JP2015501212A - 担持銀触媒を生成するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)シュウ酸とアルカリ金属塩基とを、溶媒中で、好ましくは水中で、シュウ酸の第2当量点まで反応させて、アルカリ金属シュウ酸塩を得る工程;
(b)(a)により得られたアルカリ金属シュウ酸塩と銀塩とを、溶媒中で、好ましくは水中で反応させて、シュウ酸銀を得る工程;
(c)(b)により得られたシュウ酸銀を、溶媒中、好ましくは水中でジアミン化合物と錯体化して、ジアミン−シュウ酸銀錯体を得る工程
を含む、担持銀触媒を生成するための方法を提供する。
工程(a)では、シュウ酸を溶媒中でアルカリ金属塩基と反応させる。
(a)水溶液中のpHが8.5から8.7の範囲の値に達するまで、溶媒として水中でシュウ酸とアルカリ金属塩基とを反応させて、アルカリ金属シュウ酸塩を得る工程
として定式化することもできる。
(a1)シュウ酸と、最大98.5%、好ましくは90から98.5%の、シュウ酸に対して等モル量のアルカリ金属塩基との、水溶液中での反応
を含む、上述の方法を提供する。
(a1)シュウ酸と、最大98.5%、好ましくは90から98.5%の、シュウ酸に対して等モル量のアルカリ金属塩基とを、水溶液中で反応させる工程;
(a2)(a1)により得られた水溶液を、40から50℃、好ましくは40から45℃の範囲の温度にする工程;
(a3)アルカリ金属塩基を、(a2)により温度制御された水溶液に、シュウ酸の第2当量点まで添加し、添加中、この水溶液を、40から50℃、好ましくは40から45℃の範囲の温度に維持する工程
を含む、上述の方法を提供する。
(a1)シュウ酸と、最大98.5%、好ましくは90から98.5%の、シュウ酸に対して等モル量のアルカリ金属塩基とを、水溶液中で反応させる工程であって、アルカリ金属塩基は、このアルカリ金属塩基に対する濃度が20から60質量%の範囲内、好ましくは30から55質量%の範囲内、より好ましくは40から50質量%の範囲内、より好ましくは45から50質量%の範囲内にある水溶液として添加される工程;
(a2)水溶液を、40から50℃、好ましくは40から45℃の範囲の温度にする工程;
(a3)アルカリ金属塩基を、(a2)により温度制御された水溶液に、シュウ酸の第2当量点まで添加する工程であって、水溶液は、添加中は40から50℃、好ましくは40から45℃の範囲の温度に維持され、アルカリ金属塩基は、このアルカリ金属塩基に対する濃度が5から40質量%の範囲内、好ましくは10から30質量%の範囲内、より好ましくは10から25質量%の範囲内である水溶液として添加され、この濃度は工程(a1)で使用した濃度よりも低いものである工程
を含む、上述の方法を提供する。
工程(b)では、工程(a)により第2当量点で得られたアルカリ金属シュウ酸塩を、本発明により溶媒中で、好ましくは水中で銀塩と反応させて、シュウ酸銀を得る。
(b1)(a3)により得られた水溶液を、40から50℃、好ましくは40から45℃の範囲の温度を有する銀塩の水溶液に添加して、シュウ酸銀を含む懸濁液を得る工程;
(b2)懸濁液からシュウ酸銀を分離し、分離したシュウ酸銀を、洗浄液が60マイクロジーメンス/cm以下の電気伝導率を有するまで、洗浄水として脱イオン水で洗浄する工程;
(b3)シュウ酸銀を、好ましくは、シュウ酸銀に対して10から25質量%の範囲のシュウ酸銀の残留水分含量にまで濃縮する工程
を含む、上述の方法を提供する。
工程(c)で使用されるジアミン化合物は、ジアミン−シュウ酸銀錯体が形成されるのが確実である限り、原則としていかなる特定の制約も受けない。1から6個の炭素原子を有するジアミン化合物が好ましい。2から5個の炭素原子を有するジアミン化合物が特に好ましい。2から5個の炭素原子を有するアルキレンジアミンが特に非常に好ましく、エチレンジアミン(1,2−エタンジアミン)およびプロピレンジアミン(1,3−プロパンジアミン)がさらに好ましい。エチレンジアミンが特に好ましい。
したがって本発明は、
(d)少なくとも1種の助触媒を、(c)により得られた溶液に添加する工程
をさらに含む、上述の方法を提供する。
(e)好ましくはα−酸化アルミニウムを含む、より好ましくは少なくとも98質量%のα−酸化アルミニウムを含む、多孔質支持材を提供する工程;
(f)多孔質支持材に、(c)または(d)により得られた溶液を含浸させる工程
をさらに含む、上述の方法を提供する。
工程(f)の後に、少なくとも1つの後処理工程、例えば乾燥工程、例えば1つ、2つ、またはそれ以上の乾燥工程を行うことができる。乾燥は、通常、2から200℃の範囲の温度で実施される。後処理工程は、好ましくは、上述の真空処理を用いた乾燥である。この排気は、好ましくは最大500mbarの範囲の圧力まで、より好ましくは250mbar以下の圧力まで、特に好ましくは30mbar以下の圧力まで実施される。真空処理は、好ましくは2℃から50℃の範囲の温度、より好ましくは5℃から30℃の範囲の温度、特に好ましくは室温で実施される。真空処理は、少なくとも1分間、好ましくは少なくとも5分間、より好ましくは5分から120分の範囲、特に10分から45分の範囲、特に好ましくは10分から20分の範囲にわたり実施される。
(g)好ましくは270から295℃の範囲の温度で(f)により得られた、含浸させて引き続き任意選択で乾燥させた支持材のか焼
をさらに含む、上述の方法を提供する。
本発明の好ましい一実施形態では、(f)により得られかつ温度T0を有する含浸済み支持材は、(g)によりか焼され、(g)は:
(g1)含浸済み支持材を、少なくとも30K/分、好ましくは30から80K/分の範囲、より好ましくは40から75K/分の範囲の加熱速度で温度T0から温度T1に加熱する工程;
(g2)温度T1に加熱された支持材を、好ましくは0.95T1から1.1T1の範囲の温度T2で保持する工程;
(g3)温度T2で保持された支持材を、60℃以下である温度T3に冷却する工程
を含む。
本発明の方法の工程(g1)では、温度T0で得られた含浸済み支持材を、少なくとも30K/分の加熱速度で加熱する。
好ましい一実施形態では、温度T1に加熱された支持材は、加熱後に、好ましくは加熱直後に、本発明によるか焼の目的に適した温度T2に維持される。温度T1の領域にある温度T2がここでは好ましい。0.95から1.1T1の範囲、例えば0.95から1.05T1の範囲、0.96から1.04T1、0.97から1.03T1、0.98から1.02T1、または0.99から1.01T1である温度T2が特に好ましい。温度T2は、好ましくは、300℃未満に、好ましくは299℃以下になるように選択される。
好ましい実施形態では、温度T2で維持された支持材を、温度で保持した後、好ましくは温度で保持した直後に、温度T3に冷却する。T3の値は、原則としていかなる制約も受けない。本発明の目的で、60℃以下の温度T3が好ましい。
ベルトか焼器
上述のか焼方法の装置に関する構成は、(g1)による本発明による加熱、好ましくは同様に(g2)による本発明による温度での保持、好ましくは同様に(g3)による本発明による冷却を、上述のように実施することができるのが確実である限り、本質的にいかなる制約も受けない。本発明によれば、少なくとも(g1)による加熱、好ましくは(g1)による加熱、および(g2)による温度での保持、および任意選択で(g3)による冷却も、連続的に実施することができる実施形態が好ましい。本発明の方法は、特に好ましくは、少なくとも工程(g1)に関して、好ましくは少なくとも工程(g1)および(g2)に関して、ベルトか焼器で連続的に実施される。
驚くべきことに、本発明により得ることができる、かつ/または本発明により得られた担持銀触媒は、エテンからエチレンオキシドへの酸化における触媒として有利な性質を有することが見出された。
(a)溶媒中で、好ましくは水中で、シュウ酸とアルカリ金属塩基とをシュウ酸の第2当量点まで反応させて、アルカリ金属シュウ酸塩を得る工程;
(b)(a)により得られたアルカリ金属シュウ酸塩と銀塩とを溶媒中で、好ましくは水中で反応させて、シュウ酸銀を得る工程;
(c)(b)により得られたシュウ酸銀を、溶媒中で、好ましくは水中でジアミン化合物により錯体化して、ジアミン−シュウ酸銀錯体を得る工程;
(d)任意選択で少なくとも1種の助触媒を、(c)により得られた溶液に添加する工程;
(e)好ましくはα−酸化アルミニウム、より好ましく少なくとも98質量%のα−酸化アルミニウムを含む多孔質支持材を用意する工程であって、多孔質支持材が、好ましくは円筒形の幾何形状を有し、円筒形が、好ましくは5から10mmの範囲の長さ、5から10mmの範囲の外径、2.5から4.5の範囲の外径/mmと肉厚/mmとの比を有する工程;
(f)多孔質支持材に、(c)または(d)により得られた溶液を含浸させる工程;
(g)好ましくは270から295℃の範囲の温度で、(f)により得られた含浸済み支持材をか焼する工程
を含む方法によって得られた、または得ることができる、担持銀触媒も提供する。
(a)溶媒中で、好ましくは水中で、シュウ酸とアルカリ金属塩基とをシュウ酸の第2当量点まで反応させて、アルカリ金属シュウ酸塩を得る工程;
(b)(a)により得られたアルカリ金属シュウ酸塩と銀塩とを溶媒中で、好ましくは水中で反応させて、シュウ酸銀を得る工程;
(c)(b)により得られたシュウ酸銀を、溶媒中で、好ましくは水中でジアミン化合物により錯体化して、ジアミン−シュウ酸銀錯体を得る工程;
(d)任意選択で少なくとも1種の助触媒を、(c)により得られた溶液に添加する工程;
(e)好ましくはα−酸化アルミニウム、より好ましく少なくとも98質量%のα−酸化アルミニウムを含む多孔質支持材を用意する工程であって、多孔質支持材が、好ましくは円筒形の幾何形状を有し、円筒形が、好ましくは5から10mmの範囲の長さ、5から10mmの範囲の外径、2.5から4.5の範囲の外径/mmと肉厚/mmとの比を有する工程;
(f)多孔質支持材に、(c)または(d)により得られた溶液を含浸させて、担持銀触媒の前駆体を得る工程
を含む方法によって得られたまたは得ることができる担持銀触媒の前駆体も提供する。
エチレンオキシドを調製するための方法
本発明によれば、エテンからエチレンオキシドへの酸化は、当業者に公知の全ての方法によって実施することができる。従来技術のエチレンオキシド生成プロセスで使用することができる、全ての反応器、例えば外部冷却シェルアンドチューブ反応器、または圧縮されていない触媒床および冷却チューブを有する反応器を使用することが可能である。酸化は、好ましくはチューブ反応器で、好ましくはシェルアンドチューブ反応器で実施される。
担持銀触媒の生成
1.1 シュウ酸カリウム溶液の生成
シュウ酸二水和物(Clariant、99.9%)86.1kgを、加熱可能な撹拌容器内で脱イオン水517kgに溶解した。溶解操作中、47.5質量%強度の水酸化カリウム水溶液(脱イオン水)145.2kgを、計量済みの概略計量デバイスを用いて素早く添加した。この量は、等モルベースで必要とされる塩基の量の90%に相当する(シュウ酸二水和物とKOHとの比=1:2)。得られる溶液を、加熱可能な撹拌容器内で、水蒸気を用いて加熱される温水回路を用いて40℃に加熱した。温度は、内部温度測定を用いて、即ち溶液の温度の直接測定によって測定した。
44℃の領域の温度を有する硝酸銀水溶液を、1800リットルの容積を有する撹拌沈殿容器に入れ、44℃の領域の温度で維持した。硝酸銀溶液は、AgNO3 219kgをH2O(脱イオン水)597kgに溶解することによって生成した。
1.2で記述したように生成されたシュウ酸カリウム溶液を、下向き傾斜コンジットを介して、上述の硝酸銀溶液が入っている撹拌沈殿容器に移し、44℃の領域の温度で4時間にわたり維持した。シュウ酸銀の沈殿は、シュウ酸カリウム溶液の添加によって誘発させた。4時間の沈殿時間およびさらに1時間の撹拌時間の後、反応が終了した。
1.3で記述したように得られた、沈殿した固体を、膜フィルタプレスで濾別し、脱イオン水で、洗浄液の伝導率が40マイクロジーメンス/cm(以下)の値に到達するまで洗浄した(WTW製伝導率測定機器、モデルLF 323、Elektrode Tetra Con 325)。次いでフィルタケーキを、フィルタプレスの洗浄水ラインからもはや水が流れないようになるまで4barの水圧下でさらに押圧した。このように得られたフィルタケーキを取り出し、計量した。フィルタケーキの残留水分含量は、水分決定機器(IR乾燥器:Mettler Toledo HB43)を用いて決定した。残留水分含量が約15質量%である、水分を含むシュウ酸銀、約220kgが、このようにして得られた(正確な量および水分に関しては:以下の項目1.5参照)。
4つのフィルタケーキの錯体化用の出発材料を、得られた第1のフィルタケーキの質量および残留水分含量に基づいて計算した。エチレンジアミンを錯化剤として使用した。エチレンジアミンは、濃度が60質量%の、脱イオン水に溶かした水溶液として使用した。
i)エチレンジアミン(EDA)759.4kg、脱イオン水に溶かして60質量%強度にしたもの、および脱イオン水136kgを、冷却可能な撹拌容器に入れた。
ii)15℃に冷却された撹拌容器の温度が30℃を超えないように、第1のフィルタケーキ(215.2kg、残留水分含量13.6質量%)をEDA溶液に添加した。
iii)さらに3つのフィルタケーキ(上記1.4参照:この一連の操作を4回実施する。)を引き続き、連続して加えた。これら3つのフィルタケーキは、質量219.4kgでその残留水分含量が14.7質量%であり、質量220.8kgでその残留水分含量が14.5質量%であり、質量187kgでその残留水分含量が14.9質量%であった。
iv)密度1.504g/ml、および元素の銀として計算された銀含量28.47質量%を有する錯体溶液1738kgが得られた。
添加される助触媒の質量を、銀溶液の密度および濃度と支持体の水の取込み分から計算した(下記の項目1.7参照)。助触媒であるリチウムおよび硫黄と、これとは別にタングステンおよびセシウムは、それぞれの場合に水溶液として存在し、一方、レニウムは別の異なる水溶液として存在する。使用した塩は:第1の水溶液の場合にLiNO3(Merck、純度99.50%)および(NH4)2SO4(Aldrich、純度99.99%)であり、第2の水溶液の場合にH2WO4(Aldrich、純度99.999%)およびCsOH(Aldrich、純度99%;50%水溶液)、第3の水溶液の場合にNH4ReO4(Alfa Aesar、純度99.999%)であった。
W(H2WO4溶液、2.00%として)+Cs(CsOH溶液、4.00%として): 32.94kg
Re(NH4ReO4溶液、4.10%として): 30.53kg
二峰性細孔サイズ分布を有するα−酸化アルミニウム支持体を支持体として使用し;水銀ポロシメトリーにより決定された2つの対応するピーク最大値は、0.95および53.2ミクロンであった。支持体は、それぞれの場合に質量ppmを単位として下記の含量:Ca(300)、K(300)、Mg(100)、Na(400)、Si(600)、Zr(<100)、Ti(<100)、Zn(<100)、Fe(200)を有していた。DIN ISO 9277により決定された、支持体の水取込み分は0.444ml/gであり、BET表面積は0.82m2/gであり、C値は132であった。支持体は円筒形の幾何形状を有しており、その円筒形の外径は7.97mm、長さは8.38mm、外径/mmと肉厚/mmとの比は2.91であった。支持体の含浸は、容積1.8m3の真空タンブルミキサで実施した。乾燥支持体695kgを、50mbarの減圧下、0.5回転/分の回転速度で4回含浸させた。含浸を、室温で4時間にわたり実施した。次いで真空を遮断し、含浸させた触媒を、PEポリマーのインライナーを有する200リットルのドラムに導入した。
合計15kgの含浸済み支持体を、500gバッチにおいて、283℃の毎時8.3m3の空気中で、対流炉(HORO製、モデル129ALV−SP、カタログNo.:53270)内で12分間処理した。か焼触媒は、元素として計算したそれぞれの場合に、Ag 15.5%、Li 190ppm、S 14ppm、W 200ppm、Cs 400ppm、Re 380ppmを含んでいた。
担持銀触媒の生成
2.1 シュウ酸カリウム溶液の生成
シュウ酸二水和物(Clariant 99.9%)216.33gを、3リットルのガラスビーカー内で、脱イオン水1.29リットルに溶解した。溶解操作中、等モルベースで必要とされる塩基の量の98.1%に相当する(シュウ酸二無水物とKOHとの比=1:2)、47.8質量%強度の水酸化カリウム水溶液(脱イオン水)395.1gを添加した。この溶液を、電気ホットプレート(磁気スターラ)を用いて40℃に加熱した。温度を、内部温度測定を用いて、即ち溶液の温度の直接測定によって、測定した。
脱イオン水1.5リットルを、5リットルの褐色ガラスビーカーに入れた。撹拌しながら(2段階ブレードスターラ、300回転/分)、AgNO3(純度:99.9%;Johnson−Matthey)550.03gを添加し、完全に溶解した。この手順の間、溶液を40℃に加熱した。
2.1で記述したように得られかつ温度が40℃であるシュウ酸カリウム溶液を、計量ポンプを用いて、2.2で記述したように得られたAgNO3溶液(40℃)に、約45分間にわたり添加した(体積流量=約33ml/分)。懸濁液(薄い灰色/褐色)は、約20分後に粘性になり、約30分後には撹拌できず、添加の終了時に向かって再び流体になった。シュウ酸カリウム溶液の全てを添加した後、混合物を40℃でさらに1時間撹拌した。
吸引装置(5リットルの濾過フラスコ)において、1リットル吸引フィルタに減圧を印加し、2.3で記述したように得られたシュウ酸銀懸濁液の全てを、少しずつ吸引フィルタに移した。フィルタケーキ上にもはや液体が全くなくなったら、空気をフィルタフラスコ内に進入させた。脱イオン水1リットルを、それぞれの場合に慎重に吸引フィルタに導入し、減圧を再び印加した。フィルタケーキを、洗浄液の伝導率が40マイクロジーメンス/cm(以下)の値に到達するまで、これら1リットル分の水で洗浄した(WTW製の伝導率測定機器、モデルLF 323、Electrode Tetra Con 325)。最後の洗浄操作中、水が吸引フィルタから滴下しなくなるまで吸引を行った。フィルタケーキを磁製皿に移し、フィルタケーキの残留水分含量を決定し、フィルタケーキを計量した。フィルタケーキの残留水分含量は、水分決定機器(IR乾燥器:Mettler Toledo HB43)を用いて決定した。残留水分含量が21.20質量%である、水分を含むシュウ酸銀614.43gが、このようにして得られた。
エチレンジアミン(EDA)305.4gを、2リットルのガラスビーカーに入れ、氷浴で10℃に冷却した。次いで脱イオン水241.3gを少量ずつ添加した。添加は、溶液の温度が35℃以下になるように実施した。水を添加が終了した後、2.4で記述したように得られかつ残留水分含量21.20質量%を有するフィルタケーキ484.2gを、少量ずつ、約75分間にわたり添加した。温度は、基本的に20から30℃の範囲であり、決して30℃を超えなかった。添加が終了した後、ガラスビーカーをParafilmで覆い、光から保護し、室温で一晩撹拌した。得られた濃い灰色溶液を、引き続き遠心分離した。
添加される助触媒の質量は、銀溶液の密度および濃度と支持体の水取込み分とから計算した(下記の項目2.7参照)。助触媒のリチウムおよび硫黄と、これとは別にタングステンおよびセシウムは、それぞれの場合に水溶液中に存在し、一方、レニウムは、別の異なる水溶液として存在する。使用した塩は:第1の水溶液の場合はLiNO3(Merck、純度99.50%)および(NH4)2SO4(Aldrich、純度99.99%)、第2の水溶液の場合はH2WO4(Aldrich、純度99.999%)およびCsOH(Aldrich、純度99%;50%水溶液)、および第3の水溶液の場合はNH4ReO4(Alfa Aesar、純度99.999%)であった。
二峰性細孔サイズ分布を有するα−酸化アルミニウム支持体を、支持体として使用し;水銀ポロシメトリーにより決定された、2つの対応するピーク最大値は、1.26および60.9ミクロンであった。支持体は、それぞれの場合に質量ppmを単位とする下記の含量:Ca(600)、K(200)、Mg(100)、Na(200)、Si(500)、Zr(<100)、Ti(<100)、Zn(<100)、Fe(100)を有していた。DIN ISO 9277により決定された支持体の水の取込み分は0.441ml/gであり、BET表面積は0.65m2/gであり、C値は114であった。支持体は円筒形の幾何形状を有し、この円筒形は、外径6.04mm、長さ5.55mm、外径/mmと肉厚/mmの比3.3を有していた。この支持体100.02gをフラスコ(4つの一体型バッフルを備えた1リットルの洋ナシ形のフラスコ)で計量した。このように充填されたフラスコを、ロータリーエバポレータにクランプ留めした。排気後、フラスコを30回転/分で、20mbar未満の圧力で回転させた。2.5のように得られた錯体溶液をガラスビーカーに計量し、助触媒および水をそこに計量し、得られた溶液を5分間撹拌した。溶液を、15分間にわたり支持体上に滴下した。下記の量を使用した:
2.5による錯体溶液: 61.9274g
Li(LiNO3溶液、2.85%として)+S((NH4)2SO4溶液、0.21%として): 0.7929g
W(H2WO4溶液、1.00%として)+Cs(CsOH溶液、3.50%として): 1.1890g
Re(NH4ReO4溶液、3.10%として): 1.1877g
H2O: 0.5551g
支持体: 100.02g
含浸済み支持体を、283℃で、毎時8.3m3の空気中、対流炉(HORO製、モデル129 ALV SP、カタログNo.:53270)内で12分間処理した。
担持銀触媒の生成(比較例)
3.1 シュウ酸カリウム溶液の生成
水酸化カリウム402.67gを、撹拌しながら3リットルのガラスビーカー内で脱イオン水1290mlと混合した。シュウ酸二水和物216.33gをそこに添加し(Clariant、99.9%)、完全に溶解した。水酸化カリウムとシュウ酸二水和物との質量比は、使用されるシュウ酸からシュウ酸カリウムへの完全な変換に必要な、理論的な計算値に該当した。溶液を、混合中は40℃の温度で維持した。
その他全ての工程3.2から3.8を、工程2.2から2.8と同一の手法で実施した。下記の量を使用した:
錯体溶液(Ag含量:28.93質量%、密度:1.530g/ml): 63.1000g
Li(LiNO3溶液、2.85%として)+S((NH4)2SO4溶液、0.21%として): 0.7919g
W(H2WO4溶液、1.00%として)+Cs(CsOH溶液、3.50%として): 1.1857g
Re(NH4ReO4溶液、4.10%として): 0.8989g
支持体: 100.09g
触媒試験
4.1 破砕した触媒材料の概略的な生成
得られた触媒円筒形を、乳鉢を用いて粗く破砕して磁製皿に置いた。粉砕された材料を、篩分け機、丸型篩、およびボールを用いて引き続き所望の粒度画分(0.5〜0.9mm)にした。
エポキシド化は、ステンレス鋼で作製されかつ内径6mmおよび長さ2200mmの垂直反応管を含む、実験用反応器で実施した。ジャケットを備えた反応管を、このジャケット内を流れる温度T(油)の高温の油を用いて加熱した。非常に良好な近似のため、油の温度は反応管の温度に、したがって反応温度に相当するものであった。反応管に、その底部から上向きに高さ212mmまで、不活性滅菌ボール(直径1.0〜1.6mm)を充填し、その上方に高さ1100mmまで、粒度0.5〜0.9mmの破砕した触媒材料38.2gを充填し、その上方に高さ707mmまで、不活性滅菌ボール(1.0〜1.6mm)を充填した。供給ガスは上方から反応器に進入し、触媒床を通過した後に反応器の下端から再び離れた。供給ガスは、エチレンを35体積%、酸素を7体積%、CO2を1体積%含んでいた。始めに、EC(塩化エチレン)2.5ppmを、開始用に使用した。触媒および性能に応じて、EC濃度を24時間ごとに増大させて、最大8ppmにした。供給ガスの残りはメタンであった。
例2および3による触媒の組成:か焼した触媒は、Ag 15.5%、Li 190ppm、S 14ppm、W 200 ppm、Cs 350ppm、Re 310ppmを含んでおり、例2および3で示したように、異なる手法で調製した。
シュウ酸銀の調製(比較例)
シュウ酸を、シュウ酸の第2当量点まで溶媒中で、好ましくは水中でアルカリ金属塩基と反応させて、アルカリ金属シュウ酸塩を得る本発明の方法の利点を示すため、4種の異なるシュウ酸カリウム溶液を従来技術により生成した。
Claims (15)
- (a)シュウ酸とアルカリ金属塩基とを、溶媒中で、好ましくは水中で、シュウ酸の第2当量点まで反応させて、アルカリ金属シュウ酸塩を得る工程、
(b)(a)により得られたアルカリ金属シュウ酸塩と銀塩とを、溶媒中で、好ましくは水中で反応させて、シュウ酸銀を得る工程、
(c)(b)により得られたシュウ酸銀を、溶媒中で、好ましくは水中でジアミン化合物と錯体化して、ジアミン−シュウ酸銀錯体を得る工程
を含む、担持銀触媒を生成するための方法。 - (a)で使用されるアルカリ金属塩基が、アルカリ金属水酸化物、好ましくは水酸化カリウムであり、(b)で使用される銀塩が硝酸銀である、請求項1に記載の方法。
- (a)が、
(a1)シュウ酸と、最大98.5%、好ましくは90から98.5%の、シュウ酸に対して等モル量のアルカリ金属塩基とを、水溶液中で反応させる工程、
(a2)(a1)により得られた水溶液を、40から50℃、好ましくは40から45℃の範囲の温度にする工程、
(a3)アルカリ金属塩基を、(a2)により加熱された水溶液に、シュウ酸の第2当量点まで添加し、添加中、前記水溶液を、40から50℃、好ましくは40から45℃の範囲の温度に維持する工程
を含む、請求項1または2に記載の方法。 - (b)が、
(b1)(a3)により得られた水溶液を、40から50℃、好ましくは40から45℃の範囲の温度を有する銀塩の水溶液に添加して、シュウ酸銀を含む懸濁液を得る工程、
(b2)懸濁液からシュウ酸銀を分離し、分離されたシュウ酸銀を、洗浄液が60マイクロジーメンス/cm以下の電気伝導率を有するまで、洗浄水として脱イオン水で洗浄する工程、
(b3)シュウ酸銀を、好ましくは、シュウ酸銀に対して10から25質量%の範囲のシュウ酸銀の残留水分含量にまで濃縮する工程
を含む、請求項3に記載の方法。 - (c)で使用されるジアミン化合物が、2から5個の炭素原子を有するアルキレンジアミン、好ましくはエチレンジアミンである、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- (c)による反応で存在する反応混合物の温度が、10から30℃、好ましくは15から30℃の範囲の値に設定される、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- (c)により得られた溶液が、前記溶液の全質量に対して25から32質量%の範囲の、元素の銀として計算された銀含量を有する、請求項1から6のいずれかに記載の方法。
- (d)(c)により得られた溶液に少なくとも1種の助触媒を添加する工程
をさらに含む、請求項1から7のいずれかに記載の方法。 - リチウム、セシウム、タングステン、レニウム、および硫黄が、助触媒として添加され、(d)によって得られた溶液が、50から700質量ppmの範囲のリチウム含量、50から1500質量ppmの範囲のセシウム含量、10から800質量ppmの範囲のタングステン含量、50から1200質量ppmの範囲のレニウム含量、および2から100質量ppmの範囲の硫黄含量を有する、請求項8に記載の方法。
- (e)好ましくはα−酸化アルミニウム、より好ましくは少なくとも98質量%のα−酸化アルミニウムを含む、多孔質支持材を用意する工程、
(f)多孔質支持材に、(c)または(d)により得られた溶液を含浸させる工程
をさらに含む、請求項1から9のいずれかに記載の方法。 - 多孔質支持材が円筒形の幾何形状を有し、円筒形は、好ましくは5から10mmの範囲の長さ、5から10mmの範囲の外径、2.5から4.5の範囲の外径/mmと肉厚/mmとの比を有する、請求項10に記載の方法。
- (g)(f)により得られた含浸済み支持材を、好ましくは270から295℃の範囲の温度でか焼する工程
をさらに含む、請求項10または11に記載の方法。 - 請求項12に記載の方法によって得られたもしくは得ることができる担持銀触媒、または請求項10もしくは11に記載の方法により得られたもしくは得ることができる前記担持銀触媒の前駆体。
- 多孔質支持材が、円筒形の幾何形状を有し、円筒形が、好ましくは5から10mmの範囲の長さ、5から10mmの範囲の外径、2.5から4.5の範囲の外径/mmと肉厚/mmとの比を有し、元素として計算されかつ触媒の全質量に対してそれぞれの場合に含浸によって多孔質支持材に付着された、5から30質量%の範囲の銀含量、25から400質量ppmの範囲のリチウム含量、25から750質量ppmの範囲のセシウム含量、5から500質量ppmの範囲のタングステン含量、25から600質量ppmの範囲のレニウム含量、および0から50質量ppmの範囲の硫黄含量を有する、請求項13に記載の担持銀触媒。
- 酸素を用いたエテンの直接酸化によりエチレンオキシドを調製するための、請求項13または14に記載の担持銀触媒またはその前駆体の使用。
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