(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形多孔体上に堆積させた少なくとも１種の触媒種と促進量のレニウムと追加的な促進剤とを含む、レニウムによって促進されたエポキシ化触媒であって、前記成形多孔体が、１ミクロン未満の直径を有する細孔を、その総細孔容積対して２０％未満の割合で含み、かつ、少なくとも１．０ｍ２／ｇの表面積を有しており、前記追加的促進剤が、モリブデン、タングステン、リチウム、硫黄、マンガン、ルビジウム、セシウム、ナトリウム、又はこれらの組合せを含むものである、触媒。
【請求項２】
前記成形多孔体が、１．３ｍ２／ｇを超える表面積を含むものである、請求項１に記載の触媒。
【請求項３】
レニウムで促進されたエポシキ化触媒を製造する方法であって、
ａ）１ミクロン未満の直径を有する細孔を、総細孔容積に対して２０％未満の割合で含み、かつ、少なくとも１．０ｍ２／ｇの表面積を有している、成形多孔体を選択すること；及び
ｂ）前記成形多孔体の上に、少なくとも１種の触媒種と促進量のレニウムとを堆積させること、
を含む方法。
【請求項４】
１種以上のアルキレンと酸素とを含む供給材料を、請求項１に記載の触媒の存在下で反応させることを含む、アルキレンのエポキシ化方法。
【請求項５】
１，２−ジオール、１，２−ジオールエーテル、１，２−カーボネート、又はアルカノールアミンを調製する方法であって、請求項４に記載の方法によって調製されたアルキレンオキシドを、１，２−ジオール、１，２−ジオールエーテル、１，２−カーボネート、又はアルカノールアミンに転換することを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、レニウムで促進されたエポキシ化触媒、並びに、該触媒の製造方法及び別の最終製品を製造するために該触媒を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学及び／又は化学工学の実務上のさまざまな局面で、分離や反応を達成し又は促進することができるような構造体や表面を利用し、及び／又は、そのような分離や反応が行われる領域を利用することが、可能となっている。したがって、そのような構造体又は表面は、多くのＲ＆Ｄや製造現場の至るところに存在している。これらの成形体についての望ましい物理的及び化学的特性は、具体的な用途に応じて変化することができ、かつ変化するであろうが、そのような成形体について、それらが使用される最終的な用途には関係なく、一般的に望ましい一定の特性が存在する。
【０００３】
例えば、そのような成形体は、高純度であり、かつ実質的に不活性であって、その周辺や、その上や、あるいはそれを通して起こる分離や反応に、望ましくなく、意図されず、又は有害な形で、関与することがないことが望ましいであろう。反応又は分離される成分が、成形体を通過し又はその中に拡散することが望ましい場合には、このような成形体は拡散抵抗が低いほうが有利である。このような成形体が、反応表面又は触媒支持体としての利用が望まれるものである場合には、所望の反応物及び／又は触媒種の充填と分散を改善し、そしてさらに、反応や分離が起きる表面の面積を増強するために、大きな表面積を有することが望ましい場合がある。
【０００４】
そのような成形体に望まれる特性は、しばしばそれらの特性同士が互いに相反するものである場合があり、その結果、望ましい特性のいずれをも最大化されるような成形体を調製することは、困難な場合がある。このような課題に応えるために、これらの成形体に用いられる成分や添加剤についてだけでなく、形成された成形体の物理的特性についても、多くの研究が行われている。しかしながら、これまでに開発された成形多孔体の多くは、依然として、このような材料に望まれるあらゆる特性を備えるには至っていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の特性を最適化できるか、あるいはせめて、他の特性に実質的な弊害をもたらさずに少なくとも１つの特性を最適化できるような成形多孔体が提供できれば、望ましいことである。そのような成形多孔体であれば、それらを用いた製品、例えば触媒などに改善をもたらすであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、最適化された細孔径分布と増強された表面積とを有する成形多孔体を提供するものである。より具体的にいうと、総細孔容積に対する１ミクロン未満の直径を有する細孔の割合が最小化された細孔径分布を有する、成形多孔体が提供できること、そしてさらに１．０ｍ２／ｇより大きい表面積を示すことが、見出された。したがって、これまでの、総細孔容積に対する１ミクロン未満の直径を有する細孔の割合が大きい成形多孔体の課題であった、拡散抵抗の問題を、実質的に回避することができる。この成形多孔体は、さらに、所望の反応物及び／又は触媒種の望ましい又は必要な充填と分散をもたらし、そして、反応又は分離が起こる増強された表面積を提供するような表面積、例えば１．０ｍ２／ｇ、を示す。したがって、これらの成形多孔体は、それをベースとする最終用途製品であって、さらにその下流側の最終用途製品の製造プロセスに用いることができる製品、例えば触媒などの製品に、改善をもたらす。
【０００７】
第１の態様において、本発明は、成形多孔体上に堆積させた少なくとも１種の触媒種と促進量のレニウムとを含む、レニウムによって促進されたエポキシ化触媒を提供する。前記成形多孔体は、１ミクロン未満の直径を有する細孔を、総細孔容積に対して最小化された割合で含み、そして、少なくとも約１．０ｍ２／ｇの表面積を有していることが望ましい。この成形多孔体は、約１ミクロンから約５ミクロンの間の直径を有する細孔の総細孔容積を、最大化された割合で含むことが望ましい。この成形多孔体は、望ましくはアルファ−アルミナを含むことができるものであり、さらにこのアルファ−アルミナが、フッ化物を作用させたものとできれば望ましい。触媒は、望ましくは銀を含み、そして追加的な促進剤をレニウムに加えてを含んでいてもよく、いくつかの有利な実施形態ではレニウムとセシウムを含んでいる。
【０００８】
成形多孔体の細孔径分布が、最適化、すなわち総細孔容積に対する１ミクロン未満の直径を有する細孔の割合の最小化、がされているので、この触媒は、低減された拡散抵抗を示すことができ、これにより、総細孔容積に対する１ミクロン未満の直径を有する細孔の割合が大きい成形多孔体を基材とした触媒よりも、より大きな活性、より高い効率、又は、より大きな活性とより高い効率の両方を、示すことが可能である。驚くべきことに、この成形多孔体は、さらに、１．０ｍ２／ｇ以上の表面積を示し、それを基材とした触媒の活性及び／又は効率は、受入可能な程度のものであり、又は、総細孔容積に対する１ミクロン未満の直径を有する細孔の割合が大きい成形多孔体を基材とした触媒よりも、高められたものである。
【０００９】
さらなる態様において、触媒を製造する方法が提供され、この方法は、１ミクロン未満の直径を有する細孔を総細孔容積に対して最小化された割合で含み、約１．０ｍ２／ｇ以上の表面積を有している成形多孔体を選択すること、及び、少なくとも１種の触媒種を前記成形多孔体上に堆積させることを含む。
【００１０】
成形多孔体に与えられる有利な孔径分布と表面積は、１又は２以上の触媒の性質を改良することにつながることが期待され、このことが次には、触媒を使用するプロセスの改良につながることが期待される。その結果として、そしてさらに他の態様において、本発明は、アルキレンのエポキシ化方法を提供する。この方法は、１種又は２種以上のアルキレンを含む供給原料と酸素とを、１ミクロン未満の直径を有する細孔を、総細孔容積に対して最小化された割合で含み、かつ、少なくとも約１．０ｍ２／ｇの表面積を有する成形多孔体を基材とする触媒の存在下に、反応させることを含む。本発明の触媒は、改善された性質を少なくとも一つ、望ましくは他の性質を実質的に損なうことなく、プロセスにもたらすことが期待される。
【００１１】
前記のプロセスにもたらされる利点は、当該プロセスによって製造されたアルキレンオキシドをさらに下流のプロセスで用いることによって、なお一層活用することができるのであり、したがって、そのようなプロセスが、本発明の別の態様において提供される。より具体的には、本発明は、１，２−ジオール、１，２−ジオールエーテル、１，２−カーボネート、又はアルカノールアミンを調製するプロセスをも提供するものである。このプロセスは、アルキレンオキシドを１，２−ジオール、１，２−ジオールエーテル、１，２−カーボネート、又はアルカノールアミンに転換することを含み、ここにおいてアルキレンオキシドは、１ミクロン未満の直径を有する細孔を、総細孔容積に対して最小化された割合で含み、かつ、少なくとも約１．０ｍ２／ｇの表面積を有する成形多孔体を基材とする触媒を用いて、調製されたものである。
【００１２】
本発明のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、次の詳細な説明を添付の図面とともに考察することによって、より一層の理解及び／又は例証がなされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】気孔率と細孔容積との関係をグラフで示したものである。
【図２】本発明による成形多孔体（担体Ａ）と比較例の成形多孔体（担体Ｂ）について、水銀ポロシメーターで測定した、累積圧入量（総細孔容積に対する％）対細孔径（ミクロン）のグラフである。
【図３】本発明による触媒（触媒Ａ−１）と比較例の触媒（触媒Ｂ−１）を用いた場合との、２つのエチレンオキシドプロセスの、温度履歴のグラフである。
【図４】本発明による触媒（触媒Ａ−１）と比較例の触媒（触媒Ｂ−１）を用いた場合の、エチレンオキシドの生成量の経時的なグラフである。
【図５】本発明による触媒（触媒Ａ−１）と比較例の触媒（触媒Ｂ−１）を、エチレンオキシドの製造プロセスに使用した場合の効率の、経時的なグラフである。
【図６】本発明による成形多孔体（担体Ｃ）と比較例の成形多孔体（担体Ｄ）について、水銀ポロシメーターで測定した、累積圧入量（総細孔容積に対する％）対細孔径（ミクロン）のグラフである。
【図７】本発明による触媒（触媒Ｃ−１）と比較例の触媒（触媒Ｄ−１）を用いた場合との、２つのエチレンオキシドプロセスの、温度履歴のグラフである。
【図８】本発明による触媒（触媒Ｃ−１）と比較例の触媒（触媒Ｄ−１）を用いた場合の、エチレンオキシドの生成量の経時的なグラフである。
【図９】本発明による触媒（触媒Ｃ−１）と比較例の触媒（触媒Ｄ−１）を、エチレンオキシドの製造プロセスに使用した場合の効率の、経時的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書では、本発明をよりよく定義づけ、そして、本発明の実施について当業者の指針となるように、一定の定義及び方法を提供する。特定の用語又は語句についての定義の存否は、それらが個々に重要であるか否かということを何ら示すものではない。むしろ、そして他の断りのない限り、用語は、当業者の標準的な用法にしたがって解釈されるべきである。他の定義のない限り、本明細書で使用される技術的及び科学的用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般的に理解されているものと同じ意味を有する。
【００１５】
エポキシ化反応の「選択性」とは、「効率」と同義語であって、特定の生成物を生じるオレフィンの転化又は反応した比率を、百分率で示したものをいう。本明細書では、用語「効率」と「選択性」とは互換性のあるものとして用いられる。エポキシ化反応の活性は、いくつかの方法で定量化できる。一つは、反応器温度を実質的に一定に維持した場合に、反応器の出口流に含まれるオレフィンオキシドの、入口流に含まれるオレフィンオキシドに対するモルパーセントである（入口流中のオレフィンオキシドのモルパーセントは、必ずというわけではないが、通常はゼロに近い。）。そしてもう一つは、所定のオレフィンオキシド生成速度を維持するために必要な温度である。多くの場合、活性は、一定期間、所定の一定温度で生成するオレフィンオキシドのモルパーセントを単位として、測定される。別のやり方として、活性は、所定の一定モルパーセントでのオレフィンオキシド生成を維持するために必要な温度の関数として、測定することもできる。
【００１６】
「第１」、「第２」及び類似の用語は、本明細書で用いるとき、何ら順序や量や重要性を示すものではなく、ひとつの要素を別のものと区別するために用いられる。また、「一つの（ａとａｎ）」との用語は、量の限定を意味するものではなく、言及するもの（ｉｔｅｍ）が少なくとも一つ存在することを意味するものであり、「前（ｆｒｏｎｔ）」、「後ろ（ｂａｃｋ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、及び／又は「頂部（ｔｏｐ）」の用語は、他に断りのない限り、単に説明の便宜のために使用されるのであって、どれか一つの位置や空間的配置に限定されるものではない。範囲が閉じたものである場合は、同一の成分又は性質を対象とするすべての範囲の端点は、範囲に含まれており、そして独立して組み合わせ可能なものである（例えば、「約２５重量％以上、又は、より特定すると約５重量％〜約２０重量％」という範囲は、その端点及び「約５重量％〜約２５重量％」などの範囲の中間にあるすべての値を含むものである。）。量に関連して用いられる「約」という修飾語は、明示した値を含むとともに、文脈から自ずと定まる意味を有する（例えば、特定の量の測定に伴う誤差の程度を含む）。
【００１７】
本明細書を通して、「一つの実施形態」、「別の実施形態」、「実施形態」などの言及がある場合は、当該実施形態に関連して記載される特定の要素（例えば、特徴、構造、及び／又は特性）が、本明細書に記載される少なくとも一つの実施形態に含まれ、そして他の実施形態においては存在してもしなくてもよいことを意味する。さらに、記載された発明上の特徴は、適宜の態様により種々の実施形態と組み合わせることができると理解すべきである。
【００１８】
本発明は、望ましくは同様の用途、例えば触媒の支持体、に有用な市販の成形多孔体と同程度の表面積を維持しつつ、最適化された細孔径分布を有している成形多孔体を基材とする、触媒を提供するものである。本明細書で用いるとき、「成形多孔体」という語句は、意図する用途に適した特定の形状に形成され、少なくとも約１０％よりも大きい気孔率を有するように、焼成その他の処理をされた固体を意味するものとされる。触媒用途において、従来から信じられていたところでは、総細孔容積に対する１ミクロン未満の直径を有する細孔の割合がより高ければ、最善の性能が得られると考えられていた、というのは、このような微小な細孔の割合が大きいと、反応が生じ得る表面の面積が増加するとの考えからである。
【００１９】
しかしながら、今回驚くべきことに、これらの微小な、例えば１ミクロン未満の細孔の総細孔容積に対する割合を、小さくした成形多孔体が、触媒の基材として使用可能であり、さらに、総細孔容積に対する１ミクロン未満の直径を有する細孔の割合が大きい細孔径分布の成形多孔体を基材とする触媒と比べて、改善された性質を示し得ることが見出された。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、従来の細孔径分布は、成形多孔体に増強された表面積をもたらすが、それが拡散障壁にもなって、当該成形多孔体を基材とする触媒の性能を損なう結果となる場合があると考えられる。
【００２０】
本触媒の基材となる成形多孔体は、有利なことに、１ミクロン未満の直径を有する細孔を、総細孔容積に対して最小化された割合で含んでいる。より具体的には、成形多孔体の総細孔容積の約２５％未満、又は２０％未満、さらには１５％未満で、１ミクロン未満の直径を有する細孔が含まれることが好適である。むしろ、総細孔容積に対する約１ミクロンから約５ミクロンの間の直径を有する細孔の割合が、最大化されるであろう。いくつかの実施形態において、総細孔容積に対して約１ミクロンから約５ミクロンの間の直径を有する細孔が占める割合は、少なくとも約７５％、又は約８０％、さらには約８５％以上である。それでも、成形多孔体、そしてそれを基材とする触媒は、約１．０ｍ２／ｇ以上、又は約１．１５ｍ２／ｇを超える、又は好適には約１．３ｍ２／ｇを超える表面積を示す。
【００２１】
本明細書で用いられるとき、「表面積」とは、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ６０（１９３８）ｐｐ．３０９−３１６に記載されるような、窒素によるＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、Ｔｅｌｌｅｒ）法によって測定された、成形多孔体の表面積をいう。「総細孔容積」とは、成形多孔体の細孔容積を意味し、一般的に水銀ポロシメーターで測定される。本明細書に記載した測定結果は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社のＡｕｔｏｐｏｒｅＩＶ  ９５２０を使用して６００００ｐｓｉａで水銀を圧入し、水銀の接触角を１３０゜、表面張力を０．４８５Ｎ／Ｍとして、Ｗｅｂｂ  ＆  Ｏｒｒ，  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｆｉｎｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（１９９７）、ｐ．１５５に記載された方法を用いたものである。「気孔率」は、材料の総容積に対する非固体の容積の比率である。水銀ポロシメトリー法又は水分吸収により測定された総細孔容積は、当業者によって気孔率を概算するために用いることができる。いいかえると、気孔率は、空隙容積（空き空間）を試料の総容積で割り算したものと定義される。図１は、気孔率と細孔容積との関係を示す。
【００２２】
空隙容積は、材料の質量に対する非固体容積の割合である。これは分数又は百分率として表すことが可能である。空隙容積は、水銀ポリシメトリー法により、総細孔容積（ｃｃ／ｇ）として直接測定することができる。試料の総容積は、空隙容積（すなわち、総細孔容積）に、固体が占める容積を加えたものである。固体のアルファ−アルミナについては、密度は４ｇ／ｃｃであり、ゆえに、固体が占める容積は０．２５ｃｃ／ｇである。したがって、気孔率は、次のように表すことができる：
気孔率（百分率）＝１００％×（総細孔容積（ｃｃ／ｇ））／（０．２５ｃｃ／ｇ＋総細孔容積（ｃｃ／ｇ））
【００２３】
「メディアン径」とは、細孔径分布において、測定された成形多孔体の累積細孔容積が、総細孔容積の半分になる箇所に対応する細孔直径を意味する。
【００２４】
特定の実施形態において、成形多孔体は、主として、小板（ｐｌａｔｅｌｅｔ）の形態の粒子から構成されており、ここでこの粒子が、板状又は小板形態の平らな主表面を少なくとも１つ有し、その少なくとも５０％（数量で）が約５０ミクロン未満の主要寸法（ｍａｊｏｒ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を有することが、望ましい。本明細書で用いるとき、「小板」という用語は、粒子が実質的に平らな主表面を少なくとも１つ有しており、前記粒子のいくらかは２つ又はしばしばそれ以上の平らな表面を有することを意味する。本発明で用いるとき、「実質的に平らな主表面」とは、曲率半径が、表面の主要寸法の少なくとも約２倍の長さであることとして、特徴づけることができる。
【００２５】
当業者には分かるように、成形多孔体は、一般的に多くの、通常は何千、何万、何十万さらには何百万もの小粒子から構成され得るのであり、本願においては、これら小粒子の表面形態又はアスペクト比が観察され、測定され、本明細書において記載される。したがって、特定の範囲がこれらの測定結果について有利であり又は望ましい範囲として示されている場合、又は、特定の表面形態が観察された場合、これらの範囲は、約１個〜１０個の粒子の測定又は観察に基づいたものである場合があることを理解すべきであり、一般的には、粒子の多数が観察された形態を示し、又は与えられたアスペクト比の範囲内にあると想定できるであろうが、前記範囲は、粒子全体の１００％、又は９０％、又は８０％、又は７０％、さらには５０％が、ある表面形態を示し、又はこの範囲内のアスペクト比を有するとの含意を意味するものではない。
【００２６】
本触媒の基材となる成形多孔体は、多数の多孔質耐火物構造体又は支持材料のいずれを含むものであっても、当該選択した多孔質耐火物材料が、成形多孔体を用いる用途において存在する化学種及び採用されるプロセス条件で比較的不活性である限りは、差し支えない。
【００２７】
成形多孔体は、前駆物質の組成物から調製することができ、前記組成物には、例えば、遷移アルミナ前駆物質、遷移アルミナ、水和アルミニウム化合物、アルファ−アルミナ、炭化ケイ素、二酸化ケイ素、ジルコニア、ケイ酸ジルコニウム、グラファイト、マグネシア、及び様々な粘土類の任意のものが含まれる。遷移アルミナ前駆物質、遷移アルミナ、又は他のアルファ−アルミナ前駆物質の使用が好適である、というのは、これらのものであれば、プロセスの間に、少なくとも部分的には、それぞれ遷移アルミナ又はアルファ−アルミナに転換され得るからである。ベーマイト、ギブサイト、又はバイヤーライトなどの水和アルミニウム化合物の混合物、又は、水和アルミニウム化合物の加熱脱水により得られる遷移アルミナ類が適しているかもしれない。本発明のこれらの実施形態において好適なアルファ−アルミナ前駆物質には、擬ベーマイト、ギブサイト、ガンママルミナ、及びカッパアルミナが含まれる。
【００２８】
本明細書で用いるとき、「遷移アルミナ前駆物質」とは、熱処理により少なくとも部分的に遷移アルミナへの転換が可能な、１種又はそれ以上の材料である。遷移アルミナ前駆物質には、ギブサイト、バイヤーライト、ノルドストランダイトなどの水酸化アルミニウム、並びに、ベーマイト、擬ベーマイト及びダイアスポアなどの水酸化酸化アルミニウムが含まれるが、これらに限定されるものではない。「遷移アルミナ」とは、アルファ−アルミナ以外の１種又はそれ以上のアルミナであって、９００℃以上での熱処理によって、少なくとも部分的にアルファ−アルミナに転換可能なものである。遷移アルミナは、さまざまな結晶化度を有しており、これには、ガンマアルミナ、デルタアルミナ、エータアルミナ、カッパアルミナ、カイアルミナ、ロウアルミナ、及び、シータアルミナが含まれるが、これらに限定されるものではない。「アルファ−アルミナ前駆物質」とは、遷移アルミナ前駆物質及び遷移アルミナを含めて、アルファ−アルミナに転換可能な１種又はそれ以上の材料である。
【００２９】
特定の実施形態においては、組成的に純粋なだけでなく相としても純粋な材料、又は適当な処理により相として純粋な材料に転換可能な材料を、成形多孔体の前駆物質が含んでいることが、有利となる場合がある。本明細書で用いるとき、「組成的に純粋」との語句は、実質的に単一の物質であって、痕跡量の不純物のみが存在する材料を示す意味のものである。一方、「相として純粋」との語句は、材料の相が均質であることを示す意味のものである。例えば、成形多孔体の前駆物質が、遷移アルミナ前駆物質又は遷移アルミナを含むものであり、これらが成形多孔体を生成するための処理の間にアルファ−アルミナに転換される場合、相としての純度が高いということは、遷移アルミナが転換されて、成形多孔体に少なくとも約９０％、又は少なくとも９５％、さらには約９９％のアルファ−アルミナ相純度（すなわち、アルファ−アルミナ）が含まれることを意味する。このような高い相としての純度が望まれる応用においては、成形多孔体の前駆物質は、１種又はそれ以上の遷移アルミナ前駆物質又は遷移アルミナを含むことが望ましいかもしれない。
【００３０】
本触媒の基材として望ましい成形多孔体の前駆物質は、所望であれば、１種又はそれ以上のアルミナ前駆物質の混和物を含むことができる。所望の場合には、そのような混和物は、少なくとも２種のアルミナ前駆物質を含むだけではなく、同じアルミナ前駆物質であって２種類の二次粒子径のものを含むようにしてもよい。本明細書で用いるとき、「アルミナ前駆物質」との用語は、遷移アルミナ前駆物質、遷移アルミナ、及び他のアルミナ前駆物質を含む意味のものである。さらに、本明細書で用いるとき、「二次的な粒子」という語句は、アルミナ前駆物質の一次粒子の凝集体を意味する。アルミナ前駆物質の一次粒子は、アルミナ前駆物質の個々の結晶であり、一般的にナノメートルのオーダー程度の大きさで、一般的にＸ線回折により最も正確に測定される。二次粒子は、これらの一次粒子の少なくとも２個の凝集体であって、マイクロメートルのオーダーの大きさを有し、光散乱法又は沈降法によって最も正確に測定され得る。
【００３１】
そのような混和物の使用を望む場合は、選択したアルミナ前駆物質の比率としては任意の比率を用いることができる。選択したアルミナ前駆物質は、実質的に等量を用いてもよいし、一つの種類が多数を占めるように用いることもできる。したがって、２種類のアルミナ前駆物質、又は、あるアルミナ前駆物質の２種類の二次粒子径のものを含む混和物の、典型的な比率は、１：１から１００：１までの範囲にわたり得る。一般的には、１：１〜１０：１、又は、１：１〜５：１の範囲が用いられるであろう。もしこれらが２種類の粒径の混和物である場合は、その２種類の粒径のうちの大きいほうのものが多数を占めることが好適かもしれない。２種類を超えるアルミナ前駆物質を混和してもよく、そのような実施形態においても同様に、選択したアルミナ又は粒径のものは、相対的に等しい量で存在させてもよく、１種又はそれ以上が多数となり、１種又はそれ以上が少数となるなどであってもよい。したがって、これらの混和物の適切な比率は、約１：１：１（若しくは１：１：１：１など）から約１００：１：１（若しくは１００：１：１：１など）までの場合もあり、又は約１：１：１から約１０：１：１（若しくは１０：１：１：１など）まで、又は約１：１：１から約５：１：１（若しくは５：１：１：１など）までの場合もあるであろう。
【００３２】
成形多孔体の前駆物質が１種又はそれ以上の遷移アルミナ前駆物質、遷移アルミナ、又は他のアルファ−アルミナ前駆物質を含む場合の、本発明の実施形態においては、多孔体前駆物質及び／又は成形多孔体をフッ化物で処理ができれば好適であり、この処理は、フッ素含有化学種を混和したり、多孔体前駆物質及び／又は成形多孔体をフッ素含有化学種に接触させることによって行うことができ、そして、このフッ素含有化学種の供給は、気体状、混合気体若しくは溶液状で、又は、固体のフッ素含有供給源を多孔体前駆物質及び／又は成形多孔体に作用可能なように供給することによって、行うことができる。そのようなフッ化物処理は、プロセスに有利になるように、多孔体前駆物質及び／又は成形多孔体を、気体状又は混合気体である１種又はそれ以上のフッ素含有化学種と、接触させることができるのが望ましい。そのような気体状でのフッ素化合物処理は、同一出願人によるＰＣＴ出願で同時係属の、ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１６４３７号に記載されており、その全開示は、ここで参照することによりあらゆる目的について本明細書中に組み込まれる。
【００３３】
成形多孔体若しくは当該成形多孔体を基材とする最終用途製品の化学的及び／又は物理的性質を変えるために、本触媒の基材となる成形多孔体は、改質剤を含むようにしたり、あるいは、プロセス中は除去される改質剤を用いて調製しておくことができる。改質剤を含むようにすることが望ましいか又は必要な場合は、選択した改質剤はいずれも、成形多孔体を形成するプロセスの任意の段階、又は、プロセスの１又はそれ以上の工程において、添加することができる。例えば、金属酸化物改質剤は、成形多孔体原料に、混合／混和工程の前若しくは後に、成形多孔体前駆物質の形成の前若しくは後に、又は、乾燥その他の成形多孔体への熱処理の前若しくは後に、添加することができる。
【００３４】
本明細書で用いるとき、「改質剤」とは、成形多孔体に添加される成分であって、最終用途の性能を改善するなどの、望ましい性質をもたらすものを意味する。より具体的には、改質剤は、例えば、成形多孔体及び／又はそれを基材とする最終用途製品に特定の物理的性質又は表面化学的性質を付与するために添加される、無機化合物又は天然に存在する鉱物とすることができる。
【００３５】
成形多孔体の前駆物質の前駆物質には、処理に必要な又は望ましい任意の他の成分を、任意の量で、加えてもよく、そのような成分としては、例えば、水、酸、ドーパントなどの、構造体又は担体用の成形多孔体の製造分野における当業者に周知のものがある。成形多孔体が遷移アルミナ前駆物質又は遷移アルミナを含む場合の実施形態では、成形多孔体は、望ましくはアルファ−アルミナ粒子の表面上又は格子構造内に一体化することができる元素（element）を有する、前駆物質触媒化合物を含んでいてもよい。これらの一体化された触媒の形成に有用な化合物の例には、金属、金属炭化物、有機金属化合物、及び、セリウム、マンガン、スズ、レニウムなどの酸化物のような金属酸化物などの、触媒を形成する無機及び有機化合物が含まれる。
【００３６】
成形多孔体前駆物質はまた、成形多孔体の成形性を改善し、又は気孔率を変えるために、例えば結合剤及び分散剤（例えば、「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、Ｊ．Ｒｅｅｄ著、Ｗｉｌｅｙ  ｌｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ、１９８８年、に記載されるものなど）又は孔形成剤などの、他の有機化合物を含むようにしてもよい。孔形成剤（焼尽剤（ｂｕｒｎ  ｏｕｔ  ａｇｅｎｔ）としても知られている）とは、燃え尽きるか昇華するか又は揮発することによって、成形多孔体に、特にある孔径の気孔を形成するために用いられる材料である。孔形成剤は、一般的には、粉砕したクルミ殻や、ポリエチレン及びポリプロピレンなどのポリオレフィンの顆粒状物のような、有機化合物であるが、無機の孔形成剤も知られている。孔形成剤は、通常、成形多孔体原料に、その成形に先立って添加される。乾燥若しくは焼成工程の間、又はアルファ−アルミナ前駆物質をアルファ−アルミナに転化する間に、孔形成剤は、典型的には燃え尽きるか昇華するか又は揮発するようにできる。本触媒のいくつかの実施形態においては、触媒の基材となる成形多孔体の孔径分布と表面積は、そのような孔形成剤を用いることなく有利にもたらすことができ、これによって、孔形成剤の使用に伴うコストと処理時間をなくすことができる。
【００３７】
成形多孔体の調製に用いるために選択した原料は、それがどのようなものであれ、原料同士の望ましくない反応を抑えるために、十分な純度を有していることが望ましい。いかなる不純物も、成形多孔体及び／又はそれを基材とする触媒の性質に、実質的に有害な影響を与えるのに十分な量では、存在しない。具体的には、いかなる不純物も成形多孔体の全体重量の３重量％を超えないことが望ましく、さらには１．５重量％を超えないことが望ましい。
【００３８】
成形多孔体は、化学工学分野の当業者に知られている任意の適当な公知の方法に従って作ることができる。一般的には、最初に、成形多孔体前駆物質の望ましい成分、すなわち、少なくとも望ましい耐火性支持体材料が、当分野で知られている任意の適切な方法によって、任意の形態や順序で混ぜ合わされる。成形多孔体材料を混ぜ合わせる適当な方法の例には、ボールミル処理、混合混練、リボンブレンダー処理、縦型スクリューミキサー処理、Ｖ型ブレンダー処理、及びアトリッションミル処理が含まれる。混合物の調製は、乾燥状態（すなわち、液体媒体の不存在下）でも湿式でもよい。
【００３９】
混合が終わったら、任意の適切な方法、例えば射出成形、押し出し成形、静水圧プレス成形、スリップ注型、ローラー圧縮、及びテープ注型（ｔａｐｅ  ｃａｓｔｉｎｇ）などにより、成形多孔体材料を形成することができる。これらのそれぞれについては、「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、Ｊ．Ｒｅｅｄ、第２０章及び第２１章、Ｗｉｌｅｙ  Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ、１９８８、により詳細に説明されており、その全開示は、ここで参照することによりあらゆる目的について本明細書中に組み込まれる。成形多孔体に適する形状には、一般的には、丸剤、厚切り状、タブレット、片状、球状、ペレット、管状、馬車の車輪形（ｗａｇｏｎ  ｗｈｅｅｌ）、星形の内側及び外側表面を有するトロイド状、柱状、中空柱状、アンフォラ形、リング状、ラシヒリング、ハニカム、モノリス状、サドル状、横断状区画を有する中空柱状体、（例えば、壁間に延在する少なくとも一つの区画を有するもの）、側壁から側壁に通じるガス流路を有する柱状体、２以上のガス流路を有する柱状体、及び、リブ若しくはフィンを付した構造体、が含まれるが、これらに限るものではない。柱状の場合、多孔体前駆物質は、その断面が円形、楕円形、六角形、四角形、又は三角形であってよい。成形多孔体の最終用途として触媒が意図されている場合の発明の実施形態においては、成形多孔体は、丸い形状、例えばペレット、リング状、タブレット、及び類似の形状であって、直径が約０．１インチ（０．２５ｃｍ）〜約０．８インチ（２ｃｍ）のものが望ましい。
【００４０】
このようにして形成された成形多孔体前駆物質は、次に、任意選択で、雰囲気下で加熱することができ、これにより脱水し、有機添加剤があればこれを分解し、又はそれ以外に、前駆物質をキルン、オーブン、圧力調整反応容器、若しくは、成形多孔体に加工するために必要な他の処理のための容器に導入するのに先立って、前駆物質の性質を変えるようにすることができる。適切な雰囲気としては、空気、窒素、アルゴン、水素、二酸化炭素、水蒸気、これらにフッ素含有ガスを含むもの、又はそれらの組み合わせが含まれるが、それに限るものではない。
【００４１】
いくつかの実施形態において、成形多孔体は、これを基材とする最終用途製品の成分を堆積させるに先立って、洗浄を行うことにより、溶解性残渣があればこれを除去しておくことが望ましい。洗浄しない成形多孔体も、最終用途製品に首尾よく用いられることはしばしばであるが、洗浄した成形多孔体は、少なくともわずかには増強された性能となることをが、ある程度示される。洗浄しようとする場合は、成形多孔体は、例えば約８０℃〜約１００℃に加熱した、流出水の電気伝導度が低下しなくなるまで脱塩した水で、洗浄することができる。
【００４２】
本発明によって提供される成形多孔体は、少なくともその細孔径分布が有利なものであることから、それを基材とする触媒の製造に使用することが特に適切である。より具体的には、この成形多孔体は、総細孔容積に対する１ミクロン未満の直径を有する細孔の割合を、最小化された割合で、すなわち総細孔容積の２５％未満、さらには総細孔容積の２０％未満、さらには総細孔容積の１５％未満で含んでいるので、この成形多孔体を基材とする触媒は、総細孔容積に対する１ミクロン未満の直径を有する細孔の割合がより大きい成形多孔体を基材とする触媒の場合に比べて、より低い拡散抵抗を示すと期待される。このようなより低い拡散抵抗の結果、この触媒は、総細孔容積に対する１ミクロン未満の直径を有する細孔の割合がより大きい成形多孔体を基材とする触媒の場合に比べて、より高い活性及び／又は効率を有することになる。驚くべきことに、そして、この従来の細孔径分布、すなわち総細孔容積に対する１ミクロン未満の直径を有する細孔のより大きい割合が、触媒用途に許容可能な表面積をもたらすのに非常に重要と考えられてきたが、本触媒の基材となる成形多孔体は、これらの従来の成形多孔体と少なくとも同程度、例えば少なくとも約１ｍ２／ｇの表面積を示し、いくつかの実施形態においてはさらに大きい、例えば少なくとも約１．１５ｍ２／ｇ若しくは好適には少なくとも約１．３ｍ２／ｇの、又はさらに大きな表面積を示す。
【００４３】
本触媒は、多くの応用において有用であることが期待され、特に、アルケンのエポキシ化、メタノールのホルムアルデヒドへの部分酸化、飽和炭化水素のオレフィンへの選択的部分酸化、オレフィンの選択的ヒドロホルミル化、選択的水素化、分会炭化水素流中のアセチレンの選択的水素化、熱分解ガソリンとしても知られるオレフィン−ジオレフィン芳香族流中のジオレフィンの選択的水素化、及び、ＮＯＸのＮ２への選択的還元に有用である。本成形多孔体の他の触媒用途には、排ガス規制のための自動車用排ガス触媒の担体及び酵素触媒の担体が含まれる。
【００４４】
本成形多孔体によってこの具体的な最終用途に数多くの利益が与えられるので、本発明の一つの実施形態において、触媒基材として使用される成形多孔体及びかかる触媒が、それらの製造方法と同様に、提供される。典型的には、そのような方法は、成形多孔体上に１種又はそれ以上の触媒種を堆積させることを、少なくとも含む。堆積を行ったら、前記触媒種は、本発明の成形多孔体の表面に直接結合させてることができ、又は、前記触媒種は、ウォッシュコート、すなわち成形多孔体の表面に形成された別の表面に結合してもよい。触媒種は、合成高分子などの高分子種又はタンパク若しくは核酸ポリマーなどの生体高分子に、共有結合で結合させ、次のこれらを成形多孔体の表面に直接又はその上に形成したウォッシュコートに結合することもできる。さらに、堆積した触媒種は、成形多孔体の表面に存在し、成形多孔体の表面にもたらされる格子に一体化され、又はその他の方法として、成形多孔体間に分散して存在するばらばらの粒子の形態で存在することができる。
【００４５】
本成形多孔体によって有利に担持することができる触媒種の非制限的な例には、金属、固体状態の化合物、分子触媒、酵素、及びこれらの組み合わせが含まれる。触媒活性を示し得る金属には、例えば金、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、レニウム及び銀などの貴金属；銅、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、マンガン、バナジウム、チタン、スカンジウム及びこれらの組合せなどの卑金属、が含まれる。触媒種としての使用に適する固体状態の化合物には、酸化物、窒化物及び炭化物が含まれるが、これらに限定されるものではなく、触媒種として有用な固体状態の化合物の類の具体的な例には、Ｇｏｌｄｅｎの米国特許第５９３９３５４号、これは参照することにより本明細書中に組み込まれる、に記載されるような、金属酸化物組成物を含むペロブスカイト型触媒である。分子触媒種の典型例には、少なくとも、金属シッフ塩基錯体、金属ホスフィン錯体及びジザザホスファサイクル（ｄｉａｚａｐｈｏｓｐｈａｃｙｃｌｅｓ）が含まれる。触媒種として有用な酵素の非制限的な例には、リパーゼ、ラクターゼ、脱ハロゲン化酵素、又はそれらの組合せが含まれるが、好適な酵素は、リパーゼ、ラクターゼ又はその組合せである。エポキシ化プロセスでの使用を意図する触媒中での触媒種としては、典型的には金属が用いられ、特に銀が好適である。
【００４６】
所望の触媒種は、本発明による触媒を生成するために適切な任意の方法によって、成形多孔体上に堆積される。典型的には、金属触媒種は、溶液含浸、物理蒸着法、化学蒸着法、又は他の手法によって、都合よく適用される。溶液含浸法によりエポキシ化触媒を形成するためには、銀を成形多孔体上に堆積させることが典型的であり、ここでも同様に想定される。
【００４７】
典型的には、成形多孔体に銀化合物溶液を１回又は複数回含浸させて、銀が成形多孔体上に、触媒の重量に基づいて、約５重量パーセントを超える量、約１０重量パーセントを超える量、約１５重量パーセントを超える量、約２０重量パーセントを超える量、約２５重量パーセントを超える量、好適には約２７重量パーセントを超える量、より好適には３０重量パーセントを超える量で供給されるのに十分となるようにする。使用する銀の量に特には制限はないが、成形多孔体に結合して供給される銀の量は、通常は、触媒の重量％に基づいて約７０重量パーセント未満、より好適には約５０重量パーセント未満とすることができる。
【００４８】
密度に関しては、成形多孔体の表面積に対する触媒種、例えば銀、の量は、約０．０７ｇ／ｍ２、又は約０．１２ｇ／ｍ２まで、又は約０．１５ｇ／ｍ２まで、又は約０．２０ｇ／ｍ２まで、又は約０．４０ｇ／ｍ２まで、さらには約０．５０ｇ／ｍ２、なおさらには０．６５ｇ／ｍ２  までとすることができる。
【００４９】
完成した触媒中の銀の粒子径は重要であるが、その範囲は狭くはない。適する銀の粒子径は、約１０オングストローム〜約１００００オングストロームの直径の範囲とすることができる。好適な銀の粒子径は、約１００オングストロームを超えるところから約５０００オングストローム未満までの範囲である。銀は、成形多孔体内、全体、及び／又はその上に、比較的均一に分散されていることが好適である。
【００５０】
本発明にしたがう触媒は、望ましくはレニウムを含み、そしていくつかの実施形態ではさらに、例えばセシウムのような、１種又はそれ以上の追加的な促進剤を含むことができる。レニウムによって促進された銀担持触媒は、米国特許第４７６１３９４号及び米国特許第４７６６１０５号によって知られており、これらは参照することにより本明細書に組み込まれる。概して、本触媒は銀、レニウム又はそれらの化合物を含み、いくつかの実施形態では、さらなる金属又はその化合物のような共促進剤、及び任意選択的に、１種又はそれ以上の硫黄、リン、ホウ素、及びこれらの化合物などの追加的な共促進剤を、支持材料上に含む。
【００５１】
当業者に知られているように、促進剤、又は、例えば銀のような特定の触媒材料と共存した場合に、触媒の性能の１又は複数の面に有益であり、又はその他の方法で、触媒が所望の生産物、例えばエチレンオキシド又はプロピレンオキシド、を製造する能力を高めるように作用する材料には、種々のものが知られている。より詳細に説明すると、そのような促進剤それ自体は一般的には触媒材料とは考えられていないが、それらは、典型的には触媒の性能への有益な作用、例えば所望の生産物の生成速度や生成量の向上、適切な反応速度を達成するために必要な温度を下げること、望ましくない反応の速度や量を低減すること等々、をもたらすことができる。さらに、当業者であれば承知しているように、所望の反応の促進剤として作用し得る材料は、別の反応の抑制剤となり得る。本発明に関しては、促進剤とは、同時に生じる競合反応がある場合にこれを抑制できるか否かにかかわらず、所望の生産物の十分な生産にとって有益な反応全体に効果を有する材料である。
【００５２】
銀を基とするエポキシ化触媒の促進剤として、レニウムのほかに知られているものとしては、モリブデン、タングステン、リチウム、ナトリウム、マンガン、ルビジウム、及びセシウムが含まれるが、これらに限定されない。レニウム、モリブデン又はタングステンは、オキシアニオン、例えば過レニウム酸、モリブデン酸、又はタングステン酸の塩又は酸形態、として供給するのが適切であり得る。促進剤の例、その性質、及び促進剤を触媒の一部として一体化させる方法については、Ｔｈｏｒｓｔｅｉｎｓｏｎ他の米国特許第５１８７１４０号、特に１１欄〜１５欄、Ｌｉｕ他の米国特許第６５１１９３８号、Ｃｈｏｕ他の米国特許第５５０４０５３号、Ｓｏｏ他の米国特許第５１０２８４８号、Ｂｈａｓｉｎ他の米国特許第４９１６２４３号、第４９０８３４３号及び第５０５９４８１号、並びに、Ｌａｕｒｉｔｚｅｎの米国特許第４７６１３９４号、第４７６６１０５号、第４８０８７３８号、第４８２０６７５号及び第４８３３２６１号に記載されており、これらすべての全開示は、ここで参照することによりあらゆる目的について本明細書中に組み込まれる。
【００５３】
触媒種として銀を、そして促進剤として少なくともレニウムを含む触媒は、本発明の成形多孔体を基材として用いた場合に、特段の利益を生じることが期待される。レニウム成分は種々の形態で供給することができ、例えば金属として、共有結合化合物として、カチオンとして、又はアニオンとして、供給することができる。効率及び／又は活性を促進するレニウム種は明確ではなく、触媒調製の間又は触媒として使用される間のいずれかに添加されるか又は生成する成分である可能性がある。レニウム化合物の例には、レニウムのハロゲン化物のようなレニウムの塩、レニウムのオキシハライド、レニウム酸塩、過レニウム酸塩、レニウムの酸化物及び酸が含まれる。しかしながら、過レニウム酸アルカリ金属塩、過レニウム酸アンモニウム、過レニウム酸アルカリ土類金属塩、過レニウム酸銀、その他の過レニウム酸塩、及び七酸化レニウムもまた使用することができる。七酸化レニウムＲｅ２０７は、水に溶解した場合、加水分解して過レニウム酸ＨＲｅ０４又は過レニウム酸水素（ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｅｒｒｈｅｎａｔｅ）となる。したがって、本明細書の目的においては、七酸化レニウムは、過レニウム酸塩、すなわちＲｅ０４と考えることができる。モリブデン及びタングステンのような他の金属についても、同様の化学的性質を示すことができる。
【００５４】
いくつかの実施形態において、銀とレニウムを含んだ触媒は、追加的に、少なくとも１種のさらに別の金属を促進量、レニウムを促進量、及び任意選択的に共促進剤を、含むことができる。より具体的には、前記さらに別の金属は、ＩＡ族金属、ＩＩＡ族金属、モリブデン、タングステン、クロム、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、バナジウム、タリウム、トリウム、タンタル、ニオブ、ガリウム、及びゲルマニウム、並びにこれらの混合物の群から選択される。前記さらに別の金属は、リチウム、カリウム、ルビジウム、ナトリウム及びセシウムなどのＩＡ族金属、並びに／又は、カルシウム及びバリウムなどのＩＩＡ族金属から選択することが好適である。リチウム、ナトリウム及び／又はセシウムが一層好適である。最も好適なのはセシウムである。可能であれば、レニウム、前記さらに別の金属又は共促進剤は、オキシアニオンとして、塩又は酸の形態で供給される。任意選択的な共促進剤には、タングステン、マンガン、モリブデン、クロム、硫黄、リン、ホウ素、及びこれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。
【００５５】
担持された銀触媒は、レニウム促進剤、第１の共促進剤、及び第２の共促進剤を含むことができる；ここで担体上に堆積されたレニウム促進剤の量は、触媒の重量に対して、１ｍｍｏｌｅ／ｋｇよりも多く；第１の共促進剤は、硫黄、リン、ホウ素、及びそれらの混合物から選択され；第２の共促進剤は、タングステン、モリブデン、クロム、ナトリウム、及びそれらの混合物から選択され；そして、担体上に堆積された第１の共促進剤と第２の共促進剤の合計量は、触媒重量に対して、最大で３．８ｍｍｏｌｅ／ｋｇである。
【００５６】
この触媒は、成形多孔体と、成形多孔体上に堆積された銀、レニウム促進剤、第１の共促進剤、そして第２の促進剤とを含むことができる；ここで第１の共促進剤の第２の共促進剤に対するモル比は１より大きく、第１の共促進剤は、硫黄、リン、ホウ素、及びそれらの混合物から選択され；そして、第２の共促進剤は、タングステン、モリブデン、クロム、及びそれらの混合物から選択される。この触媒は、銀、レニウム促進剤、第１の共促進剤、そして第２の促進剤を含むことができる；ここで第１の共促進剤の第２の共促進剤に対するモル比は１より大きく；第１の共促進剤は、硫黄、リン、ホウ素、及びそれらの混合物から選択され；そして、第２の共促進剤は、タングステン、モリブデン、クロム、ナトリウム、及びそれらの混合物から選択される。
【００５７】
触媒に含まれるレニウム及び他の所望の促進剤は、促進量で供給されることが望ましく、そのような量は、当業者によって容易に決定される。ある促進剤の「促進量」とは、当該促進剤の量であって、その促進剤を含む触媒の１又はそれ以上の性質に、その促進剤を含まない触媒と比較して改善をもたらすように、効果的に作用する量をいう。触媒の性質の例としては、とりわけ、操作性（暴走（ｒｕｎ−ａｗａｙ）への抵抗性）、選択性、活性、転化率、安定性、及び収率が含まれる。促進剤によってもたらされる促進効果は、いくつかの可変な状況、例えば反応条件、触媒調製手法、担体の表面積及び孔構造並びに化学的性質、触媒の銀及び共促進剤の含有量、触媒上の他のカチオン及びアニオンの存在、などによって影響を受け得る。他の活性剤、安定剤、促進剤、増強剤、又は他の触媒向上剤の存在もまた、促進効果に影響し得る。一般的にいえば、レニウムの促進量は、触媒の合計重量に基づいてレニウムの重量を算出した場合に、少なくとも約１ｐｐｍｗ、少なくとも約５ｐｐｍｗ、又は約１０ｐｐｍｗ〜約２０００ｐｐｍｗ、しばしば約２０ｐｐｍｗ〜１０００ｐｐｍｗであろう。
【００５８】
他の促進剤及び／又は共促進剤の濃度は、約０．０００５〜１．０重量％、好適には約０．００５〜０．５重量％の範囲で変化する。いくつかのもの、例えばカチオン性促進剤、についての量は、担体材料全体に基づいて算出したカチオン重量として、約１０ｐｐｍ〜約４０００ｐｐｍ、好適には約１５ｐｐｍ〜約３０００ｐｐｍ、さらに好適には約２０ｐｐｍ〜約２５００ｐｐｍが適切である。約５０ｐｐｍ〜約２０００ｐｐｍの量が、しばしば最も好適である。もしセシウムを他のカチオンと混合して用いる場合は、他のカチオンに対するセシウムの比は、約０．０００１：１〜１００００：１、好適には約０．００１：１〜１０００：１の範囲で変化するだろう。
【００５９】
エポキシ化触媒の調製方法は、当該分野によく知られており、これらのいずれであっても、本方法にしたがう触媒の調製に使用するのに適するものである。一般的にいって、前記方法は、所望の触媒組成物を含む１種又はそれ以上の溶液による、１又はそれ以上の含浸工程を含む。典型的には、含浸の間又はその後に、金属銀粒子を形成するための還元工程が実施される。例えば、Ｔｈｏｒｓｔｅｉｎｓｏｎ他の米国特許第５１８７１４０には触媒形成法が記載されており、その内容は、ここで参照することによりあらゆる目的について本明細書中に組み込まれる。
【００６０】
商業的に重要なエポキシ化の一つの具体的な例は、アルキレン又はアルキレン混合物のエポキシ化である。これらの反応は、多数の参考文献において記載されており、その代表例は、Ｌｉｕ他の米国特許第６５１１９３８号及びＢｈａｓｉｎの米国特許第５０５７  ４８１号、並びに「Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、第４版（１９９４年）第９巻、９１５〜９５９ページがり、これらすべては、その全開示が、ここで参照することによりあらゆる目的について本明細書中に組み込まれる。本発明を制限するものではないが、簡潔さと説明の目的で、本発明にしたがうエポキシ化に有用な触媒は、エチレンのエポキシ化に関連して、これを参照しつつ、さらに説明される。
【００６１】
このようなエポキシ化反応の商業的な実現可能性にとって、触媒は大変重要な要素である。これらの反応における触媒の性能は、典型的には、エポキシ化反応の間の触媒の選択性、活性及び安定性に基づいて評価される。安定性とは、典型的には、特定の触媒のバッチが使用されている間に、すなわち、オレフィンオキシドが生成されていくにしたがって、プロセスの選択性又は活性がどのように変化するかということに関するものである。本明細書で開示された成形多孔体を基材とする、本発明の触媒は、１ミクロン未満の直径を有する細孔を、その総細孔容積に対して最小化された割合で含み、かつ、少なくとも約１．０ｍ２／ｇの表面積を有している成形多孔体によって、１又はそれ以上の性質に変化がもたらされる結果、選択性、活性及び／又は安定性の点で有利になることが期待される。
【００６２】
次に、一般的にいって、エポキシ化反応は、いずれかの適切な反応器中で行うことができ、そのような反応器としては、例えば、固定床反応器、連続攪拌層型反応器（ＣＳＴＲ）、及び流動床反応器があるが、これらは広汎な種類のものが当業者に周知であり、本明細書において詳しく説明する必要はない。未反応の供給原料をリサイクルすること、単一パスシステム（ｓｉｎｇｌｅ−ｐａｓｓ  ｓｙｓｔｅｍ）を採用すること、又は、直列に配置した反応器を用いてエチレン転化を増大させるために逐次反応器を用いること、の望ましさについても、当業者が容易に決定することができる。選択される具体的な操作モードは、プロセスの経済によって決定される。オレフィン（アルキレン）、好適にはエチレンを、オレフィンオキシド、好適にはエチレンオキシドへ転化することは、例えば、アルキレン（例えばエチレン）及び酸素若しくは酸素含有ガスを含有する供給材料流を、所望の質量速度及び生産力に応じて、約２００℃〜約３００℃の温度、及び、約５気圧（５０６ｋＰａ）〜約３０気圧（３．０ＭＰａ）の間で変化可能な圧力で、触媒含有反応器に連続的に導入することによって、行うことができる。大型の反応器での滞留時間は、一般的に約０．１秒〜約５秒のオーダーである。反応中への酸素の供給は、空気や市販の酸素又は酸素富化空気などの、酸素含有流として行うことができる。生じたアルキレンオキシド、好適にはエチレンオキシドは、従来法を用いて反応生成物から分離及び回収される。
【００６３】
任意のアルキレンをこのプロセスで使用することができるが、エポキシ化が望ましいものの例としては、ｌ，９−デカジエン、１，３ブタジエン、２−ブテン、イソブテン、ｌ−ブテン、プロピレン、エチレン、又はこれらの組合せが含まれるが、これらに限定されるものではない。好適にはアルキレンはエチレンを含む。
【００６４】
典型的には、エポキシ化反応は、所望のアルキレンと酸素を含む供給原料をエポキシ化触媒と接触させて、気相において行うことが望ましい。触媒はしばしば固体材料として存在し、より具体的には、所望の反応器内での充填層として存在することができる。使用される触媒の量は、任意の適切な量であってよく、その応用に依存する。パイロットプラントの反応器では、触媒の量は、例えば、約５ｋｇ未満となることがあり、一方、工業規模のエポキシ化プラントでは、充填層に使用される触媒の量は、少なくとも約１０ｋｇ、若しくは少なくとも約２０ｋｇ、又は約１０２〜１０７ｋｇ若しくは約１０３〜１０６ｋｇとなり得る。
【００６５】
多くのエポキシ化反応が連続プロセスで行われ、同様のことはここでも考えられる。そのようなプロセスにおいては、望ましい反応器には、典型的には、反応器内及び／又は触媒床において、プロセス温度を制御するために、熱交換装置を備えることができる。
【００６６】
一つの実施形態において、アルキレンのエポキシ化プロセスは、アルケンと酸素と二酸化炭素とを含む反応混合物供給原料を、担体、その上に堆積された銀、ルテニウム促進剤、第１の共促進剤、及び第２の共促進剤を含む触媒に接触させることを含み；ここにおいて二酸化炭素は、総反応混合物に基づいて最大で３モルパーセントとなる量で反応器の混合物中に存在し；第１の共促進剤は、硫黄、リン、ホウ素、及びこれらの混合物から選択され；そして第２の共促進剤は、タングステン、モリブデン、クロム、及びこれらの混合物から選択される。
【００６７】
本エポキシ化プロセスによって製造されるアルキレンオキシドは、典型的には、さらに下流の製品、例えば、ｌ，２−ジオール、ｌ，２−ジオールエーテル、ｌ，２−カーボネート、及びアルカノールアミンなどを供給するために、製造することができる。本発明は、改良されたエポキシ化法を提供するものであるから、もたらされた改良点は先へと繰り越されて、これらの下流のプロセス及び／又は生産物に改善をもたらすと考えられる。したがって、ｌ，２−ジオール、ｌ，２−ジオールエーテル、ｌ，２−カーボネート、及びアルカノールアミンを製造する改良された方法もまた、本明細書において提供される。
【００６８】
アルキレンオキシドのｌ，２−ジオール又はｌ，２−ジオールエーテルへの転化は、例えば、所望のアルキレンオキシドを水と、適切には酸性又は塩基性触媒の存在下に、反応させることを含むことができる。例えば、ｌ，２−ジオールをｌ，２−ジオールエーテルに優先して製造する場合、アルキレンオキシドは、酸触媒、例えば、総反応混合物に基づいて０．５〜１．０重量％の硫酸の存在下に、５０℃〜約７０℃で絶対圧１バールにおいて液相反応として、又は、１３０℃〜約２４０℃で絶対圧約２０バール〜約４０バールにおいて、好適には触媒の不存在下に、気相反応として、１０倍モル過剰の水と反応させることができる。水の比率を下げると、反応混合物中のｌ，２−ジオールエーテルの比率は上がるであろう。こうして製造された１，２−ジオールエーテルは、ジエーテル、トリエーテル、テトラエーテル、又は他のマルチエーテルを含み得る。別法として、ｌ，２−ジオールエーテルは、アルキレンオキシドをメタノールやエタノールなどのアルコールを用いて転化し、又は、水の少なくとも一部をアルコールに置き換えて、調製することができる。結果として得られた１，２−ジオールと１，２−ジオールエーテルは、食品、飲料、タバコ、化粧料、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂系、洗剤、熱伝達系、等々の産業における幅広い最終用途で使用することができる。
【００６９】
製造されたアルキレンオキシドを、本発明の方法によりアルカノールアミンに転化するには、例えば、アルキレンオキシドをアンモニアと反応させることが含まれる。無水アンモニア又はアンモニア水を使用することができるが、無水アンモニアはモノアルカノールアミンの製造に有利であり、それが好ましい場合に使用することができる。結果として得られたアルカノールアミンは、例えば天然ガスの処理に使用することができる。オレフィンオキシドは、二酸化炭素と反応させて、対応するｌ，２−カーボネートに転化することができる。所望であれば、引き続いて１，２−カーボネートを水又はアルコールと反応させてｌ，２−ジオールを生成するようにして、ｌ，２−ジオールを調製することができる。適用可能な方法についての参照として、米国特許第６０８０８９７号があり、これは参照することにより本明細書中に組み込まれる。
【００７０】
本明細書においては、本発明の特定の特徴のみが説明され、記載されたが、当業者には多くの修正及び変更が思い浮かぶであろう。以下の例で本発明をさらに説明するが、本発明の範囲を限定するものではない。添付の特許請求の範囲は、本発明の精神に忠実な範囲で、そのような修正及び変更のすべてに及ぶことを意図するものである。
【実施例】
【００７１】
実施例１  −  成形多孔体の調製
２つの成形多孔体のサンプルを、以下の手順にしたがって調製した。
【００７２】
担体Ａ（本発明品）
担体Ａは、本発明による、小板の形態のアルファ−アルミナ成形多孔体である。高かさ密度の擬ベーマイトと低かさ密度の擬ベーマイトとの配合物が約９０％でありガンマ−アルミナ粉末が約１０％である乾燥混合物を用意し、そして、前記の開始乾燥混合物の重量に対するパーセントで表して、５．０％のギ酸と４．６％の重フッ化アンモニウムを水溶液として、押出し可能な混練物を形成するのに十分な量の水とともに添加する。混合の後に混和物を押出し、乾燥し、約１０００〜１４００℃の温度で焼成して、アルミナ成分が完全にアルファ−アルミナに転化されるようにする。担体Ａの特性を表１に示す。
【００７３】
【表１】
0005443592.tif 000002
【００７４】
担体Ｂ（比較品）
担体Ｂは、ケイ酸ジルコニウムを２重量％混ぜた小板の形態のアルファ−アルミナ成形多孔体である。高かさ密度の擬ベーマイト約７８．７％と、ガンマ−アルミナ粉末約１９．７％と、粒状ケイ酸ジルコニウム約１．６％との乾燥混合物を用意し、そして、前記の開始乾燥混合物の重量に対するパーセントで表して、５．０％のギ酸と４．６％の重フッ化アンモニウムを水溶液として、押出し可能な混練物を形成するのに十分な量の水とともに添加する。混合の後に、混和物を押出し、乾燥し、約１０００〜１４００℃の温度で焼成して、アルミナ成分が完全にアルファ−アルミナに転化されるようにする。担体Ｂの特性を表２に示す。
【００７５】
【表２】
0005443592.tif 000003
【００７６】
担体Ａと担体Ｂについて、累積圧入量（総細孔容積に対する％）を、Ｈｇポロシメトリー法で測定した細孔径（ミクロン）に対してプロットしたものを、図１に示す。図示されるように、担体Ａにおける直径＜１ミクロンの細孔が、総細孔容積の１２％であるのに対して、担体Ｂにおける直径＜１ミクロンの細孔は、総細孔容積の２２％である。さらに、担体Ａでは、約１ミクロン〜約５ミクロンの直径の細孔が、総細孔容積の８４．５％であるのに対して、担体Ｂでは同じ範囲の細孔は、総細孔容積の７４．５％である。総細孔容積と充てん密度で補正すると、担体Ａにおける直径１ミクロン未満の細孔の容積は、担体１００ｃｃあたり３．８ｍＬであるが、一方、担体Ｂにおいては、直径１ミクロン未満の細孔の容積は、担体１００ｃｃあたり７．７ｍＬである。加えて、担体Ａの表面積は、担体１００ｃｃあたり６９．５平方メートルであるのに対して、担体Ｂの表面積は、担体１００ｃｃｃあたり７８．６平方メートルである。
【００７７】
実施例２  −  実施例１の成形多孔体を基材とする触媒の調製
担体Ａと担体Ｂを基材として、同じ標的（target）促進剤濃度を有するエチレンエポキシ化触媒を、次の手順により調製した。
【００７８】
触媒Ａ−１（本発明品）
米国特許出願公開第２００９／１７７０００号明細書、その全開示はここで参照することによりあらゆる目的について本明細書中に組み込まれる、の「触媒調製」のところに記載されるようにして調製された、銀−アミン−シュウ酸塩（２５．８９重量％Ａｇ）およそ１４０ｍＬを用いて、担体Ａ（６０．３９ｇ）の第１の含浸を行う。担体は、減圧下で担体に含浸を行うための栓を備えたほぼ標準サイズのガラス容器中で、含浸される。含浸溶液を入れるために使用される分液漏斗が、ゴム栓を介して含浸容器の頂部にはめ込まれる。担体が入った含浸容器は、水銀柱約１〜２”（２５〜５０ｍｍ）の絶対圧まで１５分間真空引きし、その後、分液漏斗と含浸容器の間の栓を開いて、含浸溶液を担体にゆっくり加える。すべての溶液が含浸容器に出た後（約１５秒）、減圧を開放して圧力を大気圧に戻す。溶液の添加の後に、担体を周囲環境で１５分間含浸溶液に浸漬したままにしておき、その後に過剰の溶液を１５分間で排出する。
【００７９】
銀を含浸させた担体は、次いで、触媒表面の銀の還元処理のために、次のようにして焼成する。含浸処理した担体は、ステンレススチールの金網のトレイ上に、単層に拡げ、次いでステンレススチールベルト（スパイラル織）上に置いて、２”×２”（５×５ｃｍ）の正方形の加熱ゾーンを２．５分間で移動させ、又はもっと大きなベルトでの稼動のために用いられる同等の条件を用いる。加熱ゾーンは、熱風を、毎時７．５標準立方メートルの速度で、ベルトと触媒粒子を通って上方に通過させることによって、５００℃に保たれる。加熱ゾーンで焼成された後、触媒は外気中で室温まで冷却して計量される。
【００８０】
次に、０．５４８１ｇのＣｓＯＨ溶液（０．４５７ｇＣｓ／ｇ溶液）と、３．１９６５ｇの過レニウム酸アンモニウム溶液（０．０３８１ｇＲｅ／ｇ溶液）と、０．１６７ｇの硫酸アンモニウム溶液（０．２７９ｇＳＯ４／ｇ溶液）と、０．２６７１ｇの硝酸マンガン溶液（０．１５７ｇＭｎ／ｇ溶液）と、０．９５７９ｇの２アンモニウムＥＤＴＡ溶液（０．４５７６ｇＥＤＴＡ／ｇ溶液）とを、第１の含浸から排出した溶液に新鮮な銀−アミン−シュウ酸塩溶液を混合してなる２０７．６ｇの銀−アミン−シュウ酸塩溶液に添加し、こうして調製した溶液を使用して、焼成した触媒の丸剤への第２の含浸処理を行う。この第２の含浸処理における含浸、液排出及び焼成工程は、第１の含浸処理と同様にして行われる。液排出と焼成の後で、触媒Ａ−１の組成が算出され、３８．６重量％のＡｇ、８７２ｐｐｍのＣｓ（６．５６μモルのＣｓ／ｇ）、４２４ｐｐｍのＲｅ（２．２８μモルのＲｅ／ｇ）、１６２ｐｐｍのＳＯ４（１．６９μモルのＳＯ４／ｇ）、及び１４６ｐｐｍのＭｎ（２．６６μモルのＭｎ／ｇ）との結果を得る。
【００８１】
触媒Ｂ−１（比較品）
米国特許出願公開第２００９／１７７０００号明細書、その全開示はここで参照することによりあらゆる目的について本明細書中に組み込まれる、の「触媒調製」のところに記載されるようにして調製された、銀−アミン−シュウ酸塩（２５．８９重量％Ａｇ）およそ１４０ｍＬを用いて、担体Ｂ（６０．９６ｇ）の第１の含浸を行う。担体は、減圧下で担体に含浸を行うための栓を備えたほぼ標準サイズのガラス容器中で、含浸される。含浸溶液を入れるために使用される分液漏斗が、ゴム栓を介して含浸容器の頂部にはめ込まれる。担体が入った含浸容器は、水銀柱約１〜２”（２５〜５０ｍｍ）の絶対圧まで１５分間真空引きし、その後、分液漏斗と含浸容器の間の栓を開いて、含浸溶液を担体にゆっくり加える。すべての溶液が含浸容器に出た後（約１５秒）、減圧を開放して圧力を大気圧に戻す。溶液の添加の後に、担体を周囲環境で１５分間含浸溶液に浸漬したままにしておき、その後に過剰の溶液を１５分間で排出する。
【００８２】
銀を含浸させた担体は、次いで、触媒表面の銀の還元処理のために、次のようにして焼成する。含浸処理した担体は、ステンレススチールの金網のトレイ上に、単層に拡げ、次いでステンレススチールベルト（スパイラル織）上に置いて、２”×２”（５×５ｃｍ）の正方形の加熱ゾーンを２．５分間で移動させ、又はもっと大きなベルトでの稼動のために用いられる同等の条件を用いる。加熱ゾーンは、熱風を毎時７．５３標準立方メートル（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｃｕｂｉｃ  ｍｅｔｅｒｓ）の速度で、ベルトと触媒粒子を通って上方に通過させることによって、５００℃に保たれる。加熱ゾーンで焼成された後、触媒は外気中で室温まで冷却して計量される。
【００８３】
次に、０．６２２０ｇのＣｓＯＨ溶液（０．４５７ｇＣｓ／ｇ溶液）と、３．６２２４ｇの過レニウム酸アンモニウム溶液（０．０３８１ｇＲｅ／ｇ溶液）と、０．１８８５ｇの硫酸アンモニウム溶液（０．２７９ｇＳＯ４／ｇ溶液）と、０．３０２０ｇの硝酸マンガン溶液（０．１５７ｇＭｎ／ｇ溶液）と、１．０８６８ｇの２アンモニウムＥＤＴＡ溶液（０．４５７６ｇＥＤＴＡ／ｇ溶液）とを、第１の含浸から排出した溶液に新鮮な銀−アミン−シュウ酸塩溶液を混合してなる２０７．６ｇの銀−アミン−シュウ酸塩溶液に添加し、こうして調製した溶液を使用して、焼成した触媒の丸剤への第２の含浸処理を行う。この第２の含浸処理における含浸、液排出及び焼成工程は、第１の含浸処理と同様にして行われる。液排出と焼成の後で、触媒Ｂ−１の組成が算出され、３４．１重量％のＡｇ、８７８ｐｐｍのＣｓ（６．６１μモルのＣｓ／ｇ）、４２７ｐｐｍのＲｅ（２．２９μモルのＲｅ／ｇ）、１６３ｐｐｍのＳＯ４（１．７０μモルのＳＯ４／ｇ）、及び１４７ｐｐｍのＭｎ（２．６８μモルのＭｎ／ｇ）との結果を得る。
【００８４】
算出した触媒の配合を表３にまとめる。表に示されるように、触媒Ａ−１と触媒Ｂ−１のすべての成分のすべての濃度は、触媒Ａ−１の銀含有量がわずかに高いことを除けば、実質的に同じである。
【００８５】
【表３】
0005443592.tif 000004
【００８６】
実施例３  −  実施例２で調製した触媒の、エポキシ化反応における使用
触媒Ａ−１と触媒Ｂ−１は、標準的なガスリサイクル式の逆混合（ｂａｃｋ−ｍｉｘｅｄ）オートクレーブ（Ｊ．Ｍ  Ｂｅｒｔｙ、「Ｒｅａｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｖａｐｏｒ  ＰｈａｓｅＣａｔａｌｙｔｉｃ  Ｓｔｕｄｉｅｓ」、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｐｒｏｇｒｅｓｓ、第７０巻、第５号、第７８−８４頁、１９７４年、の図２に記載された、よく知られた、逆混合、底部攪拌式の「マグネドライブ（Ｍａｇｎｅｄｒｉｖｅ）」オートクレーブに類似のもの）中において試験される。供給材料の組成は次のとおりである：３０モル％のエチレン、８モル％の酸素、３．０モル％の二酸化炭素、０．５モル％のエタン、及び種々のｐｐｍｖレベルの塩化エチル。各触媒供給の容積（ｖｏｌｕｍｅ）は０ｃｍ３である。流速は、約６４０リットル／時である。システム圧力は、約１９００ＫＰａ−ゲージ圧である。本明細書に記載された手順に従って得られた触媒活性についての、単一の試験の標準偏差は、約１．２℃である。標準偏差は、当然に、装置の質及び試験を行う際に用いられる技法の正確さに依存し、したがって変化する。これらの標準偏差は、本明細書で報告される試験結果に当てはまると考えられる。
【００８７】
観察された触媒の性能を、図３、４及び５にまとめる。図３は、２つの実験の作動温度履歴を示す。両実験ともに２３０℃で開始される。次に、作動温度は約１２時間後に２４０℃まで上げられる。温度及び塩化物調節剤濃度は、実験の間、変化に対する触媒のパラメータ応答を測定するために、変化させられる。実験の終わりに、作動モードを一定温度での操業から切り替えて、同じＥＯ生産性での触媒の選択性及び活性を比較するために、出口でのＥＯ濃度を１．７モル％に制御して、一定ＥＯ生産性での操業にする。触媒Ａ−１については、これは約７００時間で起こり、触媒Ｂ−１については約７６０時間で起こる。
【００８８】
図４及び５は、反応器出口でのＥＯ濃度及び選択性対実験時間を示す。第１の作動モードの間、反応器が一定温度で作動している時、触媒Ａ−１の場合の出口でのＥＯ濃度は、触媒Ｂ−１の場合よりも高い。触媒の選択性を比較するために、第２の作動モードにおいて、両方の反応器の作動温度は、同量のＥＯを生成するように調節される。２つの実験での選択性は、同じＥＯ生産性ではほぼ同じである。しかしながら、触媒Ａ−１の作動温度は、約８℃低い。この顕著な低下は、触媒組成の小さい差異に起因するものとすることはできず、この実施例は、直径１ミクロン未満の細孔の総細孔容積に対する割合が小さい担体を、基材として調製された触媒が、触媒選択性を損なわずに高い活性を示すことを実証するものである。
【００８９】
実施例４  −  成形多孔体の調製
次の手順に従って、２つの成形多孔体のサンプルを調製した。
【００９０】
担体Ｃ（本発明品）
担体Ｃは、本発明による、小板の形態のアルファ−アルミナ成形多孔体である。高かさ密度の擬ベーマイトと低かさ密度の擬ベーマイトとの配合物が約７８．７％であり、ガンマ−アルミナ粉末が約１９．７％であり、粒状ケイ酸ジルコニウムが約１．６％である、乾燥混合物を用意し、そして、前記の開始乾燥混合物の重量に対するパーセントで表して、５．０％のギ酸と４．６％の重フッ化アンモニウムを水溶液として、押出し可能な混練物を形成するのに十分な量の水とともに添加する。混合の後に、混和物を押出し、乾燥し、約１０００〜１４００℃の温度で焼成して、アルミナ成分が完全にアルファ−アルミナに転化されるようにする。担体Ｃの特性を表４に示す。
【００９１】
【表４】
0005443592.tif 000005
【００９２】
担体Ｄ（比較品）
担体Ｄは、小板の形態のアルファ−アルミナ成形多孔体である。高かさ密度の擬ベーマイト約７８．７％と、ガンマ−アルミナ粉末約１９．７％と、粒状ケイ酸ジルコニウム約１．６％との乾燥混合物を用意し、そして、前記の開始乾燥混合物の重量に対するパーセントで表して、５．０％のギ酸と４．６％の重フッ化アンモニウムを、水溶液として、押出し可能な混練物を形成するのに十分な量の水とともに添加する。混合の後に、混和物を押出し、乾燥し、約１０００〜１４００℃の温度で焼成して、アルミナ成分が完全にアルファ−アルミナに転化されるようにする。担体Ｂの特性を表２に示す。
【００９３】
【表５】
0005443592.tif 000006
【００９４】
担体Ｃと担体Ｄについて、累積圧入量（総細孔容積に対する％）を、Ｈｇポロシメトリー法で測定した細孔径（ミクロン）に対してプロットしたものを、図６に示す。図示されるように、担体Ｃにおける直径＜１ミクロンの細孔が、総細孔容積の１４％であるのに対して、担体Ｄにおける直径＜１ミクロンの細孔は、総細孔容積の１８％である。さらに、担体Ｃでは、約１ミクロン〜約５ミクロンの直径の細孔が、総細孔容積の８３．５％であるのに対して、担体Ｄでは同じ範囲の細孔は、総細孔容積の７７．７％である。総細孔容積と充てん密度で補正すると、担体Ｃにおける直径１ミクロン未満の細孔の容積は、担体１００ｃｃあたり４．９ｍＬであるが、一方、担体Ｄにおいては、直径１ミクロン未満の細孔の容積は、担体１００ｃｃあたり６．１ｍＬである。加えて、担体Ｃの表面積は、担体１００ｃｃあたり６８．８平方メートルであるのに対して、担体Ｄの表面積は、担体１００ｃｃｃあたり７２．６平方メートルである。
【００９５】
実施例５  −  実施例４の成形多孔体を基材とする触媒の調製
担体Ｃと担体Ｄを基材として、同じ標的促進剤濃度を有するエチレンエポキシ化触媒を、次の手順により調製した。
【００９６】
触媒Ｃ−１（本発明品）
米国特許出願公開第２００９／１７７０００号明細書、その全開示はここで参照することによりあらゆる目的について本明細書中に組み込まれる、の「触媒調製」のところに記載されるようにして調製された、銀−アミン−シュウ酸塩（２５．８９重量％Ａｇ）およそ５０ｍＬを用いて、担体Ｃ（２０．４５ｇ）の第１の含浸を行う。担体は、減圧下で担体に含浸を行うための栓を備えたほぼ標準サイズのガラス容器中で、含浸される。含浸溶液を入れるために使用される分液漏斗が、ゴム栓を介して含浸容器の頂部にはめ込まれる。担体が入った含浸容器は、水銀柱約１〜２”の絶対圧まで１５分間真空引きし、その後、分液漏斗と含浸容器の間の栓を開いて、含浸溶液を担体にゆっくり加える。すべての溶液が含浸容器に出た後（約１５秒）、減圧を開放して圧力を大気圧に戻す。溶液の添加の後に、担体を周囲環境で１５分間含浸溶液に浸漬したままにしておき、その後に過剰の溶液を１５分間で排出する。
【００９７】
銀を含浸させた担体は、次いで、触媒表面の銀の還元処理のために、次のようにして焼成する。ぬれた含浸処理した担体の丸剤は、ステンレススチールの金網のトレイ（１０．５ｃｍ×８ｃｍの四角い、間隙が１ｍｍのＳＳ網で、頂部が溶着された、ＳＳ−３１６）上に、単層に拡げて、箱型炉（Ｔｈｅｒｍｏｌｙｎｅ−４８００  ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｃｈｅｒ  Ｍａｋｅ、Ｂａｒｎｓｔｅａｄ、作動温度範囲１００〜１２００℃）に導入される。トレイには、長さ５’でＯ．Ｄ．が１／８”のＳＳコイル管の一端が溶接してあり、ボックストレイ内に空気を供給できるようになっている。このコイル管は、箱型炉の後部から給気用の小孔を通って送り出すことができるように、配置される。コイル管は、含浸された担体の丸剤を入れたボックストレイに入る前の、空気の予熱器としての機能を果たすことができる。含浸された担体を箱型炉に導入する前に、炉を目標焼成温度（３００℃）よりも３０℃高く予熱しておき、トレイを入れるために炉を開けた際の温度低下を補うようにする。トレイを置くために炉の扉を開ける前に、炉のスイッチを切る。前記した１／８”のＳＳコイル管（これは焼成用トレイの一部となっている）は、炉の後部の壁にある孔を通して炉外に引き出し、空気の供給源（ゼロ空気グレードシリンダー）に接続する。この作業は典型的には１５秒かかる。焼成用トレイを炉の内外に移動させるために、トングを使用する。空気流は、毎分５０±５リットルに調節する。炉のスイッチを入れてその温度を３００℃の規定値に戻す。３００℃で１０分間焼成した後に、触媒を箱型炉から取り出し、外気中で室温まで冷却し、計量する。
【００９８】
次に、０．１９８２ｇのＣｓＯＨ溶液（０．４５６４ｇＣｓ／ｇ溶液）と、０．２０３４ｇの酢酸リチウム溶液（０．０２３ｇＬｉ／ｇ溶液）と、０．０８２８ｇの酢酸ナトリウム溶液（０．０７１ｇＮａ／ｇ溶液）と、１．７６４５ｇの過レニウム酸アンモニウム溶液（０．０３５９ｇＲｅ／ｇ溶液）と、０．０８０９ｇの硫酸アンモニウム溶液（０．２７８９ｇＳＯ４／ｇ溶液）と、０．１２１４ｇの硝酸マンガン溶液（０．１５５２ｇＭｎ／ｇ溶液）と、０．６４６３ｇの２アンモニウムＥＤＴＡ溶液（０．４１２８ｇＥＤＴＡ／ｇ溶液）とを、第１の含浸から排出した溶液に新鮮な銀−アミン−シュウ酸塩溶液を混合してなる７１．５ｇの銀−アミン−シュウ酸塩溶液に添加し、こうして調製した溶液を使用して、焼成した触媒の丸剤への第２の含浸処理を行う。この第２の含浸処理における含浸、液排出及び焼成工程は、第１の含浸処理と同様にして行われる。液排出と焼成の後で、触媒Ｃ−１の組成が算出され、３３．１１重量％のＡｇ、７６９ｐｐｍのＣｓ（５．７９μモルのＣｓ／ｇ）、４０ｐｐｍのＬｉ（５．７６μモルのＬｉ／ｇ）、５０ｐｐｍのＮａ（２．１７μモルＮａ／ｇ）、５３８ｐｐｍのＲｅ（２．８９μモルのＲｅ／ｇ）、１９２ｐｐｍのＳＯ４（２．００μモルのＳＯ４／ｇ）、及び１６０ｐｐｍのＭｎ（２．９１μモルのＭｎ／ｇ）との結果を得る。
【００９９】
触媒Ｄ−１（比較品）
米国特許出願公開第２００９／１７７０００号明細書、その全開示はここで参照することによりあらゆる目的について本明細書中に組み込まれる、の「触媒調製」のところに記載されるようにして調製された、銀−アミン−シュウ酸塩（２５．８９重量％Ａｇ）およそ５０ｍＬを用いて、担体Ｄ（２０．２５ｇ）の第１の含浸を行う。担体は、減圧下で担体に含浸を行うための栓を備えたほぼ標準サイズのガラス容器中で、含浸される。含浸溶液を入れるために使用される分液漏斗が、ゴム栓を介して含浸容器の頂部にはめ込まれる。担体が入った含浸容器は、水銀柱約１〜２”の絶対圧まで１５分間真空引きし、その後、分液漏斗と含浸容器の間の栓を開いて、含浸溶液を担体にゆっくり加える。すべての溶液が含浸容器に出た後（約１５秒）、減圧を開放して圧力を大気圧に戻す。溶液の添加の後に、担体を周囲環境で１５分間含浸溶液に浸漬したままにしておき、その後に過剰の溶液を１５分間で排出する。
【０１００】
銀を含浸させた担体は、次いで、触媒表面の銀の還元処理のために、次のようにして焼成する。ぬれた含浸処理した担体の丸剤は、ステンレススチールの金網のトレイ（１０．５ｃｍ×８ｃｍの四角い、間隙が１ｍｍのＳＳ網で、頂部が溶着された、ＳＳ−３１６）上に、単層に拡げて、箱型炉（Ｔｈｅｒｍｏｌｙｎｅ−４８００  ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｃｈｅｒ  Ｍａｋｅ、Ｂａｒｎｓｔｅａｄ、作動温度範囲１００〜１２００℃）に導入される。トレイには、長さ５’でＯ．Ｄ．が１／８”のＳＳコイル管の一端が溶接してあり、ボックストレイ内に空気を供給できるようになっている。このコイル管は、箱型炉の後部から給気用の小孔を通って送り出すことができるように、配置される。コイル管は、含浸された担体の丸剤を入れたボックストレイに入る前の、空気の予熱器としての機能を果たすことができる。含浸された担体を箱型炉に導入する前に、炉を目標焼成温度（３００℃）よりも３０℃高く予熱しておき、トレイを入れるために炉を開けた際の温度低下を補うようにする。トレイを置くために炉の扉を開ける前に、炉のスイッチを切る。前記した１／８”のＳＳコイル管（これは焼成用トレイの一部となっている）は、炉の後部の壁にある孔を通して炉外に引き出し、空気の供給源（ゼロ空気グレードシリンダー）に接続する。この作業は典型的には１５秒かかる。焼成用トレイを炉の内外に移動させるために、トングを使用する。空気流は、毎分５０±５リットルに調節する。炉のスイッチを入れてその温度を３００℃の規定値に戻す。３００℃で１０分間焼成した後に、触媒を箱型炉から取り出し、外気中で室温まで冷却し、計量する。
【０１０１】
次に、０．１９１０ｇのＣｓＯＨ溶液（０．４５６４ｇＣｓ／ｇ溶液）と、０．１９６３ｇの酢酸リチウム溶液（０．０２３ｇＬｉ／ｇ溶液）と、０．０８００ｇの酢酸ナトリウム溶液（０．０７１ｇＮａ／ｇ溶液）と、１．７０２５ｇの過レニウム酸アンモニウム溶液（０．０３５９ｇＲｅ／ｇ溶液）と、０．０７８２ｇの硫酸アンモニウム溶液（０．２７８９ｇＳＯ４／ｇ溶液）と、０．１１７４ｇの硝酸マンガン溶液（０．１５５２ｇＭｎ／ｇ溶液）と、０．６２６３ｇの２アンモニウムＥＤＴＡ溶液（０．４１２８ｇＥＤＴＡ／ｇ溶液）とを、第１の含浸から排出した溶液に新鮮な銀−アミン−シュウ酸塩溶液を混合してなる７２．２ｇの銀−アミン−シュウ酸塩溶液に添加し、こうして調製した溶液を使用して、焼成した触媒の丸剤への第２の含浸処理を行う。この第２の含浸処理における含浸、液排出及び焼成工程は、第１の含浸処理と同様にして行われる。液排出と焼成の後で、触媒Ｄ−１の組成が算出され、３４．０５重量％のＡｇ、７３４ｐｐｍのＣｓ（５．５２μモルのＣｓ／ｇ）、３８ｐｐｍのＬｉ（５．４７μモルのＬｉ／ｇ）、４８ｐｐｍのＮａ（２．０９μモルＮａ／ｇ）、５１５ｐｐｍのＲｅ（２．７７μモルのＲｅ／ｇ）、１８４ｐｐｍのＳＯ４（１．９２μモルのＳＯ４／ｇ）、及び１５３ｐｐｍのＭｎ（２．７８μモルのＭｎ／ｇ）との結果を得る。
【０１０２】
算出した触媒の配合を表６にまとめる。表に示されるように、触媒Ｄ−１のすべての成分（銀を除く）のすべての濃度は、触媒Ｃ−１と比べて、約４〜５％低いが、他方で、両触媒の銀含有量は同じくらいである。
【０１０３】
【表６】
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【０１０４】
実施例６  −  実施例５で調製した触媒の、エポキシ化反応における使用
触媒Ｃ−１と触媒Ｄ−１は、１／４インチ（外径）のステンレススチール反応管（ワンススルー操作）中において試験される。破砕した触媒（３０／５０メッシュの大きさにされる）０．７ｇを、同じ粒径画分のＤｅｎｓｔｏｎｅ（米国Ｎｏｒｔｏｎ社の不活性物）と重量比１：１で徹底的に混合し、そして反応管内に入れる。供給材料の組成は次のとおりである：３０モル％のエチレン、８モル％の酸素、１．５モル％の二酸化炭素、０．７モル％のエタン、及び種々のｐｐｍｖレベルの塩化エチル。全体の入口ガス流速は、ガスの毎時空間速度が、未破砕触媒について算出して、１００００ｈ−１となるように調節する。反応器圧力は、約１９５０ＫＰａ−ゲージ圧である。本明細書に記載された手順に従って得られた触媒活性についての、単一の試験の標準偏差は、約０．３３℃である。
【０１０５】
観察された触媒の性能を、図７、８及び９にまとめる。図７は、２つの実験（run）の作動温度履歴を示す。両実験ともに２３０℃で開始される。次に、作動温度は、出口での高いＥＯ濃度による暴走（ｒｕｎ  ａｗａｙ）の状況を避けるために、約７時間後に２２５℃まで下げられる。温度及び塩化物調節剤濃度は、実験の間、変化に対する触媒のパラメータ応答を測定するために、変化させられる。実験の終わりに、作動モードを一定温度での操業から切り替えて、同じＥＯ生産性での触媒の選択性及び活性を比較するために、出口でのＥＯ濃度を２．０１モル％に制御して、一定ＥＯ生産性での操業にする。両触媒について、これは約３４５時間で起こる。
【０１０６】
図８及び９は、それぞれ、反応器出口でのＥＯ濃度及び選択性対実験時間を示す。第１の作動モードの間、反応器が一定温度で作動している時、触媒Ｄ−１の場合の出口でのＥＯ濃度は、触媒Ｃ−１の場合の出口でのＥＯ濃度よりも高い。触媒の選択性を比較するために、第２の作動モードにおいて、両方の反応器の作動温度は、同量のＥＯを生成するように調節される。触媒Ｄ−１の作動温度は、触媒Ｃ−１よりも約３℃低い。しかしながら、触媒Ｃ−１の効率は、触媒Ｄ−１よりも約２％高い。この重要な効率の改善は、触媒組成の小さい差異に起因するものとすることはできず、したがって、この実施例は、直径１ミクロン未満の細孔の総細孔容積に対する割合が小さい担体を、基材として調製された触媒が、高い選択性を示すことを実証するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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