JPS58119344A - Catalyst for producing alkylene oxide - Google Patents

Catalyst for producing alkylene oxide

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Publication number
JPS58119344A
JPS58119344A JP57234924A JP23492482A JPS58119344A JP S58119344 A JPS58119344 A JP S58119344A JP 57234924 A JP57234924 A JP 57234924A JP 23492482 A JP23492482 A JP 23492482A JP S58119344 A JPS58119344 A JP S58119344A
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JP
Japan
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catalyst
cesium
rubidium
silver
solution
Prior art date
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Pending
Application number
JP57234924A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
パ−シ−・ハイデン
デ−ビツド・ウイリアム・ジヨンソン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Imperial Chemical Industries Ltd filed Critical Imperial Chemical Industries Ltd
Publication of JPS58119344A publication Critical patent/JPS58119344A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルキレンオキシド、例えばプロピレンオキシ
ドおよび好ましくはエチレンオキシドの製造用触媒に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to catalysts for the production of alkylene oxides, such as propylene oxide and preferably ethylene oxide.

オレフィンの酸化によるオレフィンオキシド、例えばエ
チレンオキシドの製造用触媒は、耐熱性担体上に担持さ
れた銀よりなるのが普通である。
Catalysts for the production of olefin oxides, such as ethylene oxide, by the oxidation of olefins usually consist of silver supported on a heat-resistant support.

触媒担体は通常、融合されおよび/または結合剤で結合
されて多孔質ペレットとなったアルファ・アルミナの粒
子からなり、そのような多孔ペレット担体には、例えば
分解性銀化合物の溶液で含浸し、乾燥しそして銀化合物
を分解して銀とすることにより銀が導入される。
Catalyst supports typically consist of particles of alpha alumina fused and/or bonded with a binder into porous pellets, such porous pellet supports being impregnated with, for example, a solution of a degradable silver compound; Silver is introduced by drying and decomposing the silver compound to silver.

我々は、銀で被覆されていない担体表面の部分は、オレ
フィンおよび/またはオレフィンオキシドを二酸化炭素
および水とする総合的酸化反応に寄与するような触媒活
性を有するものであると信する。例えばそのような銀で
被覆されていない表面の部分は、エチレンオキシドをア
セトアルデヒドに異性化し、次いでこれがさらに酸化を
受けうる。
We believe that the portions of the support surface that are not coated with silver are those that have catalytic activity such that they contribute to the overall oxidation reaction of olefins and/or olefin oxides to carbon dioxide and water. For example, portions of the surface not coated with such silver can isomerize ethylene oxide to acetaldehyde, which can then undergo further oxidation.

触媒ニアルカリ金属、特にセシウムおよび/rたはルビ
ジウムを添加することにより触媒を促進することが提案
されてきている。触媒、または銀の導入前、導入中また
は導入後の触媒担体を、アルカリ金属を含む溶液で含浸
し、アルカリ金属を溶液蒸発により析出させることによ
り、従来アルカリ金属(ブロモ−ター)を添加してきた
。アルカリ金属はそのような触媒において大きく物理的
析出物の形で存在するものと信じられる。我々は、触媒
の表面に対してセシウムおよび/またはルビジウムを化
学的に吸収させろことにより改善された触媒が得られる
ことを発見したが、その量は、触媒の全重量量に基きl
 Kg当り少なくとも0.003グラム当量、好ましく
は少なくともo、oosグラム当量の該元素の濃度であ
る。好ましくは担体lV当りの表面積1i当り、触媒の
全重量に基I Kg当り少なくとも0.003グラム当
量の該元素に相当する量である。
It has been proposed to promote the catalyst by adding near-alkali metals, especially cesium and/or rubidium. Traditionally, alkali metals (bromotors) have been added by impregnating the catalyst or the catalyst carrier before, during, or after the introduction of silver with a solution containing the alkali metal, and precipitating the alkali metal by evaporation of the solution. . It is believed that the alkali metal is largely present in the form of physical precipitates in such catalysts. We have discovered that improved catalysts can be obtained by chemically adsorbing cesium and/or rubidium onto the surface of the catalyst, the amount of which is 100% based on the total weight of the catalyst.
The concentration of the element is at least 0.003 gram equivalents per kg, preferably at least o, oos gram equivalents. Preferably, the amount corresponds to at least 0.003 gram equivalents of the element per 1 i of surface area per 1 V of support and per kg of group I based on the total weight of the catalyst.

従って、本発明は、アルケンを酸素で酸化することによ
るアルキレンオキシド、好ましくはエチレンオキシドの
製造用の触媒であって、全触媒の重量のlKf当り担体
の表面上に化学的に吸収された少なくとも0.003グ
ラム当量、好ましくは少なくともo、oosグラム当量
そして好ましくは0.04グラム当量以下、さらに好ま
しくは0.016グラム当量以下のセシウムおよび/ま
たはルビジウムを含む多孔質耐熱性担体上の銀からなる
触媒を提供する。化学的に吸収されたセシウムおよび/
またはルビジウムの量は、1g当りの担体表面積1tt
t’当り400〜3000ppm  の範囲、好ましく
は600〜150 oz/ppm が適当である。ここ
にppmは、触媒の全重量に基き元素として表わしたセ
シウムおよび/またはルビジウムの重量ppm である
The invention therefore provides a catalyst for the production of alkylene oxides, preferably ethylene oxide, by the oxidation of alkenes with oxygen, which comprises at least 0.1 Kf chemically adsorbed on the surface of the support per lKf of total catalyst weight. A catalyst consisting of silver on a porous refractory support containing 0.003 gram equivalents, preferably at least o, oos gram equivalents and preferably 0.04 gram equivalents or less, more preferably 0.016 gram equivalents or less, of cesium and/or rubidium. I will provide a. Chemically absorbed cesium and/or
Or the amount of rubidium is 1tt of carrier surface area per 1g.
A range of 400 to 3000 ppm per t', preferably 600 to 150 oz/ppm, is suitable. Here ppm is the weight ppm of cesium and/or rubidium expressed as elements based on the total weight of the catalyst.

化学的に吸収されたセシウムおよび/またはルビジウム
の量は下記のように測定できる。触媒は、セシウムおよ
び/またはルビジウム塩からなる溶液で含浸し、液を流
下除去し、乾燥し、次いでセシウムおよび/またはルビ
ジウムについて分析されうる。溶液を単に蒸発させるこ
とにより触媒中に析出したセシウムおよび/またはルビ
ジウムの量は、残留溶液の濃度および触媒の気孔率から
計算できる。この値は触媒の気孔中に含まれた溶液のセ
シウムおよび/またはルビジウムの含有量を与える。こ
の値を越える過剰セシウムおよび/またはルビジウムは
化学的に吸収されたセシウムおよび/またはルビジウム
である。化学的に吸収されたセシウムおよび/またはル
ビジウムを測定する別の方法は、触媒をメタノールで洗
浄してそれにより物理的に吸収されたセシウムおよび/
またはルビジウムを除去し、次いで水で洗浄し、それに
より一層強く保持された化学的に吸収されたセシウムお
よび/またはルビジウムを除去する。この第2工程で除
去されたセシウムおよび/またはルビジウムの量は、化
学的に吸収された量である。
The amount of chemically absorbed cesium and/or rubidium can be determined as follows. The catalyst can be impregnated with a solution of cesium and/or rubidium salts, allowed to drain off, dried and then analyzed for cesium and/or rubidium. The amount of cesium and/or rubidium deposited in the catalyst by simply evaporating the solution can be calculated from the concentration of the remaining solution and the porosity of the catalyst. This value gives the cesium and/or rubidium content of the solution contained in the pores of the catalyst. Excess cesium and/or rubidium above this value is chemically absorbed cesium and/or rubidium. Another method to measure chemically absorbed cesium and/or rubidium is to wash the catalyst with methanol, thereby removing the physically absorbed cesium and/or rubidium.
Alternatively, the rubidium is removed and then washed with water, thereby removing the more strongly retained chemically absorbed cesium and/or rubidium. The amount of cesium and/or rubidium removed in this second step is the amount that was chemically absorbed.

化学的に吸収されるセシウムおよび/またはルビジウム
の量は下記の諸手段によって増大できる。
The amount of chemically absorbed cesium and/or rubidium can be increased by the following means.

(1)触媒および/または担体を含浸用溶液に長時間曝
すと化学的に吸収されたセシウムおよび/またはルビジ
ウムの量(濃度)が高まる。典型的には含浸は少なくと
も4時間、好ましくは少なくとも8時間、さらに好まし
くは少なくとも16時間継続されるべきである。
(1) Prolonged exposure of the catalyst and/or support to the impregnating solution increases the amount (concentration) of chemically absorbed cesium and/or rubidium. Typically impregnation should continue for at least 4 hours, preferably at least 8 hours, more preferably at least 16 hours.

(2)化学的に吸収されたセシウムおよび/またはルビ
ジウムの量(濃度)は、対応する酸が好ましくは0.1
より小さい一次解離定数を有するような小さな二塩基性
アニオンを有するセシウムおよび/またはルビジウムの
塩、例えば修酸塩または炭酸塩、を用いて含浸すること
により増大できる。
(2) The amount (concentration) of chemically absorbed cesium and/or rubidium is preferably 0.1
It can be enhanced by impregnation with salts of cesium and/or rubidium with small dibasic anions, such as oxalates or carbonates, which have smaller first-order dissociation constants.

硝酸および/または硫酸のような強鉱酸゛の塩は、セシ
ウムおよび/またはルビジウムを溶液中に保持し、およ
び/または触媒中に望ましくない元素の析出物を残こす
傾向があるので余り適当でない。
Salts of strong mineral acids such as nitric acid and/or sulfuric acid are less suitable as they tend to retain cesium and/or rubidium in solution and/or leave undesirable elemental deposits in the catalyst. .

(3)化学的吸収は、低級アルコール(例えばエタノー
ルおよび好ましくはメタノール)と、所望量のセシウム
および/またはルビジウム化合物を溶解させるに足る少
量の水とを含む溶液を用いて含浸することによっても増
大できる。典型的には、そのような溶液は、90%V/
υ以上、好ましくは少なくとも95%V /Vの低級ア
ルコールを含み、その水の量はセシウムおよび/または
ルビジウム化合物を溶解させるに必要最低限の量である
のが好ましい。
(3) Chemical absorption is also increased by impregnation with a solution containing a lower alcohol (e.g. ethanol and preferably methanol) and a small amount of water sufficient to dissolve the desired amount of cesium and/or rubidium compounds. can. Typically such solutions are 90% V/
The lower alcohol content is preferably at least 95% V/V, and the amount of water is preferably the minimum amount necessary to dissolve the cesium and/or rubidium compounds.

(4)化学的に吸収されたセシウムおよび/またはルビ
ジウムの量は、表面が多数の酸サイト(酸部位)を有す
る触媒担体を用いることによっても増大できる。例えば
酸サイトは担体表面積1−当り少なくとも0.003グ
ラム当量、好ましくは少なくとも0008グラム当量で
ある。化学的吸収は少なくともその一部がイオン交換機
構によって進行するのが好ましいこと、そしてそのよう
な酸サイトはそのようなイオン交換のために好ましいも
のであること、が考えられる。適当には、触媒の表面は
ソリ力、アルミナおよびそれらの化合物からなり、ケイ
素原子数とアルミニウム原子数とで表わされるシリカ:
アルミナの比は好ましくはl:10ないしio:ilさ
らに好ましくはl:3ないし3:lである。これらの比
は担体の表面についてだけ適用されるものであって、担
体の本体部分は、所望ならば、アルファ・アルミナ、シ
リカ、アルミノ拳ケイ酸塩、炭化ケイ素、ジルコニウム
またはいずれか他の望ましい物質であってよい。しかし
、適当には、担体はアルファ・アルミナ粒子の集塊体よ
りなり、それらの粒子は融合し合っていても、あるいは
例えばシリカまたはバライタで一体に接合されていても
よい。
(4) The amount of chemically absorbed cesium and/or rubidium can also be increased by using a catalyst support whose surface has a large number of acid sites. For example, the acid sites are present in an amount of at least 0.003 gram equivalents per square inch of support surface area, preferably at least 0.008 gram equivalents. It is contemplated that chemical absorption preferably proceeds at least in part via an ion exchange mechanism, and that such acid sites are preferred for such ion exchange. Suitably, the surface of the catalyst consists of silica, alumina and compounds thereof, expressed by the number of silicon atoms and the number of aluminum atoms:
The ratio of alumina is preferably l:10 to io:il and more preferably l:3 to 3:l. These ratios apply only to the surface of the support; the body portion of the support may, if desired, be made of alpha alumina, silica, aluminosilicate, silicon carbide, zirconium or any other desired material. It may be. Suitably, however, the support consists of an agglomerate of alpha alumina particles, which particles may be fused together or bonded together, for example with silica or baryta.

セシウムおよび/またはルビジウムの吸収のために利用
されうる酸サイトの数を増加させるには、担体の表面の
汚着物を除去してからセシウムおよび/またはルビジウ
ムを導入するのが好ましい。
In order to increase the number of acid sites available for absorption of cesium and/or rubidium, it is preferable to remove contaminants from the surface of the carrier before introducing cesium and/or rubidium.

もし、他のイオン(例:アルカリ金属イオン)または塩
基性物質(例:アミン)が銀浸および分解工程後に残こ
されて存在しているならば、それらは適当な溶剤、例え
ば水で洗浄することにより少なくとも一部除去できる。
If other ions (e.g. alkali metal ions) or basic substances (e.g. amines) are present left behind after the silvering and decomposition steps, they are washed away with a suitable solvent, e.g. water. At least a portion of it can be removed.

もし有機物質が触媒中に析出されていて、セシウムおよ
び/またはルビジウムの化学的吸収を妨害するならば、
そのような有機物質は高温例えば200〜300℃にお
いて例えば酸素を用いて、酸化することにより除去でき
る。酸化は、銀存在表面に影響を与え、そしてセシウム
および/またはルビジウムの吸収に関するその性質を変
えてしまうこともありうるので、セシウムおよび/また
はルビジウム含浸工程の前にそれを還元剤で還元するの
が好ましい。還元剤は例えば水素であってよいが、ホル
ムアルデヒドが好ましい。この還元剤は、触媒を含浸す
るのに用いられる水性溶液中に存在させてもよ(、その
場合には次いで触媒を加熱することにより銀を還元し、
水を蒸発させる。ホルムアルデヒドはその操作中に除か
れて、清浄な表面を残し、その表面上には金属状鋼の粒
子が存在する。
If organic substances are deposited in the catalyst and interfere with the chemical absorption of cesium and/or rubidium,
Such organic materials can be removed by oxidation, for example with oxygen, at high temperatures, for example 200-300°C. Since oxidation can affect the silver-present surface and change its properties with respect to cesium and/or rubidium absorption, it is recommended to reduce it with a reducing agent before the cesium and/or rubidium impregnation step. is preferred. The reducing agent may be, for example, hydrogen, but formaldehyde is preferred. The reducing agent may be present in the aqueous solution used to impregnate the catalyst, in which case the silver is then reduced by heating the catalyst;
Evaporate the water. Formaldehyde is removed during the operation, leaving a clean surface on which particles of metallic steel are present.

多孔質耐熱性担体は、BET(プルナウアー拳エメット
・テラー)法で測定′して、好ましくは005〜1Or
r?/ゾ、さらに好ましくは1.0〜5rr?/’jの
比表面積を有する。
The porous heat-resistant carrier preferably has a temperature of 005 to 1 Or
r? /zo, more preferably 1.0 to 5rr? It has a specific surface area of /'j.

触媒担体は、水銀吸収法で測定して少なくとも20チ、
例えば25〜80%、好ましくは25〜60%、さらに
好ましくは45〜60%の見掛気孔率、および上記木調
気孔率測定法で測定して0.1〜20ミクロン、好まし
くは0.2〜2ミクロンの平均気孔径を有する。
The catalyst support is at least 20 cm as measured by mercury absorption method;
For example, an apparent porosity of 25 to 80%, preferably 25 to 60%, more preferably 45 to 60%, and 0.1 to 20 microns, preferably 0.2 as measured by the wood-like porosity measurement method described above. It has an average pore size of ~2 microns.

銀は、予備成形多孔質耐熱性担体に対して、液体媒、例
えば水の中の銀または酸化銀の分散物の形で、あるいは
金属銀へ還元されうる銀化合物(必要ならば、還元剤、
例えば水素により還元しうる)の溶液で担体を含浸する
ことにより、導入できる。必要ならば、銀化合物を分解
して金属銀とするために熱処理を用いることができる。
The silver is applied to the preformed porous refractory support in the form of a dispersion of silver or silver oxide in a liquid medium, such as water, or in the form of a silver compound that can be reduced to metallic silver (if necessary, a reducing agent,
For example, by impregnating the carrier with a solution of (reducible with hydrogen). If necessary, heat treatment can be used to decompose the silver compound to metallic silver.

適当には、含浸用溶液は、還元剤を含み、その還元剤は
溶液中の銀化合物のアニオン、例えば蟻酸イオン、酢酸
イオン、プロピオン酸イオン、乳酸イオン、酒石酸イオ
ンまたは好ましくは修酸イオンでありうる。還元剤は、
例えばアルデヒド(例:ホルムアルデヒドまたはアセト
アルデヒド)またはアルコール(好ましくは1〜4個の
炭素原子を有するアルコール、例:メタノールまたはエ
タノール)であってもよい。
Suitably, the impregnating solution comprises a reducing agent which is an anion of the silver compound in the solution, such as formate, acetate, propionate, lactate, tartrate or preferably oxalate. sell. The reducing agent is
For example, it may be an aldehyde (eg formaldehyde or acetaldehyde) or an alcohol (preferably an alcohol having 1 to 4 carbon atoms, eg methanol or ethanol).

銀化合物の溶液は、水および/または有機溶剤の溶液で
あってよく、有機溶剤の例としては、脂肪族(好ましく
は1〜4炭素原子)アルコール、多価アルコール(例:
エチレンクリコール、マタはグリ七ロール)、ケトン(
例:アセトン)、エーテル(例ニジオキサンまたはテト
ラヒドロフラン)、カルボン酸(例:酢酸)、エステル
(例:酢酸エチル)または窒素含有塩基(例:ピリジン
またはホルムアミド)がある。有機溶剤は、銀のための
還元剤および/または錯化剤としても機能しうる。
The solution of the silver compound may be a solution in water and/or an organic solvent, examples of organic solvents being aliphatic (preferably 1 to 4 carbon atoms) alcohols, polyhydric alcohols (e.g.
Ethylene glycol, mata is glycol), ketone (
(e.g. acetone), ethers (e.g. dioxane or tetrahydrofuran), carboxylic acids (e.g. acetic acid), esters (e.g. ethyl acetate) or nitrogenous bases (e.g. pyridine or formamide). Organic solvents can also function as reducing agents and/or complexing agents for silver.

銀を、分解性銀化合物の溶液で担体を含浸することによ
り導入する場合には、アンモニアおよび/または窒素含
有塩基を存在させるのが好ましい。
When silver is introduced by impregnating the support with a solution of a degradable silver compound, the presence of ammonia and/or a nitrogen-containing base is preferred.

そのような窒素含有塩基は銀を溶液状に維持する配位子
として適切に作用し、例えばそれはピリジン、アセトニ
トリル、アミン(殊Kl〜6炭素原子の一級または二級
アミン)または好ましくはアンモニアであってよい。そ
の他の適当な窒素含有塩基の例とじては、アクリロニト
リル、ヒドロキシルアミンおよびアルカノールアミン(
例:エタノールアミン)、2〜4個の炭素原子を有する
アルキレンジアミンまたはアミド(例:ホルムアミドも
しくはジメチルホルムアミド)がある。窒素含有塩基は
単独でもしくは混合物で用いることができ、アンモニア
と第2窒素含有塩基との混合物が好ましい。適当には、
窒素含有塩基は水と共に用いられる。非常に適当には、
溶液は硝酸塩と、1〜5個の炭素原子を有する低級アル
キルアミンC例:イソプロピルアミン)とを水に溶解し
たものである。
Such a nitrogenous base suitably acts as a ligand to keep the silver in solution, for example it is pyridine, acetonitrile, an amine (especially a primary or secondary amine with Kl to 6 carbon atoms) or preferably ammonia. It's fine. Examples of other suitable nitrogenous bases include acrylonitrile, hydroxylamine and alkanolamines (
Examples include ethanolamine), alkylene diamines or amides with 2 to 4 carbon atoms (eg formamide or dimethylformamide). Nitrogen-containing bases can be used alone or in mixtures, with mixtures of ammonia and a second nitrogen-containing base being preferred. Appropriately,
Nitrogen-containing bases are used with water. Very appropriately,
The solution is a nitrate and a lower alkylamine having 1 to 5 carbon atoms (eg isopropylamine) dissolved in water.

別法として、溶液は中性または酸性溶液であってもよく
、例えばそれは鋏カルボン酸塩、例えば蟻酸塩、酢酸塩
、プロピオン酸塩、修酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩また
は好ましくは乳酸塩の溶液、あるいは硝酸銀の溶液であ
ってもよい。
Alternatively, the solution may be a neutral or acidic solution, for example it may be a scissor carboxylate, such as a formate, an acetate, a propionate, an oxalate, a citrate, a tartrate or preferably a lactate. or a solution of silver nitrate.

溶液は3〜50重量%の銀を含むのが好ましい。Preferably, the solution contains 3 to 50% silver by weight.

含浸操作は、一段階で、あるいは所望ならば1またはそ
れ以上繰返して(多段階)で実施しうる。
The impregnation operation can be carried out in one step or, if desired, in one or more repetitions (multi-step).

繰返し含浸によって、触媒の一層高い銀含量が達成しう
る。
Higher silver contents of the catalyst can be achieved by repeated impregnations.

銀化合物は、一般に100〜350°Cで例えば15分
ないし24時間にわたって、好ましくは酸素の実質的な
不存在下で(例えば窒素のような不活性ガスの存在下で
)加熱することにより銀にまで還元できる。
Silver compounds are generally converted to silver by heating at 100 to 350°C for, for example, 15 minutes to 24 hours, preferably in the substantial absence of oxygen (e.g., in the presence of an inert gas such as nitrogen). It can be reduced to

触媒の銀含量のうちのほとんどが、io、oo。Most of the silver content of the catalyst is io, oo.

オングストローム以下、好ましくは20〜10.000
オングストローム、さらに好ましくは40〜s、ooo
オングストロームの等価直径を有して担体に接着してい
る独立粒子の形態で存在するのが好ましい。「等価直径
」とは、1個の粒子と同じ銀量の1個の球体の直径を意
味するものである。
Angstrom or less, preferably 20 to 10,000
Angstrom, more preferably 40~s, ooo
Preferably, it is present in the form of independent particles having an equivalent diameter of angstroms and being adhered to the carrier. "Equivalent diameter" means the diameter of one sphere with the same amount of silver as one particle.

好ましくは、少なくとも80%の銀が上記範囲内の等価
直径を有する粒子として存在する(その銀の量は、当該
範囲内に入る粒子の数に関して判定されるものである)
。銀は、銀および/または酸化銀として存在してよく、
通常は酸化銀の表面層を有する銀粒子の形で存在するも
のと考えられる。銀粒子の大きさは、走査電子顕微鏡に
より測定できる。
Preferably, at least 80% of the silver is present as particles having an equivalent diameter within the above range (the amount of silver being determined with respect to the number of particles falling within the range).
. Silver may be present as silver and/or silver oxide;
It is thought that it usually exists in the form of silver particles having a surface layer of silver oxide. The size of silver particles can be measured using a scanning electron microscope.

触媒は好ましくは3〜50重量多さらに好ましくは5〜
15重量−の銀を含む。
The catalyst is preferably 3-50% by weight, more preferably 5-50% by weight.
Contains 15 by weight of silver.

ルビジウムおよび/またはセシウムは、銀化合物の溶液
での含浸の前、膣中または後に担体へ導入できるが、銀
化合物での含浸中のルビジウムおよび/またはセシウム
の損失、または好ましくない部位へのルビジウムおよび
/またはセシウムの再沈着を防ぐには、含浸後にルビジ
ウムおよび/またはセシウムを導入するのが好ましく、
そして銀化合物を再沈着を防ぐには銀化合物の金属銀へ
の分解工程後にルビジウムおよび/またはセシウムを導
入するのが好ましい。促進剤は、適当には、促進剤元素
の化合物の溶液として導入され、その溶液は水および/
または有機溶剤の溶液であってよい。既に、アルキレン
をアルキレンオキシドとする酸化反応に用いられた触媒
を含浸しようとする場合、それは、触媒が既に1または
それ以上の促進剤を含むか否かにかかわらず実施しうる
Rubidium and/or cesium can be introduced into the carrier before, intravaginally or after impregnation with a solution of a silver compound, but the loss of rubidium and/or cesium during impregnation with a silver compound or the introduction of rubidium and In order to prevent redeposition of cesium, it is preferable to introduce rubidium and/or cesium after impregnation.
In order to prevent redeposition of the silver compound, it is preferable to introduce rubidium and/or cesium after the step of decomposing the silver compound into metallic silver. The promoter is suitably introduced as a solution of a compound of the promoter element, the solution being in water and/or
Alternatively, it may be a solution of an organic solvent. If one wishes to impregnate a catalyst that has already been used in the oxidation reaction of alkylene to alkylene oxide, this can be done whether or not the catalyst already contains one or more promoters.

水で抽出されえない状態で担体中の成分とじて存在する
セシウムおよび/またはルビジウムは、触媒に寄与しな
いので促進剤としては考慮しないものとする。
Cesium and/or rubidium present as components in the carrier in a state that cannot be extracted with water are not considered as promoters since they do not contribute to the catalyst.

本発明は、上記の如き触媒を用いて対応するオレフィン
を酸素で酸化することによるアルキレンオキシド例えば
エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの製造方法
も提供する。
The present invention also provides a process for producing alkylene oxides such as ethylene oxide and propylene oxide by oxidizing the corresponding olefins with oxygen using catalysts as described above.

そのような酸化反応におけるエチレンまたはプロピレン
の分圧は、0.1〜30バール、好ましくは1〜30バ
ールでありうる。全圧は1〜100絶対バール、好まし
くは3〜100絶対ノく−ルでありうる。酸素:エチレ
ンもしくはプロピレンのモル比は005〜100の範囲
であってよい。酸素の分圧は0.01(好ましくはOl
)〜20ノ(−ル、好ましくは0.1〜20バールであ
りうる。酸素は、例えば空気または工業用酸素の形で供
給しうる。稀釈剤、例えばヘリウム、窒素、アルゴンお
よび/または二酸化炭素および/または好ましくはメタ
ンは、全体の容積の10〜80%、好ましくは40〜7
0%の割合で存在してよい。エタンも好ましくは0.1
〜5容量チの範囲で存在してよい。爆発限界の外側のガ
ス組成を用いて運転することが必要である。
The partial pressure of ethylene or propylene in such an oxidation reaction may be between 0.1 and 30 bar, preferably between 1 and 30 bar. The total pressure may be between 1 and 100 bars absolute, preferably between 3 and 100 bars absolute. The molar ratio of oxygen:ethylene or propylene may range from 0.05 to 100. The partial pressure of oxygen is 0.01 (preferably Ol
) to 20 bar, preferably 0.1 to 20 bar. Oxygen may be supplied, for example, in the form of air or industrial oxygen. Diluents, such as helium, nitrogen, argon and/or carbon dioxide. and/or preferably methane is 10-80% of the total volume, preferably 40-7%
May be present in a proportion of 0%. Ethane is also preferably 0.1
It may be present in a range of 5 to 5 volumes. It is necessary to operate with gas compositions outside the explosive limits.

温度は適当には200〜300℃、好ましくは210〜
290℃の範囲である。接触時間は、エチレンまたはプ
ロピレンの0.1〜70%、例えば2〜20チ、好まし
くは5〜20%を反応させるに足るに充分であるべきで
あり、未反応のエチレンまたはプロピレンは再循環させ
るのが適当である。
The temperature is suitably 200-300°C, preferably 210-300°C.
The temperature range is 290°C. The contact time should be sufficient to react 0.1-70% of the ethylene or propylene, such as 2-20%, preferably 5-20%, with unreacted ethylene or propylene being recycled. is appropriate.

反応調節剤を存在させるのが適当である。適当な反応調
節剤は塩素を有するものであり、例えば、1〜6個の炭
素原子を有する塩素化アルケン類(例:塩化メチル、塩
化t−ブチル)、ジクロロメタン、クロロホルム、塩素
化ビフェニル、塩素化ポリフェニル、塩素化ベンゼン類
(例えばモノクロルベンゼン)、または特に塩化ビニル
もしくは二塩化エチレンである。反応調節剤の濃度はそ
の化学的種類によって左右され、例えば二塩化エチレン
の場合には0.02〜10 ppm(wt )好ましく
は005〜5 ppm (wt )存在させるの力1普
通であり、塩化ビニルの場合には0.05〜20ppm
cwt)、好ましくは0.1〜l Oppm(wt )
存在させるのが適当である。
Suitably, reaction regulators are present. Suitable reaction regulators are those containing chlorine, for example chlorinated alkenes having 1 to 6 carbon atoms (e.g. methyl chloride, t-butyl chloride), dichloromethane, chloroform, chlorinated biphenyls, chlorinated polyphenyls, chlorinated benzenes (eg monochlorobenzene), or especially vinyl chloride or ethylene dichloride. The concentration of the reaction modifier depends on its chemical type, for example from 0.02 to 10 ppm (wt) for ethylene dichloride, preferably from 0.05 to 5 ppm (wt). 0.05-20ppm for vinyl
cwt), preferably 0.1-l Oppm (wt)
It is appropriate to have it exist.

我々は、適切な濃度のそのような反応調節剤(殊に塩化
ビニル)を用いると、極めて良好な選択率が保証されう
ろことを発見した。
We have found that with appropriate concentrations of such reaction regulators (in particular vinyl chloride) very good selectivities may be ensured.

反応は、我々の英国特許出願第81−02119号明細
書に記載のように実施するのが適当であろう。
The reaction may suitably be carried out as described in our UK Patent Application No. 81-02119.

実施例1 銀付着触媒を作るのに下記担体Aを用いた。担体Aは、
アルファ・アルミナからなり、表面積2.1m’zl、
気孔直径07ミクロンおよび気孔容積0.37cd/9
であり、その表面上にシリカを付着させることにより0
゜6%(wt)のシリカを含んでいた(X線光電子分光
分析により測定して表面Sj:At比は10%であった
)。
Example 1 The following carrier A was used to make a silver-deposited catalyst. Carrier A is
Made of alpha alumina, surface area 2.1 m'zl,
Pore diameter 07 microns and pore volume 0.37 cd/9
By depositing silica on the surface, 0
6% (wt) silica (surface Sj:At ratio was 10% as determined by X-ray photoelectron spectroscopy).

水性イソプロピルアミン中の硝酸銀の溶液(55ワのA
(7NO3,38gのイソプロピルアミンを水で100
−としたもの)を上記担体に20分間含浸させて銀を導
入した。過剰溶液を流下除去した後、含浸担体を90℃
で3時間乾燥し、次いで硝酸塩を9時間にわたって温度
を110°Cから240℃へ上昇させて分解した。この
乾燥および熱分解工程は再循環窒素雰囲気中で実施した
。この触媒(A)は13%(w/w)の銀を含んでいた
A solution of silver nitrate in aqueous isopropylamine (55% A
(7NO3, 38g of isopropylamine in water to 100%
-) was impregnated into the above carrier for 20 minutes to introduce silver. After draining off the excess solution, the impregnated carrier was heated to 90°C.
for 3 hours, and then the nitrates were decomposed by increasing the temperature from 110°C to 240°C over 9 hours. This drying and pyrolysis step was carried out in a recycled nitrogen atmosphere. This catalyst (A) contained 13% (w/w) silver.

触媒Aを、2%(v/υ)の水を含むメタノール中の修
酸セシウム溶液で室温において4時間含浸した。その溶
液の合計容積は、銀付着触媒の気孔を満たすに必要な容
積の3倍であった。触媒を強制窒素炉中で1時間120
℃で乾燥した。触媒のセシウム含量、および触媒の気孔
中の溶液中に存在すると推定されるセシウム濃度から決
定した強(すなわち化学的)吸収セシウムと弱吸収セシ
ウムとの間の分布を表1に、最終触媒のセシウム濃度と
共に示す。
Catalyst A was impregnated with a solution of cesium oxalate in methanol containing 2% (v/υ) water for 4 hours at room temperature. The total volume of the solution was three times the volume required to fill the pores of the silver-deposited catalyst. The catalyst was placed in a forced nitrogen furnace for 1 hour at 120°C.
Dry at °C. Table 1 shows the cesium content of the catalyst and the distribution between strongly (i.e. chemically) absorbed cesium and weakly absorbed cesium determined from the estimated cesium concentration present in solution in the pores of the catalyst. Shown with concentration.

実施例2 触媒Aを水で95℃において16時間にわたり、触媒I
 Kg当り41の液体(水)毎時空間速度で洗浄した。
Example 2 Catalyst A was mixed with water at 95° C. for 16 hours and catalyst I
Washed at a space velocity of 41 liquid (water) per kg per hour.

水を流下除去後、触媒を180°Cで15時間乾燥して
、これを触媒Bとした。
After draining off the water, the catalyst was dried at 180° C. for 15 hours and designated as Catalyst B.

触媒Bを実施例1の触媒Aと同じ方法で含浸した。セシ
ウム分析値を表2に示す。強(吸着されたセシウムの濃
度は触媒Aのほぼ2倍であった。
Catalyst B was impregnated in the same manner as catalyst A in Example 1. The cesium analysis values are shown in Table 2. Strong (the concentration of adsorbed cesium was almost twice that of catalyst A).

この操作を繰返えしたが、触媒Aは同一の方法を用いて
異なる時間で洗浄した。次いで実施例1のようにしてセ
シウムを加えたが、修酸セシウムの濃度は1.923 
’i/lであった。洗浄時間および性能を表1に示す。
This operation was repeated, but catalyst A was washed using the same method but for different times. Cesium was then added as in Example 1, but the concentration of cesium oxalate was 1.923.
It was 'i/l. The cleaning time and performance are shown in Table 1.

選択性の測定 上記各触媒をエチレン酸化活性について試験した。反応
は、30%のエチレン、8%の酸素、06チのエタン、
4チの二酸化炭素、0.8ppmの塩化ビニル、0.8
ppmの塩化エチル、残部の窒素からなるガス混合物を
、触媒上に16);−ルの圧力で、3,000/時のガ
ス毎時空間速度で通すことにより実施した。温度は、4
0%の酸素転化率において触媒I Kg当り毎時4モル
のエチレンが転化する反応速度を与えるように調節した
Determination of Selectivity Each of the catalysts described above was tested for ethylene oxidation activity. The reaction consists of 30% ethylene, 8% oxygen, 06% ethane,
4% carbon dioxide, 0.8ppm vinyl chloride, 0.8
This was carried out by passing a gas mixture consisting of ppm of ethyl chloride, balance nitrogen over the catalyst at a pressure of 16) liters and a gas hourly space velocity of 3,000/hour. The temperature is 4
The reaction rate was adjusted to give a conversion of 4 moles of ethylene per hour per kg of catalyst at 0% oxygen conversion.

選択率(消費エチレン100モル当り生成したエチレン
オキシドのモル数)およびそれが得られた温度を下記の
表に示す。
The selectivity (moles of ethylene oxide produced per 100 moles of ethylene consumed) and the temperatures at which they were obtained are shown in the table below.

表   1 A+Cs 表    2 実施例3 下記担体Bを用いて、実施例1と同じ方法で触媒を作っ
た。
Table 1 A+Cs Table 2 Example 3 A catalyst was produced in the same manner as in Example 1 using the following carrier B.

担体Bはアルファ・アルミナよりなり、表面積2.1m
’zl、気孔直径06ミクロン、気孔容積0.30i/
!?であり、0.6%の71j力を含んでl、)だ(重
量係−表面における5jSAff比を113チ)。
Support B is made of alpha alumina and has a surface area of 2.1 m.
'zl, pore diameter 06 microns, pore volume 0.30i/
! ? , including 71j force of 0.6%) (weight factor - 5jSAff ratio at the surface is 113ch).

この触媒(触媒C)を、触媒I Kg当り41の液体(
水)毎時空間速度で95°Cで8時間洗浄した。
This catalyst (catalyst C) was mixed with 41 ml of liquid per kg of catalyst (catalyst C).
Water) Washed at 95°C for 8 hours at hourly space velocity.

水を流下除去後、それを180℃で15分間乾燥して触
媒りとした。
After draining off the water, it was dried at 180° C. for 15 minutes to obtain a catalyst.

触媒りを、2チυ/Vの水を含むメタノール中の炭酸ル
ビジウム溶液で室温において16時間含浸した。使用し
た溶液の容積は触媒担体の気孔を満たすのに必要とされ
る量の4.5倍であった。溶液中のルビジウムの濃度は
1.07’J/lであった。
The catalyst was impregnated with a solution of rubidium carbonate in methanol containing 2 μ/V of water for 16 hours at room temperature. The volume of solution used was 4.5 times that required to fill the pores of the catalyst support. The concentration of rubidium in the solution was 1.07'J/l.

これを触媒Eとする。ルビジウムの分析値を表3に示す
This is designated as catalyst E. The analytical values for rubidium are shown in Table 3.

実施例4(比較) 触媒りを硝酸ルビジウム水溶液で室温において4時間含
浸した。溶液の容積およびルビジウムの濃度は実施例3
と同じであった。この触媒をFとする。ルビジウムの分
析値を表3に示す。
Example 4 (Comparative) A catalyst was impregnated with an aqueous rubidium nitrate solution at room temperature for 4 hours. The volume of the solution and the concentration of rubidium are as in Example 3.
It was the same. This catalyst is designated as F. The analytical values for rubidium are shown in Table 3.

表    3 251−Table 3 251-

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)アルケンを酸素で酸化することによるアルキレン
オキシドの製造用の触媒であって、全触媒の重量の1〜
当り担体の表面に化学的に吸収された少なくとも0.0
03グラム当量のセシウムおよび/またはルビジウムを
含む多孔質耐熱性担体上の銀からなる上記触媒。
(1) A catalyst for the production of alkylene oxide by oxidizing alkenes with oxygen, which
at least 0.0% chemically absorbed onto the surface of the carrier per
The above catalyst consists of silver on a porous refractory support containing 0.3 gram equivalents of cesium and/or rubidium.
(2)化学的に吸収されたセシウムおよび/またはルビ
ジウムの量は、担体1g当りの表面積の12につき、全
触媒の40(J−3000ppmに当るものである特許
請求の範囲第1項に記載の触媒。
(2) The amount of chemically absorbed cesium and/or rubidium is 40 (J-3000 ppm) of the total catalyst per 12 of the surface area per gram of carrier. catalyst.
(3)5〜15重量%の銀を含む特許請求の範囲第1ま
たは2項に記載の触媒。
(3) A catalyst according to claim 1 or 2 containing 5 to 15% by weight of silver.
(4)特許請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載の触
媒を製造する方法であって、触媒および/または触媒担
体を含浸用溶液に少なくとも8時間曝すことによってセ
シウムおよび/またはルビジウムを触媒に導入するとと
;触媒を、小さな二塩基性アニオンを有するセシウムお
よび/またはルビジウムの塩の溶液と接触させろこと;
および/または、触媒を、低級アルコールと少量の水と
を含むセシウムおよび/またはルビジウム化合物の水溶
液と接触させること;を特徴とする触媒の製法。
(4) A method for producing the catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein cesium and/or rubidium is removed by exposing the catalyst and/or catalyst carrier to an impregnating solution for at least 8 hours. Upon introduction to the catalyst; contacting the catalyst with a solution of a salt of cesium and/or rubidium with a small dibasic anion;
and/or bringing the catalyst into contact with an aqueous solution of a cesium and/or rubidium compound containing a lower alcohol and a small amount of water.
(5)特許請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載の触
媒を製造する方法であって、銀化合物の溶液で担体を含
浸し、その銀化合物を分解することにより金属銀とする
ことにより導入された金属銀を含む触媒に対して、ルビ
ジウムおよび −/またはセシウムを導入することを特
徴とする触媒の製法。
(5) A method for producing the catalyst according to any one of claims 1 to 3, comprising impregnating a carrier with a solution of a silver compound and decomposing the silver compound to obtain metallic silver. 1. A method for producing a catalyst, which comprises introducing rubidium and/or cesium into a catalyst containing metallic silver.
(6)特許請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載され
、または特許請求の範囲第4または5項に記載の方法で
製造された触媒の存在下に、かつ塩素含有反応調節剤の
存在下に、エチレンを酸素で酸化することからなるエチ
レンオキシドの製法。
(6) In the presence of a catalyst described in any one of claims 1 to 3 or produced by the method described in claim 4 or 5, and a chlorine-containing reaction regulator. A process for producing ethylene oxide consisting of oxidizing ethylene with oxygen in the presence of oxygen.
JP57234924A 1981-12-30 1982-12-27 Catalyst for producing alkylene oxide Pending JPS58119344A (en)

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