[发明专利]基于硅胶的催化剂载体

说明书

本发明涉及包含至少一种金属和/或半金属氧化物的球形珠粒，其平均直径为10-120μm、BET表面积为400-800m²/g且孔体积为0.3-3.0cm³/g，其中给定珠粒的任何点处的直径与所述珠粒的平均直径偏差均不超过10％并且所述珠粒的表面基本光滑，涉及生产这些球形珠粒的方法以及球形珠粒作为催化剂或催化剂载体的用途。

本发明更具体涉及包含SiO₂(二氧化硅)的球形珠粒。

二氧化硅颗粒及其制造方法由现有技术已知。US 2,757,073公开了一种制造粉状硅胶的方法，其中首先将硅胶溶胶分散体加入水饱和的有机溶剂，例如丁醇中，通过剧烈搅拌形成硅胶溶胶的液滴并通过加入氨使其转化成硅胶。在硬化之后将如此得到的凝胶破碎成小颗粒并用水和丙酮洗涤小颗粒以基本除去所有的水。US 2,757,073进一步公开了该粉状二氧化硅可以在诸如橡胶的材料中用作填料或用作制备涂敷二氧化硅产品的中间体。如此得到的二氧化硅珠粒的直径小于50nm。

US 2,921,839公开了一种通过沉淀生产细碎二氧化硅颗粒的方法。为此，使碱金属硅酸盐的水溶液与有机溶剂混合，然后与酸混合。在分离出有机相之后，通过共沸蒸馏干燥得到的硅胶珠粒。US 2,921,839中所述方法提供了直径为10-1000μm的硅胶颗粒。US 2,921,839没有公开以其表面上的特别高光滑度著称的任何硅胶颗粒。

US 3,489,516公开了一种通过在含水介质中通过加入酸以分散的有机相聚合xNa₂O·ySiO₂而生产二氧化硅珠粒的方法。如此生产的二氧化硅珠粒具有的BET表面积为700-1100m²/g或300-600m²/g。这些二氧化硅珠粒可以用作催化剂。

现有技术没有描述具有如下特征的二氧化硅颗粒或其制造方法：显示出根据本发明特别合适的直径、BET表面积、孔体积、多分散性和表面光滑度的组合并且可以使得这些颗粒特别适合在聚合反应，例如生产聚丙烯或聚乙烯的聚合反应中用作催化剂。现有技术也没有描述一种提供显示出各种参数的上述有利组合的球形珠粒的方法。

本发明的目的是提供具有所述参数的特别有利组合的球形珠粒。更具体而言，该球形珠粒应对珠粒表面具有高光滑度，从而使得它们对于在聚合反应中用作催化剂特别有利。本发明的另一目的是一种生产该类球形珠粒的方法。

已发现这些目的由包含至少一种金属和/或半金属氧化物的球形珠粒实现，这些珠粒的平均直径为10-120μm、BET表面积为400-800m²/g且孔体积为0.3-3.0cm³/g，其中在所述珠粒任何点处的给定珠粒直径与所述珠粒的平均直径偏差小于10％并且所述珠粒的表面基本光滑。

已发现这些目的进一步由一种生产本发明的这些球形珠粒的方法实现，该方法包括如下步骤：

(A)提供包含至少一种至少部分水溶混性有机溶剂、水和所述至少一种金属和/或半金属氧化物的至少一种前体化合物的混合物作为混合物A，

(B)提供包含至少一种至少部分水溶混性有机溶剂、水和至少一种酸的混合物作为混合物B，

(C)将所述混合物A和B合并并使所述至少一种金属和/或半金属氧化物的至少一种前体化合物与所述至少一种酸反应而得到包含含有球形珠粒的水相和有机相的混合物C，

(D)由在步骤C中得到的混合物C分离有机相，得到包含球形珠粒的水相，

(E)任选用至少一种酸处理在步骤(D)中得到的球形珠粒，和

(F)干燥在步骤(D)或(E)中得到的球形珠粒。

已发现所述目的也由本发明球形珠粒作为催化剂或催化剂载体的用途实现。

本发明球形珠粒包含至少一种金属和/或半金属氧化物。

在一个优选实施方案中，该至少一种金属和/或半金属氧化物选自SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、MgO及其混合物。在一个特别优选的实施方案中，本发明球形珠粒包含SiO₂。非常特别优选本发明球形珠粒以至少96重量％，特别是至少98重量％的程度由SiO₂构成。剩余的重量百分数可以由少量其他金属如铝、钠、铁及其混合物以及阴离子如硫酸根和/或氯离子构成。除了SiO₂外，这些组分各自以小于0.1重量％的量存在。