[发明专利]用于环氧乙烷催化剂的载体

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于使烯烃环氧化成氧化烯烃的催化剂，并且更具体地，涉及用于此类催化剂的载体。

背景技术

如本领域已知的，用于使乙烯环氧化的高选择性催化剂(HSC)是指具有比出于相同目的所使用的高活性催化剂(HAC)更高的选择性值的那些催化剂。两种类型的催化剂均包括作为耐火载体(support)(即，载体)(carrier)上的活性催化成分的银。通常地，催化剂中包括一种或多种助催化剂，以改善或调节催化剂的性能，如选择性。

通常地，通过加入铼作为助催化剂而使HSC实现较高的选择性(通常地，超过87摩尔％以上)。通常地，还包括选自碱金属(例如，铯)、碱土金属、过渡金属(例如，钨化合物)、和主族金属(例如，硫和/或卤化物化合物)的一种或多种额外的助催化剂。

还存在乙烯环氧化催化剂，其不能具有通常与HSC相关联的选择性值，尽管相对于HAC改善了选择性值。还可以认为这些类型的催化剂属于HSC类别，或者可替代地，可以认为它们属于独立类别，例如，“中等选择性催化剂”或“MSC”。这些类型的催化剂通常表现出至少83摩尔％且上达至87摩尔％的选择性。

相比于HSC和MSC，HAC是通常不包括铼的乙烯环氧化催化剂，并且为此不提供HSC或MSC的选择性值。通常地，HAC包括作为仅有的助催化剂的铯(Cs)。

长期以来一直努力改善乙烯氧化催化剂的活性和选择性。这些努力大多集中于载体(通常是氧化铝)的组成和物理特性，并且更具体地，集中于修饰载体的表面积或孔径分布。参见，例如，美国专利号4,226,782、4,242,235、5,266,548、5,380,697、5,395,812、5,597,773、5,831,037和6,831,037以及美国申请公开号2004/0110973 A1和2005/0096219 A1。

尽管已知载体的较高表面积会改善催化剂活性，但较高表面积通常通过同时增加较小孔(即，通常地，尺寸为1微米或小于1微米)的孔体积贡献来实现。相应地，较小孔的增加量对催化剂的最大可实现的选择性具有负面影响。同样地，通过降低较小孔隙的体积贡献而使改善选择性的尝试具有减小催化剂的表面积的作用，从而导致催化剂活性降低。因此，继续存在于环氧乙烷催化剂的领域中所遇到的长期未解决的问题，其中改善催化剂的活性对催化剂的选择性具有负面影响，而且同样地，改善选择性对活性具有负面影响。

因此，在本领域中依然存在改善催化剂活性而不负面影响、或甚至同时改善催化剂的选择性的需求。借助于可容易整合至现有的工艺设计以及容易做且成本有效的方式，将特别有利于实现该目的。

发明内容

在一个实施方式中，本发明涉及一种用于乙烯环氧化催化剂的载体。载体含有氧化铝成分，该氧化铝成分含有具有2μm或大于2μm且上达至6μm的粒径的第一部分氧化铝颗粒、以及具有小于2μm的粒径的第二部分氧化铝颗粒。

在特定的实施方式中，载体含有氧化铝成分，氧化铝成分含有具有3μm或大于3μm且上达至6μm的粒径的第一部分氧化铝颗粒、以及具有2μm或小于2μm的粒径的第二部分氧化铝颗粒。

通过包括较大和较小的载体颗粒的上述组合，可以依据由载体颗粒的孔径分布引起的表面积变化来独立调节载体的表面积。因为如此，在没有使较小孔径(通常为1微米或小于1微米)的孔体积贡献增加到对选择性具有不利影响的点的情况下，可以实现载体中足够高的表面积(即，以适当增加催化剂活性)。因此，本发明有利地提供了一种载体，该载体可以用于制备具有增加的催化剂活性和保持或改善的选择性的乙烯氧化催化剂。

本发明还涉及一种乙烯氧化(即，环氧化)催化剂，其包含上述载体、连同催化量的银、以及优选地沉积在载体上和/或载体中的助催化量的铼。

本发明还涉及一种在氧存在下使乙烯气相转化成环氧乙烷(EO)的方法。该方法包括在上述乙烯环氧化催化剂的存在下使包含乙烯和氧的反应混合物反应。

具体实施方式

在一个方面，本发明涉及一种用于乙烯环氧化催化剂的改善的载体(carrier)(即，载体)(support)。如下文进一步所描述的，载体含有氧化铝成分，该氧化铝成分包含适当调节的较大粒径成分(即，较粗成分)和较小粒径成分(即，较细成分)，从而提供所得到的具有增强活性的环氧化催化剂，同时保持或改善选择性，或者相反地，改善的选择性同时保持或改善活性。