过氧化氢的直接合成的制作方法_2

文档序号:8926203阅读:来源:国知局
合钡离子与硫酸根离子(盐或酸)的溶液产生。实际上,将一种钡盐溶液 与硫酸混合给出了良好的结果。优选地,该钡盐是一种卤化物。氯化钡给出了好良的结果 并且是容易商购的。
[0027] 可以使用任何已知的用于负载型金属催化剂的制备技术,例如浸渍、吸附、离子交 换等,来进行该催化活性金属在该载体上的沉积。对于浸渍,有可能使用在所使用的溶剂中 是可溶的该有待浸渍的金属的任何种类的无机或有机盐。适合的盐是例如,卤化物如氯化 物、乙酸盐、硝酸盐、草酸盐等。例如,该金属可以通过在一种金属卤化物的溶液中浸渍该载 体紧接着还原来沉积。总体上,本发明的催化剂不要求煅烧是有效的,这从能量的观点来看 是有利的。
[0028] 在本发明的一个优选实施例中,使二氧化硅首先与硫酸和一种氯化钡的溶液接 触,并且然后与一种氯化钯的溶液接触。
[0029] 在该金属已经沉积在该载体材料上之后,回收该产物,例如通过过滤、洗涤和干 燥。随后,优选地(至少部分地)还原沉积在该载体上的金属,例如通过在高温下使用氢。 这个氢化步骤可以例如在从100°c至300°C、优选从120°C至200°C的温度下进行1至10小 时、优选2至6小时。
[0030] 在一个第二实施例中,根据本发明的催化剂可以通过一种溶胶凝胶法、通过该载 体的一种前体(例如TEOS或原硅酸四乙酯,其是Si02的一种前体)与该碱土金属(优选 钡)的一种卤化物(优选氯化物),优选地在酸性PH下的共沉淀来合成。
[0031] 根据本发明的催化剂适合于催化不同的反应,包括例如氢化或环化反应。优选地 该催化剂用于催化过氧化氢的合成,或者通过AO路线或者通过DS,特别是用于催化过氧化 氢的DS。
[0032] 因此,在另一个方面中,本发明还针对根据本发明的催化剂在过氧化氢的生产中 的用途。在本发明的方法中,在一个反应器中使氢和氧(如纯化的氧或空气)在液体溶剂 的存在下于催化剂上连续反应以生成一种过氧化氢液体溶液。该催化剂用于在一个三相系 统中直接合成过氧化氢:将该催化剂(固体)放置在一种溶剂(水或醇像甲醇)中,并且在 该悬浮液中在稳定添加剂(卤化物和/或无机酸:参见以下)的存在下鼓泡气体(H2、02以 及一种惰性气体)。
[0033] 以上用于生产过氧化氢的DS方法可包括在一个反应器中使氢和氧在根据本发明 的催化剂的存在下反应。本发明的方法能够以连续、半连续、或不连续的方式通过常规方 法,例如在一个搅拌槽反应器(其中这些催化剂颗粒处于悬浮状态),篮型搅拌槽反应器、 固定床反应器等中进行。一旦反应已经达到所希望的转化水平,可以通过不同的已知方法 (如过滤)分离该催化剂,如果使用在悬浮液中的催化剂的话,这将提供其随后再利用的 可能性。在该搅拌槽反应器的情况下,所使用的催化剂的量是获得〇. Olwt. %至IOwt. % (相对于溶剂和催化剂的总重量)并且优选〇.〇2wt. %至5wt. %的催化剂浓度必需的。根 据本发明所获得的过氧化氢的浓度总体上是高于2wt. %、优选高于4wt. %、最优选高于 7wt. % 〇
[0034] 除了它们用于直接合成过氧化氢的反应的催化特性之外,本发明的催化剂还不幸 地是所形成的过氧化物的过度氢化和分解的催化剂。因此,对于其中进行该合成的液相,有 利的是包含一种能够选择性地毒害存在于该催化剂表面上的过氧化氢分解和过度氢化的 位点的化合物。卤素离子是这些化合物的良好代表。它们的最佳浓度必须在本领域的技术 人员的能力内通过实验室试验确定。这个浓度必须是足够的以便实现毒害该催化剂的大多 数分解位点,并且同时,不太高以便尽可能避免卤素离子通过过氧化氢的氧化反应。氯离 子、溴离子和碘离子适合于抑制该催化剂的分解位点。溴离子已经给出了最好的结果,尤其 当以在0. 05与3mmol/l液相之间、并且优选在0. 1与2mmol/l之间的浓度存在时。
[0035] 对于该液相,还有利的是此外包含一种酸,目的是抑制过氧化氢的自发的非催化 分解。然而,当该酸浓度太高时,这些气体在该液相中的溶解度降低并且该酸能够与存在的 过氧化氢反应。作为适合的酸,可以提及的是硫酸、硝酸和正磷酸。正磷酸是优选的。然而, 本发明的催化剂允许以〇. 2M/1或更低、甚至0. 1M/1或更低的量使用该无机酸,这能够降低 成本和腐蚀问题同时仍然提供良好的合成结果。
[0036] 该反应的温度通常在-5 °C与50 °C之间并且优选在0°C与20 °C之间的值下选择。
[0037] 所选择的压力大于大气压并且通常在1与150巴之间,并且优选在25与100巴之 间。
[0038] 现在将通过以下实例更详细地说明本发明,这些实例不旨在解释为限制性的。
[0039] 实例
[0040] 催化剂制备的实例:
[0041] 在一个IL的烧杯中,已经引入了 IOOcc软化水和250cc的IM的硫酸。已经添加 了 20g的二氧化硅。已经启动了机械搅拌器(250rpm)并且在80°C下加热该悬浮液。
[0042] 在室温下制备I. 41g氯化钡(BaC12)在IOml软化水中的一种水溶液。
[0043] 使用一个注射泵,将该BaC12溶液引入至该80°C下的溶液中。
[0044] 在室温下在24小时期间不搅拌地静置该烧杯。
[0045] 在真空下过滤该悬浮液并且使用软化水洗涤该固体。
[0046] 在100°C下将该固体干燥一夜。
[0047] 用获得该催化剂上的0. 62% Wt Pd的负载量必需的Pd的量制备氯化钯在水中的 溶液。将该催化剂在95°C下干燥24小时。在用氮气稀释的氢的影响下在5小时内在150°C 下还原该Pd。
[0048] 这种催化剂称为催化剂A。
[0049] 催化剂制备的实例:
[0050] 对于另一批次,已经使用了如以上描述的相同的配方,但是具有2%的Pd负载量。 这种催化剂称为催化剂B。
[0051] 催化剂制备的实例:
[0052] 在一个250cc的烧瓶中,引入40. 44g的二氧化硅并且将其放置在一个旋转式干燥 机上。将其在75°C下加热并且为了获得230毫巴的真空启动泵。
[0053] 在室温下制备2. 78g氯化钡(BaC12)在65ml软化水中的一种水溶液。
[0054] 在该旋转式干燥机中、在真空下逐滴引入该溶液。直接蒸发水并且在该二氧化硅 上沉淀钡的盐。
[0055] 在75°C和110毫巴下将250cc的0. 12M的硫酸直接逐滴缓慢地引入该烧瓶中。直 接蒸发水和HCl并且在该表面上形成了硫酸钡。
[0056] 在一夜内在95°C下干燥该载体,研磨并且在5h内在600°C下煅烧该载体。
[0057] 用获得该催化剂上的2% Wt Pd的负载量必需的Pd的量制备氯化钯在水中的溶 液。将该催化剂在95°C下干燥24小时。在用氮气稀释的氢的影响下在5小时内在150°C 下还原该Pd。
[0058] 这种催化剂称为催化剂C。
[0059] 催化剂A、B和C的表征
[0060]
[0061] 代表未测量
[0062] 催化剂制备的对比实例:
[0063] 通过初湿浸渍法已经制备了一种基于硫酸钡的催化剂:已经将Ig的氯化钯溶液 (以Pd计19. 9% Wt)稀释在19g软化水中。已经将该溶液置于与20g的BaS04接触。已 经在95 °C下将催化剂干燥过夜。
[0064] 在一种氢气/氮气混合物的影响下在150°C下在5小时内还原钯。
[0065] 这种催化剂称为催化剂D。
[0066] 这种催化剂的Pd含量是1. 20% Wt。BET比表面积是9. 7m2/g并且粒度测量值是 高于110 μ m。
[0067] 通过初湿浸渍法已经制备了一种基于二氧化硅的催化剂:已经将Ig的氯化钯溶 液(以Pd计19. 9% Wt)稀释在19g软化水中。已经将该溶液置于与20g的二氧化硅接触。 在75 °C下将催化剂干燥过夜。
[0068] 在一种氢气/氮气混合物的影响下在125°C下在8小时内还原钯。
[0069] 已经通过ICP-OES确定了 Pd含量并且达到0. 91% Wt。
[0070] 这种催化剂称为催化剂E。
[0071] 催化剂E具有通过BET确定的316m2/g的比表面积并且
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