乙烯制环氧乙烷催化剂的使用指南

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1、乙烯製環氧乙烷催化劑的使用陳霄化工081120083231182009年6月8乙烯製環氧乙烷催化劑的使用指南乙烯製環氧化生產環氧乙烷採用負載銀催化劑。主催化劑為銀（Ag),載體為耐熱Al2O3（剛玉）小球，SiC（金剛砂）等，助催化劑為Ba.,Al,Ca,Ce,Au或Pt等。乙烯環氧化反應採用氣—固相反應，反應溫度一般在220~2800C之間，該反應為放熱反應：（催化劑與催化劑作用196~198）一．催化劑的選擇雖然大多數金屬和金屬氧化物催化劑都能使乙烯發生環氧化反應，但是生成環氧乙烷的選擇性很差，氧化結果主要生成二氧化碳和水。只有銀催化

2、劑例外，在銀催化劑上乙烯能選8擇性地氧化生成環氧乙烷。乙烯氧化生成環氧乙烷，工業上用的銀催化劑是由活性組分銀、載體和助催化劑所組成的。如右圖所示，在100℃～300℃的反應溫度範圍內，在銀表面上氧的吸附狀態，既有物理吸附，又有化學吸附；不僅有氧原子吸附，而且有氧分子吸附。通過大量研究表明，是銀的氧化物中最穩定的，其生成焙只有生成焙的六分之一左右，在大氣中300℃左右才能分解AgO是由和組成的，比CuO穩定，因此活性組分銀比銅好。通過研究還發現，在Cu和Pt上，吸附的分子態的氧不能生成環氧乙烷，這表明Cu和Pt不能作為乙烯環氧化生成環氧乙烷

3、的催化劑。同時還發現，吸附在金屬表面的環氧乙烷分子的穩定性順序如下：Ag>>Au>Pd、Cu、Ni。有研究表明，生成環氧化台物的關鍵在於構成環狀鍵的能量大小．只有當能量障壁最低時，同時吸附態的氧原子或氧分子又有較強的吸電子性時，才有可能形成環狀化合物。由於活性組分銀的表面具有以上特性，故能使乙烯和氧在銀催化劑表面上發生環氧化反應生成環氧乙烷。這就是活性組分銀具有的獨特的催化作用，是其它金屬無法比擬的一般金屬不能作氧化反應的催化劑，因為它們在反應條件下很快被氧化，一直進行到體相內部，只有“貴金屬”（Pd,Pt,Ag等)在相應溫度下能抗拒氧化

4、，可作氧化反應的催化劑。（工業催化技術168~170）過渡金屬作為固體催化劑通常是以金屬晶體形式存在的，金屬晶體中原子以不同的排列方式密堆積，形成多種晶體結構，金屬晶體表面裸露著的原子可為化學吸附的分子提供很多吸附中心，吸附的分子可以同時和1、2、3或4個金屬原子形成吸附鍵，如果包括第二層原子參與吸附的可能性，那麼金屬催化劑可提供的吸附成鍵格局就更多了。所有這些吸附中心相互靠近，有利於吸附物種相互作用而進行反應（工業催化技術168~170）。二.製造方法8煆燒浸漬烯酮銀煆燒分解過篩成品原料α-三水鋁石一水鋁石混合含碳材料助熔劑、礦化劑捏合

5、水甲基纖維素成型乾燥將一氧化鋁載體用鹼性物質進行堿處理，堿處理包括溶液或氣體兩種方式，鹼性物質用量以載體重量百分比計為0．01％～500％，處理溫度30℃～800℃，處理時間1～30小時，堿處理後的載體用水洗滌至流出液為中性，乾燥，製成銀催化劑載體，在該載體上負載銀和選自硫、錸、鉬、鎢、鎳、鹼金屬或鹼土金屬中至少一種的助劑，銀的負載量以銀計為催化劑重量的5％～40％，助劑以元素8重量計的負載量為催化劑重量的0．001％～1％。將一氧化鋁載體用鹼性物質進行堿處理，堿處理包括溶液或氣體兩種方式，鹼性物質用量以載體重量百分比計為0．01％～50

6、0％，處理溫度30℃～800℃，處理時間1～30小時，堿處理後的載體用水洗滌至流出液為中性，乾燥，製成銀催化劑載體，在該載體上負載銀和選自硫、錸、鉬、鎢、鎳、鹼金屬或鹼土金屬中至少一種的助劑，銀的負載量以銀計為催化劑重量的5％～40％，助劑以元素重量計的負載量為催化劑重量的0．001％～1％。三．包涵組分1.主催化劑:Ag活性組分銀催化劑中銀的含量一般在10%～20%之間,因為銀催化劑的售價相當高,延長催化劑使用壽命相當於降低工廠的生產成本;最後還要考慮催化劑的孔結構、比表面積、導熱性、耐熱性和強度等要符合生產的需要。銀催化劑由活性組分、

7、助催化劑和載體三部分組成。現在經過各國催化工作者的努力,可以做到活性組分銀與載體結合牢固,銀分佈均勻,銀粒大小適宜、銀粒燒結傾向小。銀催化劑近來改進最大的地方是助催化劑，重點是提高催化劑的選擇性。2.助催化劑：銀催化劑中的主催化劑組分通常包括鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、及貴金屬，其中最常見的就是Ca和Ba。例如，加入鋇鹽在反應條件下轉變為BaCO3,它能和Ag原子充分混合在一起。隨鋇鹽加入量增加。活性提高。當鋇鹽含量為6~8wt./.時達到最大值，鋇鹽含量增加，其活性降低，而選擇性隨BaO含量增加而降低。鋇鹽和鈣鹽被認為起結構性助催化劑作

8、用，它們可以把Ag顆粒隔開，防止銀燒結。同時還觀察到它們也是電子型助催化劑，可以將銀的逸出功從4.40eV降到3.80eV，從而提高其催化劑活性。（催化劑與催化作用197）8鹼金屬離子Na+、