[发明专利]多孔氧化铝载体及其制备方法与银催化剂及应用

说明书

本发明属于催化剂载体领域，涉及一种多孔氧化铝载体及其制备方法与银催化剂及应用。所述制备多孔氧化铝载体的方法包括如下步骤：步骤A，形成包含如下组分的混合物：i、氧化铝水合物；基于组分i重量为0.05‑30wt％的合成高分子类增稠剂；基于组分i重量为15～60wt％的粘结剂；基于组分i重量为0‑30wt％的水；基于组分i重量为0‑30wt％的造孔剂；基于组分i重量为0‑5wt％的矿化剂；基于组分i重量为0‑5wt％的助剂，所述助剂为碱土金属助剂、硅助剂和锆助剂中的至少一种；步骤B，将步骤A中得到的混合物进行成型、干燥和焙烧。本发明的载体制备方法简单易行，制得的载体性能均一，质量和性能更佳。

技术领域

本发明涉及催化剂载体领域，更具体地，涉及一种多孔氧化铝载体及其制备方法与银催化剂及应用。

背景技术

氧化铝载体是一种在世界范围内广泛应用的载体。例如工业上用来催化乙烯环氧化生产环氧乙烷的银催化剂，其载体就是选用氧化铝作为载体。

制备氧化铝载体的主要原料是氧化铝水合物(又称氢氧化铝)，氧化铝水合物脱水会产生路易斯(L)酸碱中心，而这些L酸中心很容易吸水而转变为质子(B)酸碱中心。氧化铝的晶型种类很多，加之杂质和水分或多或少的影响，致使氧化铝的表面物理、化学性质都非常复杂。

对于银催化剂选用的载体来说，银催化剂的载体一般选用比表面积较小的多孔α-Al₂O₃作为载体。一般来说，制备银催化剂载体的主要方法是，选用各种不同的氧化铝粉原料，任选的加入造孔剂、粘结剂及各种添加剂等，经混料和捏合均匀，然后挤出成型为不同形状的坯体(拉西环、球形颗粒、多孔柱状、马鞍形等)，最后在1200～1700℃烧结制成多孔耐热的α-氧化铝载体产品，如专利US 5063195、US 5703001、US 5801259等所述。

载体制备完成后，再将活性组分(以及助剂)负载到所述载体上，完成银催化剂的制备。工业上一般选用浸渍活化法来制备银催化剂。首先用银盐、任选的各种助剂和有机胺类配制成一定浓度的银氨浸渍溶液，使Ag离子与有机胺发生络合反应生成银-有机氨络合离子；然后将载体放入浸渍液中浸渍足够时间，这样银氨络合离子及各种助剂离子随溶液浸渍到载体表面；经沥滤后，最后放入活化带用热空气(或特殊气氛)活化，在活化过程中，载体表面的各种含银浸渍成分通过加热并逐渐分解，在随之产生的各种复杂还原作用下，银离子还原成单质银，并在载体表面形成数十到数百纳米的颗粒，从而得到成品银催化剂。

上述银催化剂主要用于催化乙烯环氧化生产环氧乙烷。在该反应中，主要生成环氧乙烷，同时发生副反应生成二氧化碳和水等。银催化剂的主要性能指标包括其活性、选择性和稳定性。其中活性一般是指环氧乙烷生产过程达到一定反应负荷时所需的反应温度，所需反应温度越低，催化剂的活性越高；选择性是指反应中乙烯转化成环氧乙烷的摩尔数和乙烯的总反应摩尔数之比；稳定性则为活性和选择性的下降速率，下降速率越小催化剂的稳定性就越好。

由于生产环氧乙烷的工业规模极为巨大，反应的选择性增加1％都会节约大量的原料，产生巨大的经济效益。类似地，银催化剂的使用寿命，也就是稳定性的改进也具有显著的经济效益。因此，本领域期望获得一种性能更好的银催化剂，用于环氧乙烷的生产，而其载体的结构和特性更是提高银催化剂性能的关键。

发明内容

鉴于上述现有技术的状况，本发明的发明人对氧化铝载体及其制备工艺领域进行了广泛深入的研究。本发明的发明人发现，在传统载体制备工艺中，加入适量的合成高分子类增稠剂，可以使载体物料形成凝胶，从而调节载体物料流变性，增加载体物料粘性和稳定性，进而改进载体物料的成型特性，并最终提升载体产品的最终质量和性能。由此完成了本发明。

本发明的第一方面提供一种制备多孔氧化铝载体的方法，该方法包括如下步骤：

步骤A，形成包含如下组分的混合物：

i、氧化铝水合物；