[发明专利]一种无金属催化氧化系统、氧气氧化方法以及应用于苯甲酸衍生物的生产方法

说明书

本发明公开了一种无金属催化氧化系统、氧气氧化方法以及应用于苯甲酸衍生物的生产方法，属于无金属催化氧化系统领域，包括原料输入装置、管式反应器、间隔安装在管式反应器上的多个文丘里喷嘴、连续管式过滤器、连接在连续管式过滤器固相输出端的固相产品输出装置和连接在连续管式过滤器液相输出端的反应液中间槽；文丘里喷嘴的输出端会形成一个低压区，氧气输入口对应低压区；连续管式过滤器分内外两根相互套接管部，内管分布用于固液分离的小孔；固相产品输出装置位于所述内管末端；反应液中间槽通过管道连通所述连续管式过滤器外套管。解决了金属催化剂带来的重金属污染、催化剂分离困难、催化剂流失等问题，提高生产效率，增加生产安全性。

技术领域

本发明涉及无金属催化氧化系统领域，更具体地说，涉及一种无金属催化氧化系统、氧气氧化方法以及应用于苯甲酸衍生物的生产方法。

背景技术

氧化反应是化学工业生产中非常重要的一类化学反应，涉及到的化学产品非常多，如有机醛、有机酸等化学品，这些化合物在医药、染料、农药以及大众化学品中有非常重要的地位。然而，在化学工业中大部分氧化反应需要在过渡金属催化下进行，有些氧化反应需要金属铬、钒等有剧毒的重金属为催化剂，有些需要用钌、铱、铂、银、金等贵金属为催化剂。不管这些金属催化剂在参与反应时是液态形式 (均相催化)还是固态形式(多相催化)，重金属不可避免地存在一定程度的损失，不仅造成了生产成本的提高，而且对周围环境造成了非常大的重金属污染。随着环保意识的逐渐增强，化学工作者们亟需研究与开发原子经济性、可持性发展的绿色化学过程，致力于减少化学反应过程中的有毒物、废气物以及降低能源的消耗。

氧气氧化技术替代传统氧化技术业已成为氧化反应发展的一大趋势。分子氧是最廉价、清洁的氧化剂，其氧化副产物主要为水，是一种理想的氧化方法。但一般情况下分子氧不能直接氧化底物，需借助于合适的催化剂进行活化后才能参与氧化反应。因此，在分子氧氧化反应中，设计合成绿色氧化技术来高效、高选择性地合成各种化学品成为氧化反应发展的趋势。

氧化反应是一类强放热反应，是十八大危险系统之一。工业化生产过程中的绝大部分氧化反应存在放热量大、瞬间放热、机理不明、反应速度快等特点。因此，存在反应难以控制、副产物多、危险性高等缺点。然而，在化学工业生产中，仍有很多氧化反应系统采用间歇发生产。

连续化生产是将各种反应原料按一定比例和恒定的速度连续不断地加到反应器中，而且从反应器中以恒定的速度连续不断地排出反应产物，反应器中某一特定部位的反应物料组成、温度和压力始终保持恒定。管式反应器是一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。由于反应物的分子在管式反应器内停留时间相等，所以在管式反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化。管式反应器的单位反应器体积具有较大的换热面，特别适用于热效应较大的反应。由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的生产率高。管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近于理想置缓流。因此连续管式反应具有结构简单紧凑、强度高安全性好、抗腐蚀强、抗冲击性能好、使用寿命长、便于检修等优点。

苯甲酸衍生物是一类极其重要的精细化工产品，在医药、农药、染料、食品添加剂、增塑剂、饲料添加剂、涂料、香精香料等各个领域都有重要的应用。但该类产品基本上都是用取代甲苯衍生物进行氧化生产得到。这类产品产量小，年产量几十吨到几千吨之间，因此工业化基本上都是釜式间歇化生产。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的第一个目的在于提供一种无金属催化氧化系统，无需金属催化剂参与反应，降低了成本，避免对环境造成重金属污染。

基于第一个发明目的，本发明的第二个目的旨在于利用该系统进行氧气氧化。