[发明专利]一种制备铱基催化剂的方法及其在催化甲醇羰基化上的应用

说明书

本发明公开了一种制备铱基催化剂的方法及其在催化甲醇羰基化上的应用，本发明催化剂制备流程简单，由双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺银盐与氯化铱于常温下在纯水溶液中避光搅拌24h，过滤掉AgCl沉淀后，得双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺铱水溶液，所述双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺铱的结构式如下所示所得催化剂与助催化剂碘甲烷，通过一氧化碳和甲醇直接反应合成乙酸及乙酸甲酯的新方法。相比现有工艺，本方法以较温和条件实现了甲醇羰基化反应，提供了一种经济、环保的甲醇羰基化新方法。

技术领域

本发明涉及绿色化工领域，具体涉及一种制备铱基催化剂的方法及其在催化甲醇羰基化上的应用。

技术背景

乙酸是一种大宗化工产品，是最重要的有机酸之一，主要用于生产乙酸乙烯、乙酐、乙酸酯及乙酸纤维素等，广泛的应用于食品，医药，染料等多个行业。

目前，甲醇羰基化法是工业生产乙酸最主流的方法，占全球乙酸总产能65％左右。工业上甲醇羰基化制备醋酸的催化剂历经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。

铱基催化剂具有所需CO分压较小，水浓度较低，副产物生产率低等优点。但目前甲醇羰基化反应温度仍然较高，比如，CN113019460A专利报道了以铱配合物为催化剂催化甲醇羰基化制醋酸的方法，要在180℃下反应甲醇才能达到97％的转化率。CN111375414A专利报道了以铜和镍为催化剂，要在300℃下反应，甲醇才能达到92％的转化率。

因此，在实际生产中，需要一种转化效率高，且能在低温的环境中实现甲醇羰基化产乙酸的催化剂，便于产业化。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备铱基催化剂的方法及其在催化甲醇羰基化的应用，该铱基催化剂由AgTf₂N和IrCl₃反应合成Ir(Tf₂N)₃催化剂，并将其应用于催化甲醇羰基化制乙酸及乙酸甲酯。此催化剂制备过程简单，且活性较高，性能优异。能在条件较温和的情况下催化甲醇羰基化，降低了操作成本。

一种制备铱基催化剂的方法，由双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺银盐与氯化铱于常温下在纯水溶液中避光搅拌24h，过滤掉AgCl沉淀后，得双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺铱水溶液，所述双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺铱的结构式如下所示：

记为Ir(Tf₂N)₃。

作为改进的是，所述双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺银盐与氯化铱的摩尔比为3:1。

上述铱基催化剂在催化甲醇羰基化的应用，具体步骤如下：

将双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺铱水溶液、甲醇、助催化剂投入反应釜中，通入过量的气体一氧化碳置换三次后，保持压力为1.0-4.0MPa，在120-170℃之间搅拌反应24h得到产物，其中，所述双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺铱水溶液的量以铱计，铱含量为甲醇质量的0.05-2.0％。

作为改进的是，所述双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺铱水溶液的量以铱计，铱含量为甲醇质量的0.1-1.0％。

作为改进的是，所述助催化剂为碘甲烷。

进一步改进的是，所述碘甲烷的用量为甲醇质量的3.0％-30.0％。

进一步改进的是，所述碘甲烷的用量为甲醇质量的5.0％-15.0％。

作为改进的是，保持压力在2.0-3.0MPa。

作为改进的是，反应温度为120-160℃。

有益效果：

与现有技术相比，本发明一种制备铱基催化剂的方法及其在催化甲醇羰基化上的应用，具有如下优势：