对叔丁基甲苯液相催化氧化的研究
对叔丁基甲苯(PTBT)氧化反应生成的主要产物有对叔丁基苯甲醛(PTBD)和对叔丁基苯甲酸(PTBA)，它们都是有机合成工业中的重要中间体，广泛应用于化工合成和精细化工产品行业。本文研究了钴络合物(Ⅱ)、钴络合物(Ⅲ)、不同配比的钴络合物(Ⅱ)和锰络合物(Ⅲ)以及CoSBA-15作催化剂对PTBT液相氧化反应的催化性能及规律。 首先，本文考察了常压、无溶剂、钴络合物(Ⅱ)为催化剂条件下，空气流量、反应温度及催化剂用量对催化体系的影响。发现空气流量达到150mL/min时可满足反应需氧量，消除传质对反应的影响;提高温度可加快反应速率，有利于PTBA生成;PTBT的转化率随催化剂用量的增加而先增大后减小，PTBA的收率随催化剂用量增加而增大，但当催化剂用量大于30ppm时，PTBA收率差异不大。确定的最优工艺条件为:空气流量150mL/min、反应温度150℃、催化剂用量30ppm，在此条件下，反应8h，PTBT转化率为54.9％，PTBA收率达94.8％。另外，本文结合该体系的反应机理，建立了动力学模型，并根据不同温度下反应物与产物的浓度变化，拟合了动力学参数。 其次，在上述最优工艺条件下，对比钴络合物(Ⅱ)与钴络合物(Ⅲ)的催化活性，发现二者对PTBT液相氧化具有相似的催化效果。此外，本文考察了钴络合物(Ⅱ)和锰络合物(Ⅲ)对PTBT液相空气氧化反应的协同催化作用。结果表明，钴锰协同作用与其配比有密切关系，对反应速率和氧化产物分布都存在影响。在钴锰质量含量比为1∶1时，反应前期的反应速率较其他钴锰配比条件要快;在钴锰质量含量比为1∶3时，PTBT氧化合成PTBD的收率明显高于催化剂为钴络合物(Ⅱ)的情况。由此可见，调节钴锰配比可实现PTBT的选择性氧化。 最后，本文采用水热合成法合成了CoSBA-15分子筛催化剂，并采用XRD、N2吸附、热重分析手段对其结构进行表征。分别用O2、H2O2和叔丁基过氧化物(TBHP)作氧化剂，将CoSBA-15分子筛用于PTBT液相选择性氧化合成PTBD的反应中，结果表明，该催化剂在NHPI作用下，能将PTBT选择性的氧化为PTBD，在70℃下反应5h，PTBT的转化率为32.9％，PTBD的收率达73.6％。
对叔丁基甲苯;液相氧化反应;催化性能;CoSBA-15催化剂
浙江大学
硕士
工业催化
陈纪忠
2012
中文
TQ203.2;TQ241.12
85
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）