KR830001028B1 - Silver catalyst for the production of ethylene oxide - Google Patents

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Abstract

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Description

에틸렌 옥사이드 제조용 함은촉매Silver catalyst for the production of ethylene oxide

본 발명은 기체상태의 에틸렌과 분자상태의 산소로부터 에틸렌옥사이드를 제조함에 사용하는 함은촉매에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for use in preparing ethylene oxide from gaseous ethylene and molecular oxygen.

일반적으로 고정상식 관식반응관을 사용하여 기상반응(氣相反應)으로 에틸렌옥 사이드를 제조함에 있어서는 알루미나, 실리코알루미나, 마그네시아, 경석, 지르코니아, 지르코늄, 점도, 요업제품담체, 천연 또는 인조흑연, 석면, 천연 또는 인조의 제올라이트 또는 탄화규소 등으로 구성된 불활성의 내화성담체에 어떤 종류의 촉진제 또는 활성부여제(조촉매)와 더불어 금속은(銀)을 촉매본체로 하여 침착 또는 부착시킨 함은 촉매를 촉매로 사용하고 산소 또는 산소함유의 기체와 에티렌을 반응용 원료기체로 사용하여 제조하였던 것이다.In general, in the production of ethylene oxide by gas phase reaction using a fixed bed type tubular reaction tube, alumina, silicoalumina, magnesia, pumice, zirconia, zirconium, viscosity, ceramic products carrier, natural or artificial graphite, asbestos Depositing or adhering metal silver as a catalyst body together with some kind of promoter or activator (cocatalyst) to an inert refractory carrier composed of natural or artificial zeolite or silicon carbide It was prepared by using an oxygen or oxygen-containing gas and ethylene as a raw material gas for the reaction.

종래의 기술에서는 그 고체물질 즉 함은촉매 또는 담체의 조건은 비표면적이 10㎡/g이하이고 다공도는 용적비로 60%에 이르기까지는 많은편이 바람직한 것으로 되었던 것이다.In the prior art, the solid material, ie, the silver catalyst or the carrier, has a specific surface area of 10 m 2 / g or less and a porosity of up to 60% by volume ratio.

그리고 일반적으로 비표면적은 "Industrial and Enginnering Chemistry-Analytical Editoin" Vol 17, page 782,1945 및 "Industrial and Enginnering Chemistry" Vol 7, page 115,1927에 L.C.DRAKE씨가 서술하였고 "Proceedings of the National Academy of U.S.A" Vol.7, page 115,1927에 WASHBURN 씨가 설명한 이른바 머어큐리 포로시미터법 및 그후 "The Journal of the American Chemical Society" Vol 60, page 309,1938에 BRUNAUER, EMMET 및 TELLER씨 등이 설명한 B.E.T. 법으로 알려진 질소흡착법에 의하여 측정하는 것이다.In general, specific surface areas are described by LCDRAKE in "Industrial and Enginnering Chemistry-Analytical Editoin" Vol 17, page 782,1945, and "Industrial and Enginnering Chemistry" Vol 7, page 115,1927, and "Proceedings of the National Academy of The so-called Mercury Porosimeter Method described by WASHBURN in USA USA Vol. 7, page 115,1927 and subsequently described by BRUNAUER, EMMET and TELLER in Vol. 60, page 309,1938 of "The Journal of the American Chemical Society" Vol. It is measured by the nitrogen adsorption method known as the method.

전술한 조건만으로 합당한 구조의 함은촉매용담체를 선택 결정함은 충분하지 못한 것이니 그 이유는, 금속은을 담체에 침착시키기 위하여 사용하는 반응상(反應相)의 상태 및 기술적수법의 상태여하에 따라서 함은촉매가 에틸렌 옥사이드에로 변화시키는 활성도와 선택도 및 장기간적수명이 영향되는 것이기 때문이다.It is not enough to select and select a catalyst carrier because of the above conditions alone. The reason for this is that the state of the reaction phase and technical technique used to deposit the metal silver on the carrier is not sufficient. Therefore, it is because the activity, selectivity, and long-term lifetime of the catalyst to ethylene oxide are affected.

에틸렌을 에폭시화 함에 사용하는 함은촉매를 은화합물로부터 제조함에 있어서는, 다음에는 말하는 두가지의 상이하는 기술적방법으로 제조한다는 것이 이미 공지된 일이다.It is already known that the use of ethylene in the epoxidation process is carried out in the following two different technical methods for producing a catalyst from a silver compound.

a) 액체중에 현탁시킨 은화합물을 담체에 피복시키는 것.a) coating a silver compound suspended in a liquid on a carrier;

b) 주의 깊게 연구 선택한 용매에 용해한 은화합물용액을 담체에 함침 시키는 것.b) Carefully studied Impregnating the carrier with a silver compound solution dissolved in the solvent of choice.

위의 두 가지 방법에서는 어느 것이나 모두 그 은화합물이 용이하게 분해하여서 담체에 금속상태의 은(銀)을 석출하는 성질을 보유하는 종류의 은화합물이어야 한다.In the above two methods, both should be silver compounds of the kind having the property of easily decomposing the silver compound to precipitate the metallic silver on the carrier.

그리고 그 은화합물과 더불어 사용하는 용매와의 상호간이 갖는 상관적성질은 대단히 중요한 것이니, 그 이유는, 위에서 말한 은화합물과 용매와의 상관적 성질은 담체의 구조적 특성과 금속은 에로의 석출과정과는 서로 관련되어 가지고 함은촉매의 활성도 및 선택도에 대단히 중요한 영향을 주는 것이기 때문이다. 에틸렌옥 사이드에로 변화시키는 활성도 및 선택도가 바람직한 정도로 향상되게 하는 크기와 형상을 보유하는 금속은의 입자 또는 응집입자로 되는 함은촉매를 얻기 위하여는, 담체를 온화합물용액 또는 유기금속은 화합물용액으로 함침시키는 것이며 그 유기금속은 화합물의 유기성부분은 하나 또는 그 이상의 질소원자 또는 산소원자를 분자내에 결합하고서 금속은의 원자와의 배위결합(配位結合)을 이룰 수 있고 산성의 관능기를 보유하는 은화합물(은염)이어야 함이 바람직한 것이다.In addition, the correlation between the silver compound and the solvent used is very important. The reason for the above-described correlation between the silver compound and the solvent is that the structural properties of the carrier and the metal are different from the evaporation process. This is because it has a very important effect on the activity and selectivity of the catalyst. In order to obtain a silver catalyst containing metal silver particles or aggregated particles having a size and shape such that the activity and selectivity to be changed to ethylene oxide are improved to a desired degree, the carrier may be a warm compound or an organic metal silver compound. It is impregnated with a solution, the organometallic compound of which the organic portion of the compound binds one or more nitrogen atoms or oxygen atoms in the molecule, which can form a coordination bond with the atoms of the metal and has an acidic functional group. It is preferable that it be a silver compound (silver salt).

이와같은 용도에 사용하는 유기은화합물의 제1차적형태로는 금속은의 원자와는 분자내적 복합을 이룰수 있는 산성기 및 관능기가 같은 분자내에 결합되어 있는 형태의 것을 들 수 있다. 이에 관한 실예로는 프랑스 특허 제1,295,385의 청구범위에 기재된 바와 같은 것 즉 젖산은(乳酸銀)의 수용액을 담체에 함침시키는것, 또는 프랑스특허출원 1977.11.10일자 제77033866로 출원인이 청구한 것 즉 안트라닐산, 피콜린산, 또는 살리실산 등의 은화합물을 피리딘으로 용액화하여 담체에 함침시키는 것을 예시할 수 있다. 그리고 1969.11.26일자 프랑스 특허 제2,023,986의 기술적내용은 전술한 것과는 상이하는 바, 이것은 타르타르산, 시트르산, 말산, 또는 이소말산의 금속은유도체를 수용액상태로 하여서 담체에 함침 하는 것으로 되어 있다.The primary form of the organosilver compound used for such a use is that in which an acidic group and a functional group capable of forming an intramolecular complex with an atom of metal silver are bonded in the same molecule. Examples of this are as described in the claims of French Patent No. 1,295,385, ie impregnating the carrier with an aqueous solution of silver lactic acid, or as claimed by Applicant as No. 77033866 dated November 10, 1977. It may be exemplified by impregnating a silver compound such as anthranilic acid, picolinic acid, or salicylic acid into a carrier by solution solution with pyridine. And the technical content of French Patent No. 2,023,986 dated November 26, 1969 is different from the above, which is to impregnate the carrier with a metal silver derivative of tartaric acid, citric acid, malic acid, or isomalic acid in an aqueous solution state.

또 전술함과 같은 용도에 사용되는 제2차적 형태의 것에 관한 예로는 금속은과는 배위결합을 형성할 수 있는 하나 또는 그 이상의 착화그룹을 분자내에 보유하는 물질과 무기은염 또는 유기은염과의 조성으로 되는 것을 들 수 있다. 이에 관한 것으로는 1971.11.30일자 및 1975.5.16일자의 프랑스 특허 제2,117,183 및 2,271,869를 들 수 있는 바, 이것은 옥살산은염 또는 탄산은염과 에틸렌디아민 및 에탄올아민의 혼합물과를 조성하여 수용액 가능하면 암모니아성수용액으로 형성하여 담체에 함침시키는 것을 청구범위로 하는 것이다. 이에 관한 제조방법의 실시예로는 화합물 Ag2(CH2NH2-CH2NH2)2C2O4로부터 출발하는 것이 설명되었다.In addition, examples of the secondary form used in the above-mentioned applications include the composition of an inorganic silver salt or an organic silver salt with a substance having one or more complexing groups in the molecule which can form coordination bonds with metal silver. The thing which becomes. This includes French Patents Nos. 2,117,183 and 2,271,869 dated November 30, 1971 and 1975.5.16, which consisted of silver oxalate or a mixture of silver carbonate and ethylenediamine and ethanolamine, where possible an aqueous ammonia solution. Formed to form the impregnated into the carrier is to claim. As an example of the preparation method in this regard it was described starting from the compound Ag 2 (CH 2 NH 2 —CH 2 NH 2 ) 2 C 2 O 4 .

-1978.12.4일자 프랑스 특허 제2,253,747에서는, 카르복시산은염에 대한 복합화제(複合化劑)로 암모니아가 바람직한 것으로 생각되나, 환원성아민을 수성(水性)의 함침용 용액에 첨가함이 중요한 것으로 주장되었다.In French Patent No. 2,253,747 dated January 1, 1978, ammonia is considered to be preferred as a complexing agent for silver carboxylic acid salts, but it has been argued that the addition of reducing amines to aqueous impregnation solutions is important.

-1977.5.18일자 프랑스 특허 제2,351,700에서는, 일반식이

Figure kpo00001
로 되는 아민류에서 선택되는 아민과 더불어 분자식이 Ag(amine)2NO3인 물질의 수성용액형 착화제와를 사용하였다.In French Patent No. 2,351,700 dated May 8,1977, the general formula
Figure kpo00001
An aqueous solution complexing agent of a substance having a molecular formula of Ag (amine) 2 NO 3 together with an amine selected from among amines was used.

-1976.11.23일자 프랑스 특허 제2,336,974에서는, 카르복시산은염으로부터 함은촉매를 제조하기 위하여, 용매로 작용할 수도 있고 또 착화제로도 작용하는 특종의 아민형착화제를 탐구하였음이 발표되었다. 이들의 착화제류는, 예를 들면 디에틸렌트리아민 또는 비스(2-아미노-에틸)옥시드 등과 같이 특이한 지방족의 폴리아민류 또는 지방족의 아미노에테르류 이었던 것이다.In French Patent No. 2,336,974 dated November 23, 1976, it has been published that a special amine complexing agent which can act as a solvent and also as a complexing agent has been explored in order to prepare a silver catalyst from silver carboxylic acid salts. These complexing agents were specific aliphatic polyamines or aliphatic aminoethers such as, for example, diethylenetriamine or bis (2-amino-ethyl) oxide.

-1974년 1월 24일자 프랑스특허 제2,215,267에서는, 아세트산은에 대한 용매 및 착화제로 피리딘화합물류를 사용하였다.In French Patent No. 2,215,267, filed Jan. 24, 1974, pyridine compounds were used as solvents and complexing agents for silver acetate.

이와 같이 하여 얻는 금속은 결정의 성질 특히 그 금속은 입자가 담체속에서 보유하는 크기와 형상 및 분포상태 등에 관하여는 프랑스 특허 1975.5.16일자 제2,271,869와 1972.7.26일자 제2,148,028과 1977.7.25일자의 제2,352,810과 벨기에 특허 1977.3.4일자 제852,123 및 PETER HARRIOT와 그 공동연구자 등이 "Journal of Catalysis" Vol 39(3), page 395(1975), Vol21(1), page 56(1971)에 논술한 것 및 J.WU씨가 북미합중국(U.S.A.)코오넬대학에서 1973년에 논저한 "The effect of crystallite size on the activity and silver catalysts"와 M.M. JARJOUI씨가 1976년에 프랑스국 리옹(LYON)대학에서 논저한 "Study of the partial oxidation of ethylene in contact with silver based catalysts" 등에 명백히 발표 되었다.The metals thus obtained are characterized in terms of the nature of the crystals, in particular the size, shape and distribution of the particles in the carrier, of 2,271,869 and 2,148,028 and 1977.7.25, dated 1975.5.16. No. 2,352,810 and Belgian Patent No. 852,123 dated April 3, 1977 and PETER HARRIOT and co-researchers described in "Journal of Catalysis" Vol 39 (3), page 395 (1975), Vol 21 (1), page 56 (1971). Mr. J.WU and MM, "The effect of crystallite size on the activity and silver catalysts", published in 1973 at Cornell University in the United States of America. JARJOUI was clearly published in 1976 in the "Study of the partial oxidation of ethylene in contact with silver based catalysts" at the University of Lyon, France.

본 발명은 다음에 일반식형의 구조식으로 표시한 옥사졸(I), 2-옥사졸린(II) 및 3-옥사졸린(III)의 형으로 되는 고리형이미노에테르류 또는 이소옥사졸(IV) 및 2-이소옥사졸린(V)의 형으로 되는 고리형알킬옥시이민류 등을 금속은 염류와 더불어 착화하여 담체에 함침 시켜서 불활성, 환원성 또는 산화성 등의 분위기 중에서 공지의 가열처리를 하여 얻는 함은촉매는, 활성이 대단히 고도하고 또 반응기체중의 탄산가스(CO2) 함유에 기인되는 악영향을 적게 받음으로서 반응진행중에 에틸렌옥 사이드에로의 선택도가 대단히 고도하여서 생산성을 크게 향상한다는 사실을 발견함으로서부터 성취된 것이다.The present invention provides cyclic iminoethers or isoxazoles (IV) in the form of oxazole (I), 2-oxazoline (II) and 3-oxazoline (III) represented by the following general formula. And cyclic alkyloxyimines of the form of 2-isooxazoline (V) and the like are complexed with salts and impregnated with a carrier to obtain a known heat treatment in an atmosphere of inert, reducing or oxidizing properties. The catalyst was found to have a very high activity and less adverse effects due to the carbon dioxide (CO 2 ) content in the reactor body, which greatly increased the productivity of the ethylene oxide during the reaction, thereby greatly improving productivity. It is accomplished by doing so.

[일반식형의 구조식][Structure of General Formula]

Figure kpo00002
Figure kpo00002

위에서 표시한 일반식형의 구조식(I) 내지(V)에서 R는 수소원자, 탄소원자수 1 내지 10인 알킬그룹 또는 페닐 그룹이다.In the general formulas (I) to (V) shown above, R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a phenyl group.

본 발명이 성취한 함은촉매를 주사판식 전자현미경으로 검사한 바에 의하면 촉매를 구성하는 금속은의 입자는 그 분포상태가 균질적이고 또 규칙적이었으며 그 형태는 원구형에 접근되었고 직경의 범위는 0.1내지 1미크론 이었다.According to the inspection of the silver-silver catalyst obtained by the scanning electron microscope, the particles of the metal silver constituting the catalyst were homogeneous and regular in the distribution state, and the shape was close to the spherical shape, and the diameter ranged from 0.1 to 0.1. It was 1 micron.

본 발명이 성취한 함은촉매는 다음에서 말하는 2단계과정에 의하여 능률적으로 제조된다.The silver catalyst obtained by the present invention is efficiently manufactured by a two-step process described below.

a) 선택한 은화합물(은염류)을 용매로 용액화하여 이 용액을 담체에 함침시킨다. 이 함침과정은 담체를 그 용액에 침지하여 용액을 담체에 함침시킨 다음 과잉분의 용액을 제거하거나 또는 용매를 증류제거하거나 또는 용매가 즉각적으로 제거될 수 있는 압력 및 온도의 조건하에서 담체에 용액을 또는 용액을 담체에 연속적으로 살포한다.a) A solution of the selected silver compound (silver salts) with a solvent is impregnated into the carrier. This impregnation process involves immersing the carrier in the solution to impregnate the solution with the solution and then removing the excess solution, distilling off the solvent, or dissolving the solution in the carrier under conditions of pressure and temperature at which the solvent can be removed immediately. Or spray the solution continuously onto the carrier.

b) 앞에서 얻은 은화합물 함침건조의 담체를 담체속의 은화합물이 금속은을 생성할 수 있는 온도로 가열처리한다.b) The obtained silver compound impregnated dry carrier is heat-treated to a temperature at which the silver compound in the carrier can produce metal silver.

사용하는 은염류로는 여러가지의 것이 모두 이용되는 것이니 이를 예시하면 금속은의 질산염, 황산염, 탄산염, 포름산염, 젖산염(乳酸鹽), 시트르산염, 살리실산염, 말레인산염, 말산염, 말론산염, 프탈산염, 타르타르산염, 피콜린산염, 안트라닐산염, 살리실알데히드착화합물 등인 바, 특히 분자내탄소수1-10이고 산성관능기가 1 내지 2인 유기카르복시산의 은염류로서 예를 들면 아세트산은염, 프로피은산은염, 벤조산은염, 옥살산은염, 피발산은염등은 모두 확실히 은염으로 이용하기에 바람직하다.Various kinds of silver salts are used. Examples thereof include metal nitrate, sulfate, carbonate, formate, lactate, citrate, salicylate, maleate, malate, malonate and phthalic acid. Salts, tartarate, picolinate, anthranilate, salicyaldehyde complex compounds, and the like, in particular, silver salts of organic carboxylic acids having 1-10 carbon atoms and 1 to 2 acidic functional groups. , Silver benzoate, silver oxalate and silver pivalate are all preferably used as silver salts.

상술한 은염류로는, 은염류를 생성할 수 있는 이론양 또는 이론양보다 약간 과잉한 분량의 산성성분을 함유시킨 함침용 용액에 산화은형태의 은을 첨가한 용액으로 대치하여 수행할수도 있다. 일반적으로는 이론양보다 산의 분량은 몰비량으로 5 내지 25%가 과잉되게 사용하는 것이다.The silver salts described above may be replaced by a solution containing silver oxide in the form of an impregnation solution containing an acidic component in a slightly larger amount than the theoretical amount or the theoretical amount capable of producing silver salts. In general, the amount of acid is more than 5 to 25% in molar ratio than theoretical amount.

사용하는 용매로는 전술함과 같은 신규의 착화제를 사용함이 효과적이며, 또 이를 사용하는 것은 본 발명 발명 목적의 하나인 바 발명자의 전술의 헤테로 고리화합물류는 착화작용 이외에 여러 종류의 용매 또는 혼합용매에 대한 유기온화합물의 용해작용을 대단히 증가시키는 용해증진제임을 또한 알게 되었다. 고리형 이미노에테르류 또는 고리형알킬옥시이민류를 사용하는 최저량은 금속은의 1원자량에 대하여 고리형헤테로화합물 2분자량이며, 그리고 함침과정에 사용하는 용매로는 값이 저렴한 용매 예를 들면 수용액 또는 암모니아성의 수용액으로 하며, 니트릴류 특히 아세토니트릴, 아크릴로니트릴, 프로피오니트릴, 아세톤 또는 메틸에밀케톤 등의 케톤류, 저급의 휘발성알코올류, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 아민류 등을 사용하여 은이 진하게 가급적으로 300내지 400g/l까지로 되게 함유시킨 용액으로 촉매담체에의 함침을 수행한다.As a solvent to be used, it is effective to use the novel complexing agent as described above, and the use of the above-mentioned heterocyclic compounds is one of the objectives of the present invention. It has also been found that it is a solubilizer that greatly increases the solubility of the organic ionic compounds in the solvent. The minimum amount of cyclic iminoethers or cyclic alkyloxyimines is 2 molecular weights of the cyclic hetero compounds with respect to 1 atom of metal silver, and the solvent used in the impregnation process is a low-cost solvent, for example. An aqueous solution or an aqueous solution of ammonia, and nitriles, especially ketones such as acetonitrile, acrylonitrile, propionitrile, acetone, or methyl ethyl ketone, lower volatile alcohols, ethylene glycol, diethylene glycol, and amines may be used. Impregnation of the catalyst carrier is carried out with a solution containing as thick as possible from 300 to 400 g / l.

함침과정을 완결한 담체에 대하여는 담체에 함유된 유기성부분으로부터 금속은을 분리석출시키는 처리과정을 수행한다. 이와같은 처리과정중 특히 바람직한 처리법은 다음에서 말하는 조건하에서 가열분해처리를 수행하는 것이다.For the carrier having been impregnated, a process of separating and depositing the metal silver from the organic portion contained in the carrier is performed. A particularly preferable treatment method in such a treatment is to carry out the pyrolysis treatment under the following conditions.

온도 20℃에서 280℃까지의 온도범위에서는 매시간에 20°의 비율로 승온 시키며, 다음에는 280-300℃에서 10내지 50시간 가열처리한다. 이 과정은 질소분위기 속에서 수행하며, 이때에는 산화제 또는 환원제 예를 들면 공기, 산소, 수소, 또는 포름알데히드 등을 첨가한 분위기로 하고서 수행할 수도 있다.In the temperature range from 20 ° C to 280 ° C, the temperature is raised at a rate of 20 ° every hour, and then heat-treated at 280-300 ° C for 10 to 50 hours. This process is carried out in a nitrogen atmosphere, and in this case, it may be carried out in an atmosphere in which an oxidizing agent or a reducing agent, for example, air, oxygen, hydrogen, or formaldehyde is added.

이같이 하여 얻는 촉매의 금속은함량은 5내지 25%이며 8내지 20%로 함이 더 바람직하다.The metal content of the catalyst thus obtained is 5 to 25%, more preferably 8 to 20%.

담체가 갖는 성질 및 조직구조는 또한 중요사항이다. 일반적으로 사용되는 내화성담체의 종류로는 α-알루미나류, 실리코-알루미나류, 탄화규소, 지르코늄 또는 지르코니아이다. 이들 담체는 공업용의 고정상식 반응장치에 대하여 알맞는 정도의 크기를 갖어야 한다. 그리고 그 형상은 링형(Ring), 마름모형(Lozenges), 칩형 또는 소편형, 원구형 또는 크기가 3.2내지 13㎜범위인 압출형 등으로 하며, 또 함은촉매를 촉매반응에 사용중이거나, 다루는 과정중 또는 함은촉매를 제조하는 과정중에 먼지를 발산함이 없는 물리적 및 기계적성질이 필요한 것이다. 그리고 이들 최종제품(함은촉매)의 비표면적은 10㎡/g보다 적고, 2㎡/g 또는 이보다 더 적은 것 즉 0.1내지 1㎡/g의 것으로 함이 바람직한 것이다.The nature and tissue structure of the carrier is also important. Commonly used types of refractory carriers include α-alumina, silico-alumina, silicon carbide, zirconium or zirconia. These carriers should be of a size suitable for industrial fixed bed reactors. The shape may be ring, lozenges, chip or small piece, spherical shape or extruded shape ranging in size from 3.2 to 13 mm, and the catalyst is used in the catalytic reaction or the process of handling. Heavy or crumb is one that requires physical and mechanical properties that do not emit dust during the manufacture of the catalyst. The specific surface area of these final products (containing catalysts) is preferably less than 10 m 2 / g and less than 2 m 2 / g, i.e., 0.1 to 1 m 2 / g.

겉보기 다공도는 반경 0.25미크론의 기공이 주로되어 가지고 용적비로 적어도 총용적의 40내지 50%를 보유하여야 한다.The apparent porosity should be mainly of pores with a radius of 0.25 microns and should have a volume ratio of at least 40 to 50% of the total volume.

본 발명이 수행한 함은촉매의 실험에서는 노오통(NORTON)씨가 판매하는 실리코-알루미나형의 담체를 사용하였는 바 이것은 원구형이며, 과립의 크기는 6.5내지 4.9㎜이고 비표면적은 0.30㎡/g이며 총다공도는 0.34㎤/g으로 되는 것이다.In the experiment of the silver-containing catalyst carried out by the present invention, a silico-alumina-type carrier sold by Mr. Norton was used, which was spherical, and the granules were 6.5 to 4.9 mm and the specific surface area was 0.30 m 2 /. g and total porosity of 0.34 cm 3 / g.

발명자 등은 선행기술과 관련하여 다음의 사실을 또한 확인하였으니 이를 설명하면 다음 각 항과 같다.The inventors have also confirmed the following facts with respect to the prior art, which will be explained as follows.

a) 어떤 종류의 화합물 예를 들면 할로겐화탄화수소유도체를 반응권내에 극히 소량으로 존재시키는 경우에는 반응에서의 선택도를 향상한다는 점이다. 기체용적비로 최고 1ppm까지의 범위로 되게 1,2-디클로로 에탄올 반응권에 첨가함은 대단히 유용하다.a) When a certain kind of compound, such as a halogenated hydrocarbon derivative, is present in a very small amount in the reaction zone, selectivity in the reaction is improved. It is very useful to add to the 1,2-dichloro ethanol reaction zone in the gas volume ratio up to 1 ppm.

b) 함은촉매의 촉매본체인 금속은에 대한 공지의 촉진제(조촉매)로 예를들면 K,Ca,Cs,Ba,Pt,Ni,Sn,Ca,Sr,Li,Mg,Na,Rb,Au,Cu,Zn,La,Ce,Th,Be,Sb,Bi,Ti,Pd,Ir,Os,Ru,Fe,Al 등을 통상적인 첨가량인 0내지 2%(중량)의 범위에서 첨가할 수 있다.b) Known promoters (catalysts) for the metal silver, which is the catalyst body of the silver-containing catalyst, for example K, Ca, Cas, Ba, Pt, Ni, Sn, Ca, Sr, Li, Mg, Na, Rb, Au, Cu, Zn, La, Ce, Th, Be, Sb, Bi, Ti, Pd, Ir, Os, Ru, Fe, Al, etc. can be added in the range of 0 to 2% (weight), which is a usual addition amount. have.

다음에서 말하는 실시예 1내지 실시예 12는 본 발명의 함은촉매 및 에틸렌옥 사이드 제조방법 등이 그들 실시예에만 국한되지 아니하는 것이다. 이들 실시예에서 얻는 성과에 관하여는 다음의 계산식에 의하여 에틸렌의 총합적 전환유로가 선택도를 각기 표시하였다.In Examples 1 to 12 described below, the containing catalyst of the present invention and the ethylene oxide side production method are not limited to these examples. Regarding the results obtained in these examples, the total conversion flow path of ethylene was respectively expressed by the following equation.

에틸렌의 총합적 전환율(O.E.C.) :Total conversion of ethylene (O.E.C.):

O.E.C. =

Figure kpo00003
OEC =
Figure kpo00003

에틸렌옥 사이드에로 전환되는 비율 즉 선택도(E.O.S) :Rate of conversion to ethylene oxide, i.e. selectivity (E.O.S):

E.O.S. =

Figure kpo00004
EOS =
Figure kpo00004

[실시예 1]Example 1

NORTON SA 5239의 담체로서 과립의 크기 6.5㎜인 것 42.6g을 로타리증발장치의 플라스크에 충입한다. 로타리증발장치에 부대착설된 오일바드의 온도를 130℃로 되게 하고서 감압하에서 한시간 동안 담체에 대해서만 탈기처리한다. 다음에는 아세트산은염 16.5g올 2-메틸-2-옥사졸린(2-methy1-2-Oxazoline)108g에 첨가한 용액을 플라스크 내에서 교반되고 있는 담체에 한방울씩 첨가한다. 이와 같은 조건에서는 용매가 즉각적으로 증발한다. 용액의 첨가가 끝나면 함침과정 및 건조과정이 완결되므로 아세트산은염에서 금속은을 석출시키기 위한 가열처리를 하기 위하여 관형열분해 장치에로 이송한다. 이 가열처리는 질소분위기로 하고서 온도 270℃까지는 매시간 마다 20℃씩 승온시키는 속도로 가열하며 270℃에서 18시간 유지한다. 얻은 함은 촉매중의 금속은의 함량은 적정법으로 측정하여 중량비로 17%임이 확인되었다. X-레이 미량분석법을 주사판식 전자현미경과 병용함에 의하여 이 함은촉매중의 금속은입자가 담체 속에 규칙적으로 분포되었고 또 유사원구형이며 크기는 0.2내지 0.4미크론에 해당함이 밝혀졌다.42.6 g of a granule having a size of 6.5 mm as a carrier of NORTON SA 5239 are charged into a flask of a rotary evaporator. The temperature of the oil bar attached to the rotary evaporator is 130 deg. C and degassed only on the carrier for one hour under reduced pressure. Next, a solution added to 108 g of silver acetate 16.5 gol 2-methyl-2-oxazoline (2-methy-2-oxazoline) is added dropwise to the carrier being stirred in the flask. Under these conditions, the solvent evaporates immediately. After the addition of the solution, the impregnation and drying processes are completed. Therefore, the solution is transferred to a tubular pyrolysis apparatus for heat treatment to precipitate the metal silver from silver acetate. This heat treatment is carried out in a nitrogen atmosphere and heated up to a temperature of 270 ° C. at a rate of 20 ° C. every hour and maintained at 270 ° C. for 18 hours. The obtained content was found to be 17% by weight based on the content of metal silver in the catalyst. Combining X-ray microscopy with scanning electron microscopy revealed that the metal silver particles in the catalyst were regularly distributed in the carrier, pseudo-spherical, and sized from 0.2 to 0.4 microns.

다음에는 길이 600㎜이고 내경 16㎜인 스텐레스파이프로 되는 실험용 반응관내에 앞에서 얻은 함은 촉매 30ml를 충입한다. 반응관의 하측에서 반응관 및 반응관내의 함은촉매를 재치하는 길이 200mm인 도자기파이프로 되는 예열관에로 반응용원료기체를 송입한다. 반응장치 전체는 이중케이스형의 오일순환가열식 오일바드로 가열한다. 반응관에로 충입 및 배출되는 기체는 2단검출식 크로마토그라프에 의하여 분석되었으니 첫번째의 것은 에틸렌옥 사이드, 메탄, 포름알데히드, 프로필렌, 프로판, 메탄올 및 아세토알데히드를 검출분석하는 플레임아이오니제이션디텍터(화업식이온화검출장치)이고 둘째번의 것은 산소, 질소, 탄산가스, 에틸렌 및 물 등을 검출분석하는 열전도도식 검출장치이다. 이 두개의 컬럼은 길이 2.5m, 지름 2.5mm(1/8인치)의 것을 직열로 연결하였으며 일측의 컬럼에는 크로모소오브(Chromosorb) 101을 다른 하나에는 포라파크(Porapak) Q를 충입한다.Next, the vessel obtained above is filled with 30 ml of the catalyst obtained in a reaction tube made of stainless steel pipe having a length of 600 mm and an inner diameter of 16 mm. At the lower side of the reaction tube, the reaction tube and the vessel in the reaction tube are fed into a preheating tube made of porcelain pipe having a length of 200 mm in which a catalyst is placed. The whole reactor is heated with a double case oil circulating oil bar. The gas charged and discharged into the reaction tube was analyzed by two-stage detection chromatograph. The first one was flame ionization detector which detects and analyzes ethylene oxide, methane, formaldehyde, propylene, propane, methanol and acetoaldehyde. Fire ionization detection device) and the second is a thermal conductivity detection device for detecting and analyzing oxygen, nitrogen, carbon dioxide, ethylene and water. The two columns were connected in series with ones 2.5m long and 2.5mm (1/8 inch) in diameter. One column was filled with Chromosorb 101 and the other with Porapak Q.

공기와 에틸렌이 50% : 50%로 혼합된 상압의 혼합기체를 온도 177℃ 및 185℃의 사이에서 반응관 내의 함은촉매 층에로 47시간 동안 통과시킨다. 다음에는 에틸렌, 13% 산소 5%, 질소 82% 및 1,2-디클로로에탄 35ppb로 되는 반응용원료기체를 함은촉매 1l에 대하여 1시간당 9,000l(표준상태로 환산한 것)의 속도로 반응관 내를 통과시킴으로서 에틸렌옥사이드 제조실험을 수행한다. 반응온도206℃에서 에틸렌의 총합적 전환율(O.E.C.)은 5%이고 에틸렌옥사이드에로의 선택도(E.O.S.)는 78.5%이었다.An atmospheric pressure mixed gas mixed with 50%: 50% of air and ethylene is passed into the catalyst bed in the reaction tube for 47 hours between the temperatures of 177 ° C and 185 ° C. Next, the reaction raw material gas containing ethylene, 5% of 13% oxygen, 82% of nitrogen, and 35ppb of 1,2-dichloroethane was reacted at a rate of 9,000 liters (in terms of standard state) per 1 liter of the catalyst. Ethylene oxide manufacturing experiments are performed by passing through the tube. The total conversion of ethylene (O.E.C.) was 5% and the selectivity to ethylene oxide (E.O.S.) was 78.5%.

[실시예]EXAMPLE

과립의 크기 6.5mm인 NORTON SA 5239의 담체 42.6g을 전술한 바와 같이 플라스크에 충입하고 감압하의 100℃에서 탈기한 다음 아세트산은염 16.5g을 옥사졸 108g에 용해한 용액을 한방울씩 첨가한다. 증발장치의 온도를 100℃로 하여 용액중의 옥사졸은 적가되자 곧 증류되게 한다. 이리하여 함침완결의 담체를 실시예 1에서 말한 그것과 같이 하여 가열처리한다. 얻는 함은촉매의 금속은합량은 16.5%인 것으로 분석되었다. X-레이식 미량분석법을 주사판식 전자현미경과 병용하는 검사법에 의하여 담체중의 금속은립자는 유사원구형이고 크기는 지름으로 0.3내지 0.5미크론의 범위에 해당하는 것이 균등분산되었음이 밝혀졌다.42.6 g of a carrier of NORTON SA 5239 having a granule size of 6.5 mm are charged into the flask as described above, degassed at 100 ° C. under reduced pressure, and then a solution of 16.5 g of silver acetate salt dissolved in 108 g of oxazole is added dropwise. The temperature of the evaporator is set to 100 ° C. and the oxazole in the solution is added dropwise and then distilled soon. Thus, the impregnated carrier was heat-treated in the same manner as in Example 1. It was analyzed that the total amount of metallic silver in the obtained silver catalyst was 16.5%. Examination using X-ray microanalysis in combination with scanning electron microscopy revealed that the metal particles in the carrier were pseudo-spherical and sized in the range of 0.3 to 0.5 microns in diameter.

실시예 1에서 설명한 반응관에 위에서 얻은 함은촉매 30ml를 충입한다. 공기와 에틸렌의 비율이 50% : 50%로 되는 기체를 온도 138℃와 184℃의 범위에서 30시간동안 통과시킨다. 다음에는 에틸렌 13%, 산소 5%, 1,2-디클로로에탄 35ppb이며 잔부는 각기 상이하는 분량의 CO2와 질소를 함유시킨 반응용원료 기체를 압력 20바아르로 하고서 함은촉매 1l에 대하여 매시간당 9,000l(표준상태)의 속도로 반응관내의 함은촉매층을 통과시킨다. 이같이 하여 얻은 성과를 다음의 제1표에 기재한다.The reaction vessel described in Example 1 was charged with 30 ml of the silver catalyst obtained above. A gas having a ratio of air and ethylene of 50% to 50% is passed for 30 hours at a temperature of 138 ° C and 184 ° C. Next, ethylene 13%, oxygen 5%, 1,2-dichloroethane 35ppb, and the balance is 20 bar pressure of the reaction raw material gas containing different amounts of CO 2 and nitrogen, each containing 1 liter of catalyst. The vessel in the reaction tube passes through the catalyst bed at a rate of 9,000 l per hour (standard). The results thus obtained are listed in Table 1 below.

[제1표][Table 1]

Figure kpo00005
Figure kpo00005

이로써 본 발명의 함은촉매는 에틸렌옥사이드 제조과정에서 필연적 부차생성물인 탄산가스(CO2)의 악영향을 적게 받음을 알 수 있다.As a result, the inclusion catalyst of the present invention can be seen that less adverse effects of carbon dioxide (CO 2 ), which is an inevitable secondary product during the ethylene oxide manufacturing process.

[실시예 3]Example 3

과립의 크기 4.9mm로 되는 NORTON SA 5239의 담체 36g을 위의 실시예 1에서 말한 로타리 증발장치의 플라스크내로 충입하고 감압하에서 온도 120℃로 가열하면서 탈기처리한다. 별도로 아세트산5g을 2-메틸-2-옥사졸린 100g에 용해한 액체에, 산화은 8.5g을 첨가용해한 용액을 준비한다. 이 용액을 플라스크 내의 담체에 한방울씩 첨가한다. 실시예 1에서 설명한 그것과 같이 가열처리하여 금속은의 함량이 13.5wt%로 되는 함은촉매를 얻는다. 에틸렌/공기의 비율이50%/50%로 되는 혼합기체로 온도범위 182℃로 부터 218℃까지에서 48시간 동안 함촉매의 대하여 상압에서 활성화처리를 수행후에 에틸렌 13%, 산소5%, 질소82%, 1,2-디클로로에탄 35ppb가 함유된 반응용 혼합기체를 압력 20바아르에서 함은촉매 1l에 대하여 매시간당 9,000l(표준상태환산치)의 유속비로 통과반응시킨다. 반응온도 218℃로 하고서 58시간 반응시킨 성과는 O.E.C.(총합적 전환률) 5%에 대하여 E.O.S.(선택도)가 77%이었다.36 g of a carrier of NORTON SA 5239 having a granule size of 4.9 mm were charged into a flask of the rotary evaporator described in Example 1 above and degassed while heating to a temperature of 120 ° C. under reduced pressure. Separately, a solution in which 5 g of acetic acid was dissolved in 100 g of 2-methyl-2-oxazoline and 8.5 g of silver oxide was dissolved to prepare a solution. This solution is added dropwise to the carrier in the flask. The heat treatment as described in Example 1 yields a silver catalyst having a metal silver content of 13.5 wt%. Ethylene 13%, oxygen 5%, nitrogen 82 after activating the catalyst at atmospheric pressure for 48 hours in the temperature range from 182 ° C to 218 ° C in a mixed gas with an ethylene / air ratio of 50% / 50%. %, The reaction mixture gas containing 35 ppb of 1,2-dichloroethane was reacted at a pressure of 20 bar at a flow rate of 9,000 liters (standard conversion) per hour with respect to 1 liter of catalyst. The result of reacting 58 hours at the reaction temperature of 218 ° C was 77% for E.O.S. (selectivity) with respect to 5% for O.E.C. (total conversion).

[실시예 4]Example 4

과립의 크기 4.9mm인 NORTON SA 5239의 담체 37.5g을 로타리증발장치의 플라스트 내로 충입한다. 산화은 8.9g을 벤조산(안식향산) 10.3g 및 2-메틸-2-옥사졸린 120g으로 되는 액체에 용해한 용액을 전술의 담제에 실시예 1에서 말한 그것과 같이 처리하여 함은촉매를 얻는다. 가열처리를 수행후 이 함은촉매의 금속은함량은 14.2wt%인 것으로 분석되었다.37.5 g of a carrier of NORTON SA 5239 having a granule size of 4.9 mm are charged into a flask of a rotary evaporator. A solution obtained by dissolving 8.9 g of silver oxide in a liquid consisting of 10.3 g of benzoic acid (benzoic acid) and 120 g of 2-methyl-2-oxazoline was treated as described in Example 1 in the above-described preparation to obtain a silver-containing catalyst. After the heat treatment, the metal silver content of the silver catalyst was analyzed to be 14.2 wt%.

실시예 1에서 말한 반응관내로 앞에서 얻은 함은촉매 30ml를 충입한다. 상압에서 에틸렌/공기의 비율이 50/50으로 되는 혼합기체로 온도 198℃와 213℃ 사이에서 114시간동안 활성화전처리를 수행후 에틸렌13%, 산소 5%, 질소 82%, 1,2-디클로로에탄 35ppb로 되는 반응용료기체를 압력 20바아르에서 통과반응 시킨다. 이 기체의 유속비는 함은촉매 1l에 대하여 매시간당 9,000l(표준상태)의 속도이다. 반응온도를 232℃로 하여 수행한 성과는 총합적전환율 5%에 대하여 에틸렌옥사이드에로의 선택도(E.O.S.)는 76.5%이었다.Into the reaction tube as described in Example 1, 30 ml of the silver obtained catalyst was charged. Ethylene 13%, Oxygen 5%, Nitrogen 82%, 1,2-Dichloroethane after activating pre-treatment for 114 hours at a temperature of 198 ℃ and 213 ℃ in a mixed gas where the ratio of ethylene / air is 50/50 at atmospheric pressure. A reaction gas of 35 ppb is passed through at a pressure of 20 bar. The velocity ratio of this gas is 9,000 l (standard state) per hour for 1 l of catalyst. The performance performed at the reaction temperature of 232 ° C. showed that the selectivity to ethylene oxide (E.O.S.) was 76.5% with respect to the total conversion of 5%.

[실시예 5]Example 5

과립의 크기 4.9mm인 NORTON SA 5239의 담체 36.5g을 피발산 8.33g과 2-메틸-2-옥사졸린 104g의 혼합액에 미리부터 산화은 8.6g을 용해한 용액을 실시예 1에서 말한 그것과 같이 처리하여 함은촉매를 얻는다. 가열분해 이후에 이 함은촉매의 금속은 함량은 16.6wt%인 것으로 분석되었다. 실시예 1에서 말한 반응관 내로 앞에서 얻은 함은촉매 30ml를 충입한다. 공기와 에틸렌의 비율을 50/50으로 하여 되는 혼합기체를 온도 범위 184℃와 200℃ 사이에서 48시간동안 통과시키는 것으로 함은촉매를 활성화처리한 다음에 에틸렌 13%, 산소5%, 질소 82%, 1,2-디클로로에탄 35ppb로 되는 반응 용기체를 매시간마다 9,000l(표준상태 환산)의 속도로 촉매층을 통과시킨다. 이같이 하여 반응온도를 224℃로 하였던 바 그 성과는 에틸렌의 총합적 전환률 3.4%에 대하여 에틸렌 옥사이드에로의 선택도는 77%이었다.36.5 g of a carrier of NORTON SA 5239 having a granule size of 4.9 mm was treated with a solution of 8.33 g of pivalic acid and 8.6 g of silver oxide in advance, in a mixed solution of 104 g of 2-methyl-2-oxazoline, as described in Example 1, Ham gets a catalyst. After pyrolysis, the silver content of the silver catalyst was analyzed to be 16.6 wt%. Into the reaction tube described in Example 1, 30 ml of the silver obtained catalyst was charged. A mixture gas having a ratio of air and ethylene of 50/50 is allowed to pass for 48 hours between the temperature range of 184 ° C and 200 ° C. After activating the catalyst, ethylene 13%, oxygen 5%, nitrogen 82% The reaction vessel body of 1, 2-dichloroethane 35ppb is passed through the catalyst bed at a rate of 9,000 l (standard state conversion) every hour. As a result, the reaction temperature was 224 DEG C. The result was 77% of the selectivity to ethylene oxide relative to 3.4% of the total conversion of ethylene.

[실시예6]Example 6

과립의 크기가 6.5mm인 NORTON SA 5239의 담체 29.5g을 로타리증발장치의 플라스크 내로 충입한다. 2-메틸-2-옥사졸린 28.2g과 아세토니트릴 220ml로 되는 액체에 산화은 9g을 용해한 용액을 플라스크 내의 담체에 실시에 1의 그것과 같이 첨가처리하여 함은촉매를 얻는다. 가열분해처리 후 이 함은촉매의 금속은 함량은 19wt%인것으로 분석되었다. 직경 16mm이고 길이 355mm인 스텐레스반응관 내에 앞에서 얻은 함은촉매 30ml를 충입하고 질산염응용바드로 가열한다. 반응용원료기체는 높이 42mm인 도자기충전물로 예열한 다음에 반응관의 하측으로부터 송입한다. 분석장치는 실시예 1에서 말한 그것과 동일한 것이다.29.5 g of a carrier of NORTON SA 5239 having a granule size of 6.5 mm are charged into a flask of a rotary evaporator. A solution containing 9 g of silver oxide dissolved in a liquid consisting of 28.2 g of 2-methyl-2-oxazoline and 220 ml of acetonitrile was added to the carrier in the flask as in Example 1 to obtain a silver-containing catalyst. After pyrolysis, the metal content of the silver catalyst was analyzed to be 19wt%. In a stainless steel reaction tube 16 mm in diameter and 355 mm in length, 30 ml of the catalyst obtained above was charged and heated with a nitrate application bar. The reaction raw material gas is preheated with a porcelain filling having a height of 42 mm and then fed from the bottom of the reaction tube. The analyzer is the same as that described in Example 1.

공기/에틸렌의 비율 50/50으로 되는 활성화용혼합기체를 온도범위 157℃내지 175℃ 사이에서 30시간 동안 송입하여 함은촉매의 활성화전처리를 수행한 다음에 에틸렌 13%, 산소 5%, 질소 82%, 1,2-디클로로에탄 35ppb로 되는 반응용원료 기체를 압력 20바아르로 하여 촉매층 내로 통과시킨다. 통과 시키는 속도는 매시간당 함은촉매 1l당 9,000l(표준상태환산)의 속도로 하여 반응속도 195℃로 하였던 바 에틸렌의 총합적전환율 5%에 대하여 에틸렌옥사이드에로의 선택도는 77%이었다.An activated mixed gas having an air / ethylene ratio of 50/50 was fed in the temperature range of 157 ° C to 175 ° C for 30 hours to carry out preactivation of the catalyst, followed by ethylene 13%, oxygen 5%, nitrogen 82 %, 1,2-dichloroethane 35 ppb of reaction gas was passed through the catalyst bed at a pressure of 20 bar. The rate of passage was 9,000 liters per 1 liter of silver silver catalyst per hour, and the reaction rate was 195 ° C. The selectivity to ethylene oxide was 77% with respect to 5% of the total conversion of ethylene.

[실시예 7]Example 7

과립크기 4.9mm인 NORTON SA 5239의 담체 36g을 로타리증발장치의 플라스크에 충입한다. 오일바드의 온도를 100℃로 유지시키고 감압하에서 30분간 담체의 탈기처리를 수행한다. 별도로 옥사졸 90g을 용입한 에를렌마이여플라스크에 아세트산 5g을 첨가하고서 산화은 8.6g을 소량식 첨가용해한 액체를 준비한다. 이 액체를 한시간 동안 교반하여 산화은을 충분히 용해시킨 다음 반시간동안 방치한다. 다음에는 이 용액을 플라스크 내의 담체에 적가 및 교반하여 용매를 즉각적으로 증발시킨다. 용액의 첨가가 끝나면 금속은을 석출시키기 위한 가열처리를 하기 위하여 함침건조한 담체를 튜브형반응관에로 이송한다. 이 가열처리는질소기류 속에서 270℃까지 매시간당 승온속도를 20℃씩으로 하여 18시간동안 수행한다. 이 함은촉매의 금속은 함량은 12wt%임이 확인되었다.36 g of a carrier of NORTON SA 5239 having a granule size of 4.9 mm are charged into a flask of a rotary evaporator. The temperature of the oil bar is maintained at 100 ° C. and the carrier is degassed for 30 minutes under reduced pressure. Separately, 5 g of acetic acid was added to the Erlenmeyer flask where 90 g of oxazole was infused, and 8.6 g of silver oxide was added in a small amount to prepare a liquid. The liquid is stirred for one hour to dissolve the silver oxide sufficiently and then left for half an hour. This solution is then added dropwise to the carrier in the flask and stirred to immediately evaporate the solvent. After the addition of the solution, the impregnated and dried carrier is transferred to the tubular reaction tube for heat treatment to precipitate the metal silver. This heat treatment is carried out for 18 hours at a rate of 20 ° C. per hour up to 270 ° C. in a nitrogen stream. It was confirmed that the metal content of this silver catalyst was 12wt%.

다음에는 길이 600mm 내경 16mm인 스텐레스제반응관내로 위에서 얻은 함은촉매 30ml를 충입한다. 길이 200mm이고 반응관속의 함은촉매가 재치되게한 도자기제링으로 반응용원료기체를 예열한다. 반응장치전체를 2중오일바드식 및 오일순환가열식 가열장치로 가열한다. 반응관에로 송입 및 배출되는 기체는 2중검출식 크로마토그라프를 사용하여 분석하는 것이니 하나는 에틸렌옥사이드, 메탄, 포름알데히드, 프로필렌, 프로판, 메탄올 및 아세토알데히드등을 검출분석하는 화염식이온화검출장치이며 다른 하나는 산소, 질소, 탄산가스, 에틸렌 및 물 등을 검출분석하는 열전도도식 검출장치이다. 이들 두 개의 검출장치는 직경이 2.5mm(1/8)이고 길이는 2.5mm인 것을 직열로 재치연결 하였으며 일측의 것에는 크로모소오브(Chromosorb) 101을 타측의 것에는 포라파크(Porapak) Q를 충입한다.Next, 30 ml of the containing silver catalyst was charged into a stainless steel reaction tube having a length of 600 mm and an inner diameter of 16 mm. It is 200mm long and the inside of the reaction tube is made of porcelain ring in which the catalyst is placed to preheat the reaction raw material gas. The entire reactor is heated with a double oil-bard and oil circulating heating unit. Gas to be fed into and out of the reaction tube is analyzed using a double-detection chromatograph. One is a flame ionization detector for detecting and analyzing ethylene oxide, methane, formaldehyde, propylene, propane, methanol and acetoaldehyde. The other is a thermal conductivity detection device for detecting and analyzing oxygen, nitrogen, carbon dioxide, ethylene and water. These two detectors were connected in series with a diameter of 2.5mm (1/8) and a length of 2.5mm, and chromosorb 101 on one side and Porapak Q on the other side. Fill it.

공기/에틸렌이 50/50으로 되는 혼합기체를 반응관내의 촉매에 156℃와 178℃ 사이로 가열하면서 상압에서 48시간 동안 송입한다. 다음에는 에틸렌 13%, 산소5%, 질소 82% 및 1,2-디클로로에탄 35ppb로 되는 반응용원료기체를 매시간당 함은촉매 1l에 대하여 9,000l(표준상태환산)의 속도로 반응관의 함은촉매층에 통과시킨다. 반응온도 217℃에서 45시간 동안 반응을 수행시켰던 바 에틸렌의 총합적전환률 5%에 대하여 에틸렌옥사이드에로의 선택도는 77.5%이었다.A mixed gas of air / ethylene of 50/50 is fed to the catalyst in the reaction tube for 48 hours at atmospheric pressure while heating between 156 ° C and 178 ° C. Next, the reaction raw material gas consisting of 13% ethylene, 5% oxygen, 82% nitrogen, and 35ppb of 1,2-dichloroethane was added to the reaction tube at a rate of 9,000l (standard state conversion) per 1l of catalyst. Pass it through the silver catalyst layer. The reaction was carried out at a reaction temperature of 217 ° C. for 45 hours. The selectivity to ethylene oxide was 77.5% based on 5% of the total conversion of ethylene.

[실시예 8]Example 8

옥사졸 87g에 프로피온산은염 13.5g을 첨가용해 후 여과한 액체를, 로타리증발장치의 플라스크 내로 충입된 그대로 1시간 동안 100℃에서 탈기처리하였고 과립의 크기는 4.9mm인 NORTON SA 5251의 담체 36.5g에 적가한다. 오일바드의 온도를 100℃로 하면 용액중의 옥사졸은 적가하자 마자 곧 증류제거된다. 이리하여 함침과정을 끝낸 담체는 실시예 7에서 말한 그것과 같이 가열처리를 수행한다. 이 함은촉매의 금속은의 함량은 12.5%이었다.After dissolving 13.5 g of silver propionic acid salt to 87 g of oxazole, the filtered liquid was degassed at 100 ° C. for 1 hour as it was charged into a flask of a rotary evaporator, and granules were added to 36.5 g of a carrier of NORTON SA 5251 having a size of 4.9 mm. Add it down. When the oil bar temperature is 100 ° C, the oxazole in the solution is distilled off as soon as it is added dropwise. Thus, the carrier after the impregnation process is subjected to heat treatment as described in Example 7. The content of metal silver in this silver catalyst was 12.5%.

공기/에틸렌의 비율이 50:50으로 되는 혼합기체를 온도 140℃ 및 161℃사이로 하여 상압에서 46시간동안 통과시킨다. 다음에는 에틸렌 13%, 산소 5%, 질소82%, 및 1,2-디클로로에탄 35ppb로 되는 반응용원료 기체를 압력 20바아르에서 함은촉매 1l에 대하여 매시간당 9,000l(표준상태 환산)의 속도로 반응관의 함은촉매층 내로 통과시킨다. 반응온도 185℃로 하였던 바 에틸렌의 총합적전환율 5%에 대하여 에틸렌옥사이드에로의 선택도는 80%이었다.A mixed gas having an air / ethylene ratio of 50:50 is passed at atmospheric pressure for 46 hours at a temperature between 140 ° C and 161 ° C. Next, a reaction gas containing 13% of ethylene, 5% of oxygen, 82% of nitrogen, and 35ppb of 1,2-dichloroethane was charged at 20 bar, and 9,000l per hour of standard catalyst was used. At the rate the inclusion of the reaction tube is passed into the catalyst bed. When the reaction temperature was 185 ° C, the selectivity to ethylene oxide was 80% with respect to 5% of the total conversion of ethylene.

[실시예 9]Example 9

로타리증발장치의 플라스크 내로 과립크기 6mm(1/4인치)인 NORTON SA 5239의 담체 42.5g을 충입한다. 오일바드의 온도를 120℃로 하고서 감압하여 담체가 흡착한 기체를 1시간 동안 탈기처리한다. 이때에 아세트산은염 16.5g을 물 92g과 옥사졸 18g으로 되는 액체에 교반용해한 용액을 준비한다. 다음에는 앞에서 준비한 용액을 교반중인 담체에 적가한다. 다음에는 실시예 7에서 말한 그것과 같이 가열처리하였던 바 함은 촉매의 금속은 함량이 11.5wt%로 분석되었다. 실시예 7에서 말한 반응관 내로 앞에서 얻은 함은촉매 30ml를 충입한다. 공기/에틸렌 50/50으로 되는 혼합기체를 상압에서 48시간 동안 송입하는것으로 함은 촉매에 대한 활성화처리를 완결한 다음 에틸렌 13%, 산소5%, 질소 82% 및 1,2-디클로로에탄 35ppb로 되는 반응용원료기체를 압력 20바아르에서 반응관의 촉매층 내로 함은촉매 1l에 대하여 매시간당 9,000l(표준상태)의 속도로 송입한다. 반응온도 228℃에서 50시간 동안의 반응으로 에틸렌의 총합전환율 4.5%에 대하여 에틸렌옥사이드에로의 선택도는 77.8%이었다.42.5 g of a carrier of NORTON SA 5239, granule size 6 mm (1/4 inch), is charged into a flask of a rotary evaporator. The pressure of the oil bar was reduced to 120 ° C., and the gas adsorbed by the carrier was degassed for 1 hour. At this time, the solution which melt | dissolved 16.5 g of silver acetate salts in the liquid which becomes 92 g of water and 18 g of oxazole is prepared. Next, the previously prepared solution is added dropwise to the stirring carrier. Next, heat treatment was performed as described in Example 7. The metal content of the catalyst was analyzed to be 11.5 wt%. Into the reaction tube as described in Example 7, 30 ml of the silver obtained catalyst was charged. The introduction of a mixture of air / ethylene 50/50 at atmospheric pressure for 48 hours was completed by activation of the catalyst followed by ethylene 13%, oxygen 5%, nitrogen 82% and 1,2-dichloroethane 35ppb. The reaction raw material gas into the catalyst layer of the reaction tube at a pressure of 20 bar is fed at a rate of 9,000 liters per hour (standard state) per 1 liter of catalyst. The selectivity to ethylene oxide was 77.8% with respect to 4.5% of the total conversion of ethylene by reaction for 50 hours at the reaction temperature of 228 degreeC.

[실시예 10]Example 10

과립크기 1/4인치(약 5-7mm)인 CARBORUNDUM SAHT 96의 담체 36g을 로타리증발장치의 플라스크 내로 충입한다. 아세트산은염 14g을 옥사졸 94g에 용해하여 여과한 용액을 실시예 9의 그것과 같은 방법으로 처리하여 촉매를 얻는다. 얻은 함은촉매의 금속은 함량은 16%인 것으로 분석되었다. 용융질산염바드로 가열되며 내경이 16mm이고 길이가 355mm인 스텐레스반응관에 위에서 얻은 함은촉매 30ml를 충입한다. 반응용원료기체는 반응관에 충입하기에 앞서서 높이 42mm인 도자기제충전물을 충입한 예열장치로 예열한 다음 반응관의 하측으로부터 공급한다. 반응관으로 송입되는 기체 및 반응관에서 배출되는 기체는 실시예 7에서 설명한 것과 유사한 분석장치를 사용하여 분석한다. 공기/에틸렌 50/50으로 되는 혼합기체를 온도 137℃내지 155℃의 사이 및 상압에서 48시간 동안 송입한다. 다음에는 에틸렌 13%, 산소5%, 질소 82% 및 1,2-디클로로에탄 35ppb로 되는 반응용원료기체를 반응관 내의 함은촉매 1l당 9,000l(표준상태 환산)의 속도로 압력 20바아르로 하여 반응관 내로 통과시킨다. 반응온도 191℃로 하였던 바 총합적 전환율 5%에 대하여 선택도는 77%이었다.36 g of a carrier of CARBORUNDUM SAHT 96, granule size 1/4 inch (about 5-7 mm), are charged into a flask of a rotary evaporator. 14 g of silver acetate salt was dissolved in 94 g of oxazole, and the filtered solution was treated in the same manner as in Example 9 to obtain a catalyst. The metal content of the obtained silver catalyst was analyzed to be 16%. Into a stainless steel reaction tube heated with molten nitrate bar and having an inner diameter of 16 mm and a length of 355 mm, 30 ml of the silver catalyst obtained above is charged. Prior to filling the reaction tube, the reaction raw material gas is preheated with a preheating device filled with porcelain filler having a height of 42 mm, and then supplied from the lower side of the reaction tube. The gas sent to the reaction tube and the gas discharged from the reaction tube are analyzed using an analyzer similar to that described in Example 7. A mixed gas of air / ethylene 50/50 is fed for 48 hours at a temperature between 137 ° C. and 155 ° C. and at atmospheric pressure. Next, the reaction raw material gas containing 13% of ethylene, 5% of oxygen, 82% of nitrogen, and 35ppb of 1,2-dichloroethane was charged at a rate of 20 bar at a rate of 9,000 l (standard conversion) per liter of the catalyst in the reaction tube. It is passed through the reaction tube. When the reaction temperature was 191 ° C., the selectivity was 77% with respect to the total conversion of 5%.

[실시예 11]Example 11

아세트산은염 14g을 옥사졸 126g에 용해하여 미리 여과한 용액을 과립크기 1/4인치인 NORTON SA 5236의 담체 36g이 충입된 로타리증발장치에 착설된 플라스크 내의 담체에 첨가한다. 이 담체는 가열상태에서 1시간 30분간 감압하에서 미리 탈기처리한 것이다. 로타리증발장치의 오일바드를 80℃로 가열한 상태에서 처리하면 용액을 함침한 담체에서 감압 40mm인 경우 담체에 함침된 옥사졸은 증류제거 된다. 첨가한 옥사졸이 증류제거된 후에는 실시예 7에서 말한 그것과 유사한 가열처리를 수행한다. 얻은 함은촉매의 금속은의 함유량은 15.8%인 것으로 분석되었다.14 g of silver acetate was dissolved in 126 g of oxazole, and the prefiltered solution was added to a carrier in a flask mounted on a rotary evaporator filled with 36 g of a carrier of NORTON SA 5236 having a granular size 1/4 inch. This carrier is degassed in advance under reduced pressure for 1 hour and 30 minutes in a heated state. When the oil bar of the rotary evaporator is heated to 80 ° C., the oxazole impregnated in the carrier is distilled off at a reduced pressure of 40 mm from the carrier impregnated with the solution. After the added oxazole was distilled off, a heat treatment similar to that described in Example 7 was performed. The content of metal silver in the obtained silver catalyst was analyzed to be 15.8%.

실시예 10에서 말한 반응관에, 위에서 얻은 함은촉매 30ml를 충입하고서 공기/에틸렌의 비율이 50 : 50으로 되는 함은촉매 활성화용 혼합기체를 온도 150℃와 168℃ 사이로 하고 상압에서 48시간동안 송입통과시킴으로서 함은촉매를 활성화한 다음 에틸렌 13%, 산소5%, 질소 82% 및 1,2-디클로로에탄 35ppb로 되는 반응용원료기체를 압력 20바아르에서 송입하여 반응시킨다. 반응온도 190℃에서 에틸렌의 총합적 전환율은 4%인데 대하여 에틸렌옥사이드에로의 선택도는 70%었다.In the reaction tube as described in Example 10, the above-mentioned containing silver catalyst was charged with 30 ml of the silver containing catalyst, and the air / ethylene ratio was 50:50. The containing gas for activation of the catalyst was placed between 150 ° C and 168 ° C for 48 hours at atmospheric pressure. By passing through the feed, the catalyst is activated, and then the reaction raw material gas of 13% ethylene, 5% oxygen, 82% nitrogen and 35 ppb of 1,2-dichloroethane is fed at a pressure of 20 bar. The total conversion of ethylene was 4% at the reaction temperature of 190 ° C., while the selectivity to ethylene oxide was 70%.

[실시예 12]Example 12

과립크기 1/4인치인 NORTON SA 5239의 담체 42.5g을 로타리증발장치의 프라스크 내로 충입한다. 플라스크 속의 담체는 실시예 7에서 말한 것과 동일한 조건하에서 탈기처리 한다. 아세트산은염 16.5g을 이소옥사졸 112g과 물 27.1g의 혼합액에 용해하여 미리 여과한 함침용의 용액을 플라스크속의 담체에 적가함에 따라 이소옥사졸과 물이 즉시 증류제거되게 한다. 함침용용액의 적가가 끝나고 건조가 완결되면 실시예 7에서 말한 그것과 같은 조건하에서 가열처리한다. 얻은 함은촉매의 금속은의 함량은 12.7%인 것으로 적정되었다. 실시예 10에서 말한 반응관 내로 위헤서 얻은 함은촉매 30ml를 충입하고서 공기/에틸렌 50/50으로 되는 활성화용 혼합기체를 온도범위 150℃내지 195℃의 범위에서 48시간 동안 송입한 다음에 에틸렌 13%, 산소5%, 질소 82%, 및 1,2-디클로로에탄 35ppb로 되는 반응용원료기체를 반응관속의 함은촉매 1l에 대하여 매시간당 9,000l(표준상태 환산)의 속도로 압력 20바아르에서 반응관에 송입하여 반응시킨다. 반응온도 217℃로 하여 에틸렌의 총합적전환율 5%에 대하여 에틸렌옥사이드에로의 선택도는 75%이었다.42.5 g of a carrier of NORTON SA 5239 with a granule size of 1/4 inch is charged into the flask of the rotary evaporator. The carrier in the flask is degassed under the same conditions as described in Example 7. 16.5 g of silver acetate was dissolved in a mixed solution of 112 g of isoxazole and 27.1 g of water, and then the isoxazole and water were immediately distilled off by dropping the prefiltered impregnation solution into the carrier in the flask. When the dropwise addition of the impregnating solution is completed and drying is completed, heat treatment is performed under the same conditions as those described in Example 7. The content of metal silver in the obtained silver catalyst was titrated to be 12.7%. Into the reaction tube as described in Example 10 was filled with 30 ml of the catalyst was charged with an activated mixed gas of air / ethylene 50/50 in a temperature range of 150 ℃ to 195 ℃ for 48 hours and then ethylene 13 The reaction raw material gas containing 5% of%, 5% of oxygen, 82% of nitrogen, and 35ppb of 1,2-dichloroethane was contained in the reaction tube at a pressure of 20 bar at a rate of 9,000 liters (standard conversion) per hour with respect to 1 liter of catalyst. It is sent to the reaction tube in the reaction. The selectivity to ethylene oxide was 75% with respect to 5% of the total conversion of ethylene at the reaction temperature of 217 degreeC.

Claims (1)

본문에 상술함과 같이, 촉매제조용 내화성담체에 유기금속은 화합물을 함침건조시킨 후 가열분해하여 담체에 금속은을 유리상태로 석출시키는 방법으로 에틸렌옥사이드 제조용 함은촉매를 제조함에 있어서 탄소원자의 수효가 셋이고 산소원자의 수효가 하나이며 또 질소원자의 수효는 하나를 함유하는 헤테로고리그룹으로 되는 옥사졸, 2-메틸-2-옥사졸린, 2-옥사졸린, 3-옥사졸린, 이소옥사졸, 2-이소옥사졸린 또는 이들 헤테로고리화합물류를 이루는 헤테로고리그룹의 결합탄소부에 하나 내지 그 이상의 알킬그룹 및 또는 하나 내지 그 이상의 페닐그룹을 치환한 헤테로고리그룹을 보유하는 헤테로고리화합물을, 분자내 탄소수 1내지 10인 1 염기유기산은염 또는 2염기유기산은염과의 착화제로 사용하거나 또는 착화제 겸용해증진제 또는 용매 겸 착화제로 사용하고, 물, 암모니아수용액, 니트릴류, 알코올류, 케톤류, 또는 아민류를 용매로 하거나 용매로 함이 없이얻는 유기금속은 화합물용액을 담체함침용유기금속은 화합물용액으로 사용하며, 알루미나형 또는 실리코-알루미나형의 물질을 담체로 하용하여, 최종에 얻는 촉매중의 금속은함량이 5내지 25%의 범위로 하여 됨을 특징으로 하는 에틸렌옥사이드 제조용 함은촉매.As described in the text, the number of carbon atoms in preparing a silver catalyst for producing ethylene oxide is obtained by impregnating and drying the organometallic silver compound in the refractory carrier for catalyst production, followed by thermal decomposition to precipitate the metal silver on the carrier in a free state. Oxazole, 2-methyl-2-oxazoline, 2-oxazoline, 3-oxazoline, isoxazole, which is three and has one number of oxygen atoms and one number of nitrogen atoms A heterocyclic compound having a heterocyclic group substituted with one or more alkyl groups and / or one or more phenyl groups at a bond carbon of 2-isooxazoline or a heterocyclic group constituting these heterocyclic compounds, Used as a complexing agent with a 1-base silver organic acid silver salt or a dibasic silver organic acid silver salt having 1 to 10 carbon atoms, or as a complexing agent, or a complexing agent The organic metal obtained by using as a zero and without using water, aqueous ammonia solution, nitrile, alcohol, ketone, or amine as a solvent or a solvent is used as a compound solution. A silver-containing catalyst for producing ethylene oxide, characterized by using a silica-alumina-type substance as a carrier, and the metal silver content in the resulting catalyst is in the range of 5 to 25%.
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