对二甲苯氨氧化合成对苯二腈的研究

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1、湘潭大学硕士学位论文对二甲苯氨氧化合成对苯二腈研究姓名：刘科申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王良芥20070501对苯二腈氨氧化合成对苯二腈研究摘要摘要对苯二腈属芳香腈化合物，主要用于生产对苯二胺、对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲脂、四氯对苯二腈等医药农药中间体。近年来我国的市场需求逐渐增大，氨氧化反应是制备对苯二腈的最佳方法。20世纪60年代以来，世界各国对氨氧化法制备间苯二腈反应和催化剂进行了大量的研究，氨氧化制备对苯二腈的反应和催化剂研究报道甚少。国内外文献报道的摩尔产率为70％～80％，单腈含

2、量较高，不利于后续产品的生产，更不能满足市场的需要。为此，我们对氨氧化反应制备对苯二腈的催化剂进行了筛选与优化研究。氨氧化反应过程的核心问题是催化剂，氨氧化反应一般采用V/Ti、V/Cr、V/Mo、V/Sb及V/Sn等催化体系。而V/Cr催化体系在氨氧化二甲苯的过程中最具有代表性。经过实验的探索与研究，得到了一种较佳的钒系催化剂的制备方法。采用V、Cr氧化物为主要活性组分，Mo、P等为助剂，草酸为还原剂，水为溶剂，粗孔微球硅胶为载体，经浸渍、干燥、煅烧、活化得制备对苯二腈催化剂。该催化剂机械强度高、比表面

3、积大、使用寿命长。通过Ф30mm的小型流化床反应器对V-Cr-Mo-P体系催化剂对氨氧化反应制备对苯二腈进行了全面考察。在催化剂的钒铬比例恒定的情况下，考察了搅拌、载体粒径、钼磷助剂、活性组分负载量等催化剂制备条件对反应的影响，筛选得到优良的氨氧化反应制备对苯二腈催化剂，催化剂的活性组分及摩尔配比为V:Cr:Mo:P=1.0:1.45:0.25:0.09、V2O5负载量为16wt％，载体为粗孔微球硅胶。采用该催化剂对氨氧化反应制备对苯二腈反应温度、空烃比、氨烃比和催化剂负荷等工艺参数进行优化，得到优化的工

4、艺条件，反应温度422℃、空烃比65、氨烃比8、-1催化剂负荷0.12kg/kg·h，该工艺条件下反应转化率100％、收率79.4％、产品纯度高于95％，且催化剂使用寿命长，活性组分不易流失，制备简单，可用于工业生产。用热重分析、差热分析考察了催化剂的物理和化学性能，发现了新催化剂在320～390℃失重较快，并伴有放热反应产生；物理吸附仪测量了催化剂的比表面积、孔径、孔容；用IR、XRD和分别表征了不同催化剂的结构和表面特性，发现硅胶负载的钒系催化剂的IR有特征峰，而XRD基本没有特征峰，都处于无定形I对

5、苯二腈氨氧化合成对苯二腈研究摘要态，这是因为载体硅胶具有很高的比表面积，活性组分高度分散，晶态结构无法长大。关键词：氨氧化；对苯二腈；对二甲苯；催化剂；催化剂表征；II对苯二腈氨氧化合成对苯二腈研究ABSTRACTAbstractTerephthalonitrileisoneofthearomaticnitrilesthatcouldbeusedintheproductionofp-phenylenediamine,terephthalicacid,dimethylterephthalate,Tetrac

6、hloro-terephthalonitrile.Theyareusefulasstartingmaterialsinthepreparationofmedicinesoragriculturalchemicals.Inrecentyears,China'smarketdemandisgraduallyincreasing,andammoxidationreactionisthebestmethodpreparationforterephthalonitrile.Sincethe1960s,manycou

7、ntriesoftheworldhavedonealotofresearchonammoxidationofm-xylene.Bycomparison,specificammoxidationcatalystsonterephthalonitrilewaslittle，andthisprocesscanusethecatalystpreparationofisophthalonitriledirectlybecauseofthecomparabilityofxylene.Theinvestigationo

8、ntheammoxidationofm-xyleneforisophthalonitrileto70-75mol%,butthemolaryieldofsomemanufactureshaveremainedatabout65mol%,lesseconomicalandsingle-nitrilecontentisnotconducivetotheproductionfollow-upandcannotmeettheneeds