[发明专利]有效地将乙烯氧化转化为环氧乙烷的催化剂

说明书

本发明提供了一种有效地将乙烯氧化转化为环氧乙烷的催化剂，其包含氧化铝载体以及以催化剂的重量计20‑45％的施加至载体上的银，所述催化剂满足以下限制(i)至(v)：(i)每Kg催化剂的铯量c(Cs)为至少2mmol；(ii)每Kg催化剂的铼量c(Re)为至少3.0mmol；(iii)每Kg催化剂的钨量c(W)为至少1.6mmol；(iv)硅与碱土金属的摩尔比x不高于1.80；(iv)c(Cs)‑c(Re)‑c(W)≤4·x‑0.5。

本发明涉及一种有效地将乙烯氧化转化为环氧乙烷的催化剂、制备所述催化剂的方法以及通过在所述催化剂存在下借助氧气来气相氧化乙烯而制备环氧乙烷的方法。

环氧乙烷是重要的基础化学品且通过在含银催化剂存在下用氧气直接氧化乙烯来以工业规模制备的。这些催化剂包含金属银，该金属银已通过合适的方法沉积在载体材料上。除作为活性组分的银以外，这些催化剂通常包含少量促进物质以改善催化剂的催化性能。参见例如WO2007/122090或WO2010/123856。促进物质的实例为碱金属化合物和/或碱土金属化合物。一些文献教导了使用过渡金属，例如钴(EP 0 480 538)、钨或钼。用于影响催化剂的活性和选择性的尤其优选的促进剂是铼。在工业上，由于其高选择性，优选使用包含与碱金属化合物和/或碱土金属化合物组合的铼和/或其他过渡金属促进剂的催化剂。

US2013/0296587A1描述了一种用于环氧化烯烃的不含钨的催化剂，其包含施加至载体上的银、钼和锡且显示出有利的活性和选择性。

美国专利4,728,634描述了包含银、负载在担体上的碱金属促进剂的环氧乙烷催化剂，所述担体通过包括以下步骤的方法来制备：将铝化合物与碱金属盐且与硅化合物混合，将所得混合物在高于约1100℃的温度下煅烧。

美国专利4,908,343描述了一种用于制备环氧乙烷的催化剂，其包含载体上的浸渍银，以及铯盐与碱金属及碱土金属盐(其中其阴离子为卤离子或选自特定氧阴离子)中的一种或多种的混合物。描述了10种不同的担体(担体A至I)。与这些担体的组成有关的数据是不完整的。仅为担体A和C提供大量α-氧化铝杂质。对于担体C，这些杂质包括0.01重量％SiO₂、0.03重量％Ca和Mg的氧化物。由担体C制备的催化剂不含任何钨且仅含13.4-13.89％添加的银。

US2012/0264954A1描述了一种用于制备环氧乙烷的催化剂成型体，其至少包含施加至氧化铝载体的银和铼，其中氧化铝载体具有空心圆柱的几何形状且其中将铼含量特别地调节至空心圆柱的壁厚。特别优选地，催化剂成型体包含10-20重量％量的银，以元素计算且基于催化剂成型体的总重量。指明了所用载体的Ca、Mg和Si含量。所有示例性催化剂均含有200重量ppm量的钨。

美国专利5,801,259描述了一种含有银以及负载在担体上的一种或多种碱金属促进剂的环氧乙烷催化剂，该担体通过包括以下步骤的方法制备：使用具有经选择的粒度以确保在不使用有机燃尽材料下获得所需孔隙率的陶瓷颗粒组分。示例性催化剂均不含钨。示例性催化剂含有13.2-14.5重量％银。

美国专利4,766,105描述了一种包含银、促进量的碱金属、促进量的铼和促进量的铼共促进剂的环氧乙烷催化剂，所述铼共促进剂选自负载在多孔难熔载体上的硫、钼、钨、铬及其混合物。对于表1中所述的示例性含有α-氧化铝的担体A、B、C、D、E和F，未限定碱土金属含量。其中共促进剂为钨(实验编号7-11、7-17、7-24、7-26；表7)的实施例使用表1中所述的担体B来实施的。

WO2007/123932A2描述一种在含氧化铝担体上制备的负载型银催化剂，所述担体包含大于约80重量％的α-氧化铝和小于约30重量ppm的可酸浸出的碱金属，其中可酸浸出的碱金属选自锂、钠、钾及其混合物。提及碱土金属氧化物作为不给予任何量的担体的普通杂质。

WO2013/061294A1描述一种制备负载型银催化剂的方法。示例性的煅烧催化剂含有15.5％ Ag、190ppm Li、14ppm S、200ppm W、350ppm Cs和310ppm Re。