[发明专利]用于甲醇羰基化合成醋酸的配合物催化剂和制备方法以及所述配合物催化剂的用途

说明书

技术领域

本发明属于甲醇羰基化反应制备醋酸的领域，涉及一种以咪唑为配体和铱配位反应形成的新型咪唑铱配合物催化剂；以及该催化剂的制备方法和应用。

背景技术

甲醇与一氧化碳在铑催化剂的作用下羰基化反应制备醋酸是20世纪70年代初美国Monsanto公司Paulik等人(US 3769329)的发明。这一发明为醋酸的制备开辟了一条重要的新型工艺路线。与传统的工艺相比，由于其经济效益和对环境的污染相对较小的优势，迅速在世界得到广泛的应用。

自从低压羰基合成制备醋酸工艺问世以来，有关催化剂的研究一直是一个热点，对于铑系催化剂而言，最为成功的例子就是Celanes公司的高碘低水反应体系(US 5001259；EP055618)。该工艺通过反应介质中无机碘盐的加入，不仅提高了反应速度；并且解决了催化剂的沉淀现象。但是，由于反应介质中碘浓度的增加，导致产品中含碘量的提高，制约了下游产品如醋酸乙烯的生产难度，是该工艺的明显不足。

在非铑系催化剂的研究方面，铱系催化剂EP 0749948、EP 0752406是目前唯一成功应用于工业化生产的催化体系。该技术于1996年由BP化学公司开发成功，称为Cativa工艺，与铑系催化剂相比，铱系催化剂有着价格低廉，反应副产物少的优势。

以铱的化合物作为主体催化金属，通常在使用时，要加入至少一种促进剂。为数众多的金属盐都被作为促进剂进行过研究，其中钌和锇的化合物成为优选的催化促进剂。合适的含钌化合物包括：氯化钌、溴化钌、钌金属、钌的氧化物、甲酸钌(III)、乙酸钌(III)、丁酸钌(III)、五羰基钌、[Ru(CO)₃I₃]^-H⁺、四乙酰氯化钌(II、III)以及钌的有机络合物。锇的促进剂包括；氯化锇(III)、金属锇、四氯化锇、十二羰基三锇以及其他的有机锇化合物。另外，钨、镉、汞、锌、镓、铟的化合物通常也被当作促进剂的选择物质。虽然Cativa技术得到广泛的工业化应用，并且对其进行了许多改善；但是，铱系催化剂有待进一步改进以提高催化剂的催化活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于甲醇羰基化合成醋酸的咪唑铱配合物催化剂以及所述咪唑铱配合物催化剂的制备方法和所述配合物催化剂的用途。

本发明是通过如下技术方案实现的：用于甲醇羰基化合成醋酸的配合物催化剂，所述配合物催化剂为铱化合物与咪唑形成的咪唑铱配合物，配体为咪唑，中心原子为铱。

上述配合物催化剂，所述铱化合物为IrCl₃、IrI₃、[Ir(CO)₂I]₂、[Ir(CO)₂Cl]₂或Ir(OAc)₃。

上述配合物催化剂的制备方法，将1摩尔份咪唑溶解于50-200摩尔份醋酸中，在搅拌下加热迴流，加入1摩尔份的IrCl₃或IrI₃或Ir(OAc)₃反应10-60分钟后，冷却至室温，用过量的乙醚沉淀；过滤得到所述配合物催化剂。

上述配合物催化剂的制备方法，将1摩尔份的咪唑在搅拌下加入到含有1摩尔份[Ir(CO)₂I]₂或[Ir(CO)₂Cl]₂的醋酸溶液中，搅拌反应10-30分钟后，用过量乙醚沉淀；过滤得到所述配合物催化剂。

上述配合物催化剂的用途，催化甲醇羰基化反应时，反应介质中，加入一定量的促进剂，所述促进剂为氯化钌、[Ru(CO)₄I₂]、[Ru(CO)₃I₂]₂、乙酸钌、丙酸钌、氯化锇、四氧化锇、[Os(CO)₄I₂]和[Os(CO)₃I₂]₂中的一种，所述促进剂中金属元素的物质的量与所述咪唑铱配合物中铱元素的物质的量之比为0.01-9.5∶1。

上述配合物催化剂的用途，所述配合物催化剂用于催化甲醇羰基化制备醋酸，反应介质中Ir的浓度为500-5000ppm。

上述配合物催化剂的用途，反应介质中助催化剂碘甲烷的含量为3-13Wt％。