[发明专利]一种用于乙烷一步制环氧乙烷的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学催化剂及其制备方法，特别涉及一种用于乙烷一步制环氧乙烷的催化剂及其制备方法。

背景技术

环氧乙烷是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的重要有机化工产品，是用途广泛的有机合成中间体，由环氧乙烷衍生可得到一系列非常重要的精细化工产品。它广泛用于生产乙二醇和其他多元醇，也用于洗涤剂工业的乙氧基化物、乙醇胺、溶剂和乙二醇醚的生产。此外，环氧乙烷还可用作熏蒸剂和医疗器械的消毒剂等。随着现代工业的发展，国内外对环氧乙烷的需求与日俱增。

早期环氧乙烷生产采用氯醇法工艺，氯醇法反应过程为：(1)乙醇脱水，(2)乙烯次氯化，(3)碱化。由于氯醇法生产过程中产生大量的含卤废水，环境污染严重，故此法目前基本已停用。目前，国内外环氧乙烷生产工艺一般采用乙烯直接氧化法，其中较为成熟的生产工艺是在列管式固定床反应器中，使用银催化剂，采用纯氧与乙烯为原料直接氧化生产环氧乙烷。目前工业上乙烯氧化制备环氧乙烷的反应温度一般在200℃～300℃之间，而乙烷氧化制备乙烯的温度则通常在900℃以上，两者温度相差很多，而且用于乙烯环氧化制备环氧乙烷的催化剂的银在高温下易使反应发生深度氧化。目前的环氧乙烷生产工艺中，须先由乙烷制得乙烯，再由乙烯氧化制得环氧乙烷。

CN101265242A介绍了一种乙烷一步氧化直接制环氧乙烷的方法，采用以均匀沉淀法制得的Ag-Ni-O催化剂，将按一定配比称取的银盐、镍盐和尿素放入容器中，在容器中加入去离子水，将容器密封后在65～95℃下磁力搅拌反应4～12小时，然后再置于马弗炉中，以1～4℃/min的升温速率从100℃开始升温到380℃～400℃后，焙烧2～4小时。体现催化剂活性的反应温度为250℃～390℃，但该催化剂的反应活性不高，而且环氧乙烷的选择性和产率较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有的Ag-Ni-O催化剂反应活性不高，环氧乙烷的选择性和产率较低的缺陷，提供一种用于乙烷一步制环氧乙烷的催化剂的制备方法，该方法制备的催化剂具有反应温度低、反应活性高的优点，用于乙烷一步制环氧乙烷能显著提高环氧乙烷的选择性和产率的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于乙烷一步制环氧乙烷的催化剂，其特征在于：此催化剂为银镍钇氧复合催化剂，包含元素成分有Ag，Ni，Y，O，物质的量比Ag∶Ni∶Y＝1∶1∶0.01～0.04。

一种用于乙烷一步制环氧乙烷的催化剂，采用银盐、镍盐、钇盐和柠檬酸为原料制得，

具体步骤为：

称取的银盐、镍盐、钇盐放入容器中，在容器中加入去离子水制得混合溶液，另将柠檬酸放入另一容器中加入去离子水制得溶液；银盐、镍盐、钇盐和柠檬酸之间的物质的量之比为1∶1∶0.01～0.04∶2.01～2.04；

在60℃磁力搅拌下将银镍钇盐的混合溶液逐滴加入到柠檬酸溶液中，并用硝酸调其PH＝1，继续保持60℃下磁力搅拌，直至溶液形成粘稠状胶体，然后将其在130℃下烘12小时，再置于马弗炉中以2℃/min的升温速率在400℃下焙烧3小时，即得所需催化剂。

所述银盐、镍盐、钇盐为硝酸银、硝酸镍、硝酸钇。

本发明制备的催化剂用于乙烷一步氧化直接制得环氧乙烷。所采用的工艺条件与之前文献中报道的工艺条件相近。本发明Ag-Ni-Y-O可以采用的工艺条件为：采用管式反应器，反应温度在280～340℃，乙烷与氧气、氮气的配比为1∶1∶6，气体空速为12000ml·g^-1·h^-1。

本发明方法的关键在于助剂Y元素的掺杂与制备方法的改进，制得的Ag-Ni-Y-O复合催化剂较之之前的Ag-Ni-O催化剂其反应活性显著提高，使环氧乙烷的选择性与产率有较大的提高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做出进一步的具体说明，但本发明并不限于这些实例。

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