[发明专利]用于制备环氧乙烷的催化剂及制备该催化剂的方法

说明书

本发明涉及用于乙烯气相氧化制备环氧乙烷的催化剂及该催化剂的制备方法。更具体地说，本发明涉及的供制备环氧乙烷的催化剂是将银、钨、铯以及在某些情况下还有辅助金属沉积在多孔载体上。

用于以乙烯与分子氧气相接触氧化法进行工业规模生产环氧乙烷的催化剂是银催化剂。为了有效地制备环氧乙烷，极希望具有高选择性和长寿命的催化剂。因此在过去已经提出的各种方法中主要是涉及银(作为主要的活性组分)及碱金属等(作为反应的加速剂)的组合、混合物配比的优化以及改进这些组分在载体上的沉积。

GB1413251和GB1512625说明书叙述了通过采用特定量的钾、铷和/或铯和银一起沉积在多孔载体上的方法，获得了高选择性的催化剂。GB1581884说明书叙述了含银和特定量的钠、钾、铷或铯的催化剂能提高催化剂的活性和选择性。

此外，US4690913说明书叙述了沉积在载体上的银颗粒是微小和均匀的，因此用作催化剂时具有高度的活性，并且公开了一种用于制备环氧乙烷的催化剂，该催化剂中从外表面层到内表面层其银颗粒的载持量是均一的。

另一方面，当钨用作反应加速剂时，如日本专利公开No.61-21701公开的以银和碱金属钨酸盐沉积在含有少量钠的α-氧化铝载体上的催化剂。但是该公开的专利中钨的用量限定在高浓度范围，并规定只有当钠在载体中的含量不高于0.07％(重量)时催化剂才具有催化效力。此外，并没有提出当钨用量少时钨是否具有明显的加速效应。

EP266015-A说明书公开了一种含对加速反应具有有效量的铼和钨以及银的催化剂组合物。该说明书描述了钨与铼相结合具有加速效果，但不含铼时钨就没有加速作用。此外，EP357292-A说明书公开了含钨、碱金属和硫的银催化剂。在该说明书中指出添加的硫作为催化剂的一个组分是重要的，但是，并没有表明不存在硫时是否能获得高性能的催化剂。

根据本发明，提供一种用于由乙烯制备环氧乙烷的催化剂，该催化剂包括多孔性载体以及在载体上至少沉积有银、钨和/铯，其中：

(A)银、钨和铯的载持量分别为5-50％(重量)，5-700ppm和250-200ppm；

(B)银是沉积在载体的外表面和载体孔的内表面；

(C)沉积在载体上的银颗粒的平均直径在0.01-0.4微米范围；

(D)催化剂外表面层的银载持量(S_A)及催化剂最内层的银载持量(I_A)满足下式：

                 I_A≥0.65S_A

(E)钨是沉积在载体的外表面和载体孔的内表面，钨在催化剂外表面层的载持量(S_W)及在催化剂最内层的载持量(I_W)满足下式：

                 I_W≥0.5S_W以及

(F)铯是沉积在载体的外表面和载体孔的内表面，铯在催化剂外表面层的载持量(S_C)及铯在催化剂的最内层的载持量(I_C)满足下式：

                 I_C≥0.7S_C

根据本发明，也提供制备用于由乙烯生产环氧乙烷的催化剂的方法，该法包括用至少含银盐、钨盐、铯盐以及作为配位形成剂的胺的水溶液浸渍多孔性载体，用过热蒸汽加热载体，至少使银、钨及铯沉积在载体上，从而形成具有如上(A)-(F)特征的催化剂。

本发明的催化剂以及催化剂的制备方法在下文中将进行更详细的说明。

(催化剂组合物)

本发明的催化剂含如上所述的银、钨、铯以及在某些情况下至少含一种选自包括碱金属(除铯外)、碱土金属、稀土金属以及根据IUPAC(1970)周期表中IB、IIB、IIIB、IVA、IVB、VA、VB和VIA族中的金属(下文中称为“辅助金属”)及碲。

在本发明的催化剂中银在载体上的沉积量为5-50％(重量)，优选5-25％(重量)(以催化剂的总重量计)。所沉积的银常以金属银的形态沉积在载体上。除银以外，本发明的催化剂还包括作为反应加速剂的钨，用量为5-700ppm，优选20-650ppm(以催化剂的总重量计)，铯的用量为250-2000ppm，优选250-1300ppm(以催化剂总重量计)。

本发明的催化剂可含如上所述的辅助金属，只要添加的金属不降低催化剂的性能。