[发明专利]2-甲基四氢呋喃的连续化生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学合成技术领域，具体而言，涉及一种2-甲基四氢呋喃的连续化生产方法。

背景技术

2-甲基四氢呋喃(2-MeTHF)是一种重要的有机中间体和优良的溶剂，由于它沸点适中(80.2℃)，在水中的溶解度较小，与水分离容易，同时具有与四氢呋喃(THF)相似的路易斯碱性，故可以应用到很多有机金属反应中，目前正作为一种新型溶剂被广泛应用于工业生产中。因2-MeTHF可与汽油以任意比例互溶，具有优异的氧化和蒸汽压等性质，故还可作为汽车燃料添加剂代替部分汽油。研究表明，2-MeTHF在汽油中的比例超过60％时对发动机的性能不会造成任何影响，汽车的耗油量亦不会增多。此外，2-甲基四氢呋喃还是制药工业的原料，可用于抗痔药磷酸伯氨奎等的合成。

糠醛是生产2-MeTHF的起始原料，由玉米穗、甘蔗渣等农副产品经水解和脱水生成，属于可再生原料。与从石油中提取2-MeTHF相比，以糠醛为起始原料合成2-MeTHF的成本更低，更清洁且有利于可持续性发展。

目前利用糠醛作为起始原料生产2-MeTHF，要经过两步催化加氢反应，即首先由糠醛经连续气相反应生成2-甲基呋喃(2-MeF)，然后由2-MeF经过高压催化加氢生产得到2-MeTHF。在由2-MeF催化加氢生产2-MeTHF的反应中，需要在150℃和20～15MPa的压力下，将2-MeF还原为2-MeTHF。在目前工业生产上，上述的路线工艺要经过中间产物2-MeF的分离与精制，尤其是第二步，需要较高的压力，反应条件苛刻，设备投资高。

Proskuryakov等人利用糠醛作为起始原料在220℃和160atm的高压釜中直接制备2-MeTHF，其中混合催化剂亚铬酸铜与Raney Ni的比例为1∶1，该条件下糠醛直接转化为2-MeTHF的收率很低，甚至不超过42％。

现有技术中除了糠醛转化率低外，还存在以下的缺点：1)使用液相高压反应生产2-MeTHF的反应压力高、危险性大且需要经过中间产物的分离，造成投资高；2)使用连续气相反应的技术原料处理量非常小或者使用含有高毒性的铬的催化剂。上述的问题导致成本较高都严重影响工艺技术的工业化放大。因此如何解决目前生产2-MeTHF时存在的压力过大、催化剂毒性和成本较高以及须经过中间产物的分离与提纯等不可连续生产的技术问题成为目前研究的热点。

发明内容

本发明旨在提供一种2-甲基四氢呋喃的连续化生产方法，该生产方法可以在环境压力或低压下利用无毒催化剂连续化地生产出高纯度的2-甲基四氢呋喃。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种2-甲基四氢呋喃的连续化生产方法，包括以下步骤：将气化糠醛与氢气输入第一反应区，进行一次催化加氢反应；将第一反应区输出的气体输入第二反应区内，进行二次催化加氢反应；以及将第二反应区输出的气体冷凝，得到2-甲基四氢呋喃；其中，第一反应区内填装有用于醛基还原的催化剂，第二反应区内填装有用于芳香饱和加氢的催化剂。

进一步地，在气化糠醛与氢气输入第一反应区之前还包括将气化糠醛与氢气预混合的步骤。

进一步地，在二次催化加氢反应之前还包括对第一反应区输出的气体进行换热的步骤。

进一步地，用于醛基还原的催化剂为铜基催化剂；用于芳香饱和加氢的催化剂为镍基催化剂。

进一步地，在第一反应区，以用于醛基还原的催化剂为基准，气化糠醛的流量为0.05～2.0Kg/（Kg·h)，优选为0.1～1.0Kg/(Kg·h)；在第二反应区，以用于芳香饱和加氢的催化剂为基准，气化糠醛的流量为0.05～2.0Kg/(Kg·h)，优选为0.1～1.0Kg/（Kg·h)。

进一步地，在第一反应区和第二反应区，氢气流量与气化糠醛流量的摩尔比大于4∶1；优选地，摩尔比为5∶1～100∶1；更优选地，摩尔比为7∶1～40∶1。

进一步地，第一反应区内和/或所述第二反应区内还设置有脱硫催化剂和/或CO转化催化剂。

进一步地，通过进料泵将液态糠醛泵入气化室气化得到气化糠醛；将气化糠醛在气化室内与氢气预混合并输入第一加氢固定床反应器，进行一次催化加氢反应；将第一加氢固定床反应器输出的气体输入换热装置进行换热；将换热装置输出气体输入第二加氢固定床反应器，进行二次催化加氢反应；以及将第二加氢固定床反应器输出的气体输入冷凝装置冷凝，得到2-甲基四氢呋喃。