Оксидація. 
Хімія та технологія основного органічного і нафтохімічного синтезу

Лабораторна робота. «Дослідження швидкості окислення о-ксилолу киснем повітря»

Рідиннофазні реакції каталітичного окислення вуглеводнів, зокрема алкілбензолів, киснем або його сумішами з інертними газами мають величезне значення в сучасній нафтохімічній промисловості і дають масу цінних продуктів.

Ці реакції є ланцюговими реакціями з розгалуженням ланцюгів. Вони багатоступінчасті: утворення початкових радикалів, потім — гідроперекисів, їхній розпад з утворенням нових радикалів, альдегідів, потім кислот і т.д.

Загальна швидкість такого процесу залежить від співвідношення швидкостей двох процесів: фізичної дифузії кисню з газової фази в рідку і хімічного процесу окислення вуглеводню. Ефективну константу швидкості можна знайти з рівняння.

яке відповідає правилу підсумовування опорів. Загальний опір складається з хімічного і дифузійного опорів. Відносна їхня роль змінюється в залежності від співвідношення величин.

При К >> B_f, K_еф= B_f, (2).

а при К << B_f, K_еф = K. (3).

Останній випадок відповідає кінетичній області. Доля кожної області і перехід з однієї в другу залежить від питомої поверхні контакту фаз f. При малих f дифузійний опір виявляється, незважаючи на достатньо великі коефіцієнти массопередачи В. Навпаки, збільшення f призведе до переходу в кінетичну область навіть тоді, коли хімічна реакція протикає відносно швидко. При барботажі газу через рідину швидкість реакції спочатку лінійно росте з підвищенням лінійної швидкості газу (дифузійна область), потім цей ріст сповільнюється (перехідний режим) і, нарешті, досягається постійна швидкість (кінетична область процесу).

Як модельний процес вивчається рідиннофазне каталітичне окислення о-ксилолу повітрям до о-толуілової кислоти у барботажному реакторі. Температура процесу 120 ⁰С, концентрація стеарату кобальту 0.008 моль/л, швидкість подачі повітря л/хв (0.4; 0.8; 1.2; 2.0).

Мета роботи — знайти кінетичну область протікання реакції.