CN102958604A - 生产烯烃氧化物的方法 - Google Patents

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Abstract

用于生产烯烃氧化物的方法，其包括使烯烃与氧气在催化剂的存在下反应，所述催化剂包括（a）钌金属或钌氧化物，（b）锰氧化物，和（c）碱金属组分或碱土金属组分。

Description

生产烯烃氧化物的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年7月9日提交的美国临时申请No.61/362,978的优先权和权益，其以整体的方式通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及生产烯烃氧化物的方法。
背景技术
烯烃氧化物，例如环氧丙烷，是在大量各种有价值的消费产品（例如聚氨酯泡沫、聚合物、亚烷基二醇、化妆品、食物乳化剂和如熏蒸剂和杀虫剂）的生产中使用的重要和通用的中间体。
先前对于烯烃环氧化的研究涉及使用银-基催化剂（Appl. Catal. A. Gen. 2001, 221, 73.），以及二氧化硅负载的铜（J. Catl. 2005, 236, 401），各种金属氧化物（Appl. Catal. A. Gen. 2007, 316, 142），以H2作为共反应物的Au-基催化剂（Ind.& Eng. Chem. Res. 1995, 34, 2298, J. Catal. 1998, 178, 566; Appl. Catal. A. Gen. 2000, 190, 43; Angrew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 1546）,快速去活化的二氧化钛基催化剂（Catal. Commun. 2001, 1356; Catal. Commun. 2003, 4, 385），金属硝酸盐的熔融盐（App. Catal. A. Gen. 2000, 196, 217），使用O3（App. Catal. A. Gen. 2000, 196, 217）和一氧化二氮（Ind.& Eng. Chem. Res. 1995, 34, 2298）作为反应物。虽然这些发展在科学上是令人感兴趣的，但它们具有严重的缺点，例如低PO选择性和/或低丙烯转化率、短的催化剂寿命、使用更高的压力或使用昂贵的共反应物（Appl. Catal. A. Gen. 2007, 316, 142）。
发明概述
本发明提供了：
[1] 用于生产烯烃氧化物的方法，其包括使烯烃与氧气在催化剂的存在下反应，所述催化剂包括（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、和（c）碱金属组分或碱土金属组分。
[2] 根据[1]的方法，其中催化剂包括（d）卤素组分。
[3] 根据[1]或[2]的方法，其中催化剂包括（e）复合氧化物。
[4] 根据[1]的方法，其中（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、和（c）碱金属组分或碱土金属组分负载在多孔载体上。
[5] 根据[2]的方法，其中（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、（c）碱金属组分或碱土金属组分、和（d）卤素组分负载在多孔载体上。
[6] 根据[4]或[5]的方法，其中多孔载体包括Al2O3、SiO2、TiO2或ZrO2。
[7] 根据[4]或[5]的方法，其中多孔载体包括SiO2。
[8] 根据[1]-[7]任一项的方法，其中（a）钌金属或钌氧化物，（b）锰氧化物，和（c）碱金属组分或碱土金属组分的总量为催化剂量的0.01-80wt%。
[9] 根据[1]-[8]任一项的方法，其中在催化剂中钌/锰金属摩尔比为1/99至99/1。
[10] 根据[1]-[9]任一项的方法，其中在催化剂中钌/（c）组分的摩尔比为1/99至99/1。
[11] 根据[1]-[10]任一项的方法，其中（a）钌金属或钌氧化物为RuO2。
[12] 根据[1]-[11]任一项的方法，其中（b）锰氧化物为Mn2O3。
[13] 根据[1]-[12]任一项的方法，其中（c）碱金属组分或碱土金属组分为含碱金属的化合物或含碱土金属的化合物。
[14] 根据[1]-[13]任一项的方法，其中（c）碱金属组分或碱土金属组分为含钠的化合物。
[15] 根据[4]的方法，其中通过用包含钌离子、锰离子和碱金属或碱土金属离子的溶液浸渍多孔载体以制备组合物，随后烧结所述组合物获得所述催化剂。
[16] 根据[5]的方法，其中通过用包含钌离子、锰离子和碱金属或碱土金属离子和卤素离子的溶液浸渍多孔载体以制备组合物，随后烧结所述组合物获得所述催化剂。
[17] 根据[1]-[16]任一项的方法，其中烯烃为丙烯并且烯烃氧化物为环氧丙烷。
[18] 根据[1]-[17]任一项的方法，其包括使烯烃与氧气在100-350℃的温度下反应。
[19] 用于生产烯烃氧化物的催化剂，其包括（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、和（c）碱金属组分或碱土金属组分。
[20] 根据[19]的催化剂，其包括（d）卤素组分。
[21] 根据[19]或[20]的催化剂，其包括（e）复合氧化物。
[22] 根据[19]的催化剂，其中（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、和（c）碱金属组分或碱土金属组分负载在多孔载体上。
[23] 根据[20]的催化剂，其中（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、（c）碱金属组分或碱土金属组分，和（d）卤素组分负载在多孔载体上。
[24] 根据[22]的催化剂，其通过用包含钌离子、锰离子和碱金属或碱土金属离子的溶液浸渍多孔载体以制备组合物，随后烧结所述组合物获得。
[25] 根据[23]的催化剂，其通过用包含钌离子、锰离子和碱金属或碱土金属离子和卤素离子的溶液浸渍多孔载体以制备组合物，随后烧结所述组合物获得。
[26] 根据[19]-[25]任一项的催化剂，其中（c）碱金属组分或碱土金属组分为含碱金属的化合物或含碱土金属的化合物。
[27] 根据[22]-[26]任一项的催化剂，其中多孔载体包括Al2O3、SiO2、TiO2或ZrO2。
[28] 根据[22]-[27]任一项的催化剂，其中多孔载体包括SiO2。
[29] 根据[19]-[28]任一项的催化剂，其中烯烃氧化物为环氧丙烷。
[30] 催化剂用于生产烯烃氧化物的用途，所述催化剂包括（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、和（c）碱金属组分或碱土金属组分。
[31] 根据[30]的催化剂的用途，其中烯烃氧化物为环氧丙烷。
具体实施方式的描述
本发明的方法包括使烯烃与氧气在催化剂的存在下反应，所述催化剂包括（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、和（c）碱金属组分或碱土金属组分。
组分（a）、（b）和（c）可以负载在多孔载体或非多孔载体上。非多孔载体的实例包括含有SiO2的非多孔载体，例如CAB-O-SIL（注册商标）。
在催化剂中，组分（a）、（b）和（c）优选负载在多孔载体上。该催化剂对于烯烃氧化物的生产是有价值的，其是本发明的一方面。
多孔载体具有能够负载组分（a）、（b）和（c）的孔。多孔载体优选包括Al2O3、SiO2、TiO2或ZrO2，更优选SiO2。包括SiO2的多孔载体的实例包括介孔二氧化硅。这样的多孔载体还可以包括沸石。
如果催化剂包括SiO2作为载体，烯烃氧化物可以以良好的产率和良好的选择性制备。
催化剂可以包括一种或多种种类的（a）钌金属或钌氧化物。钌氧化物通常由钌和氧组成。钌氧化物的实例包括RuO2和RuO4。（a）组分优选RuO2。
催化剂可以包括一种或多种种类的（b）锰氧化物。（b）锰氧化物通常由锰和氧组成。（b）锰氧化物的实例包括MnO、MnO2、Mn2O3和Mn3O4。锰氧化物优选Mn2O3和Mn3O4。
催化剂可以包括一种或多种种类的（c）碱金属组分或碱土金属组分。
（c）组分可以是含碱金属的化合物、含碱土金属的化合物、碱金属离子或碱土金属离子。
含碱金属的化合物的实例包括包含碱金属，例如Na、K、Rb和Cs的化合物。含碱土金属的化合物的实例包括包含碱土金属，例如Ca、Mg、Sr和Ba的化合物。碱金属离子的实例包括Na+、K+、Rb+和Cs+。碱土金属离子的实例包括Ca2+、Mg2+、Sr2+和Ba2+。
碱金属组分可以是碱金属氧化物。碱金属氧化物的实例包括Na2O、Na2O2、K2O、KO2、K2O2、Rb2O、Rb2O2、Cs2O、Cs2O2、CsO2、CsO3、Cs2O3、Cs11O3、Cs4O和Cs7O。碱土金属组分可以是碱土金属氧化物。碱土金属氧化物的实例包括CaO、CaO2、MgO、MgO2、SrO、SrO2、BaO和BaO2。
含碱金属的化合物优选为碱金属盐。含碱土金属的化合物优选为碱土金属盐。碱金属盐包括如上所述的碱金属离子和阴离子。碱土金属盐包括如上所述的碱土金属离子和阴离子。在这些盐中阴离子的实例包括F-、Cl-、Br-、I-、OH-、N03 -、S04 2-、C03 2-、HC03 -和S03 2-。这些盐优选为带有卤素的碱金属盐，例如碱金属卤化物，或带有卤素的含碱土金属的盐，例如碱土金属卤化物，更优选带有卤素的碱金属盐，更加优选碱金属氯化物。
（c）组分优选为含碱金属的化合物或含碱土金属的化合物，更优选含钠的化合物。
催化剂优选包括RuO2，任意Mn2O3和Mn3O4，以及含碱金属的盐；更加优选RuO2，任意Mn2O3和Mn3O4，以及含钠的盐；因为通过将该组合应用到烯烃氧化物的生产可以改善烯烃氧化物的产率和选择性。特别地，如果催化剂包括NaCl作为（c）组分，那么其可以显示出优异的烯烃氧化物选择性。
在催化剂中，钌/锰金属摩尔比优选为1/99至99/1。当该金属摩尔比落入这一范围中时，可以进一步改善烯烃氧化物的产率和选择性。摩尔比的下限更优选为2/98，更加优选3/97，进一步优选10/90，特别优选20/80。摩尔比的上限更优选98/2，更加优选97/3，进一步优选90/10，特别优选80/20。
在催化剂中，钌/（c）组分金属摩尔比优选为1/99至99/1。当该金属摩尔比落入这一范围中时，可以进一步改善烯烃氧化物的产率和选择性。摩尔比的下限更优选为2/98，更加优选3/97。摩尔比的上限更优选98/2，更加优选97/3。该摩尔比的“（c）组分”表示存在于（c）组分中的碱金属或碱土金属和存在于（c）组分中的碱金属或碱土金属离子。
当组分（a）、（b）和（c）负载在催化剂中的多孔载体上时，组分（a）、（b）和（c）的总含量优选为催化剂量的0.01-80wt%。当该总含量落入这一范围时，可以进一步改善烯烃氧化物的产率和选择性。该总含量的下限更优选为催化剂量的0.05wt%，更加优选为0.1wt%。该总含量的上限更优选为催化剂量的50wt%，更加优选30wt%。
除了组分（a）、（b）和（c），催化剂还可以包括（d）卤素组分。组分（d）通常为含卤素的化合物。该卤素的实例包括氯、氟、碘和溴。
该含卤素的化合物的实例包括卤化钌例如RuCl3，卤化锰例如MnCl2和MnCl3，卤氧化钌例如Ru2OCl4、Ru2OCl5和Ru2OCl6和卤氧化锰例如MnOCl3、MnO2Cl2、MnO3Cl和Mn8O10Cl3，优选Mn8O10Cl3。
组分（d）可以负载在任意组分（a）、（b）和（c）或多孔载体上。
催化剂可以包括（e）复合氧化物，包括由钌、锰和氧组成的那些、由钠、锰和氧组成的那些，例如NaMnO2，和由钠、钌和氧组成的那些，例如NaRuO4和Na4RuO4。
如果催化剂包括组分（d）或（e），那么该组分可以负载在如上所述的多孔载体上。
催化剂的生产不限制于特定的方法，其实例包括常规方法。
当组分（a）、（b）和（c）负载在催化剂中的多孔载体上时，可以通过用包含钌离子、锰离子和碱金属或碱土金属离子的溶液浸渍多孔载体以制备组合物，随后烧结该组合物获得催化剂。载体可以是粉末的形式，或必要时成形成希望的结构。如果催化剂包括负载在多孔载体上的组分（c）（其是带有卤素的碱金属盐或带有卤素的碱土金属盐）和/或组分（d），则催化剂可以以如上所述相同的步骤获得，只是溶液包含锰离子、钌离子、含碱金属或碱土金属离子和卤离子。
可以通过将钌金属盐或钌氧化物、锰金属盐或锰氧化物，和碱金属或碱土金属盐或者碱金属或碱土金属氧化物溶解在溶剂中制备含有钌离子、锰离子和碱金属或碱土金属离子的溶液。优选通过将钌金属盐、锰金属盐、和碱金属或碱土金属盐溶解在溶剂中制备该溶液。钌金属盐的实例包括，例如，卤化物，如溴化钌、氯化钌、碘化钌；氧卤化物，如Ru2OCl4、Ru2OCl5 和Ru2OCl6；卤代复合物，如[RuCl2(H2O)]Cl；氨复合物，如[Ru(NH3)5H20]Cl2、[Ru(NH3)5C1]Cl2、[Ru(NH3)6]Cl2和[Ru(NH3)6]Cl3；羰基复合物，如Ru(CO)5和Ru3(CO)12；羧酸酯复合物，如[RU3O(OCOCH3)6(H20)3]钌亚硝酰氯和[Ru2(OCOR)4]Cl（R=具有1-3个碳原子的烷基）；亚硝酰复合物，如[Ru(NH3)5(NO)]Cl3、[Ru(OH)(NH3)4(NO)](N03)2和[Ru(NO)](N03)3；胺复合物；乙酰丙酮复合物和铵盐，如(NH4)2RuCl6。锰金属盐的实例包括碳酸锰、硝酸锰、硫酸锰、溴化锰、氯化锰​​、碘化锰、高氯酸锰、乙酸锰和乙酰丙酮锰。溶液的碱金属或碱土金属盐可以与组分（c）是相同的或不同的。碱金属或碱土金属盐的实例包括碱金属硝酸盐、碱土金属硝酸盐、碱土金属的卤化物、碱土金属的卤化物、碱金属乙酸盐、碱土金属乙酸盐、碱金属丁酸盐、碱土金属丁酸盐、碱金属苯甲酸盐、碱土金属苯甲酸盐、碱金属醇盐，碱土金属醇盐、碱金属碳酸盐、碱土金属碳酸盐、碱金属柠檬酸盐、碱土金属柠檬酸盐、碱金属甲酸盐、碱土金属甲酸盐、碱金属碳酸氢盐、碱土金属碳酸氢盐、碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、碱金属次氯酸盐、碱土金属的次氯酸盐、碱土金属卤酸盐(halite)、碱土金属卤酸盐、碱金属亚硝酸盐、碱土金属亚硝酸盐、碱金属草酸盐、碱土金属草酸盐、碱金属高卤酸盐（perhalates）、碱土金属高卤酸盐（perhalates）、碱金属丙酸盐、碱土金属丙酸盐、碱金属酒石酸盐和碱土金属酒石酸盐，优选碱金属卤化物和碱金属硝酸盐，更优选为NaN03和NaCl。溶剂的金属盐的至少一种优选包含卤离子，更优选氯离子。这种卤离子可以构成组分（c）例如碱金属卤化物和碱土金属卤化物，或（d）组分例如卤化钌、氧卤化钌、卤化锰和氧卤化锰。
为了控制溶剂的pH，其可包含酸性或碱性化合物。
用于溶液的溶剂的实例包括水和醇，如甲醇或乙醇。
多孔载体的总量优选为获得的催化剂的20-99.99wt%，更优选50-99.95wt%，更加优选70-99.9wt%。
通常干燥通过浸渍制备的组合物，并且对其干燥方法没有限制。
在烧结组合物之前，优选将通过浸渍制备的组合物在约40℃至约200℃的温度下干燥。干燥优选在空气气氛下或在惰性气氛下（例如，Ar、N2、He）于标准压力或减压下进行。干燥时间优选在0.5-24小时的范围内。干燥后，必要时可以将组合物成形成希望的结构。
对烧结该组合物的方法没有限制，烧结该组合物优选在包含氧的气氛下进行。这种气体流的实例包括空气、氧气、一氧化二氮和其它氧化气体。所述气体可以在以适当的比例与稀释气体，如氮气、氦气、氩气和水蒸气，混合后使用。烧结的最佳温度根据气体和组合物的种类变化，然而，过高的温度可能引起锰氧化物和钌氧化物结块。因此，烧结温度通常为200-800℃，优选400-600℃。
催化剂可以以粉末使用，但通常将其成形成希望的结构，如球形、小粒、圆柱体、环、中空圆柱体或星形。该催化剂可以通过已知的步骤成形，如挤出、柱塞挤出、压片。烧结通常在成形成希望的结构后进行，但也可以在成形前进行。
接着，以下解释说明了在上述催化剂的存在下烯烃与氧气的反应。
在本发明中，烯烃可以是线性或支化的结构并且通常包含2-10个，优选2-8个碳原子。烯烃的实例优选包括乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯和丁二烯，更优选乙烯、丙烯和丁烯。更加优选丙烯。
反应通常在气相中进行。在反应中，可以以气体的形式分别进料烯烃和氧气。可以以它们的混合气的形式进料烯烃和氧气。烯烃和氧气可以带着稀释气体一起进料。稀释气体的实例包括氮气、稀有气体(如氩气和氦气)、二氧化碳、水蒸气、甲烷、乙烷和丙烷。优选的稀释气体是氮气、二氧化碳和其二者。
作为氧源，可以使用纯氧气，或包含纯氧和对反应呈惰性的气体的混合气。对反应呈惰性的气体的实例包括氮气、稀有气体(如氩气和氦气)、二氧化碳、水蒸气、甲烷、乙烷和丙烷。优选的对反应呈惰性的气体为氮气、二氧化碳和其二者。使用氧的量根据反应类型、催化剂、反应温度等而变化。相对于1mol烯烃，氧的量通常为0.01-100mol，优选0.03-30mol，更优选0.05-10mol和尤其优选0.25-10mol。
反应在通常100-350℃的温度下进行，优选120-330℃，更优选170-310℃。
本反应在减压至加压范围内的反应压力下进行。通过在该反应压力条件下进行反应，可以改善烯烃氧化物的生产率和选择性。减压指低于大气压的压力。加压指高于大气压的压力。以绝对压力计，反应压力通常在0.01-3Mpa的范围，并优选在0.02-2Mpa的范围。
本发明的反应可以作为分批反应或连续反应进行，对于工业应用优选作为连续反应。本发明的反应可以通过将烯烃和氧混合并且随后使混合物与催化剂在减压至加压下接触进行。
对反应器类型没有限制。反应器类型的实例为流化床反应器、固定床反应器、移动床反应器等，优选固定床反应器。在使用固定床反应器的情况下，可以采用单管反应器或多管反应器。可以使用多于1个反应器。如果反应器的数量很大，可以使用小反应器作为例如微反应器，其可具有多个通道。也可以使用绝热型或热交换型。
在本发明中，烯烃氧化物可具有线性或支化结构并且通常包含2-10个，优选2-8个碳原子。烯烃氧化物的实例优选包括环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、环氧戊烷、环氧己烷、环氧庚烷、环氧辛烷和3,4-环氧-1-丁烯，更优选环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷，更加优选环氧丙烷。
获得的烯烃氧化物可以通过本领域已知的方法收集，例如通过蒸馏分离。
实施例
在实施例1中，根据以下方法进行数据分析：
将反应气与丙烷（10Nml/min）混合作为外部标准，并随后直接引入配备有Gaskuropack 54（2m）柱的TCD-GC中。用串联连接的双甲醇收集器（trap）收集反应气体中的所有产物1小时，并且用干冰/甲醇浴冷却。将两种甲醇溶液混合在一起并且加入到苯甲醚中作为外部标准，并且随后用配备有不同柱PoraBOND U (25 m)和PoraBOND Q (25 m)的两个FID-GC分析。
检测到的产物为环氧丙烷（PO）、丙酮（AT）、COx（CO2和CO）、丙醛（PaL）、丙烯醛（AC）。
基于碳平衡计算丙烯转化率、产物选择性和产物的产率（以产物的选择性×丙烯的转化率计算）。由下式确定丙烯的转化率（XPR）：
XPR={[PO+AC+AT+PaL+C02/3]出/[C3H6]入}×100%；
并随后使用以下表达式计算PO的选择性（SPo）：
Spo={[PO]/[PO+AC+AT+PaL+C02/3]}×100%；
由用于制备催化剂的金属盐的量确定每一金属的重量。
实施例1
通过共浸渍方法制备催化剂。这通过用包含0.55g的(NH4)2RuCl6 (Aldrich)、0.28g MnCl2和0.10g NaCl（Wako）的水溶液混合物平行共浸渍预先确定重量（1.9g）的无定形二氧化硅粉末(Si02，Japan Aerosil，380 m2/g)实现。使水溶液混合物在搅拌下于空气中浸渍载体24小时。随后将得到的材料在100℃加热直至干燥，并且在空气中于500℃下烧结12小时。
通过使用固定床反应器来评价催化剂。用1ml由此获得的催化剂填充由不锈钢制造的1/2-英寸OD反应管，向反应管供应450 NmL/h的丙烯、900NmL/h的空气、990NmL/h的氮气以在200、250和270℃的反应温度于加压条件（相当于绝对压力0.3Mpa）下进行反应。
结果在表1中显示。
Figure 849706DEST_PATH_IMAGE001
实施例2
将实施例1中获得的催化剂（5.0mg）置于在Angew. Chem. Int. Ed. 38 (1999) 2794提及的反应器的孔中，所述反应器配备有阵列微反应器、沿着每一反应器通道的孔和在反应器通道中钝化的200微米内径的毛细管采样探头。将由1vol%丙烯（C3H6）、4vol% O2和95vol% He组成的混合气以20000 h-1的气时空速，在250℃的反应器温度下进料到包含催化剂的孔。
气体取样通过使用钝化的200微米内径的毛细管采样探头提取反应器出口气体实现。
样品气体的数据分析通过装备有热导检测器（TCD）、PoraPLOT U (10M)和分子筛13X（10M）的在线微型气相色谱仪(Varian，CP-4900)进行。
检测到的产物为环氧丙烷（PO）、丙酮（AT）、乙醛（AD）、COx（CO2和CO）、和丙醛+丙烯醛（PaL+AC）。
基于碳平衡计算丙烯转化率、产物选择性和产物的产率（以产物的选择性×丙烯的转化率计算）。由下式确定丙烯的转化率（XPR）：
XPR={[PO+AC+AT+2AD/3+C02/3]出/[C3H6]入}×100%；
并随后使用以下表达式计算PO的选择性（SPo）：
Spo={[PO]/[PO+AC+AT+2AD/3+C02/3]}×100%；
注意：PaL+AC一起报道是因为两种化合物在相同的保留时间出现，尽管PaL通常只是以微量发现。
结果显示在表2中。

Claims (31)

1.用于生产烯烃氧化物的方法，其包括使烯烃与氧气在催化剂的存在下反应，所述催化剂包括（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、和（c）碱金属组分或碱土金属组分。
2.根据权利要求1的方法，其中催化剂包括（d）卤素组分。
3.根据权利要求1或2的方法，其中催化剂包括（e）复合氧化物。
4.根据权利要求1的方法，其中（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、和（c）碱金属组分或碱土金属组分负载在多孔载体上。
5.根据权利要求2的方法，其中（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、（c）碱金属组分或碱土金属组分、和（d）卤素组分负载在多孔载体上。
6.根据权利要求4或5的方法，其中多孔载体包括Al2O3、SiO2、TiO2或ZrO2。
7.根据权利要求4或5的方法，其中多孔载体包括SiO2。
8.根据权利要求1或2的方法，其中（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、和（c）碱金属组分或碱土金属组分的总量为催化剂量的0.01-80wt%。
9.根据权利要求1或2的方法，其中在催化剂中钌/锰金属摩尔比为1/99至99/1。
10.根据权利要求1或2的方法，其中在催化剂中钌/（c）组分的摩尔比为1/99至99/1。
11.根据权利要求1或2的方法，其中（a）铜氧化物为CuO。
12.根据权利要求1或2的方法，其中（b）锰氧化物为Mn2O3。
13.根据权利要求1或2的方法，其中（c）碱金属组分或碱土金属组分为含碱金属的化合物或含碱土金属的化合物。
14.根据权利要求1或2的方法，（c）碱金属组分或碱土金属组分为含钠的化合物或含钾的化合物。
15.根据权利要求4的方法，其中通过用包含钌离子、锰离子和碱金属或碱土金属离子的溶液浸渍多孔载体以制备组合物，随后烧结所述组合物获得所述催化剂。
16.根据权利要求5的方法，其中通过用包含钌离子、锰离子和碱金属或碱土金属离子和卤素离子的溶液浸渍多孔载体以制备组合物，随后烧结所述组合物获得所述催化剂。
17.根据权利要求1或2的方法，其中烯烃为丙烯并且烯烃氧化物为环氧丙烷。
18.根据权利要求1或2的方法，其包括使烯烃与氧气在100-350℃的温度下反应。
19.用于生产烯烃氧化物的催化剂，其包括（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、和（c）碱金属组分或碱土金属组分。
20.根据权利要求19的催化剂，其包括（d）卤素组分。
21.根据权利要求19或20的催化剂，其包括（e）复合氧化物。
22.根据权利要求19的催化剂，其中（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、和（c）碱金属组分或碱土金属组分负载在多孔载体上。
23.根据权利要求20的催化剂，其中（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、（c）碱金属组分或碱土金属组分、和（d）卤素组分负载在多孔载体上。
24.根据权利要求22的催化剂，其通过用包含钌离子、锰离子和碱金属或碱土金属离子的溶液浸渍多孔载体以制备组合物，随后烧结所述组合物获得。
25.根据权利要求23的催化剂，其通过用包含钌离子、锰离子和碱金属或碱土金属离子和卤素离子的溶液浸渍多孔载体以制备组合物，随后烧结所述组合物获得。
26.根据权利要求19或20的催化剂，其中（c）碱金属组分或碱土金属组分为含碱金属的化合物或含碱土金属的化合物。
27.根据权利要求22或23的催化剂，其中多孔载体包括Al2O3、SiO2、TiO2或ZrO2。
28.根据权利要求22或23的催化剂，其中多孔载体包括SiO2。
29.根据权利要求19或20的催化剂，其中烯烃氧化物为环氧丙烷。
30.催化剂用于生产烯烃氧化物的用途，所述催化剂包括（a）钌金属或钌氧化物、（b）锰氧化物、和（c）碱金属组分或碱土金属组分。
31.根据权利要求30的催化剂的用途，其中烯烃氧化物为环氧丙烷。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014003209A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-03 Sumitomo Chemical Company, Limited Process for producing olefin oxide
CN117358235A (zh) * 2023-08-01 2024-01-09 江苏清泉化学股份有限公司 一种用于连续加氢制备macm的催化剂及其制备方法和应用

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4388225A (en) * 1981-01-23 1983-06-14 Phillips Petroleum Company Olefin oxidation with supported CuO catalyst
EP0480537A1 (en) * 1990-10-12 1992-04-15 Union Carbide Chemicals And Plastics Company, Inc. Stable alkylene oxide catalysts
US5112795A (en) * 1990-10-12 1992-05-12 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Supported silver catalyst, and processes for making and using same
US5958824A (en) * 1997-09-02 1999-09-28 Scientific Design Co., Inc. Ethylene oxide catalyst
CN1297443A (zh) * 1998-04-15 2001-05-30 陶氏化学公司 将烯烃直接氧化成烯烃氧化物的方法
JP2002371074A (ja) * 2001-04-13 2002-12-26 Mitsubishi Chemicals Corp オキシラン化合物の製造方法
CN1429217A (zh) * 2000-05-18 2003-07-09 拜尔公司 使烃环氧化的方法
US6765101B1 (en) * 2001-05-01 2004-07-20 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Synthesis of lower alkylene oxides and lower alkylene glycols from lower alkanes and/or lower alkenes
CN1300125C (zh) * 2001-10-19 2007-02-14 阿克奥化学技术有限公司 使用混合催化剂体系进行直接环氧化的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4497908A (en) * 1984-03-23 1985-02-05 Shell Oil Company Copper-alkali metal-ruthenium/silica catalyst for converting syngas to linear alpha-olefins
EP1239032A1 (en) 2001-03-02 2002-09-11 Société des Produits Nestlé S.A. Lactic acid bacteria as agents for treating and preventing allergy
DE10208254A1 (de) * 2002-02-26 2003-09-04 Bayer Ag Katalysator

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4388225A (en) * 1981-01-23 1983-06-14 Phillips Petroleum Company Olefin oxidation with supported CuO catalyst
EP0480537A1 (en) * 1990-10-12 1992-04-15 Union Carbide Chemicals And Plastics Company, Inc. Stable alkylene oxide catalysts
US5112795A (en) * 1990-10-12 1992-05-12 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Supported silver catalyst, and processes for making and using same
US5958824A (en) * 1997-09-02 1999-09-28 Scientific Design Co., Inc. Ethylene oxide catalyst
CN1297443A (zh) * 1998-04-15 2001-05-30 陶氏化学公司 将烯烃直接氧化成烯烃氧化物的方法
CN1429217A (zh) * 2000-05-18 2003-07-09 拜尔公司 使烃环氧化的方法
JP2002371074A (ja) * 2001-04-13 2002-12-26 Mitsubishi Chemicals Corp オキシラン化合物の製造方法
US6765101B1 (en) * 2001-05-01 2004-07-20 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Synthesis of lower alkylene oxides and lower alkylene glycols from lower alkanes and/or lower alkenes
CN1300125C (zh) * 2001-10-19 2007-02-14 阿克奥化学技术有限公司 使用混合催化剂体系进行直接环氧化的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIQING LU，ET AL: "Epoxidation of propylene on NaCl-modified silver catalysts with air as the oxidant", 《APPLIED CATALYSIS A: GENERAL》 *

Also Published As

Publication number Publication date
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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