1，4-丁二醇气相环化脱水合成四氢呋喃

刘永华

（陕西比迪欧化工有限公司，陕西 华县714100）

THF（四氢呋喃）在试验室研究中被证实：能够相对于大量的无机物、有机物发挥显著的溶解性能。 除聚乙烯成分、聚丙烯成分、以及氟树脂成分以外，四氢呋喃对于其他各类化合物的溶解优势均是极为突出的。 并且，在作用于PVC 成分、丁苯胺等相关成分的过程当中，四氢呋喃成分的优势是尤为显著的。因此，在现阶段实际工作中，多将四氢呋喃作为反复性溶剂，以及先骨干缓和唔的前驱体。特别是在近年来，有关聚四亚甲基醚二醇市场的发展规模不断扩大，使得整个市场对于四氢呋喃的应用需求呈现出了极为显著的发展趋势。有关合成四氢呋喃成分的方案与技术工艺研究也值得各方人员关注与重视。在本文的研究过程当中，即提出了一种以1，4-丁二醇作为原料，气相环化脱水方案下合成四氢呋喃的工艺方案,并针对当中的相关问题做详细分析与说明。

1 1，4 丁二醇气相环化脱水合成四氢呋喃的试验分析

1.1 试验仪器的选取

整个气相环化脱水合成试验过程中所涉及到的试验仪器主要为气象色谱分析仪 （仪器型号：GC-1690#）。 气象色谱仪以毛细管柱形式，检测方式为FID，通过面积归一的方式进行定量计算。

1.2 试验试剂的选取

整个气相环化脱水合成试验过程中所涉及到的实验试剂主要为：（1）γ-Al2O3；（2）ZrO2；（3）CeO2；（4）ZSM-5。在500℃反应环境温度状态下，焙烧处理3h，静置备用。

1.3 试验过程的分析

精密称取300mg 剂量催化剂， 并将其放置于连续流动固定床微型反应器装置内部 （该微型反应器装置所对应的石英反应管内径为8.0mm 单位）。 应用N2，对该装置进行0.5h 的吹扫作业。 吹扫完成后，将温度上升速率控制为10℃·min-1， 直至试验温度上升至反应温度。进而，以电子蠕动泵为载体，对1，4-丁二醇原料进行输送。 在1，4-丁二醇原料输送反应的过程当中， 基本的进料速度应当控制为：2.5mL·min-1～3.0mL·min-1同时，需要按照于1，4-丁二醇注入原料剂量的同等比例，在反应装置当中加入同等的水分。 完成上述处理后，再应用N2为载体， 将汽化反应处理基础之上的原料带入反应装置内部参与反应。试验过程中所生成的产品在经过冷水冷凝处理之后，对其进行GC气象色谱检测。

2 1，4 丁二醇气相环化脱水合成四氢呋喃的试验结果分析

按照上述试验方式，可以得出试验过程中，反应温度指标、以及进料速率指标、相对于四氢呋喃合成转换率的影响情况。 通过对试验结果的分析，可以得出在采取1，4 丁二醇作为原料，气相环化脱水合成四氢呋喃的过程当中，最佳的反应条件与指标。具体而言，可以从以下几个方面考量：

2.1 反应温度指标对合成结果的影响分析

由于在本文上述试验过程当中，是建立在常压气相基础之上完成的。 因此，对于1，4 丁二醇原料而言，其所表现出的初始温度是高于其常规沸点温度的。 在控制进料速度、以及反应时间为恒定值（进料速度为2.5mL·min-1/反应时间为2.0h）的情况下，可以求得合成结果受反应温度指标的影响情况。 表1 即为反应温度指标与四氢呋喃转化率之间的对应情况示意表。 结合表1 中的相关数据不难看出：在反应温度低于280℃单位的情况下，ZSM-5 试剂相对于四氢呋喃合成反应的催化效果最为突出，此状态下的合成转化率达到了82%。 并且，在温度不断升高的情况下，ZSM-5 的性能仍然保持在高水平状态。 同时，在反应温度达到320℃情况下，此状态下γ-Al2O3的转化率最优，可达到99%。

表1 反应温度指标与四氢呋喃转化率对应情况示意表

2.2 进料速率指标对合成结果的影响分析

在催化反应温度以及合成时间均为恒定值 （催化反应温度为300℃/合成时间为2h）的情况下，可以求得合成结果受进料速率指标的影响情况。 所观测到的试验数据结果如表2。 结合表2 中的相关数据不难得知： 在对试验过程中进料速率进行合理调整的过程当中，势必会对1，4 丁二醇气相环化脱水合成四氢呋喃过程中的转化率大小产生一定程度上的影响。在2.5mL·min-1～3.0mL·min-1的进料速率控制区间当中，转化率的基本趋势为：先升高，后降低。 特别是在控制进料速度低于2.5mL·min-1的情况下，转化率的上升趋势表现显著，能够确保1，4 丁二醇原料转化的充分性与完整性。 但，考虑到单位重量的原料反应时间会有所延长，可能导致能源浪费的问题。因此，在进料速率控制在2.5mL·min-1基础在以上的情况下， 原料还未能够实现充分的反应便被排除反应体系，由此会导致转化率的明显降低。 试验结果证实： 在将进料速率控制为2.5mL·min-1的情况下， 所取得的转化率最优。

表2 反应温度指标与四氢呋喃转化率对应情况示意表

3 结束语

结合本文对1，4 丁二醇气象环化脱水合成四氢呋喃试验过程以及试验结果的综合分析发现：实验过程当中，反应温度指标、以及进料速率指标会对四氢呋喃合成过程中的转化率水平产生显著影响。 试验结果表明：在采取1，4 丁二醇气象环化脱水合成四氢呋喃的工艺方案下，最优化的反应条件应当为：以γ-Al2O3作为催化剂，将反应温度控制为320℃，进料速率控制为2.5 mL·min-1。 按照上述条件，在持续2.0h 的反应时间下，可确保四氢呋喃合成的转化率达到99%以上水平。 总而言之，本文针对有关1，4 丁二醇气相环化脱水合成四氢呋喃过程中所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明，望引起各方关注与重视。