JPS6136978B2 - - Google Patents

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JPS6136978B2
JPS6136978B2 JP53082149A JP8214978A JPS6136978B2 JP S6136978 B2 JPS6136978 B2 JP S6136978B2 JP 53082149 A JP53082149 A JP 53082149A JP 8214978 A JP8214978 A JP 8214978A JP S6136978 B2 JPS6136978 B2 JP S6136978B2
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silver
graphite
support
ethylene
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JP53082149A
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Japanese (ja)
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JPS5418493A (en
Inventor
Marii Kogunion Jan
Kerubunaaru Jatsuku
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PEE SEE UU KAA PURODEYUI SHIMIIKU YUJIINU KUURUMAN
Original Assignee
PEE SEE UU KAA PURODEYUI SHIMIIKU YUJIINU KUURUMAN
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Publication date
Application filed by PEE SEE UU KAA PURODEYUI SHIMIIKU YUJIINU KUURUMAN filed Critical PEE SEE UU KAA PURODEYUI SHIMIIKU YUJIINU KUURUMAN
Publication of JPS5418493A publication Critical patent/JPS5418493A/en
Publication of JPS6136978B2 publication Critical patent/JPS6136978B2/ja
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    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はオレフインを気相でエポキシ化する際
の黒鉛支持体に担持させた銀を基材とする触媒に
関し、更に詳しく言えばこの技術によりエチレン
と分子状酸素とからエチレンオキシドを製造する
ための触媒に関する。 一般的に言えば、エチレンオキシドの製造は、
アルミナ、シリカ/アルミナ、マグネシア、軽
石、ジルコニア、粘土、セラミツク、石綿、天然
又は人造ゼオライト又はシリコンカーバイドより
主としてなる耐火性で不活性の支持体に沈着させ
た銀を基材とする触媒相上で酸素とエチレンとを
反応させることにより管状の固定床反応器中で気
相で行う。従来技術では一般に1g当り数m2以下
の比表面積を有するα−アルミナを基材とする支
持体が好ましい。この比表面積はザ ジヤーナル
オブ ジ アメリカン ケミカル ソサイアテ
イ(The Journal of the American Chemical
Society)60巻、309頁、1938にブルナウアー、エ
メツト及びテーラによつて記載されたB.E.T.法
として知られる窒素吸着法によつて測定する。こ
れらの支持体の別の重要な特性は多孔度であり、
これは一般に高く;30〜60容量%であり大きな半
径の細孔よりなる。即ちフランス特許第2006849
号及び第2253747号明細書には1〜15μの細孔半
径が記載され、フランス特許第2117189号明細書
には2〜40μの細孔半径が記載され、フランス特
許第2243193号明細書には10〜300μの細孔半径が
記載され、最後にフランス特許第2029751号明細
書には200〜1500μの細孔半径が記載されてい
る。 本発明者が見出した所によると、Le Carbone
Lorraine社によつて最近発表されしかもフランス
特許第2315482号及びフランス特許出願第7714581
号明細書の主題を成す如き或る黒鉛を支持体とし
て用いることにより良好な選択率で且つ従来技術
で記載される触媒の生産率よりも高い生産率でオ
レフイン類の接触エポキシ化特にエチレンの接触
エポキシ化を実施し得るものである。これらの新
規な黒鉛化(graphited)支持体又は黒鉛化材料
は次の点を特徴としている; (イ) 完全な耐酸化性。 (ロ) 十分に高い粒度分布、50μ〜10mmの粒度分布
で工業反応器に使用し得る。 (ハ) 触媒の製造中又は該触媒を取扱う間又は該触
媒で操作する間に粉塵(ダスト)の生成を回避
する満足な機械的特性。 (ニ) 10m2/g以下、好ましくは0.1〜2m2/gの
低い比表面積。 (ホ) 6.6μより小さい又は6.6μより大きい細孔半
径の分野で粒度分布により種々に分布した0.1
〜0.4cm3/gの全気孔容積。0.7mm以下の低い粒
度については、6.6μより大きい半径の細孔よ
りなる大きな気孔(macroporosity)は低いも
のであることができ、全多孔度の90%にも達し
得る多孔度の重要部分は50A〜6.6μの細孔半
径の分野に集中することができる。より大きい
粒度については、前記した小さな気孔の分野に
加えて、200μに達し得る細孔半径よりなる大
きな多孔度を有することが必要である。この大
きな多孔度は全多孔度の50〜90%を成し得る。 本発明によると、多孔質人造黒鉛又は多孔質黒
鉛含有物質上に担持された銀を基剤とする、エチ
レン系炭化水素と酸素又は酸素含有ガス状混合物
との反応によるエポキシドの気相合成用の触媒に
おいて、前記黒鉛型支持体がつぎの要件、すなわ
ち10m2/g以下の比表面積、50μ〜10mmの粒度、
0.1〜0.4cm3/gの全気孔容積及び支持体の粒度が
0.7mmより大である場合には6.6μより小さい半径
をもつ気孔が全気孔容積の60%までを構成し、一
方支持体の粒度が0.7mm又はそれ以下である場合
には6.6μより小さい半径をもつ気孔が全気孔容
積の90%までを構成するような気孔分布をもつこ
とを特徴とする、黒鉛型支持体上に担持された銀
を基剤とするエポキシドの気相合成用触媒が提供
される。 これらの多孔質の人造黒鉛は球形、錠剤、環
形、塊状物又は押出成形品の如き極めて種々の形
で得ることができる。 この新しい型式の支持体によつて生起される前
記の改良は2つであり、より良い選択率を伴うエ
チレンオキシドのより高い生産率を得ることがで
きる。この改良は黒鉛の組織及び構造に起因する
ことができるがまた反応帯域で生成した熱量を急
速に除去することができるこれらの黒鉛固体の良
好な熱伝導度にも起因することができる。この熱
量の急速な除去はエチレンオキシドが二酸化炭素
に熱分解する反応を制限し、従つて高い生産率を
可能とする。従来技術においては、良好な熱伝導
体である支持体を用いる多数の試みが成されてい
るが、これらの支持体は決定した組織で得ること
が困難な固体である。支持体として金属(英国特
許第1133484号明細書)、フエローシリコン(ドイ
ツ特許第1093344号明細書)、マグネタイト(米国
特許第2593156号明細書)、シリコンカーバイド
(英国特許第1133484号明細書)を認めることがで
きる。 フランス特許第1079601号明細書及び英国特許
第775218号明細書並びにドイツ特許第1066569号
明細書にはエチレンオキシドの合成に銀用の支持
体として黒鉛を用いることも見出される。 フランス特許第1079601号明細書は用いた黒鉛
の組織特性;粒度、多孔度、比表面積更には良好
な吸収能力を何ら定義しておらず、要求される唯
一の品質は該固体の完全な脱脂(de−oiling)に
限定される。このフランス特許の触媒を1.100〜
1200Kgの装入量について試験し、これらの条件下
では得られる生産率は低く、大気圧での試験につ
いては1時間当り且つ触媒の1当り15g以下の
エチレンオキシドであり、10バール下で行つた試
験については115g程度のエチレンオキシドであ
る。この後者の場合に挙げた選択率は60〜68%で
あり不十分である。 ドイツ特許第1066559号明細書は3mの長さと
25mmの直径とを有する反応器で単一の試験を極め
て簡単に記載している。用いた人造黒鉛は限定さ
れておらず該特許の出願人は55%を越えない不十
分な選択率を伴う低い生産率を指摘している。 その故前記した条件よりも不利な条件下で30ml
の装入量で単独に試験したが、本発明で提案した
新しい触媒は明らかに優れていることが見出され
た。従来技術で用いた銀含量よりもずつと低い銀
含量を用いると、即ち75〜500g/の代りに100
〜250g/の銀を用いると、大気圧での一連の
試験で70〜76%の選択率が得られ、然るに20バー
ル下では触媒の1当り且つ1時間当り140gの
エチレンオキシドの生産率について選択率は71%
に達する。 これらの新規触媒の製造は何らの問題も生起せ
ず、従来法によつて実施することができる。特に
揮発性溶剤に入れた溶液又は懸濁液で銀の化合物
を含浸又は被覆し、続いてこれを支持体上の銀金
属に転化させ得る処理により2段階での公知の要
領で操作することができる。 用いる銀化合物は塩であることができ、硝酸
塩、ギ酸塩、乳酸塩、クエン酸塩、炭酸塩、シユ
ウ酸塩、サリチル酸塩、酢酸塩、硫酸塩、プロピ
オン酸塩、マレイン酸塩、リンゴ酸塩、マロン酸
塩、フタル酸塩、酒石酸塩、グリコール酸塩、コ
ハク酸塩、酸化物、水酸化物、アセチリド又はケ
テナイド(ケテンCH2=COの金属誘導体)であ
ることができ、あるいは含窒分子、アンモニア、
アクリロニトリル、ピリジン、エタノールアミ
ン、エチレンジアミン又はβ−ジケトンとの銀塩
の錯化合物であることができる。用いた主要溶剤
又は懸濁液は水、アセトン、軽アルコール、エー
テル、ピリジン、エチレングリコール、ジエチレ
ングリコール又は塩素化溶剤である。 これらの化合物を銀金属又はその酸化物に転化
させ得る全ての技術例えば沈澱技術、不活性、酸
化又は還元雰囲気での熱分解技術及び化学的還元
技術を黒鉛又は黒鉛化材料の存在下に応用し得
る。特に適当な処理は次の条件下で酢酸銀を支持
体上に熱分解することである;20゜/時の速度で
20℃から280℃まで温度を上昇させ、続いて280〜
300℃で10〜30時間高温状態にし、操作全体は場
合によつては酸素又は水素を加えながら窒素で掃
気しながら行う。 これらの触媒に0〜2重量%の通常の含量で、
全て銀の代表的な固体促進剤;K,Ca,Cs,
Ba,Pt,Ni,Sn,Cd,Sr,Li,Mg,Na,Rb,
Au,Cu,Zn,La,Ce,Th,Be,Sb,Bi,Ti,
Pd,Ir,Os,Ru,Fe,Alを加えることができ
る。 これらの元素は金属状態であるいは酸化物の形
又は化合物の形で最終触媒に見出すことができ
る。 炭化水素の或るハロゲン化誘導体を反応剤に少
量で加えると本発明による触媒の選択率を増大さ
せることも見出された。ガスの全容量について計
算して1ppmの最大濃度で1,2−ジクロロエタ
ンを用いると特に有用であることが見出された。
本発明を次の実施例により説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。以下の比較例及
び実施例は本発明の触媒の製造及び使用を説明す
るものである。これらの実施例で得られた結果を
エチレンの全転化率、選択率及び生産率により表
わす。 エチレンの全転化率(O.C.R.)は次の如くで
ある O.C.R.=転化したエチレンのモル数/装入したエチレン
のモル数×100 エチレンオキシドへの転化の選択率(S.E.O.
)は次の如くである。 S.E.O. =生成したエチレンオキシドのモル数/転化したエチ
レンのモル数×100 生産率(Pg)は次の如くである。 Pg=触媒の1当り且つ1時間当りに製造し
たエチレンオキシドのg数。 実施例 1 回転蒸発器に載置した固体用のフラスコに、
Societe Le Carbone Lorraine社により製造され
た人造黒鉛42.5gを装入し、該黒鉛の組織特性を
表1に示す。
The present invention relates to a catalyst based on silver supported on a graphite support for the gas phase epoxidation of olefins, and more particularly to a catalyst for producing ethylene oxide from ethylene and molecular oxygen by this technique. Regarding. Generally speaking, the production of ethylene oxide is
on a silver-based catalyst phase deposited on a refractory, inert support consisting essentially of alumina, silica/alumina, magnesia, pumice, zirconia, clay, ceramic, asbestos, natural or artificial zeolite or silicon carbide. It is carried out in the gas phase in a tubular fixed bed reactor by reacting oxygen and ethylene. In the prior art, supports based on α-alumina having a specific surface area of several m 2 per gram or less are generally preferred. This specific surface area is calculated by The Journal of the American Chemical Society.
It is measured by the nitrogen adsorption method known as the BET method described by Brunauer, Emmett, and Taylor in 1938, Vol. 60, p. 309, 1938. Another important property of these supports is porosity,
This is generally high; 30-60% by volume and consists of large radius pores. i.e. French Patent No. 2006849
No. 2,253,747 describes a pore radius of 1 to 15μ, French Patent No. 2,117,189 describes a pore radius of 2 to 40μ, and French Patent No. 2,243,193 describes a pore radius of 1 to 15μ. Pore radii of ~300μ are described, and finally FR 2029751 describes pore radii of 200 to 1500μ. According to the inventor's findings, Le Carbone
Recently published by Lorraine and French Patent No. 2315482 and French Patent Application No. 7714581
The catalytic epoxidation of olefins, in particular of ethylene, with good selectivity and with production rates higher than those of the catalysts described in the prior art by using certain graphites as a support, such as those forming the subject of this specification. Epoxidation can be carried out. These new graphitized supports or materials are characterized by: (a) complete oxidation resistance; (b) It can be used in industrial reactors with a sufficiently high particle size distribution of 50μ to 10mm. (c) Satisfactory mechanical properties to avoid the formation of dust during the preparation of the catalyst or during handling or operation with the catalyst. (d) Low specific surface area of 10 m 2 /g or less, preferably 0.1 to 2 m 2 /g. (e) 0.1 pores distributed in various ways according to the particle size distribution in the field of pore radius smaller than 6.6μ or larger than 6.6μ
Total pore volume of ~0.4 cm 3 /g. For low particle sizes below 0.7 mm, the macroporosity consisting of pores with a radius larger than 6.6 μ can be low, and a significant part of the porosity can reach up to 90% of the total porosity. Can be concentrated in the field of pore radius ~6.6μ. For larger particle sizes, in addition to the small pore fields mentioned above, it is necessary to have a large porosity, consisting of a pore radius that can reach 200μ. This large porosity can constitute 50-90% of the total porosity. According to the invention, a method for vapor phase synthesis of epoxides based on silver supported on porous artificial graphite or porous graphite-containing materials by reaction of ethylene hydrocarbons with oxygen or oxygen-containing gaseous mixtures is provided. In the catalyst, the graphite type support meets the following requirements: a specific surface area of 10 m 2 /g or less, a particle size of 50 μ to 10 mm,
Total pore volume and support particle size of 0.1-0.4 cm 3 /g
If the particle size of the support is 0.7 mm or less, pores with a radius smaller than 6.6 μ will constitute up to 60% of the total pore volume if the particle size is larger than 0.7 mm. Provided is a catalyst for the vapor phase synthesis of silver-based epoxides supported on a graphite-type support, characterized in that the pores have a pore distribution that constitutes up to 90% of the total pore volume. be done. These porous artificial graphites can be obtained in a wide variety of shapes, such as spheres, tablets, rings, blocks or extrudates. The aforementioned improvements caused by this new type of support are twofold, allowing higher production rates of ethylene oxide with better selectivity to be obtained. This improvement can be attributed to the texture and structure of the graphite, but also to the good thermal conductivity of these graphite solids, which can quickly remove the amount of heat generated in the reaction zone. This rapid removal of heat limits the thermal decomposition of ethylene oxide to carbon dioxide, thus allowing high production rates. In the prior art, many attempts have been made to use supports that are good thermal conductors, but these supports are solids that are difficult to obtain with a defined texture. Metal (British Patent No. 1133484), ferro silicon (German Patent No. 1093344), magnetite (US Patent No. 2593156), silicon carbide (British Patent No. 1133484) is used as a support. I can admit it. The use of graphite as a support for silver in the synthesis of ethylene oxide is also found in French Patent No. 1079601 and British Patent No. 775218 and German Patent No. 1066569. French Patent No. 1079601 does not define any textural properties of the graphite used; particle size, porosity, specific surface area or even good absorption capacity; the only quality required is complete degreasing of the solid ( de-oiling). This French patent catalyst from 1.100
Tested on a charge of 1200Kg, under these conditions the production rates obtained are low, less than 15g ethylene oxide per hour and per catalyst for tests at atmospheric pressure, tests carried out under 10 bar. About 115g of ethylene oxide. The selectivity cited in this latter case is 60-68%, which is insufficient. German Patent No. 1066559 specifies a length of 3 m.
A single test is described very briefly in a reactor with a diameter of 25 mm. The artificial graphite used is not limited and the applicant of the patent points out a low production rate with insufficient selectivity of not more than 55%. Therefore, under conditions less favorable than those mentioned above, 30 ml
The new catalyst proposed in the present invention was found to be clearly superior. Using a much lower silver content than that used in the prior art, i.e. 100 g/l instead of 75-500 g/
Using ~250 g/silver, a selectivity of 70-76% was obtained in a series of tests at atmospheric pressure, whereas under 20 bar the selectivity was lower for a production rate of 140 g of ethylene oxide per catalyst and per hour. is 71%
reach. The production of these new catalysts does not pose any problems and can be carried out by conventional methods. It is possible to operate in a known manner in two steps, in particular by impregnating or coating a compound of silver with a solution or suspension in a volatile solvent, followed by a treatment capable of converting this to silver metal on the support. can. The silver compounds used can be salts, such as nitrates, formates, lactates, citrates, carbonates, oxalates, salicylates, acetates, sulfates, propionates, maleates, malates. , malonates, phthalates, tartrates, glycolates, succinates, oxides, hydroxides, acetylides or ketenides (metallic derivatives of ketene CH 2 =CO), or nitrogen-containing molecules ,ammonia,
They can be complexes of silver salts with acrylonitrile, pyridine, ethanolamine, ethylenediamine or β-diketones. The principal solvents or suspensions used are water, acetone, light alcohols, ethers, pyridine, ethylene glycol, diethylene glycol or chlorinated solvents. All techniques capable of converting these compounds into silver metal or its oxides, such as precipitation techniques, pyrolysis techniques in inert, oxidizing or reducing atmospheres and chemical reduction techniques, in the presence of graphite or graphitized materials, may be applied. obtain. A particularly suitable treatment is to pyrolyze silver acetate on a support under the following conditions; at a rate of 20°/h.
Increase the temperature from 20℃ to 280℃, followed by 280~
The temperature is maintained at 300° C. for 10 to 30 hours, and the entire operation is carried out with nitrogen purging, optionally with addition of oxygen or hydrogen. These catalysts have a typical content of 0-2% by weight,
Typical solid promoters that are all silver; K, Ca, Cs,
Ba, Pt, Ni, Sn, Cd, Sr, Li, Mg, Na, Rb,
Au, Cu, Zn, La, Ce, Th, Be, Sb, Bi, Ti,
Pd, Ir, Os, Ru, Fe, and Al can be added. These elements can be found in the final catalyst in the metallic state or in the form of oxides or compounds. It has also been found that adding certain halogenated derivatives of hydrocarbons to the reactants in small amounts increases the selectivity of the catalyst according to the invention. It has been found to be particularly useful to use 1,2-dichloroethane at a maximum concentration of 1 ppm calculated on the total volume of gas.
The present invention will be explained by the following examples, but the present invention is not limited thereto. The following comparative examples and examples illustrate the preparation and use of the catalysts of the present invention. The results obtained in these examples are expressed in terms of total ethylene conversion, selectivity and production rate. The total conversion rate (OCR) of ethylene is as follows: OCR = number of moles of ethylene converted/number of moles of ethylene charged x 100 Selectivity of conversion to ethylene oxide (SEO
) is as follows. SEO = Number of moles of ethylene oxide produced/Number of moles of converted ethylene x 100 The production rate (Pg) is as follows. Pg = grams of ethylene oxide produced per hour of catalyst. Example 1 In a solid flask placed on a rotary evaporator,
42.5 g of artificial graphite manufactured by Societe Le Carbone Lorraine was charged, and the microstructural characteristics of the graphite are shown in Table 1.

【表】【table】

【表】 蒸発器の油浴の温度を120℃に生起させ、100mm
Hgの分圧下に支持体を1時間脱ガスさせる。次
いで同じ温度及び圧力条件下で3時間に亘つて酢
酸銀の5重量%ピリジン溶液200mlを一滴ずつ装
入する。これらの条件下では溶剤の蒸発は瞬間的
である。前記溶液の全体を装入した後に、含浸且
つ乾燥した支持体を管状の反応器に移送して次の
公知の反応: 4CH3CO2Ag →4Ag+3CH3CO2H+CO2+C により窒素の流れ下で酢酸銀を分解させる。 前記反応を熱的に調節するためには、この処理
は270℃で18時間の高温状態まで1時間当り20℃
の温度上昇で行う。分析が示す所によればかくし
て製造した触媒は10重量%の銀を含有する。 実施例 2 回転蒸発器に載置した固体用のフラスコに、
Vociete Le Carbone Lorraine社により製造され
た人造黒鉛84gを装入し、該黒鉛の特性を表2に
示す。
[Table] Raise the temperature of the oil bath of the evaporator to 120℃, and
The support is degassed for 1 hour under a partial pressure of Hg. 200 ml of a 5% strength by weight solution of silver acetate in pyridine is then introduced dropwise over a period of 3 hours under the same temperature and pressure conditions. Evaporation of the solvent is instantaneous under these conditions. After charging the entire solution, the impregnated and dried support is transferred to a tubular reactor and subjected to the following known reaction: 4CH 3 CO 2 Ag →4Ag+3CH 3 CO 2 H+CO 2 +C under a stream of nitrogen. Decomposes silver acetate. In order to thermally control the reaction, this treatment was carried out at 20°C per hour up to an elevated temperature of 270°C for 18 hours.
This is done at a temperature increase of . Analysis shows that the catalyst thus prepared contains 10% by weight of silver. Example 2 In a solid flask placed on a rotary evaporator,
84 g of artificial graphite manufactured by Vociete Le Carbone Lorraine was charged, and the properties of the graphite are shown in Table 2.

【表】 このフラスコにピリジンに溶かした酢酸銀の10
重量%溶液200mlを加え、溶剤を5mmHgの分圧下
に留去させる。含浸した支持体を乾燥させ、次い
で実施例1の条件と同じ条件下で酢酸銀の分解用
の管状反応器に装入する。かくして10重量%の銀
を含有する生成物を得る。 実施例 3 大気圧で操作する実験室規模の反応器に実施例
1で製造した触媒30mlを装入する。反応器は長さ
600mm、内径16mmの不銹鋼管よりなる。反応剤を
反応器の底から入れ、触媒装入物をも支持する高
さ200mmの磁器管の床上で予熱する。反応物全体
の加熱は二重ジヤケツト中で油を循環させること
により提供される。反応器に入るガス及び反応器
から出るガスを二重検出クロマトグラフ:エチレ
ンオキシド、メタン、ホルムアルデヒド、プロピ
レン、プロパン、メタノール及びアセトアルデヒ
ド用のフレームイオン化検出器及び酸素/窒素、
二酸化炭素、エチレン及び水の熱伝導度検出器に
よる系列で分析する。連続して載置した直径0.32
cm、長さ2.5mの2個のコラムに1つにはクロモ
ソルブ(chromosorb)101を充填し、他方にはポ
ラパツク(Porapak)2を充填する。 12%のエチレンと4.7%の酸素と83.3%の窒素
と600ppbの1,2−ジクロロエタンとの混合物
よりなる14/時のガスの流れを触媒上に通過さ
せる。100時間後に表3の結果を得る。
[Table] 10% of silver acetate dissolved in pyridine in this flask
200 ml of the wt% solution are added and the solvent is distilled off under a partial pressure of 5 mm Hg. The impregnated support is dried and then placed in a tubular reactor for the decomposition of silver acetate under the same conditions as in Example 1. A product containing 10% by weight of silver is thus obtained. Example 3 A laboratory scale reactor operated at atmospheric pressure is charged with 30 ml of the catalyst prepared in Example 1. reactor length
Made of stainless steel pipe with a diameter of 600 mm and an inner diameter of 16 mm. The reactants are introduced from the bottom of the reactor and preheated on a bed of 200 mm high porcelain tubes that also support the catalyst charge. Heating of the entire reactant is provided by circulating oil in a double jacket. Dual detection chromatograph for gases entering and exiting the reactor: flame ionization detector and oxygen/nitrogen for ethylene oxide, methane, formaldehyde, propylene, propane, methanol and acetaldehyde;
Analyze in series with thermal conductivity detectors for carbon dioxide, ethylene and water. Continuously placed diameter 0.32
Two columns of cm and length 2.5 m are filled one with chromosorb 101 and the other with Porapak 2. A 14/hour gas stream consisting of a mixture of 12% ethylene, 4.7% oxygen, 83.3% nitrogen and 600 ppb 1,2-dichloroethane is passed over the catalyst. After 100 hours, the results shown in Table 3 are obtained.

【表】 比較例 1 前記実施例3の結果と比較するため、同じ装置
を用いてしかも正確に同一の条件下で、シリカ/
アルミナ支持体上に15%の銀を含有する工業触媒
を試験する。得られた結果を第4に示す。
[Table] Comparative Example 1 In order to compare with the results of Example 3, silica/
An industrial catalyst containing 15% silver on an alumina support is tested. The obtained results are shown in the fourth section.

【表】 同様な転化率を得るにはより高い操作温度によ
つてより低い選択率とより低い活性が示される。 実施例 4 実施例3に記載した反応器に、実施例2により
製造した触媒30mlの装入分を装入する。200℃よ
り低い温度で空気とエチレンとの50/50%混合物
を触媒に通すことからなる30時間の活性化処理後
に、14%のエチレンと4.6%の酸素と81.4%の窒
素と200ppbの1,2−ジクロロエタンとの混合
物よりなる14/時のガス流を反応器に装入す
る。60時間の反応後に230℃で70%のエチレンオ
キシドの選択率と共に7%のエチレンの転化率を
得る。 実施例 5 溶融硝酸塩の浴によつて加熱した長さ355mm内
径16mmの不銹鋼管より本質的になりしかも加圧下
で操作する実験室規模の反応器に、実施例2によ
り製造した触媒30mlを装入する。反応器の底部か
ら入れた反応剤を高さ42mmの磁器の装入体上で予
熱する。分析装置は実施例3に記載した装置と同
一である。20バールの圧力で触媒上に、該触媒の
1当り且つ1時間当り9000の特定時流率で13
%のエチレンと5%の酸素と82%の窒素とを含有
するガス流を通す。8.5%のエチレンの転化率と
71%のエチレンオキシドの選択率とを有して、
221℃で触媒の1当り且つ1時間当り139gのエ
チレンオキシドの正産率を得る。 比較例 2 前記実施例5の結果と比較するため、同じ装置
でしかも正確に同一の条件下で比較例2で用いた
市販の触媒を試験する。この触媒を用いると同じ
温度条件下では操作することができない。200℃
以上では反応に動揺が見出され、これは300℃へ
の急速な温度上昇と入来する酸素の全消量とに表
わされる。反応を温度調節する限界を成す195℃
の温度では、3.5%のエチレンの転化率と69%の
エチレンオキシドの選択率とに対して、触媒の1
当り且つ1時間当り59gのエチレンオキシドの
生産率を得る。 実施例 6 実施例1に記載された操作形態により、Le
Carbone Lorraine社製の人造黒鉛を用いて触媒
を製造する。前記黒鉛の特性を表5に示す。
Table: Higher operating temperatures show lower selectivity and lower activity for similar conversions. Example 4 The reactor described in Example 3 is charged with a 30 ml charge of the catalyst prepared according to Example 2. After a 30 hour activation treatment consisting of passing a 50/50 mixture of air and ethylene over the catalyst at a temperature below 200°C, 14% ethylene, 4.6% oxygen, 81.4% nitrogen and 200 ppb of 1, A gas stream of 14/h consisting of a mixture with 2-dichloroethane is charged to the reactor. After 60 hours of reaction at 230° C., an ethylene conversion of 7% is obtained with a selectivity of 70% to ethylene oxide. Example 5 A laboratory scale reactor consisting essentially of stainless steel tubes 355 mm long and 16 mm internal diameter heated by a bath of molten nitrate and operated under pressure is charged with 30 ml of the catalyst prepared according to Example 2. do. The reactants introduced from the bottom of the reactor are preheated on a 42 mm high porcelain charge. The analytical equipment is the same as that described in Example 3. 13 on the catalyst at a pressure of 20 bar and at a specific hourly flow rate of 9000 per hour of said catalyst.
A gas stream containing % ethylene, 5% oxygen and 82% nitrogen is passed through. With an ethylene conversion rate of 8.5%
with ethylene oxide selectivity of 71%,
A yield rate of 139 g of ethylene oxide per hour of catalyst is obtained at 221°C. Comparative Example 2 To compare the results of Example 5 above, the commercially available catalyst used in Comparative Example 2 is tested in the same equipment and under exactly the same conditions. With this catalyst it is not possible to operate under the same temperature conditions. 200℃
Above, a perturbation was observed in the reaction, which was manifested by a rapid temperature increase to 300° C. and a total extinction of the incoming oxygen. 195℃, which is the limit for controlling the temperature of the reaction
At a temperature of
A production rate of 59 g of ethylene oxide per hour is obtained. Example 6 By the operation mode described in Example 1, Le
The catalyst is manufactured using artificial graphite manufactured by Carbone Lorraine. Table 5 shows the properties of the graphite.

【表】【table】

【表】 分析によりかくして製造した触媒は13重量%の
銀を含有することを示す。 実施例 7 実施例3に記載した反応器に実施例6で製造し
た触媒30mlを装入する。実施例4の活性化処理と
同一の活性化処理後に、14%のエチレンと4.6%
の酸素と81.4%の窒素と120ppbの1,2−ジク
ロロエタンとの混合物よりなる14/時のガス流
を大気圧下に導入する。約20時間操業した後に、
次の表6の結果を得る。
Table Analysis shows that the catalyst thus prepared contains 13% by weight of silver. Example 7 The reactor described in Example 3 is charged with 30 ml of the catalyst prepared in Example 6. After an activation treatment identical to that of Example 4, 14% ethylene and 4.6%
A gas flow of 14/hour consisting of a mixture of 100% oxygen, 81.4% nitrogen and 120 ppb 1,2-dichloroethane is introduced at atmospheric pressure. After about 20 hours of operation,
We obtain the results in Table 6 below.

【表】 比較例 3 4〜5mmの粒度と、6.6μより小さい半径の細
孔より単独で形成された低い全多孔度容積とを有
する人造黒鉛を用いて実施例1に記載した操作形
態により調整した触媒について比較試験を行う。
用いた黒鉛の特性を次の表7に示す。
Comparative Example 3 Prepared according to the operating mode described in Example 1 using artificial graphite with a particle size of 4-5 mm and a low total porosity volume formed solely by pores with a radius smaller than 6.6μ A comparative test will be conducted on the catalyst.
The properties of the graphite used are shown in Table 7 below.

【表】 分析によると触媒の銀含量は11重量%であるこ
とを示す。この触媒30mlを実施例3に記載した反
応器に装入する。実施例4の活性化処理と同一の
活性化処理後に、13%のエチレンと4.7%の酸素
と82.3%の窒素と600ppbの1,2−ジクロロエ
タンとの混合物よりなる14/時のガス流を大気
圧下に導入する。200〜240℃の温度範囲ではエチ
レンの転化率として表わしたこの触媒の活性は低
い。温度を245℃に上げることにより65%のエチ
レンオキシドの選択率と共に2%のエチレンの転
化率を得る。この触媒の性能は本発明の触媒を用
いて実施例3,4,5及び7の試験で得られた性
能よりも明らかに劣悪である。 比較例 4 200〜700μの粒度と低い多孔度容積とを有する
人造黒鉛を用いて、実施例1に記載した操作形態
により調製した触媒について比較試験を行う。用
いた人造黒鉛の特性を次の表8に示す。
Table Analysis shows that the silver content of the catalyst is 11% by weight. 30 ml of this catalyst are charged to the reactor described in Example 3. After an activation treatment identical to that of Example 4, a large gas flow of 14/h consisting of a mixture of 13% ethylene, 4.7% oxygen, 82.3% nitrogen and 600 ppb 1,2-dichloroethane was applied. Introduce under atmospheric pressure. In the temperature range from 200 to 240 DEG C., the activity of this catalyst, expressed as ethylene conversion, is low. By increasing the temperature to 245° C., an ethylene conversion of 2% is obtained with a selectivity of ethylene oxide of 65%. The performance of this catalyst is clearly worse than that obtained in the tests of Examples 3, 4, 5 and 7 using the catalyst of the invention. Comparative Example 4 A comparative test is carried out on a catalyst prepared according to the operating mode described in Example 1 using artificial graphite with a particle size of 200-700 μ and a low porosity volume. The properties of the artificial graphite used are shown in Table 8 below.

【表】 分析によると触媒は11重量%の銀含量であるこ
とを示す。実施例3に記載した反応器にこの触媒
30mlを装入する。175〜215℃の温度で空気/エチ
レンの50/50%混合物で50時間の活性化処理後
に、14%のエチレンと4.8%の酸素と81.2%の窒
素と200ppbの1,2−ジクロロエタンとの混合
物よりなる14/時のガス流を反応器に導入す
る。得られた最良の結果を表9に示す。
Table Analysis shows that the catalyst has a silver content of 11% by weight. This catalyst was added to the reactor described in Example 3.
Charge 30ml. A mixture of 14% ethylene, 4.8% oxygen, 81.2% nitrogen and 200 ppb 1,2-dichloroethane after activation treatment for 50 hours with a 50/50% mixture of air/ethylene at a temperature of 175-215 °C. A gas flow of 14/h is introduced into the reactor. The best results obtained are shown in Table 9.

【表】 この触媒の性能は本発明の触媒を用いて実施例
3,4,5及び7で得られた性能よりも明らかに
劣悪である。 実施例 8 実施例3に記載した反応器に実施例6で製造し
た触媒30mlを装入する。この触媒上に大気圧下で
50%のプロピレンと10%の酸素と40%の窒素との
混合物よりなる13.5/時のガス流を通送する。
260℃で1.1%のプロピレン全転化率について25.7
%プロピレンオキシドの選択率を得る。 比較例 5 10m2/gの比表面積と0.085cm3/gの全多孔度
容積とを有し且つ400〜500ミリミクロンの直径の
粒子の人造黒鉛を用いて、実施例1に記載した操
作形態により製造した12.4%の銀含量をもつ触媒
上で比較試験を行う。この触媒の比表面積は7
m2/gである。 20バールの圧力で276℃の温度で前記触媒上
に、1時間当り且つ該触媒の1当り9000の特
定毎時流率で5%のエチレンと5%の酸素と90%
の窒素とを含有するガス流を通送する。エチレン
転化率は4.7%であり、エチレンオキシドの選択
率は36%であり、これは10m2/gより低い触媒の
比表面積は黒鉛が銀用の良好な支持体を成すには
十分な特性でないことを示している。
Table: The performance of this catalyst is clearly worse than that obtained in Examples 3, 4, 5 and 7 using the catalyst of the invention. Example 8 The reactor described in Example 3 is charged with 30 ml of the catalyst prepared in Example 6. on this catalyst under atmospheric pressure.
A gas flow of 13.5/hr consisting of a mixture of 50% propylene, 10% oxygen and 40% nitrogen is passed through.
25.7 for a total propylene conversion of 1.1% at 260°C
Obtain the selectivity of % propylene oxide. Comparative Example 5 The operating mode described in Example 1 with artificial graphite having a specific surface area of 10 m 2 /g and a total porosity volume of 0.085 cm 3 /g and a diameter of 400-500 millimicrons. Comparative tests are carried out on a catalyst with a silver content of 12.4% prepared by: The specific surface area of this catalyst is 7
m 2 /g. 5% ethylene, 5% oxygen and 90% over the catalyst at a temperature of 276° C. at a pressure of 20 bar and at a specific hourly flow rate of 9000 per hour and per part of the catalyst.
of nitrogen. The ethylene conversion rate was 4.7% and the selectivity of ethylene oxide was 36%, which means that the specific surface area of the catalyst lower than 10 m 2 /g is not a sufficient property for graphite to be a good support for silver. It shows.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 多孔質人造黒鉛又は多孔質黒鉛含有物質上に
担持された銀を基剤とする、エチレン系炭化水素
と酸素又は酸素含有ガス状混合物との反応による
エポキシドの気相合成用の触媒において、前記黒
鉛型支持体がつぎの要件、すなわち10m2/g以下
の比表面積、50μ〜10mmの粒度、0.1〜0.4cm3/g
の全気孔容積及び支持体の粒度が0.7mmより大で
ある場合には6.6μより小さい半径をもつ気孔が
全気孔容積の60%までを構成し、一方支持体の粒
度が0.7mm又はそれ以下である場合には6.6μより
小さい半径をもつ気孔が全気孔容積の90%までを
構成するような気孔分布をもつことを特徴とす
る、黒鉛型支持体上に担持された銀を基剤とする
エポキシドの気相合成用触媒。 2 5〜20重量%の銀を含有し、黒鉛型支持体を
銀塩の溶液で含浸処理し、ついで該銀塩を分解し
て金属銀を遊離させることによつて製造されたも
のである特許請求の範囲第1項記載の触媒。
[Scope of Claims] 1. Gas-phase synthesis of epoxide based on silver supported on porous artificial graphite or porous graphite-containing material by reaction of ethylene hydrocarbon and oxygen or oxygen-containing gaseous mixture. In the catalyst for use, the graphite type support meets the following requirements, namely, a specific surface area of 10 m 2 /g or less, a particle size of 50 μ to 10 mm, and a particle size of 0.1 to 0.4 cm 3 /g.
If the total pore volume of the support and the particle size of the support is greater than 0.7 mm, then pores with a radius smaller than 6.6μ constitute up to 60% of the total pore volume, while the particle size of the support is 0.7 mm or less. In this case, a silver-based material supported on a graphite-type support is characterized by a pore distribution such that pores with a radius smaller than 6.6μ constitute up to 90% of the total pore volume. Catalyst for gas phase synthesis of epoxides. 2. A patent containing 5 to 20% by weight of silver, produced by impregnating a graphite-type support with a solution of silver salt, and then decomposing the silver salt to liberate metallic silver. A catalyst according to claim 1.
JP8214978A 1977-07-08 1978-07-07 Silver based catalyst for epoxidation Granted JPS5418493A (en)

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