基于苯甲醛液相氧气氧化制苯甲酸氧化与萃取集成过程的研究

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1、205年1月摘要，本文研究了多级卧式反应萃取塔内苯甲醛液相氧气氧化制苯甲酸氧化与萃取的集成过程。集成过程将苯甲醛的液相氧化和苯甲酸的液液化学萃取集中在一个反应器巾进行。在该过程中，氧气通过塔内喷射装置喷射出来，具有双重作用，即是苯甲醛液相氧化的反应原料，又是促进塔内液相湍动的扰动源。首先研究了苯甲酸在液液两相中的分配比，研究发现在恒定的温度和表观气速条件下，苯甲酸在液液两相中的相平衡关系是线性的。重点研究了多级卧式反应萃取塔内苯甲醛液相氧气氧化制苯甲酸氧化与萃取的集成过程。本文在不同条件下进行集成过程的实验，考察了水相苯甲酸浓度、

2、出口液相苯甲酸浓度随反应条件的变化。结果表明，升高温度有利于集成过程的进行；氧气表观气速的增加，气泡逸出速度变大，减少了气液接触的日_j问，气泡的快速逸出也带出大量热量，使液相局部温度骤然降低，从而影响了反应速率；氧气表观气速增加，大大增加了塔内液相湍动程度，有利于萃取过程；有机相苯甲醛浓度的增大有利于提高氧化反应速率，但是增人到某一值后，对氧化速率的影响逐渐减小：随着水相体积表观流速的升高，水棚在塔内停留时间减小，苯甲酸萃取效率降低。本文还重点在理论上研究了多级卧式反应萃取塔内的喷射反应萃取过程，建立r轴向浓度扩散数学模型，首次

3、将氧气的有机相传质动力学引入到该模型中，使得模型包括了气液液三相传质因素，通过模型计算得到水柏苯甲酸浓度分布方程，模拟结果与实验值比较，平均误差为5．5％，这晚明在轴向扩散模型中引入氧气的有机相传质，使得模型计算得到的结果更加精确，与实际情况达到更好的吻合。本文成功的完成了苯甲醛的液相氧化和苯甲酸的液液化学萃取集成过程研究，这列工业卜甲苯液相空气氧化法生产苯甲酸有一定的指导作用。关键词：苯甲酸苯甲醛多级卧式反应萃取塔集成过程数学模型AbstractProductionofbenzoicacidbyliquid-phaseoxida

4、tionofbenzaldehydebyoxygenhadbeenstudiedinamultisieve—platereaction·extractiouhorizontalcolumn．Theoxidationofbenzaldehydeandtheextractionofbenzoicacidhadbeenintegratedinonereactor．Oxygensprayedoutfromsprayersinsidethecolumn．Oxygenworkedeitherasagitatedgasorasreactant．

5、Partitioncoefficientofbenzoicacidintwoliquidphaseshadbeenstudiedandthelinearrelationofphaseequilibriumoftheconcentrationofbenzoicacidhadbeenfoi．1nd．Theintegratedprocessofoxidationandextractionwerecarriedoutindifferentconditions．Tileresultsshowedthatreactionratedidn’ti

6、ncreasewiththeincreaseofsuperficialgasvelocitybecausetheincreasedgasbubbleratecouldreducethecontacttimeofgasliquidphases，andgasbubblealsocarriedalotofheat．Temperatureincreasingcanimprovetheintegratedefficiency．Theextractionefficiencyincreasedwiththeincreaseofthesuperf

7、icialgasvelocityandreducedwiththeincreaseofthesuperficialvelocityofwaterphase．increasingtheconcentrationofbenzaldehydeinorganicphasewaspropitioustotheincreaseoftheoxidationrate．butwhentheconcentrationreachedacertainvalue，itseffectonoxidationratewasgraduallyminished．Ax

8、ialdispersionmodeloftheconcentrationofbenzoicacidhadbeenbuiltup．Theeffectofmasstransferdynamicsol’oxygeninorganicphasehadbee