[发明专利]用于生产改善的环氧乙烷催化剂的煅烧方法

说明书

相关申请的引用

本发明要求于2012年12月31日提交的美国临时专利申请号61/747,519的权益，通过引用将其全部内容和公开合并于此。

技术领域

本公开涉及用于将乙烯氧化转化成环氧乙烷的银类环氧乙烷催化剂，并且具体地，涉及它们的制备。更具体地，本公开涉及用于煅烧高选择性银类环氧乙烷催化剂的方法。

背景技术

如本领域已知的，用于乙烯环氧化的高选择性催化剂(HSC)是指具有高于用于相同目的的高活性催化剂(HAC)的选择性值的那些催化剂。这两种类型的催化剂都包含作为难熔支撑物(即，“载体”，如氧化铝)上的活性催化组分的银。通常，一种或多种助催化剂(促进剂)包含在催化剂中以改善或调节催化剂的性能，如选择性。

通常，HSC通过结合铼作为助催化剂而获得较高的选择性(通常，超过87mol％或以上)。通常，也包括选自碱金属(例如，铯)、碱土金属、过渡金属(例如，钨化合物)、以及主族金属(例如，硫和/或卤化合物)的一种或多种附加助催化剂。

尽管相对于HAC，选择性值提高，但还存在可能不具有通常与HSC相关的选择性值的乙烯环氧化催化剂。这些类型的催化剂也能够被考虑在HSC的类型中，或可替代地，它们能够被考虑为属于单独的类别，例如，“中等选择性催化剂”或“MSC”。这些类型的催化剂可以表现出至少83mol％并且高达87mol％的选择性。

与HSC和MSC相反，HAC是通常不包含铼的乙烯环氧化催化剂，并且由于这个原因，不会提供HSC或MSC的选择性值。通常，HAC包括铯(Cs)作为唯一的助催化剂。

众所周知，随着催化剂的使用，催化剂将会老化(即，退化)，直到催化剂的使用不再实用，即，当活性值和选择性值减少到不再是工业有效或经济的水平。因此，对于通过保持活性和选择性特性的有效水平而延长这些催化剂的有效寿命(即“长寿”或“保质期”)，存在不懈努力。催化剂的有效寿命直接依赖于催化剂的稳定性。如本文所用的，“有效寿命”是催化剂能够使用直到一个或多个功能参数，如选择性或活性，降低至催化剂的使用变得不实用的这个水平时的时间周期。

本领域已知的是，尽管HSC的选择性对于工业通常是可接受的，但它们的有效寿命能够使用改善。例如，尽管HAC通常持续24至36个月之间，但HSC通常由于选择性和/或活性的不可接受损失而通常小于24个月是有用的。

催化剂的稳定性在很大程度上归因于载体的各种特性。已经经历大量研究的载体的某些特性包括表面积、孔隙率、以及孔体积分布、以及其他。用于增强乙烯环氧化催化剂性能的氧化铝载体的制备和改性，描述在例如美国专利号4,226,782、4,242,235、5,266,548、5,380,697、5,597,773、5,831,037、和6,831,037中，以及美国专利申请公开号2004/0110973A1和2005/0096219A1中。

然而，本领域中对于乙烯环氧化催化剂稳定性的进一步改善，以及选择性值和活性值的改善，仍存在需要。在能够通过易行且经济上可行的方式使载体改性而提高这种催化剂的稳定性和其他特性的方法中，将是特别的优势。

发明内容

本公开描述了用于改善可用于将乙烯转化成环氧乙烷的银类催化剂的活性、选择性、或稳定性的方法。在所述方法中，仔细选择了用于煅烧过程的条件并且控制其以获得改善的催化剂。特别地，本文描述的煅烧过程为至少两步法，其中，在第一步骤中，将浸渍有液体含银溶液的载体(即，第一催化剂前体)加热以实现溶剂去除以形成干燥的银浸渍的载体(即，第二催化剂前体)，以及在第二步骤中，将干燥的银浸渍的载体进一步加热至更高的温度以实现银还原以生产最终的催化剂。仔细选择在各步骤中使用的最终(最高)温度和温度上升速率(temperature ramp rate)以提供活性、选择性、或稳定性改善的银类催化剂。