微通道反应器中邻氯甲苯选择性氧化反应的动力学研究

王中豪，杨利均，张月成，赵继全

(河北工业大学化工学院，天津 300130)

邻氯苯甲醛(OCBD)是合成药物、染料和农药的重要中间体[1-3]。OCBD合成方法有邻氯二氯甲苯水解法[4]、邻氯甲苯(OCT)电化学氧化法[1]和过氧化氢或氧气直接氧化法[2,3,5,6]。由于氧气(称为分子氧)无毒、价廉易得，而且氧化反应副产物为水，因而以分子氧直接氧化OTC合成OCBD具有对环境友好、较高的经济效益等优势[7]。近年来，人们开发了多种催化剂或催化体系用于分子氧直接氧化各种取代的甲基芳烃合成相应的醛或羧酸[3,8-17]。在这些催化体系中，以Co、Mn和Br盐组合而成的催化体系(称为MC催化剂)已成功应用于苯甲酸和苯甲醛的生产[9]。MC及其改良型催化剂也被用于催化分子氧直接氧化各种氯代甲苯生成相应的氯代苯甲醛[3,16]。由于氯代苯甲醛在相同条件下很容易进一步氧化生成相应的酸，因此由氯代甲苯催化氧化高选择性地获得氯代苯甲醛仍然是一个挑战性的课题[9,15]。为了实现OCT催化氧化合成OCBD的理性设计，有必要研究该反应的动力学。

另一方面，间歇反应器中由MC催化剂催化分子氧氧化各类有机底物存在发生爆炸的风险，采用微通道反应器的连续反应工艺可最大限度地消除此类安全隐患。近年来随着科学技术的进步，微通道反应器技术在化学与化工领域的应用取得了长足的进步[16,18,19]。与传统的间歇式反应器相比，微通道反应器具有比表面积大、传热和传质效率高、可操作性强、安全性高，以及更容易扩大规模等优点[16,20-23]。……