CoX型分子篩懸浮空氣氧化苯乙烯合成環(huán)氧苯乙烷工藝放大研究.pdf

1、苯乙烯氧化是生產(chǎn)環(huán)氧苯乙烷和苯甲醛的綠色清潔工藝，該反應(yīng)會(huì)依所用氧化劑和催化劑的不同而得到不同類型的副產(chǎn)物。有研究表明，以Co2+離子與分子篩離子交換物為催化劑，O2為氧化劑的苯乙烯催化氧化反應(yīng)，其產(chǎn)物主要為環(huán)氧苯乙烷和苯甲醛，兩者均為重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。該反應(yīng)體系具有催化活性高、反應(yīng)條件溫和、成本較低及基本無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，有“綠色技術(shù)”之稱，值得對(duì)其進(jìn)行深入的研究。作為河南省基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：0923

2、00410062)的一部分，本文在南京工業(yè)大學(xué)小試研究基礎(chǔ)上，使用南京工業(yè)大學(xué)制備并提供的高活性、高穩(wěn)定性的CoX催化劑，進(jìn)行了以O(shè)2為氧源的苯乙烯催化氧化合成環(huán)氧苯乙烷和苯甲醛的實(shí)驗(yàn)室逐級(jí)放大研究，內(nèi)容包括：苯乙烯催化氧化過(guò)程的反應(yīng)液分析；實(shí)驗(yàn)室逐級(jí)放大研究，包括放大實(shí)驗(yàn)所用反應(yīng)器設(shè)計(jì)及放大工藝條件研究；該反應(yīng)體系的宏觀動(dòng)力學(xué)研究。研究不僅具有一定的學(xué)術(shù)理論意義，也為該反應(yīng)體系的進(jìn)一步放大及最終的工業(yè)化提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　

3、建立了一種同時(shí)測(cè)定苯乙烯催化氧化反應(yīng)液中的苯乙烯、環(huán)氧苯乙烷和苯甲醛的氣相色譜分析方法。該法以正庚烷為內(nèi)標(biāo)物，在DB-1毛細(xì)管色譜柱上進(jìn)行分離，使用氫火焰離子化檢測(cè)器。方法的回收率98～101.5％，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2.0％，苯乙烯、環(huán)氧苯乙烷和苯甲醛的檢出限分別為：0.12 mg/L、0.17 mg/L及0.25 mg/L，相應(yīng)的線性范圍分別為：0.15～20.85 g/L、0.31～9.24 g/L及0.25～8.57 g/L。

4、r>　　 在南京工業(yè)大學(xué)研究基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室逐級(jí)放大研究，實(shí)驗(yàn)規(guī)模由50 ml分別放大到100ml、500ml和1000ml。認(rèn)為系統(tǒng)中氧氣的傳質(zhì)分布優(yōu)劣是影響放大實(shí)驗(yàn)中苯乙烯轉(zhuǎn)化率及環(huán)氧苯乙烷、苯甲醛選擇性的敏感因素。設(shè)計(jì)出了一種適用于該反應(yīng)體系的塔式鼓泡反應(yīng)器，考察了放大實(shí)驗(yàn)中影響苯乙烯轉(zhuǎn)化率及環(huán)氧苯乙烷、苯甲醛選擇性的主要因素，確定了較佳的放大工藝條件。在所確定的較佳放大實(shí)驗(yàn)條件下所進(jìn)行的重復(fù)實(shí)驗(yàn)表明：反應(yīng)進(jìn)行2～3 h時(shí)，苯

5、乙烯轉(zhuǎn)化率已達(dá)59.3％，環(huán)氧苯乙烷和苯甲醛的總選擇性為92.0％，實(shí)驗(yàn)結(jié)果便可達(dá)原50ml小試水平；反應(yīng)進(jìn)行6 h時(shí)，苯乙烯轉(zhuǎn)化率可以提高到80.0％左右，較小試實(shí)驗(yàn)反應(yīng)結(jié)束62.5％的轉(zhuǎn)化率有很大提高。
　　 對(duì)苯乙烯催化氧化反應(yīng)的表觀動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。研究得到80～100℃范圍內(nèi)苯乙烯消耗速率方程為：r=-dCA/dt=0.755e-14.57×10-3/RTCA.0e-(0.755e-14.57×10-3/RT)t，其中