Факторы, влияющие на селективность окисления

При окислении протекает большое число параллельных и последовательных реакций.

Параллельные превращения обусловлены реакциями по разным атомам углерода в молекуле исходного реагента или параллельным образованием веществ с разными функциональными группами.

Первые превращения зависят от вида углеродного атома. Легче всего окисление идет в месте разветвления углеродной цепи Реакционные способности атомов водорода в третичном, вторичном и первичном положении относятся примерно как 100:10:1.

Образование веществ с разными функциональными группами можно регулировать, изменяя соотношение реагентов. Чем выше соотношение кислород : углеводород, тем глубже протекает окисление.

Селективность зависит от конверсии углеводородов. Если целевой продукт является устойчивым к последующему окислению (уксусная кислота, фталевый ангидрид), то конверсию сырья можно доводить до 100 %.

Если же целевые продукты способны к дальнейшему окислению в условиях реакции, то необходимо проводить процесс при низких конверсиях сырья и организовывать рецикл непрореагировавшего сырья.

Большое влияние на селективность оказывает температура: с увеличением глубины окисления энергия активации процесса возрастает, поэтому повышение температуры способствует увеличению скорости образования продуктов глубокого окисления. Если целевой продукт - легко окисляемый, то синтез нужно проводить при возможно более низких температурах (спирты, альдегиды). Каждый процесс имеет оптимальную температуру, определяемую достижением приемлемых скорости и селективности.

Повышение температуры может приводить также к переводу процесса в диффузионный режим, при котором продукты, быстро образующиеся на границе раздела жидкой (углеводород) и газовой фазы (окислитель), не успевают переходить в жидкую фазу и подвергаются переокислению. Поэтому важное значение имеет эффективная турбулизация (барботаж), способствующая переходу в кинетическую область, увеличению поверхности контакта фаз и интенсификации процесса

Поскольку процессы окисления - процессы с последовательно-параллельными стадиями, для их реализации требуются реакционные аппараты, приближающиеся к типу РИВ (барботажные колонны), в который важно осуществлять эффективный теплоотвод. В промышленности используют системы с встроенными теплообменниками, циркуляционными контурами, чаще всего тепло снимается за счет испарения либо исходного сырья или растворителя, охлаждения и конденсации их паров с последующим возвращением жидкости в реактор, либо испарения продуктов реакции.