[發明專利]一種乙烯氧化制環氧乙烷的銀催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011184083.6
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112206798B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 卓潤生;劉新生;王洪飛
• 申請（專利權）人: 潤和催化材料（浙江）有限公司
• 主分類號: B01J27/228
• 分類號: B01J27/228;B01J23/50;B01J32/00;B01J21/04;B01J37/02;B01J37/08;B01J35/10;C07D301/10;C07D303/04
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 曾凱

一種乙烯氧化制環氧乙烷的銀催化劑及其制備方法和應用，屬于石油化工技術領域，銀催化劑由α?碳化硅和α?氧化鋁構成的復合載體上，含有以銀催化劑干基總質量為基準計的質量百分數為10～20％的銀、0.001～1％的IA族元素、0.1～10％的IIA族元素、0.1～10％的VIIA族元素、0.01～1％的稀土元素、0.1～1％的高價態金屬改性元素和0.1～5％的非金屬改性元素；銀催化劑的孔隙率45％～75％、比表面積0.1～2平方米/克、孔容0.4～1.0毫升/克。該銀催化劑傳導、擴散、反應性能好，金屬活性組元分布均勻，氧化反應過程中具有高的選擇性、活性和穩定性。

技術領域

本發明涉及一種銀催化劑及其制備方法，更具體地說本發明涉及一種用于由乙烯氧化生產環氧乙烷的銀催化劑及其制備方法，還涉及這種銀催化劑在乙烯氧化生產環氧乙烷中的應用，屬于石油化工技術領域。

背景技術

烯烴氣相氧化可制得很多有用的有機化合物，其中比較重要的就有乙烯環氧化制環氧乙烷。環氧乙烷是乙烯工業衍生物中僅次于聚乙烯和聚氯乙烯的重要有機化工產品，它除部分用于制造非離子表面活性劑、氨基醇、乙二醇醚外，主要用來生產乙二醇，而后者是制造聚酯樹脂的主要原料，也大量用作抗凍劑?，F在幾乎所有的環氧乙烷都與乙二醇生產相結合在一起，大部或全部環氧乙烷都用于生產乙二醇，只有很少的部分用于生產其它化工產品。

環氧乙烷有兩種生產方法，氯醇法和直接氧化法。氯醇法于1925年由美國聯碳公司(UCC)首先實現工業化，其可以采用低濃度乙烯為原料，乙烯單耗低、設備簡單、操作容易控制，有時還可聯產環氧丙烷。但其生產成本高，而且還會造成設備腐蝕和嚴重污染環境，從20世紀50年代起，已逐漸被直接氧化法取代。

直接氧化法于1938年也是由美國聯碳公司開發成功。由于受當時工業技術水平的限制，直至50年代才開始建造大型工業生產裝置。1953年美國科學設計公司(SD公司)建成年產2.7萬噸直接空氣氧化法制環氧乙烷生產裝置。1958年美國殼牌化學開發公司(Shell公司)首先建成以氧氣為氧化劑的2萬t/a環氧乙烷生產裝置。

現在，利用上述美國三家公司技術生產的環氧乙烷約占全世界環氧乙烷總產量的92％。其它擁有環氧乙烷生產技術的公司還有日本觸媒化學(如CN1007702B、CN1008513B)、意大利的Snan Progetti、德國的Huels等公司。

由于空氣分離裝置愈建愈多，規模也愈來愈大，氧氣來源渠道變多，價格也趨于低廉。因此，近幾十年來，所建造的絕大多數生產環氧乙烷的工廠均采用純氧直接氧化技術，如CN103896884A。

一些原先用空氣作氧化劑的環氧乙烷工廠也紛紛改用純氧直接氧化技術。純氧直接氧化技術的優點是排放氣體含乙烯比空氣法少，乙烯的消耗定額比空氣法小，設備和管道比空氣法也少。中國直接氧化法中絕大多數亦采用的是氧氣法。但采用整體催化劑的空氣氧化的現有技術(CN1762584A)也陸續有報道。

乙烯可經銀催化劑催化一步直接生成環氧乙烷，如中國專利CN1010565B、CN1068319C、CN1187817A、CN1210524A中所述。在銀催化劑作用下乙烯氧化主要生成環氧乙烷，同時發生副反應生成二氧化碳和水，其中活性、選擇性和穩定性是銀催化劑的主要性能指標，如CN102414187A、CN102558099A所述。

在乙烯氧化生產環氧乙烷的過程中使用高活性、高選擇性和穩定性良好的銀催化劑可以大大提高經濟效益。因此，高活性、高選擇性和良好穩定性的銀催化劑是乙烯氧化生產環氧乙烷催化劑研究中的主要方向(CN1101388C)。

銀催化劑的性能除和催化劑的組成及制備方法有重要關系外，還與催化劑使用的載體的性能和制備方法有特別重要的關聯。因此，現有技術中有大量的改進技術申請案例公開，如CN1008514B、CN1009829B就采用了氟、氯等鹵素來改進催化劑的性能；CN1126750C還采用了硫元素進行改性；CN105233824A則使用了硫、磷等非金屬元素進行改性。