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苯甲醛生产绿色工艺研究

王毅

  苯甲醛是一种重要的有机中间体,目前甲苯氯化水解仍然是苯甲醛的主要生产路线,但存在产品收率低、质量差和污染严重等缺陷。本文通过系统研究氯化和水解两个关键反应步骤的工艺和动力学,力求为开发甲苯氯化水解生产苯甲醛清洁工艺奠定基础。因为拟采用新型反应精馏耦合技术进行苄叉二氯的生产,研究氯化苄氯化工艺和动力学对于反应精馏塔的设计很有必要。在内环流反应器中,通过改变反应温度和通氯量,考察了对氯化苄转化率和苄叉二氯收率的影响,实测了在苄川三氯含量低于2%的范围内氯化苄、苄叉二氯、苄川三氯的浓度随时间的变化关系,发现采用氯化苄氯化生产苄叉二氯的产物分布与甲苯直接氯化有所不同,苄川三氯含量为2%时所对应的苄叉二氯含量达到65%,远高于甲苯直接氯化的值,这对于目的产物苄叉二氯的生产是有利的,同时也为苄叉二氯生产工艺条件的确定提供了依据。通过对氯化苄光氯化反应机理和宏观状态的分析,建立了氯化苄氯化的连串反应动力学模型。经参数估计,得出了连串反应的宏观反应速率常数和活化能,在950C~1250C温度范围内,两步反应活化能分别为Ea1=28.14kJ/mol、Ea2=58.37kJ/mol,模型与实验数据吻合较好。苄叉二氯的水解是一个非均相气-液-液反应,为避免原有锌盐催化剂可能造成的重金属污染,采用一种新型相转移催化剂,进行了苄叉二氯水解反应可行性、反应工艺及动力学的研究。结果表明,这种催化剂对水解反应的催化效果好,反应速度快、产品收率高,是完全适用的;通过改变反应温度的实验,发现温度提高可以加快水解速度,适宜的水解温度应该在1000C至沸腾温度之间,温度的提高对苯甲醛的选择性没有影响;分别用新鲜水和盐酸作为水解介质进行比较试验,发现循环盐酸完全可以充当水解介质,对反应速度和苯甲醛收率均无不良影响。这些工艺研究的结果,均为水解工艺的清洁化提供了依据。根据水解反应的特点,提出了简化的苄叉二氯水解反应拟一级动力学模型,经参数估计,得出了水解反应的宏观反应速率常数和活化能,在900C~1100C温度范围内,反应活化能为E1=17.73kJ/mol,模型计算值与实验值吻合较好。……   
[关键词]:氯化苄;苄叉二氯;氯化;苯甲醛;水解;动力学
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京工业大学2003年