年产1000吨的苯甲醛生产工艺(14)

毕业论文 年产1000吨苯甲醛生产工艺

第2章 工艺路线简介

本设计采用近临界水法实现苯甲醛生产的工业化，由于水在近临界条件下，t =250~350°C、p≥p0(p0为饱和蒸汽压)，具有较低的介电常数, 并且氢键能力减弱, 使得近临界水具有有机溶剂的特性，能溶解有机物，而且对氧也具有很大的溶解度。甲苯在308°C 可以与水完全互溶[15,16]，因此，近临界水、甲苯和氧可以共存于一相，形成均相体系，使原来的非均相反应转变为均相反应，极大地提高了反应速率。与超临界水相比较，近临界水更具有实际可操作性[17]。所以我们利用近临界水作为甲苯氧化反应的溶剂，并详细研究了一些影响因素对苯甲醛收率的影响。实验结果表明，在近临界水中，采用过氧化氢作为氧源氧化甲苯，不需要昂贵的催化剂。此反应不但可以克服非均相反应的缺点，并且利用水作溶剂，对环境无污染，是一种环境友好的直接氧化合成苯甲醛的新方法。 2.1 近临界水法制取苯甲醛的基础

2.1.1 近临界水法制取苯甲醛的机理

对于近临界水法中的化学反应可以由下列的式子构成：

k1

C7H8 (O) C6H5CH2OH

k2C6H5CH2OH (O) C6H5CHO H2Ok3C6H5CHO (O) C6H5COOHk4C6H5COOH (O) C6H5OH CO2

(1)(2)(3)(4)(5)(6)

C7H8 (O) C6H4(OH)CH3

k6C7H8 15(O) 3CO 4CO2 4H2O

k5

本设计的反应机理为（1）（2）（3）式，主要的反应物为甲苯和工业级双氧水，反

应压力为22Mpa，最佳反应温度为345℃，最佳反应时间是55min,最佳双氧水与甲苯的摩尔比为3.5。

除甲苯、苯甲醛和苯甲酸之外,其他有机物检出量均非常少，因此近临界水中氧化反应动力学方程可简化成下述一级串联反应[18]：

K1K2

T（甲苯） BA（苯甲醛） BAC（苯甲酸）

2.1.2 近临界水法制取苯甲醛的条件选择 （1） 反应温度的影响

实验结果显示，反应温度对反应结果的影响是非常显著的。甲苯选择性氧化生成苯甲醛反应的焓变小于零，反应过程的吉布斯自由能变也小于零，因此该反应为强放热反应，并且低温对反应的选择性有利。但是甲苯分子本身具有较高的化学稳定性，提高反应温度，可提高活化能和反应速度，进而提高苯甲醛的收率。