12.甲苯液相氧化制苯甲酸6实验12甲苯液相催化氧化制苯甲酸一．实验目的认识芳烃液相催化氧化的反响特点和影响要素，气液反响器的特点；掌握气液反响的一般规律和甲苯液相氧化的实验技术；认识均相络合催化在化学工业中的重要意义二．实验原理苯甲酸别名安眠香酸，白色鳞状结晶或针状结晶，拥有安眠香或苯甲醛的气味苯甲酸除以苯甲酸钠的形式作为食品、化妆品和饮料等防腐剂外，仍是基本有机合成的重要原料用它能够合成医药、染料、增塑剂、农药和树脂等，如苯甲酸与一缩二乙醇、苄醇等反响生成酯，作为PVC一类塑料的增塑剂苯甲酸工业生产方法有三种：甲苯液相空气氧化法、苄川三氯水解法和邻苯二甲酸酐脱羧法此中甲苯液相空气氧化法因为技术成熟，原料易得，应用最为宽泛甲苯液相氧化反响过程是以自由基机理进行的，第一在催化剂的作用下进行引起，而后再进行链的增加生成过氧化物，最后停止反响过氧化物不稳固会分解成醛，而苯甲醛在反响系统中极易进一步氧化成酸甲苯液相空气氧化化学反响式为：在工业上，采纳的反响器为鼓泡式反响釜或反响塔，压缩空气作氧化剂，乙酸、环烷酸、硬脂酸和异酸楚等的钴盐或锰盐为主催化剂，溴化物为促使剂，反响条件为温度120-160℃，压力左右，反响产物中除了有苯甲酸外，还有O.5-l%的苯甲醛和少许的苯甲酸苄酯。
工业上甲苯转变率约为80-90%，选择性为90%以上，氧化液经分别精馏获得粗品，经结晶精制可获得成品本实验装置模拟工业生产中的氧化反响单元装置，采纳鼓泡塔为气液反响器形式，经过实验操作，认识工业生产苯甲酸的工艺流程随和液反响器的特点三．实验装置流程和试剂本实验采纳空气作为氧化剂，Co含量为11%的环烷酸钴为催化剂，苯甲醛为引起剂实验装置实物图见图2-12-1实验流程见图2-12-2，来自空压机1的压缩空气由单向阀2进入缓冲罐3，而后由鼓泡塔4下端进入鼓泡塔进行鼓泡反响，反响中生成的水和夹带出的甲苯进入冷凝器5进行冷凝，气体与冷凝液冷凝器5下部进行气液分别，液相进入油水分别器6进行油水分别，油相甲苯由回流管7回流到反响器中部气相经尾气阀8减压后进入气体流量计9后放空冷凝器为不锈钢列管式，冷却水走壳程，物料走管程反响器为不锈钢材质，外壁缠有电热带以给反响器供热，反响器内的温度测定与控制由XMT-3000数字式智能温度控制器进行控制空压机输出压力由表P1指示，P2为反响压力反响温度由热电偶K丈量，并由温度控制仪12显示和控制图2-12-1实验装置实物图P1P2MPaMPa2放空35918V111E-66KV310V447XMT-3000加热器12V21.空气压缩机2.单向阀阀9.流量计10.进料阀应鼓泡塔压力图2-12-2实验装置流程表示图3.缓冲罐4.鼓泡塔5.冷凝器6.油水分别器7.回流管11.进料漏斗12.温度控制仪P1.空气压缩机压力表K.热电偶V1.进气阀V2.出料阀V3，V4.放水阀8.尾气P2.反四．实验步骤及剖析方法1．用烧杯量取250ml左右甲苯并用天平称重(W0)，用针筒将0.5ml左右催化剂加入反应液中并同时加入苯甲醛3-5mL，而后混淆均匀。
2．完整翻开尾气阀8和进料阀10，将物料由进入漏斗11加入到鼓泡塔4中，而后将进料阀10封闭，关小尾气阀83．开启温控加热装置将温度设定到90℃，开启空压机向塔内鼓泡，压力抵达0.4MPa左右并记下开始时间4．当反响塔内温度抵达90℃时将温度设定到110℃-125℃，后，同时调理尾气阀9，使反响系统的压力在0.4－0.6MPa之间随和体流量控制在100-150L/h之间记录实验过程中的各样参数值5．到必定的反响时间(约3-5小时)后，停止对反响器加热，持续通气对反响器进行降温6．反响器温度抵达80℃时翻开阀门V2进行出料，将反响液放到三角瓶中称重获得反应液重量(W1)．苯甲酸含量的测定（酸碱滴定方法）1）从热的反响液中快速移取2ml液体到预先精准称量过重量的三角烧瓶中2）精准称量三角烧瓶和样品的重量，获得样品量G3）在三角瓶中加入约50ml乙醇，震荡均匀4）滴加3-4滴1%酚酞溶液，用已知浓度的标准NaOH溶液进行滴定至终点，记下所用的碱液体积V．用无水酒精冲洗反响装置．进行数据办理，计算粗酸得率五．数据记录表2-12-1实验数据实验日期：气温：℃大气压：MPa甲苯w0(g)NaOH浓度样品量滴定体积酸含量x，％出料量w1(g)G(g)V(mL)mol/L0.26752.1358.212.52802.5789.712.3253表2-12-2实验操作记录时间压力1，MPa压力2，MPa反响温度，℃气体流量,L/H备注min00020.1100设定120℃200.410.40118.090400.410.41122.0100700.410.41121.01001000.410.41119.41001300.410.41120.01001600.410.41119.91001900.410.41120.51002200.410.41120.91002400.410.41119.6100设定20℃2600.150.1170.00出料1 六．数据办理．酸含量的计算xacid0.122NV/G2-12-1）式中：G：称量反响液样品量g，N：KOH溶液浓度mol/LV：所用碱液的体积ml．粗酸得率yacid0.7541xacidW1/W0（2-12-2）式中：W0：甲苯进料量gW1：反响结束后物料的量g3.计算示例酸含量X1=0.122*0.2675*8.2/2.135=0.125=12.5%X2=0.122*0.2675*9.7/2.578=0.123=12.4%均匀酸含量X=(x1+x2)/2=12.4%粗酸得率Y=0.7541*0.124*253/280=8.4%七．实验结果与议论1．剖析实验中出现的实验偏差？2．气液反响器有哪些种类?各有什么特点?3．增大通肚量对反响有何影响?改用富氧作氧化剂怎样?4．反响中为什么要加入苯甲醛？反响时为什么要加压进行？5．怎样提升甲苯氧化的反响速度?怎样加强气液间的传质?6．工业上生产苯甲酸的工艺有几种?各有什么优弊端?7．经过实验，你以为实验中有哪些地方能够进一步改良的?八．实验注意事项1．实验中肚量不宜太大，防止出现大批的气液夹带。
2．反响中不得使反响压力低于0.2MPa，使得反响物料快速气化3．出料时，注意反响器的温度在70-80℃较宜，并带0.1MPa的压力4．滴定的样品称量时要快速，滴定过程中要注意不可以出现油水分别状态九．参照文件1．E．G．汉考克.甲苯二甲苯及其工业衍生物.北京：化学工业第一版社，19872．吕德伟.石油化工氧化反响技术与工艺.北京：烃加工第一版社，1990附录相关物料的物性数据甲苯[108-88-3]C6H5CH3无色澄清易燃液体，有芬芳味，极微溶于水，能溶于醇、氯仿、丙酮、冰醋酸等有机溶剂分子量92．14，沸点110．6℃，熔点-95℃，比重(20℃)0.8623，折射率1.4969苯甲酸[65-85-0]C6H5COOH别名安眠香酸，白色有光彩针状结晶体，在热空气中微挥发，易升华，溶于醇、氯仿等有机溶剂分子量：122.124，沸点：249.0℃，熔点：122．4℃，比重(130℃)：1.078，甲醇中溶解度(23℃)71.5g／100g甲醇。