水杨酸钠是多种解热镇痛药物的合成原料或中间体,其中因作为药物阿司匹林的中间体引起广泛关注。目前,工业生产水杨酸钠的主要方法是在搅拌釜中加入苯酚钠溶液真空干燥至固体颗粒,通入二氧化碳气体,在一定温度压力条件下进行羧基化反应制备。现有工艺存在生产周期长、能量利用率低和有效转化率低等问题,为克服相关问题,本文对苯酚钠颗粒的羧基化反应中的工艺条件、热力学数据和反应动力学进行了研究,以期为开发苯酚钠羧基化的连续化高效生产工艺提供基础数据。首先,本文以自制的干燥苯酚钠颗粒在间歇高压反应釜进行了单因素实验,考察了反应过程中温度、压力、反应时间、搅拌转速以及物料含水量对水杨酸钠收率的影响,实验结果表明羧基化反应在温度为160℃、压力为0.55MPa、反应时间为40min、搅拌转速超过50rpm以及物料含水量低于2%时的条件下进行比较适宜,最高收率为76.85%。其次,通过Guassian 09软件在B3LYP/6-311G(d,p)水平下对苯酚钠颗粒的羧基化反应热进行初步模拟计算,得到在130-180℃时,苯酚钠羧基化反应的焓变约为-16KJ/mol。同时对苯酚钠羧基化反应的反应热进行了实验检测,一是利用氧弹式量热计测试了苯酚钠、水杨酸钠纯品的燃烧热数值,并利用差示扫描量热仪DSC204F1测得苯酚钠、水杨酸钠的定压比热容,计算出在160℃时苯酚钠羧基化主反应的反应热为-59.68KJ/mol;二是利用绝热量热仪VSP2测定了苯酚钠和二氧化碳进行羧基化反应的反应温度变化,通过绝热反应过程中的温度变化,计算出在160℃、0.5MPa的反应条件下羧基化反应热为-17.43KJ/mol。最后,建立了固体苯酚钠颗粒与二氧化碳气体羧基化反应的动力学缩核模型。通过分析实验数据,确定了在150℃、160℃反应温度下的控制步骤均为灰层扩散控制,此时反应受到二氧化碳向灰层扩散速率的影响;超过一定反应时间,由于生成致密的产物层以及结焦现象导致反应后期偏离灰扩散控制。