12甲苯液相氧化制苯甲酸6

1、实验12甲苯液相催化氧化制苯甲酸一实验目的认识芳烃液相催化氧化的反应特色和影响因素，气液反应器的特色；掌握气液反应的一般规律和甲苯液相氧化的实验技术；认识均相络合催化在化学工业中的重要意义。二实验原理苯甲酸又名安息香酸，白色鳞状结晶或针状结晶，拥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。用它能够合成医药、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

2、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，第一在催化剂的作用下进行惹起，尔后再进行链的增添生成过氧化物，最后停止反应。过氧化物不牢固会分解成醛，而苯甲醛在反应系统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O.5-l%的苯甲醛和少量的苯甲酸苄酯。工业上甲苯转变率约为80-90%，选择性为90%以上，氧化液经分别精馏获取粗品，经结晶精制可获取成品。本实验装置模拟工业生产中的氧

3、化反应单元装置，采用鼓泡塔为气液反应器形式，经过实验操作，认识工业生产苯甲酸的工艺流程平和液反应器的特色。三实验装置流程和试剂本实验采用空气作为氧化剂，Co含量为11%的环烷酸钴为催化剂，苯甲醛为惹起剂。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，尔后由鼓泡塔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下部进行气液分别，液相进入油水分别器6进行油水分别，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。

4、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P1P22放空35918V111E-66KV310V447XMT-3000加热器12V21.空气压缩机2.单向阀阀9.流量计10.进料阀应鼓泡塔压力图2-12-2实验装置流程表示图3.缓冲罐4.鼓泡塔5.冷凝器6.油水分别器7.回流管11.进料漏斗12.温度控制仪P1.空气压缩机压力表K.热电偶V1.进气阀V2.出料阀V3，V4.放水阀8.尾气P2.

5、反四实验步骤及解析方法1用烧杯量取250ml左右甲苯并用天平称重(W0)，用针筒将0.5ml左右催化剂加入反应液中并同时加入苯甲醛3-5mL，尔后混杂平均。2完好打开尾气阀8和进料阀10，将物料由进入漏斗11加入到鼓泡塔4中，尔后将进料阀10关闭，关小尾气阀8。3开启温控加热装置将温度设定到90，开启空压机向塔内鼓泡，压力到达0.4MPa左右。并记下开始时间。4当反应塔内温度到达90时将温度设定到110-125，后，同时调治尾气阀9，使反应系统的压力在0.40.6MPa之间平和体流量控制在100-150L/h之间。记录实验过程中的各种参数值。5到必然的反应时间(约3-5小时)后，停止对反应器加

6、热，连续通气对反应器进行降温。6反应器温度到达80时打开阀门V2进行出料，将反应液放到三角瓶中称重获取反应液重量(W1)。苯甲酸含量的测定（酸碱滴定方法）1）从热的反应液中迅速移取2ml液体到早先精确称量过重量的三角烧瓶中。2）精确称量三角烧瓶和样品的重量，获取样品量G。3）在三角瓶中加入约50ml乙醇，震荡平均。4）滴加3-4滴1%酚酞溶液，用已知浓度的标准NaOH溶液进行滴定至终点，记下所用的碱液体积V。用无水酒精冲刷反应装置。进行数据办理，计算粗酸得率。五数据记录表2-12-1实验数据实验日期：气温：大气压：MPa甲苯w0(g)NaOH浓度样品量滴定体积酸含量x，出料量w1(g)G(g)

7、V(mL)mol/L0.26752.1358.212.52802.5789.712.3253表2-12-2实验操作记录时间压力1，MPa压力2，MPa反应温度，气体流量,L/H备注min00020.1100设定120200.410.40118.090400.410.41122.0100700.410.41121.01001000.410.41119.41001300.410.41120.01001600.410.41119.91001900.410.41120.51002200.410.41120.91002400.410.41119.6100设定202600.150.1170.00出料六数据

8、办理酸含量的计算xacid0.122NV/G2-12-1）式中：G：称量反应液样品量g，N：KOH溶液浓度mol/LV：所用碱液的体积ml粗酸得率yacid0.7541xacidW1/W0（2-12-2）式中：W0：甲苯进料量gW1：反应结束后物料的量g3.计算示例酸含量X1=0.122*0.2675*8.2/2.135=0.125=12.5%X2=0.122*0.2675*9.7/2.578=0.123=12.4%平均酸含量X=(x1+x2)/2=12.4%粗酸得率Y=0.7541*0.124*253/280=8.4%七实验结果与谈论1解析实验中出现的实验误差？2气液反应器有哪些种类?各有什

9、么特色?3增大通襟怀对反应有何影响?改用富氧作氧化剂如何?4反应中为何要加入苯甲醛？反应时为何要加压进行？5如何提高甲苯氧化的反应速度?如何增强气液间的传质?6工业上生产苯甲酸的工艺有几种?各有什么优缺点?7经过实验，你认为实验中有哪些地方能够进一步改进的?八实验注意事项1实验中襟怀不宜太大，防备出现大量的气液夹带。2反应中不得使反应压力低于0.2MPa，使得反应物料迅速气化。3出料时，注意反应器的温度在70-80较宜，并带0.1MPa的压力。4滴定的样品称量时要迅速，滴定过程中要注意不能够出现油水分别状态九参照文件1EG汉考克.甲苯二甲苯及其工业衍生物.北京：化学工业初版社，19872吕德伟.石油化工氧化反应技术与工艺.北京：烃加工初版社，1990附录有关物料的物性数据甲苯108-88-3C6H5CH3无色澄清易燃液体，有芳香味，极微溶于水，能溶于醇、氯仿、丙酮、冰醋酸等有机溶剂。分子量9214，沸点1106，熔点-95