JPH0240375B2 - - Google Patents

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JPH0240375B2
JPH0240375B2 JP56065435A JP6543581A JPH0240375B2 JP H0240375 B2 JPH0240375 B2 JP H0240375B2 JP 56065435 A JP56065435 A JP 56065435A JP 6543581 A JP6543581 A JP 6543581A JP H0240375 B2 JPH0240375 B2 JP H0240375B2
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JP
Japan
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catalyst
silver
sodium
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ppm
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JP56065435A
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JPS57180434A (en
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Naohiro Nojiri
Yukio Sakai
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/66Silver or gold
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00Preparation of oxiranes
    • C07D301/02Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/03Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
    • C07D301/04Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen
    • C07D301/08Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen in the gaseous phase
    • C07D301/10Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen in the gaseous phase with catalysts containing silver or gold
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はエチレンを酸化してエチレンオキシド
を製造する触媒に関するものであり、詳しくは銀
の他にカチオン成分としてナトリウム及びセシウ
ムを、アニオン成分として臭素及び/又は弗素を
添加した場合に殊に銀触媒の性能が向上するとい
う新たな発見に基づき達成されたものである。 エチレンを分子状酸素により酸化してエチレン
オキシドを工業的に製造するのに用いられる実質
上唯一の触媒は銀触媒である。しかしながら銀単
独では必ずしも工業触媒として完全ではなく種々
の添加物を加えることにより性能を向上させる努
力がなされている。その中ではアルカリ金属を加
えて性能を向上させている例が多い(例えば特開
昭49−30286号公開公報、特開昭53−1191号公開
公報)が、添加するときの化合物の形態としては
銀の被毒となるハロゲン化物例えば臭化物は好ま
しくないとして除外されているのが普通である。 本発明者らはカチオン成分としてのアルカリ金
属はもとよりアニオン成分の効果に関して詳細な
検討を実施することにより、従来毒作用を有する
と言われていた臭素及び/又は弗素を、ナトリウ
ムとセシウムという特定の組合せで使用したとき
には予想に反して触媒の性能が大巾に向上するこ
とを見出し、本発明に到達したものである。 この場合ナトリウム化合物は主として硝酸ナト
リウム、重炭酸ナトリウム又は炭酸ナトリウムの
形で加えることが好ましいが、水酸化物、亜硝酸
塩、ホウ酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、ハ
ロゲン化物などの無機塩類又は酢酸ナトリウム、
蓚酸ナトリウムなどのカルボン酸塩などの形で加
えても又はこれらを硝酸ナトリウム、重炭酸ナト
リウム又は炭酸ナトリウムと併用しても構わな
い。セシウム化合物としては臭化物及び/又は弗
化物が好ましいが硝酸塩、亜硝酸塩、炭酸塩、硫
酸塩などの塩類、水酸化物などの水溶性又は水不
溶性の如何なる形で加えることも出来る。臭素及
び/又は弗素源としては上記ナトリウム、セシウ
ムとの塩である臭化及び/又は弗化ナトリウム、
又は臭化及び/又は弗化セシウムの形でも、他の
塩類例えばBaBr2、BaF2、KBr、KF、RbBr、
RbF、LiBr、LiFなどの形で加えてもよい。いず
れにしても銀以外にナトリウム、セシウムと臭素
及び/又は弗素の添加が必要でこれらを組合せた
場合に触媒の性能が大巾に向上する。 ナトリウムの添加量は、触媒に対して1000ppm
(mg/Kg触媒)を越える量が好ましい。特に、
1100ppm以上1.50wt%の範囲が好ましく、より好
ましくは1200ppm以上1wt%以下である。就中、
ナトリウムの添加量は、1300ppmないし5000ppm
が有利である。また、Naの添加量は、Agに対し
て原子比で0.58以下さらに0.45以下であることが
好ましい。ナトリウムが多すぎると活性、選択性
共に低下し、少なすぎる場合には臭素及び/又は
弗素を加えた効果が充分に発現しない。 セシウムの添加量はナトリウムよりも少ない範
囲が好適で、触媒に対し10ppm以上、0.5wt%以
下が好ましく、より好ましくは15ppm以上、
0.1wt%以下である。多すぎると活性が顕著に低
下し、少なすぎる場合には臭素及び/又は弗素の
効果が十分に発揮されない。 臭素及び/又は弗素の添加量は触媒に対し
5ppm以上、0.1wt%以下が好適であり、より好ま
しくは7ppm以上0.07wt%以下である。多く加え
すぎると毒作用を示し大巾な性能の低下を招く。
すなわち本発明の特徴は従来毒作用を示すと考え
られていた臭素及び/又は弗素を、ナトリウム及
びセシウムと組合せで極く微量加えることにより
性能向上剤としての作用を見出したことにある。 また本発明の触媒においては、銀の他に添加さ
れるカチオン成分は上記ナトリウム及びセシウム
のみに限定されるものではなく、例えばリチウ
ム、バリウム、ルビジウム、カリウム、タリウム
等の第3成分が少量添加されてもよい。 上記触媒成分は、主として経済的及び触媒寿命
の観点から、担持触媒として使用される。担体と
しては多孔質耐火物が用いられ、BET表面積が
0.05〜10m2/g、見掛気孔率が少くとも15%とい
う性状のものが望ましいが、特にα−アルミナを
主成分とするもの(いわゆるアランダム担体)が
好ましい。 ナトリウム、セシウム、臭素及び/又は弗素の
担持は前記した化合物を水性溶媒に溶解又は分散
し、上記担体に含浸したあと該担体を窒素、空気
などのガスの存在化加熱乾燥することにより行な
う。ナトリウム、セシウム、臭素及び/又は弗素
の担持は同時でも別々に行なつてもよく、かつ触
媒調製の任意の段階において種々の態様で行なう
ことが出来る。たとえば銀化合物の含浸の前、同
時又は後のいずれの時期でも同様な効果を得るこ
とができる。又含浸は数回に分けて行なうことも
出来る。 担体に銀を担持せしめるには適当な形状、たと
えば球状、ペレツト状、リング状等に成型された
担体を、銀の化合物たとえばシユウ酸銀、硝酸銀
又は乳酸銀などをエチレンジアミンなどの可溶化
剤の存在下又は不存在下に溶解した水性溶液又は
水分散液に浸漬し、乾燥してから窒素、空気又は
水素などの気流中で適当な温度で焼成することに
より行なうことができる。焼成時のガスの種類及
び焼成温度は銀塩の種類などに応じて選択され、
焼成温度は通常100〜1000℃好ましくは150〜700
℃の範囲である。触媒の銀担持量は担体に対して
通常1〜25wt%、好ましくは3〜20wt%である。 本発明の触媒を用いてエチレンをエチレンオキ
シドに転換する反応は慣用操作法で実施できる。
例えば、圧力は1〜35Kg/cm2、温度は180〜300
℃、好ましくは200〜260℃である。エチレンは1
〜40Vol%、酸素は1〜20Vol%で、一般に希釈
剤例えばメタンを一定割合例えば20〜70Vol%で
存在させることが好ましい。酸素は空気の形態で
または工業用酸素として供給してよい。反応改変
剤として例えば2塩化エチレンを加えることによ
り触媒中にホツトスポツトの形成が防止できかつ
触媒の性能殊に選択性が大巾に改善される。添加
量としては数ppm(重量)〜数10ppm程度が好ま
しい。 次に実施例及び比較例をあげて本発明を説明す
る。 実施例 1 ノートン社のα−アルミナ担体(商品名SA−
5561)30gをNa2CO32.0gを含む水溶液50mlに浸
漬した。余分の液を過した後窒素ガス気流下で
110℃にて2時間乾燥してNa2CO3含浸担体を調
製した。 AgNO36.0gと蓚酸カリウム(K2C2O4・H2O)
3.4gを各々100mlの水に溶解した後混合し水浴中
60℃に加熱して蓚酸銀の白色沈殿を得た。遠心分
離と蒸留水による洗浄を繰返して沈殿中のカリウ
ムを除いた。別にエチレンジアミンと水の1:1
混合液6.6mlを作り、氷冷しながら上記蓚酸銀の
沈殿を徐々に溶解し、銀溶液を調製した。この溶
液に上記担体を浸漬し、過剰の液を流し出したの
ち、ロータリーエバポレーター中で減圧下80℃で
乾燥した。これを焼成管に移し、窒素気流中で
300℃まで2時間で昇温し、その温度でさらに2
時間焼成した。これを冷却後、CsBr0.05gを含
むメタノール/水混合液(水含量0.3wt%)50ml
に浸漬し、余分の液を過した後、窒素ガス気流
下110℃で2時間乾燥させて、本発明の触媒を調
製した。Ag担持率は8wt%でありNa、Cs及びBr
の担持率はそれぞれ0.35wt%、126ppm、76ppm
であつた。 上記触媒を9〜28メツシユに砕き10gを内径20
mmの鋼製反応管に充填し、反応ガス(エチレン
30Vol%、酸素8Vol%、塩化ビニル2ppm残りメ
タン)を9Kg/cm2の加圧下SV2000h-1で通過させ
た。浴温(反応温度)213℃において酸素転化率
30%、エチレンオキシドの選択率81%という結果
を得た。3週間の連続運転中その性能に変化は無
かつた。 実施例 2 CsBrの代りにCsF0.036gを使用した以外は実
施例1と全く同様にしてAg担持率8.0wt%、Na、
Cs及びFの担持率がそれぞれ0.35wt%、
126ppm、18ppmなる触媒を調製した。この触媒
を実施例1と同様な反応条件下で使用した。反応
温度216℃で表1に示す結果を得た。 実施例 3 Na2CO3の代りにNaHCO32.0gを使用した以
外は実施例1と全く同様にしてAg担持率7.2wt
%、Na、Cs及びBrの担持率がそれぞれ0.19wt
%、126ppm、76ppmなる触媒を調製した。この
触媒を実施例1と同様な反応条件下で使用した。
反応温度217℃で表1に示す結果を得た。 実施例 4 CsBrの代りにKF0.014g、CsNO30.046gを使
用した以外は実施例1と全く同様にしてAg担持
率8.0wt%、Na、Cs、K及びFの担持率がそれ
ぞれ0.35wt%、126ppm、37ppm、18ppmなる触
媒を調製した。この触媒を実施例1と同様な反応
条件下で使用した。反応温度217℃で表1に示す
結果を得た。
【表】 比較例1〜3、実施例5〜6 実施例1と同様にして表2に示した5種類の触
媒を調製し、実施例1で酸素転化率を50%とした
他は同様の反応条件でテストした。 表2にその結果を、実施例2の触媒による反応
の結果と併せて示す。本発明の触媒の選択性が優
れていることが判る。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 エチレンを酸化してエチレンオキシドを製造
    する触媒であつて、該触媒は銀の他に、カチオン
    成分としてナトリウム及びセシウムを、アニオン
    成分として臭素及び/又は弗素を少くとも含有す
    ることを特徴とする触媒。 2 触媒成分が表面積が0.05〜10m2/g、見掛け
    気孔率が少くとも15%である多孔質耐火物担体上
    に担持されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のエチレンオキシド製造用銀触媒。
JP56065435A 1981-02-25 1981-04-30 Silver catalyst for production of ethylene oxide Granted JPS57180434A (en)

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US06/349,977 US4414135A (en) 1981-04-30 1982-02-18 Silver-based catalyst containing bromine and/or fluorine as an anionic component for the production of ethylene oxide
EP82101391A EP0059422B1 (en) 1981-02-25 1982-02-24 Silver-based catalyst for production of ethylene oxide
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