[发明专利]银催化剂载体制备方法、由此得到的银催化剂载体、银催化剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及乙烯环氧化生产环氧乙烷用银催化剂领域，具体涉及一种银催化剂载体的制备方法、由该制备方法得到的银催化剂载体以及由包含该银催化剂载体的银催化剂及其应用。

背景技术

在银催化剂作用下乙烯环氧化主要生成环氧乙烷（EO），同时发生副反应生成二氧化碳和水，其中活性、选择性和稳定性是银催化剂的主要性能指标。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；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；稳定性则表示为活性和选择性的下降速率，下降速率越小催化剂的稳定性越好。

目前银催化剂有三种：一是高活性银催化剂，这类催化剂活性高、稳定性好，初始选择性80～82％，使用寿命在2-5年，适用于所有环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）生产装置；二是高选择性银催化剂，这类催化剂初选择性达88%以上，但要求反应器进口反应气中CO₂浓度在1.0%以下，适用于新建的、时空产率相对较低的EO/EG生产装置；三是中等选择性银催化剂（活性和选择性介于前二者之间的银催化剂），这类催化剂的选择性可以达到83～85%，要求反应器进口的反应气中CO₂浓度在3%以下。不同类型催化剂的选择性可根据反应气中CO₂浓度和出口EO浓度相应调整，近年来高选择性银催化剂和中等选择性的银催化剂广泛应用于工业生产中并取代了原有的高活性银催化剂。

银催化剂的性能除和催化剂的组成及制备方法有重要关系外，还与催化剂使用的载体性能和制备方法有重要关系。对于以α-Al₂O₃为主要组分的载体而言，载体物性包括抗压强度，孔隙率，比表面及孔分布等，一个好的催化剂载体具有出色的抗压强度，孔隙率和比表面积。较高的孔隙率可降低反应物与产物气体在反应条件下扩散阻力；比表面要求有一个最低值，以保证催化组分能够浸渍到载体上；抗压强度是衡量载体物理完整性的一个参数，对于催化剂经受操作条件、保证较长的使用寿命是必须的。已研究发现新的造孔剂同粘结剂一起对控制载体的物性规范有重要影响。载体具有较好的比表面和孔隙率，抗压强度可能会降低；相反抗压强度高，会降低比表面和孔隙率。不同物性之间的平衡对于载体是非常重要的。

美国专利US5512530通过混合α-Al₂O₃、造孔剂和二氧化钛来制备载体，载体具有较好的孔隙率和催化性能的同时具有很好的抗压强度；US5929259阐述了一种二氧化钛改性的载体，先将至少一种Al₂O₃、陶瓷粘结剂和液体介质成型并经高温烧结制成载体，再用由二氧化钛溶胶和含钛化合物溶液组成的混合液体来浸渍经过高温烧结的载体，经浸渍后的载体再经450～700℃煅烧制成成品，二氧化钛均匀分散在载体中，改善了载体的结构；中国专利CN102553589A采用一种能够在焙烧中转化为二氧化钛的钛化合物溶液或溶胶浸渍经焙烧后的α-Al₂O₃载体，然后经干燥及900-1380℃焙烧制得载体成品，由此载体制成的催化剂显示出良好的活性和选择性；美国专利US6603028及US8124798分别描述了载体中含有钛的催化剂在氢气及氧气的存在下的丙烯环氧化反应。