金屬卟啉醋酸鈷復(fù)合催化空氣氧化對(duì)二甲苯反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、對(duì)二甲苯液相氧化反應(yīng)是在工業(yè)上是一個(gè)重要的反應(yīng),其主要氧化產(chǎn)物對(duì)苯二甲酸是合成聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)的主要原料,每年全球?qū)Ρ蕉姿岙a(chǎn)量為3000萬噸左右。目前,工業(yè)上大部分的對(duì)苯二甲酸是由MC工藝氧化對(duì)二甲苯生產(chǎn)的,該工藝是在醋酸中,150～250℃溫度下,鉆、錳、溴為催化劑催化對(duì)二甲苯空氣氧化。該工藝存在一些缺點(diǎn),如:使用污染環(huán)境和腐蝕反應(yīng)設(shè)備的溴為催化劑,醋酸溶劑在生產(chǎn)過程中被氧化成二氧化碳而大量消耗。從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的角度來看,

2、都需要開發(fā)一種新的氧化體系來克服對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)工藝的缺點(diǎn)。近年來,由于金屬卟啉仿生催化劑在碳?xì)浠衔镞x擇性氧化方面具有環(huán)境友好和優(yōu)良的產(chǎn)物選擇性等特點(diǎn)而倍受關(guān)注。本課題組姜權(quán)等人報(bào)道了金屬卟啉醋酸鈷復(fù)合催化空氣氧化對(duì)二甲苯反應(yīng)體系,該體系顯示了很好的催化效果。為了深入了解金屬卟啉醋酸鈷復(fù)合催化對(duì)二甲苯反應(yīng)機(jī)理及反應(yīng)中各因素是如何影響反應(yīng)速率的,我們必須研究反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。
　　 本文在本課題組以前研究的基礎(chǔ)上,在無溶劑條件下,以金屬

3、卟啉醋酸鈷復(fù)合催化空氣氧化對(duì)二甲苯反應(yīng)體系作為研究體系,系統(tǒng)的研究了金屬卟啉醋酸鈷復(fù)合催化空氣氧化反應(yīng)體系的機(jī)理及動(dòng)力學(xué)。本論文的主要工作如下:
　　 1、改進(jìn)了反應(yīng)釜裝置,通過設(shè)計(jì)反應(yīng)釜的連續(xù)取樣裝置大大提高了實(shí)驗(yàn)效率；同時(shí)改進(jìn)了對(duì)二甲苯液相分析方法,從而提高了分析的準(zhǔn)確性和減少了分析時(shí)間。
　　 2、通過實(shí)驗(yàn)研究提高金屬卟啉醋酸鈷復(fù)合催化空氣氧化對(duì)二甲苯反應(yīng)的對(duì)二甲苯轉(zhuǎn)化率和對(duì)苯二甲酸的選擇性,在排除氧氣的氣體傳質(zhì)阻

4、力影響后,研究了不同反應(yīng)條件下對(duì)二甲苯氧化反應(yīng)中各組分隨時(shí)間變化情況,為動(dòng)力學(xué)研究提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 3、結(jié)合本課題組原有機(jī)理,我們給出了完整的金屬卟啉醋酸鈷復(fù)合催化對(duì)二甲苯空氣氧化反應(yīng)機(jī)理。我們認(rèn)為金屬卟啉醋酸鈷復(fù)合催化對(duì)二甲苯空氣氧化反應(yīng)存在自由基逃逸和自由基捕獲兩種相互競(jìng)爭(zhēng)的途徑。
　　 4、首次從我們提出的金屬卟啉醋酸鈷復(fù)合催化空氣氧化對(duì)二甲苯反應(yīng)機(jī)理分析出發(fā),使用擬穩(wěn)態(tài)假設(shè)導(dǎo)出了金屬卟啉醋酸鈷復(fù)合催化空氣氧化