Патент США № 11,918,987 B2 на катализатор эпоксидирования пропилена с иерархической пористостью
Wanhua Chemical получила патент США на усовершенствованный катализатор TS-1 с иерархической структурой пор для процесса HPPO. Предложенный метод синтеза включает использование органических аминов или жидкого аммиака на стадии старения геля для создания мезопор, что улучшает диффузию реагентов и продуктов.
Патент США № 11,918,987 B2 на катализатор эпоксидирования пропилена с иерархической пористостью
Патент US 11,918,987 B2, выданный Wanhua Chemical Group Co., Ltd. 5 марта 2024 года, предлагает усовершенствованный метод синтеза титан-силикалита-1 (TS-1) с иерархической структурой пор для процесса HPPO (Hydrogen Peroxide to Propylene Oxide).
Технологический контекст
Процесс HPPO считается "зеленой" технологией получения пропиленоксида, так как единственным побочным продуктом является вода. Однако классический катализатор TS-1 имеет очень узкие микропоры (около 0.55 нм), что затрудняет диффузию реагентов и продуктов, ограничивая скорость реакции.
Сущность изобретения
Патент предлагает метод синтеза TS-1 с иерархической структурой пор, сочетающей:
- Микропоры (для селективности)
- Мезопоры (для транспорта)
Метод синтеза (Sol-Gel + Модификация)
Процесс включает следующие этапы:
- Гидролиз алкоксидов:
- Кремния (TEOS - тетраэтоксисилан)
- Титана (TBOT - тетрабутилоксититан)
- В присутствии темплата (TPAOH - тетрапропиламмония гидроксид)
- Пост-обработка геля (ключевая стадия):
- Введение органических аминов или жидкого аммиака на стадии старения геля
- Эти агенты действуют как "расширители пор" (pore-expanding agents)
- Они внедряются в структуру кремнеземной матрицы
- При последующем прокаливании выгорают, оставляя систему взаимосвязанных мезоканалов
- Удаление растворителя:
- Использование роторного испарения для удаления спиртов перед кристаллизации
- Позволяет уплотнить структуру ксерогеля
- Предотвращает коллапс пор
Эффект от иерархической пористости
Полученный катализатор обладает:
- Значительно большей внешней поверхностью
- Повышенной доступностью активных титановых центров
- Сниженными диффузионными ограничениями
Преимущества
- Молекулы пропилена быстрее достигают активных центров
- Молекулы оксида пропилена быстрее покидают активные центры
- Снижается вероятность побочных реакций (например, раскрытие кольца до гликоля)
- Снижение расхода катализатора
- Увеличение пробега реакторов между регенерациями
Значимость для Wanhua Chemical
Как крупнейшему в мире производителю MDI (изоцианатов), для которых требуются полиолы на основе пропиленоксида, улучшение катализатора HPPO позволяет компании:
- Снизить себестоимость конечной продукции
- Укрепить вертикальную интеграцию
- Повысить конкурентоспособность на глобальном рынке
Источник
Теги
- #TS1
- #Катализ
- #Цеолиты
- #WanhuaChemical
- #Пропиленоксид
- #ИерархическаяПористость