钴盐催化甲苯液相选择氧化反应研究进展

介绍了现阶段钴盐催化甲苯液相选择氧化所使用的各种工艺、钴盐和钴盐复合催化剂在有无溶剂或助剂作用下的催化情况。探讨了现阶段钴盐催化氧化甲苯所存在的催化剂活性,甲苯转化率、产品选择性以及纯度等问题,指出了未来钴盐催化氧化甲苯的发展方向应该是寻求一种高效绿色并且可以提高甲苯转化率、产物选择性的钴盐催化剂。     

钴盐催化甲苯液相选择氧化反应研究进展

介绍了现阶段钴盐催化甲苯液相选择氧化所使用的各种工艺、钴盐和钴盐复合催化剂在有无溶剂或助剂作用下的催化情况。探讨了现阶段钴盐催化氧化甲苯所存在的催化剂活性,甲苯转化率、产品选择性以及纯度等问题,指出了未来钴盐催化氧化甲苯的发展方向应该是寻求一种高效绿色并且可以提高甲苯转化率、产物选择性的钴盐催化剂。     

甲苯液相空气氧化制苯甲酸扩大实验报告

文中介绍了采用重金属盐为催化剂，溴化物为促进剂，甲苯液相空气氧化制苯甲酸扩大实验结果。     

钴盐催化甲苯液相选择氧化反应研究进展

苯甲酸、苯甲醛是甲苯催化、氧化的重要产物。在医药、香精和食品防腐剂等行业中,均有较为广泛的应用。甲苯在烃类化合物催化氧化反应中,占据较高的地位。目前钴盐催化甲苯液相选择氧化反应仍是化学催化领域中,具有挑战性的课题。基于此,本文主要从前人学者的相关研究角度,对钴盐催化剂研究成果加以总结。     

Co/Mn/Zr复合催化剂催化甲苯液相氧化

以乙酰丙酮锆或乙酸锆与乙酸钴和乙酸锰制备乙酸钴/乙酸锰/乙酰丙酮锆或乙酸锆(Co/Mn/Zr)三元复合催化剂。比较乙酸钴(Co)、乙酸钴/乙酸锰(Co/Mn)和Co/Mn/Zr催化剂体系对甲苯液相氧化反应的催化性能。结果表明:在催化剂中添加Zr可以降低反应温度,提高甲苯转化率和苯甲酸选择性。与乙酸锆相比,采用乙酰丙酮锆制得的Co/Mn/Zr具有较好的催化活性。在Co,Mn和Zr物质的量之比为5 5 1,Co与甲苯的物质的量之比为1 10 000,溶剂乙酸与甲苯质量比为1 2.3,反应温度160℃和反应压力1.4 MPa的条件下反应3 h后,苯甲酸选择性和甲苯转化率分别为80.2%和15.4%。     

甲苯液相催化氧化反应动力学

采用一套可无级调速的玻璃搅拌釜气液相反应器,通过改变搅拌速率考察了传质对甲苯液相氧化反应的影响,考察结果表明搅拌速率达到700 r/min时可基本排除传质的影响.在不同反应温度下进行了甲苯液相催化空气氧化的动力学实验研究,得到了反应物甲苯和主要反应产物苯甲酸、苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸苄酯的浓度随反应时间变化的数据.在已有动力学研究的基础上,根据甲苯及其主要产物的情况,提出了甲苯液相氧化的反应网络和分子反应机理,建立了相应的动力学模型.根据实验数据回归获得了动力学模型参数,动力学模型计算与实验数据吻合良好,甲苯氧化生成苯甲酸反应的活化能为49.4 kJ/mo.     

甲苯液相氧化反应过程的动力学研究

在直径Φ48mm 的鼓泡床反应器中对以醋酸钴(CO~(2+))水溶液为催化剂的甲苯液相空气氧化反应动力学进行了研究。结果表明,反应体系的活性时间随催化剂的用量的增大而线性增大,当 Co 含量大于2×10~(-2)%(mass)时,对反应影响较小。甲苯液相空气氧化反应的甲苯消耗动力学分别与甲苯浓度和氧溶解在甲苯中的浓度成一级反应.其宏观动力学活化能约为41 kJ/mol。氧在液相主体消耗的本征动力学活化能为57 kJ/mol,指前因子53.34m~3/(mol·s)。通过 Ha 数和效率因子η对反应动力学控制步骤进行分析,结果表明,Ha 小于0.1,η为0.606～0.728。反应主要发生在液相主体,受动力学控制,但传质仍对反应有影响。     

钴基吡唑配合物催化氧化甲苯制苯甲酸

采用氯化钴、溴化钴与吡唑类化合物反应制备不同钴基吡唑配合物([Co(dmBPM) X2](dmBPM=N,N′-二(3,5-二甲基吡唑)甲烷,X=Cl,Br)、[Co(H2Cbpz)2X2]·2H2O(H2Cbpz=N,N′-二吡唑甲烷,X=Cl,Br)、[CoX2(pz)4](pz=吡唑,X=Cl,Br)、[CoX2(dmpz)2](dmpz=3,5-二甲基吡唑,X=Cl,Br)),并利用核磁共振(NMR)、红外光谱(FT-IR)和元素分析(EA)对合成的配合物进行了表征.以乙酸为溶剂,考察乙酸钴和钴基吡唑配合物在甲苯氧气液相氧化反应中的催化性能及反应条件对催化性能的影响.结果表明,N,N′-二(3,5-二甲基吡唑)溴化钴(Ⅱ)的催化性能最好,其合适的反应条件为催化剂与甲苯物质的量之比1∶300,乙酸与甲苯质量比1.2、反应压力1.5 MPa和反应温度150 ℃,在该条件下反应140 min后,甲苯转化率和苯甲酸选择性分别为89.05%和92.35%.     

氧气分压对甲苯液相氧化的影响

在直径为48 mm的鼓泡塔反应器中,模拟工业条件研究了氧气分压对甲苯液相催化氧化生成苯甲酸反应的影响.结果表明,甲苯液相催化氧化反应在低氧气分压下对氧气是1级反应,随氧气分压增加,氧气的影响逐渐减弱,在高氧气分压区过渡为对氧气是0级反应.根据甲苯氧化的自由基链式反应机理,推导出了覆盖整个氧气浓度区的动力学方程,不仅可以很好地解释在不同氧气分压区氧气级数变化的现象,而且对反应过程的描述具有很高的计算精度,在145℃和155℃反应温度下的计算误差小于4%.     

甲苯液相氧化反应过程的模拟

甲苯液相空气氧化是环境友好的苯甲酸和苯甲醛生产工艺。根据在模拟工业条件下测定的动力学数据和观察到的实验现象,提出了该反应的反应机理和反应网络,建立了相应的动力学模型。根据该动力学方程,对现有工业生产过程进行了模拟,发现现有工业过程处于严重供氧不足的情况。提出了3种强化方案并分别对其进行了模拟计算和比较。模拟结果表明,通过增大空气供给量和采用富氧空气氧化均可有效强化现有工业生产过程。采用富氧空气氧化,其甲苯转化率可提高到22.24%,甲苯反应量可增大57%。采用增大空气量的方法,可提高甲苯反应量31%,甲苯转化率可提高到18.61%。若同时增大甲苯和空气负荷,甲苯反应量可提高71%。     

甲苯液相氧化过程中结垢的原因及其影响因素

甲苯液相空气氧化是环境友好的苯甲酸生产工艺.在SNIA苯甲酸生产过程中,CoC2O4•2H2O的生成导致甲苯氧化过程产生严重的结垢现象,严重影响生产的正常运行.通过液相色谱对反应中间产物进行检测,发现有痕量的对苯二酚、马来酸、草酸生成.对生成CoC₂O₄•2H₂O的可能途径进行了分析和研究,结果表明,通过苯、甲苯及其衍生物氧化生成草酸是导致结垢的主要原因.通过改变反应物组成及操作条件,对反应温度、操作压力、空速、催化剂用量、苯含量以及含水量等因素对结垢的影响进行了研究.结果表明,当生成苯甲酸的目标反应受到抑制时,结垢明显加剧.随着反应体系中的苯含量或含水量的增大,其结垢加剧.当催化剂浓度低于100 μg•g^-1时,随Co含量的增大,其结垢减轻.当反应体系中无苯甲酸时,反应受到抑制,结垢严重.当空气鼓气量低于4.0×10-3 m³•min^-1时,随空气鼓气量的增大,其结垢减轻.操作压力对结垢的影响较小.反应温度低于155 ℃时,反应受到抑制同时结垢加剧.     

乙酰丙酮盐催化甲苯液相氧化制苯甲醛的研究

以Co(acac)2为催化剂,研究其对甲苯液相空气氧化制苯甲醛的催化性能;考察了反应时间、反应温度、催化剂用量、钴锰配比等对苯甲醛浓度和收率的影响。结果表明,甲苯液相氧化反应是一平行连串的复杂反应,在反应初期(低甲苯转化率时),苯甲醛生成速率快、反应液中苯甲醛浓度迅速升高,之后趋于一稳定值,浓度变化不大,但因苯甲醛易被深度氧化生成苯甲酸,苯甲醛收率随着转化率提高而下降。反应温度对苯甲醛浓度和收率影响甚微。与醋酸钴、环烷酸钴等催化剂相比,Co(acac)2催化剂具有催化剂用量较小和腐蚀作用较轻的优点,适当添加Mn(acac)2有利于提高苯甲醛的收率。     

液相氧化对叔丁基甲苯合成对叔丁基苯甲酸

以对叔丁基甲苯(PTBT)为原料,醋酸钴为催化剂,无溶剂液相氧化法合成对叔丁基苯甲酸(PTBA)。引发剂乙醛明显缩短了诱导期;反应的适宜温度为170℃,反应100 min后PTBA收率为50%,其选择性为98%;确定了170℃时反应级数n为一级,仅与PTBT浓度有关,速率常数k=21.7×10-3min-1。     

甲苯液相氧化动力学研究

建立了一套甲苯液相空气氧化的连续反应装置,在工业条件下进行了动力学实验研究。在排除氧气、催化剂质量分数等影响因素下,建立了反应动力学模型,并回归得到模型参数。用该模型计算得到的甲苯转化率和实验结果对比,最大误差4.72%,平均误差2.36%。研究结果表明,甲苯转化率受温度和停留时间的影响较大,尤以温度影响更为明显;主产物选择性受温度和停留时间的影响较小,但停留时间延长,会加剧苯甲醛向苯甲酸转化。     

甲苯液相空气催化氧化技术研究进展

介绍了甲苯液相催化氧化的反应机理、反应动力学模型和催化剂的研究进展;叙述了近年来在催化剂的研制、利用纯氧或富氧工艺、强化反应等方面的新技术.认为现有的生产技术有待于进一步改进,使用新型或复合催化剂、开发富氧或纯氧氧化工艺是降低成本、提高产品质量和生产能力的发展方向,并可借鉴其它液相氧化研究中出现新技术.     

甲苯液相选择氧化反应催化剂研究进展

以过渡金属氧化物及其负载型催化剂、杂多酸及其负载型催化剂、过渡金属络合物及其负载型催化剂、沸石分子筛基催化剂、超临界CO2介质催化反应体系为线索,评述了各类甲苯液相选择氧化反应催化剂的特性和近年来的研究进展,展望了甲苯液相选择氧化反应催化剂的发展方向,提出以反应对催化剂的结构和性质为指导来研制高效、绿色的催化剂仍是甲苯液相选择氧化反应的关键。     

铜修饰的石墨氮化碳材料催化甲苯液相氧化反应

采用浸渍-焙烧法制备了铜修饰的石墨氮化碳材料Cu-C_3N_4。用XRD、BET、FT-IR及ICP等手段对催化剂的结构及组成进行了表征。考察了以H_2O_2为氧化剂,Cu-C_3N_4对甲苯氧化反应的催化性能,研究了反应条件对催化甲苯氧化反应的影响。在优化的条件下,甲苯转化率达到18.3%,苯甲醇、苯甲醛及苯甲酸的总选择性达到79.4%。     

甲苯液相催化氧化过程稳态模拟

通过分析甲苯氧化反应的特点,依据反应动力学模型和物料衡算关系,提出了对甲苯液相催化氧化过程进行稳态模拟的方法,研究了稳态连续操作时反应温度、进料甲苯流量等操作条件对苯甲酸浓度的影响。采用的反应动力学模型考虑了苯甲醛、苯甲醇等组分对反应的影响,并用生产数据对反应动力学参数进行了重新回归。使用回归得到的动力学参数进行稳态模拟,结果显示：苯甲酸质量分数的计算值与测量值的相对误差在5%以内。