[发明专利]改进载体银催化剂功效的方法

说明书

本发明涉及一种改进载体银催化剂功效的方法，该催化剂是为了利用乙烯和氧或空气的反应生产环氧乙烷。

载体银催化剂被用于利用乙烯和氧或空气的氧化作用生产环氧乙烷。关于乙烯的这种直接氧化作用的一般描述在科克-奥斯曼（Kirk-Other）：化学工艺学百科全书，第九卷，432-471页，约汉维里，伦敦-纽约（John    Wiley，London-Ny），1980，的一书中可以找到。在这一反应中，使用的乙烯通常只有一部分转化为环氧乙烷和生成了一些不需要的付产物主要为二氧化碳和水。

载体银催化剂的功效主要地由它的活性和选择性决定。选择性等于乙烯转化生成环氧乙烷的摩尔百分率;活性是用其它条件（比如，温度，压力，气流速度和催化剂数量）不变情况下，反应器出口处环氧乙烷的浓度确定，环氧乙烷的浓度愈高，活性愈高。换句话说，如果达到某一确定的环氧乙烷浓度需要的温度愈低，活性就愈高。由于原料价格的上涨和原料的供不应求，提高催化剂的选择性尤其具有重要的经济价值。

近年来，在文献中对以下两种方法作了一般性地描述，利用这两种方法可以改进载体银催化剂的功效。一种方法是基于发展新型的催化剂。例如美国专利3，962，136描述了一种载体银催化剂，它是利用把一种助催化剂和银一起施加到氧化铝上得到的，即对每仟克催化剂施加0.0004到0.0027克当量的钾，铷和/或铯。如在铯的情况下，这意味着每仟克催化剂施加53到360mg的铯;另一种争取功效改进的载体银催化剂的方法是基于利用对其它成品催化剂进行后处理来改进其性能，特别是改进催化剂的选择性。这一类的方法曾由美国专利4，051，068，4，123，385，4，177，169，4，033，903，4，186，106，4，125，480，4，278，562和4，355，014公开。在这些方法中，用一种溶液浸渍被处理的催化剂，该溶液至少由一种铯和/或铷的化合物和一种溶剂组成，该溶剂是从饱和低脂肪族醇和水构成的一组溶剂中挑选的，以及把大约每仟克催化剂1到1，000mg的铯或铷作为助催化剂施加到载体材料（载体银催化剂）上去，然后将过剩的浸渍溶液（溶剂）与浸渍过的催化剂分离。在美国专利4，478，948上公开了这类方法的一种更新的流程。在该流程中，为了对每仟克催化剂施加1到1，000mg的铯和/或铷，用含有铯和或铷化合物的溶液（浸渍溶液）处理（浸渍）催化剂是在一个高的温度下进行（热浸渍）。

关于在一些已知的制备和后处理载体银催化剂的方法中使用的铯和铷的化合物，上述所有刊印的公开物中都曾指出，铯和铷化合物的种类对选择性的改进并不重要，唯一的关键之点在于把某一确定数量的铯和/或铷，即每仟克载体材料施加大约1到1，000mg的铯和或/铷。曾经提到过作为可能的铯和铷的化合物包括大多数的各种无机盐和有机盐以及氢氧化物和氧化物。如若某化合物被认为是特别适用或比较适用的，这显然只与它们的实用性能有关。比如，价格的高低，可获得量的大小和制备浸渍溶液时它们在溶剂中的溶解度。

现在，出乎意外地发现当浸渍溶液为下面的一种溶液时，可以使载体银催化剂的功效得到特别好的改进。该溶液由一种饱和较低级脂肪醇的铯盐或其与氢氧化铯的一种混合物作为铯的化合物和作为溶剂的一种饱和低脂肪族醇加按重量计算为0到20%的水组成。而且这种后处理在一个高温下进行。出乎意料的是，本工艺条件所提到的许多铯和铷的化合物中用上述铯化合物，即铯的醇盐或其与氢氧化铯的混合物恰好可以得到一个比较高的选择性，尤其是，把这些特定的铯的化合物和热浸渍结合使用时，更是如此。应当指出，在本工艺条件下，就载体银催化剂的制备和后处理两方面而论，铯和铷化合物的种类尤其是化合物中阴离子的特性对于所希望的选择性的提高一点儿也不灵敏。

本发明提出了改进载体银催化剂功效的方法。该催化剂是为了利用乙烯和氧或空气的反应生产环氧乙烷。在该法中用一种溶液浸渍催化剂，该溶液至少含有一种铯的化合物和一种由饱和低脂肪族醇和水组成的溶剂，为了对每仟克催化剂施加1到1，000mg的铯。浸渍在60到200℃的一个温度下进行，过剩的浸渍溶液和浸渍过的催化剂分离，这一方法包括使用一种浸渍溶液，此溶液由作为铯化合物的一种饱和低脂肪族醇的铯盐或其与氢氧化铯的混合物和作为溶剂的一种饱和低脂肪族醇与按重量计算为0到20%的水组成（按相对于浸渍溶液重量计算的百分数，即铯化合物、水和醇的重量总和为100%）。