[发明专利]一种整构式N改性TS-1催化剂载体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种整构式N改性TS‑1催化剂载体及其制备方法。该载体为直径为3mm～250mm、高度为5mm～300mm的圆柱结构或圆盘结构，载体内部含有相互贯通的三维孔道，且三维孔道载体的金属骨架上还生长掺杂N的碳层。本发明所述的该载体可用于负载TS‑1晶粒、粉末，以解决现有丙烯一步法直接氧化制备环氧丙烷的催化剂结构不适应问题，使用该催化剂载体后，TS‑1可以整构化，有利于固定床反应器操作，使TS‑1催化性能得到最大程度发挥，有效消除内扩散，降低副反应选择性，大幅度提高主产物环氧丙烷的选择性，大幅度提高生产效率，降低生产成本。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体地说，涉及一种整构式TS-1催化剂中固载N掺杂碳层的载体及其制备方法。

背景技术

环氧丙烷是一重要的基础化工原料，是聚醚多元醇、丙二醇、丙二醇醚、碳酸二甲酯、聚碳酸丙烯酯、非离子表面活性剂等合成原料，是聚氨酯工业的必需原料。在化学工业中占有重要的地位。

环氧丙烷的需求量逐年增加，特别是随着我国经济技术的快速发展，对环氧丙烷生产技术的安全性、清洁性、高效性提出了更高的要求。多年来我国环氧丙烷生产方法是以高污染的氯醇法为主，对环境带来很大的压力，氯醇法在欧洲、美国等发达国家和地区已严格禁止使用。近年来我国已禁止氯醇法生产环氧丙烷新增产能，在新的绿色高效工艺成熟后全面禁止氯醇法工艺的生产。共氧化法虽然技术先进，但存在联产产品比例高、有机污水处理量大和能耗高、投资成本高、技术掌握在国外转让成本高等不足。丙烯一步直接氧化法制备环氧丙烷是清洁、经济的工艺技术路线，我国已将其列入重点发展的新兴绿色技术。一步直接氧化法所使用的催化剂主要以TS-1催化剂为主，经过科学工作者的长期研究，TS-1催化剂制备技术、相关的科学理论取得了重要的进展，活性和选择性都达到了较好的水平，但是TS-1是具有纳米孔道的极微小粒子，工业化过程中，存在微小粒子与产物分离极为困难的瓶颈问题。虽然已有丰富的文献报道TS-1成型增效的方法，如喷雾干燥造粒法、挤出成型造粒法、载体表面涂膜法、中空微球法等，但都存在活性、选择性下降明显的问题，副反应增多，减缓了工业化进程。虽然针对这些成型增效后的催化剂也采用了相匹配的反应器及其操作方式来弥补催化剂的不足，如半连续搅拌釜式反应器、连续搅拌釜式反应器、固定床反应器等，但不能从根本上解决问题。催化剂的结构依然是过程最关键的因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种整构式N改性的催化剂载体制备方法，该载体可用于负载TS-1晶粒、粉末，以解决现有丙烯一步法直接氧化制备环氧丙烷的催化剂结构不适应问题，使用该催化剂载体后，TS-1可以整构化，有利于固定床反应器操作，解决催化剂与反应液的分离问题，不仅如此，由于载体的整构化，以及载体的N改性，TS-1将以更小的微晶粒形式覆盖于载体表面，使TS-1催化性能得到最大程度发挥，有效消除内扩散，降低副反应选择性，大幅度提高主产物环氧丙烷的选择性，大幅度提高生产效率，降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种整构式N改性TS-1催化剂载体，所述载体为直径为3mm～250mm、高度为5mm～300mm的圆柱结构或圆盘结构，载体内部含有相互贯通的三维孔道，三维孔道的平均孔径为0.1μm～500μm；构成三维孔道的骨架厚度为0.05μm～500μm。也可以用单位ppi(或PPI)来描述孔道尺寸，载体的三维孔道大小为30～150ppi。