[发明专利]一种铱配合物催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铱配合物催化剂及其制备方法，所述铱配合物催化剂以2‑乙烯吡啶和乙烯基二苯基膦形成的共聚物为配体，与铱化合物配位反应得到。本发明的催化剂以2‑乙烯吡啶和乙烯基二苯基膦形成的共聚物作为配体，制备甲醇羰基化反应的铱基催化剂对于现在比较主流的生产工艺及生产装置均具有较好的适用性。

技术领域

本发明涉及催化剂制备领域，具体而言，涉及一种铱配合物催化剂及其制备方法。

背景技术

醋酸是一种非常重要的化工产品，由其衍生出来的产品达几百种，被广泛的应用于医药、农药、食品以及其它多个相关行业。目前，甲醇羰基化是工业上应用最广泛的生产醋酸技术路线。工业上甲醇羰基化制醋酸的催化剂历经BASF公司开发的钴基催化剂、孟山都公司开发的铑基催化剂以及BP公司开发的铱基催化剂三个阶段，其中，铱基催化剂具有价格相对便宜、含水量低以及催化活性高等特点，已经成为甲醇羰基化生产醋酸的主流催化剂。但是，铱基催化剂依然存在反应体系对设备腐蚀严重、金属铱容易沉淀失活等问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种铱配合物催化剂，该催化剂通过采用两种供电子能力比较强的2-乙烯吡啶和乙烯基二苯基膦形成的共聚物作为配体，形成的催化剂活性高，催化性能优异。

本发明的第二目的在于提供一种上述铱配合物催化剂的制备方法，该制备方法操作步骤简单，制备得到的催化剂催化效果优异。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种铱配合物催化剂，以2-乙烯吡啶和乙烯基二苯基膦形成的共聚物为配体，与铱化合物配位反应得到，其中铱的添加量为所述共聚物质量的5-12wt％。

上述铱的添加量是以具体的铱元素来计算。

通过相关研究表明，以共聚物作为配体的甲醇羰基化催化剂具有活性高、设备腐蚀低以及稳定性高的诸多优点，并且催化剂金属上电子云的密度越大，该催化剂的催化活性越高。那么为了获得较高活性的催化剂，本发明设计合成了两种供电子能力比较强的2-乙烯吡啶和乙烯基二苯基膦形成的共聚物作为配体，通过将活性金属铱与供电子能力比较强的2-乙烯吡啶上的N和乙烯基二苯基膦上的P发生配位反应，增加活性金属铱上的电子云密度，提高铱基催化剂的催化活性，尤其是在进行甲醇羰基化反应生产醋酸的过程中，由于催化活性高能够保证在反应压力比较低的情况下依然能够具有较高的甲醇转化率，相比于传统反应压力都需要在4MPa左右的情况，本发明能够保证甲醇羰基化反应生产醋酸的反应压力降低在2MPa左右，甲醇转化率都能维持在97％以上，甚至可高达99％。

本发明之所以需要控制铱与共聚物之间的比例，是因为铱作为整个催化体系的活性中心，加入量过少会影响催化活性，而加入量过多，可能导致部分铱未与共聚物配体配位，而未配位的金属铱不仅催化活性低，而且难以回收，甚至可能影响反应的选择性。

优选地，为了提高催化剂的催化活性，2-乙烯吡啶和乙烯基二苯基膦的摩尔比为(5-7)：(3-5)，之所以控制在这样的比例范围内，是因为单体聚合过程是自由基引发的聚合反应，使得催化剂结构中存在N→Ir以及P→Ir两种强弱不同的配位单元，通过调控聚合条件，可以使N和P同时与Ir配位成为主要的配位形式。这样，一方面可以利用N和Ir之间的强配位作用使催化剂主体处于稳定状态，另一方面，相对较弱的P→Ir配位键易于解离，这样有助有碘甲烷的氧化加成反应，而这一步骤往往也是甲醇羰基化反应过程的控制步骤，所以只有通过控制两个单体之间的比例，才能达到控制聚合反应的目的，这也是通过大量实践后所得到的。

优选地，所述催化剂还包括促进剂钌化合物，其中钌元素与铱元素的摩尔比为(4-6):1。