硫化氢废气绿色催化制备四氢噻吩的工艺研究

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天然气作为一种清洁能源在我国的能源结构中占据着越来越大的比例。然而,四氢噻吩作为目前最理想的一种燃气示警剂,在我国面临着巨大的市场缺口。目前国内外生产四氢噻吩的主流方法是四氢呋喃硫代法,这种方法的生产成本高昂,反应条件苛刻,限制了四氢噻吩的产量。因此开发出一种生产成本更低、反应条件更温和的新工艺具有十分重要的价值和意义。在本论文中,首先用粉体杂多酸催化剂验证了以1,4-丁二醇为原料生产四氢噻吩的可行性,发现了此反应在同一体系中分为了两步,第一步是1,4-丁二醇分子内脱水缩合成四氢呋喃,第二步是四氢呋喃与硫化氢反应生成四氢噻吩。这个反应的选择性非常高,几乎没有其他副产物生成,在反应原料和反应时间足够时,反应的选择性可以达到100%。不同杂多酸在这两步反应的催化性能优势不同,在cat.C与cat.B的摩尔比为3:7时,总反应的反应速度达到最快。在筛选出最佳杂多酸催化剂之后,为了方便工业上使用,将筛选出的粉体杂多酸负载到了活性氧化铝上,并进行了一系列的工艺条件的优化。得到的最佳工艺条件如下:活性氧化铝的最佳活化温度为600℃,最佳负载量为6.4%,最佳反应温度为260℃,最佳混合摩尔比为3:7,此时产品四氢噻吩的产率高到99.3%,在实际生产过程中,如果提高硫化氢的通气量,产品的产率还能更高,不仅如此,催化剂的稳定性良好,在连续反应42小时之后,产品的产率始终稳定在98.5%以上。
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