[发明专利]具有改进的银颗粒尺寸和分布密度的银催化剂

说明书

本发明提供了一种银基乙烯环氧化催化剂，其表现出改进的性能，即选择性和活性下降。表现出改进性能的催化剂包括设置在α‑氧化铝载体上的大于约20重量％的银，以及设置在α‑氧化铝载体上的促进量的一种或多种促进剂。银作为银颗粒存在于α‑氧化铝载体上，所述银颗粒具有大于约150nm的直径并且具有约每1平方微米20个颗粒或更低的分布密度。

相关申请的交叉引用

本发明要求于2015年2月27日提交的美国临时专利申请No.62/121,675的权益，其全部内容和公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及乙烯环氧化催化剂，更具体地说，涉及具有改进的使用寿命的银基乙烯环氧化催化剂。

背景技术

如本领域已知的，用于乙烯环氧化的高选择性催化剂(HSC)是指具有高于用于相同目的的高活性催化剂(HAC)的选择性值的那些催化剂。两种类型的催化剂包括作为耐火载体(即载体)上的活性催化组分的银。通常，催化剂中包括一种或多种促进剂以改进或调节催化剂的性质，例如选择性。

通常，但不一定总是通过掺入铼作为促进剂，HSC达到较高的选择性(通常超过87摩尔％或更高)。典型地，还可以包括选自碱金属(例如铯、钾、锂)及其混合物、过渡金属和主族金属的一种或多种另外的促进剂。在某些情况下，HSC不包括铼，但能达到上述高选择性。

还存在可能不具有典型地与HSC相关的选择性值但是选择性值得到改进超过HAC的乙烯环氧化催化剂。这些类型的催化剂也可以被认为在HSC类别内，或者替代地，它们可以被认为属于单独的类别，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％和高达87摩尔％的选择性。

众所周知，随着催化剂的扩大使用，催化剂会老化(即降解)到直到催化剂的使用不再可行的程度。因此，存在延长催化剂的使用寿命(即“寿命”或“适用期”)的不断努力。催化剂的使用寿命直接取决于催化剂的稳定性。如本文所用，“使用寿命”是可以使用催化剂直到催化剂的一个或多个功能参数(例如选择性或活性)降低到催化剂的用途变得不能实行的水平的时间段。

催化剂的稳定性主要归因于载体的各种特性。经过大量研究的载体的一些特征包括载体配方、表面积、孔隙率和孔体积分布等。

用于乙烯环氧化催化剂的载体的最广泛使用的制剂是基于氧化铝，通常为α-氧化铝的制剂。许多研究旨在研究氧化铝组合物用于改进催化剂的稳定性和其它性能的作用。用于提高乙烯环氧化催化剂性能的氧化铝载体的制备和改性描述于例如美国专利No.4,226,782、No.4,242,235、No.5,266,548、No.5,380,697、No.5,597,773、No.5,831,037和No.6,831,037以及美国专利申请公开No.2004/0110973A1和2005/0096219A1。

尽管如此，本领域仍然需要进一步改进乙烯环氧化催化剂的使用寿命。特别需要通过容易实施且经济上可行的方式来改进这些催化剂的稳定性。

发明内容

在本发明的一个方面，提供了具有改进的使用寿命的银基乙烯环氧化催化剂(通过具有降低的选择性下降速率和/或降低的活性下降速率来观察)。在本发明的一个实施方式中，本发明的银基乙烯环氧化催化剂包括设置在α-氧化铝载体上的大于约20重量％的银，以及设置在α-氧化铝载体上的促进量的一种或多种促进剂。根据本发明，银作为银颗粒存在于α-氧化铝载体上，银颗粒的直径大于约150nm，分布密度为每1平方微米约20个颗粒或更低。

在本发明的另一方面，提供了一种在氧气存在下将乙烯气相转化为环氧乙烷的方法。本发明的方法包括将本发明的银基乙烯环氧化催化剂提供给环氧乙烷反应器，并在本发明的乙烯环氧化催化剂存在下使包含乙烯和氧的反应混合物反应。

具体实施方式