[发明专利]乙烯环氧化用银催化剂的α-氧化铝载体、银催化剂及乙烯环氧化生产环氧乙烷的方法

说明书

本发明属于催化剂领域，涉及一种乙烯环氧化用银催化剂的α‑氧化铝载体、银催化剂及乙烯环氧化生产环氧乙烷的方法。其通过包括如下步骤的方法制备：I)制备具有如下组成的固体混合物：a)粒度为10～30μm的α‑Al₂O₃；b)粒度为1～5μm的α‑Al₂O₃；c)粒度小于75μm的假一水Al₂O₃；d)可燃尽润滑材料；e)含硅化合物；f)含锆化合物；g)硼酸；h)聚乙烯吡咯烷酮；Ⅱ)向步骤I)的固体混合物中加入粘结剂进行捏合、成型，得到样品生坯；Ⅲ)将步骤Ⅱ)中得到的样品生坯进行干燥、焙烧，制得所述α‑氧化铝载体。本发明的载体制成的银催化剂进行乙烯氧化生产环氧乙烷的反应，能够兼顾高的活性和选择性。

技术领域

本发明属于催化剂领域，更具体地，涉及一种乙烯环氧化用银催化剂的α-氧化铝载体，包括该α-氧化铝载体的乙烯环氧化用银催化剂，以及利用该银催化剂的乙烯环氧化生产环氧乙烷的方法。

背景技术

在银催化剂作用下乙烯环氧化主要生成环氧乙烷(EO)，同时发生副反应生成二氧化碳和水，其中活性、选择性和稳定性是银催化剂的主要性能指标。活性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，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；稳定性则表示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越好。

目前银催化剂有三种：一是高活性银催化剂，这类催化剂活性高、稳定性好，初始选择性80～82％，使用寿命在2-5年，适用于所有环氧乙烷/乙二醇(EO/EG)生产装置；二是高选择性银催化剂，这类催化剂最高选择性达88％以上，但要求反应器进口反应气中CO₂浓度在1.0％以下，适用于新建的、时空产率相对较低的EO/EG生产装置；三是中等选择性银催化剂(活性和选择性介于前二者之间的银催化剂)，这类催化剂的选择性可以达到83～85％，要求反应器进口的反应气中CO₂浓度在3％以下。不同类型催化剂的选择性可根据反应气中CO₂浓度和出口EO浓度相应调整，近年来由于能耗和环保的要求，高选择性银催化剂和中等选择性的银催化剂广泛应用于工业生产中并取代了原有的高活性银催化剂。

银催化剂的性能除和催化剂的组成及制备方法有重要关系外，还与催化剂使用的载体性能和制备方法有重要关系。对于以α-Al₂O₃为主要组分的载体而言，载体物性包括抗压强度，孔隙率，比表面及孔分布等，一个好的催化剂载体具有出色的抗压强度，孔隙率和比表面积。较高的孔隙率可降低反应物与产物气体在反应条件下扩散阻力；载体比表面要求有最低值，以保证催化活性组分能均匀地负载到载体上；抗压强度是衡量载体物理完整性的一个参数，对于催化剂经受较苛刻的操作条件并保证较长的使用寿命是至关重要的。载体具有较好的比表面和孔隙率，抗压强度可能会降低；相反抗压强度高，会降低比表面和孔隙率，不同物性之间的平衡对于载体是非常重要的。

US5384302采用两种不同粒度的α-Al₂O₃及三水和一水氧化铝作为原料，同时加入含钛助剂、造孔剂及陶瓷粘结剂等制备载体，经1500℃煅烧后，载体具有较好的抗压强度和孔隙率，由此载体制得的催化剂性能较好。

US7060651公开了一种高硅载体，氧化硅的含量在70％以上，比表面0.5-3.0m²/g，以铂、钯、银、钼、钛、锆及铜等金属组份中的至少一种或其氧化物为活性组分，其含量以金属计不大于2％，活性组分以溶液形式在40-200℃浸渍并负载在载体上，再经热处理制得催化剂可用于乙烯或丙烯环氧化反应。

US7825062以不同粒度的α-氧化铝为原料，添加含锆、钛及含硅助剂，经1400～1550℃高温焙烧后，载体比表面在1.3～5.0m²/g，孔容0.25～0.8ml/g，其中0.1～10μm孔占总孔容80％以上，平均孔径0.8～2μm。