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苯甲醛是一种重要的有机化工原料,它广泛应用于医药、食品、香料、颜料等行业,目前生产苯甲醛的方法为甲苯氯化水解法,但因为这种工艺条件生产出的苯甲醛含氯,因此它的用途受到了很大限制.我们试图寻找一种合理经济的工艺生产苯甲醛,甲苯液相空气选择性氧化制备苯甲醛这一工艺很值得进一步研究,就其原料成本来说,使用价格低廉的甲苯和空气为原料来生产附加值高的苯甲醛,经济上可行,就其产量来说 苯甲醛的收率在实验室的间歇反应操作条件下可以达到13.1%,如果进行投产时,甲苯原料和催化剂可随时进行回收利用,这种方法将会填补国内一项空白. 本论文就影响反应结果的各项因素进行了讨论,并进行了动力学分析和反应器的选型试验,并设计均匀实验找到优化条件。 通过对催化剂的种类和用量实验得出:以钴盐催化剂效果为最好,钒催化剂稍低于钴催化剂,而若单独使用锰催化剂,反应的引发时间长且产物收率很低。钴盐中负离子对反应影响是有机负离子的优于无机负离子,并且有机钴盐溶于甲苯,易于操作,在实验室条件下我们选择WULCo。在催化剂用量多时,可考虑使用钴和锰按一定的比例使用,使经济上趋于合理。而经过用量实验,我们使用催化剂WULCo量中钴的质量百分含量应小于0.3%(相对与400克的进料)在所选的量范围内,催化剂量增大,产品收率加大,但是如果用量过多的话,焦油量变大,会给反应的后处理造成困难。助催化剂的作用不可忽略,根据实验结果表明不添加溴试剂时,反应几乎无反应,溴化钾、溴化钠的催化作用类似,溴化铵稍好,它们的催化作用优于四甲基溴化铵、四丁基溴化铵,而使用BRNBS做助催化剂时,首先发现实验中产生的焦油及固体物明显少于其它溴化物,反应器不易堵,后处理操作方便,并且引发时间短,反应稳定,收率较好,因此可以把它作为一种新的添加剂来研究。实验中还发现自升温开始便开始均匀通气和升温至反应温度后,再打开蛇形减压器的阀门这两种通气方式对反应结果的影响不同,后者进行的反应引发时间要比前者短。实验数据表明为保证反应的顺利进行,反应温度不能低于150℃。随反应温度的升高,甲苯转化率持续升高,而苯甲醛选择性先升高到一个峰值继而降低,其收率也有类似变化。160~180℃这个范围为最适宜。在这个的反应过程中,时间对产物收率的影响曲线类似二次曲线,随时间先增大后减小。空气流量的增加会导致吸氧量的增加,提高传质的速度。在1L/min流量范围之内,到达相同产率的时问,随空气流量的增加而缩短。通过反应器实验和动力学数据的理论分析可得出甲苯液相选择性空气氧化制苯甲醛的反应在填料说筛板塔和迎’(搅拌釜小的八门参数均在0.02~:r他*内,地1’小速反应。反应对于甲苯是一级反应,氧气为零级,反应速率常数为 5.8689X10”‘1llin“’。继续分析该反应的其它参数,得出的结论是,在该条件下,反应受川际传质和液则上体反应的共同控制,选用筛板塔和通气搅拌釜为好,不能采用填料塔做反应器,通气搅拌釜较筛板塔更优。以wULC。为催化剂,以BRNBS为添加剂,空气流量稳定为0.37L/mi n的条件下,反应温度在180士5℃范围内,选择钻原子、澳原子的质量百分含量及反应时间三个因素的五个水平安排均匀实验,得回归方程:夕一16.65+13.gXI+1.10XZ-0.029X3,催化剂用量和反应时间 对产率的影响较演化物用量的影响显著,在均匀实验所涉及的时间范围内,苯甲醛产率随催化剂用量和温化物用量的增大而增加,而随反应时问的增加略有下降。当钻原子的质显百分会见为0.25%W山厂。为12.5光),谈原子的质员百分含员为().5%(*州!以为Zg.以)克),反应4小时ZO分方正,米甲醛j 率工达13.1%0经平复实验,纳出/实。。*一靠,高于文献值。甲苯液川选择性空气氧化制各来川地的工艺过W十分人有!_业化的潜力。