DE69900596T2

DE69900596T2 - Verfahren zur epoxidierung unter einsatz eines gold-trägerkatalysators

Info

Publication number: DE69900596T2
Application number: DE69900596T
Authority: DE
Inventors: Roger Grey; Andrew Jones
Original assignee: Arco Chemical Technology LP
Current assignee: Lyondell Chemical Technology LP
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2019-03-09
Also published as: CN100354272C; BR9908600A; JP2002506067A; CA2321839A1; DE69900596D1; EP1062213A1; CN1299354A; US5939569A; ES2165229T3; WO1999046255A1; KR20010041475A; AU2728499A; EP1062213B1; KR100567231B1; CA2321839C

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung eines Olefins in das entsprechende Epoxid durch Oxidation des Olefins mit Sauerstoff in Gegenwart von Wasserstoff unter Einsatz eines Katalysators, der aus Gold auf einem aus Zirconium bestehenden Träger besteht.

Hintergrund der Erfindung

Die Direktoxidation von Ethylen zu Ethylenoxid wird kommerziell unter Verwendung von geträgerten Silberkatalysatoren durchgeführt. Leider weist die Direktoxidation von Olefinen, die Allylwasserstoffe wie Propylen enthalten, aufgrund von Nebenreaktionen im allgemeinen eine wesentlich geringere Selektivität für das Epoxid auf. Angesichts der Probleme, die bei geträgerten Silberkatalysatoren des für die Ethylenoxidation verwendeten Typs auftreten, hat man in den letzten Jahren alternative Katalysatorsysteme untersucht, die mit höheren Olefinen verwendet werden können.
Beispielsweise beschreibt US-A-5,623,090 die Herstellung eines Epoxids aus ungesättigtem Kohlenwasserstoff, bei der ein aus molekularem Wasserstoff, dem ungesättigten Kohlenwasserstoff und Sauerstoff bestehendes Gemisch durch ein Katalysatorbett geleitet wird, das einen Titandioxidträger und auf den Träger abgeschiedene ultrafeine Goldteilchen umfasst. Nach diesem Patent "ist es wesentlich, Gold und Titandioxid in Kombination zu verwenden". Die im Patent genannten Erfinder haben auch berichtet, dass die Verwendung von Gold, das auf anderen Metalloxiden als TiO&sub2; geträgert ist, nicht zur Teiloxidation von Propylen führt (Hayashi etal., Symposium über die heterogene Kohlenwasserstoffoxidation, gehalten vor der Division of Petroleum Chemistry, Inc., 211. Nationale Versammlung, American Chemical Society, New Orleans, LA, 24. bis 29. März 1996). Andere Veröffentlichungen, bei denen es um geträgerte Goldkatalysatoren geht, haben ebenfalls betont, wie wichtig das Vorhandensein von Titan im Träger ist, wenn man einen aktiven Olefinepoxidationskatalysator erhalten will (siehe z. B. WO 97/34692, WO 98/004413, WO 98/00414 und WO/00415.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Epoxids zur Verfügung, das das In-Kontakt-Bringen eines Olefins mit Sauerstoff in Anwesenheit von Wasserstoff und eines Gold auf einem Träger umfassenden Katalysators umfasst, wobei der Träger aus Zirconium besteht. Die Erkenntnis, dass Gold auf einem zirconiumhaltigen Träger, der frei oder im Wesentlichen frei von Titan sein kann, ein Olefin selektiv zum entsprechenden Epoxid umwandeln kann, war angesichts der weit verbreiteten Meinung im Stand der Technik, dass eine Epoxidationswirkung erreichbar ist, wenn kein Titan im Träger vorhanden ist, ziemlich überraschend.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Obwohl im erfindungsgemäßen Verfahren jedes Olefin verwendet werden kann, eignet sich das Verfahren besonders gut für die Epoxidation relativ leichter ethylenisch ungesättigter Verbindungen, die Allylwasserstoffe enthalten. Bevorzugt werden Monoolefine, obwohl man auch Verbindungen wie Diene, die zwei oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen aufweisen, verwenden könnte. Das Olefin kann ein Kohlenwasserstoff sein, der nur Kohlenstoff und Wasserstoffatome enthält, kann jedoch auch mit einem oder mehreren Halogenid-, Ether-, Ester- oder Alkoholkomponenten o. ä. substituiert sein. Die Verwendung von C&sub3;- C&sub8;-Olefinen wird besonders bevorzugt, vor allem wenn das Verfahren in der Dampfphase durchgeführt werden soll. Nicht einschränkende Beispiele hit geeignete Olefine umfassen Ethylen, Propylen, 1-Buten, 2-Buten, Isobutylen, 1-Penten, 2-Penten, Butadien, Allylalkohol, Allylchlorid, Styrol, Cyclohexen u. ä. Am meisten bevorzugt ist das Olefin Propylen.
Die Menge des im Verfahren verwendeten Olefins kann in einem weiten Bereich variiert werden und gilt nicht als besonders kritisch. Die optimale Olefinmenge hängt von einer Anzahl von Verfahrensvariablen wie der Reaktorkonstruktion, den relativen Mengen an Wasserstoff, Sauerstoff und eines ggfs. verwendeten Verdünners, der Reaktionstemperatur usw. ab, kann jedoch durch Routineexperimente ohne weiteres festgestellt werden. Im allgemeinen ist es wünschenswert, das Verfahren so zu betreiben, dass das Olefin bezogen auf den Sauerstoff in einem molaren Überschuss vorliegt, um die Epoxidproduktivität zu verbessern. Typische Olefinkonzentrationen betragen etwa 5 bis 85 Mol-% bezogen auf die Gesamtmol an Olefin, Sauerstoff, Wasserstoff und ggfs. Verdünner.
Der im Verfahren benötigte Sauerstoff kann aus jeder geeigneten Quelle wie Luft oder im Wesentlichen reinem molekularen Sauerstoff stammen. Andere Verbindungen, die als Sauerstoffquelle fungieren können, wie z. B. Ozon und Stickoxide, können ebenfalls verwendet werden, obwohl aus wirtschaftlichen Gründen molekularer Sauerstoff bevorzugt wird. Vorausgesetzt, es ist zumindest ausreichend Sauerstoff vorhanden, um das erwünschte Epoxid herzustellen, kann die Sauerstoffmenge in einem weiten Bereich schwanken, wobei sich die optimale Konzentration ohne weiteres durch Routineexperimente feststellen lässt. Wie bereits ausgeführt, ist es normalerweise wünschenswert, das Verfahren mit einem Molverhältnis von Olefin zu Sauerstoff von mehr als 1 durchzuführen. Dadurch kann die Selektivität für das erwünschte Epoxid aufgrund der verringerten Tendenz zur Bildung von Verbrennungs- oder Überoxidationsprodukten wie Kohlendioxid verbessert werden. Typischerweise liegt die Sauerstoffmenge bezogen auf die Gesamtmol an Olefin, Wasserstoff, Sauerstoff und ggfs. Verdünner zwischen 1 und 25 Mol-%.
Der für die Verwendung im Verfahren erforderliche Wasserstoff kann aus jeder geeigneten Quelle stammen, darunter beispielsweise molekularer Sauerstoff, der aus der Alkan- oder Alkoholdehydrierung erhalten wird. Eine solche Dehydrierung kann im Epoxidationsreaktor selbst erfolgen, um in situ den nötigen Wasserstoff zu erzeugen. Der Wasserstoff wird in ausreichender Menge verwendet, um das Olefin zum entsprechenden Epoxid umzuwandeln, wobei die Wasserstoffkonzentration bezogen auf die Gesamtmol an Olefin, Wasserstoff, Sauerstoff und ggfs. Verdünner typischerweise im Bereich von 0,1 bis 30 Mol-% liegt.
Obwohl die Gegenwart eines Verdünners freigestellt ist, hat sich dieser als hilfreich bei der Entfernung und Ableitung der während des Verfahrens erzeugten Wärme erwiesen. In einem Dampfphasenverfahren kann der Verdünner auch dazu verwendet werden, das Gemisch aus Olefin, Sauerstoff und Stickstoff unentflammbar zu machen. Man kann jedes Gas bzw. jede Flüssigkeit verwenden, das bzw. die die erwünschte Epoxidationsreaktion nicht beeinträchtigt, vorzugsweise eines bzw. eine, das bzw. die unter den Epoxidationsbedingungen im Wesentlichen inert (nicht reaktiv) ist. Geeignete gasförmige Verdünner, die bevorzugt verwendet werden, wenn die Reaktanten beim Kontakt mit dem Katalysator in der Dampfphase vorliegen, umfassen Helium, Stickstoff, Argon, Methan, Ethan, Propan, Dampf, Kohlendioxid u. ä. sowie Gemische davon. Wenn die Reaktanten in der flüssigen Phase mit dem Katalysator in Kontakt gebracht werden, kann der Verdünner jede Verbindung sein, die unter den eingesetzten Temperatur- und Druckbedingungen flüssig ist. Vorzugsweise ist der flüssige Verdünner oxidationsbeständig und wärmestabil. Beispiele für geeignete flüssige Verdünner umfassen Wasser sowie organische Lösungsmittel wie halogenierte aliphatische und aromatische Verbindungen.
Die Menge des ggfs. vorhandenen Verdünners beträgt bezogen auf die Gesamtmolzahl an Olefin, Sauerstoff, Wasserstoff und Verdünner vorzugsweise weniger als etwa 80 Mol-%.
Der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Katalysator besteht aus Gold und einem zirconiumhaltigen Träger. Wie bereits erläutert, braucht der Katalysator kein Titan zu enthalten (d. h. der Katalysator kann im wesentlichen titanfrei sein). Man nimmt zwar an, dass die Teilchengröße des Goldes nicht besonders kritisch ist, doch typischerweise liegt die durchschnittliche Teilchengröße des Goldes im Bereich von 1 bis 100 nm. Das Gold kann in getrennten Teilchen vorliegen, die im Wesentlichen aus Gold bestehen. Alternativ kann es in getrennten Teilchen vorliegen, die aus Gold und einem oder mehreren anderen Elementen bestehen. Das Gold kann in einer Valenz von Null (d. h. im metallischen Zustand), in einem positiven Valenzzustand oder in einer Kombination verschiedener Valenzzustände vorliegen.
Das im Träger enthaltene Zirconium kann in einer Vielzahl von Formen vorliegen, ist jedoch vorzugsweise in einem positiven Oxidationszustand (am meisten bevorzugt einem Oxidationszustand von +3 und/oder +4) vorhanden. Als Träger können sowohl amorphe als auch kristalline Zirconiumoxide verwendet werden. Zirconiumdioxid kann beispielsweise in einer seiner vier verschiedenen kristallinen Phasen (monoklines, tetragonales, orthorhombisches oder kubisches Fluorit) verwendet werden. Das in der Natur vorkommende Mineral Baddeleyit ist eine geeignete Quelle für Zirconiumoxid.
Auch Zirconate können als Katalysatorträger verwendet werden. Das Zirconat kann entweder kristallin oder amorph sein. Auf Wunsch können die Zirconate der Promoterelemente, die nachstehend im Detail erörtert werden, verwendet werden, wie z. B. die Zirconate von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Lanthanoidmetallen und Actinoidmetallen. Spezifische Beispiele für geeignete Zirconate umfassen Magnesiumzirconat, Calciumzirconat, Bariumzirconat, Strontiumzirconat, Natriumzirconat und Kaliumzirconat.
Kristalline und amorphe Zirconiumsilicate, vor allem solche mit einer porösen Struktur, sind ebenfalls zur Verwendung als Träger geeignet. Nicht einschränkende Beispiele für poröse Zirconiumsilicate umfassen poröse amorphe Zirconiumsilicate, poröse geschichtete Zirconiumsilicate und kristalline poröse Zirconiumsilicate, vor allem solche mit Zeolith- oder Molekularsiebstrukturen, wo Zirconiumatome im Gitter für Siliciumatome substituiert werden. Mikroporöse und mesoporöse kristalline Zirconiumsilicate können verwendet werden, darunter solche Materialien mit Gitterstrukturen, die mit ZSM-5, ZSM-11, Zeolith-β, ZSM-12, ZSM-48 und MCM-41 isomorph sind.
Beispielhafte Veröffentlichungen, die Zirconiumsilicate versychiedener Typen offenbaren, welche als Träger im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, umfassen US-A-5.399.336, 5,246,688, 5,108,579, 3,574,411, 5,015,453, 4,576,805, 3,329,480, 3,329,481 und 3,329,482, die Europäischen Patente 0 466 545 und 0 796 821, Tuel et al., "Zirconium Containing Mesoporous Silicas: New Catalysts for Oxidation Reactions in the Liquid Phase", Chem. Commun. 651-652 (1996), Wang et al., Stud. Surf. Sci. Catal. 83, 67-74 (1994), Dongare et al., Zeolites, 11, 690 (1991).
Ein weiterer geeigneter Träger für den im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Katalysator umfasst auf Siliciumdioxid oder einer anderen siliciumhaltigen Substanz dispergiertes Zirconium. Das Zirconium kann entweder in einer desorganisierten (amorphen) oder organisierten (kristallinen) Phase oder einer Kombination über die Siliciumdioxidoberfläche dispergiert sein. Jeder Typ von Siliciumdioxid oder einer anderen siliciumdioxidhaltigen Substanz kann auf dem Träger verwendet werden, vorausgesetzt, man kann damit eine aktive Katalysatorzusammensetzung erhalten: Sowohl amorphes als auch kristallines Siliciumdioxid ist zur Verwendung geeignet, darunter z. B. Rauchquarz, Kieselgel, ausgefälltes Siliciumdioxid, ausgefällte Siliciumdioxidgele, Silicalit und deren Gemische. Die Zirconiumbeschickung auf dem Siliciumdioxid liegt typischerweise im Bereich von etwa 0,05 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Siliciumdioxids. Verfahren zur Abscheidung von Zirconium auf Siliciumdioxid umfassen beispielsweise die Imprägnierung des Siliciumdioxidträgers unter Einsatz einer Lösung einer Zirconiumverbindung, wie z. B. Zirconiumalkoxid, Zirconiumsulfat, Zirconiumhalogenid oder Zirconiumcarboxylat, Trocknen und ggfs. Brennen. Die Adsorption einer Zirconiumverbindung auf das Siliciumdioxid kann ebenfalls durchgeführt werden, wie die Solvolyse von Zirconiumalkoxiden in Gegenwart von Siliciumdioxid. Das Zirconium kann mit Gasphasentechniken auf das Siliciumdioxid abgeschieden werden, z. B. dadurch, dass man das Siliciumdioxid einem Gasstrom aussetzt, der aus einer flüchtigen Zirconiumverbindung wie einem Zirconiumhalogenid oder Zirconiumalkoxid besteht, vorzugsweise bei erhöhter Temperatur.
Ein anderer Trägertyp, der sich zur Verwendung in der Erfindung eignet, umfasst Zirconium, das auf einem Silicat eines Promoterelements dispergiert ist. Das Silicat kann amorph oder kristallin sein und beispielsweise ein Silicat eines Alkalimetalls, Erdalkalimetalls, Lanthanoidseltenerdmetalls oder Actinoidmetalls sein, wie z. B. Magnesiumsilicat, Calciumsilicat, Bariumsilicat u. ä.
Die Goldbeschickung des zirconiumhaltigen Trägers muss hoch genug sein, um dem Katalysator die erwünschte Höhe an Katalysatoraktivität zu verleihen, da in Abwesenheit von Gold unter den Reaktionsbedingungen dieses Verfahrens keine signifikante Umwandlung von Olefin zum entsprechenden Epoxid zu beobachten ist. Die optimale Menge an Gold schwankt je nach den anderen gewählten Reaktionsparametern, doch Mengen von etwa 0,01 bis 20 Gew.-% Gold bezogen auf das Gesamtgewicht des Trägers haben sich als effektiv erweisen.
Das Gold kann durch alle in der Technik bekannten Verfahren zum Aufbringen eines Metalls auf einem festen Träger auf dem zirkoniumhaltigen Träger abgeschieden werden, z. B. durch Imprägnieren, gemeinsames Ausfällen, chemische Dampfabscheidung, Ionenaustausch und Abscheidung durch Ausfällen.
Verfahren, die zur Abscheidung von Gold auf anderen Metalloxiden wie Titandioxid entwickelt wurden, können ohne weiteres für den Einsatz mit den in dieser Erfindung verwendeten zirconiumhaltigen Trägern adaptiert werden. Solche Verfahren sind in folgenden Veröffentlichungen beschrieben: WO 98/00413, WO 98/00414, WO 98/00415, WO 97/34692, Haruta et al., J. Catal., 115, S. 301-309 (1989), Tsubota et al., in "Preparation of Catalysts V", Stud. Surf Sci. Catal., 63, G. Poncelet et al., Herausg., Elsevier, S. 695-704 (1991), Kobayashi et al., Sensors and Actuators, B 1, S. 222-225 (1990), US-A-5,623,090, Haruta et al. J. Catal. 144, 175 (1993); US-A-4,839,327, US-A-4,937,219, US-A-5,051,394, Tsubota et al. in "Preparation of Catalysts VI", G. Poncelet et al., Herausg., Elsevier, S. 227-235 (1995), Okumora et al., Solid State lonics, 95, 143 (1977), US- A-4,698,324.
Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, das sich zur Verwendung im erfindungsgemäßen Epoxidationsverfahren eignet, umfasst die Abscheidung und Ausfällung von Gold in Form eines Hydroxids auf die Oberfläche des zirconiumhaltigen Trägers. Beispielsweise kann eine wässrige Lösung einer wasserlöslichen Goldhydroxidverbindung (die beispielsweise durch Einstellen des pH-Wertes einer wässrigen Lösung einer sauren Goldverbindung in den neutralen oder leicht basischen Bereich mit einer Base wie einem Alkalimetallhydroxid erhältlich ist) mit einem zirconiumhaltigen Träger wie Zirconiumdioxid kombiniert werden, um eine Suspension des Trägers zu erhalten, auf dem die Goldhydroxidverbindung immobilisiert ist Der Träger wird dann durch Filtration, Dekantieren, Zentrifugieren oder auf andere Weise von der Suspension getrennt, ggfs. mit einer oder mehreren Teilen eines geeigneten Waschlösungsmittels wie Wasser gewaschen und anschließend getrocknet und/oder gebrannt (beispielsweise durch Erhitzen an der Luft oder unter einer inerten Gasatmosphäre bei einer Temperatur von mehr als 300ºC).
Einer oder mehrere Promoter können in den Katalysator eingebaut werden, um seine Leistung zu verbessern. Promoter, die die Produktivität des Katalysators dadurch verbessern, dass sie die Katalysatoraktivität oder die Selektivität für Epoxid erhöhen oder die Lebensdauer der Katalysatoren verlängern, sind besonders vorteilhaft. Vorzugsweise kann der Promoter ein ans der Gruppe I des Periodensystems ausgewähltes Alkalimetall wie Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium oder Caesium oder ein aus der Gruppe II des Periodensystems ausgewähltes Erdalkalimetall wie Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium oder Barium sein. Die Lanthanoidseltenerdmetalle und/oder Actinoidmetalle können ebenfalls als Promoter verwendet werden. Typischerweise liegt die Menge des Promoters, die auf dem zirconiumhaltigen Träger abgeschieden wird, zwischen etwa 0,1 und 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators. Wenn das Trägermaterial aus einem Zirconat oder Silicat des Promoters besteht, kann die Promotermenge natürlich wesentlich höher als 10% sein.
Gegebenenfalls kann der erfindungsgemäße Katalysator mit einem zweiten Träger mit einer anderen chemischen Zusammensetzung als der zirconiumhaltige Träger extrudiert, an diesen gebunden oder darauf geträgert sein. Der zweite Träger kann dazu dienen, einige Eigenschaften des Katalysators wie z. B. seine physikalischen Eigenschaften (Festigkeit oder Reibungsfestigkeit) zu verbessern oder die Katalysatorteilchen als Bindemittel zusammenzuhalten. Beispiele für Materialien, die als zweiter Träger brauchbar sind, umfassen Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Aluminiumoxidsilicate, Tonarten, Magnesiumoxid, Kohlenstoff u. ä. sowie deren Mischungen. Der endgültige Katalysator kann in jede beliebige Form gebracht werden, die man herkömmlich in der Technik heterogener Katalysatoren verwendet, darunter z. B. Pulver, Pellets, Kügelchen, Monolithen, Granulat, Extrudate u. ä.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem Reaktor von beliebigem Aufbau durchgeführt werden, der sich für Verfahren in der Dampf oder der flüssigen Phase eigen, darunter z. B. Chargen-, Festbett-, Transportbett-, Fließbett-, Bewegtbett-, Mantelröhren-, Blasensäulen- und Rieselreaktoren durchgeführt werden. Der Reaktor kann mit kontinuierlichem, diskontinuierlichem oder Pendelfluss betrieben werden. Da das Verfahren exotherm ist, sollte eine geeignete Vorrichtung bereitgestellt werden, mit der man die erzeugte Wärme entfernen oder auf andere Weise steuern kann, damit die Katalysatoraktivität und -selektivität optimiert wird.
Im allgemeinen ist es wünschenswert, die Reaktanten mit dem Katalysator bei einer Temperatur im Bereich von etwa 20 bis 250ºC in Kontakt zu bringen, wobei die optimale Temperatur für den speziellen Katalysator, die Reaktantenverhältnisse und andere Verfahrensvariablen auf einfache Weise durch Routineexperimente festgestellt werden können. Der Druck liegt typischerweise im Bereich von atmosphärisch bis zu etwa 34.473,8 kPa (5000 psig). Wenn das Verfahren in der Dampfphase durchgeführt wird, liegt die Raumgeschwindigkeit des Beschickungsgases (Olefin, Wasserstoff, Sauerstoff, ggfs. Verdünner) durch den Reaktor im allgemeinen im Bereich von 100 bis 10.000 h&supmin;¹ ml/g Katalysator.
Obwohl die Katalysatorzusammensetzung und die Reaktionsbedingungen so gewählt werden können, dass das Verfahren über einen längeren Zeitraum mit einem zufriedenstellend hohen Produktivitätsniveau durchgeführt werden kann, kann die Katalysatoraktivität und/oder die Epoxidselektivität schließlich nachlassen, so dass der weitere Betrieb nicht mehr wirtschaftlich ist. Zu diesem Zeitpunkt kann der Katalysator entweder ersetzt oder regeneriert werden. Geeignete Regenerationsverfahren umfassen beispielsweise das Erwärmen des verbrauchten Katalysators bei einer erhöhten Temperatur (z. B. 150 bis 500ºC) in einem Wasserstoff und/oder Sauerstoff enthaltenden Gasstrom (wobei auch ein Inertgas oder Wasser vorhanden sein kann; vorzugsweise erfolgt die Regeneration in Abwesenheit von Olefin oder anderer reaktiver Spezies).

Beispiele

Beispiel 1

Ein Katalysator wird durch folgendes Abscheidungs-/Ausfällungsverfahren hergestellt. Chlorgoldsäure (0,252 g) wurde in 400 ml entionisiertem Wasser gelöst. Nach Erhöhen der Temperatur der resultierenden Lösung auf 70ºC wurde der pH der Lösung auf 7,5 eingestellt, indem man 5% wässriges Natriumhydroxid zugab. Zirconiumdioxid (10 g) wurde der Lösung dann zugesetzt und die resultierende Suspension eine Stunde gerührt. Die Feststoffe wurden durch Filtration aus der wässrigen Lösung abgetrennt, mit 1 l entionisiertem Wassergewaschen und erneut filtriert. Diese Wasch- und Filtrierungssequenz wurde noch zweimal wiederholt. Die dadurch erhaltenen gewaschenen Feststoffe wurden bei Raumtemperatur 16 Stunden vakuumgetrocknet, an der Luft vier Stunden bei 100ºC getrocknet und schließlich an der Luft vier Stunden bei 400ºC gebrannt. Der dadurch erhaltene Katalysator hatte laut Elementaranalyse eine Zusammensetzung, die 1,0 Gew.-% Au, 0,02 Gew.-% Ti, 0,03 Gew.-% Na und 0,01 Gew.-% Cl entsprach. Die Oberfläche des Katalysators hatte eine Fläche von 43,6 m²/g.
Eine 1,6 g (2 ml) Probe des vorstehend beschriebenen Katalysators wurde in einen Röhrenreaktor eingebracht. Dann führte man verschiedene Durchläufe (A - G) durch, in denen ein Wasserstoff, Sauerstoff, Propylen und Stickstoff enthaltender Beschickungsstrom durch das Katalysatorbett geleitet und die aus dem Reaktor austretenden gasförmigen Produkte analysiert wurden. Der Katalysator wurde auch am Ende jedes Durchlaufs analysiert, um die Menge nichtflüchtiger Feststoffe zu bestimmen, die sich während des Durchlaufs auf dem Katalysator angesammelt hatten. Dies erreichte man dadurch, dass man mit Stickstoff spülte und dann 4 Stunden bei 400ºC ein Gemisch von 2,5% Sauerstoff in Stickstoff durch den Katalysator leitete. Der aus dem Reaktor abfließende Strom wurde gesammelt und dann durch Gaschromatographie analysiert, um die Kohlendioxidkonzentration zu bestimmen. Der Kohlenstoffgehalt des Katalysators wurde dann aus der auf der Annahme, dass der gesamte Kohlenstoff während der Katalysatorregeneration zu CO&sub2; umgewandelt worden war, basierenden CO&sub2;-Messung berechnet. Die Äuswirkungen der wechselnden Zusammensetzung des Beschickungsstroms, der Temperatur und des Drucks sind in Tabelle 1 zu sehen. Tabelle 1

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Epoxids, umfassend das Inkontaktbringen eines Olefins mit Sauerstoff in Anwesenheit von Wasserstoff und einem Katalysator, umfassend Gold auf einem Träger, worin der Träger aus Zirkonium besteht.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Olefin ein C&sub3;-C&sub8;-Olefin ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin der Träger aus einem Zirkoniumoxid besteht.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin der Katalysator aus 0,05 bis 5,0 Gew.-% Gold besteht.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Inkontaktbringen bei einer Temperatur von 20ºC bis 250ºC erfolgt.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin der Träger aus auf Siliziumdioxid dispergiertem Zirkonium besteht.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin der Träger aus einem Zirkoniumsilikat besteht.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Inkontaktbringen in der Dampfphase erfolgt.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Inkontaktbringen in einer flüssigen Phase erfolgt.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin der Katalysator zusätzlich einen Promotor umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Lanthanid Seltenerdmetallen, Actinidmetallen und Kombinationen derselben.

11. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin ein Verdünnungsmittel zusätzlich während des Inkontaktbringens anwesend ist: