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      提高環(huán)氧乙烷催化劑的催化性能的載體處理的制作方法_4

      文檔序號(hào):9619841閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
      過(guò)的載體的催化劑還可包含促進(jìn)量的主族元素或者兩種或更多種 主族元素的混合物。合適的主族元素包括元素周期表中IIIA族(棚族)至VIIA族(面 族)的任意元素。例如,處理過(guò)的載體可包含促進(jìn)量的一種或更多種硫化合物、一種或更多 種憐化合物、一種或更多種棚化合物、一種或更多種含面素的化合物或其組合。處理過(guò)的載 體除了面素之外還可包含元素形式的主族元素。
      [0070] 基于上述處理過(guò)的載體的催化劑還可包含促進(jìn)量的過(guò)渡金屬或者兩種或更多種 過(guò)渡金屬的混合物。合適的過(guò)渡金屬可包括例如選自元素周期表的IIIB族(筑族)、IVB 族(鐵族)、VB(饑族)、VIB族(銘族)、VIIB族(儘族)的元素、VIIIB族(鐵、鉆、儀族)、 IB(銅族)和IIB族(鋒族)及其組合的元素。更典型地,過(guò)渡金屬是前過(guò)渡金屬,即來(lái)自 IIIB、IVB、VB或VIB族,諸如例如給、錠、鋼、鶴、鍊、銘、鐵、錯(cuò)、饑、粗、妮或其組合。
      [0071] 在一個(gè)實(shí)施方式中,所述一種或更多種促進(jìn)劑包括選自Cs、K或Li的一種或更多 種物質(zhì)。在另一個(gè)實(shí)施方式中,促進(jìn)劑包括Re和選自Cs、K、Li、W和S中的一種或更多種 物質(zhì)。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中,促進(jìn)劑包括Re和選自Cs、Li和S中的一種或更多種物質(zhì)。
      [0072] 基于上述處理過(guò)的載體的催化劑還可包含促進(jìn)量的稀±金屬或者兩種或更多種 稀±金屬的混合物。稀±金屬包括原子序數(shù)為57-103的任意元素。運(yùn)些元素的一些示例 包括銅化a)、姉(Ce)和衫(Sm)。
      [0073] 過(guò)渡金屬或稀±金屬促進(jìn)劑的存在量典型地為每克總催化劑(W金屬計(jì))為0. 1 微摩爾至10微摩爾,更典型地為0. 2微摩爾至5微摩爾,并且甚至更典型地為0. 5微摩爾 至4微摩爾。
      [0074] 除了堿金屬之外,所有運(yùn)些促進(jìn)劑可W是任意合適的形式,包括例如為零價(jià)金屬 或更高價(jià)的金屬離子。
      [0075] 與銀和任意促進(jìn)劑浸潰后,將浸潰過(guò)的載體從溶液中取出并般燒足夠的時(shí)間朗尋 銀組分還原為金屬銀并除去含銀支持物的揮發(fā)性分解產(chǎn)物。典型地,優(yōu)選W平緩的速率 將浸潰過(guò)的載體加熱至溫度范圍為200°C至600°C,更典型地為200°C至500°C,更典型地 為250°C至500°C,并且更典型地為200°C或300°C至450°C,在0.化ar至3bar的反應(yīng)壓強(qiáng) 范圍內(nèi)完成般燒。一般來(lái)說(shuō),溫度越高,所需的般燒周期越短。本領(lǐng)域中已描述了用于熱 處理浸潰過(guò)的支持物的寬范圍的加熱時(shí)間段。參見(jiàn)例如指示加熱少于300秒的美國(guó)專利 No. 3563914和公開(kāi)了在100°C至375°C的溫度下加熱2至8小時(shí)W減少催化劑中的銀鹽的 美國(guó)專利No. 3702259。連續(xù)或逐步加熱程序可用于此目的。
      [0076] 在般燒過(guò)程中,浸潰過(guò)的載體被典型地暴露于包含空氣或惰性氣體例如氮?dú)獾臍?體氣氛中。惰性氣體還可包含還原劑。
      [0077] 上述浸潰過(guò)的催化劑可用于通過(guò)在氧存在下將乙締轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙燒來(lái)氣相生產(chǎn) 環(huán)氧乙燒。一般來(lái)說(shuō),通過(guò)在催化劑存在下,在溫度范圍為180°C至330°C,更典型地為 200°C至325°C,并且更典型地為225°C至270°C下,在可根據(jù)所需質(zhì)量速度和生產(chǎn)率而在約 大氣壓至30大氣壓變化的壓強(qiáng)下使含氧氣體與乙締連續(xù)接觸來(lái)實(shí)施環(huán)氧乙燒生產(chǎn)工藝。 用于乙締氧化為環(huán)氧乙燒的典型的工藝包括在本公開(kāi)的催化劑存在下在固定床管式反應(yīng) 器中用分子氧來(lái)氣相氧化乙締。常規(guī)的市售固定床環(huán)氧乙燒反應(yīng)器典型地是多個(gè)平行細(xì)長(zhǎng) 管(在合適的外殼中)的形式。在一個(gè)實(shí)施方式中,所述管的外徑(0.D.)為約0. 7至2. 7 英寸,內(nèi)徑(I.D.)為0. 5至2. 5英寸W及長(zhǎng)為15-45英尺,填充有催化劑。
      [0078] 含有上述浸潰過(guò)的載體的催化劑已顯示出在用分子氧將乙締氧化為環(huán)氧乙燒時(shí) 是特別的選擇性催化劑。典型地達(dá)到至少83mol%至高達(dá)93mol%的選擇性值。在一些實(shí)施 方式中,選擇性為87mol% -93mol%。在本公開(kāi)的催化劑存在下用于實(shí)施運(yùn)樣的氧化反應(yīng) 的條件大致包括現(xiàn)有技術(shù)中描述的那些。運(yùn)例如適用于合適的溫度、壓力、停留時(shí)間、稀釋 材料(例如氮?dú)?、二氧化碳、蒸汽、氣氣和甲燒),存在或不存在調(diào)節(jié)劑W控制催化作用(例 如1,2-二氯乙燒、氯乙締或氯乙燒),在不同的反應(yīng)器中采用循環(huán)操作或應(yīng)用連續(xù)轉(zhuǎn)化W 提高環(huán)氧乙燒的產(chǎn)率的可取性W及可被選擇用在制備環(huán)氧乙燒的過(guò)程中的任意其他特殊 條件。
      [0079] 在環(huán)氧乙燒的生產(chǎn)中,反應(yīng)劑進(jìn)料混合物典型地含有0. 5%至45%的乙締和3% 至15%的氧,余量包含相對(duì)惰性的材料,該材料包括例如氮?dú)?、二氧化碳、甲燒、乙燒、氣?等等運(yùn)樣的物質(zhì)。僅部分乙締典型地每次通過(guò)催化劑上時(shí)反應(yīng)。在分離出所需的環(huán)氧乙燒 產(chǎn)物并除去適當(dāng)?shù)拇祾吡骱投趸糤防止不受控制地累積的惰性產(chǎn)物和/或副產(chǎn)物之 后,未反應(yīng)的材料典型地返回到氧化反應(yīng)器中。僅為了說(shuō)明的目的,W下是經(jīng)常用在目前的 商業(yè)環(huán)氧乙燒反應(yīng)器單元中的條件:氣體時(shí)空速度(細(xì)SV)為1500-10, 00化1,反應(yīng)器入口 壓力為150-40化31旨,冷卻液溫度為180-315°(:,氧轉(zhuǎn)化水平為10-60%^及60產(chǎn)率(工作 速率)為每小時(shí)每立方米催化劑為100-350公斤的E0。更典型地,反應(yīng)器入口處的進(jìn)料組 合物包含1-40%乙締、3-12%氧氣、0. 3-40%C02、0-3%乙燒、0. 3-20卵mv總濃度的有機(jī)氯 化物調(diào)節(jié)劑W及余量進(jìn)料包括氣氣、甲燒、氮?dú)饣蚱浠旌衔铩?br>[0080] 在其他實(shí)施方式中,環(huán)氧乙燒生產(chǎn)的工藝包括向進(jìn)料中加入氧化氣體W提高該工 藝的效率。例如,美國(guó)專利No. 5112795公開(kāi)了向具有W下一般組成的氣體進(jìn)料中加入5ppm 的一氧化氮:8體積%的氧氣、30體積%的乙締、約5卵mw的氯乙燒W及余量的氮?dú)狻?br>[0081] 將得到的環(huán)氧乙燒分離出來(lái)并使用本領(lǐng)域已知的方法回收反應(yīng)產(chǎn)物。環(huán)氧乙燒工 藝可包括氣體再循環(huán)工藝,其中在基本上除去環(huán)氧乙燒產(chǎn)物和副產(chǎn)物之后將一部分或基本 上所有的反應(yīng)器流出物重新加入反應(yīng)器的入口。在再循環(huán)模式下,反應(yīng)器的氣體入口的二 氧化碳濃度可W是例如0. 3-6體積%,優(yōu)選為0. 3-2. 0體積%。
      [0082]W下非限制性示例用于舉例說(shuō)明本公開(kāi)的一些方面。在運(yùn)些示例中,執(zhí)行了方法 1或方法2處理,如下文更詳細(xì)地描述的。利用水可浸出試驗(yàn)測(cè)定了執(zhí)行處理之前和之后 載體的殘余鋼含量。在該試驗(yàn)中,將載體在去離子水中煮沸約30分鐘。水與載體的比例為 10:1(重量)。在煮沸過(guò)程結(jié)束時(shí),通過(guò)感應(yīng)禪合等離子體(IC巧分析水。
      [008引方法1 (間歇模式):熱水,80°C,W2:1的比例加至a型氧化侶載體中。使水圍繞 載體循環(huán)25分鐘,并且接著排出進(jìn)行分析。室溫下使用提供有化ion電導(dǎo)池#013005MD、電 極(由ThermoElectronCorpor曰tion制造)的Orion3StsrConductivityBench-top Meter測(cè)量排出的水的電導(dǎo)率。
      [0084] 然后將等量的新鮮熱水加入到濕載體中,并將所述過(guò)程重復(fù)另外的漂洗循環(huán)。重 復(fù)排出用過(guò)的水并加入新鮮置換液的過(guò)程,直到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
      [0085] 然后將載體在烘箱中于150°C干燥3小時(shí)。
      [0086] 方法2(連續(xù)模式):將載體置于圓筒形容器和9(TC熱去離子水中,去離子水W使 載體床隨時(shí)徹底潤(rùn)濕所需的流速流過(guò)圓筒體。由電導(dǎo)率儀連續(xù)分析排出的水的鋼含量,如 上文方法1所述。
      [0087]示例1 :
      [0088] 使用間歇模式、方法1處理載體A,備用作環(huán)氧乙燒催化劑的支持物。載體A是a 型氧化侶載體,其具有0. 8m7g的表面積,并且其水可浸出的化為60ppm。
      [0089]表 1 :
      [0090] 處理被認(rèn)為已完成,因?yàn)樽詈?個(gè)電導(dǎo)率讀數(shù)表明達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。然后將載體干 燥,其水可浸出鋼為lOppm。
      [0091]示例 2 :
      [0092] 使用方法1處理載體B,備用作環(huán)氧乙燒催化劑的支持物。載體B是a型氧化侶 載體,其具有0. 7m2/g的表面積,其水可浸出的化為72ppm。
      [0093]表 2 :

      [0094] 處理被認(rèn)為已完成,因?yàn)樽詈?個(gè)電導(dǎo)率讀數(shù)表明達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)。然后將載體 干燥,其水可浸出鋼為14ppm。
      [0095]示例 3 :
      [0096] 使用連續(xù)模式、方法2處理載體C,備用作環(huán)氧乙燒催化劑的支持物。載體C是a 型氧化侶載體,其具有0. 7m7g的表面積,并且其水可浸出化為26ppm。所用的載體量為 130Kg,并且在整個(gè)過(guò)程中90°C的水的流速調(diào)節(jié)為3加侖/分鐘。當(dāng)漂洗水離開(kāi)處理容器便 立即測(cè)量其電導(dǎo)率。該過(guò)程的細(xì)節(jié)示于表3中,并且表中的數(shù)據(jù)示于圖1和2中。
      [0097]表 3 :
      [009引處理被認(rèn)為已完成,因?yàn)槠此碾妼?dǎo)率變化斜率小于0.5yS/虹。運(yùn)表明達(dá)到穩(wěn) 定狀態(tài)。然后將載體干燥,其水浸出鋼為12ppm。
      [0099]示例 4 :
      [0100] 使用連續(xù)模式、方法2處理載體C,備用作環(huán)氧乙燒催化劑的支持物。所用的載體 量為134Kg,并且在整個(gè)過(guò)程中90°C的水的流速調(diào)節(jié)為6加侖/分鐘。當(dāng)漂洗水離開(kāi)處理 容器便立即測(cè)量其電導(dǎo)率。該過(guò)程的細(xì)節(jié)示于表4中,并且表中的數(shù)據(jù)示于圖3和4中。 表4 :
      [0101] 處理被認(rèn)為已完成,因?yàn)槠此碾妼?dǎo)率變化的斜率小于0. 5yS/虹。運(yùn)表明達(dá)到 了穩(wěn)定狀態(tài)。然后將載體干燥,其水可浸出鋼為llppm。
      [0102] 示例 5 :
      [0103] 催化劑A的儲(chǔ)備液:將834g部分的高純度氧化銀(AmesGoldsmithCcxrp.)加入 到442g草酸
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