1，4-丁二醇氣相環化脫水合成四氫呋喃

劉永華

（陜西比迪歐化工有限公司，陜西 華縣714100）

THF（四氫呋喃）在試驗室研究中被證實：能夠相對于大量的無機物、有機物發揮顯著的溶解性能。 除聚乙烯成分、聚丙烯成分、以及氟樹脂成分以外，四氫呋喃對于其他各類化合物的溶解優勢均是極為突出的。 并且，在作用于PVC 成分、丁苯胺等相關成分的過程當中，四氫呋喃成分的優勢是尤為顯著的。因此，在現階段實際工作中，多將四氫呋喃作為反復性溶劑，以及先骨干緩和唔的前驅體。特別是在近年來，有關聚四亞甲基醚二醇市場的發展規模不斷擴大，使得整個市場對于四氫呋喃的應用需求呈現出了極為顯著的發展趨勢。有關合成四氫呋喃成分的方案與技術工藝研究也值得各方人員關注與重視。在本文的研究過程當中，即提出了一種以1，4-丁二醇作為原料，氣相環化脫水方案下合成四氫呋喃的工藝方案,并針對當中的相關問題做詳細分析與說明。

1 1，4 丁二醇氣相環化脫水合成四氫呋喃的試驗分析

1.1 試驗儀器的選取

整個氣相環化脫水合成試驗過程中所涉及到的試驗儀器主要為氣象色譜分析儀 （儀器型號：GC-1690#）。 氣象色譜儀以毛細管柱形式，檢測方式為FID，通過面積歸一的方式進行定量計算。

1.2 試驗試劑的選取

整個氣相環化脫水合成試驗過程中所涉及到的實驗試劑主要為：（1）γ-Al2O3；（2）ZrO2；（3）CeO2；（4）ZSM-5。在500℃反應環境溫度狀態下，焙燒處理3h，靜置備用。

1.3 試驗過程的分析

精密稱取300mg 劑量催化劑， 并將其放置于連續流動固定床微型反應器裝置內部 （該微型反應器裝置所對應的石英反應管內徑為8.0mm 單位）。 應用N2，對該裝置進行0.5h 的吹掃作業。 吹掃完成后，將溫度上升速率控制為10℃·min-1， 直至試驗溫度上升至反應溫度。進而，以電子蠕動泵為載體，對1，4-丁二醇原料進行輸送。 在1，4-丁二醇原料輸送反應的過程當中， 基本的進料速度應當控制為：2.5mL·min-1～3.0mL·min-1同時，需要按照于1，4-丁二醇注入原料劑量的同等比例，在反應裝置當中加入同等的水分。 完成上述處理后，再應用N2為載體， 將汽化反應處理基礎之上的原料帶入反應裝置內部參與反應。試驗過程中所生成的產品在經過冷水冷凝處理之后，對其進行GC氣象色譜檢測。

2 1，4 丁二醇氣相環化脫水合成四氫呋喃的試驗結果分析

按照上述試驗方式，可以得出試驗過程中，反應溫度指標、以及進料速率指標、相對于四氫呋喃合成轉換率的影響情況。 通過對試驗結果的分析，可以得出在采取1，4 丁二醇作為原料，氣相環化脫水合成四氫呋喃的過程當中，最佳的反應條件與指標。具體而言，可以從以下幾個方面考量：

2.1 反應溫度指標對合成結果的影響分析

由于在本文上述試驗過程當中，是建立在常壓氣相基礎之上完成的。 因此，對于1，4 丁二醇原料而言，其所表現出的初始溫度是高于其常規沸點溫度的。 在控制進料速度、以及反應時間為恒定值（進料速度為2.5mL·min-1/反應時間為2.0h）的情況下，可以求得合成結果受反應溫度指標的影響情況。 表1 即為反應溫度指標與四氫呋喃轉化率之間的對應情況示意表。 結合表1 中的相關數據不難看出：在反應溫度低于280℃單位的情況下，ZSM-5 試劑相對于四氫呋喃合成反應的催化效果最為突出，此狀態下的合成轉化率達到了82%。 并且，在溫度不斷升高的情況下，ZSM-5 的性能仍然保持在高水平狀態。 同時，在反應溫度達到320℃情況下，此狀態下γ-Al2O3的轉化率最優，可達到99%。

表1 反應溫度指標與四氫呋喃轉化率對應情況示意表

2.2 進料速率指標對合成結果的影響分析

在催化反應溫度以及合成時間均為恒定值 （催化反應溫度為300℃/合成時間為2h）的情況下，可以求得合成結果受進料速率指標的影響情況。 所觀測到的試驗數據結果如表2。 結合表2 中的相關數據不難得知： 在對試驗過程中進料速率進行合理調整的過程當中，勢必會對1，4 丁二醇氣相環化脫水合成四氫呋喃過程中的轉化率大小產生一定程度上的影響。在2.5mL·min-1～3.0mL·min-1的進料速率控制區間當中，轉化率的基本趨勢為：先升高，后降低。 特別是在控制進料速度低于2.5mL·min-1的情況下，轉化率的上升趨勢表現顯著，能夠確保1，4 丁二醇原料轉化的充分性與完整性。 但，考慮到單位重量的原料反應時間會有所延長，可能導致能源浪費的問題。因此，在進料速率控制在2.5mL·min-1基礎在以上的情況下， 原料還未能夠實現充分的反應便被排除反應體系，由此會導致轉化率的明顯降低。 試驗結果證實： 在將進料速率控制為2.5mL·min-1的情況下， 所取得的轉化率最優。

表2 反應溫度指標與四氫呋喃轉化率對應情況示意表

3 結束語

結合本文對1，4 丁二醇氣象環化脫水合成四氫呋喃試驗過程以及試驗結果的綜合分析發現：實驗過程當中，反應溫度指標、以及進料速率指標會對四氫呋喃合成過程中的轉化率水平產生顯著影響。 試驗結果表明：在采取1，4 丁二醇氣象環化脫水合成四氫呋喃的工藝方案下，最優化的反應條件應當為：以γ-Al2O3作為催化劑，將反應溫度控制為320℃，進料速率控制為2.5 mL·min-1。 按照上述條件，在持續2.0h 的反應時間下，可確保四氫呋喃合成的轉化率達到99%以上水平。 總而言之，本文針對有關1，4 丁二醇氣相環化脫水合成四氫呋喃過程中所涉及到的相關問題做出了簡要分析與說明，望引起各方關注與重視。