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PTA生产中Na+对氧化反应影响的研究

摘要：研究了精对苯二甲酸（PTA）生产中钠离子对氧化反应的

影响。结果表明：钠离子的存在降低了氧化反应体系中无机溴的浓度，

氧化反应能力变弱，反应副产物增加，醋酸消耗增加，PTA收率降低。

必须严格控制Na+进入系统。

关键词：精对苯二甲酸氧化反应钠离子溴离子

前言：PTA英文名Pureterephthalicacid（PTA）精对苯二甲酸。

是重要的大宗有机原料之一，广泛用于与化学纤维、轻工、电子、建

筑等国民经济的各个方面。同时，PTA的应用又比较集中，世界上90%

以上的PTA用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯（简称聚酯，PET）。PTA

是由PX（英文p-xylene的简写，中文名是1、4-二甲苯，别名对二甲

苯。）在醋酸溶剂中催化氧化的主要产物。目前PTA的生产工艺主要

有：英威达、杜邦、三井、阿莫科、伊斯特曼等技术。这些工艺的共

同点是都有氧化反应，只是后续除杂反应有所不同。氧化反应都是PX

在醋酸溶剂中在钴锰和溴的催化下氧化成粗品对苯二甲酸（TA）。

在PTA生产过程中，经常要对设备进行碱洗作业。一般用10%左

右的NaOH溶液作为碱洗溶剂。这样就会有少量的Na+进入系统，最

后在催化剂溶液中积累。催化剂除杂也不能完全除去钠离子。钠离子

到底对氧化反应有什么影响？带着疑问做了如下研究。

实验：

实验目的：研究Na+离子在PX液相催化氧化反应体系中的影响

实验装备：双口烧瓶一个，上口接冷凝器，侧口接玻璃导气管插

入烧瓶底部。压缩空气钢瓶一个，可以通过减压阀提供120KPa的空

气流。冷凝器上口接导气管。广口瓶一个用于洗气。广口瓶中装

300ml水。铁架，铁夹，铁圈石棉网，酒精灯等。

实验试剂：二甲苯（分析纯），四水合醋酸钴（分析纯），四水

合醋酸锰（分析纯），36%氢溴酸水溶液，醋酸（分析纯）。10%氢

氧化钠溶液。

实验步骤：

一、空白对照实验

1.安装一个供气-加热-冷凝-洗气实验装置。

2.在烧瓶中加入200ml醋酸，再依次加入，2g四水合醋酸钴，

0.1g四水合醋酸锰，1.3ml36%的氢溴酸溶液，20ml二甲苯。搅拌溶

解。

3.点燃酒精灯加热，打开供气阀，开始计时30分钟。到30分钟

就关闭供气阀，熄灭酒精灯。

4.冷却后，对烧瓶中物料取样分析pt-酸和4-CBA含量，对广口瓶

中液体取样分析溴含量。5.分析结果如下：Pt酸122mg/kg，4-CBA

21mg/kg，，总溴0.8mg/kg.

二、加入5ml氢氧化钠溶液实验

1.安装装置同空白实验。

2.在烧瓶中加入200ml醋酸，再依次加入，2g四水合醋酸钴，

0.1g四水合醋酸锰，1.3ml36%的氢溴酸溶液，20ml二甲苯，5ml氢

氧化钠溶液。搅拌溶解。

3.点燃酒精灯加热，打开供气阀，开始计时30分钟。到30分钟

就关闭供气阀，熄灭酒精灯。

4.冷却后，对烧瓶中物料取样分析pt-酸和4-CBA含量，对广口瓶

中液体取样分析溴含量。加入5ml氢氧化钠溶液分析结果如下：

三、再做加入10ml氢氧化钠溶液实验、15ml氢氧化钠溶液实验、

20ml氢氧化钠溶液实验。方法同上，只是加入碱液量不同，其它试剂

和反应条件时间不变。的到三组分析数据如下：

加入10ml氢氧化钠溶液分析结果如下：Pt酸125mg/kg，4-

CBA26mg/kg，，总溴1.3mg/kg

加入15ml氢氧化钠溶液分析结果如下：Pt酸132mg/kg，4-

CBA33mg/kg，，总溴1.5mg/kg

加入20ml氢氧化钠溶液分析结果如下：Pt酸137mg/kg，4-

CBA42mg/kg，，总溴1.8mg/kg

实践检验：在远东石化一车间正常生产的基础上，查了自2009年

10月1日至3013年10月1日4年的化验结果。对化验结果进行分

析比较。