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液相催化氧化芳环上的甲基合成芳香羧酸,是工业上生产芳香羧酸最重要的工艺,目前工业生产主要采用的是Amoco工艺,即醋酸钴、醋酸锰为催化剂,少量溴化物为引发剂,氧气或富氧空气为氧化剂,高温高压下氧化甲基芳香烃合成芳香羧酸。然而这种方法存在不少缺陷,例如催化剂回收困难、设备腐蚀严重、环境污染等问题,因此开发新催化剂、探索新工艺迫在眉睫。甲苯和对二甲苯作为典型的单甲基和双甲基芳香烃,同时也是工业上重要的有机化工原料。本文以甲苯和对二甲苯为底物,采用不锈钢高压反应釜,以氧气为氧化剂,探索传统MC催化剂(Co-Mn-Br)的改良、气固液三相固体催化剂及其工艺条件。为了进一步提高PX(对二甲苯)液相催化氧化合成PTA(对苯二甲酸)的反应速率和产率,论文通过引入第二种引发剂或第三种金属离子对MC催化体系进行了改良,考察了NHPI(对羟基邻苯二甲酰亚胺)、MEK(丁酮)引发剂和Zr4+、 Cu2+金属离子助剂对MC催化体系性能的影响,并对工艺条件进行了优化,提高其在低温下的催化活性。结果表明,NHPI和MEK引发剂的添加能进一步提高MC催化剂的活性,而Zr4+对MC催化剂性能的影响不大,Cu2+对MC催化剂催化氧化对二甲苯反应有抑制作用。NHPI和Br双引发剂之间存在协同作用,可以明显提高催化反应活性,降低整个反应体系的温度,从而降低对设备的腐蚀,是一种有效的MC催化剂改良方法。为了进一步提高甲苯液相催化氧化合成苯甲酸的反应速率和选择性,并解决传统均相催化剂的分离回收等问题,论文以V2O5/TiO2、MnO2和Mn0.15Ce0.85O2为催化剂,以空气为氧源,比较了三种催化剂的性能差异,系统考察了催化剂使用量、反应温度、反应时间和氧气压力对催化氧化甲苯合成苯甲酸性能的影响。结果表明,V2O5/Ti02和Mn0.15Ce0.85O2催化剂在反应进行中活性物质都有不同程度的溶解和流失,其中Mn02最适合作为液相空气氧化甲苯的催化剂,以MnO2作为催化剂,在反应温度200℃,氧气压力1MPa,反应时间4h的条件下,甲苯的转化率达到21.9%,苯甲酸的选择性达到83.9%。无溶剂情况下,通过氧气液相氧化甲苯合成苯甲酸的工艺,产物主要是苯甲酸,少量副产物为苯甲醛和苯甲醇。此工艺反应液与催化剂通过过滤分离,产物通过冷却结晶方式析出,操作简单,具有很好的工业应用前景。