褐煤選擇性氧化制羧基化學品

（華北理工大學化學工程學院 河北 唐山 063210）

羧基主要包括苯羧酸和小分子脂肪酸，是一種重要的化工原料，主要用于染料、制藥、制革等制造企業生產過程中。苯羧酸主要是指苯環上連接有不同數量羧基取代基的化合物的總稱。在我國需求量較大，并且井口依賴度較高，價格昂貴。褐煤作為一種低質量煤。占全球煤礦儲量的40%。褐煤具有高水分、高揮發度、高氧含量等特點，使其不能像煙煤、無煙煤等中、高等煤一樣被廣泛使用在燃燒發電、低溫熱解、氣化等常規用法中。但是用過褐煤氧化制羧酸的過程中，褐煤的特殊性質使其占據了絕對的優勢。褐煤氧化制化學品也是未來發展過程中的重要技術。

1.褐煤氧化制化學品的方法

1.1 硝酸氧化法。硝酸作為一種強氧化性算，在煤炭氧化制化學品方面使用較早。在特定的條件下，氧化焦炭可以得到苯六甲酸，其研究結果表明，硝酸合一有效的使用于焦炭氧化制取羧基化學品過程中。并且，泥煤、褐煤容易被硝化、氧化制備腐殖酸。這種腐殖酸的結構接近于土壤腐殖酸的結構組成。通過對煤炭中所含的硝酸氧化前后腐殖酸的官能團以及結構特征進行研究分析可知，對于風化煙煤只能發生脂肪側鏈和部分芳碳的氧化脫氧反應。而對于褐煤，氧化程度則較深。

通過對褐煤的硝酸氧化結果進行研究可知，隨著氧化程度的加深，腐殖酸的總酸性基團逐漸升高。褐煤的硝酸氧化反應是一個復雜的過程。其主要步驟為：

（1）褐煤大分子結構氧化。

（2）橋建和脂肪側鏈斷裂后的結構單元氧化。

（3）結構單元的縮合芳環上形成醌基、酚羥基、硝基氧化。

（4）醌基、酚羥基轉換成為羧基氧化。

（5）芳環上繼續形成醌基、酚羥基氧化。

（6）逐步開環形成鏈狀有機羧酸氧化。

（7）鏈斷裂形成低分子羧酸或者揮發性酸性氣體。

通過研究可知，硝酸在褐煤氧化制備化學品過程中具有非常高效的特點，并且易操作。但是在企業生產方面，其具有較大的成本。因此在使用上不利于經濟及安全。

1.2 次氯酸鈉氧化法。因為次氯酸鈉水溶液廉價、易得、環境友好。常作為一種氧化劑被使用。但是，次氯酸鈉氧化能力不高，對于褐煤的氧化不徹底，反應之后還存留大量的殘渣。即使對于比較容易反應的褐煤，也會留有數量較大的殘渣。并且次氯酸鈉氧化產物的種類較多并且較為復雜，其濃度也達不到標準。這回對后續工作帶來影響。

1.3 雙氧水氧化法。因為雙氧水比較容易被分解成為氧氣和水，被廣泛的使用在氧化反應中。同時，雙氧水作為一種氧化劑也被使用在褐煤的氧化反應研究過程中。通過實驗研究可知，雙氧水氧化褐煤的過程中，其反應溫度較低，這主要是由于高溫條件下的雙氧水非常容易被分解。出現氧化試劑損耗。因為溫度低的特點，也就使得氧化過程中出現的反應物的轉化率較低。除此之外，對褐煤使用雙氧水氧化反應過程中，生成的羧酸種類較多且復雜，并且含量較低。這會給后續工藝帶來嚴重影響。不利于煤炭結構的降解。

2.褐煤氧化產物的分離

通過對褐煤制備氧化物反應方法進行研究可知，煤炭的氧化產物羧酸的成分分離是一項關鍵技術。但是，從氧化產物中直接提取分離得到的羧酸仍然是一種混合物。這這也就是說，對于羧酸混合物分離的研究還要持續深入。通過更多的研究實驗來完成褐煤氧化制備化學品孫河圖的提取研究。來找到最有效的辦法。以此來提高反應效果。使其可以廣泛使用。

3.褐煤氧化制羧基化學品過程中存在的問題

褐煤氧化對于低階煤的高效利用有著至關重要的作用。但是在黑的氧化過程中仍然存有一些問題，影響著其質量和效率，繼續研究人員解決。褐煤氧化過程中主要問題在兩個方面，分別是：褐煤選擇性氧化制取化學品以及氧化產物的分離。褐煤選擇性氧化制羧基化學品主要分為氧化劑氧化法和氧氣氧化法。這兩類方法都存在一定的優缺點。在使用上需要酌情選擇。在使用氧化劑對褐煤進行氧化制備羧基化學品的過程中，所使用的氧化劑都帶有一定的腐蝕性，氧化劑的大量消耗也會導致投入成本較高，并且在安全方面存有一定的隱患。在反應返程之后，還會產生一定的氧化殘渣。這種使用氧化劑的方法制備羧酸產物基本使用在研究煤炭結構的過程中。相比于使用氧化劑進行氧化反應，褐煤的氧氣氧化法可以解決氧化劑氧化法中的缺陷。但是使用氧氣氧化法也存在一定的問題。在反應過程中，會消耗大量的無機酸堿，并且無機酸堿不能進行回收。這就帶來了一定的環境威脅。是其排放物會對大自然環境造成影響。同時，反應過程中需要進行加溫。這也就導致二氧化碳含量增加。這也就減少了褐煤中碳原子的使用率。不能保證反應效率。盡管氧化方法不斷優化，但是對于褐煤氧化產物中的分離和分析依然是一個大問題。在對氧化產物進行分析的過程中，往往只是對其進行定性分離，對于氧化產物的定量只限于少量的化合物。所以對于這一問題，研究人員要制定出相應的措施。使其分析和分離更加順利和便捷。

結束語

綜上所述，要想完成更高質量的褐煤氧化制備羧酸，必須要對褐煤的各項特點進行研究分析，找到最科學、有效的反應方法。褐煤選擇性氧化制羧基化學品，可以通過使用價格低廉的褐煤轉化成為昂貴的化學品。并且還可以將不能常規使用的褐煤優化利用。這是一種雙贏的工藝技術。但是隨著研究的深入，還要對反應過程中的各項問題進行分析。找到優化措施。使其能發揮更大的用途。