氧化和还原化工安全技术.pptx

氧化反应技术第一节

按热反应的危险性把化学反应分为四类：第一类化工过程：加氢异构化水解磺化中和第二类化工过程：烷基化氧化酯化聚合缩聚第三类化工过程：卤化第四类化工过程：硝化

主要内容催化氧化催化脱氢化学氧化法

01液相催化氧化02气相催化氧化第一部分催化氧化

定义：在催化剂存在下，用空气或氧气对有机化合物进行氧化的方法。01分类：液相催化氧化、气相催化氧化02液相催化氧化方法：将空气或氧气通入作用物与催化剂的溶液或悬浮液中进行反应。03气相催化氧化方法：将作用物在300~500℃气化，与空气或氧气混合后，通过灼热的催化剂进行反应。04催化氧化

催化氧化生产中注意事项：有机物与氧混合通常具有较宽的爆炸极限，必须严格按照操作规程，防止事故发生。

一、液相催化氧化液相催化氧化反应温度较气相催化氧化低，一般在100~200℃之间，反应压力也不太高。可用于高温下不稳定的化合物。液相催化氧化具有较高的选择性，反应可停留在中间阶段，常用于制备有机过氧化物、有机酸，控制合适的条件可以制备醇、醛、酮等重要有机合成中间体。

一、液相催化氧化液相催化氧化属于气液非均相反应，氧化过程既可采用间歇方法又可采用连续方法。由于空气中的氧在液相中的溶解度很小，为了有利于气液接触传质，氧化反应器可采用釜式和塔式两种。

塔式反应器鼓泡塔反应器结构示意图011—分布格板；2—夹套；3—气体分布器；4—塔体；5—挡板；026—塔外换热器；7—液体捕集器；8—扩大段03

立式容器中心搅拌反应器釜式搅拌反应器1—搅拌器012—罐体；023—夹套；034—搅拌轴；045—压出管；056—支座；067—人孔；078—轴封；089—传动装置09

催化剂：过渡金属离子常用的金属是Co和Mn，此外还有Cr、Mo、Fe、Ni、V等。最常用的钴盐是水溶性的乙酸钴、油溶性的油酸钴、环烷酸钴等。其用量一般是被氧化物的百分之几到万分之几。被氧化物结构：活性规律是：叔C—H仲C—H伯C—H链终止剂：酚类、胺类、醌类和烯烃等影响液相催化氧化的主要因素

原料加入氧化塔，通压缩空气。升温激发反应。反应激发并放热。01通水降温，分水，稍冷，将物料放出。02加碱中和，冷却析晶。过滤，水洗，干燥，得产品。对硝基苯甲酸钠溶液经酸化处理后，得副产物。03工艺过程应用实例：对硝基苯乙酮的合成（氯霉素中间体）

催化剂：采用乙酸锰和硬脂酸钴，要防止苯胺、酚类、铁盐造成催化剂中毒。反应温度：反应激发时需供给热能产生游离基。激发后，适当降低反应温度。反应压力：用空气氧化法时，适当增加压力可提高反应速率，增加反应收率。反应条件及影响因素

连续化生产优点：①反应速度快，生产能力大，工艺简单；②采用空气或氧气作氧化剂，成本低，来源广；③无需溶剂，对设备无腐蚀。缺点：①选择适宜的性能优良的催化剂比较困难；②反应温度高，要求原料和氧化产物在反应条件下热稳定性好；③传热效率低，反应热不易及时移出，需要强化传热。二、气相催化氧化

二、气相催化氧化反应过程：①反应物在催化剂表面扩散；②反应物在催化剂表面吸附；③被吸附的反应物发生氧化反应，并释放出热量；④氧化产物自催化剂表面脱附；⑤脱附的产物由催化剂表面扩散到流动相并带走热量。

常用的金属催化剂有：Ag、Pt、Pd等；常用的金属氧物催化剂有：V2O5、MoO3、Fe2O3、WO3、Sb2O3、SeO2、Cu2O等。单独使用一种氧化物或几种氧化物复合均可。V2O5是常用的催化剂。二、气相催化氧化

二、气相催化氧化气相催化氧化由于反应热效应巨大，对反应器的传热要求严格，所以采用的反应器必需能够及时移走反应热，并控制适宜的反应温度，避免局部过热。工业上常用列管式固定床反应器和流化床反应器。

管式反应器结构示意图

细小的固体颗粒被流动着的流体携带，具有像流体一样自由流动的性质，此种现象称为固体的流态化。把反应器和在其中呈流态化的固体催化剂颗粒合在一起，成为流化床反应器。流化床反应器多用于气-固反应过程。流化床反应器

应用实例邻苯二甲酸酐的合成由邻二甲苯为原料经气相催化氧化法生产。采用V2O5为催化剂，反应温度为375~460℃，邻二甲苯浓度为40~60g/m3，进料空速2000~3000h-1，苯酐选择性以邻二甲苯计为78%。

生产工艺流程图12邻二甲苯3熔盐4水溶液水废气6轻组分轻组分苯酐77789空气残液7

第二部分催化脱氢脱氢催化剂：过渡金属，如铂、钯、铑等。催化脱氢常在高温中进行，可用被脱氢物的蒸气通过300-350℃的催化剂；也可在催化剂存在下于高沸点溶剂中回流加热。常用的高沸点溶剂有：对甲基异丙基苯、硝基苯、十氢萘等。

将新鲜乙苯于回收循环乙苯混合后，与过热蒸汽一起进入两个串连的固定床脱氢反应器，控