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《環(huán)流式反應器合成均苯三酸的中試研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、環(huán)流式反應器合成均苯三酸的中試研究呂安江，王文明，李華（錦州石化公司聚丙烯車間,錦州石化公司研究院，遼寧錦州121001）摘要：研究了在環(huán)流式反應器中，以均三甲苯、空氣為原料氧化合成均苯三甲酸的反應及相關的工藝過程。分別考察了溫度、壓力、溶劑比、尾氣氧含量等因素對反應收率的影響，得出以下中試條件：反應溫度215℃，反應壓力2.0MPa，溶劑比5：1，尾氣氧含量8%。產(chǎn)品質量收率150％以上，酸值高于792mgKOH/g。關鍵詞：均三甲苯均苯三甲酸氣液相催化空氣氧化環(huán)流式反應器均苯三甲酸（Trimesicacid），作為一種化工中間
2、體，主要用于制備醇醛樹脂、水溶性烘漆、高性能塑料增塑劑、抗癌藥物、植物生長調節(jié)劑等，此外，還可制作火箭推進器中固體燃料的交聯(lián)劑、海水淡化反滲透膜材料等特殊用途的產(chǎn)品，用途非常廣泛。目前，國內外由均三甲苯合成均苯三甲酸比較成熟的技術為氣液相催化空氣氧化合成法[1,2]，該法具有原料成本低；產(chǎn)品收率較高；對環(huán)境污染小等特點。傳統(tǒng)的合成設備采用攪拌釜式反應器，環(huán)流式反應器利用空氣在反應器內的攪動，替代了機械攪拌，降低了能耗，并有效的實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)[3~6]，為合成該類的化學產(chǎn)品開辟了一條新的思路。在小試的基礎上，設計了環(huán)流式鼓泡塔氧化反應
3、器進行中試放大，考察了主要操作條件影響氧化反應的因素，并找到了較佳的反應條件。1實驗1.1反應器的設計根據(jù)小試采用的反應器模型，對中試實驗的環(huán)流反應器做了改進設計，簡圖1-1所示：圖1-1環(huán)流反應器Fig.1-1Theloopreactor整個反應器部分全部選用鈦材制作而成，左側為主體反應部分，帶有電加熱系統(tǒng)；右側為外循環(huán)管部分，帶有夾套，變徑以上部分為填料段，氣體與原料共同從反應器低端進料管進入。b型主反應及外循環(huán)管管徑為150mm，長1m,變徑以上到填料部分粗200mm，高1.3m，填料段高500mm，除了起到消泡除沫作用外，
4、也對蒸發(fā)上去汽相的組分具有一定精餾分離作用,反應能達到循環(huán)條件的有效容積為53升?？紤]到在中試中反應器內固體產(chǎn)物如有掛壁現(xiàn)象發(fā)生，在停車后為方便清理，專門在外循環(huán)管部分的上端加一法蘭。反應器內鼓泡充氣時，氣體經(jīng)由主體反應部分由下向上運動，另外這一部分氣含率高，三相介質的表觀密度小，而外循環(huán)管內氣含率低，表觀密度大，這樣，循環(huán)管內的漿料將在重力差的作用下進行自然的由上往下流動，而主體反應器內的液體由下往上運動，從而在整個塔內形成了液體循環(huán)。1.2儀器與原料儀器：液相色譜儀；紅外光譜儀；磁氧分析儀；CO2紅外分析儀原料：均三甲苯；醋酸
5、；催化劑。1.3實驗過程反應溫度：200~225℃；反應壓力：1.8~2.1Mpa；催化劑配比：2:1:1（質量比）；尾氣氧含量：＜8%當反應器內循環(huán)溫度達到反應條件以后，通入空氣和配制好的均三甲苯混合原料，混合原料經(jīng)預熱后進入環(huán)流反應器進行氧化反應，反應器頂部富含乙酸、水和不凝氣體排出物，經(jīng)過第一換熱器和第二換熱器冷卻后液體回流到反應器，不凝氣經(jīng)過水洗罐水洗后放空，反應器內均苯三酸產(chǎn)品根據(jù)反應器的液位控制，將混合物料減壓放至結晶釜中，結晶后的漿料進入分離器固液分離后再進行水洗精制，烘干后得到最終產(chǎn)品，母液回收蒸餾后返回原料罐繼續(xù)
6、使用。1.4實驗分析在中試工藝中，為了做到便捷、及時，改為采用磁氧分析儀和CO2紅外分析儀分析尾氣中氧氣含量和二氧化碳含量，紅外光譜進行產(chǎn)品的鑒定分析。以均苯三酸為主的固體產(chǎn)物屬于沸點高，極性強的一類化合物，大都采用快速酯化法將固體產(chǎn)品轉化為相應的芳香族羧酸衍生物后，以DMF為內標物，采用內標法分析各種芳香族羧酸甲酯的含量，進而通過計算可以得到固體產(chǎn)品中均苯三酸的含量。在中試實驗中，購買了瑞士萬通的一種液相色譜，不經(jīng)轉換可直接分析固體均苯三酸的含量。2結果與討論2.1溫度根據(jù)均三甲苯氧化合成均苯三甲酸的反應機理，均苯三甲酸屬于均三
7、甲苯氧化反應過程中一個中間產(chǎn)物，仍然可以繼續(xù)深度氧化。因此，該反應存在較佳的溫度范圍，在這個范圍內操作，可以得到較高的均苯三甲酸收率。通過實驗結果，反應溫度在215℃，均苯三甲酸的收率較高，如圖2-1所示。圖2-1溫度對產(chǎn)物質量收率的影響Fig.2-1Effectofreactiontemperatureonyieldoftrimesicacid2.2壓力壓力影響主要表現(xiàn)在反應器中氧濃度的變化上。反應器中壓力低時，有效氧濃度偏低；增大反應系統(tǒng)壓力，就提高了反應器中有效氧濃度。而氧濃度過高，又會使均苯三甲酸發(fā)生深度氧化反應，降低均苯
8、三甲酸的收率。此時，同樣存在一個較好的壓力操作范圍，以保證均苯三甲酸的收率，實驗結果表明，壓力為1.95MPa時，產(chǎn)品收率最高。而在中試連續(xù)實驗中，由于定期放料會造成反應器內壓力瞬間降低，因此在實際操作中壓力選擇在2.0MPa操作。如圖2-2，圖2
