液相空气氧化甲苯工艺的研究.pdf

湖南大学

硕士学位论文

液相空气氧化甲苯工艺的研究

姓名：严旭辉

申请学位级别：硕士

专业：有机化学

指导教师：郭灿城

20060620
摘要本文以液相空气氧化甲苯同时制备苯甲醛、苯甲醇、苯甲酸为目的，分别以对甲苯空气氧化的影响。以甲苯转化率为目标得到的较优条件为：温度165℃，甲苯氧化是一个非常重要的化学工业反应。其氧化产物苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸广泛应用于医药、食品、香料、树脂、纤维等工业。目前工业上苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸的生产是采用不同的工艺得到的，例如苯甲醛主要采用苄基二氯水解和甲苯空气选择性氧化方法，苯甲醇主要由甲苯氯化水解法得到，苯甲酸主要采用液相空气氧化法得到。然而这些生产方法或者步骤比较多、工艺条件比较复杂，在水解过程中产生大量的污染物如HCl气体及重金属盐类，或者催化剂用量大、需要加入具有腐蚀性的溶剂(如醋酸)、溴化物、引发剂等，污染环境，不符合绿色化学的发展方向。金属卟啉和醋酸钴为催化剂，系统的研究了工艺条件对甲苯氧化的影响。本文的主要工作如下：1、为了满足实验研究过程中快速、准确监测甲苯氧化产物中苯甲酸的浓度的要求，我们建立了反相高效液相色谱内标法测定其含量的方法，得到其优化后的色谱条件。该方法样品不需预处理，加入内标并用甲醇溶解后即可直接进样分析，分析时间不到13min，重现性好，准确可靠。2、以『T(p．C1)PPFe]20为催化剂，研究了温度、醋酸加入量、引发齐UTBHP、苯甲醛和苯甲醇对反应的影响。然后选取不同的金属卟啉作催化剂，比较了它们在甲苯氧化中的催化活性，发现T(p．CI)PPCu催化效果较好。各金属卟啉的催化活性顺序为：Tp-C1)PPCu>Tp—C1)PPMnCI>Tp—C1)PPFeCI>Tp—C1)PPCo。3、以优选出的T(p．C1)PPCu为催化剂，采用正交试验法，研究了不同因素对反应的影响大小。对正交试验的结果进行分析，得到了较好的工艺条件为；以甲苯转化率为指标时，温度200℃，压力O．8MPa，催化剂用量7．5mg，空气流速0．03m3／h，反应时间3．0h；以醛醇总产率为指标时，温度190℃，压力1．0MPa，催化剂用量7．5rag，空气流速0．06m3／h，反应时间3．Oh4、在工业上己有钴盐催化液相空气氧化的工艺条件基础上，以Co(OAc)2．4H20为催化剂，着重考察了空气流速、催化剂用量、助剂苯甲醛用量压力0．9MPa，醋酸钴用量50．3mg，苯甲醛用量1．0wt％，空气流速o．06m3／h关键词：甲苯；金属卟啉；醋酸钴；空气；催化；氧化液相空气氧化甲苯工艺的研究Iv
Abstractmajorchromatography(RP-HPLC)analysis．WemetallopofphyrinsT@一CI)PPCu)Tp-CI)PPMnCl)Tp-C1)PPFeCI>T0一C1)PPCo．T(p—CI)PPCuTp—C1)PPCu．Theconversion．While硕士学位论文impacting200℃．catalyst0．8MPa，whileTheoxidationprocessofisextremelyimportantreactioninchemicalindustry．Theproducts，benzaldehyde，benzylalcoholandbenzoicacidwidelypharmaceutical，dyestuif,perfumery，resintextilefiberindustries．Atpresent，benzaldehydebenzylmostlyobtainedbythechlorinationtoluenefollowedhydrolysis，acomplexdischargingmassivepollutantsuchHelgasheavymetalsalts，andproducedliquid—phasewithairwhichsuffersfromusinglargeamountcatalyst，corrosivesolvents，bromides，orinitiators．Thesemethodsdon’tconformgreenchemistrydevelopmentdirection．thisthesis，theliquid-phasewasproducebenzaldehyde，togetheracid．Theconditionscatalyzedmetalloporphyrincobaltoussystemicstudied．Thethesispresentedfollows：Firstly，areversedphasehighperformanceliquidmethodinternalst