12.甲苯液相氧化制苯甲酸6.doc

实验 12 1. 了解芳烃液相催化氧化的反应特点和影响因素,气液反应器的特点; 2. 掌握气液反应的一般规律和甲苯液相氧化的实验技术; 3. 认识均相络合催化在化学工业中的重要意义。,白色鳞状结晶或针状结晶,具有安息香或苯甲醛的气味。苯甲酸除以苯甲酸钠的形式作为食品、化妆品和饮料等防腐剂外, 还是基本有机合成的重要原料。用它可以合成医药、染料、增塑剂、农药和树脂等, 如苯甲酸与一缩二乙醇、苄醇等反应生成酯,作为 PVC 一类塑料的增塑剂。苯甲酸工业生产方法有三种: 甲苯液相空气氧化法、苄川三氯水解法和邻苯二甲酸酐脱羧法。其中甲苯液相空气氧化法由于技术成熟,原料易得,应用最为广泛。甲苯液相氧化反应过程是以自由基机理进行的, 首先在催化剂的作用下进行引发, 然后再进行链的增长生成过氧化物, 最后终止反应。过氧化物不稳定会分解成醛, 而苯甲醛在反应体系中极易进一步氧化成酸。甲苯液相空气氧化化学反应式为: 在工业上,采用的反应器为鼓泡式反应釜或反应塔,压缩空气作氧化剂,乙酸、环烷酸、硬脂酸和异辛酸等的钴盐或锰盐为主催化剂,溴化物为促进剂,反应条件为温度 120 - 160 ℃, 压力 - 左右, 反应产物中除了有苯甲酸外, 还有 -l% 的苯甲醛和少量的苯甲酸苄酯。工业上甲苯转化率约为 80-90% , 选择性为 90% 以上, 氧化液经分离精馏得到粗品,经结晶精制可得到成品。本实验装置模拟工业生产中的氧化反应单元装置, 采用鼓泡塔为气液反应器形式, 通过实验操作,了解工业生产苯甲酸的工艺流程和气液反应器的特点。, Co 含量为 11% 的环烷酸钴为催化剂, 苯甲醛为引发剂。实验装置实物图见图 2-12-1 。实验流程见图 2-12-2 , 来自空压机 1 的压缩空气由单向阀 2 进入缓冲罐 3, 然后由鼓泡塔 4 下端进入鼓泡塔进行鼓泡反应, 反应中生成的水和夹带出的甲苯进入冷凝器 5 进行冷凝, 气体与冷凝液冷凝器 5 下部进行气液分离, 液相进入油水分离器6 进行油水分离, 油相甲苯由回流管 7 回流到反应器中部。气相经尾气阀 8 减压后进入气体流量计 9后放空。冷凝器为不锈钢列管式, 冷却水走壳程, 物料走管程。反应器为不锈钢材质, 外壁缠有电热带以给反应器供热,反应器内的温度测定与控制由 XMT - 3000 数字式智能温度控制器进行控制。空压机输出压力由表 P1 指示, P2 为反应压力。反应温度由热电偶 K 测量, 并由温度控制仪 12 显示和控制。图 2-12-1 实验装置实物图图 2-12 -2 实验装置流程示意图 1. 空气压缩机 2. 单向阀 3. 缓冲罐 4. 鼓泡塔 5. 冷凝器 6. 油水分离器 7. 回流管 8. 尾气阀 9. 流量计 10. 进料阀 11. 进料漏斗 12. 温度控制仪 P1. 空气压缩机压力表 P2. 反应鼓泡塔压力 K. 热电偶 V1. 进气阀 V2. 出料阀 V3, V4. 1. 用烧杯量取 250ml 左右甲苯并用天平称重(W0), 用针筒将 l 左右催化剂加入反应液中并同时加入苯甲醛 3-5mL ,然后混合均匀。 2. 完全