间苯二甲酸是一种重要的有机化工产品,在醇酸树脂、不饱和聚酯、酸改性共聚酯等方面具有广泛用途。工业上,一般以醋酸为溶剂,醋酸钴、醋酸锰及溴化物为催化剂,采用液相空气氧化法在高温条件下氧化间二甲苯制备间苯二甲酸；上述方法目标产物收率水平高,但是溴化物在高温下可引起严重设备腐蚀问题。吕海峰用磷钨酸取代溴化物,筛选开发出醋酸钴、醋酸锰及磷钨酸新型无溴催化剂组合,有效缓解了设备腐蚀问题,但是磷钨酸均相催化条件下存在催化剂回收困难、用量高、反应速率较低等缺点。针对此,本文以椰壳活性炭为载体,采用浸渍方法制备出磷钨酸负载型催化剂,并用XRD表征出其结构,发现当磷钨酸负载量小于15%时,其在活性炭表面呈高度均一分散状态。首先实验研究了负载率、催化剂用量、钴离子用量、锰钴用量比、活化温度等催化剂参数对间二甲苯氧化过程的影响,优化出醋酸钴/(磷钨酸/活性炭)催化体系,结果表明：(1)增加磷钨酸负载量、磷钨酸/活性炭用量、钴离子加入量以及活化温度,反应速率先加快后减慢；(2)引入锰离子,会降低各步反应速率；(3)当磷钨酸负载率为7.5%、活性炭用量为6g、钴离子用量为0.064%(wt)、催化剂活化温度为220℃时,醋酸钴/(磷钨酸/活性炭)催化间二甲苯氧化效果达到最优。之后进一步实验研究了系统工艺条件,包括温度、压力、空气流量、搅拌转速及含水量等参数对间二甲苯氧化过程的影响,结果表明：(1)增加水含量、搅拌转速,反应速率先升高后降低；增加空气流量、反应温度,能够加快反应进行(2)氧气分压小于0.735MPa时,由于溶剂等低沸点物大量蒸发,实验会产生较大误差；之后继续增加压力,有利于反应进行；(3)当反应温度为220℃、系统压力为3.5MPa、空气流量为1.6L/min、搅拌转速为450r/min、含水量为4%(wt)时,反应速率最快,间二甲苯收率最高。并考察讨论了各主要参数对燃烧副反应的影响规律。最后,基于一些假设和简化,在一定实验条件下分析提出一种适合描述气液固三相条件下MX氧化过程的表面催化反应动力学模型；根据拟合得到的动力学参数来看,(1)间二甲苯氧化过程中,M-TA到3-CBA、3-CBA到IPA两步反应表现为表面反应速率控制步骤；(2)从3-IMA到M-TA表面反应的表观活化能最大(82.29KJ/mol),说明MX上第一个醛基的氧化更容易受到温度变化的影响；M-TA到3-CBA表观活化能次之(29.91KJ/mol)；3-CBA到IPA表观活化能第三(24.50 KJ/mol)；MX到3-IMA表观活化能最小(14.32 KJ/mol)；(3)间二甲苯分子上第二个甲基氧化难以进行并不是由于其所需活化能量过高引起,而可能是由于羧基强烈的吸电子效应造成的。