JP3923289B2 - 酸化エチレン製造用触媒の担体、その担体を用いた酸化エチレンの製造用触媒及び酸化エチレンの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化エチレン製造用触媒の調製に用いる担体、該担体に銀触媒を担持してなる酸化エチレン製造用触媒および該触媒を用いた酸化エチレンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エチレンを気相で酸化する触媒は、それに用いられる担体について従来から数多くの文献が紹介されている。例えば、ナトリウム含有量を低く抑えたα−アルミナにムライト、コロイダルシリカなどを添加し得られる担体は、比表面積が高く、均一な細孔分布を有する担体であり、耐摩耗性の高いものであることが記載されている（特開昭５７−１７１４３５号）。またアルミニウム化合物と第ＩＡ族の金属塩とを混合し焼成することで不純物の少ない担体を得ることができることが記載され、この担体を用いた触媒は安定に優れることが記載されている（特開昭６２−４４４４号）。また担体のα−アルミナに第４、第５又は６周期元素を含む担体の開示があり、この担体を用いた触媒は高選択性、高寿命であることの記載がある（特開平４−３６３１３９号）。高純度α−アルミナ、アルカリ土類酸化物、珪素酸化物及び酸化ジルコニウムを含む担体が開示されている。この担体を用いた触媒は高初期選択率、長期寿命である（特開平６−４７２７８号）。また、担体表面に段差構造を付与されている、または段差構造を有する担体は、熱安定性が高くなると記載されており、その手段として酸で処理した後、水洗除去する方法が開示されている（特開昭６２−１６８５４７号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り酸化エチレン製造用触媒の担体についてはいろいろな提案がされているが、未だ十分に満足すべきレベルに達しているとは言えず、触媒性能改善のための努力が継続して行われている状況に有る。本発明の目的は、他の触媒に比較してすぐれた活性と高い選択性を有し、さらには長寿命の触媒を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は、生成物である酸化エチレンの異性化活性点と考えられている担体表面上のダングリングボンドの効果を弱める為に、請求項に記載のフッ酸処理とそれに続く焼成を施した担体に触媒成分を担持した触媒を用いることで、上記課題を解決しうる触媒を調製することができるものである。以下、本発明の担体および触媒について詳細に記載する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に係るアルミナ成形体に用いられるアルミナはそれ自体には特に制限はなく、例えば溶融アルミナなどの一般にアルミナとして用いられているものであれば使用することができるが、バイヤー法焼成によるアルカリ含有率の低いα−アルミナが好ましい。バイヤー法焼成によるα−アルミナにはその製法上の理由からアルカリ金属特にＮａが含有されるが、そのうちアルカリ含有率の低いα−アルミナが好適に用いられ、アルカリ含有率が通常は７０ｍｍｏｌ／ｋｇ−粉体以下がよく、好ましくは１〜７０ｍｍｏｌ／ｋｇ−粉体であるものがよく、より好ましくは３〜５０ｍｍｏｌ／ｋｇ−粉体、更に好ましくは５〜３０ｍｍｏｌ／ｋｇ−粉体の範囲にあるものが好ましい。
担体の物性を制御するために、α−アルミナ結晶径は０．１〜２０μｍのものが好ましく、またα−アルミナ粉体の平均粒子径は２〜１００μｍ、好ましくは５１〜９０μｍのものが好適であり、またα−アルミナ粉体のＢＥＴ表面積は１〜４ｍ ２ ／ｇのものが好ましく、またα−アルミナ粉体の線収縮率が１２〜２０％であるものが好ましい。本願で用いられる線収縮率とはα結晶の大きさまで粉砕した試料を１ｔ／ｃｍ ２ の圧力で成形し、１７００℃で２時間焼成したときの線収縮率を意味する。完成担体中のα−アルミナ含有量は８０ｗｔ％以上あるものが好適で、好ましくは９０ｗｔ％以上、より好ましくは９５ｗｔ％以上、さらに好ましくは９７ｗｔ％以上となるように調製されることが好ましい。
アルミナ成形体を調製する際に、主原料として用いられるアルミナに対し、さらにアルミニウム化合物を加えるのが好ましく、これらにはアルミニウム水和物、β−アルミナ、γ−アルミナなどの使用が可能であるが特に制限はなく、天然鉱物、合成化合物のいずれでもよい。形状も粉体、粒状、ゾル、溶液いずれも使用され、用いられる化合物は一種でも混合物でもよい。また、アルミナ成形体を調製する際に、主原料として用いられるアルミナに対し、珪素化合物を加えることも好ましく、これらには、シリカ、シリカ−アルミナ、長石、粘土、窒化珪素、炭化珪素、シラン、アルミノ珪酸塩（を含む珪酸塩類）などが挙げられるが、含珪素化合物であれば特に制限はなく、天然鉱物、合成化合物のいずれでもよい。形状も粉体、粒状、ゾル、溶液いずれも使用され、用いられる化合物は一種でも混合物でもよい。完成担体中の珪素化合物含有量は、珪素換算で２ｍｏｌ／ｋｇ−担体以下がよく、好ましくは０．０１〜２ｍｏｌ／ｋｇ−担体、より好ましくは０．１〜１ｍｏｌ／ｋｇ−担体、さらに好ましくは０．１〜０．５ｍｏｌ／ｋｇ−担体となるように調製されることが好ましい。
また、アルミナ成形体を調製する際に、主原料として用いられるアルミナに対し、アルカリ金属化合物を加えることも好ましく、これらには、金属種としてはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓの少なくとも１種を含むものがよいが、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂが好適である。また、その形態としては、塩、酸化物、水酸化物いずれの形態でもよいが、塩の形態ではアニオン種の存在のため、担体焼成時に不所望の融剤効果を示すことによって物性の制御が困難になり、あるいは担体焼成後も不純物として残存し性能に悪影響を及ぼす場合があり、使用にあたっては、酸化物、水酸化物、あるいは塩の中でも比較的低温で酸化物の形態をとる有機酸塩などが好適である。
また、完成担体中のアルカリ金属化合物含有量はアルカリ金属換算で０．０２〜２ｍｏｌ／ｋｇ−担体、好ましくは０．０３〜０．５ｍｏｌ／ｋｇ−担体、さらに好ましくは０．０５〜０．３ｍｏｌ／ｋｇ−担体となるように調製されることが好ましい。完成担体中には、アルカリ金属と珪素の原子比（アルカリ金属／Ｓｉ）が０．００１〜１となるのが好適で、好ましくは０．０１〜０．５、さらに好ましくは、０．０５〜０．２がよい。また、担体調製時には、一般的に有機結合剤が用いられるが、アラビアゴム、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、コーンスターチなどの通常のセラミックスあるいは担体の結合剤として使用できるものであれば良いが、好ましくはメチルセルロース、コーンスターチなどの焼成後の灰分の少ないものが好適である。
以下に担体及び触媒調製方法の好ましい条件を記載するが、本発明の効果を有する限り下記の記載の方法に限定されるものではない。（１）市販のアルミナ成形体（触媒学会参照触媒等）又はα−アルミナ担体を焼成したものを、フッ酸で処理した後、再度焼成して担体を得る方法、（２）α−アルミナ、アルミニウム化合物、珪素化合物、アルカリ金属化合物、及び有機結合剤を同時に混合し、乾燥したアルミナ成形体を焼成したものを、フッ酸で処理した後、再度焼成して担体を得る方法、（３）α−アルミナと有機結合剤を混合し、乾燥した後にアルミニウム化合物、珪素化合物、アルカリ金属化合物を混合し、乾燥したアルミナ成形体を焼成したものを、フッ酸で処理した後、再度焼成して担体を得る方法、（４）α−アルミナ、アルミニウム化合物、珪素化合物、有機結合剤を同時に混合し乾燥、さらにアルカリ金属を混合したアルミナ成形体を焼成したものを、フッ酸で処理した後、再度焼成して担体を得る方法、（５）α−アルミナ、アルカリ金属及び有機結合剤を混合してから乾燥し、さらにアルミニウム化合物、珪素化合物を同時に混合してから乾燥したアルミナ成形体を焼成したものを、フッ酸で処理した後、再度焼成して担体を得る方法がある。α−アルミナ、アルミニウム化合物、珪素化合物、アルカリ金属化合物を混合し、この際に有機結合剤および桃、杏、クルミなどの殻、種子などを均一粒径に揃えたもの、あるいは粒子径が均一で焼成により消失する物質等を気孔形成剤として同時に混合してもよい。これら混合物の成形は湿式でも乾式でもよいが、通常湿式の押し出し成形法で行うことができる。
本発明に用いる乾燥温度は８０℃〜９００℃、焼成温度は７００℃〜２０００℃であることが好ましく、より好ましくは１２００〜１８００℃、さらに好ましくは１２５０〜１７００℃である。完成担体は、低アルカリα−アルミナを主骨材として、適宜、珪素化合物、アルミニウム化合物とアルカリ金属化合物からなる。その物性は、比表面積が０．０３〜１０ｍ ２ ／ｇであり、好ましくは０．１〜５ｍ ２ ／ｇであり、さらに好ましくは０．３〜２ｍ ２ ／ｇである。比表面積が低すぎると触媒成分の良好な分散担持が困難になり性能が低下し、逆に比表面積が高すぎると細孔径が小さくなり生成物である酸化エチレンの逐次酸化が促進される。
吸水率は１０〜７０％、好ましくは２０〜６０％であり、さらに好ましくは３０〜５０％である。吸水率は低すぎると触媒成分の担持が困難になり、逆に吸水率が高すぎると十分な強度が得られない。平均細孔径は０．１〜５μｍが好適で、好ましくは０．２〜３μｍ、さらに好ましくは０．３〜２μｍである。気孔率は４０〜８０％が好適で、さらに好ましくは５０〜７０％である。気孔率は低すぎると担体比重が過度に重くなり、逆に気孔率が高すぎると十分な強度が得られない。平均細孔径は大きすぎると活性が低下し、逆に平均細孔径が小さすぎるとガスの滞留により生成物である酸化エチレンの逐次酸化が促進される。フッ酸処理は、フッ酸溶液に担体を沈めた後、気泡が発生しなくなるまでデシケータ中で５．３ｋＰａ以下に減圧する。その後０．１ＭＰａに戻して室温で６５時間浸漬したのち、溶液部分を除去し、ウォーターバス上（約８０℃）で乾燥するのが好適であり、浸漬後の水洗はしない方が特に好ましいが、水洗することも可能である。
フッ酸処理に用いられるフッ酸の濃度は、好適には０．１〜１５％、特に３〜１０％で用いられる。フッ酸濃度は、使用する該担体に含まれる珪素、アルカリ元素、アルカリ土類元素の含有率に応じて増減させることが出来る。その濃度が低過ぎる場合は、生成物である酸化エチレンの異性化活性点と考えられている担体表面上のダングリングボンドの効果を弱める効果が充分達成されない。
濃度が高過ぎる場合には、性能が低下する。これは過剰のフッ素成分がＡｌ、Ｓｉ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇなどと化合し、焼成後に強い固体酸、及び／又は固体塩基となって作用し、新たな異性化活性点を発現することが一因と考えられる。フッ酸で処理した後の焼成は、１０００〜２０００℃の温度が好適に用いられ、好ましくは１２００〜１８００℃、さらに好ましくは１４００〜１７００℃が用いられる。
また、エチレン酸化用触媒の原料及び調製方法は、通常使用されるものであれば特に限定されるものではないが、本発明を詳細に説明するために好ましい例を下記に示し説明する。触媒成分は主として銀であり、その銀源は、硝酸銀、炭酸銀、蓚酸銀、酢酸銀、プロピオン酸銀、乳酸銀、クエン酸銀、ネオデカン酸銀などが挙げられるが、特に制限はない。これらの銀源は単独で水溶液で用いたり、錯化剤を用いて錯体溶液として用いたりでき、後者の場合の錯化剤としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミンなどが挙げられるが特に制限はない。また銀の含有量は、銀換算で完成担体に対して１重量％〜３０重量％であり、好ましくは５〜２０重量％である。銀の含有量が少なすぎる場合は単位あたりの触媒銀の負荷量が増大するため触媒の劣化が著しくなり、また多すぎる場合は使用する銀の原単位が増えるため触媒製造コストが高くなり好ましくない。
【０００６】
触媒の反応促進剤は、通常は完成担体を用いて触媒調製時に添加され、その反応促進剤としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓなどのアルカリ金属、タリウム、レニウム、硫黄、クロム、モリブデン、タングステンなどが使用でき、これらを単独でも、２種以上を組み合せて使用することもできる。
【０００７】
触媒の調製は、上記の方法により調製した担体に触媒成分を含む溶液を含浸させた後、乾燥、焼成することにより行われる。乾燥は、空気、酸素、水素又は窒素雰囲気中で８０〜１２０℃の温度で行なうのが好ましい。焼成は空気、酸素、水素又は窒素雰囲気中で１５０℃〜６００℃の温度で行なうのが好ましく、焼成は１段階あるいは２段階以上で行ってもよい。
【０００８】
本発明のエチレンを気相酸化して酸化エチレンを製造する方法は、触媒として上記記載の酸化エチレン製造用触媒を用いる点を除けば、従来から一般に用いられている方法によって行なうことができる。
【０００９】
具体的には、例えば、エチレン０．５〜４０容量％、酸素３〜１０容量％、炭酸ガス５〜３０容量％、残部がヘリウム、窒素、アルゴン、水蒸気などの不活性ガス、メタン、エタン等の低級炭化水素類からなり、さらに反応抑制剤としての塩化ビニル、二塩化エチレン、塩化ジフェニルなどのハロゲン化物を含む原料ガスを３００〜３００００ｈｒ −１ （ＳＴＰ）、好ましくは１０００〜８０００ｈｒ −１ （ＳＴＰ）の空間速度、０．０１〜５ＭＰａ、好ましくは０．０１〜４ＭＰａの圧力、１６０〜３００℃、好ましくは１８０〜２６０℃の温度で上記の酸化エチレン製造用触媒に接触させることにより行うことができる。
【００１０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
球状アルミナ（触媒学会参照触媒リスト記号 ＪＲＣ−ＡＬＯ−５、水沢化学工業社製）を、１００〜１５０μｍに粉砕し、１６００℃で６時間焼成した。これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１６００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ａ）を得た。
【００１１】
硝酸銀１０１重量部を水１．２５Ｌに溶解し、蓚酸４２重量部を水１．０Ｌに溶解して得た水溶液を滴下して蓚酸銀の白色沈殿を得た。この沈殿を硝酸溶液に２日間浸漬して、濾過後、蒸留水２５Ｌにより洗浄した。一方、エチレンジアミン１０．２重量部を水２８２０重量部に溶解させたアミン水溶液に、上記蓚酸銀沈殿１９．２重量部を徐々に添加し、銀アンミン錯体水溶液を調製した。この銀アンミン錯体水溶液２８５０重量部と、０．０７３重量％の硝酸セシウム、及び０．０６５重量％の酸化レニウムを含む混合溶液２７．４重量部を混合した後、担体（Ａ）１００重量部を添加し、含浸させて、さらに蒸発乾固した。含浸物を水素気流中、０．８℃／分の割合で昇温させて２５０℃まで加熱し、更に３時間水素還元し、触媒（Ａ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例２）
球状アルミナ（触媒学会参照触媒リスト記号 ＪＲＣ−ＡＬＯ−６、日揮ユニバーサル社製）を、２５０〜４７０μｍに粉砕し、１６００℃で６時間焼成した。これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１６００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ｂ）を得た。
【００１２】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｂ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｂ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例３）
α−アルミナ造粒体ＺＭ９Ｘ０１(住友化学工業株式会社製、細孔容積０．０９４５ｃｃ／ｇ、比表面積０．３６ｍ２／ｇ、気孔率２７．４％、平均細孔直径１．０４μｍ)を、２５０〜４７０μｍに粉砕し、７００℃で３時間焼成し、これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１４００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ｃ）を得た。
【００１３】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｃ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｃ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例４）
α−アルミナ造粒体ＺＭ９Ｘ０１を、２５０〜４７０μｍに粉砕し、７００℃で３時間焼成し、これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１６００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ｄ）を得た。
【００１４】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｄ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｄ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例５）
α−アルミナ造粒体ＺＭ９Ｘ０１を１〜２ｍｍに破砕し、１６００℃で３時間焼成し、これを常温まで冷却し、４％フッ酸で処理した後、再度１６００℃で３時間焼成したのち、常温まで冷却して担体（Ｅ）を得た。
【００１５】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｅ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｅ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例６）
α−アルミナ造粒体ＺＭ９Ｘ０１を、６００〜８５０μｍに粉砕し、１４００℃で３時間焼成し、これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１５００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ｆ）を得た。
【００１６】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｆ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｆ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例７）
α−アルミナ造粒体ＳＡ５２５２（ノートン社製）を、６００〜８５０μｍに粉砕し、１４００℃で３時間焼成し、これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１５００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ｇ）を得た。
【００１７】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｇ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｇ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例８）
α−アルミナ造粒体ＳＡ５５０２（ノートン社製）を、６００〜８５０μｍに粉砕し、１４００℃で３時間焼成し、これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１５００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ｈ）を得た。
【００１８】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｈ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｈ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（比較例１）球状アルミナＪＲＣ−ＡＬＯ−５を、１００〜１５０μｍに粉砕し、１６００℃で６時間焼成後、常温まで冷却し、担体（Ｉ）を得た。
【００１９】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｉ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｉ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（比較例２）球状アルミナＪＲＣ−ＡＬＯ−６を、２５０〜４７０μｍに粉砕し、１６００℃で６時間焼成後、常温まで冷却し、担体（Ｊ）を得た。
【００２０】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｊ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｊ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（比較例３）α−アルミナ造粒体ＺＭ９Ｘ０１を、２５０〜４７０μｍに粉砕し、７００℃で３時間焼成後、常温まで冷却し、担体（Ｋ）を得た。
【００２１】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｋ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｋ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（比較例４）
α−アルミナ造粒体ＺＭ９Ｘ０１を、６００〜８５０μｍに粉砕し、１４００℃で３時間焼成後、常温まで冷却し、担体（Ｌ）を得た。
【００２２】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｌ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｌ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（比較例５）
α−アルミナ造粒体ＳＡ５２５２（ノートン社製）を、６００〜８５０μｍに粉砕し、１４００℃で３時間焼成後、常温まで冷却し、担体（Ｍ）を得た。
【００２３】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｍ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｍ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（比較例６）
α−アルミナ造粒体ＳＡ５５０２（ノートン社製）を、６００〜８５０μｍに粉砕し、１４００℃で３時間焼成後、常温まで冷却し、担体（Ｎ）を得た。
【００２４】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｎ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｎ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例９）
実施例１〜４、及び比較例１〜３で調製した触媒（Ａ）〜（Ｄ）、及び（Ｉ）〜（Ｋ）を０．２〜１．０ｇずつ秤取し、それぞれ内径４ｍｍのパイレックス(登録商標)ガラス製反応管に充填した。前処理として、２５０℃で１０Ｎｍｌ／分の酸素ガス中で３０分間、次いで１２．４Ｎｍｌ／分の水素ガス中で３０分間還元した。引き続き反応圧力０．１ＭＰａ、エチレン３０vol％、酸素８vol％、ヘリウムをバラストガスとする原料ガス２６．０Ｎｍｌ／分を反応管に流通させて反応させた。反応温度は触媒層の平均温度で制御し、１６０〜２３０℃であった。その結果を表１〜３に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
（実施例１０）
実施例５で調製した触媒（Ｅ）０．５ｇを用い、熱電対挿入用の内径４ｍｍのガラス管を中央に取り付けた内径１２ｍｍのパイレックス（登録商標）ガラス製反応管に充填した。実施例９と同様に前処理として、２５０℃で１０Ｎｍｌ／分の酸素ガス中で１０分間、次いで１２．４Ｎｍｌ／分の水素ガス中で２時間還元した。引き続き反応圧力０．１ＭＰａ、エチレン３８ｖｏｌ％、酸素８ｖｏｌ％、ヘリウムをバラストガスとする原料ガス２５．０Ｎｍｌ／分を反応管に流通させ、空間速度４５５時間−１で、反応させた。反応温度は触媒層の平均温度で制御し、１８０〜２２０℃であった。その結果を表４に示す。
【００２９】
【表４】
【００３０】
（実施例１１）
実施例６、及び比較例４で調製した触媒（Ｆ）、及び（Ｌ）をそれぞれ０．２〜０．５ｇ秤取し、それぞれ内径４ｍｍのパイレックス（登録商標）ガラス製反応管に充填して、実施例９と同様の前処理を行った。引き続き反応圧力０．１ＭＰａ、エチレン２４．３ｖｏｌ％、酸素６．７ｖｏｌ％、ヘリウムをバラストガスとする原料ガス２６．０Ｎｍｌ／分を反応管に流通させて反応させた。反応温度は１９９〜２２０℃であった。その結果を表５に示す。
【００３１】
【表５】
【００３２】
（実施例１２）
実施例６〜８、及び比較例４〜６で調製した触媒（Ｆ）〜（Ｈ）、及び（Ｌ）〜（Ｎ）を１.２ｇずつ秤取し、それぞれ内径３ｍｍ、管長６００ｍｍのステンレス鋼製の反応管に充填し、これに下記条件下にてエチレンの気相酸化を行った。エチレン転化率が原料ガスに対し１％の場合の酸化エチレン選択率および触媒層の反応温度を表６に示した。
＜反応条件＞
空間速度：１１０００ｈｒ-1
反応圧力：２．１ＭＰａ
原料ガス： エチレン２０vol％、酸素７．５vol％、二酸化炭素６vol％、メタン５０vol％、アルゴン１４vol％、窒素２.２vol％、エタン０．３vol％、エチレンジクロライド３ppm
【００３３】
【表６】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化エチレン製造用触媒の調製に用いる担体、該担体に銀触媒を担持してなる酸化エチレン製造用触媒および該触媒を用いた酸化エチレンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エチレンを気相で酸化する触媒は、それに用いられる担体について従来から数多くの文献が紹介されている。例えば、ナトリウム含有量を低く抑えたα−アルミナにムライト、コロイダルシリカなどを添加し得られる担体は、比表面積が高く、均一な細孔分布を有する担体であり、耐摩耗性の高いものであることが記載されている（特開昭５７−１７１４３５号）。またアルミニウム化合物と第ＩＡ族の金属塩とを混合し焼成することで不純物の少ない担体を得ることができることが記載され、この担体を用いた触媒は安定に優れることが記載されている（特開昭６２−４４４４号）。また担体のα−アルミナに第４、第５又は６周期元素を含む担体の開示があり、この担体を用いた触媒は高選択性、高寿命であることの記載がある（特開平４−３６３１３９号）。高純度α−アルミナ、アルカリ土類酸化物、珪素酸化物及び酸化ジルコニウムを含む担体が開示されている。この担体を用いた触媒は高初期選択率、長期寿命である（特開平６−４７２７８号）。また、担体表面に段差構造を付与されている、または段差構造を有する担体は、熱安定性が高くなると記載されており、その手段として酸で処理した後、水洗除去する方法が開示されている（特開昭６２−１６８５４７号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り酸化エチレン製造用触媒の担体についてはいろいろな提案がされているが、未だ十分に満足すべきレベルに達しているとは言えず、触媒性能改善のための努力が継続して行われている状況に有る。本発明の目的は、他の触媒に比較してすぐれた活性と高い選択性を有し、さらには長寿命の触媒を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は、生成物である酸化エチレンの異性化活性点と考えられている担体表面上のダングリングボンドの効果を弱める為に、請求項に記載のフッ酸処理とそれに続く焼成を施した担体に触媒成分を担持した触媒を用いることで、上記課題を解決しうる触媒を調製することができるものである。以下、本発明の担体および触媒について詳細に記載する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に係るアルミナ成形体に用いられるアルミナはそれ自体には特に制限はなく、例えば溶融アルミナなどの一般にアルミナとして用いられているものであれば使用することができるが、バイヤー法焼成によるアルカリ含有率の低いα−アルミナが好ましい。バイヤー法焼成によるα−アルミナにはその製法上の理由からアルカリ金属特にＮａが含有されるが、そのうちアルカリ含有率の低いα−アルミナが好適に用いられ、アルカリ含有率が通常は７０ｍｍｏｌ／ｋｇ−粉体以下がよく、好ましくは１〜７０ｍｍｏｌ／ｋｇ−粉体であるものがよく、より好ましくは３〜５０ｍｍｏｌ／ｋｇ−粉体、更に好ましくは５〜３０ｍｍｏｌ／ｋｇ−粉体の範囲にあるものが好ましい。
担体の物性を制御するために、α−アルミナ結晶径は０．１〜２０μｍのものが好ましく、またα−アルミナ粉体の平均粒子径は２〜１００μｍ、好ましくは５１〜９０μｍのものが好適であり、またα−アルミナ粉体のＢＥＴ表面積は１〜４ｍ ２ ／ｇのものが好ましく、またα−アルミナ粉体の線収縮率が１２〜２０％であるものが好ましい。本願で用いられる線収縮率とはα結晶の大きさまで粉砕した試料を１ｔ／ｃｍ ２ の圧力で成形し、１７００℃で２時間焼成したときの線収縮率を意味する。完成担体中のα−アルミナ含有量は８０ｗｔ％以上あるものが好適で、好ましくは９０ｗｔ％以上、より好ましくは９５ｗｔ％以上、さらに好ましくは９７ｗｔ％以上となるように調製されることが好ましい。
アルミナ成形体を調製する際に、主原料として用いられるアルミナに対し、さらにアルミニウム化合物を加えるのが好ましく、これらにはアルミニウム水和物、β−アルミナ、γ−アルミナなどの使用が可能であるが特に制限はなく、天然鉱物、合成化合物のいずれでもよい。形状も粉体、粒状、ゾル、溶液いずれも使用され、用いられる化合物は一種でも混合物でもよい。また、アルミナ成形体を調製する際に、主原料として用いられるアルミナに対し、珪素化合物を加えることも好ましく、これらには、シリカ、シリカ−アルミナ、長石、粘土、窒化珪素、炭化珪素、シラン、アルミノ珪酸塩（を含む珪酸塩類）などが挙げられるが、含珪素化合物であれば特に制限はなく、天然鉱物、合成化合物のいずれでもよい。形状も粉体、粒状、ゾル、溶液いずれも使用され、用いられる化合物は一種でも混合物でもよい。完成担体中の珪素化合物含有量は、珪素換算で２ｍｏｌ／ｋｇ−担体以下がよく、好ましくは０．０１〜２ｍｏｌ／ｋｇ−担体、より好ましくは０．１〜１ｍｏｌ／ｋｇ−担体、さらに好ましくは０．１〜０．５ｍｏｌ／ｋｇ−担体となるように調製されることが好ましい。
また、アルミナ成形体を調製する際に、主原料として用いられるアルミナに対し、アルカリ金属化合物を加えることも好ましく、これらには、金属種としてはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓの少なくとも１種を含むものがよいが、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂが好適である。また、その形態としては、塩、酸化物、水酸化物いずれの形態でもよいが、塩の形態ではアニオン種の存在のため、担体焼成時に不所望の融剤効果を示すことによって物性の制御が困難になり、あるいは担体焼成後も不純物として残存し性能に悪影響を及ぼす場合があり、使用にあたっては、酸化物、水酸化物、あるいは塩の中でも比較的低温で酸化物の形態をとる有機酸塩などが好適である。
また、完成担体中のアルカリ金属化合物含有量はアルカリ金属換算で０．０２〜２ｍｏｌ／ｋｇ−担体、好ましくは０．０３〜０．５ｍｏｌ／ｋｇ−担体、さらに好ましくは０．０５〜０．３ｍｏｌ／ｋｇ−担体となるように調製されることが好ましい。完成担体中には、アルカリ金属と珪素の原子比（アルカリ金属／Ｓｉ）が０．００１〜１となるのが好適で、好ましくは０．０１〜０．５、さらに好ましくは、０．０５〜０．２がよい。また、担体調製時には、一般的に有機結合剤が用いられるが、アラビアゴム、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、コーンスターチなどの通常のセラミックスあるいは担体の結合剤として使用できるものであれば良いが、好ましくはメチルセルロース、コーンスターチなどの焼成後の灰分の少ないものが好適である。
以下に担体及び触媒調製方法の好ましい条件を記載するが、本発明の効果を有する限り下記の記載の方法に限定されるものではない。（１）市販のアルミナ成形体（触媒学会参照触媒等）又はα−アルミナ担体を焼成したものを、フッ酸で処理した後、再度焼成して担体を得る方法、（２）α−アルミナ、アルミニウム化合物、珪素化合物、アルカリ金属化合物、及び有機結合剤を同時に混合し、乾燥したアルミナ成形体を焼成したものを、フッ酸で処理した後、再度焼成して担体を得る方法、（３）α−アルミナと有機結合剤を混合し、乾燥した後にアルミニウム化合物、珪素化合物、アルカリ金属化合物を混合し、乾燥したアルミナ成形体を焼成したものを、フッ酸で処理した後、再度焼成して担体を得る方法、（４）α−アルミナ、アルミニウム化合物、珪素化合物、有機結合剤を同時に混合し乾燥、さらにアルカリ金属を混合したアルミナ成形体を焼成したものを、フッ酸で処理した後、再度焼成して担体を得る方法、（５）α−アルミナ、アルカリ金属及び有機結合剤を混合してから乾燥し、さらにアルミニウム化合物、珪素化合物を同時に混合してから乾燥したアルミナ成形体を焼成したものを、フッ酸で処理した後、再度焼成して担体を得る方法がある。α−アルミナ、アルミニウム化合物、珪素化合物、アルカリ金属化合物を混合し、この際に有機結合剤および桃、杏、クルミなどの殻、種子などを均一粒径に揃えたもの、あるいは粒子径が均一で焼成により消失する物質等を気孔形成剤として同時に混合してもよい。これら混合物の成形は湿式でも乾式でもよいが、通常湿式の押し出し成形法で行うことができる。
本発明に用いる乾燥温度は８０℃〜９００℃、焼成温度は７００℃〜２０００℃であることが好ましく、より好ましくは１２００〜１８００℃、さらに好ましくは１２５０〜１７００℃である。完成担体は、低アルカリα−アルミナを主骨材として、適宜、珪素化合物、アルミニウム化合物とアルカリ金属化合物からなる。その物性は、比表面積が０．０３〜１０ｍ ２ ／ｇであり、好ましくは０．１〜５ｍ ２ ／ｇであり、さらに好ましくは０．３〜２ｍ ２ ／ｇである。比表面積が低すぎると触媒成分の良好な分散担持が困難になり性能が低下し、逆に比表面積が高すぎると細孔径が小さくなり生成物である酸化エチレンの逐次酸化が促進される。
吸水率は１０〜７０％、好ましくは２０〜６０％であり、さらに好ましくは３０〜５０％である。吸水率は低すぎると触媒成分の担持が困難になり、逆に吸水率が高すぎると十分な強度が得られない。平均細孔径は０．１〜５μｍが好適で、好ましくは０．２〜３μｍ、さらに好ましくは０．３〜２μｍである。気孔率は４０〜８０％が好適で、さらに好ましくは５０〜７０％である。気孔率は低すぎると担体比重が過度に重くなり、逆に気孔率が高すぎると十分な強度が得られない。平均細孔径は大きすぎると活性が低下し、逆に平均細孔径が小さすぎるとガスの滞留により生成物である酸化エチレンの逐次酸化が促進される。フッ酸処理は、フッ酸溶液に担体を沈めた後、気泡が発生しなくなるまでデシケータ中で５．３ｋＰａ以下に減圧する。その後０．１ＭＰａに戻して室温で６５時間浸漬したのち、溶液部分を除去し、ウォーターバス上（約８０℃）で乾燥するのが好適であり、浸漬後の水洗はしない方が特に好ましいが、水洗することも可能である。
フッ酸処理に用いられるフッ酸の濃度は、好適には０．１〜１５％、特に３〜１０％で用いられる。フッ酸濃度は、使用する該担体に含まれる珪素、アルカリ元素、アルカリ土類元素の含有率に応じて増減させることが出来る。その濃度が低過ぎる場合は、生成物である酸化エチレンの異性化活性点と考えられている担体表面上のダングリングボンドの効果を弱める効果が充分達成されない。
濃度が高過ぎる場合には、性能が低下する。これは過剰のフッ素成分がＡｌ、Ｓｉ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇなどと化合し、焼成後に強い固体酸、及び／又は固体塩基となって作用し、新たな異性化活性点を発現することが一因と考えられる。フッ酸で処理した後の焼成は、１０００〜２０００℃の温度が好適に用いられ、好ましくは１２００〜１８００℃、さらに好ましくは１４００〜１７００℃が用いられる。
また、エチレン酸化用触媒の原料及び調製方法は、通常使用されるものであれば特に限定されるものではないが、本発明を詳細に説明するために好ましい例を下記に示し説明する。触媒成分は主として銀であり、その銀源は、硝酸銀、炭酸銀、蓚酸銀、酢酸銀、プロピオン酸銀、乳酸銀、クエン酸銀、ネオデカン酸銀などが挙げられるが、特に制限はない。これらの銀源は単独で水溶液で用いたり、錯化剤を用いて錯体溶液として用いたりでき、後者の場合の錯化剤としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミンなどが挙げられるが特に制限はない。また銀の含有量は、銀換算で完成担体に対して１重量％〜３０重量％であり、好ましくは５〜２０重量％である。銀の含有量が少なすぎる場合は単位あたりの触媒銀の負荷量が増大するため触媒の劣化が著しくなり、また多すぎる場合は使用する銀の原単位が増えるため触媒製造コストが高くなり好ましくない。
【０００６】
触媒の反応促進剤は、通常は完成担体を用いて触媒調製時に添加され、その反応促進剤としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓなどのアルカリ金属、タリウム、レニウム、硫黄、クロム、モリブデン、タングステンなどが使用でき、これらを単独でも、２種以上を組み合せて使用することもできる。
【０００７】
触媒の調製は、上記の方法により調製した担体に触媒成分を含む溶液を含浸させた後、乾燥、焼成することにより行われる。乾燥は、空気、酸素、水素又は窒素雰囲気中で８０〜１２０℃の温度で行なうのが好ましい。焼成は空気、酸素、水素又は窒素雰囲気中で１５０℃〜６００℃の温度で行なうのが好ましく、焼成は１段階あるいは２段階以上で行ってもよい。
【０００８】
本発明のエチレンを気相酸化して酸化エチレンを製造する方法は、触媒として上記記載の酸化エチレン製造用触媒を用いる点を除けば、従来から一般に用いられている方法によって行なうことができる。
【０００９】
具体的には、例えば、エチレン０．５〜４０容量％、酸素３〜１０容量％、炭酸ガス５〜３０容量％、残部がヘリウム、窒素、アルゴン、水蒸気などの不活性ガス、メタン、エタン等の低級炭化水素類からなり、さらに反応抑制剤としての塩化ビニル、二塩化エチレン、塩化ジフェニルなどのハロゲン化物を含む原料ガスを３００〜３００００ｈｒ −１ （ＳＴＰ）、好ましくは１０００〜８０００ｈｒ −１ （ＳＴＰ）の空間速度、０．０１〜５ＭＰａ、好ましくは０．０１〜４ＭＰａの圧力、１６０〜３００℃、好ましくは１８０〜２６０℃の温度で上記の酸化エチレン製造用触媒に接触させることにより行うことができる。
【００１０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
球状アルミナ（触媒学会参照触媒リスト記号 ＪＲＣ−ＡＬＯ−５、水沢化学工業社製）を、１００〜１５０μｍに粉砕し、１６００℃で６時間焼成した。これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１６００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ａ）を得た。
【００１１】
硝酸銀１０１重量部を水１．２５Ｌに溶解し、蓚酸４２重量部を水１．０Ｌに溶解して得た水溶液を滴下して蓚酸銀の白色沈殿を得た。この沈殿を硝酸溶液に２日間浸漬して、濾過後、蒸留水２５Ｌにより洗浄した。一方、エチレンジアミン１０．２重量部を水２８２０重量部に溶解させたアミン水溶液に、上記蓚酸銀沈殿１９．２重量部を徐々に添加し、銀アンミン錯体水溶液を調製した。この銀アンミン錯体水溶液２８５０重量部と、０．０７３重量％の硝酸セシウム、及び０．０６５重量％の酸化レニウムを含む混合溶液２７．４重量部を混合した後、担体（Ａ）１００重量部を添加し、含浸させて、さらに蒸発乾固した。含浸物を水素気流中、０．８℃／分の割合で昇温させて２５０℃まで加熱し、更に３時間水素還元し、触媒（Ａ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例２）
球状アルミナ（触媒学会参照触媒リスト記号 ＪＲＣ−ＡＬＯ−６、日揮ユニバーサル社製）を、２５０〜４７０μｍに粉砕し、１６００℃で６時間焼成した。これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１６００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ｂ）を得た。
【００１２】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｂ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｂ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例３）
α−アルミナ造粒体ＺＭ９Ｘ０１(住友化学工業株式会社製、細孔容積０．０９４５ｃｃ／ｇ、比表面積０．３６ｍ２／ｇ、気孔率２７．４％、平均細孔直径１．０４μｍ)を、２５０〜４７０μｍに粉砕し、７００℃で３時間焼成し、これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１４００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ｃ）を得た。
【００１３】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｃ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｃ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例４）
α−アルミナ造粒体ＺＭ９Ｘ０１を、２５０〜４７０μｍに粉砕し、７００℃で３時間焼成し、これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１６００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ｄ）を得た。
【００１４】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｄ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｄ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例５）
α−アルミナ造粒体ＺＭ９Ｘ０１を１〜２ｍｍに破砕し、１６００℃で３時間焼成し、これを常温まで冷却し、４％フッ酸で処理した後、再度１６００℃で３時間焼成したのち、常温まで冷却して担体（Ｅ）を得た。
【００１５】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｅ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｅ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例６）
α−アルミナ造粒体ＺＭ９Ｘ０１を、６００〜８５０μｍに粉砕し、１４００℃で３時間焼成し、これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１５００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ｆ）を得た。
【００１６】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｆ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｆ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例７）
α−アルミナ造粒体ＳＡ５２５２（ノートン社製）を、６００〜８５０μｍに粉砕し、１４００℃で３時間焼成し、これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１５００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ｇ）を得た。
【００１７】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｇ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｇ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例８）
α−アルミナ造粒体ＳＡ５５０２（ノートン社製）を、６００〜８５０μｍに粉砕し、１４００℃で３時間焼成し、これを常温まで冷却し、５％フッ酸で処理した後、再度１５００℃で６時間焼成してから、再び常温まで冷却し、担体（Ｈ）を得た。
【００１８】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｈ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｈ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（比較例１）球状アルミナＪＲＣ−ＡＬＯ−５を、１００〜１５０μｍに粉砕し、１６００℃で６時間焼成後、常温まで冷却し、担体（Ｉ）を得た。
【００１９】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｉ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｉ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（比較例２）球状アルミナＪＲＣ−ＡＬＯ−６を、２５０〜４７０μｍに粉砕し、１６００℃で６時間焼成後、常温まで冷却し、担体（Ｊ）を得た。
【００２０】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｊ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｊ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（比較例３）α−アルミナ造粒体ＺＭ９Ｘ０１を、２５０〜４７０μｍに粉砕し、７００℃で３時間焼成後、常温まで冷却し、担体（Ｋ）を得た。
【００２１】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｋ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｋ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（比較例４）
α−アルミナ造粒体ＺＭ９Ｘ０１を、６００〜８５０μｍに粉砕し、１４００℃で３時間焼成後、常温まで冷却し、担体（Ｌ）を得た。
【００２２】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｌ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｌ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（比較例５）
α−アルミナ造粒体ＳＡ５２５２（ノートン社製）を、６００〜８５０μｍに粉砕し、１４００℃で３時間焼成後、常温まで冷却し、担体（Ｍ）を得た。
【００２３】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｍ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｍ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（比較例６）
α−アルミナ造粒体ＳＡ５５０２（ノートン社製）を、６００〜８５０μｍに粉砕し、１４００℃で３時間焼成後、常温まで冷却し、担体（Ｎ）を得た。
【００２４】
担体（Ａ）の代りに、担体（Ｎ）を用いる以外は、実施例１と同様に触媒調製を行い、触媒（Ｎ）を得た。銀の担持量は１２重量％であった。
（実施例９）
実施例１〜４、及び比較例１〜３で調製した触媒（Ａ）〜（Ｄ）、及び（Ｉ）〜（Ｋ）を０．２〜１．０ｇずつ秤取し、それぞれ内径４ｍｍのパイレックス(登録商標)ガラス製反応管に充填した。前処理として、２５０℃で１０Ｎｍｌ／分の酸素ガス中で３０分間、次いで１２．４Ｎｍｌ／分の水素ガス中で３０分間還元した。引き続き反応圧力０．１ＭＰａ、エチレン３０vol％、酸素８vol％、ヘリウムをバラストガスとする原料ガス２６．０Ｎｍｌ／分を反応管に流通させて反応させた。反応温度は触媒層の平均温度で制御し、１６０〜２３０℃であった。その結果を表１〜３に示す。
【００２５】
【表１】
【表２】
【表３】
（実施例１０）
実施例５で調製した触媒（Ｅ）０．５ｇを用い、熱電対挿入用の内径４ｍｍのガラス管を中央に取り付けた内径１２ｍｍのパイレックス（登録商標）ガラス製反応管に充填した。実施例９と同様に前処理として、２５０℃で１０Ｎｍｌ／分の酸素ガス中で１０分間、次いで１２．４Ｎｍｌ／分の水素ガス中で２時間還元した。引き続き反応圧力０．１ＭＰａ、エチレン３８ｖｏｌ％、酸素８ｖｏｌ％、ヘリウムをバラストガスとする原料ガス２５．０Ｎｍｌ／分を反応管に流通させ、空間速度４５５時間−１で、反応させた。反応温度は触媒層の平均温度で制御し、１８０〜２２０℃であった。その結果を表４に示す。
【００２９】
【表４】
（実施例１１）
実施例６、及び比較例４で調製した触媒（Ｆ）、及び（Ｌ）をそれぞれ０．２〜０．５ｇ秤取し、それぞれ内径４ｍｍのパイレックス（登録商標）ガラス製反応管に充填して、実施例９と同様の前処理を行った。引き続き反応圧力０．１ＭＰａ、エチレン２４．３ｖｏｌ％、酸素６．７ｖｏｌ％、ヘリウムをバラストガスとする原料ガス２６．０Ｎｍｌ／分を反応管に流通させて反応させた。反応温度は１９９〜２２０℃であった。その結果を表５に示す。
【００３１】
【表５】
（実施例１２）
実施例６〜８、及び比較例４〜６で調製した触媒（Ｆ）〜（Ｈ）、及び（Ｌ）〜（Ｎ）を１.２ｇずつ秤取し、それぞれ内径３ｍｍ、管長６００ｍｍのステンレス鋼製の反応管に充填し、これに下記条件下にてエチレンの気相酸化を行った。エチレン転化率が原料ガスに対し１％の場合の酸化エチレン選択率および触媒層の反応温度を表６に示した。
＜反応条件＞
空間速度：１１０００ｈｒ-1
反応圧力：２．１ＭＰａ
原料ガス： エチレン２０vol％、酸素７．５vol％、二酸化炭素６vol％、メタン５０vol％、アルゴン１４vol％、窒素２.２vol％、エタン０．３vol％、エチレンジクロライド３ppm
【００３３】
【表６】
Claims (7)
- アルミナを主成分とする成形体を７００〜２０００℃で熱処理した後、フッ酸で処理し、さらに１０００〜２０００℃で焼成して得られることを特徴とする酸化エチレン製造用触媒の担体。
- 該フッ酸処理を０．１〜１５％のフッ酸で施し、フッ酸処理後の焼成を１０００〜２０００℃の温度範囲で行なうことを特徴とする請求項１に記載の担体。
- 該フッ酸処理後の焼成は１２００〜１８００℃である請求項１または２に記載の担体。
- 該フッ酸処理を３〜１０％のフッ酸で施されてなる請求項１〜３のいずれか一つに記載の担体。
- 請求項１〜４のいずれか一つに記載した担体に銀を含む触媒成分を担持してなる酸化エチレン製造用触媒。
- 該担体に対する銀の担持量が１〜３０重量％である請求項５に記載の酸化エチレン製造用触媒。
- 請求項５または６に記載の触媒の存在下にエチレンを分子状酸素含有ガスにより接触気相酸化することを特徴とする酸化エチレン製造方法。
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