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邻、对氯苯甲酸是染料、农药、医药等领域重要的有机合成中间体,用途广泛。 本文综述了邻、对氯苯甲酸的生产工艺和研究状况。目前国内外邻、对氯苯甲酸的合成分别以邻、对氯甲苯为原料,由于邻、对氯甲苯是通过甲苯环上氯化同时生成的,而两者的沸点相差很小(邻、对氯甲苯的沸点分别为159℃和162℃),通过精馏进行分离能耗很大。如果能用混合氯甲苯直接进行氧化反应生成氯苯甲酸的混合物,再利用离解结晶的方法来进行分离,这样将难分离的原料氯甲苯转化成容易分离的产品氯苯甲酸,可以大大降低能耗。为此作者提出了原料混合氧化—产物分离联合新工艺,该工艺需要解决原料邻、对氯甲苯混合氧化和氧化产物邻、对氯苯甲酸分离两大关键技术,本文分别对这两步工艺进行了系统的研究,获得了该实验条件下的最优工艺参数。 本文在研究氯甲苯混合氧化合成氯苯甲酸工艺时,采用氧气液相催化氧化法,反应压力为常压。原料邻、对氯甲苯按照甲苯环上氯化产物的比例配制,反应器采用带搅拌的釜式反应器。通过催化剂筛选,选择油溶性的环烷酸钴作为主催化剂,四溴乙烷作为助催化剂,未使用醋酸等作为溶剂,既提高了设备利用率,又降低了对设备防腐的要求。在此基础上,考察了催化剂配比及用量、反应温度、氧气流量等因素对氯苯甲酸收率的影响。 实验结果表明,环烷酸钴和四溴乙烷之间存在一个最佳用量和配比,适宜的环烷酸钴用量为0.5克/100克原料,四溴乙烷用量为0.107克/100克原料。反应温度在120℃～150℃范围内,氯苯甲酸收率随温度的升高而提高,但160℃时催化剂失活严重,氯苯甲酸收率急剧下降,适宜的反应温度为150℃。氧气流量增大,氯苯甲酸收率提高,但气量过高,夹带出反应釜的物料增加,在本实验条件下,适宜的氧气流量为9.65mL/s。 实验还考察了氯代苯甲酸收率与反应时间之间的关系。反应8h以内,氯代苯甲酸收率随反应时间增加而增加,超过8h以后,对氯苯甲酸晶体在反应液中大量析出,反应停止。根据反应特点,确定了适宜的反应时间为4h,反应4h后的母液进行循环利用。母液循环反应三次,每一次氯代苯甲酸收率与用新鲜原料