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2-硝基-4-甲砜基苯甲酸是合成甲基磺草酮的重要中间体。甲基磺草酮是一种绿色高效的玉米田专用除草剂,有着广阔的市场前景。目前工业化采用混酸法合成2-硝基-4-甲砜基苯甲酸,存在着三废污染严重,成本高等缺点,限制了甲基磺草酮在我国的推广。因此,开发一种绿色可工业化的工艺方法制备2-硝基-4-甲砜基苯甲酸显得极为重要。 本文以空气作氧化剂,冰醋酸为溶剂,构建了Co-Mn-Br-HPA催化体系,分别在均相和非均相反应条件下研究了催化体系组分和工艺条件对催化氧化反应的影响。 首先,在均相反应条件下,考察了催化剂组分浓度和反应工艺条件对催化氧化反应的作用。结果表明:(a)催化剂组分最佳浓度为——硅钨酸:6000ppm、钴离子:296ppm、锰离子:1008ppm、溴离子:2080ppm;(b)工艺条件的影响——温度升高加快了反应速率,反应的选择性在200℃达到最高;氧分压增加,反应速率和选择性均提高,0.6MPa为最佳氧分压;液相环境中的水对反应有明显的抑制作用;最佳进气量:0.5L/min;搅拌桨最佳转速:300rpm。 然后,为了克服硅钨酸比表面积小,均相条件下难以分离和回收再利用的缺点,本文将硅钨酸负载到活性炭上,研究了固相催化剂对催化反应的作用,分别考察了固相催化剂制备条件和催化体系组分浓度对反应的影响。结果表明:(a)固相催化剂的最佳制备条件——负载量:5%,活化温度:220℃,活化时间:4小时;(b)催化剂各组分最佳加入量——固相催化剂:0.0125kg/L、钴离子:355ppm、锰离子:1233ppm、溴离子:1156ppm。与均相反应相比,非均相反应大幅度降低了硅钨酸和溴的使用量,加快了反应速率。 最后,本文提出了均相反应条件下的动力学模型,通过拟合得到了反应级数、反应活化能等模型参数,并进行了检验。