Катализатор для окисления этилена в этиленоксид

 

Сущность изобретения: катализатор содержит серебро 3,0-18,2 мас.% ,БФ Ад, рений 0,0019-0.0931 мас.%, БФ Re, щелочной промотор 0,0033-0,3322 мас.%, пористый носитель - остальное. Катализатор также предпочтительно содержит сопромотор, выбранный из группы, включающей молибден, вольфрам, хром, ванадий, серу, в количестве 0,5-2,0 микромоль на 1 г катализатора. Катализатор готовят путем пропитки пористого носителя раствором соединения серебра. Пропитанный носитель отделяют от раствора . Восстанавливают соединение серебра до металлического серебра. На носитель наносят сопромотор до, совместно или после нанесения серебра из раствора его соли. На носитель также наносят ионы резания из раствора его соли. Катализатор термообрабатывают. 3 з.п. ф-лы, 10 табл. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

{ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4203606/04 (22) 30. 10.87. (46) 30.07.93. Бюл. N. 28 (31) 926026; 926025 (32) 31.10.86 (ЗЗ) US (71) Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий

Б.В. (NL) (72) Энн Мари Лауритзен (US) (56) Патент США N. 4548921, кл. В 01 J 23/14, опублик. 1985.

Патент США %4459372, кл. В 01 J 2/04, опублик. 1984.

Патент Великобритании М 1512625, кл. B 1 Е, опублик. 1981. (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ЭТИЛЕНА В ЭТИЛЕНОКСИД

Изобретение относится к области гетерогенного катализа и касается серебряного катализатора для получения окиси этилена путем окисления этилена.

Целью изобретения является повышение селективности катализатора для получения окиси этилена путем окисления этилена.

Для достижения этой цели катализатор, включающий серебро, щелочной промотор и пористый носитель, согласно изобретению дополнительно содержит рений при следующем содержании компонентов, мас.ф:

Серебро от 3,0 до 18,2

Рений от 0,0019 до 0,0931

Щелочной промотор от 0,0033 до 0,3322

„„. Ж „„1831369 А3 (ям В 01 J 23/64, С 07 D 301/10 (57) Сущность изобретения: катализатор содержит серебро 3,0-18,2 мас.,ÁÔ Ag, рений 0,0019-0.0931 мас., БФ Re, щелочной промотор 0,0033-0,3322 мас., пористый носитель — остальное. Катализатор также предпочтительно содержит сопромотор, выбранный из группы, включающей молибден, вольфрам. хром, ванадий, серу, в количестве

0,5 — 2,0 микромоль на 1 r к а т а л и э3а тTоoр а, Катализатор готовят путем пропитки пористого носителя раствором соединения серебра, Пропитанный носитель отделяют от раствора, Восстанавливают соединение серебра до металлического серебра, На носитель наносят сопромотор до. совместно или после нанесения серебра из раствора его соли. На носитель также наносят ионы резания иэ раствора его соли. Катализатор термообрабатывают, 3 э.п. ф-лы, 10 табл. 2 ил.

Остальное пористый носитель

Для увеличения активности катализатора он дополнительно может содержать сопромотор, выбранный иэ группы молибдена, вольфрама. хрома. ванадия и серы, в количестве от 0,5-2 микромоль/г катализатора. зкстрагироваться разбавленным водным раствором гидроксида щелочного металла, особенно 20 миллимолярным раствором гидроксида натрия. Согласно другому предпочтительному воплощению настоящая комбинация серебра щелочного металлического промотора, рениевого промотора и носителя обеспечивает более высокие селективности, особенно более высокие начальные селективности по оксиду этилена при данной конверсии кислорода, чем селективности при тех же реакционных условиях и при той же комби0

0 (А) (л) 0 (л) 3

1831369 нации серебра, носителя и одного из промоторов, выбранных из рения и дополнительного металла, либо не содержащей такого промотора.

Обычно при получении этиленоксида парофазной реакцией этилена с кислородом этилен присутствует в, по крайней мере, удвоенном количестве (в мольном выражении) по отношению к кислороду, но часто используются еще более высокие соотношения, Поэтому конверсию рассчитывают по мольному проценту кислорода, потребленного в реакции. Конверсия кислорода зависит от температуры реакции, которая является мерой активности используемого катализатора, Значение Т4о обозначает температуру,,при которой имеет место 40 мол. конверсия кислорода, причем значение Т выражено в С. Эта температура тем выше, чем выше конверсия кислорода. Кооме этого, такая температура сильно зависит от типа используемого катализатора и условий проведения реакции.

Селективность (flo оксиду этилена) представляет собой мрлярное количество этиленоксида в продуктах реакции, отнесенное к общему малярному количеству прекращенного этилена. В тексте селективность обозначена KBK S4Q, что означает селективность при конверсии кислорода, равной 40 мол.

Селективность этиленоксидных катализаторов на основе серебра может понижаться в ходе работы катализатора, При сравнении селективности действия различных катализаторов синтеза этиленоксида на основе серебра важно, чтобы значения селективности измерялись примерно эа одинаковый период времени и при одинаковых или близких реакционных условиях, Используемый в тексте термин "начальная селективность" относится к селективности катализаторов синтеза этиленоксида измеренной при заданном постоянном значении конверсии кислорода равном 40% при часовой объемной скорости газа примерно 3300 и после пребывания катализатора в рабочем потоке в течение 16й4 ч. Если не указано особо, то все селективности, приведенные в примерах настоящего описания представляют собой начальные селективности, В общем плане, катализаторы настоящего изобретения могут быть приготовлены путем пропитки носителей, особенно пористых огнеупорных носителей, ионами серебра или его соединениями, комплексами и/или солями растворенными в подходящем растворителе в количестве достаточном для того, чтобы на носителе отложилось как правило 1-30 мас.%, предпочтительно р

5-20 мас..% серебра в расчете на вес катализатора, затем импрегнированный таким образом носитель отделяют от раствора и .нанесенное соединение серебра восстанавливают до металлического серебра. На носитель до, совместно или после нанесения серебра наносят подходящие ионы, соединения и/или соли дополнительного металла или соединения металла, растворенные в подходящем растворителе. Кроме этого, в

10 ходе нанесения серебра и/или дополнительного металла, совместно с таким нанесением или после него, на носитель наносят подходящие ионы рения, или его соединения, комплексы и/или соли растворенные в

"5 соответствующем растеорйтеле. В настоящем описании обсуждаются подробности такой препаративной техники. Предпочтительно, чтобы весовое соотношение между . серебром и рением в таком катализаторе

20 составляло величину выше 1,0.

Подложку или носитель, используемый в таких катализаторах, в их наиболее широких аспектах, выбирают из большого числа традиционных пористых тугоплавких каталитиче25 ских носителей или материалов-подложек, которые считаются относительно инертными в присутствии реагентов окисления этилена, продуктов реакции и е данных реакционных условиях, Такие традиционные материалы из30 вестны специалистам е данной области и они могут быть как естественного, так и синтетического происхождения, причем, предпочтительно, такие материалы имеют макропористую структуру, т.е. структуру, имеющую удельную

35 поверхность по БЭТ ниже 20 м /r. Весьма пригодными подложками являются носители, включающие в свой состав глиноземы.

Примерами подложек, используемых в качестве носителей для различных катализато40 ров, которые, как предполагалось, могут использоваться в качестве носителей для катализаторов синтеза этиленоксида, могут служить оксиды алюминия (включая материалы,выпускаемые под торговым наименова45 нием "Алундум"), древесный уголь, пемза, оксид магния, оксид циркония, кизельгур, фуллерова земля, карбид кремния, пористые агломераты, включающие оксид кремния и/или карбид кремния, оксид кремния, некоторые глины, цеолиты естественного и природного происхождения. а также керамика. Огнеупорные подложки, особенно ценные для приготовления катализаторов, согласно настоящему изобретению включают материалы на основе оксида алюминия; особенно те, которые содержат альфа-оксид алюминия. В случае носителей, содержащих альфа-оксид алюминия, предпочтение отдается тем, которые имеют удельную поверхность, измеренную методом В.Е.Т, 0,01 — 10

1831369

50

55 м /r, предпочтительно 0,02 — 15, более предпочтительно 0,05 — 5 и еще более предпочтительно 0,1-3 м /г и объем пор иэмере2 ний общепринятым методом по абсорбции воды 0,1 — 0.75 мл/г. Метод В.E.Т. для определения удельной площади поверхности подробно описан С. Брунауэром, П. И. Эмметом и Е. Теллером в l. Am. Chem. Soc. 60.

309-16 (1938).

Некоторые типы носителей на основе альфа-оксида алюминия являются особенно предпочтительными. Такие альфа-оксидно алюминиевые подложки имеют относительно однородные диаметры пор и более полно характеризуются следующими параметрами (1) удельные поверхности по 63Т 0,1 — 3,0 м2 r, предпочтительно 0,1 — 2,0 м2/г и (2) объем пор, измеренные по адсорбции паров воды 0,10-0,75 мл/г, предпочтительно

0,25 — 0,55 мл/г.

Типичные свойства некоторых носителей, которые, как было обнаружено, могут использоваться в настоящем изобретении, представлены в табл. 1. Доступными производителями носителей. сравнимых с тем и как указаны в табл. 1,являются Нортон Компани и Юнайтед Каталистс Инк.

Среди носителей, перечисленных в табл. 1. предпочтительными являются носители В и Р,поскольку они обеспечивают катализаторы, обладающие лучшими начальными характеристиками в отношении начальной селективности и начальной активности.

Независимо от природы используемых подложки или носителя их предпочтительно формируют в виде частиц. более крупных частиц, кусочков, гранул, колец, сфер, в виде вагонных колес и т.п„причем они имеют размер, подходящий для применения в реакторах с неподвижным слоем катализатора. Традиционные промышленные реакторы с неподвижным слоем катализатора, предназначенные для синтеза этилен оксида обычно представляют собой множество параллельных длинных труб (в подходящей оболочке), имеющих внешний диаметр 1,8 — 6,8 см и внутренний диаметр

1,3-6.4 см и длину 4,5 — 13,5 м, заполненных катализатором. В таких реакторах желательно применять носитель, имеющий закругленную форму, например. в виде сфер, гранул, колец, таблеток и т.п., имеющих диаметры 0,25-2 см, Для достижения специфических каталитических свойств можно выбирать носители, обладающие различными свойствами. такими как площадь поверхности и объем пор.

Возможные нижние пределы значений пло5

25 щади поверхности (БЭТ) представляют собой, например, 0,01, 0,05 и 0,2 м /г, а возможные верхние пределы — 1. 3, 5, 10, 15 и 20 м /r, Возможные нижние пределы водяного обьема пор могут иметь значения, например, 0,05, 0,2 и 0,35 мл/г, а возможные верхние пределы — 0,6 и 0,8 мл/г.

Катализаторы изобретения готовят способом, согласно которому дополнительные металлические промоторы и рений в виде растворимых солей и/или соединений наносят на катализатор и/или носитель до, во время или после нанесения серебра и каждого из них. Дополнительные металлы могут быть нанесены на одной стадии способа, а рений — на другой стадии или стадиях. Предпочтительный способ заключается в одновременном нанесении на носитель серебра, дополнительного металла и рения, т.е. нанесение осуществляют как одну стадию пропитки, хотя предполагается, что нанесение дополнительного металла и рения отдельно или последовательно перед и/или после нанесения серебра также приводит к получению подходящих катализаторов.

Хотя дополнительные металлы могут íàходиться в виде чистых металлов, такая форма не является пригодной для использования. Эти металлы используют в виде ионов или солей и соединений металлов, растворенных в растворителе, пригодном для целей пропитки, Пористый носитель пропитывают раствором ионов металлического промотора, его солей и/или соединений до, в ходе или после пропитывания или нанесения ионов серебра, его солей и/или соединений. Дополнительный металлической промотор можно наносить на носитель даже после того, как проведено восстановление до металлического серебра, Промотирующее количество используемого дополнительного металла будет зависеть от нескольких факторов, например от площади поверхности и структуры пор химических свойств поверхности используемого носителя, содержания серебра в катализаторе. а также от типа ионов используемых совместно с катионов дополнительного металла или рения и от используемого количества рения. Достижение положительного эффекта в указанных выше пределах будет зависеть от таких конкретных свойств и характеристик, как, например. условия реакции, метод получения катализатора, площади поверхности и структуры пор и химических свойств поверхности используемого носителя, содержа1831369

10

25

50 ния серебра в катализаторе. а также от других соединений, катионов или анионов, присутствующих в системе помимо ионов дополнительного металла, например ионов, добавляемых совместно с дополнительным металлом или рением, или от наличия соединений, поступающих в систему из пропитывающего раствора, причем указанные выше пределы выбраны таким образом, чтобы схватить все возможные изменения свойств и характеристик. Влияние таких изменений могут быть легко установлены их эксперимента. Дополнительные металлические промоторы присутствуют на катализаторе в виде катионов (ионов) либо соединений, комплексов, поверхностных соединений или поверхностных комплексов, а не в форме черезвычайно активных свободных металлов. Не ограничивая сферу изобретения, предполагается, что дополнительные металлические промоторы присутствуют в виде окисных соединений.

Предполагают, что дополнительные металлические соединения находятся в виде смешанных поверхностных оксидов или двойных поверхностных оксидов, или «омплексных поверхностных оксидов с алюминием носителя и/или серебром катализатора, возможно в комбинации с фрагментами, содержащимися или образовавшимися в реакционной смеси, такими как хлориды или карбонаты или остатки пропитывающего раствора (oe).

По изобретению предлагают катализаторы с различными типами промоторов, причем первый иэ них представляет собой рений, а второй — соединение дополнительного металла. Указанный порядок, т.е, "первый" и "второй", не имеет отношения к важности вклада в улучшение характеристик катализатора для синтеза оксида этиленоксида. Значение каждого из промоторов может быть обратным, т.е. вклад в улучшение селективности действия катализатора, вносимый вторым промотором, может быть значительно выше, чем вклад рения, подходящие вторые промоторы могут включать такие металлы, как молибден, вольфрам, титан, гафний, торий, цирконий, ванадий, таллий, тантал, ниобий, галлий и германий. Соединения молибдена, вольфрама или хрома могут выполнять функции сопромотора дополнительного. металлического промотора,выбранного из других металлов.

Предпочтительные промоторы выбирают из группы щелочных металлов, особенно те, которые выбраны из группы, состоящей из калия, рубидия, цезия и их смесей, причем лучше всего использовать цезий. Согласно предпочтительному воплощению щелочные металлы включают высшие щелочные металлы, Используемый в тексте термин "высшие щелочные металлы" и близкие ему выражения относятся к щелочным металлам, выбранным из группы, состоящей иэ калия, рубидия, цезия и их смесей. Используемый в тексте термин "смеси щелочных металлов", или "смеси высших щелочных металлов" или близкие им выражения, относится к использованию двух или более щелочных или высших щелочных металлов с целью обеспечения промотирующего эффекта. Не ограничивающие сферу изобретения примеры включают комбинации цезий-рубидий, цезий-калий, цезий-натрий, цезий-литий, цезий-рубидий-натрий, цезий-калий-натрий, цезий-литий-натрий, цезий-рубидий-калий-натрий, цезий-рубидий-калий-титан, цезий-калий-литий и т,п. В том случае, когда щелочной металл включает смеси высших щелочных металлов, используют по крайней мере два металла из группы, состоящей из калия, рубидия или цезия. Так, например, согласно предпочтительному воплощению, в котором высший щелочной металл включает калий, рубидий, цезий или их смеси, калий может применяться с цезием, или рубидий — с цезием, или калий — с цезием либо все три металла применяются совместно., Следовательно, для случая, когда калий применяют совместно с цеэием, весовое процентное соотношение между калием и цезием будет лежать в интервале О/100 — 100/О, включая все значения внутри этого интервала, например

20/80. 50/50, 75/25 и т.д., причем аналогичные соотношения применимы и к другим смесям. Особенно предпочтительным щелочным металлическим промотором является цезий.

Количества щелочных металлических промоторов на катализаторах не обязательно составляют общее количество таких ме-. таллов,присутствующее в катализаторе.

Они представляют собой те количества, что были добавлены в катализатор путем пропитки подходящими растворами ионов, солей и/или соединений,и/или комплексов щелочных металлов. Такие количества не включают те количества щелочных металлов, которые были внесены в носитель. например в ходе кальцинирования,или не экстрагируются таким подходящим для этой цели растворителем. как вода или низший алканол или амин или их смеси и не обеспеf ) чивают промотирующий эффект. Следует

1831369

55 также иметь в виду, что источником ионов, солей и/или соединений щелочно-металлического промотора, используемых для пропитки катализатора, может служить носитель. Так, например, носитель может содержать экстрагируемые количества щелочного металла, который может экстрагироваться таким подходящим растворителем, как вода или низший алканол,в результате чего образуется пропитывающий раствор, из которого ионы. соли/или соединения щелочного металла отлагаются или повторно наносятся на носитель.

Используемый в тексте термин "соединение" относится к комбинации конкретного элемента с одним или более различными элементами путем поверхностного и/или химического связывания, например, в результате образования ионной и/или ковалентной. и/или координационной связи.

Термин "ионная" или "ион" относятся к

- электрически заряженному химическому фрагменту, причем "катионная" и "катион" относятся к положительно заряженным частицам, а "анионная" или "анион" — к отрицательно заряженным частицам. Совершенно ясно, что такие ионы не существуют в вакууме, а находятся в комбинации с уравновешивающими заряд противоионами. Термин

"окисленный" относится к заряженным или нейтральным фрагментам. в которых рассматриваемый элемент связан с кислородом и, возможно, с одним или более различных:элементов путем поверхностного и/или химического связывания, например, в результате образования ионной и/или ковалентной. и/или координационной связи. Таким образом. окисленное соединение представляет собой кислородсодержащее соединение, которое может быть также смешанным, двойным или комплексным поверхностным оксидом. Примерами окисленных соединений, не ограничивающими их сферу, могут служить оксиды (содержащие в качестве второго элемента только кислород), гидроксиды, нитраты, сульфаты. карбоксилаты, карбонаты, бикарбонаты, оксигалогениды, а также поверхностные образования. в которых рассматриваемый элемент непосредственно или косвенно связан с кислородом либо на субстрате, либо на поверхности.

Используемый в тексте термин "промотирующее количество" некоторого компонента катализатора относится к такому количеству этого компонента. которое эффективно улучшает одно или более катали5

50 тических свойств по сравнению с катализатором, не содержащим указанного компонента. Примера каталитических свойств, niter alia могут служить длительная устойчивость, селективность, активность, конверсия. стабильность и выход. Одно или более из индивидуальных каталитических свойств может быть улучшено с помощью "промотирующего количества", тогда как другие. каталитические свойства могут быть также улучшены, оставлены без изменений или даже ослаблены, Кроме этого также следует иметь в виду, что различные каталитические свойства могут быть усилены при различных рабочих условиях. Так например, катализатор, обладающий повышенной селективностью в определенных рабочих условиях,может эксплуатироваться при других условиях, в которых улучшение в большей степени касается активности, чем селективности и оператор установки синтеза этиленоксида будет сознательно изменять рабочие условия с тем, чтобы усилить некоторые каталитические свойства даже за счет других каталитических свойств с тем, чтобы максимизировать прибыль, принимая во внимание стоимость сырья, энергетические затраты, стоимость удаления побочных продуктов и т,п. Специальная комбинация серебра, носителя, щелочного металла и рения в настоящем изобретении обеспечивает улучшение одного или более каталитических свойств по сравнению с аналогичной комбинацией серебра и носителя, но в отсутствии или в присутствии одного из промоторов, выбранных из рения и щелочного металла. Еще более предпочтительное улучшение обеспечивается по сравнению с аналогичной комбинацией серебра. носителя и второго промотора, не содержащей промотирующего количества рения.

Используемый в тексте термин "каталитически эффективное количество серебра" относится к такому количеству серебра, которое обеспечивает ощутимую конверсию этилена и кислорода в этиленоксид.

Предпочтительное воплощение настоящего изобретения относится к катализаторам, определенным выше, которые в синтезе зтиленоксида способны обеспечивать селективность а) по крайней мере, 20% при 20% уровне конверсии по кислороду и б) по крайней мере 10% при40% конверсии кислорода. Подходящий способ тестирования рабочих характеристик катализаторов описан ниже в примере 1 и положительный результат, полученный в таком испытатель18313 б9

5

20

50 ном методе. может служить критерием определения принадлежности катализаторов к указанному предпочтительному воплощению настоящего изобретения.

Другое предпочтительное воплощение настоящего изобретения касается сужения термина "эффективное промотирующее количество", используемого в описании по отношению к количествам рения и/или другого промотирующего металла, с тем, чтобы определить такие количества, которые приведут к улучшению рабочих характеристик катализаторов вне зависимости от другого. представляют ли они селективность, конверсию или стабильность, В данном случае подходящим способом тестирования катализатора является способ, описанный в примере 1, и улучшение, зафиксированное в ходе тестирования катализаторов в условиях такого метода, может служить критерием принадлежности катализатора к упомянутой выше предпочтительной группе катализаторов. Совершенно ясно, что рассматриваемое улучшение представляет собой улучшение, достигнутое в сравнении с рабочими характеристиками в таких же рабочих условиях на аналогичной комбинации серебра и носителя в отсутствии или в присутствии лишь одного промотора, выбранного из рения и дополнительного промотирующего металла.

Наиболее предпочтительные улучшения достигаются в присутствии катализаторов, включающих рений, по сравнению с результатом, полученным в тех же рабочих условиях, при использовании такой же комбинации серебра. носителя и дополнительного металлического промотирующего соединения, в отсутствии рения.

В такой группе наиболее предпочтительным катализаторами являются такие, которые обеспечивают увеличение селективности. Другая предпочтительная группа включает такие катализаторы, которые обеспечивают улучшение как сепективности, так и стабильности либо надлежащим образом балансируют селективность и стабильность.

Носитель также пропитывают ионами рения, его солями, соединениями и/или комплексами. Эту операцию можно проводить совместно, до или после добавления щелочного металлического промотора; либо совместно, до или после добавления серебра. Предпочтительно, чтобы рений, щелочной металл и серебро присутствовали в одном пропитывающем растворе, хотя предполагается, что их присутствие в раз ных растворах также обеспечит получение подходящих катализаторов. Степень достижения положительного эффекта в указанных выше пределах будет изменяться в зависимости от таких конкретных свойств и характеристик, как например, реакционные условия, условия приготовления. катализатора, площадь поверхности и структура пор, а также химические свойства поверхности используемого носителя, содержание в катализаторе серебра, и щелочного или другого дополнительного металла, а также присутствие других соединений, анионов или катионов, помимо тех, что содержат рений или щелочной металл, например ионов, добавленных с щелочным металлом или рением, или соединения, остающиеся в системе в результате использования метода пропитки, причем указанные выше пределы выбирают таким образом, чтобы как можно шире охватить возможные. изменения свойств и характеристик. Такие изменения могут быть легко установлены с помощью эксперимента.

Промотирующий эффект, обеспечиваемый рением, зависит от ряда таких факторов, как, например, условия проведения реакции, способ приготовления катализатора, удельная поверхность и структура пор, а также химические свойства поверхности носителя, содержание в катализаторе серебра и дополнительного металла, наличие других соединений, катионов и анионов, присутствующих в катализаторе в отдельности или в комбинации с щелочным металлом и/или рением, например, в виде ионов, добавленных с щелочным металлом или рением, или соединениями, остающимися после применения пропитывающих растворов. На промотирующее действие рения может также оказывать влияние наличие других активаторов, стабилизаторов, промоторов, усилителей свойств или других каталитических добавок. Следует иметь в виду, что любые нанесенные серебраные, промотированные щелочным металлом этиленоксидные катализаторы, содержащие другие катионы и/или анионы или любые другие активаторы, промоторы, усилители свойств. стабилизаторы или другие каталитические добавки и содержащие такое количество рения, которое обеспечивает промотирующий эффект, более предпочтительно, более высокие селективности окисления этилена в этиленоксид при заданном значении конверсии по кислороду, и наиболее предпочтительно более высокие начальные селективности окисления этилена, чем те, что получают в тех же реакционных условиях в присутствии такого же катализатора,не

1831369

30

40

55 содержащего промотирующего количества рения, охватывается сферой настоящего изобретения и формулой изобретения.

Рениевые соединения, соли и/или комплексы, используемые для приготовления катализаторов изобретения, представляют собЬй такие соединения, соли и/или комплексы рения, которые могут растворяться в подходящем растворителе, Предпочтительным является растворитель, содержащий воду. Более предпочтительно, чтобы в качестве растворителя использовали тот же растворитель, который применялся для нанесения серебра и щелочного металлического промотора. Примерами соединений рения могут служить такие соли рения, как гэлогениды рения, оксигалогениды рения, ренаты, перренаты. оксиды рения и рениевые кислоты. Предпочтительным соединением, используемым в пропитывающем растворе, является перренат, предпочтительно перренат аммония. Однако могут также использоваться перренаты щелочного металла, перренаты щелочно-земельных металлов, перренат серебра, другие перренаты и гептоксид рения. Гептоксид рения, йетОт при растворении в воде гидролизуется до перрениевой кислоты HRe0< или кислого перрената. Таким образом, для целей настоящего изобретения гептоксид рения может рассматриваться как перренат, т.е.

Re0<, Следует также иметь в виду, что имеется много соединений рения, которые не растворимы в воде per se, Однако такие соединения могут солюбипизоваться в результате использования различных кислот, оснований, пероксидов. спиртов и т.п. После солюбипизэции эти соединения могут использоваться, например, в присутствии соответствующего количества воды или других подходящих растворителей с целью пропитки носителя, Разумеется следует иметь в виду, что после такой солюбилизэции многих из указанных соединений исходное соединение уже не существует в первоначальном виде. Так, например, металлический рений не растворим в воде. Однако он растворим в концентрированной азотной кислоте, а также в растворе перекиси водорода. Таким образом, в результате использования соответствующего реакционноспособного растворителя можно использовать рений для приготовления солюбилизированных ренийсодержэщих пропитывающих растворов.

Предпочтительным аспектом настоящего изобретения является то, что рений присутствует в катализаторе в такой форме, которая может экстрагироваться разбавленным водным раствором основания. В настоящем описании для испытания возможности экстракции рения из катализатора используют стандартный раствор, представляющий собой 20-миллимолярный водный раствор гидроксида натрия. Специэлисту в данной области должно быть ясно. что можно применять другие концентрации гидроксида натрия; а также другие основания в целях испытания экстракционной способности рения. Так, например, специалист может использовать другие основания, например, гидроксиды других щелочных и щелочно-земельных металлов, гидроксид аммония, органические основания и т.д., растворенные в соответствующем растворителе с целью экстракции рения и в сравнении с 20-миллимолярным водным раствором гидроксида натрия можно установить степень эквивалентности экстракции рения растворами других оснований и указанным раствором.

В указанном выше предпочтительном воплощении рений присутствует в системе не в виде свободного металла, а в виде соединения, комплекса или иона. Согласно особенно предпочтительному воплощению рений находится в катализаторе а такой форме, которая может экстрагироваться разбавленным раствором основания, особенно 20-миллимолярным разбавленным

-. раствором гидроксида натрия, раскрытым в настоящем описании. Метод экстракции основанием может использоваться для свежего катализатора, т.е. катализатора, прошедшего через все стадии приготовления и готового для загрузки в реактор синтеза этиленоксида, или для отработанного катализатора, т.е. катализатора, использованного для получения этиленоксида и после этого выделенного из реактора.

Согласно типичному методу испытания 1—

10 г образца свежего или испытанного в реакторе катализатора экстрагируют 10-50 мл 20-миллимолярного водного раствора гидроксида натрия в течение 10 минут при 100 С.

Количество рения в аликвоте охлажденного эксгракта определяют спектрофотометрически согласно методике В,В. Мепох с сотр.

Апа(упса! Chemistry, 29, 527 (1957). Согласно такой методике окрашенный рениевый комплекс с альфа-фурилдиоксимом образуется в результате восстановления частиц рения хлористым оловом (И) в растворе разбавленной хлористоводородной кислоты, содержащем большой избыток альфа-фурилдиоксимэ.

Обычно, носитель контактирует с солью серебра, соединением серебра, или комплексом серебра, которые растворены в водном растворе, так что носитель пропитывается указанным водным раство t 831369

40

50 ром, после чего импрегнированный .носитель отделяют от водного раствора, например, центрифугированием или фильтрацией и после этого сушат, Полученный таким образом импрегнированный носитель нагревают с целью восстановления серебра до

- металлического состояния. Обычно нагревание проводят при температуре 50-600 С в течение времени, достаточного для того, чтобы осуществить восстановление соли серебра, его комплекса или соединения до металлического серебра и образовать слой тонкоразмолотого серебра, который связан с поверхностью носителя как с внешней. так и с поверхностью пор. В ходе нагревания над носителем пропускают воздух или другой кислородсодержащий газ, восстанавливающий газ, инертный газ или их смеси.

Существуют несколько известных методов добавления серебра к носителю или подложке. Носитель может быть пропитан водным раствором, содержащим нитрат серебра и затем высушен, причем после сушки нитрат серебра восстанавливают водородом или с помощью гидразина, Носитель может быть также пропитан аммониевым раствором оксалата серебра или карбоната серебра, а затем высушен, причем после такой сушки оксалат или карбонат серебра восстанавливают до металлического серебра путем нагревания, например при температуре 600 С. Могут также использоваться специальные растворы солей серебра с солюбилизирующими и восстанавливающими агентами, например комбинации вицинальных алканоламинов, алкилендиаминов и аммиака.

Один из примеров раствора солей серебра„представляющий собой пропитывающий раствор., включает следующие ингредиенты:

А. серебряную соль карбоновой кислоты

В. органической аминощелочной солюбилизирующий (восстанавливающий агент

С. водный растворитель.

Подходящие серебряные соли карбоновых кислот включают карбонат серебра и серебряные соли моно- и полиосновных карбоновых и гидрооксикарбоновых кислот с числом атомов углерода до 16. Особенно полезными для этой цели солями серебра являются карбонат и оксалат серебра, причем наиболее предпочтительным является оксалат серебра.

В пропитывающем растворе присутствует органический аминный солюбилизирующий/восстанавливающий агент.

Подходящие органические аминные серебряные солюбилизирующие/восстанавлива5

35 ющие агенты включают низшие алкилендиамины с 1-5 атомами углерода, смеси низшего алканоламина, содержащего 1-5 атомов углерода с низшим алкилендиамином, содержащим 1 — 5 атомов углерода, а также смеси аммиака с низшими алканоламинами или низшими алкилендиаминами, содержащими 1-5 атомов углеророда. Особенно полезными для целей изобретения являются четыре группы органических аминовых солюбилизирующих /восстанавливающих агентов:

А. алкилендиамины, содержащие 2 — 4 углеродных атомов, со смежными связями.

В. смеси (1) алканоламинов, содержащих 2 — 4 атома углерода со смежными связями, с (2) алкилендиаминами, содержащими 2-4 атома углерода, со смеж- . ными связями;

С. смеси алкилендиаминов со смежными связями, содержащих 2-4 атома углерода с аммиаком, и

Д. смеси алканоламинов со смежными связями. содержащих 2 — 4 атома углерода с аммиаком. Такие солюбилизирующие/восстанавливающие агенты. обычно добавляют в количестве 0,1-10 моль на моль серебра.

Особенно предпочтительным солюбилизирующими/восстанавливающими агентами являются следующие:

А.этилендиамин, В. этилендиамин в комбинации с этаноламином, С, этилендиамин в комбинации с аммиаком и

Д. этаноламин в комбинации с аммиаком.

Наиболее предпочтительным веществом является этилендиамин. Этилендиамин в комбинации с этаноламином дает сравнимые результаты, Однако, как полагают, примеси „присутствующие в некоторых выпускаемых промышленностью этаноламиновых препаратах. могут давать невоспроизводимые результаты

При использовании этилендиамина в качестве единственного солюбилизирующего/восстанавливающего агента. необходимо добавлять амин в количестве 0,1-5,0 моль этилендиамина на моль серебра.

При совместном использовании этилендиамина и этаноламина в качесте солюбилизирующего/восстанавливающего агента, следует использовать 0,1 — 3,0 моль этилендиамина на моль серебра и 0,1 — 2,0 моль зтаноламина на моль серебра.

При использовании этилендиамина или этаноламина с аммиаком обычно следует добавлять по крайней мере около двух мо17

1831369

15

25

35

45

55 лей аммиака на моль серебра и лучше всего добавлять 2 — 10 моль аммиака на моль серебра. В этом случае количество используемого этилвндиамина или этаноламина составляет 0,1 — 2,0 моль на моль серебра.

Один из методов приготовления серебросодержащего катализатора описан в патенте США YS-А 3702259, на который ссылаются в настоящем изобретении. Другие методы приготовления серебросодержащих катализаторов описаны в патентах

США YS-А 4010115, 4356312, 3962136 и

4012425. на которые также ссылаются в настоящем документе.

Подходящими соединениями щелочного металла или дополнительного металла могут служить, например, нитраты, карбонаты, бикарбонаты, оксалаты, соли карбоновых кислот или гидроксиды,находящиеся в растворе, предпочтительно в водном растворе, Наиболе предпочтительный щелочной промотор представляет собой цезий, предпочтительно применяемый в виде водного раствора, содержащего в растворенном виде нитрат цезия или гидроксид цезия. Хотя высшие щелочные металлы обеспечивают наиболее значительный эффект в отношении селективности. особенно начальной селективности, сфера настоящего предпочтительного воплощения охватывает также присутствие, помимо высших щелочных металлов, лития и/или натрия с тем, чтобы обеспечить усиливающий или другие эффекты.

Известны способы применения на носителе промоторов совместно с серебром.

Подходящими для этой цели солями щелочных металлов обычно. являются такие соли, которые растворимы в пропитывающей серебром водной фазе. Помимо упомянутых выше соединений можно указать также нитриты: такие галогениды, как фториды, хлориды, йодиды, бромиды: оксигалогениды. бикарбонаты, бораты; сульфаты: сульфиты, бисульфаты, ацетаты, тартраты, лактаты и изопропилаты и т.п. Предпочтительно избегать использования солей рения или щелочного металла. имеющих ионы, которые реагируют с ионами серебра в растворе, например,не следует использовать хлористый цезий в водном растворе совместно с нитратом серебра, поскольку в этом случае будет происходить преждевременное осаждение хлористого серебра. В этом случае рекомендуется использовать нитрат цезия вместо хлористого цезия. Однако в водном растворе хлористый цезий может использоваться совместно с комплексом соль серебра — амин, находящимся в водном растворе, поскольку в этом случае не будет происходить преждевременного осаждения хлористого серебра.

Промоторы могут наноситься на носитель (подложку) или на катализатор в зависимости от конкретного способа пропитки и используемой последовательности нанесения. Испытуемый в тексте описания и формулы изобретения термин "на катализатор", относящийся к нанесению или наличию промоторов и/или сопромоторов, относится к катализатору, представляющему собой комбинацию носителя (подложки) и серебра, Так, например, промоторы, т,е. щелочной металл и рений, могут быть по отдельности или s смеси обнаружены на катализаторе, на носигеле или как на катализаторе, так и на носителе. Могут иметь место случаи, когда щелочной металл и рений находятся на катализаторе; щелочной металл и рений — на носителе; щелочной металл на носителе, а рений — на катализаторе; щелочной металл на носителе. а смесь щелочного металла и рения на катализаторе: рений на носителе, а смесь щелочного металла и рения на катализаторе; рений на носителе, а щелочной металл на катализаторе; смесь щелочного металла и рения на носителе, а смесь щелочного металла и рения на катализаторе; смесь щелочного металла и рения на катализаторе и щелочной металл на катализаторе: смесь щелочного металла и рения на носителе. а рений на катализаторе.

Количество щелочного металлического и/или рениевого промоторов на пористом носителе или катализаторе может также регулироваться в определенных пределах путем вымывания избытка промотора соответствующим растворителем, например метанолом или этанолом.

Особенно предпочтительный способ пропитки носителя заключается в импрегнировании носителя водным раствором, содержащим серебряную соль карбоновой кислоты, органической амин, соль цезия и перренат аммония. Предпочтительной солью серебра является оксалат серебра.

Он может быть получен путем реакции оксида серебра (суспензия в воде) со (а) смесью этилендиамина и щавелевой кислоты или (б) с щавелевой кислотой, затем с этилендиамином, причем последний способ предпочтителен, в результате чего получают водный раствор комплекса оксалат серебра-этилендиамин и к полученному раствору добавляют некоторое количество соединения цезия и перрената аммония. Хотя амин можно добавлять к оксиду серебра перед добавлением щавелевой кислоты. это не является предпочтительным методом, поскольку могут образовываться нестойкие и даже взры19

1831369

20 воопасные растворы. Могут также добавляться другие диамины и другие амины, например этаноламин. Цезийсодержащий раствор оксалата серебра может быть также приготовлен путем осаждения оксалата серебра из раствора оксалата цезия и нитрата серебра и промывания водой или спиртом полученного в результате оксалата с тем, чтобы удалить прилипшую соль цезия до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое количества цезия. Затем цезийсодержащий оксалат серебра солюбилизуют аммиаком и/или амином в воде и добавляют перренат аммония. Таким путем могут быть также получены растворы, содержащие рубидий, калий, натрий, литий и смеси щелочных металлов. Затем пропитанные носители нагревают до температуры 50 — 600 С, предпочтительно до 75 — 400 C с целью выпаривания жидкости и получения металлического серебра.

В общем плане способ пропитки заключается в импрегнировании носителя одним или более растворами, содержащими серебро, дополнительными металл и рений. Используемый в настоящем описании и формуле изобретения термин "пропитка носителя одним или более растворами,содержащими серебро, дополнительный металл и/или рений", а также сходные выражения означает то, что носитель пропитывают на одной или более стадий импрегнирования одним раствором, содержащим серебро, дополнительный металл, например, щелочной металл,и рений; при многократном импрегнировании его пропитывают двумя или боле растворами. содержащими серебро, дополнительный металл и рений в различных количествах; или при многократном импрегнировании его пропитывают двумя или более растворами, причем каждый раствор содержит по крайней мере один компонент выбранный. из серебра, дополнительного металла и рения, при условии, что каждый из компонентов, т,е, серебро, дополнительный металл и рений по отдельности присутствуют по крайней мере в одном из растворов. Концентрация серебра . (в расчете на металл) в серебросодержащем растворе лежит в интервале от 1 г/л до предела растворимости серебра в растворе, предпочтительно от 10 г/л до предела растворимости серебра в растворе, предпочтительно от 10 гlл до предела растворимости серебра при использовании однократного импрегнирования. Концентрация дополнительного металла (в расчете на металл) лежит в интервале от 1 х 10 r/л до 12 г/л. предпочтительно от 10 х 10 до 12 г/л при использовании

30

35 ном аналогичны условиям, ollMcGHHbtM в

5

20 однократного импрегнирования. Концентрация рения (в расчете на металл) лежит в интервале от 5 х 10 г/л до 20 r/ë, предпочтительно от 50 х 10 г/л до 20 г/л при использовании однократной пропитки. Выбор концентраций в указанных выше интервалах будет зависеть от обьема пор катализатора, конечного количества компонента, которое желательно в конечном катализаторе, и от кратности операции пропитки. Соответствующие концентрации могут быть легко установлены путем обычных экспериментов.

Как можно видеть, независимо от формы, в которой серебро присутствует в растворе перед осаждением на носитель, используется термин "восстановление до металлического серебра", хотя при этом ча- . сто имеет место разложение при нагревании. Предпочитают использовать термин

"восстановление", поскольку положительно заряженный ион Ag превращается в атом металлического Ag. В зависимости от обстоятельств время восстановления может изменяться от 0,5 минуты до 8 часов

Было установлено, что серебряные катализаторы согласно настоящему изобретению обладают особенно высокой начальной селективностью по этиленоксиду при прямом окислении этилена молекулярным кислородом в этиленоксид. Условия осуществления такой реакции окисления в присутствии серебряных катализаторов согласно настоящему изобретению в основлитературе. Это касается,,например, выбора температур, давлений, времени пребывания в реакторе. материала-разбавителя, таких как азот, диоксид углерода, водяной пар, аргон, метан или другие насыщенные углеводороды, присутствия агентов-моде.раторов, регулирующих действие катализатора, например, таких как 1, f-дихлорэтан, винилхлорид, или хлорированные полифенильные соединения, желательности использования рециркуляции или применения последовательных конверсий в различных реакторах для повышения выхода этиленоксида и любых других специальных условий, которые могут быть выбраны для процессов синтеза этиленоксида. Обычно используют давления от атмосферного до 35 бар. Однако никоим образом не исключаются и более высокие давления, Молекулярный кислород, используемый в качестве реагента, может быть получен из традиционных источников. Подходящим источником кислорода может служить практически чистый кислород, концентрированный кислородный поток, содержащий в основном кисло21

1831369

Точная форма сопромотора на катализаторе неизвестна. Сопромотор,какполагают, не находится на катализаторе в элементной форме, так как сопромотор применяется на катализаторе в виде ионов. солей, соединений и/или комплексов, и смягчает условия, обычно используемые для восстановления серебра до металлического серебра, но то же время недостаточные для восстановления серы до элементарной формы. Полагают что сопромотор. нанесенный

50 род и в небольших количествах один или более разбавителей, таких как азот и аргон, и другие кислородсодержащие потоки, например воздух, Поэтому совершенно очевидно, что использование настоящих серебряных катализаторов реакции окисления этилена никоим образом не ограничивается применением специальных условий из тех, которые, как известно, являются эффективными. В целях иллюстрации даны интервалы условий, которые часто. используются в современных промышленных реакторах синтеза этиленоксида: Объемная скорость 1500-10000

Входное давление 10,5-32 атм

Входная смесь сырья этилен 1 — 40 кислород 3-12 двуокись углерода 2-40 этан Π— 3% Раэбавителем является аргон и/или метан и/или азот

Хлоруглеводородный модератор 0,320 ч/млн по общему объему

Температура хладагента 180 — 315ОС

Температура катализатора 180-325 С

Уровень конверсии кислорода 10 — 60ф»

Производительность по ЕО (рабочая скорость) {E0 — окись этилена) 32-256.3 кг EO/м катализатора, час

Литры газа при стандартной температуре и давлении, проходящего через один литр слоя катализатора за час.

В предпочтительном варианте серебряных катализаторов настоящего изобретения окись этилена получают. тогда, когда кислородсодержащий газ контактирует с этиленом в присутствии настоящих катализаторов при температуре в диапазоне от 180 до 330 С, предпочтительно в диапазоне

200-325 С.

В другом предпочтительном варианте катализаторов, вдополнении к первому(рений) и второму (другой металл/ промотору, катализатор включает серу как дополнительную промотирующую ("сопромотирующую") присадку. на подложку или находящийся в катализаторе, находится в виде соединений, наиболее вероятно, в виде кислородсодержащего соединения. П редпочтительно сопромотор применяется в катализаторе в оксианионной форме, то есть в виде аниона, или отрицательного иона, который содержит кислород. Примеры анионов серы, которые могут быть пригодны для этой цели, включают, сульфат, сульфит, бисульфит, бисульфат, сульфонат, персульфат, тиосульфат, дитионат, дитионит и так далее. Предпочтительные применяемые соединения включают сульфат аммония и сульфаты щелочных металлов, Соединения молибдена, вольфрама и хрома также могут быть использованы в качестве сопромоторов, как указано выше.

Подходящими соединениями являются молибдаты, димолибдаты, парамолибдаты, другие изо- и гетерополимолибдаты, и так далее; вольфраматы. паравольфраматы, метавольфрамат, другие изо- и гетеро-поливольфраматы и так далее; и хромат. бихромт, хгомит, галохромат и так далее.

Предпочти1ельными являются сульфаты, молибдаты, вольфраматы и хроматы. Анионы могут быть применены с различными противоь онами. Предпочтительными являются ам,оний, щелочной металлический водород {то есть кислотная форма), Анионы могут быть получены путем активного растворения различных неионных веществ, таким как окислы, такие как $0г, $0з. МдОз, М/Оз, Сг Оз и так далее, а также дру:их веществ, таких как галоиды. оксигалоиды, гидроксигалоиды, гидроокиси, сульфиды и так далее металлов.

Носитель пропитывается сопоомоторными ионами рения, солями, соединениями и/или комплексами. Это может быть сделано тогда же, когда добавляют другие компоненты, или перед, и/или позднее.

Предпочтительно в одном и том же растворе для пропитки содержатся в качестве сопромоторов сера,. молибден, вольфрам или хром, рвний. щелочной металл, серебро. хотя полагают, что их наличие в различных растворах будет обеспечивать подходящий катализатор.

Предпочтительными соединениями сопромотора окссианионные соединения элементов сопромоторов, предпочтительно оксианионаты аммония и щелочного металла. такие как сульфат аммония, сульфат калия, хромат цезия, вольфрамат рубидия, молибдат аммония, сульфат лития, вольфрамат натрия, хромат лития и тому подобное.

Условия реакции для испытания катализатора на селективность указаны в примере

1, 23

1831369

Пример 1. Методика получения катализаторов изобретения (и сравнительных катализаторов) и типичная методика измерения свойств этих катализаторов.

Часть А. Приготовление исходного раствора оксалат серебра/этилендиамин для использования в получении катализатора.

1) Растворяют 415 r химически чистого гидрата окиси натрия и 2340 мл деионизованной воды. Доводят температуру до 50 С.

2) Растворяют 1699 г "спектроскопически чистого" (высокой чистоты) нитрата серебра в 2100 мл деионизованной воды.

Доводят температуру до 50 С.

3) Медленно при перемешивании добавляют раствор гидроокиси натрия к раствору нитрата серебра, поддерживая температуру 50 С. Перемешивание продолжают в течение 15 минут после завершения добавления, затем понижают температуру до 40 С.

4) Вводят фильтровальные патроны и удаляют как можно больше воды из осадка, образованного по и. (3) для того, чтобы удалить ионы натрия и нитрата. Измеряют проводимость удаленной воды и добавляют как можно больше свежей деионизованной воды по мере удаления воды через фильтровальные патроны. Перемешивают в течение

15 мин при 40 С. Повторяют этот процесс до тех пор, пока проводимость удаляемой воды не станет менее 90 см/см. Затем снова добавляют 1500 мл деионизованной воды.

5) Добавляют 630 r гидрата щавелевой кислоты высокой чистоты частями приблизительно по 100 г. Поддерживают температуру при 40 С и перемешивают до получения тщательной смеси. Медленно добавляют последнюю порцию дигидрата щавелевой кислоты, измеряя при этом рН и фиксируя, что рН не должна быть ниже 7,8.

Конечное значение рН должно составлять

8,0-8,4. Если необходимо достичь этого конечного значения рН, добавляют окись серебра высокой чистоты.

6) Из смеси удаляют как можно больше воды с помощью фильтровальных патронов для того, чтобы получить высококонцентрированную серебросодержащую суспензию.

Охлаждают суспензию оксалата серебра до

30 С.

7) Добавляют 699 г 92% (по массе) этилендиамина (8 мас.% деионизованной воды). В процессе добавления не позволяют температуре повышаться выше 30 С, Вышеприведенная методика приводит х получению раствора. содержащего 27-33 мас.% серебра, 5

20

25 . этаноламина. Следовательно, вода является

35

Часть В. Методики импрегнирования катализатора.

Подложка катализатора примера В, описанная в табл. 1, является предпочтительной подложкой для настоящего изобретения и используется в следующих примерах, если это не оговорено особо.

Получение пропиточного раствора заключается в следующем. Исходный раствор оксалата серебра/этилендиамина части А разбавляют предпочтельно деионизованной водой или альтернативно моноэтаноламином, или смесью деионизованной воды и моноэтаноламина с получением концентрации .серебра приблизительно 27,6 мас.%.

Использование моноэтаноламина или моноэтаноламина плюс вода для разбавления исходного раствора, как полагают, обеспечиаает катализатор, сравнимый с катализаторами. получаемыми с использованием только воды. Однако некоторые примеси, присутствующие в моноэтаноламине, могут вызвать нежелательные результаты в катализаторе, полученном с применением монопредпочтительно и используется во всех примерах, представленных ниже.

Приготовление пропиточного раствора заключается в следующем: Для катализатора А (только цезий): Добавляют 46,4 мг водного раствора гидроокиси цезия (50,7 мас.% цезия) непосредственно к 50 r проточного раствора.

Для катализатора В (цезий-рений): Растворяют 55,0 мг NH4Re04 в минимальном обьеме 50/50 (вес/вес) смеси этилендиамин/вода и добаляют 50 г пропиточного раствора..Затем добавляют 84,7 мг водного раствора гидроокиси цезия (50,7 мас.% цезия) к такому же пропитачному раствору

Для катализатора С "цезий-рений-сера". Растворяют 27,4 мг NH4Re04 плюс 13,5 мг (NH4QS04 в минимальном обьеме 50/50 (вес) вес/смеси этилендиамин/вода и добавляют 50 г пропиточного раствора. Затем добавляют 82,7 мг водного раствора гидроокиси цезия (50.7 мас,% цезия) к такому же и ропиточному раствору.

В водный раствор гидроокиси цезия, используемый для получения катализатора, добавили радиоактивный изотоп (Cs), так что уроввень цезия в целевом катализаторе мог быть легко определен с помощью радиоактивного анализа. (Альтернативно, уровень цезия и других щелочных промоторов на целевом катализаторе может быть определен с помощью метода водного выщелачивания, описанного ниже), Концентрация цезия в этом водном, содержащем радиоактивную метку растворе гидроокиси цезия, 1831369

26 ров, описанных в этом тексте, составляет приблизительно на 11,2;/, ниже, чем там приведено.

Часть С. Пропитка и термообработка катализатора 30

Приблизительно 30 г носителя В выдержали в вакууме 25 мм в течение 3 мин при комнатной температуре. Затем приблизительно 50 г пропиточного раствора с добавкой ввели в сосуд и пропитали носитель, и 35 затем поддерживали вакуум в 25 мм дополнительно в течение 3 мин. В конце этого времени вакуум отключали и избыток пропиточного раствора удалили из носителя с помощью центрифугирования в течение 2 40 мин при скорости 500 об/мин. Если пропиточный раствор был приготовлен без моноэтаноламина, то импрегнированный носитель затем термообрабатывали при непрерывном встряхивании в потоке воздуха 45

8,5 м /ч, проходящего через сечение площадью 20 — 32 см при 250 С в течение 5 мин, Если в растворе находится существенное количество моноэтаноламина, то пропитанный носитель термообрабатывают при не- 50 прерывном встряхивании в потоке 8,5 м /ч з воздуха при 250 С в течение 2,5 мин, после

У з о чего в потоке 2,8 м /ч воздуха при 270 С в течение 7,5 мин (сечение продувки приблизительно 20 — 32 см ), Затем термообрабо- 55 г танный катализатор готов для испытания.

Эта методика приводит к получению катализатора в виде носителя, содержащего приблизительно 13,5 мас.% серебра со следующими содержаниями элементов, котокак было определено, составил 50,7 мас,,(, по данным нейтронного активационного анализа, проведенного в ядерном исследовательском центре, Texas А a M University, СоИеде Station, Texas,с использованием реактора TRlGA с германиевым детектором высокой чистоты Ortec high-purity

Germanium Model ВА-GEM-25185 и многоканальным анализатором Trucor horthern

Medel 4000. Все результаты и фактический уровень цезия, приведенный для катализаторов в этом и следующих иллюстративных воплощениях, основаны на значении 50,7 мас. $ для концентрации цезия в исходном, содержащем радиоактивную метку, растворе гидроокиси цезия. Однако когда этот же растор гидроокиси цезия был в последующем проанализирован с помощью плаэменно-эжекторной масс-спектрометрии с использованием прибора SCIEXELAN; 250, концентрация цезия, как было найдено. составила 45 мас. . Если эта последняя величина для концентрации цезия в этом растворе близка к фактической величине, то абсолютный уровень цезия для катализато5

25 рые приблизительно оптимальны у цезия для данных уровней серебра и рения и серы и подложки в отношении к первоначальной селективности при условиях испытания, описанных ниже.

Фактическое содержание серебра катализаторе может быть определено с помощью любой из стандартных опубликованных методик, Фактический уровень рения на катализаторах, полученных по указанному способу, может быть определен путем экстракции 20 мМ раствором гидроокиси натрия, после чего проводят спектрофотометрическое определение рения в экстракте, как описано выше. Фактический уровень цезия на катализаторе может быть определен с помощью применения исходного раствора гидроокиси цезия, который содержит радиоактивную метку цезия, в процессе приготовления катализатора. Содержание цезия на катализаторе может быть затем определено путем измерения радиоактивности катализатора. Альтернативно, содержание цезия н;;. катализаторе может быть определено путем выщелачивания катализатора кипящей деионизованной водой. В этом экстракционном процессе цезий, а также другие щелочные металлы измеряется по экстракции из катализатора при кипячении 10 г катализатора в

20мл воды в течение 5 мин, повторяя этодва раза, соединяя экстракты и определяя количество щелочного металла путем сравнения со стандартными растворами щелочных металлов с использованием атомной абсорбцион ной спектроскопии (с помощью Variun

Techtron Model 1200 или эквивалентного прибора).

Часть Д. Стандартный микрореактор для испытания катализатора

3-5 г гранул катализатора (фракция

0.84-1.41 мм) загрузили в стальную U-образную трубку диаметром 0,64 см. U-образную трубку погрузили в баню с расплавленным металлом(нагревательная среда) и концы ее подсоединили к системе газового потока, Вес катализатора и скорость входного потока газа доводили до величин 3300 см газа з на см катализатора в час. Входное давление газа составляло 14 атм.

Газовая смесь, прошедшая через слой катализатора (s одностадийном процессе) в течение полного выполнения испытания (включая начало) состоит иэ 30"-,,ь этилена, 8.5 кислорода. 7 двуокиси углерода, 27

1831369

5

40

50

54,5 азота и 4,4-5,6 ч/млн, по обьему винилхлорида, Первоначальная температура реактора

% среды нагревания составляет 180 С. Через 1 ч при этой первоначальной температуре температуру увеличивают до 180 С в течение 1 ч, после чего до 200 С {1 ч), 210 С (1 ч), 220 С (1 ч), 227 С (2 ч}, 235 С (2 ч) и

242ОC (2 ч). Температуру затем доводят до такого уровня, чтобы довести уровень конверсии кислорода до 40%. Подбо данных для такого уровня конверсии обычно получается, когда катализатор обрабатывает в потоке 16й4 ч и называется "первоначальной характеристикой" в приведенных ниже примерах, Благодаря небольшим различиям в составе сырьевого газа, скоростях газовых потоков и калибровке аналитических приборов, используемых для определения составов исходного и целевого газа, измеренная селективностсь и активность данного канализатора может изменяться очень немного от одного испытательного опыта к другому. Все катализаторы, описанные в этом тексте, были испытаны одновременно со стандартным катализатором, имеющим композицию катализатора А или с другим катализатором, который был стандартизован сравнением с катализатором А. Все характеристики, представленные в этом и последующих иллюстративных воплощениях являются корректными и устанавливают относительно средней первоначальной характеристики катализатора А/S

Типичными первоначальными характеристиками при 40%-й конверссии кислорода для вышеприведенных споаобов являются следующие: кзта- селек- темперализатор тивность тура

А 80,0% 242 С

В 81З% 248 С

С 82.9% 253 С

Пример 2. С использованием общей препаративной методики примера 1, была приготовлена серия катализаторов, используя носитель В, описанный в табл. 1., Катализаторы были приготовлены без применения моноэтаноламина. Одна серия катализаторо содержала 0,037 мас.% рения на килограмм катализатора, вторая серия содержала 0,018 мас. рения и 0,0032 мас.% серы на килограмм катализатора и третья. серия катализаторов была получена таким же обрэом, за исключением того, что они не содержали рения или не содержали серы. Во всех трех сериях концентрацию. цезия в конкретных катализаторах варьировали. Катализаторы были испытаны,как описано в примере 1, и результаты представлены в табл. 2. Уровни цезия. представленные в табл, 2,были получены по методике радиоактивной метки, описанной в примере 1, полагая концентрацию 50,7 мас. цезия для исходного, меченого радиоактивной меткой водного раствора гидроокиси цезия, используемого для приготовления катализатора. Кроме того результаты этих испытаний в виде зависимости первоначальной селективности от концентрации цезия представлены на фиг.

1. Из фиг. 1 можно видеть улучшающее воздействие рения, которое показано заштрихованной площадью между двумя кривыми справа от их точки пересечения. Иэ фиг. 1 можно видеть, что применение рения обеспечивает не только увеличение абсолютного значения первоначальной селективности,. полученной при оптимальной концентрации цезия, но также существенное улучшение первоначальной селективности катализатора при высоких концентрациях цезия, например 0,03 мас.% цезия и выше. На фиг, 2 также представлена зависимость первоначальной селективности от концентрации цезия. Из фиг. 2 можно видеть улучшающее воздействие рения плюс серы, которое показано заштрихованной площадью между двумя кривыми Ат С справа от их точки пересечения. Можно видеть из фиг. 2, что применение рения плюс серы обеспечивает не только увеличение абсолютного значения первоначальной селективности, полученной при оптимальной концентрации цезия. но также существенно улучшает первоначальную селективность катализатора при высоких концентрациях цезия, например

0,03 мас.% и выше по сравнению с катализаторами, не содержащими рения. Добавка серосодержащего сопромотора также приводит к повышенной первоначальной селективности по сравнению со случаем, когда сопромотор не используется.

Пример 3. Были приготовлены серии катализаторов способом, подобным методике, описанной в примере 1, с использованием различных носителей, обладающих свойствами, описанными в табл. 1 в спецификации. Катализаторы были получены без моноэтаноламина. Катализаторы были испытаны, как описано в примере 1, и результаты представлены в табл, 3. Если не оговорено особо, все катализаторы, перечисленные в табл. 3, имеют уровень цезия, который дает оптимальную (наивысшую) селективность, полученную при этих условиях для катализатора, изготовленного на представленном носителе. с показанными уровнями серебра и рения. Уровни цезия, представленные в табл. 3, были получены

1831369

35 используемого для приготовления катализатора.

Пример р 5. Была приготовлена серия катализаторов по способу, описанному в примере 1,с использованием подложки, 40 описаанной в йримере 2, Катализаторы были приготовлены беэ моноэтаноламина. В этой серии были использованы различные щелочные металлы в виде гидроокисей ще- .

50 методом радиохимического анализа, описанным в примере 1, полагая концентрацию цезия для радиоактивного водного раствора гидроокиси цезия 50,7 мас. (, который использовали для приготовления катализатора, Катализатор 4 — 6 не был приготовлен с использованием идентичной подложки катализатора 4 — 5, но использовали при этом другую подложку из серии, которая имела удельную поверхность 0,44 м /г, объем пор по воде 0,42 мл/г, водно-выщелачиваемое содержание натрия приблизительно на 50 выше и кислотно-выщелачиваемое содержание натрия приблизительно на 100 выше. (Эта подложка называется далее С), Пример 4. Был приготовлен ряд катализаторов таким же способом, как описано в примере 1, с применением подложки, описанной в примере 2, но с применением различных концентраций рения и серы. Катализаторы были испытаны, как описано в примере 1, и результаты представлены в табл. 4 ниже, Если не оговорено особо, то все катализаторы. перечисленные в табл. 4, имеют уровень цезия, который дает оптимальную (наивысшую) первоначальную селективность, полученную при этих условиях испытания для катализатора, приготовленного на подложке с показанным уровнем серебра, рения и серы. Уровни цезия, представленные в табл. 4, были получены радиохимическим методом; описанным в примере

1, полагая концентрацию цезия для водного, содержащего радиоактивную метку, раствора гидроокиси цезия в 50,7 мас., лочных металлов. Катализаторы были испытаны, как описано в примере 1, и результаты предсталены в табл. 5. Если не оговорено особо, то все катализаторы. перечисленные в табл. 5, имеют уровни щелочного металла, которые дают оптимальную (наивысшую) первоначальную селективность. полученную для этих условий испытания на катализаторе. приготовленном с указанием щелочным металлом (гидроокисью щелочного металла) на подложке, которая содержит укаэанные уровни серебра, рения и серы. Уровни щелочи представляют собой целевые уровни.

Для опытов 6-19 и 6-20 целевое содержание цезия фиксировали при 160 ч/мин и

30 оптимизировали концентрацию рубидия для получения наивысшей первоначальной селективности при этих условиях испытания и при указанных уровнях серебра и рения.

Кроме того, для этих двух примеров, подложка, которая сравнима с подложкой В, имела удельную поверхность 0,45 м /г вместо 0,42 м /г и примерно на 10 — 15 ниже г уровень выщелачиваемого натрия (эта подложка далее называется как подложка В).

Пример 6. Были приготовлены две серии катализаторов по способу, описанному в примере 1,с использованием подложки примера В из табл. 1, за исключением того, что к пропиточному раствору был добавлен молибдат аммония ((МН4)вМот0г4 4Нг0) в достаточном количестве, чтобы обеспечить

96 ч/млн по весу Мо в целевом катализаторе. Катализаторы были приготовлены без моноэтаноламина, Катализаторы содержали целевые уровни калия, которые обеспечивали оптимальную (наивысшую) первоначальную селективность при этих условиях испытания, описанных в примере 1 при указанных уровнях серебра, рения и молибдена. Катализатор примера И вЂ” (полученный с использованием подложки В ), который содержал 13,2 мас.% серебра, не содержал рения, содержал 0,018 мас,g калия (целевой уровень) и 0,0096 мас. Мо, имел начальную S4p 77,0 и начальную Т4р

261 С и катализатор примера Ч! — 2. который содержал 14,5 мас. серебра, 0,018 мас. по массе рения (целевой уровень, 0.016 мас.% калия) целевой уровень, и 0.0096 мас.% Мо (целевой уровень) имел начальную S4p 81,1 и начальную Т4р 279 С, Для сравнительных целей катализатор, не содержащий рения или молибдена, но имеющий в остальном такой же состав, имеет $ .4о

79.4 и Т4о 240 С.

Пример 7. Были приготовлены две серии катализаторов по способу, описанному в примере 1 с использованием подложки примера В иэ табл. 1. Обе серии катализаторов содержали уровни цезия. которые были оптимальными для обеспечения наивысшей первоначальной селективности при условиях испытания. описанных в примере 1, Оба катализатора были приготовлены без применения моноэтаноламина.

Катализатор И! — был получен с применением 2 микромоль/г каждого иэ NH4Re04 и (NHpjz04. Катализатор И1-2 был получен с применением 2 микромоль/г каждого из (NH4)Re04 и йаг304. Катализаторы были испытаны, как описано в примере 1, и результаты представлены ниже:

1831369

*Па радиоактивной метке, полагая концентрацию цезия, для водного, содержащего радиоактивную метку раствора гидроокиси цезия, используемого в процессе приготовления катализатора в 50,7 мас, ®

**Целевые уровни.

Иэ приведенных результатов можно видеть, что катализатор. содержащий смесь цезия и натрия в качестве промоторов щелочного металла является более селективным и более активным, чем катализатор, который содержит только цезий в качестве промотора щелочного металла.

rl р и м е р 8. Были приготовлены три катализаатора по способу. описанному в примере 1 (без моноэтаноламина) с использованием подложки примера В из табл. 1.

Катализаторы содержали уровни цезия, которые были оптимальными для обеспечения наивысших первоначальных селективностей при условиях испытания, описанных в примере 1. Катализатор ЧИ!-1 был приготовлен с использованием одного микромоля/г и Н йе04 и двух микромолей/г (NH4QS04.Катализатор VI I 1-2 был приготовлен с использованием одного микромоля/r t4H

Ч111-2 был приготовлен с использованием одного микромоля/г NH4Re0< и двух микромолей/г йаг$04. Катализаторы были испытаны как описано в примере 1,и результаты представлены ниже:

* По радиоактивной метке, полагая концентрацию цезия в водном, содержащем радиоактивную метку, растворе гидроокиси цезия, используемом для приговления катализатора в 50,7 мас. .

** Целевые уровни.

5 Из приведенных результатов можно видеть, что катализаато Vill-2, содержащий смесь цезия плюс литий в качестве щелочных промоторов является более селективным и более активным, чем катализатор

10 только с цезием в качестве щелочного промотора. При этом уровне рения (половина от примера 7) катализатор Ч111-3, содержащий цезий плюс натрий в качестве щелочных промоторов. показывает улучшенную актив15 ность по сравнению с катализатором. содержащим только цезий в качестве щелочного промотора, 8 То время как селективность уменьшается.

П риме р 9. Былаприготовленасерия

20 катализаторов по способу, описанному в примере 1,с использованием подложки, описанной в примере 2. В этой серии были применены различные комбинации щелочных промоторов, рения и рениевых сопро25 моторов. Катализаторы были испытаны, как описано в примере 1.и результаты представлены в табл, 6 ниже.

Если не оговорено особо,все катализаторы, перечисленные в табл. 6, имеют уров30 ни цезия (или других щелочных металлов), .которые дают оптимальную (наивысшую) первоначальную селективность, полученную при условиях испытания для катализатора, полученного на этой подложке с

35 указанным уровнем серебра, рения и рениевого сопромотора и (если добавлены) других щелочных металлов. Уровни цезия, приведенные в табл. 6, были получены по радиохимическому методу, описанному в .40 примере 1, полагая концентрацию цезия в водном, содержащем радиоактивную метку, растворе гидроокиси цезия, используемом для приготовления катализатора, в 50,7 мас.$. Уровни других щелочей, данных в

45 табл. 6, представляют собой целевые уровни. Катализатор -13 получен на подложке, которая сравнима с примером В, но которая имела удельную поверхность 0,45 м /г вместо 0,42 м /г и имела на 10-15 ниже урог вень выщелачиваемого натрия.

П. р и м е р 10. Был приготовлен ката0 . лизатор утем пропитки носителя, подобно, го носителю (подложке) В в табл. 1 раствором, включающим ионы серебра, ионы цезия, ренийсодержащие ионы и серосодержащие ионы, подобные методу, описанному в примере 1, часть С. Катализатор содержал приблизительно f3,5)(, серебра, 500 10 мас,g цезия (измеренного радиохимическим методом), 260 10" мас.YI, ре33

1831369 ния и 35 . 10 мас. серы. Этот катализа-4 тор был испытан в течение 2 месяцев в U-образном трубчатом реакторе в рабочих условиях, подобных тем,.которые описаны в части О примера 1. Результаты (максимальные селективности и соответствующие активности, измеренные при температуре хладагента, оба параметра измерены при конверсии кислорода в 40 представлены в табл. 7.

Пример 11. Носитель 0 пропитали ацетатом бария с получением 0,027 мас. бария на носителе. После этого импрегнированный носитель сушили и кальцинировали при температуре 800 С в течение 3 ч.

Этот обработанный барием носитель испольэовали для получения катализатора по методу, описанному в примере 1, Катализатор содержал около 14,8 серебра, 0,0027 мас. бария, 0,026 мас.;(рения, 0,03 мас. серы и 0,055 мас. цезия (радиоактивный анализ). Катализатор сравнения был приготовлен с использованием носителя без обработки барием. Этот катализатор содержал около 14,5 серебра, 0,026 мас. рения, 0,0032 мас. серы и 0,057 мас. цезия (радиоактивный анализ). Эти катализаторы были испытаны в синтезе окиси этилена с помощью способа, описанного в части D примера 1. В то время как катализатор, не содержащий бария, имел повышенную первоначальную селективность при конверсии кислорода 40% в окись этилена. по сравнению с барийсодержащим катализатором на 4 — 5 дни при конверсии кислорода 40, барийсодержащий катализатор проявлял селективность на 0.5 больше, чем не содержащий барий катализатор.

Пример 12. Все испытанные здесь катализаторы были изготовлены на носителе альфа-окись алюминия U.Ñ.I (Юнайтед Каталист Инк.) 6525 (физические свойства приведены в таблице). Катализаторы были приготовлены в соответствии со стандартными процедурами (пример 1), в импрегнирующем растворе имеется моноэтаноламин. Как обычно. все соединения, введенные в виде присадок в рецепт, были добавлены в импрегнирующий (пропиточный) раствор, Стандартные условия испытаний в микрореакторе, использованные здесь, были следующими: 3300 GHSV, 210 фунт/дюйм (= 14,77 кг//см2), 30 > этилена, 8.5ь 02.

54.5 N2 и 5.6 ппм винилхлорида. Все катализаторы были испытаны параллельно со стандартом Шелл 839 (примерно 13,5 мас.

Ag, С$-оптимизированный, 6525-основа, не использованы добавки Ке или другие "анионные" добавки (при конверсии 52 ) (см. табл, 8).

Формула изобретения

1. Катализатор для окисления этилена в этиленоксид, включающий серебро, щелочной промотор и пористый носитель, о т- л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения селективности катализатора, он дополнительно содержит рений при следующем содержании компонентов, мас. : серебро

3,0 — 18,2; рений 0,0019 — 0,0931; щелочной промотор 0.0033 — 0,3322; пористый носитель остальное.

2. Катализатор по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения активности катализатора, он дополнительно содержит промотор, выбранный из группы, включающей молибден, вольфрам, хром, ванадий, серу, в количестве 0,5 — 2,0 мкмоль на 1 г катализатора, Дополнительный пример 13. Испытанные здесь катализаторы были приготовлены на носителе из альфа-оксида алюминия

НОРТОН 11085 (фиэические свойства даны

5 в таблице). Катализатор был приготовлен в соответствии со стандартными процедурами (пример 1), в импрегнирующем растворе, имеется моноэтаноламин. Как обычно, все соединения, входящие в рецепт (1,4 мкмоля

10 перрената аммония, 1,4 мкмоля сульфата лития и 2 мкмоля нитрата лития на грамм катализатора) были добавлены в импрегнирующий раствор, Условия испытаний е стандартном мик15 рореакторе, использованные здесь, являлись следующими: 3300 G H SV, 210 фунт/дюйм (= 1477 кгlсм 30% этилена, 8,5о 02. 54,5 N2 и 5 ппм винилхлорида.

Катализатор, содержащий дополни20 тельно 3 мас. Ag. помимо указанных выше добавок (целевой уровень 0,0033 мас. Li u

0,025 мас. Ke) имеет S4078 и Т4р 276 С.

Дополнительный пример 14. Испытанные здесь катализаторы были приготовлены

25 на носителях, имеющих различную удельную поверхность (физические свойства приведены в табл. 9). Катализаторы были приготовлены в соответствии со стандартными процедурами (пример 3). Как обычно, 30 все соединения, входящие в состав рецепта. были добавлены в импрегнирующий раствор.

Условия испытаний в стандартном микрореакторе, использованном здесь, являют35 ся следующими: 3300 GHSV. 210 фунт/дюйм (= 14,77 кгlсм 30 этилена, 8,5 02, 54.5 N2 и 5 ппм винилхлорида

Катализаторы М и 0 считаются неработоспособными, так как селективность ниже

40 40 при 40 конверсии(табл. 10), 36

183 13ee

3. Катализатор no n. 1. о т л и ч à ю щи йс я тем, что он содержит носитель с удельной поверхностью 0,01-10 м /г.

4. Катализатор по и. 1. о т л и ч а ю щ и йс я тем. что он содержит носитель из а -оксида алюминия.

Таблица1

А В С D g F

Носитель

Удельная поверхность по

БЭТ, pp

0,41

2,06

0,65

Водяной объем пор/мл/г

Прочность на дробление,FPCS,. фунты () Данных нет

Общий объем пор,llg, м/г (с)

Средний диаметр .пор, Hg,А {с) 0,46 0,42

550 . 770

0,26

620

0,42

560

0,65

1000

Средний диаметр пор, Hg, микроны (с,е,) 3.,4 2,4 2,5

2 7 3,4

3,7

Объем пор в процентах для пор размером выше 350 А (с) 88,5Ф .89,5"

89,1Ф 91,53 94 13

Объем пор в 3 для пор размером более 1 микрона (с) 87,0Ф 82 5 83 4 82 3 83 5 61 0

Альфа-оксид алюминий, мас.Ъ

99,5 98 98,5 98,5 98

70-75

Количество Na, зыщелачивае" мое водой, 10 мас.4

24 18

53 21 данных нет

Количество Na,выщелачиваемое кислотой, 10,мас.4

96 87

51 45 данных нет

Количество К,выщелачиваемое водой, 10 мас.Ф

22 .21

22 10 данных нет

Количество Fe, выщелачиваемое кислотой,10 " мас.3

15 нет

Количество Sia,мас. Ф

25"30

Ю «» «««««««\ «» (Q>Метод Ьраунауэра, Эммета и Теллера, см,приведенную выше ссылку ф) Сопротивление раздавливанию на гладкой пластине, одна гранула

ic) Определено интрузией ртути до давления 55,00 фунт/дюймз с иаюльзованием

Hicrometrics Autopore 9200 или 9210 (контактный угол 130, поверхностное натяжение ртути 0,473 N/è) .) Средний" диаметр пор представляет собой такой диаметр пор, в которых 503 от общего объема пор имеют диаметр меньше (или больше) средний диаметра пор

0,21

0,26

20 фунт

0,42

0,36

97Ф

Ср21 интервал

15" 30

0,42

640

0,48

0,49

903

0,57

0,44

90Ô

1831369

Таблица2

Оптимизация цезия на катализаторах, содержацих только цезий, цезий/рений; цезий/рений + сера

-н

l О мас.;

Серебро, ма с. 4

Эсперимент

Целе вой уровень рения, 10 н мас. Ф

Целевой уровень серы

10 " мас. е

Цезий (радиоактивный анализ) начальначальная но, i"ная 1

740 „C

3-1

3-2

74,6

77,6

8Q,О

79,4

229

232

242

104

236

3-3

3-4

3-5

243

259

236

243

239

248

301

416

3-6

3"7

110

3-8

209

327

403

438

488

3-9

3-10

3-11

3 12

250

3-13

512

561

3" 14

3" 15

3-16

3-17

3" 18

32

32

32

32

70,5

10!

77,2

80 ° 8

82,4

83,0

82 9

82,7

81,7

303

372

402

3" 19 12,7

3-20* 13,8

12 7

3-21

3 "22 12,7

3-23 13,8

32

515

2,0 микромоль/г +1,0 микромоль/г

Характеристика, полученная при конверсии кислорода 40Ф, когда катализатор отработал в потоке в течение 32+4 ч

13,6

13,6

14,3

14 3

13,6

14,3

14,3

14,3

14 «3

14,2

14,2

14,2

14,2

14,2

13,8

13,8

13,8

13,8

372"

372

372

372

372

372

372

372

372

186

186

186

186

186

186

186

186

186

77,0

54 3

69,9

75,8

79,8

81,8

81,9

81,4

81 О

80,3

61,2

251

256

232

241

247

253

253

261

1831369

Таблица3

Катализаторы, содержашие оптимальное количество цезия на различных носителях с и без добавки рений/сера

«

Эксперимент

Началь"

Цези (Рад акти анал

10 "" мас.

Носитель

Целевой уровень серы, 10-Я мас,Ф

Целевой уровень ремня

О ас.3 ьная

Sco, 4" 1

I0,3

А 162 0

А 234 93

0 00, 1 248

16 82 9 .262

О . 00,3 240

32 82,9 253

0 ео,з г4о

32 83 4 255

О 00,9 240

32 84, 1 260

0 80,0 241 зг ез з 264

0 80, 4 235

32 81 2 24t

4-2

10,6

14,3

4-3

В .236 0

421 186

12,7

4 "4

256 0

395 106

309 0

4-5

14, I

14,4

4-6

4-7

15,0

482

4-8

14,9

14,6

14, 1

19,0

t8,2

186

386 0

540 186

4-10

4-11

637 О

899 186

4"12

+-0,5 микромоль/r

-1,0 микромоль/г

+" -Иожет не быть полностью оптимизирован по отношению к цезию.

Т а б л и ц а 4

Влияние различных относительных и абсолютных количеств рения и серы на характеристику катализатора .и с оптимальным содержанием цезия

«

Целевой уровень серы

t0" мас.Ф

Серебро, мас.3

Целевой уровень ремня, мас.Ф

НачальЦезий, (радио" активный анализ)

10 мас,Ф

Началь"

Эксперимент ная

Тьф, С ная

846 i

5-1

5 2

5-3

5-4

5-5

5-6

5"7

5-8

5"9

5" 10

5-11

5" 12

14,3

13,8

I3,9

14,2

14,5

14,!

I4i0

14,2

12,7

14,1 !

3,8

12,8

236

297

438

486

567

634

34I

421

552

513 а

93 (o,5)

186{1,b)

372 (2, О)

465 (2,5)

558(3,o)

744 (4, О)

186(1,0)

372 (2, o)

186(1,О)

372 (2,0) О

О

О

32 (1,0)

32 (1, 0)

32(1,0)

64(2,0)

64{г, О) 80,0

80,4

80,6 .81,9

82,3

82,5

vvbi 2

80,8

82 Э

84,3

82,0

81,7

242

246

241

248

248 г48

248

243

254

254

273

274

1831369

Табли ца 5

Оптимизация различных целочей с и без рения и рения + сера

Добавляемая щелочь

Экспе- Серебро, римент мас.Ф ачаль- Начальая ная

ТцО, "С

С7

LtOý"

13 6

6-1

Нет

372"

186

14,3

6-2

Нет

О

6-3

Нет

14,8

6-4

230

242

372

420

14,2

6-5

248

32

410

6-6

12,7

6-7 14, О

170

79, 4 238

305372

14,6

6-8

246

325

186

14,3

248

14,6

130

6-10

240

200

372

14,5

6-1 1

239

6-12

250

14, 1

186

241

207

14,4

6-13

14, 7

6-14

372

186

6-15

253

14,5

Li

74,8

6-16

13,9

233

Li. 372

6-1 7

14,2

120

Ь1

6-18. 13, 7

100

160+110 0

160+195 372

13,2

6-19

Cs+Rb

Cs+Rb

6-20 13, 2 -2,0 микромоль/г -1, О микромоль/г

-1,0 микромоль/г

Целевой уровень целочи, 10 мас. 4

Целевой уровень рения, 10 мас. 4

Целевой уровень серы, 1О " . мас.ь

74, 6 229

54,3 236

61, 2 232

80, О

81,9

82,9

80,0

81,2

79,4

78 1

78,6

76,5 234

74, 3 246

75, 9 241

63, 5 239

68, 2 234

79,4 245

81, 3 256

1831369

Таблицаб

Влияния различных рениеаых со-прамотороа на характеристику катализатора

Эксперимент

Серебро, мас.Ф

Целочмой металл >st

10 ч мас. л

Целевой уровень рения

10 " мас. 2

Сопромотор реник (добавляемая соль) Начальный Вче, Z

Начальный Тчо, С

236 Св О

7" 1

14 ° 3

Нет

80>0

242

186(1, 0)

372(2,0)

106(1,0)

186 (1,о)

106(1,0)

186(1,0)

186(1,0) 7" 2

13,9

360 Cs

80,6

81,9

83 ° 1

82,9

82,9

Е2,0

83,6

241

7-. Э

14,2

438 Св

405 Свг>!

392 Св

248

Нет

Si 32 (1, 0)

$,32(1,0)

$, 32 (1,0)

S,64(2,0)

S> 32(1,0) 13, 3. (ии,), $0, (гги«) в so« (ии,),sos (ии ) Во пара"толуолсульфо" кислота

259

l3,7

7-5

250

12,7

7-6

421 Св

505 Cs

419 Cs

253

13,8

273

7-7

7-8

l3,7

256

7-9

13, 1

82,9

269

7-10

13,9

83,5

267

7-11

14, 1

ВЭ,О

80,3

80,6

79,5

80,4

01

79>3

78,9

75,3

82,8

82,6

259

7-! 2

13,5 .

242

7-13

13,5

14,3

244

277

7-14

7-15

13,8

252

279

14,5

14,1

7-16

7-17

260 14,4

273

269

269

7-18

14 6

7-19

14,3

7-20

7-21>

) 14,1

270

12,9

7-22

260

83> 3

13,3

7-23

ЕЭ,О

269

7-24

404 Св +46Na 106(1, О)

Ь

394 Cs +78К 106(1, 0)

387 Cs«70K 106(l,o) 13,6

260

83,8

83,1

ЕЭ,В и ио (!и!„),$о„ (ии )so

7-25

1Э,4

258!

4,7

7-26

266

82,4

293 Cs+7Li )186(1, О)

407 Cs«7Li+ 186(1,0)

+46 Nse) с)

380 Cs + 28И 186(1,0) . 380 Cs+ 7Li 186(1,0) .e)

354 Св+ 39К> 372(2>0)г

393 Cs+ 186(1,0)

+14 Li 9 (!!ив) $0« (!Вг,) Во

245

7-27

14 ° 3

7-28 13, 7

8 >,9

259 (И! Л ) с Cr O 7 (ИИ«)ssO«

13 9

Сг, 52 (1, 0)

s 52(1,о) 7-29

83,6

272

7-30

1Э,б

253

83> 6 (Рйгл) с$04 (ии„) so

S, 32(1,0)

S, 32(1,0) 7-31

83, 1

83,8

260

13 3

7-32 13, 7

257 о)Радиоактивная метка по цезию, целевой уровень по другин в!елочным металлам вгелочи, добавленные е виде гидроокиси, если не оговорено особо, о)Ремнй! добавленный к пропиточному раствору в виде и„ие04> если не оговорено особо, е с! данные 38 конверсии с>) 8 виде сульфата е) >г аиде нитрата т) 10 микромоль/г каждого из ИН«1 .еол и !Огеоч

Я) В аиде L180s г» свггов использован. а не гидроокись цезия в пропиточном растворе; указан целевой уровень, ) Может не быть полностью оптимизирован по отноаению к цезию )

No»>pT Hs 0«>rs»QëHîñòür> оптимизирован по отношению к калию

394 Cs 186(1,0)

393 Св 186(1,0)

389 Св 186(1,0)

338 Cs 186(1,0)

391 Cs 186(l,o)

463 Св 186(1,0)

375 Св 186(1,0)

160 К I GG(1,0).

200 К 106(1,0)

160 К 106(1,0)

138 Na 106(1,0)

255 Rb 106(1,0)

130 os+120 К lGG(1,0) . .

384 Св+4биа 106 >(1,0)

303 Св+46$в 106(1,0) ,,(! (tJI! ° ) ССгоф (гег«) в!го вОс с л

I0tnO«

ИИ С1О

ИИЛЧО в ггиьггвРОВ (ИИ )вг О „4Н О и ио (ЩЛ) с СГОЛ (ИПЛ)с!во О 4И 0 (!игл)в!!ото 4Нго (801,) ггт0„.4И,О (РВ I Л ) Я $ 04 (10! Л) СсгО«

Cr,52(1, О)

Но,96(1,0)

tJ, 184(1,0)

Нп 55(1 О)

С1, 35,5 (1, 0)

Ч,51(1,0)

Р,31(1,0)

tlat>, 96 (1 ° О)

Ii, 184(1 ° 0)

Cr, 52(1, 0)

Но, 96 (1, 0)

Но, 96(1> 0)

Ио, 96(1, 0)

S,64(2, 0)

Cr,52(1,О)

$,32(1,0) и, !84(г,o) .;68(2;83

V, 104 (1,0)

$, 32(t>0)

$,32(1,0)

$,64(2,0) 1831369

Таблица7

Таблица8 селективность и пониженную активность.

2) Величины Cs, полученные анализам радиометки, 3) Физические свойства U.Ñ.|-6525 носителя, использованные смеси.

1831369

48

Таблица9

Табл и ца10

1831369

Во

70

3 и

50

500 600

700 300 400

0 100

С5 (РОЯМб) d5

70 бб

\ б:б

6О

500 бОО

0 00 700 500 600

ts (ppmv> — Ի

Фиг, я

Составитель Н.Путова

Техред M.Moðãåíòàë

Корректор M,ÏåòðoBà

Редактор

Заказ 2535 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва Ж35 Ра аская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул,Гагарина, 101