超临界二氧化碳中甲苯的选择性氧化反应研究
苯甲醛是重要的化学中间体,在化工领域有广泛的应用,传统的苯甲醛生产方法存在纯度低,产率低等不足,限制了苯甲醛的生产和应用。在超临界流体中进行的化学反应具有产物易分离,选择性高,反应速度快等特点。因此,利用超临界流体的特殊性质改善传统反应过程,成为人们关注的焦点。本文以甲苯和氧气为原料,对超临界二氧化碳中甲苯的选择性氧化反应进行了系统研究,实现了在超临界二氧化碳中苯甲醛的选择性合成。
本文首先采用高温高压可视相平衡装置,考察了甲苯、苯甲醇、苯甲醛以及苯甲酸等在超临界二氧化碳中的溶解性能。结果表明,甲苯在超临界二氧化碳中的溶解度较大,在反应条件下能与二氧化碳形成均相；苯甲醇、苯甲醛和苯甲酸在超临界二氧化碳中的溶解度随着物质极性的增强而降低。利用不同产物的溶解性差异,可实现超临界二氧化碳中甲苯的选择性氧化。对超临界二氧化碳无催化剂体系甲苯氧化反应进行了系统研究,依次考察了反应时间,体系压力、反应温度以及反应物料配比对反应选择性、转化率的影响,确定了较为适宜的工艺条件。并且,对不同体系下甲苯氧化反应过程进行了对比研究。结果表明,在超临界二氧化碳体系中,过度氧化反应得到了抑制,苯甲醇、苯甲醛和苯甲酸三种氧化产物的总选择性约为氮气体系中的3倍。为了改善超临界二氧化碳中甲苯氧化反应过程,对超临界二氧化碳中甲苯催化氧化反应进行了初步探索。研究发现,加入催化剂后,苯甲醛的选择性可达到25％,与无催化剂体系相比,甲苯的转化率可提高2-3倍。研究还发现,催化剂存在条件下,150℃时,甲苯氧化反应依然能保持较高活性。该结果对研究开发新型高效苯甲醛反应工艺有一定指导作用。
苯甲醛合成;二氧化碳;超临界流体;氧化反应
天津大学
硕士
化学工艺
张敏华
2010
中文
TQ224.122;TQ203.5
76
2011-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）