二步法催化氧化苯甲醛合成苯甲酸工艺研究.pdf

第29卷第1期吉林化工学院学报Vol．29No．1
2012年1月JOURNALOFJILININSTITUTEOFCHEMICALTECHNOLOGYJan．2011

文章编号:1007-2853(2012)01-0019-03
二步法催化氧化苯甲醛合成苯甲酸工艺研究

关昶1，刘亚歌2，丁斌1，郝凤岭1，李祥1
(1．吉林化工学院，化工与材料工程学院，吉林吉林132022;2．中国石油东北炼化工程有限公司，吉林设计院，吉林
吉林132012)

摘要:采用2步法催化氧化苯甲醛合成苯甲酸，氧化剂为过氧化氢，催化剂为钨酸钠．其中过氧化氢分两
次加入，第1次加入总量40%的过氧化氢，第2次加入剩余的过氧化氢．实验结果表明，2步法加入过氧化
氢得到的苯甲酸收率为56．22%，明显高于1步法的苯甲酸的收率．对首次加入过氧化氢时的物料比进行
了正交试验，最佳合成条件为()()()()
nH2O2/nNa2WO4．2H2OnNaHSO4nC6H5CHO=1001．21250．
同时考察了2步法反应的回流时间对收率的影响，结果表明第1步的反应时间3h，第2步反应的时间
5h的反应条件最优．
关键词:催化氧化;苯甲酸;过氧化氢;正交试验;加料方式
中图分类号:TQ2文献标志码:A

苯甲酸是一种重要的食品防腐剂．工业上由
3种方法来生产苯甲酸:(1)邻苯二甲酸酐水解、
脱羧法;(2)甲苯氯化、水解法;(3)甲苯液相氧化
法［1］．其中甲苯的液相氧化法是目前生产苯甲酸过氧化氢2步加入法是在苯甲醛与过氧化氢等
的主要方法，它存在能耗高、环境污染大等缺点．摩尔反应时，先使苯甲醛在过量条件下与过氧化
近年来，过氧化氢的氧化性在有机合成上的应用氢反应，然后再与剩余的过氧化氢反应．用苯甲酸
越来越广泛．过氧化氢作为氧化剂的主要特点是的收率来衡量过氧化氢的利用效率．
反应条件温和、对环境友好，因此，用过氧化氢氧
化法制备苯甲酸具有十分诱人的前景［2-3］．同时提2实验部分
高过氧化氢的利用效率对降低工业生产成本，简
2．1仪器和试剂
化废水处理工艺具有重要意义．
仪器:标准有机制备仪，天津玻璃仪器厂;电
本文使用钨酸钠为氧化催化剂、硫酸氢钠为
热恒温水浴锅，北京医疗设备厂;JB-90D强力搅
酸性添加剂、过氧化氢为氧化剂2步加入法催化
拌器，上海衡平仪器仪表厂;XZ-1型旋片式真空
氧化苯甲醛合成苯甲酸，考察了苯甲醛过量时的
泵，沈阳市三环真空技术研究所;DG701-3型电热
最佳合成条件和等摩尔反应时加料方式对氧化反
干燥箱，大连实验设备厂．
应的影响，结果表明:等摩尔反应时分次加入过氧
试剂:30%过氧化氢，沈阳市新西试剂厂;苯
［］
化氢对提高过氧化氢的利用效率是有益的4．甲醛，天津天泰精细化学品有限公司;无水碳酸
钠，天津市化学试剂一厂;浓硫酸，天津市大茂化
1合成原理学试剂厂;硫酸氢钠，天津市大茂化学试剂厂;钨
酸钠，国药集团化学试剂有限公司;氯化钡，天津
苯甲醛在酸性的条件下由过氧化氢催化氧化市大茂化学试剂厂;无水乙醇，天津市大茂化学试
［5］
生成苯甲酸，过氧化氢使醛基氧化成为羧基．其合剂厂．以上试剂均为分析纯．
成的化学反应方程式如下:2．2正交实验
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的250mL

收稿日期:2011-10-18
作者简介:关昶(1973-)，男，吉林省吉林市人，吉林化工学院讲师，硕士，主要从事精细化学品开发方面的研究．
20吉林化工学院学报2012年

3口烧瓶中加入催化剂和规定量的苯甲醛，开动傅里叶红外光谱仪分析．υ=1686(CO)，3071
搅拌，加热升温到指定温度后，按条件加入计算量～2560(OH)，1601，1496(苯环上CC)，1292
的30%过氧化氢，保温反应．反应结束后，冷却至(C—O)，707(CH)cm－1．结果表明，产物的光
室温，加入15%碳酸钠溶液至pH值为10，静置谱图和苯甲酸标准光谱图特征峰吻合，故可以证
分层，用分液漏斗分去油层，水层用0．1mol/L硫明产物是苯甲酸．
酸调pH值为2，抽滤，用去离子水洗涤至无硫酸3．2通过正交试验法确定第1步(苯甲醛过量
根离子(用0．1mol/L的氯化钡溶液检验)，抽干，时)最佳反应条件
滤饼于80℃电热干燥箱干燥4h，称重，计算收2步法第1步反应是苯甲醛过量的反应，因
率［6］．此实验通过正交试验法来确定苯甲醛过量时的最
2．32步法合成实验佳反应条件，方案为:苯甲醛过量，温度采用回流
第1步先按照计算量在装有搅拌器、回流冷温度．选择4因素3水平来安排正交实验．因素分
凝管、温度计的250mL3口烧瓶中加入催化剂和别为:A因素:过氧化氢和苯甲醛的摩尔比，B因
苯甲醛，开动搅拌，加热升温到指定温度后，按条素:催化剂钨酸钠与100倍苯甲醛的摩尔