[发明专利]一种乙烯氧化生产环氧乙烷用银催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂领域，涉及一种乙烯氧化生产环氧乙烷用银催化剂及其制备方法和应用。该制备方法包括如下步骤：1)在搅拌下向有机胺的水溶液中加入含银化合物，并在加入含银化合物之前、同时或之后向溶液中加入添加剂，形成浸渍液；其中，所述添加剂选自哌嗪、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的至少一种；2)用步骤1)制得的浸渍液浸渍氧化铝载体；3)沥滤除去多余的浸渍液并分离出浸渍后的氧化铝载体的固体颗粒；4)将步骤3)得到的固体颗粒在含氧混合气体中进行加热活化，制得银催化剂。本发明制备的银催化剂用于乙烯氧化生产环氧乙烷的反应，具有更优的活性和稳定性。

技术领域

本发明属于催化剂领域，更具体地，涉及一种乙烯氧化生产环氧乙烷用银催化剂的制备方法，由该制备方法制得的银催化剂，以及该银催化剂在乙烯氧化生产环氧乙烷中的应用。

背景技术

银催化剂是工业上用于乙烯氧化生产环氧乙烷(EO)的催化剂，其反应性能指标主要包括活性、选择性和稳定性。所谓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。所谓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。所谓稳定性则表示为活性和选择性随时间的下降速率，下降速率越小，催化剂的稳定性越好。根据催化剂的性能大致可将世界上用于环氧乙烷/乙二醇生产的银催化剂分为高活性银催化剂、高选择性银催化剂以及高性能银催化剂。

随着石油资源日趋匮乏及节能的要求，高选择性银催化剂和高性能银催化剂广泛应用于工业生产中，以取代原有的高活性银催化剂。

银催化剂通常采用浸渍法制备，主要包括制备多孔载体和将活性组分及助剂施加到载体上这两个过程。

催化剂的催化性能与载体性能相关。目前所采用的载体以α-氧化铝为主要组分，可以为银催化剂提供适合的孔结构和比表面的搭配，一方面为乙烯环氧化反应提供足够的空间，使反应热可以及时扩散出去，另一方面也有利于反应产物环氧乙烷及时脱附，避免深度氧化生成二氧化碳。专利文献CN1634652A中描述了一种直接用三水α-氧化铝以一定比例和假一水氧化铝、助熔剂、氟化物混合制备的载体，比表面积为0.2-2.0m²/g，孔容为0.35-0.85mL/g，吸水率≥30％，压碎强度为20-90N/粒。使用这种载体制成的催化剂具有良好的活性和选择性。

银催化剂的性能除和所用载体的性能和制备方法有重要关系外，还与催化剂的组成及制备方法有关。

银催化剂制备过程中把活性组分及各种助剂施加到载体上的方法主要是浸渍法，即用含有活性组分银及各种助剂的溶液浸渍以α-氧化铝为主要组成的多孔载体，再经过沥滤、干燥、活化等步骤制得最终催化剂。专利文献US3207700、US4066575和US4841080最早采用乳酸银水溶液浸渍，制得的催化剂活性、选择性较低；专利文献US4555501采用高碳酸银芳烃溶液浸渍，制得的催化剂银脱落严重；专利文献US5504052等采用银胺络合物溶液浸渍，所得催化剂稳定性明显改进。专利文献US3702259采用草酸银/乙二胺(EDA)/乙醇胺(MEA)浸渍，该浸渍技术沿用至今，为目前最常用的浸渍液配制方法。

助剂是银催化剂浸渍液的重要组成部分。关于银催化剂浸渍液中加入的助剂，目前已经基本涵盖元素周期表中的所有元素。中、高选择性银催化剂和高活性银催化剂的主要差别就是含铼(Re)助剂的加入，铼助剂的加入使得催化剂的选择性有了明显提高。

此外，催化剂的性能还与催化剂应用的工艺条件有关。

针对催化剂本身及使用条件任何方面的改进对于提高催化剂性能都是有益处的，本领域需要不断开发新的技术以进一步改善催化剂的性能。

发明内容