一种附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法-复审决定


发明创造名称:一种附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法
外观设计名称:
决定号:187204
决定日:2019-08-20
委内编号:1F251755
优先权日:
申请(专利)号:201710177187.6
申请日:2017-03-23
复审请求人:福建省福大百阳化工科技有限公司
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:张晗
合议组组长:丁德宝
参审员:张濛
国际分类号:B01J23/44,B01J21/04,B01J35/10,B01J32/00,B01J35/08
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:评价一项发明是否具备创造性时,应将其与最接近的现有技术比较以确定区别特征和实际解决的技术问题,然后考察现有技术整体上是否给出了将上述区别特征应用到该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示。如果现有技术中没有公开所述区别特征,也不存在得到该区别特征的启示,且要求保护的技术方案能够获得有益的技术效果,则该发明具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201710177187.6,名称为“一种附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法”的发明专利申请(下称“本申请”)。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年4月18日驳回了本申请,其理由是:权利要求1-4不符合专利法第22条第3款的规定。驳回决定所依据的文本为:2017年3月23日提交的说明书摘要、说明书第1-107段以及2018年2月23日提交的权利要求第1-4项。
驳回决定中引用了以下对比文件:
对比文件1:CN 1623655A,公开日:2005年6月8日。
对比文件2:“Pd-Al2O3蒽醌加氢催化剂中的助催化组分及其负载方法”,崔建华,2005年中国化工学会无机盐学术年会,第407-411页,公开日:2005年12月31日。
驳回决定中认为:权利要求1与对比文件1公开的内容相比,其区别特征为:①采用油柱成型法制备氧化铝载体;在制备氧化铝载体的过程中引入碱土金属助剂,并限定了其在氧化铝载体中的含量;②引入了碱金属对氧化铝载体进行改性,并限定了其在氧化铝载体中的含量;③限定了氧化铝载体的平均孔径为32-45nm。由上述区别特征所能达到的技术效果而确定的发明实际解决的技术问题是如何提高催化剂的活性。针对区别①,基于公知常识,本领域技术人员有动机采用油柱成型法制备氧化铝载体以提高氧化铝载体的强度(参见《催化剂制备及应用技术》,朱洪法等,第336-337页,中国石化出版社,2011年6月),碱土金属助剂在氧化铝制备过程中引入或在氧化铝载体制备完成之后引入是本领域的常规选择;碱土金属的含量,氧化铝载体制备过程涉及的工艺参数,如烘干温度和时间,焙烧时在升温过程中各个阶段的焙烧温度和时间,六次甲基四胺的用量,老化时的温度、压力和时间,碱金属氧化物前体盐溶液的用量,均是本领域技术人员通过有限的试验就可以确定的。针对区别②,对比文件2教导了“用碱金属处理后的载体有利于在负载活性组分时形成薄壳型分布,防止活性组分进入载体内部,减少内扩散阻滞的影响,提高活性”,本领域技术人员有动机引入碱金属来对氧化铝载体进行改性以提高催化剂的活性,碳酸钠等是本领域内常用的碱金属氧化物的前体盐。针对区别③,孔和表面是多相催化反应发生的空间;催化反应常常受到扩散的影响(参见《催化剂工程导论》,王尚弟等, 第128页,化学工业出版社,2001年8月)。本领域技术人员根据氧化铝载体孔径大小对原料和产物分子扩散的影响,有动机通过控制氧化铝载体制备过程中的老化等操作的条件来增大氧化铝载体的孔径(参见《催化剂载体制备及应用技术》,朱洪法编,第216页,石油工业出版社,第2版,2014年10月),以改善原料和产物在催化剂孔道内的扩散;并通过有限的试验来筛选得到适宜的氧化铝平均孔径。可见,在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域的常规技术手段得到权利要求1要求保护的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的,权利要求1不符合专利法第22条第3款的规定。权利要求2-4对制备过程中的工艺条件做了进一步的限定,其附加技术特征是本领域的常规选择,权利要求2-4也不符合专利法第22条第3款的规定。
驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于,包括:
制备Al/Cl质量比为1.0~1.5、Al含量为9~16wt%的铝溶胶;
将碱土金属氧化物的前体盐溶液、六次甲基四胺溶液与铝溶胶混配制成预混液;
将预混液通过油柱成型法进行造粒,得到铝胶球;
将铝胶球经老化、洗涤后,依次于100~120℃烘干4小时,200~300℃处理2~3小时,550℃处理3~4小时,960~1000℃处理3~4小时,得到氧化铝载体;
将氧化铝载体用碱金属氧化物的前体盐溶液浸渍后烘干;
将烘干后的氧化铝载体用金属钯前体溶液浸渍后水洗、烘干,于450~550℃、空气气氛中焙烧3~5小时,得到附载型钯-氧化铝催化剂,所述催化剂中氧化铝球载体的平均孔径为32-45nm;
其中,碱土金属氧化物的前体盐溶液选自镁、钙、钡的醋酸盐或硝酸盐中的一种或多种,碱金属氧化物的前体盐溶液选自Na2CO3、NaHCO3、K2CO3和KHCO3中的一种或多种,金属钯前体溶液为H2PdCl4水溶液或Na2PdCl4水溶液;
控制碱土金属氧化物的前体盐溶液的用量,使氧化铝载体中的碱土金属氧化物的含量为0.3~2wt%;
所述六次甲基四胺的用量以铝溶胶中的氯含量计,六次甲基四胺与氯的摩尔比为六次甲基四胺∶氯=1.10~1.28∶4;
控制碱金属氧化物的前体盐溶液的用量,使氧化铝载体中的碱金属氧化物的含量为0.02~1wt%;
控制金属钯前体溶液的用量,使催化剂中的钯含量为0.2~0.32wt%;
老化时的油温为120~150℃,压力为0.35~0.40MPa,老化时间为10~20小时。
2. 根据权利要求1所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于:所述铝溶胶由金属铝粉、去离子水与稀盐酸在不高于110℃的温度下反应得到,金属铝粉的纯度≥99.0wt%。
3. 根据权利要求1所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于: 油柱成型时的油温为85~98℃。
4. 根据权利要求3所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于:成型油选自100℃下运动粘度为10~12mm2/s的柴油、润滑油、机油、变压器油、锭子油、矿物基础油或合成基础油。 ”
复审请求人对上述驳回决定不服,于2018年5月11日向国家知识产权局提出了复审请求,同时修改了权利要求书。复审请求时新修改的权利要求书如下:
“1. 一种附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于,包括:
制备Al/Cl质量比为1.0~1.5、Al含量为9~16wt%的铝溶胶;
将碱土金属氧化物的前体盐溶液、六次甲基四胺溶液与铝溶胶混配制成预混液;
将预混液通过油柱成型法进行造粒,得到铝胶球;
将铝胶球经老化、洗涤后,依次于100~120℃烘干4小时,200~300℃处理2~3小时,550℃处理3~4小时,960~1000℃处理3~4小时,得到氧化铝载体;
将氧化铝载体用碱金属氧化物的前体盐溶液浸渍后烘干;
将烘干后的氧化铝载体用金属钯前体溶液浸渍后水洗、烘干,于450~550℃空气气氛中焙烧3~5小时,得到附载型钯-氧化铝催化剂;
其中,碱土金属氧化物的前体盐溶液选自镁、钙、钡的醋酸盐或硝酸盐中的一种或多种,碱金属氧化物的前体盐溶液选自Na2CO3、NaHCO3、K2CO3和KHCO3中的一种或多种金属钯前体溶液为H2PdCl4水溶液或Na2PdCl4水溶液;
所述氧化铝载体的孔径为32~45nm。
2. 根据权利要求1所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于:所述铝溶胶由金属铝粉、去离子水与稀盐酸在不高于110℃的温度下反应得到,金属铝粉的纯度≥99.0wt%。
3. 根据权利要求1所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于:控制碱土金属氧化物的前体盐溶液的用量,使氧化铝载体中的碱土金属氧化物的含量为0.05~2wt%。
4. 根据权利要求1所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于:所述六次甲基四胺的用量以铝溶胶中的氯含量计,六次甲基四胺与氯的摩尔比为六次甲基四胺∶氯=1.10~1.28∶4。
5. 根据权利要求1所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方,其特征在于:油柱成型时的油温为85~98℃。
6. 根据权利要求1所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于:老化时的油温为120~150℃压力为0.35~0.40MPa 老化时间为10~20小时。
7. 根据权利要求5或6所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于:成型油选自100℃下运动粘度为10~12mm2/s 的柴油、润滑油、机油、变 压器油、锭子油、矿物基础油或合成基础油。
8. 根据权利要求1所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于:控制碱金属氧化物的前体盐溶液的用量,使氧化铝载体中的碱金属氧化物的含量为0.02~1wt%。
9. 根据权利要求1所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于:控制金属钯前体溶液的用量,使催化剂中的钯含量为0.15~0.32wt%。”
复审请求人认为:本申请联合使用了碱土金属氧化物和碱金属氧化物两种助催化剂,而对比文件1仅披露了碱土金属氧化物作为助催化剂,对比文件2仅披露了碱金属氧化物作为助催化剂,对比文件1和2均未披露碱土金属和碱金属可联合使用以使催化剂活性显著提高至186.1-223.3 mmol H2O2/h.L;对比文件2添加碱金属氧化物虽然同样是为了提高催化剂的活性,但本申请碱金属的作用是“快速改变酸碱度”,对比文件2中碱金属的作用“形成薄壳型分布”,二者所起的作用不同,因而缺少启示。本领域技术人员根据公知常识没有动机采用油柱成型法制备氧化铝载体,对比文件1没有告诉本领域技术人员在油柱成型法中引入碱土金属氧化物才能解决提高催化剂活性的问题;本申请中氧化铝载体的孔径“32-45nm”高于对比文件1氧化铝载体的孔径“20-28nm”,现有技术中没有给出将催化剂载体增大就能使催化剂活性提高至186.1 mmol H2O2/h.L以上的启示,本申请的催化剂活性值能达到186.1-223.3 mmol H2O2/h.L在本领域实属罕见,权利要求1的方案获得了预料不到的技术效果。
经形式审查合格,国家知识产权局依法受理了该复审请求,于2018年5月22日发出复审请求受理通知书,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为:(1)修改后的权利要求相对于驳回决定针对的权利要求扩大了保护范围,且增加了权利要求,不属于“为了消除驳回决定的缺陷所做的修改”,不符合实施细则第61条第1款的规定。(2)对比文件2足以给出在蒽醌加氢制过氧化氢的Pd-Al2O3催化剂中添加碱金属作为助催化剂以提升催化剂活性的启示。包括对比文件1和2在内的现有技术并不存在“碱金属氧化物和碱土金属氧化物这两种助剂不能同时使用”的技术常识。本领域技术人员有动机在以碱土金属为助催化剂的对比文件1催化剂中进一步引入碱金属来对氧化铝载体进行改性以提高催化剂的活性。本领域技术人员知晓载体的孔结构对催化剂活性影响的相关常识(参见《催化剂载体制备及应用技术》,朱洪法编,第51-55页,石油工业出版社第2版,2014年10月),如:使用细孔半径10nm以下的多孔物质作载体,细孔容易堵塞使反应分子难以扩散,从而使催化剂活性降低。反之,采用细孔半径大于1000nm的载体时,比表面积过小也会使催化剂活性下降(参见第52页)。表4-8“不同载体孔结构的反应结果”中还公开了多个属于本申请氧化铝载体的平均孔径“32-45nm(及平均孔半径16-22.5nm)”范围内的氧化铝载体平均孔半径数值,如“14.2、16.6、21.5”,可见平均孔径32-45nm属于常见的氧化铝载体孔径。在此基础上,本领域技术人员有动机为了优化反应分子的扩散性,在常见的氧化铝载体孔径范围内进行合理选择,以提升催化剂的活性。关于上述区别所带来的效果“本申请提高催化剂的活性至186.1-223.3mmolH2O2/h.L”,尽管该效果优于对比文件1,但结合对比文件2的技术启示以及本领域技术常识,可以合理预期在使用双助剂以及优化载体孔径后,催化剂活性将得到进一步提高,此外,对比文件2也公开了多个催化剂氢化效率数据,因此不能证明本申请的技术效果优于现有技术所能达到的效果。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年6月14日向复审请求人发出复审通知书,指出:权利要求1与对比文件1的区别在于:(1)权利要求1采用油柱成型法制备氧化铝载体,在制备氧化铝载体的过程中引入碱土金属助剂,并限定了氧化铝载体的孔径;(2)权利要求1在浸渍钯前体溶液之前将碱金属助剂引入了氧化铝载体,用所述种类的碱金属氧化物的前体盐溶液浸渍氧化铝载体后烘干,并限定了钯前体溶液还可为H2PdCl4。基于上述区别特征可以确定权利要求1实际解决的技术问题是如何提高催化剂的活性。针对区别(1),本领域公知,铝溶胶油柱成型法是本领域活性氧化铝催化剂载体的常见制备方法,本领域技术人员有动机采用所述方法来制备氧化铝载体以改善氧化铝载体的强度和孔结构(参见公知常识证据1:《催化剂成型》,朱洪法编,中国石化出版社,1992年1月第1版,第172-174页,第八章第8.1节;公知常识证据2:《有色金属精细化工产品生产与应用》,舒万艮主编,中南工业大学出版社,1995年12月第1版,第287-288页,第2章第2.1节第2.1.23小节)。对比文件1已给出使用碱土金属氧化物作为助催化剂对氧化铝载体进行改性从而提高催化剂活性的技术启示,碱土金属氧化物助剂是在氧化铝制备过程中引入、还是在氧化铝载体制备完成之后引入均是本领域对氧化铝载体进行助剂改性的常见助剂引入方式,将碱土金属氧化物的前体盐溶液加入六次甲基四胺溶液与铝溶胶的混合液中,是本领域的常规选择。另外,载体孔径过大或过小都会导致催化活性降低,这是本领域技术人员普遍知晓的(参见公知常识证据3:《催化剂载体》,朱洪法编,化学工业出版社,1980年4月第1版,第59-60页,第二章第2-8节)。同时,本领域公知,载体氧化铝孔结构性质主要由前驱物氢氧化铝的物性例如晶粒大小所确定,通过制备凝胶时的沉淀及老化过程可控制改变氢氧化铝晶粒大小,通常晶粒大可以改善载体多孔性并增大氧化铝的孔径;大孔Al2O3载体可通过薄水石水合物(即铝溶胶)经过滤、水洗、加HNO3及六亚甲胺液酸化得到铝凝胶,油柱成球后100-120℃干燥5h,800℃焙烧4h得到;焙烧热处理条件也会影响载体氧化铝的孔结构及孔径大小(参见公知常识证据4:《工业应用催化剂》,金杏妹编著,华东理工大学出版社,2004年8月第1版,第51-52页,第3章第3.2节第3.2.3小节);且公知常识证据3的表2-14“多孔载体煅烧前后的变化”和表2-15“不同载体孔结构的反应结构”中公开了多个平均孔半径为16.6nm、21.5 nm的氧化铝载体样品,可见平均孔径32-45nm属于本领域常用的作为催化剂载体的氧化铝孔径。本领域技术人员为了提高催化剂的活性有动机适当的增大氧化铝载体孔径并在常用的氧化铝载体孔径范围内进行合理选择,通过控制调整载体制备过程中涉及的老化、干燥和焙烧热处理等操作工艺参数以得到具有适宜孔径(32-45nm)的氧化铝载体,适宜的烘干温度和时间、焙烧升温过程中各个阶段的适宜焙烧温度和时间也是本领域技术人员通过合乎逻辑的分析和有限的试验即可确定出的。针对区别(2),对比文件2教导了碱金属氧化物和碱土金属氧化物均可作为Pd-Al2O3蒽醌加氢催化剂中的助剂来提高催化剂活性,并给出了在氧化铝载体中引入碱金属氧化物助剂有利于改善负载活性组分的分散、提高氧化铝热稳定性和降低催化剂表面酸性进而提高催化剂活性的技术启示。本领域技术人员根据上述教导启示有动机在载体浸渍钯前体溶液之前,将碱金属氧化物用于对比文件1中作为助催化剂来对经碱土金属氧化物改性的氧化铝载体做进一步的改性处理,以进一步提高蒽醌加氢催化剂的催化活性;本领域技术人员根据实际需要容易想到采用湿浸法来引入碱金属氧化物助剂,选用适宜的碱金属氧化物前体盐溶液来对氧化铝载体浸渍后烘干,是本领域的常规技术手段;将H2PdCl4用于对比文件1中作为钯前体溶液进行应用也是本领域的常规选择。因此,权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。对于从属权利要求2、4-8,氧化铝制备过程中的相关工艺条件参数、以及氧化铝载体中的碱金属氧化物适宜含量,也是本领域技术人员通过有限的试验即可确定的,因此,权利要求2、4-8也不具备创造性。对于从属权利要求3和9,其附加技术特征已被对比文件1所公开,因此,权利要求3和9也不具备创造性。
对复审请求人的意见陈述,合议组认为:(1)对比文件2已给出了在氧化铝载体中引入碱金属氧化物助剂有利于改善负载活性组分的分散、提高氧化铝载体热稳定性和降低催化剂表面酸性进而提高蒽醌加氢催化剂活性的技术启示。对比文件2还教导了碱金属氧化物和碱土金属氧化物均可作为助催化剂用于Pd-Al2O3蒽醌加氢催化剂中来提高催化活性,本领域技术人员有动机在以碱土金属氧化物为助催化剂的对比文件1中进一步引入碱金属氧化物助催化剂,通过两种助催化剂先后对氧化铝载体进行改性以进一步提高催化剂的活性。(2)公知常识证据1-2和4对铝溶胶油柱成型法制备氧化铝可改善氧化铝强度和孔结构、以及制备过程中涉及的具体工艺条件参数给出了记载和教导。本领域技术人员有动机采用铝溶胶油柱成型法来制备氧化铝载体以改善氧化铝载体的强度和孔结构;碱土金属氧化物助剂是在氧化铝制备过程中引入、还是在氧化铝载体制备完成之后引入均是本领域对氧化铝载体进行助剂改性的常见助剂引入方式。在一定范围内扩大氧化铝载体的孔径可提高催化活性,通过调整氧化铝载体制备过程中涉及的老化、干燥和焙烧热处理等操作工艺参数可实现氧化铝载体孔径的控制改变,是本领域的公知常识(参见公知常识证据3-4)。平均孔径32-45nm属于本领域常用的催化剂载体氧化铝孔径。故本领域技术人员为了提高催化剂的活性有动机增大氧化铝载体孔径并在常用的氧化铝载体孔径范围内进行合理选择,并通过控制调整载体制备过程中的上述工艺参数以得到具有适宜孔径的氧化铝载体。碱金属氧化物和碱土金属氧化物所起的作用已被对比文件1和2所公开,且相较于单独使用一种助剂的催化剂活性,上述双助剂联用会使催化剂活性进一步提升的技术效果本领域技术人员能够预期;同时,在一定范围内扩大氧化铝载体的孔径可提高催化剂活性也是本领域所公知的,因此,在使用碱金属氧化物和碱土金属氧化物双助剂以及优化扩大氧化铝载体的孔径后,其催化剂活性可得到进一步提升,是本领域技术人员能够合理预期的。
针对复审通知书,复审请求人于2019年7月3日提交了意见陈述书和修改后的权利要求1-8。复审请求人于2019年7月17日再次提交了意见陈述书以及修改后的权利要求1-3。复审请求人新修改的权利要求书如下:
“1. 一种附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于,包括:
制备Al/Cl质量比为1.0~1.5、Al含量为9~16wt%的铝溶胶;
将碱土金属氧化物的前体盐溶液、六次甲基四胺溶液与铝溶胶混配制成预混液;
将预混液通过油柱成型法进行造粒,得到铝胶球;
将铝胶球经老化、洗涤后,依次于100~120℃烘干4小时,200~300℃处理2~3小时,550℃处理3~4小时,960~1000℃处理3~4小时,得到氧化铝载体;
将氧化铝载体用碱金属氧化物的前体盐溶液浸渍后烘干;
将烘干后的氧化铝载体用金属钯前体溶液浸渍后水洗、烘干,于450~550℃、空气气氛中焙烧3~5小时,得到附载型钯-氧化铝催化剂;
其中,碱土金属氧化物的前体盐溶液选自镁、钙、钡的醋酸盐或硝酸盐中的一种或多种,碱金属氧化物的前体盐溶液选自Na2CO3、NaHCO3、K2CO3和KHCO3中的一种或多种,金属钯前体溶液为H2PdCl4水溶液或Na2PdCl4水溶液;
所述铝溶胶由金属铝粉、去离子水与稀盐酸在不高于110℃的温度下反应得到,金属铝粉的纯度≥99.0wt%;
所述氧化铝载体的孔径为32~45nm;
控制碱土金属氧化物的前体盐溶液的用量,使氧化铝载体中的碱土金属氧化物的含量为0.3~2wt%;
所述六次甲基四胺的用量以铝溶胶中的氯含量计,六次甲基四胺与氯的摩尔比为六次甲基四胺∶氯=1.10~1.28∶4;
老化时的油温为120~150℃,压力为0.35~0.40MPa,老化时间为10~20小时;
控制碱金属氧化物的前体盐溶液的用量,使氧化铝载体中的碱金属氧化物的含量为0.02~1wt%;
控制金属钯前体溶液的用量,使催化剂中的钯含量为0.15~0.32wt%。
2. 根据权利要求1所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方,其特征在于:油柱成型时的油温为85~98℃。
3. 根据权利要求4或5所述的附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法,其特征在于:成型油选自100℃下运动粘度为10~12mm2/s的柴油、润滑油、机油、变 压器油、锭子油、矿物基础油或合成基础油。”
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、关于审查文本
复审程序中,复审请求人于2019年7月17日提交了修改后的权利要求第1-3项,经审查,所作修改符合专利法第33条的规定。
原审查部门在前置审查意见书中认为复审请求人在提出复审请求时修改的权利要求相对于驳回决定针对的权利要求扩大了保护范围,且增加了权利要求,不属于“为了消除驳回决定的缺陷所做的修改”,不符合专利法实施细则第61条第1款的规定。对此,复审请求人于2019年7月17日提交了修改后的权利要求书,与其提出复审请求时提交的权利要求书相比,对权利要求1作了进一步限定,与驳回决定针对的权利要求1相比进一步缩小了保护范围,并删除了增加的从属权利要求3-4、6、8-9,克服了前置审查意见指出的上述缺陷。复审请求人于2019年7月17日提交的修改后的权利要求第1-3项符合专利法实施细则第61条第1款的规定。
本复审请求审查决定所针对的文本是:复审请求人于2017年3月23日提交的说明书第1-107段和说明书摘要,以及2019年7月17日提交的权利要求第1-3项。
2、关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
评价一项发明是否具备创造性时,应将其与最接近的现有技术比较以确定区别特征和实际解决的技术问题,然后考察现有技术整体上是否给出了将上述区别特征应用到该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示。如果现有技术中没有公开所述区别特征,也不存在得到该区别特征的启示,且要求保护的技术方案能够获得有益的技术效果,则该发明具备创造性。
具体到本申请:
(1)权利要求1请求保护一种附载型钯-氧化铝催化剂的制备方法。对比文件1公开了一种附载型钯-氧化铝催化剂及其制备方法(参见说明书第2页第8行至第4页倒数第4行):以预先涂覆碱土金属氧化物,并且当起始氧化铝为γ-Al2O3经过900-995℃高温煅烧、或当起始氧化铝为δ, θ- Al2O3经过500-850℃高温煅烧的氧化铝为载体,其BET表面积为60-130m2/g,平均孔半径为10-14nm(即氧化铝载体的孔径为20-28nm),以干的氧化铝载体重量为基准,碱土金属氧化物涂覆量为0.1~10%wt(与氧化铝载体中碱土金属氧化物的含量为0.05~2wt%在数值范围上部分重叠),之后以金属钯为主活性成份,以干的氧化铝载体重量为基准,钯的担载量为0.15-0.24%wt,金属钯层厚度为30-90μm,制备出低钯含量、高活性、高选择性、长寿命的适用于目前工业上蒽醌法过氧化氢生产工艺的附载型钯-氧化铝氢化催化剂;所述催化剂的制备方法包括下述步骤:(a)用碱土金属硝酸盐或碱土金属醋酸盐溶液浸渍氧化铝载体,并在温度 500-995℃(依所用氧化铝起始晶向不同而不同)将碱土金属盐类转化为氧化物,所用的碱土金属氧化物的前体为Mg、Ca、Sr、Ba的硝酸盐、醋酸盐,或它们混合物的硝酸盐、醋酸盐;(b)把适量氯化钯和等重量氯化钠(或者取钠与钯的摩尔比为2∶1的氯化钠和氯化钯)溶于水中制成氯化钠钯(Na2PdCl4)水溶液;(c)将干的已预先涂覆碱土金属氧化物的氧化铝加入氯化钠钯溶液中(或将氯化钠钯溶液加入氧化铝中);(d)分离出钯-氧化铝催化剂并用纯水洗涤催化剂至洗水用2%硝酸银溶液检不出氯离子为止;(e)水洗后的催化剂经60-120℃烘干后,再在空气气氛中于450-550℃处理约4-6小时。
权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别在于:(1)权利要求1采用油柱成型法制备孔径为32~45nm的氧化铝载体并在制备氧化铝载体的过程中引入碱土金属助剂,具体步骤是:制备Al/Cl质量比为1.0~1.5、Al含量为9~16wt%的铝溶胶,所述铝溶胶由金属铝粉、去离子水与稀盐酸在不高于110℃的温度下反应得到,金属铝粉的纯度≥99.0wt%;将碱土金属氧化物的前体盐溶液、六次甲基四胺溶液与铝溶胶混配制成预混液,所述六次甲基四胺的用量以铝溶胶中的氯含量计,六次甲基四胺与氯的摩尔比为六次甲基四胺∶氯=1.10~1.28∶4;将预混液通过油柱成型法进行造粒得到铝胶球;控制老化时的油温为120~150℃,压力为0.35~0.40MPa,老化时间为10~20小时,将铝胶球经老化、洗涤后,依次于100~120℃烘干4小时,200~300℃处理2~3小时,550℃处理3~4小时,960~1000℃处理3~4小时,得到具有所述孔径的氧化铝载体,控制碱土金属氧化物的前体盐溶液的用量,使氧化铝载体中的碱土金属氧化物的含量为0.3~2wt%;(2)权利要求1在浸渍钯前体溶液之前还将碱金属助剂引入了氧化铝载体进行改性,用选自Na2CO3、NaHCO3、K2CO3和KHCO3中一种或多种的碱金属氧化物前体盐溶液浸渍氧化铝载体后烘干,控制碱金属氧化物的前体盐溶液的用量,使氧化铝载体中的碱金属氧化物的含量为0.02~1wt%,并限定了钯前体溶液还可为H2PdCl4,控制金属钯前体溶液的用量,使催化剂中的钯含量为0.15~0.32wt%。基于上述区别,本申请权利要求1实际解决的技术问题为:如何在保证较好催化寿命的前提下提高附载型钯-氧化铝催化剂的催化活性和选择性。
对于上述技术问题,本申请权利要求1的附载型钯-氧化铝催化剂制备方法是先采用油柱成型法制备孔径大小可控的大孔氧化铝载体,将所述种类和用量的碱土金属氧化物前体盐溶液与六次甲基四胺溶液和铝溶胶预混,以在制备氧化铝载体的过程中引入含量为0.3~2wt%的碱土金属氧化物助剂,通过对制备氧化铝载体的初始原料配比进行控制,并对铝胶成球过程、成球后的老化过程和烘干煅烧过程涉及的具体工艺条件进行控制,从而高效安全的制备出杂质含量少、比表面适中、孔径为32-45nm的氧化铝载体;接着,采用浸渍法将碱金属氧化物助剂和金属钯负载到所述氧化铝载体,先将所述氧化铝载体用所述用量和种类的碱金属氧化物前体盐溶液浸渍后烘干,以在氧化铝载体中进一步引入含量为0.02~1wt%的碱金属氧化物助剂,之后将所述烘干后的氧化铝载体用选自所述种类和用量的金属钯前体溶液浸渍后水洗、烘干和焙烧,从而得到钯含量为0.2~0.32wt%且具有所述含量的碱金属氧化物和碱土金属氧化物两种助剂的附载型钯-氧化铝催化剂,取得了催化活性和选择性进一步提升的技术效果。
而对比文件1要解决的技术问题是如何在保证较好催化性能和寿命的前体下使附载型钯-氧化铝催化剂的贵金属含量比同类催化剂降低30%左右。对比文件1的催化剂制备方法是用所述种类的碱土金属氧化物前体盐溶液浸渍孔径为20-28nm的氧化铝载体并经500-995℃处理,得到预先涂覆有0.1~10%wt碱土金属氧化物的氧化铝载体,再将该氧化铝载体用选自所述种类的金属钯前体溶液浸渍后水洗、烘干和焙烧,从而得到钯含量为0.15-0.24%wt且具有所述含量的碱土金属氧化物的附载型钯-氧化铝催化剂。
对比文件1与权利要求1的氧化铝载体制备方法、氧化铝载体的孔径结构、以及碱土金属氧化物的引入方式存在不同,对比文件1并没有教导使用权利要求1所限定的油柱成型法工艺来制备孔径为32-45nm的氧化铝载体,没有教导碱土金属氧化物从氧化铝载体制备完成后引入到在氧化铝载体的制备过程中引入的方式的改变,也没有给出使用碱金属氧化物和碱土金属氧化物同时作为助剂的技术启示或教导。虽然对比文件2给出了碱金属氧化物和碱土金属氧化物均可作为Pd-Al2O3蒽醌加氢催化剂中的助剂来提高催化剂活性的技术启示,但没有教导在氧化铝载体中同时引入碱金属氧化物和碱土金属氧化物作为助剂。
公知常识证据1-2教导了可采用铝溶胶油柱成型法制备催化剂载体氧化铝,没有教导如何对原料配方和工艺条件参数进行调整以制备出孔径为32-45nm的氧化铝载体;公知常识证据3给出了催化剂载体的孔结构会对催化剂活性产生影响的教导,公知常识证据4教导了影响载体氧化铝的孔结构及孔径大小的一些因素,如沉淀、老化和焙烧过程,但是公知常识证据3-4并没有教导对于特定孔径(32-45nm)的氧化铝载体如何通过具有特定工艺参数的油柱成型法来制备得出,公知常识证据1-4也没有给出在特定孔径氧化铝载体的油柱成型法制备过程中引入碱土金属氧化物的教导。
并且,由本申请说明书第16、32段记载的内容可见,权利要求1使用所述种类和含量的碱土金属氧化物和碱金属氧化物作为助剂,选择权利要求1所述特定工艺参数的油柱成型法来制备孔径为32-45nm的大孔氧化铝载体并在制备过程中引入碱土金属氧化物助剂,之后通过浸渍法将碱金属氧化物助剂和金属钯依次负载到所述氧化铝载体上,所述氧化铝载体的孔径有利于蒽醌工作液在催化剂孔内的扩散,提高催化剂内表面利用率,从而提高催化剂的活性和选择性;并且,联用碱土金属氧化物和碱金属氧化物作为助催化剂,碱土金属氧化物在催化剂制备过程可避免氧化铝晶粒长大,促进金属钯粒子的分散,在使用过程又能强化催化剂的强度,而碱金属氧化物在催化剂制备过程能快速改变氧化铝载体表面和钯浸渍液的酸碱度,促进钯粒子的合理分布,增加催化剂的活性中心数目,取得了提高附载型钯-氧化铝催化剂的活性和选择性的技术效果。
目前也无其它证据表明上述区别特征(1)和(2)属于本领域中解决本申请实际解决的技术问题的公知常识。
因此,权利要求1相对于对比文件1、2和上述公知常识证据具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(2)权利要求2-3是从属权利要求,在其引用的权利要求1具备创造性的情况下,权利要求2-3相对于对比文件1、2和上述公知常识证据也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、关于驳回决定和前置审查意见
原审查部门在驳回决定和前置审查意见中认为:(1)虽然驳回决定中的公知常识证据没有给出具体的技术手段,但是在所述公知常识的基础上,本领域技术人员有动机通过控制氧化铝载体制备过程中的老化等操作的条件来增大氧化铝载体的孔径,以改善原料和产物在催化剂孔道内的扩散。本领域技术人员知晓载体的孔结构对催化剂活性影响的相关常识,平均孔径32-45nm属于常见的氧化铝载体孔径(参见《催化剂载体制备及应用技术》,朱洪法编,第51-55页,石油工业出版社第2版,2014年10月),在此基础上本领域技术人员有动机为了优化反应分子的扩散性,在常见的氧化铝载体孔径范围内进行合理选择,以提升催化剂的活性。(2)本申请中碱金属氧化物和碱土金属氧化物的联合使用虽然不是简单的叠加使用,但是这两种助剂之间并没有产生协同作用,这两种助剂的用量或引入顺序,通过有限的试验即可确定。由于催化剂的活性主要取决于催化剂活性组分的用量和分布状况,因而对比文件1在降低了活性组分Pd用量的情形下还能保持活性,可推知对比文件1通过引入碱土金属助剂,有效地改善了Pd金属粒子的分布状况。对比文件2足以给出在蒽醌加氢制过氧化氢的Pd-Al2O3催化剂中添加碱金属作为助催化剂以提升催化剂活性的启示,且包括对比文件1和2在内的现有技术并不存在“碱金属氧化物和碱土金属氧化物这两种助剂不能同时使用”的技术常识,本领域技术人员有动机在以碱土金属为助催化剂的对比文件1催化剂中进一步引入碱金属来对氧化铝载体进行改性以提高催化剂的活性,并可合理预期在氧化铝载体在引入碱金属助剂有利于改善活性组分的分散和热稳定性,进而可以适当地提高氧化铝载体的活性和强度。关于区别所带来的效果“本申请提高催化剂的活性至186.1-223.3mmolH2O2/h.L”尽管优于对比文件1,但结合对比文件2的技术启示以及本领域技术常识,可以合理预期在使用双助剂以及优化载体孔径后,催化剂活性将得到进一步提高。对比文件2也公开了多个优于本申请催化剂活性的催化剂氢化效率数据,因此不能证明本申请的技术效果优于现有技术所能达到的效果。
对此,合议组认为:(1)虽然驳回决定中的公知常识证据记载了“油柱成型法制备催化剂载体氧化铝是一种公知技术”(参见《催化剂制备及应用技术》,朱洪法等,第336-337页,中国石化出版社,2011年6月)、“孔和表面是多相催化反应发生的空间、催化反应常受到扩散的影响”(《催化剂工程导论》,王尚弟等, 第128页,化学工业出版社,2001年8月)、“氢氧化铝颗粒的晶粒大小与沉淀及老化条件有关,晶粒大可以改善载体的多孔性,孔结构对催化剂的活性有影响,平均孔径为32-45nm属于常见的氧化铝载体孔径”(参见《催化剂载体制备及应用技术》,朱洪法编,第51-55页,第216页,石油工业出版社第2版,2014年10月),但是,上述公知常识证据均未教导对于本申请的原料配方和制备工艺条件参数进行何种适宜调整后就能制备出具体孔径为32-45nm的氧化铝载体。此外,上述公知常识证据也没有给出在32-45nm特定孔径氧化铝载体的所述油柱成型法制备过程中引入碱土金属氧化物的教导。
(2)首先,对比文件2没有教导在氧化铝载体中同时引入碱金属氧化物和碱土金属氧化物作为助剂。对比文件1、2以及现有技术中也没有披露同时使用碱金属氧化物和碱土金属氧化物作为蒽醌加氢催化剂的助剂。本申请联合使用碱土金属氧化物和碱金属氧化物作为助催化剂,碱土金属氧化物在催化剂制备过程可避免氧化铝晶粒长大,促进金属钯粒子的分散,在使用过程又能强化催化剂的强度,而碱金属氧化物在催化剂制备过程能快速改变氧化铝载体表面和钯浸渍液的酸碱度,促进钯粒子的合理分布,增加催化剂的活性中心数目,从而进一步提高催化剂的活性。其次,对比文件2公开的是多个催化剂的氢化效率数据,例如“最低值7g H2O2/L(换算为205.8mmol H2O2/L),最高值13g H2O2/L(换算为382.4mmol H2O2/L)”,但是,催化剂“反应速率”与“氢化效率”是两个不同的概念。反应速率指的是在一定结构的反应器中,在一定的反应温度、氢气压力、氢气流量和工作液流量条件下,使用相同工作液组分的工作液,单位时间、单位体积工作液通过一定量催化剂所得到的过氧化氢摩尔数,其单位为:mmol H2O2/h.L;而氢化效率是在上述同样条件下,单位体积工作液得到的过氧化氢的数量,其单位为mmol H2O2/L,上述二者的定义不同。本申请通过调整油柱成型法的工艺条件获得了具有特定的较大适宜孔径的氧化铝,同时结合碱金属助剂和碱士金属助剂联用,最终使附载型钯-氧化铝催化剂的活性提高至186.1-223.3mmolH2O2/h.L,相较于对比文件1中表1给出的反应速度常数“92.1-125.6mmol H2O2/h.L”,本申请的催化剂活性相较于对比文件1有一定提升。
综上所述,复审请求人修改的权利要求书克服了驳回决定、前置审查意见和复审通知书所指出的本申请不具备创造性的缺陷。
根据以上事实和理由,合议组作出如下审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年4月18日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在本复审请求审查决定所针对的审查文本的基础上对本申请继续进行审查。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。


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