[发明专利]用于环氧乙烷催化剂的载体

说明书

技术领域

本发明涉及基于银的环氧乙烷催化剂，并且更具体地，涉及用于上述催化剂的载体。

背景技术

如本领域中已知的，用于乙烯的环氧化的高选择性催化剂（HSC）是指那些催化剂，其具有比用于相同目的的高活性催化剂（HAC）更高的选择性值。两种类型的催化剂均包括银作为在耐火载体（即，载体）上的活性催化成分。通常，在催化剂中包括一种或多种助催化剂（promoter），以改进或调节催化剂的性能，如选择性。

通常，通过加入铼作为助催化剂，HSC实现较高选择性（通常，超过87摩尔%或以上）。通常，还包括一种或多种另外的助催化剂，其选自碱金属（例如，铯）、碱土金属、过渡金属（例如，钨化合物）、和主族金属（例如，硫和/或卤化物化合物）。

还存在乙烯环氧化催化剂，其不能具有通常伴随HSC的选择性值，虽然相对于HAC改进了选择性值。还可以认为这些类型的催化剂属于HSC类别，或可替换地，可以认为它们属于独立类别，例如，“中等选择性催化剂”或“MSC”。这些类型的催化剂通常表现出至少83摩尔%且可达87摩尔%的选择性。

相比于HSC和MSC，HAC是通常并不包括铼的乙烯环氧化催化剂，并且，基于这个原因，并不提供HSC或MSC的选择性值。通常，HAC包括铯（Cs）作为仅有的助催化剂。

长期以来一直努力改进乙烯氧化催化剂的活性和选择性。许多这些努力集中于载体（通常为氧化铝）的组成和物理特性，并且更具体地，集中于改进载体的表面积或孔径分布。参见，例如，美国专利号4,226,782、4,242,235、5,266,548、5,380,697、5,395,812、5,597,773、5,831,037和6,831,037以及美国专利申请公开号2004/0110973A1和2005/0096219A1。

虽然已知载体的较高表面积会改进催化剂活性，但通常通过较小孔（即，尺寸通常为1微米或小于1微米）的孔体积贡献的伴随增加来实现较高表面积。相应地，较小孔的增加量对催化剂的最大可实现的选择性具有负面影响。同样地，通过降低较小孔的体积贡献来试图改进选择性具有降低催化剂的表面积的作用，从而导致催化剂活性的降低。因此，在环氧乙烷催化剂的领域仍然存在面对的长期未解决的问题，其中改进催化剂的活性对催化剂的选择性具有负面影响，并且同样地，改进选择性对活性具有负面影响。

因此，在本领域中仍然需要改进催化剂活性，同时并不负面影响、或甚至同时改进催化剂的选择性。借助于可容易整合到现有的工艺设计并且容易和成本有效的方式，将特别有利于实现该目的。

发明内容

在一个实施方式中，本发明涉及一种用于乙烯环氧化催化剂的载体。所述载体包含氧化铝成分，该氧化铝成分包含具有3μm或大于3μm且可达6μm颗粒尺寸的第一部分的氧化铝颗粒（矾土颗粒，alumina particle）、和具有2μm或小于2μm颗粒尺寸的第二部分的氧化铝颗粒。通过包括较大和较小的载体颗粒的上述组合，可独立于可归因于载体颗粒的孔径分布的表面积变化，来调节载体的表面积。因为如此，可以实现在载体中足够高的表面积（即，来适当增加催化剂活性），而没有使较小孔径（通常为1微米或小于1微米）的孔体积贡献增加到对选择性具有有害影响的程度。因此，本发明有利地提供了一种载体，所述载体可以用来制备具有增加的催化剂活性和保持或改进的选择性的乙烯氧化催化剂。

本发明还涉及一种乙烯氧化（即，环氧化）催化剂，所述催化剂包含上述载体、连同催化量的银、以及优选地沉积在载体上和/或载体中的促进量的铼。

本发明还涉及一种用于在存在氧的情况下将乙烯气相转化成环氧乙烷（EO）的方法。该方法包括在存在上述乙烯环氧化催化剂的情况下使包含乙烯和氧的反应混合物反应。

具体实施方式

在一个方面，本发明涉及用于乙烯环氧化催化剂的改进的载体（即，载体）。如下文进一步描述的，该载体包含氧化铝成分，所述氧化铝成分包括适当调节的较大颗粒尺寸成分（即，较粗成分）和较小颗粒尺寸成分（即，较细成分），从而为产生的环氧化催化剂提供增加的活性同时保持或改进选择性，或相反地，改进选择性同时保持或改进活性。