体及其应用，更具体地说本发明涉及一种制备用于乙烯氧化生产环氧乙烷用银催化剂的氧化铝载体的方法、由此制备的载体以及由该载体制得的银催化剂，还涉及这种催化剂在乙烯氧化生产环氧乙烷中的用途。

背景技术

在银催化剂作用下乙烯氧化主要生成环氧乙烷，同时发生副反应生成二氧化碳和水，其中活性、选择性和稳定性是银催化剂的主要性能指标。所谓活性是指环氧乙烷生产过程达到一定反应负荷时所需的反应温度。反应温度越低，催化剂的活性越高。所谓选择性是指反应中乙烯转化成环氧乙烷的摩尔数和乙烯的总反应摩尔数之比。所谓稳定性则表示为活性和选择性的下降速率，下降速率越小催化剂的稳定性越好。在乙烯氧化生产环氧乙烷的过程中使用高活性、高选择性和稳定性良好的银催化剂可以大大提高经济效益，因此制造高活性、高选择性和良好稳定性的银催化剂是银催化剂研究的主要方向。银催化剂的性能除和催化剂的组成及制备方法有重要关系外，还与催化剂使用的载体的性能和制备方法有重要关系。

现有技术中银催化剂的制备方法包括多孔载体(如氧化铝)的制备和施加活性组分以及助剂到所述载体上这两个过程。

在银催化剂的制备过程中，对于以α-Al₂O₃为主要组分的载体而言，合适的比表面和孔结构是需要的，一方面要为乙烯环氧化反应提供足够的空间，使反应热扩散出去，另一方面也有利于反应产物环氧乙烷及时脱附，避免深度氧化生成副产物二氧化碳。因此，通过采用适当粒度的氧化铝颗粒来构造载体的孔结构，便成为一种较为常用的工艺方法。CN1216940A 所述载体的制备方法包括使用陶瓷颗粒组分，选择其粒度以保证在不使用有机烧尽物质的前提下达到所期望的孔隙度，其中在载体中，α-氧化铝组分具有双峰粒度分布，其第一种模式的平均粒度为15～120微米，第二模式的平均粒度低于第一模式的一半，是1～15微米。CN1133571A涉及的环氧乙烷催化剂所用的载体的抗碎强度至少为2.3千克，其堆实后的堆积密度至少为0.48千克/升，载体含有第一种和第二种α-氧化铝组分，第一种α-氧化铝以粒子形式存在，其晶粒粒度中值在0.4～4微米，其量占载体中α-氧化铝总重的95～40wt％，载体中其余的α-氧化铝为由溶胶-凝胶法就地生成的第二种α-氧化铝。

在氧化铝载体中添加其它组分改进载体以提高银催化剂的性能也是一个重要的研究方向，其中包括添加碱土金属氧化物或其它盐类化合物。EP0150238(US4428863)在高纯、低表面氧化铝载体的制造过程中使用少量铝酸钡或硅酸钡粘结剂，声称能够改进载体的抗碎强度和抗磨损性能，所制备载体的比表面小于0.3m²/g，所制备催化剂的活性和选择性都比较低。US5384302声称通过预处理α-Al₂O₃来减少载体中的Na、K、Ca、Al离子含量可以提高载体的抗碎强度和耐磨损性能。US5739075通过在氧化铝载体表面预先沉积助剂量的稀土金属和另一种助剂量的金属盐(碱土金属或者是VIII族过渡金属)，接着进行锻烧处理，最终将处理好的载体制成银催化剂，评价结果表明，该催化剂的选择性下降速率小于未做预沉积处理的催化剂样品。