乙烯直接氧化制环氧乙烷银催化剂

1、乙烯直接氧化制环氧乙烷银催化剂乙烯直接氧化制环氧乙烷银催化剂姓名：班级：学号：成绩：乙烯直接氧化制环氧乙烷银催化剂摘要:要从技术现状、技术进展和发展趋势等几方面，对国内外乙烯直接氧化制环 氧乙烷的银催化剂的进展情况进行了综述。重点阐述了 Shell催化剂、SD催化 剂、VS催化剂的技术研究现状，并针对我国环氧乙烷生产装 置和催化剂研究状 况，提出了今后环氧乙烷催化剂的发展方向和建议。关键词：乙烯；直接氧化；环氧乙烷；催化剂Abstract: Advances in silver catalyst for ethylene oxide from ethylene by direct oxidation at home and abroad were re- viewed 。 based on the statusprogressand trend of its technology. The research status of catalysts一such a8 Shell.SD-and YS were expounded emphatically Aiming at the proc

2、ess unit of ethylene and research status of relative catalyst in China, the developing direction and suggestion of the catalyst for ethylene oxide in future were put forward.Key words: ethylene;direct oxidation; ethylene oxide; catalyst目录一、技术现状1I.Shell催化剂12. SD催化剂23. YS催化剂24. 三菱化学公司研制的催化剂3二、技术进展31。Shell催化剂32。SD催化剂33。YS催化剂33. 1 YS 一 7银催化荆的改进43. 2 YS 一 8510银催化荆43.3 YS 一 8银催化剂44。其他公司对催化剂性能的研究技术5三、发展趋势51。高活性银催化剂52。高选择性银催化剂53。适用于中等负荷的新型银催化剂6四、建议61. 加快国内高性能催化剂的开发62. 采用国产催化剂6参考文献7环氧乙烷（E0）是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙

3、烯和聚氯乙烯的重要有机 化工产品，全球约60%用于生产乙二醇（EG）【1】。工业上采用乙烯在银催化剂作 用下直接氧化法生产EO,EO无催化剂水合法生产EG。由于原料乙烯通常占EO生 产成本的70%以上，因此，开发高性能银催化剂，降低乙烯消耗是生产EO的技 术核心2。一、技术现状世界上银催化剂的研究已有70多年的历史，催化剂的性能一直在不断提 高。银催化剂主要分2类：一是目前生产装置上普遍应用的高活性银催化剂，二 是用于专门设计的生产负荷较低装置的高选择性催化剂。世界可提供EO催化剂 技术的公司主要有英荷壳牌公司（Shell）、美国科学设计公司（SD）、美国联合 碳化学公司（UCC）和日本触媒化学株式会社（NSKK）4家。据统计，世界上50%的 银催化剂由英荷Shell供应，美国SD和UCC提供的催化剂量各占总量的10%, 日本触媒占5%。此外，日本三菱化学、英国ICI、德国BASF、Huels、美国Dow 和我国燕山石化研究院（YSH）也进行催化剂的开发和生产。尽管英荷Shell、美 国SD和美国UCC3家公司催化剂的载体、物理性能和制备略有差异，但水平不相 上下，选择性均在80%以上

4、.20世纪90年代中期以前建成的EO/EG装置的最 新银催化剂有英荷Shell公司的S 一 863银催化剂和美国SD公司的SD 一 2118 银催化剂等，初始选择性82. 0%左右，使用寿命一般为2-4a.1.Shell催化剂美国Shell公司自1988年开发了 AgReC8、AgReC8 一 S体系催化 剂即S 880系列高选择 性催化剂体系后，又在含铢催化剂的基础上就促进 剂 添加技术开展了大量工作，例如后浸渍促进剂镍，添加IVB族金属元素的含氧阳 离子促进剂，添加钼和钨的含氧阴离子促进剂、添加稀土元素促进剂、添加磷和 硼作为铢的协同助剂等，使催化剂的性能又有了提高。目前,Shell拥有高活性和高选择性2种系列催化剂.高活性催化剂系列产 品为S 860、861、862、863，具有初始反应温度低（220235C）、初始选择性为81%83. 5%、活性与选择性下降速度慢、不易发生飞温等特点，该系列1/10催化剂已应用在包括我国抚顺在内的国内外多家采用Shell技术或其他专利技 术的EO生产装置中高选择性催化剂系列产品为S 879、880、882，工艺比较 成熟，性能更加优越。该系列催

5、化剂最早于1987年用在美国Geismar 厂,目前已 在国外E/EG生产中得到了应用。今后几年新建的大型EO/ EG装置大多计划采用 这类高选择性催化剂.2。SD催化剂20世纪80年代SD推出SD 一 1105催化剂，在其基础上经过较长一段时间 后开发了 SD 一 2100系列催化剂，其性能时空产率（1hm3cat.生产的EO的 质量，下同）270。2kg，寿命3a,选择性为初始80。3%,第一年79。5%,第二 年78%,第三年76。4%比SD 1105上了一个台阶，目前我国吉林石化和独山 子石化2套EG装置使用其中的SD 2118催化剂。3. YS催化剂燕山石化研究院1997年研制开发成功了 YS 一 7系列高活性银催化剂，并在 国内EO/EG装置中成功地应用，目前我国有8套装置选用该系列催化剂，占 85%的市场份额，见表1 YS 一 7银催化剂还将在浙江三江EO/EG装置中应用. 由于各装置所采用的工艺技术不同，运用各牌号的催化剂有所差异，但YS 一 7 与SD 一 2118催化剂、S 一 863催化剂基本相近.表l目前我国EO/EG装置催化剂使用情况厂名催化剂厂名催化剂燕化Y

6、S 一 7上海YS7东方YS 一 7茂名YS7辽化YS 一 7抚顺S 一 863天津YS 一 7独山子SD2118扬子YS 一 7吉林EGSD-2118吉林EOYS 一 74。三菱化学公司研制的催化剂三菱化学公司研制出的催化剂可大幅度降低反应温度，提高催化剂选择性 和寿命，已在该公司2套装置上顺利运行。二、技术进展近年来，各国围绕高性能催化剂的研制开展了大量工作，特别是高选择性催 化剂研发工作进展很快，工业应用催化剂的选择性已超过90%，而且活性日趋 提高。1. Shell催化剂在高活性系列催化剂开发上，Shell在推出S 863催化剂后，为进一步提 高催化剂选择性，开发了一种介于S 880860系列催化剂之间的S 865催 化剂，其特点为：在时空产率190 kg条件下，催化 剂初始选择性85%;但初始 反应温度超过240C，并对循环气中CO:浓度控制要求较高。针对该催化剂所存 在的问题，进行了降低反应温度的催化剂改进工作。Shell高选择性催化剂S 一 882自1994年工业化以来，研发步伐进一步加 快，特别是近2a在活性和稳定性方面较为突出，寿命已从初期的2a延长至3a, 初始反应

7、温度较初期下降约7oC左右。2. SD催化剂美国SD公司用质量分数为3%一 25%的银有 机酸盐烃溶液浸渍多孔载体, 在含有惰性气体和氧气含量低于21%（体积分数）的气氛下，对催化剂进行连续 多步加热活化来提高催化剂的选择性8。该公司还发明了包含碱金属和硫等组成 的助催化剂组合物且基本上不含铢和过渡金属的银催化剂SD公司还推出了初 始温度220C左右、初始选择性85%86%的新的高活性催化剂。3. YS催化剂【1。】3. 1 YS 7银催化荆的改进近年来，燕山院不断加强载体、助剂及催化剂制备工艺研究，适时地将成熟 的研究成果应用到YS 7银催化剂生产中，提高催化剂的活性和稳定性。3. 2 YS 一 8510银催化荆近年来，燕山院一直致力于中等负荷（时空产率180 kg）下选择性达84. 0% 一 85. 0%的YS 一 8500系列银催化剂的研究开发工作。YS 一 8510催化剂与YS 一 7催化剂相比，有4个方面的改进：1）载体的改进，研制和开发一种新型载体，提高催化剂性能；2）催化剂组成改变，助剂种类和用量与YS 7银催化剂有较大差别；3）催化剂制备工艺，改变了活化条件，有利于提高

8、催化剂的活性；4）改进了评价工艺条件，改善了催化剂稳定性。3.3 YS 一 8银催化剂近年来，燕山院一直在研究开发选择性达到88.0%以上的高选择性YS 8 银催化剂。在载体的制造、助剂的选用和搭配以及浸渍活化工艺三方面进行了大 量制备试验和稳定性试验，研制出了时空产率180 kg、始反应温度235C、起始 选择性达到88. 0%的YS 一 8银催化剂样品，寿命实验160 d时选择性89. 6%, 反应温度为255C。4. 其他公司对催化剂性能的研究技术三菱化学公司采用含银的有机胺络合物溶液浸渍载体，在120500C加热， 使有机物质量分数低于00 1%来提高催化剂的稳定性。在载体开发方面，日本触媒公司采用氢氟酸处理载体的方法，使催化剂选择 性大幅提高。其方法是在5002000C下加热处理氧化铝的载体，接着用氢氟酸 处理，然后在10002 000C下进行焙烧。用经氢氟酸处理过的载体制备的催化 剂，在空速为11 000h-,反应压力为2.1 MPa，温度为200C时，选择性达到88%o上海石油化工研究院采用在银催化剂中加入金属镍组分的方法,解决催化剂 稳定性不高、催化剂的选择性和活性容易

9、随开车时间推移而下降的问题。三、发展趋势世界EO催化剂技术进展较快，并呈现了新建装置或部分老装置扩能（考虑增 加反应系统）均采用高选择性催化剂，同时现有装置（由于反应工艺和反应器传 热条件的限制）均采用高活性催化剂的趋势.1。高活性银催化剂银催化剂初始选择性为80% 82%，起始反应温度为210230C，时空产 率200 kg以上，使用期为24a。提高选择性和改进稳定性以满足高负荷装置 的使用要求是这种银催化剂的主要研究方向。2. 高选择性银催化剂银催化剂初始选择性为88% 90%，起始反应 温度为230C以上，时空 产率一般低于180kg,反应温度和选择性下降较快，使用期为2a。提高稳定性和 延长使用寿命是这种银催化剂的主要研究方向。3。适用于中等负荷的新型银催化剂初始选择性为85%左右，起始反应温度为220230C，时空产率一般不高 于200 kg，使用期为2a左右。如果这种催化剂的性能得到进一步的改进，将具 有很大的竞争力。四、建议1. 加快国内高性能催化剂的开发1）针对我国EO/EG装置的特点，在YS 7和YS 8510催化剂基础上，开 发能适合各类装置条件的、稳定性好的、初始选择性在85%左右的高活性催化 剂，以确保现有EO/EG装置催化剂的国产化率最大。2）在高活性催化剂基础上，瞄准国际EO催化剂发展趋势，加快开发负荷较 高、寿命2a以上、初始选择性达到90%的高选择性催化剂，参与国际竞争，为 今后我国新建装置催化剂国产化和出口做技术储备。2. 采用国产催化剂目

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