[发明专利]环氧乙烷制造用催化剂及其制造方法、以及环氧乙烷的制造方法

说明书

本申请是申请日为2007年3月30日、申请号为200780001737.3、发明名称为“环氧乙烷制造用催化剂及其制造方法、以及环氧乙烷的制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及环氧乙烷制造用催化剂及其制造方法、以及环氧乙烷的制造方法。

背景技术

用于从乙烯制造环氧乙烷的催化剂的主要成分是银(Ag)，银负载在载体上。工业上，对于作为催化剂主成分的Ag添加碱金属、铼(Re)等元素作为助催化剂，以提高催化剂性能(专利文献1)。

关于碱金属的作用效果，报道了如下效果：存在于载体上、中和载体的酸电离常数的效果，或者存在于Ag表面来调整Ag的催化作用的效果；但详细情况尚不清楚。另一方面，关于Re，其在催化剂中的存在位点、作为助催化剂的作用机制尚不明确，但其必须与碱金属共存才能作为助催化剂发挥作用(专利文献2)。

载体一般是以α-氧化铝为主成分，α-氧化铝是对原料粉末、粘合剂、气孔形成剂的混合物进行烧结而制造的。这样制造的载体通常含有硅(Si)、钠(Na)等杂质作为杂质，其中，Si含量以SiO₂换算值计为0.1～几十重量％、Na含量以Na₂O换算值计为0.01～几个重量％。

有报道称：载体中的Si、Na量对于由Ag、碱金属、载体构成但不含Re的催化剂的性能有很大影响(专利文献3和4)。因此，有必要控制α-氧化铝原料粉末、粘合剂、气孔形成剂中的Si、Na量，来调整载体中的Si、Na量。此外，在含Re催化剂方面，报道了将Ag含量限定为20重量％以上的催化剂(专利文献5和6)。

专利文献1：特开平9-150058号公报

专利文献2：特开昭63-126552号公报

专利文献3：特开昭63-116743号公报

专利文献4：特开平1-123629号公报

专利文献5：特开平3-207447号公报

专利文献6：WO2005-097318号公报

发明内容

本发明要解决的课题

本发明人等以提供至少包括Ag、Cs、Re和载体，或者至少包括Ag、Li、Cs、Re和载体的改进的环氧乙烷制造用催化剂为目标，进行了深入研究，结果取得了以下认识。

(1)以往，当催化剂由大表面积载体、Ag、Cs、Re构成时，载体中的Si、Na成分一般不影响Re作为助催化剂的性质。然而，如果将载体中的Si成分与Na成分之比限定在一定范围，竟然意外地能够提高Re的助催化作用，获得选择性显著改善的催化剂。

(2)通过使用比表面积大的载体并且提高催化剂中的Li含量，意外地获得了保持高选择性且催化剂寿命显著改善的催化剂。

解决问题的方法

基于上述认识从而完成了本发明，本发明包括一组相关联的发明，各发明的要点如下。

第1发明基于上述的认识(1)，其要点是：一种环氧乙烷制造用催化剂，该催化剂用于由乙烯制造环氧乙烷，其至少包括银(Ag)、铯(Cs)、铼(Re)和载体；其中，根据需要，在载体上负载碱金属作为前处理，然后再将Ag、Cs和Re负载在该载体上，从而得到该催化剂，作为所述载体，使用的是比表面积为0.6～3.0m²/g、且Si和Na的含量的重量比以SiO₂/Na₂O换算值计为2～50的载体，相对于载体的每1m²/g的所述比表面积，所述Re的含量(以载体为基准)为170～600ppm，且所述Cs/Re的摩尔比为0.3～19。

第2发明基于上述认识(1)并进行更深入研究的结果，其要点是：一种环氧乙烷制造用催化剂，其用于由乙烯制造环氧乙烷，其至少包括银(Ag)、铯(Cs)、铼(Re)和载体；其中，根据需要，在载体上负载碱金属作为前处理，然后再将Ag、Cs和Re负载在该载体上，从而得到该催化剂，作为所述载体，使用的是比表面积为0.6～3.0m²/g、且存在pKa5.0以下的酸电离常数的载体，相对于载体的每1m²/g的所述比表面积，所述Re的含量(以载体为基准)为170～600ppm，且所述Cs/Re的摩尔比为0.3～19。

本发明的其它要点在于：一种催化剂的制造方法，该方法是至少包括银(Ag)、铯(Cs)、铼(Re)和载体的第1发明的催化剂的制造方法，其中，所述Ag的负载操作分2次以上进行，催化剂中含有的至少一部分量的Cs和Re是在Ag的最后的负载操作时负载的。