苯直接羰基化催化剂与反应工艺研究.pdf

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1、分类号：一TQ244．1密级：兰过L学校代码：曼Q2墨垂UDC：鳋堇学号：Q2222曼东南大掌硕士掌位论文苯直接羰基化催化剂与反应工艺研究申请学位级别论文提交日期学位授予单位研究生姓名：导师姓名：工学硕士2012年01月04日东南大学郜胜吴东方教授学科专业名称丝堂三猩皇堇查论文答辩日期2011年12月28日答辩委员会主席昙直庭教授评阅人丢查庭教授2012年01月04日}}UlII)MI)11)lbbMHIIIIIIIY2187693STUDYONTHEC夕虹ALYSTSANDREACTIONCONDITI

2、ONSFORTHEDIRECTCARBONYLATIoNOFBENZENEAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYGAOShengSupervisedbyProf．WUDong—fangSchoolofChemistryandChemicalEngineeringSoutheastUniversityJanuary2012东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指

3、导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同：[作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：件东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论

4、文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。碱蜷轹砰舻燧轹弘醐：—～叶摘要芳烃的官能化反应提供了一条由廉价原料合成高附加值产品的简捷路线。苯的羰基化反应是芳烃直接羰基化反应中最具代表性的，同时其羰基化产物苯甲醛又是化工生产中一类应用广泛的中间体。因此，研究苯直接羰基化反应具有重要的现实意义。本文对苯与CO直接羰基化合成苯甲醛的反应进行实验研究，分别考察了钴盐、固体酸和A1C13催化体系中

5、苯直接羰基化的反应性能。并对A1C13反应体系的工艺进行了优化分析，确定了最佳工艺条件。论文还对各反应体系中苯直接羰基化反应进行了热力学分析，阐述了反应的可行性。实验研究表明，苯在钴盐和固体酸催化反应体系中，未发现明显羰基化转化。然而，AICl3体系对反应有明显效果，并且在A1C13存在下，添加少量浓盐酸为助剂，作用于苯与CO直接羰基化反应的研究表明，少量浓盐酸的加入要比单纯在A1C13作用下的反应效果要好。A1C13反应体系优化实验结果表明，羰基化反应的最优工艺条件为：苯与A1C13的摩尔比为2：1、浓

6、盐酸(36％～38％)毫升数与A1C13摩尔量的比为l：1．35、反应温度60oC、反应时间4h、CO压力4MPa、转速1500r／min。在此最优条件下，苯的转化率为63．0％，苯甲醛的收率达到44．1％。热力学分析表明，若无其它试剂存在，苯与CO直接羰基化反应在298K-383K、标准压力下反应的吉布斯自由能变△，Gm大于O；在298K下，只有CO压力P>2．32×102MPa时，△，Gm才小于0。由此可见，若无其它试剂存在(或仅有催化剂存在)，苯与CO直接羰基化反应在温和条件下是无法进行的。然而，在

7、A1C13和HCl体系中，羰基化产物苯甲醛络合于A1C13，因而A1C13在反应体系中不但起到催化剂的作用，而且还担当了反应物的角色。热力学分析表明，该体系中苯羰基化反应在298K-383K、标准压力下为放热反应，并且反应吉布斯自由能变小于0，反应平衡常数较大，数量级为108，从而在理论上解释了AICl3和HCl体系中反应可以进行且具有较高苯转化率和苯甲醛收率的实验现象。关键词：苯，直接羰基化，苯甲醛，催化剂，热力学分析AbstractFunctionalizedreactionofaromaticspr

8、ovidesasimplesyntheticmethodfrominexpensivematerialstohighvalue—addedproducts．Thedirectcarbonylationofbenzeneisthemostrepresentativeexampleamongaromaticscarbonylations，anditscarbonylproduct，benzaldehyde，isawidelyuse