甲苯液相空气氧化及双氧水氧化制备苯甲醛的研究的任务书.docx

甲苯液相空气氧化及双氧水氧化制备苯甲醛的研究的任务书
任务书
一、研究背景
甲苯是一种重要的有机化工原料，广泛用于合成苯乙烯、对苯二甲酸、酞菁色素等化合物。其中，苯甲醛是甲苯的重要衍生物之一，广泛应用于香料、色料、医药、杀虫剂等领域。传统的苯甲醛制备方法是通过甲苯氧化反应得到苯甲醛和二甲苯，然后再通过分离和加氢实现苯甲醛的单一产物。但是，这种生产方法存在废水、废气排放多、分离难度大等问题。
近年来，液相氧化制备苯甲醛逐渐受到人们的关注，可以通过氧化剂氧化甲苯，直接得到苯甲醛并且废气排放量较少。目前，常用的液相氧化方法有空气氧化和双氧水氧化两种。其中，空气氧化法使用氧气氧化剂，但氧气获取不便、加压装置需耗费大量能源等问题限制了其在工业上的应用。而双氧水氧化法使用双氧水作为氧化剂，容易获得，不需要加压装置，因此具有广泛的应用前景。
本研究旨在通过甲苯的液相氧化制备苯甲醛，并比较空气氧化和双氧水氧化两种方法的优缺点，为开发高效、环保的甲苯液相氧化制备苯甲醛工艺提供参考。
二、研究内容
1.选择适宜的添加剂，控制反应条件，进行甲苯液相空气氧化实验。
2.选择适宜的双氧水浓度，控制反应条件，进行甲苯液相双氧水氧化实验。
3.通过气相色谱和液相色谱分别检测两种氧化方法产物的苯甲醛含量及选择性。
4.比较空气氧化法和双氧水氧化法的氧化效率、产品纯度、工艺成本等优缺点。
5.根据实验结果，优化气相色谱和液相色谱检测方法。
三、实验设计与方案
1.实验仪器：反应釜、磁力搅拌器、温度计、分光光度计、气相色谱仪、液相色谱仪等。
2.实验试剂：甲苯、空气、双氧水、乙酸钠、乙醇、氢氧化钠、苯甲醛等。
3.甲苯液相空气氧化实验：
（1）取适量甲苯放入反应釜中，加入0.5mol/L乙酸钠和0.5mol/L氢氧化钠的混合溶液，并加入适量氧化剂（空气）。
（2）设置反应温度、氧气流量等实验参数，开始反应。
（3）反应结束后，对产物进行GC检测，得到苯甲醛的含量与选择性。
4.甲苯液相双氧水氧化实验：
（1）取适量甲苯放入反应釜中，加入0.5mol/L乙酸钠和0.5mol/L氢氧化钠的混合溶液，并加入适量氧化剂（双氧水）。
（2）设置反应温度、双氧水浓度等实验参数，开始反应。
（3）反应结束后，对产物进行HPLC检测，得到苯甲醛的含量与选择性。
5.数据处理及比较
对两种氧化方法得到的实验数据进行分析，评估其优异性、可行性和应用前景，并提出相应的建议和改进意见。
四、研究意义和预期结果
本研究将探究甲苯的液相氧化制备苯甲醛的可行性和优越性，为现有的苯甲醛制备方法提供了一个新途径。通过比较空气氧化和双氧水氧化法的优缺点，将对甲苯液相氧化制备苯甲醛工艺的发展提供重要的参考和建议。
预期结果：
1.实验设计符合标准规范，具有完整性和可行性。
2.通过两种氧化方法得到的苯甲醛产率、纯度、选择性等性能指标得出比较结论。
3.根据实验结果，优化气相色谱和液相色谱检测方法，提高实验精度和准确性。
4.提出使用双氧水氧化方法制备苯甲醛的建议，并指出其在工业上的应用前景。
五、实验安全注意事项
1.甲苯等试剂具有毒性，请注意个人防护。
2.实验过程中，注意观察反应釜和气罐压力变化，防止压力过高。
3.反应结束后，将反应物处理干净，以避免对环境造成污染。
六、研究进度安排
第一周：查阅相关文献，进行实验前准备。
第二周：进行甲苯液相空气氧化实验，得到实验数据。
第三周：进行甲苯液相双氧水氧化实验，得到实验数据。
第四周：对两种不同氧化剂的实验数据进行对比分析，得出结论，并进行数据处理和比较。
第五周：整理实验结果，撰写实验报告。
七、参考文献
1.Chiang,H.,Wu,P.H.,Huang,C.H.,&Sun,Y.C.(2005).Catalyticconversionoftoluenetobenzaldehydeinatrickle-bedreactor.Journalofhazardousmaterials,121(1-3),47-50.
2.Roper,J.C.,&Adcock,J.L.(1978).Vaporphaseoxidationoftoluenetobenzaldehyde.Industrial&EngineeringChemistryFundamentals,17(1),21-28.
3.Sim,D.S.,&Lee,J.S.(2014).Enhancementofselectivityintheoxidationoftoluenetobenzaldehydeusingbenzotriazoleasaninhibitor.ChemistryCentralJournal,8(1),7.
4.Liu,P.,Zheng,N.,Zhang,W.,&Xu,Y.(2013)