环流反应器中催化氧化均三甲苯制均苯三甲酸的研究

摘要

采用自行设计的环流式鼓泡塔反应装置，以乙酸作溶剂，以乙酸钴和乙酸锰作催化剂，以四溴乙烷为引发剂，研究了均三甲苯气液相催化空气氧化合成均苯三甲酸的反应及相关的工艺过程。对于半连续反应方式实验，我们分别考察了温度、压力、溶剂比、催化剂配比、溶剂含水量等因素对反应收率的影响，并结合产品酸值分析结果，对上述反应条件进行优化，结果如下：215℃～220℃，2.05MPa左右，均三甲苯：Co(质量比)为100：0.7～1.0，Co：Mn：Br(质量比)为1：0.6：3，溶剂：均三甲苯(体积比)5.5：1，溶剂水含量为6％～7％。最后利用得到的优化条件进行连续反应，产品质量收率高达140％以上，酸值均高于780mgKOH/g。对所合成的固体产品，分别采用红外光谱、气质联用、气相色谱、酸值滴定等分析手段进行了表征；对反应尾气采用双柱串联、分别TCD检测的方法分析其中的O2和CO2含量；采用以DMF为内标物，气相色谱FID定量分析母液中均三甲苯和乙酸的含量，还用同样的方法定量分析了固体产物快速酯化法得到的溶液中均苯三甲酸三甲酯的含量，进而确定了固体产物中均苯三甲酸的纯度。此外，本文还在固体产物提纯、乙酸和催化剂回收方面作了相应探索工作：采用水洗方法纯化固体产物，不但可以去除乙酸气味，改善产品颜色，还大大提高了固体产品的酸值；母液采用简单精馏后，回收乙酸纯度可达92％，可以和冰醋酸混合使用；催化剂用高效的离子交换树脂法进行回收，可以在很大程度上降低废液中重金属离子含量。

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前言

第一章文献综述

1.1烷基芳烃氧化反应

1.1.1烷基芳烃氧化反应概述

1.1.2烷基芳烃氧化合成芳香族羧酸方法

1.2烷基芳烃气液相催化空气氧化法

1.2.1烷基芳烃气液相催化空气氧化法概述

1.2.2烷基芳烃气液相催化空气氧化法机理

1.2.3烷基芳烃气液相催化空气氧化法影响因素

1.3均苯三甲酸的合成

1.3.1均苯三甲酸性状与用途

1.3.2均苯三甲酸的合成方法

1.3.3气液相催化空气氧化合成均苯三甲酸工艺

1.3.4存在的问题和发展趋势

1.4本文研究的目的和重点

第二章实验原理与氧化反应器

2.1实验原理

2.1.1均苯三甲酸的合成

2.1.2均苯三甲酸的提纯

2.1.3分析方法

2.2氧化反应器

第三章实验部分

3.1主要原料及试剂

3.2实验仪器

3.3实验过程

3.3.1实验准备

3.1.2氧化反应

3.1.3后处理部分

3.3.4实验分析

第四章实验结果与数据处理

4.1气体TCD分析

4.1.1原料气分析

4.1.2尾气分析

4.2母液分析

4.3产品鉴定与分析

4.3.1红外定性分析

4.3.2质谱定性分析

4.3.3气相色谱定量分析

4.3.4酸值和白度分析

4.4主要副产物鉴定分析

4.5影响反应的重要因素

4.5.1温度

4.5.2压力

4.5.3催化剂配比

4.5.4溶剂含水量

4.5.5溶剂比

4.5.6进料方式

第五章结论

参考文献

符号对照表

发表论文和科研情况说明

致谢