用于银催化剂的氧化铝载体及催化剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种氧化铝载体及催化剂。具体地说，本发明涉及一种用于银催化剂 的氧化铝载体及所述银催化剂。
【背景技术】
[0002] 目前世界上环氧乙烷生产均采用乙烯用纯氧直接氧化法技术，而银催化剂是乙烯 和氧气选择性氧化反应生产环氧乙烷的唯一有效催化剂。在银催化剂作用下乙烯环氧化主 要生成环氧乙烷，同时发生副反应生成二氧化碳和水等，其中选择性、稳定性和活性是银催 化剂的主要性能指标。所谓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。所谓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。所谓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。对于工业银催化剂来说，选择性、稳定性和活性除了与催化剂 本身性质密切相关外，也与催化剂的装填量(重量)相关。对特定型号的催化剂来说，装填量 小意味着催化剂有效活性点少，在产量不变的条件下，活性点少就会增加每个活性点的反 应负荷从而降低催化剂的活性、选择性和稳定性。因此，在满足压力降要求的条件下提高催 化剂的装填量有利于提高催化剂的活性、选择性和稳定性。
[0003] 工业上生产环氧乙烷的反应器是典型的固定床反应器，这是一种列管式反应器， 银催化剂装填在反应器列管中，对具体的某一台反应器来说，催化剂的装填体积是固定不 变的，而催化剂的装填重量是由催化剂的堆积密度决定的，催化剂的堆积密度越大，则装填 重量越大，相反，则装填重量越小。
[0004] 近年来催化剂载体强度得到很大提升，制造技术也在不断进步。催化剂载体可以 做出更多的孔和形状，这样做的优点是提高了载体孔隙率，降低了床层压力降，有利于传质 传热提高催化剂的性能；缺点是降低了催化剂的床层堆积密度和装填量(重量)。
[0005] 希望通过改变催化剂载体外形，在尽可能保持原有载体优点的同时克服缺点，在 保证床层压力降要求的前提下，提高催化剂的装填量并改善催化剂的床层堆积状态，从而 提高催化剂的使用性能。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是针对现有技术的不足，对用于传统外形的银催化剂的氧化铝载体 进行改进，提供一种具有新颖形状的氧化铝载体，可以优化催化剂床层堆积密度和压降，并 使催化剂堆积状态更均匀的新形状氧化铝载体。该载体是在传统的圆柱状外形的氧化铝载 体的基础上进行改进，将圆柱外形的载体两端改为圆形或近似圆形。该形状载体可以在制 造过程中改变两端面的圆度来适应催化剂装填量和压降的要求。可以有效提高催化剂的装 填量，优化催化剂的堆积状态，提高银催化剂的性能。
[0007] 利用本发明提供的载体制备的银催化剂用于烯烃环氧化反应，尤其是乙烯环氧化 制备环氧乙烷，具有较高选择性、活性和稳定性。
[0008] 本发明首先提供了 一种用于银催化剂的氧化铝载体，所述氧化铝载体包括柱状部 分和端面部分，其中端面部分为球冠形而直接连接于所述柱状部分或者所述端面部分包括 端面和所述端面与柱状部分的侧面连接的过渡面。
[0009] 在本发明所述的银催化剂的氧化铝载体的一个实施方式中，所述过渡面为平面或 者弧面过渡面。即所述圆柱状的两端截面圆形的直径小于所述氧化铝柱状主体的中间截面 圆的直径。
[0010] 在本发明所述的银催化剂的氧化铝载体的一个实施方式中，在所述氧化铝载体的 轴向方向设有一个或多个通道。由于通道的原因使载体堆积密度的降低，可以相应降低载 体基体两端的截面圆的直径，从而改善堆积状态，提高堆积密度。
[0011] 在本发明所述的银催化剂的氧化铝载体的一个实施方式中，所述氧化铝载体的轴 向方向上设有5-10个通道。
[0012] 在本发明所述的银催化剂的氧化铝载体的一个实施方式中，所述氧化铝载体的柱 状部分的直径为4-10mm。
[0013] 在本发明所述的银催化剂的氧化铝载体的一个实施方式中，所述氧化铝载体的端 面部分的最小直径为l-5mm。
[0014] 在本发明所述的银催化剂的氧化铝载体的一个实施方式中，所述氧化铝载体的整 体长度为6-10mm。
[0015] 在本发明所述的银催化剂的氧化铝载体的一个实施方式中，所述端面部分的长度 为 2_4mm。
[0016] 本发明还提供了一种所述氧化铝载体的制备方法，包括将α -三水Al2O3和假一水 Al2O3混合后在模具中压制成型，即得到所述氧化铝载体。
[0017] 本发明中的所述氧化铝载体可用任何能够制得氧化铝载体的方法制备，制造简 便，成本较低。如可以采用压片的方法来制备，在制备传统氧化铝载体的压片机的基础上， 更换相应形状的压片模具即可生产出相应形状的如本发明所述的氧化铝载体。
[0018] 在一个具体的实施例中，可采用将α -三水Al2O3和假一水Al2O3，然后放入混料机 中混合均匀后转入到捏合机中，加入稀硝酸，捏合成可压制成型的膏状物，然后膏状物压制 成型、烘干、焙烧，得到所述载体样品。
[0019] 本发明还提供了一种包括所述的氧化铝载体的银催化剂，所述银催化剂用于催化 的烃环氧化反应。
[0020] 在本发明提供的银催化剂中，所述催化剂中除包含银和氧化铝载体外，还可包含 其他金属助剂，如碱金属、碱土金属等。
[0021] 另外本发明提供了一种烯烃环氧化方法，其中所述烯烃在上述银催化剂的作用下 进行环氧化反应。在一个具体实施例中，所述烯烃为乙烯，乙烯在上述银催化剂的作用下进 行环氧化反应生成环氧乙烷。
[0022] 根据本发明提供的氧化铝载体，可以优化催化剂的床层堆积状态，适当提高催化 剂的堆积密度。该载体是在传统的圆柱状外形的氧化铝载体的基础上进行改进，将圆柱外 形的载体两端改为圆形或近似圆形。该形状载体可以在制造过程中改变两端的圆弧度来适 应催化剂装填量和压降的要求。可以有效提高催化剂的装填量，优化催化剂的堆积状态，提 高银催化剂的性能。
[0023] 利用本发明提供的氧化铝载体制备的银催化剂性能稳定，具有较高的活性和选择 性，特别适用于乙烯氧化生产环氧乙烷的反应。
【附图说明】
[0024] 图1显示了传统的用于银催化剂的氧化铝载体形状；
[0025] 图2显示了根据本发明的一个优选实施方式中的氧化铝载体形状；
[0026] 图3显示了根据本发明的实施例的氧化铝载体的径向截面平面图；
[0027] 在各图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的部件。
[0028] 附图标记：1-端面部分、2-柱状部分、3-过渡面、4端面、5-通道。
【具体实施方式】
[0029] 以下结合实施例和附图对本发明进行详细说明，但本发明的范围并不限于以下实 施例。
[0030] 在本发明中，按如下条件和方法进行催化剂性能的测定
[0031] 利用本发明的各种载体和传统形状载体所制备的银催化剂用实验室反应器（以下 简"微反"）评价装置测试其活性和选择性。微反评价装置使用的反应器是内径4_的不锈 钢管，反应器置于加热套中。下部有惰性填料，使催化剂床层位于加热套的恒温区。本发明 使用微反评价装置测定催化剂活性和选择性的条件如下：
[0032] 表1催化剂活性和选择性的测试条件
[0033]
【主权项】
1. 一种用于银催化剂的氧化铝载体，所述氧化铝载体包括柱状部分和端面部分，其中 端面部分为球冠形而直接连接于所述柱状部分或者所述端面部分包括端面和端面与柱状 部分的侧面连接的过渡面。
2. 根据权利要求1所述的氧化铝载体，其特征在于，所述过渡面为平面或者弧面过渡 面。
3. 根据权利要求1或2所述的氧化铝载体，其特征在于，在所述氧化铝载体的轴向方向 设有一个或多个通道。
4. 根据权利要求3所述的氧化铝载体，其特征在于，所述氧化铝载体的轴向方向上设 有5-10个通道。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的氧化铝载体，其特征在于，所述氧化铝载体的柱 状部分的直径为4-10mm。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的氧化铝载体，其特征在于，所述氧化铝载体的端 面部分的最小直径为l-5mm。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的氧化铝载体，其特征在于，所述氧化铝载体的整 体轴向长度为6-10mm。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的氧化铝载体，其特征在于，所述端面部分的轴向 长度为2_4mm。
9. 一种根据权利要求1-8中任一项所述的氧化铝载体的制备方法，包括将a-三水 A120 3和假一水A1203混合后在模具中压制成型即得到所述氧化铝载体。
10. -种包括根据权利要求1-8中任一项所述的氧化铝载体的银催化剂，所述银催化 剂用于催化烯烃的环氧化反应。
【专利摘要】本发明公开了一种用于银催化剂的氧化铝载体，所述氧化铝载体包括柱状部分和端面部分，其中端面部分为球冠形而直接连接于所述柱状部分或者所述端面部分包括端面和端面与柱状部分的侧面连接的过渡面。本发明还涉及一种所述氧化铝载体的制备方法，包括将α-三水A12O3和假一水A12O3混合后压制成型，即得到所述氧化铝载体。同时本发明还公开了一种所述氧化铝载体的银催化剂。
【IPC分类】B01J35-02, B01J32-00, C07D303-04, B01J21-04, B01J23-50, C07D301-10
【公开号】CN104624246
【申请号】CN201310565510
【发明人】蒋文贞, 李金兵, 陈建设, 张志祥, 蒋军, 王辉, 代武军, 崔宝林
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月13日