探析芳环上烷基取代基液相氧化的研究

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1、浙江大学化学工程与生物工程学系硕士学位论文芳环上烷基取代基液相氧化的研究姓名：文飞申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李希20100305摘要烷基芳烃的MC液相催化氧化过程是石油化工领域最重要的过程之一，它的主要特点是以Co／Mn／Br三元催化体系为催化剂，有机羧酸为溶剂，空气或氧气为氧化剂，通过液相催化氧化将烷基芳烃化合物氧化成为相应的醛或者羧酸类化合物。本文主要针对甲苯、异丙苯和2,6．二异丙基萘的液相催化氧化过程进行了研究。甲苯液相氧化过程以钴．锰．溴为催化剂，通过空气氧化甲苯制备苯甲醛。本文详细考查了不同溶剂、甲苯初始浓度、催化剂浓度、催

2、化剂配比和反应温度对甲苯液相氧化的影响，并根据甲苯液相氧化反应机理建立了动力学模型，较好的拟合了实验数据。研究发现甲苯氧化速率和甲苯初始浓度遵循表观级数趋于零的动力学规律，甲苯初始浓度减小，苯甲醛的最高收率增加，达到此收率的反应时间减小；催化剂浓度增加，苯甲醛的最高收率也随之增加；催化剂配比对苯甲醛的最高收率影响不大，增加钴锰比会在一定程度上抑制甲苯各步反应速率；甲苯和苯甲醛的活化能相差不大，很难通过改变反应温度来提高苯甲醛的最高收率。由于2,6．二异丙基萘液相氧化过程非常复杂，所以本文首先选取异丙苯作为模型物，研究异丙苯液相氧化反应机理，并确定异丙苯

3、初始浓度、催化剂浓度和反应温度对异丙基氧化的影响，在此基础上通过正交实验确定半连续过程2,6．二异丙基萘进料流量、催化剂浓度、催化剂配比和反应温度的影响，继而考查了助催化剂、金属离子添加剂和含氮化合物对于提高2,6．萘二甲酸收率的影响。结果发现几种因素对2,6．萘二甲酸收率的影响排序为：反应温度>进料流量>催化剂浓度>钴锰配比，太高的反应温度会造成萘环开裂，反应温度太低则中间产物不能完全氧化，所以比较适合的反应温度为170℃。进料流量越小对提高产品收率越有利，不过在低流量下继续降低进料流量影响不大，合适的进料流量为5ml／min，催化剂浓度越高，2,6

4、一萘二甲酸的收率越高，钴锰比对2,6．萘二甲酸的影响不大。关键词：甲苯，2,6．二异丙基萘，2,6．萘二甲酸，动力学，液相催化氧化ⅡAbstractMCmethodisoneofthemostimportantprocessinthefieldofpetrochemicalindustry,inwhichhydrocarbonsRreoxidizedtoaldehydesandacidsllsil坞organicacidassolventinthepresenceofcatalystsconsistingofcobaltacetate，manganes

5、eacetateandbrominecompound．TheliquidphaSecatalyticoxidationoftoluene，cumeneand2,6一DIPNarediscussedinthispaper．Theeffectsofdifferentsolvent,initialconcentration,catalystdosage，catalystproportionandreactiontemperatureontheresultofoxidationoftoluenewereanalyzed，andkineticmodelwerec

6、arriedout．Itcouldbeseenfromtheresultthattheoxidationrateoftoluenedidn’tvarysignificantlywiththechangeoftolueneconcentration,thehighestyieldofbenzaldehydeincreaSedwiththedecreaSeoftolueneconcentrationandtheincreaSeofcatalystdosage；catalystproportionhadnosignificantinfluenceonthey

7、ieldofbenzaldehyde，andtheoxidationoftoluenecouldbeinhibitedbyincreasingCo／Mn；thereWaSnosignificantdifferencebetweentheactivationenergiesoftolueneandbenzaldehyde，andtheyieldofbenzaldehydecouldnotbeimprovedbychangingreactiontemperature．Astheoxidationprocessof2,6一DIPNaledifficult，c

8、umenewereselectedasthemodeltointerprettheoxidat