專利名稱：一種減壓流化催化反應系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及有機化學一般方法所用的裝置，特別是涉及在加熱減壓的條件下適合以橙花叔醇為原料合成(反)-β-法尼烯的減壓流化催化反應系統。
目前，(反)-β-法尼烯的合成方法主要有4種。
1. 以橙花叔醇(nerolidol)為原料 橙花叔醇是一種常見的香原料，在催化劑條件下發生分子內脫水，一步反應即可生成(反)-β-法尼烯，副產物中有(順)-β-法尼烯、α-法尼烯等，由于(順)-β-法尼烯、α-法尼烯也有一定驅蟲活性，使用時不必加以分離。該方法反應較為簡單，收率較高。
文獻Improved proparation of (E)-β-famesene and its activetywitheconomically important aphids(J.Chem.Ecol.，1982.81111-1117)公開了上述的合成方法。目前利用減壓固定床反應器進行合成反應的工藝已經成熟，反應條件較為溫和、收率較高，但存在著反應速率緩慢、操作煩瑣的問題。
2.以法尼醇(famesol)為原料以法尼醇(farnesol)為原料有多種合成途徑，如以反式法尼醇為原料，以四(三苯基膦)為催化劑進行(反)-β-法尼烯的合成。雖然反應條件溫和、收率較高，但解決催化劑來源以及降低成本存在著問題。
3.以月桂烯(myrcene)為原料以月桂烯(myrcene)為原料有多種合成途徑，反應步驟較多。較新的報道是從月桂醇(由月桂烯制得)出發，經Claisen重排反應得到反式類異戊二烯酮，再經還原得到(反)-β-法尼烯。
4.以香葉基溴(geranyl bromide)和丁烯醇為原料以香葉基溴(geranyl bromide)和丁烯醇為原料有多種合成途徑，反應步驟較多，一般首先將丁烯醇與丁基鋁反應形成丁烯醇鋁，再與香葉基溴反應，經酯化、消除等反應亦可制備(反)-β-法尼烯。
上述合成(反)-β-法尼烯的四種方法中，以橙花叔醇為原料的合成方法步驟簡單且較為成熟，但反應速率緩慢，操作麻煩，難以形成規模生產。若能解決這些問題，以橙花叔醇為原料合成(反)-β-法尼烯將是一種理想的方法。
本發明解決其技術問題的技術方案是一種減壓流化催化反應系統，包括加料裝置、流化床反應器、溫度控制設備、產物收集裝置、減壓裝置，其特征是(a)產物收集裝置的端口管道連接至冷凝裝置的下端口并且產物收集裝置位于冷凝裝置的下方，冷凝裝置的上端口管道連接至減壓裝置；(b)加料裝置帶有進氣口，加料裝置的上端口與流化床反應器的下端口管道連接并且加料裝置位于流化床反應器的下方，流化床反應器上端口通過管道橫向連接到冷凝裝置下端口與產物收集裝置的端口相連通的管道；
(c)溫度控制設備在與流化床反應器的上端口相連接的管道中靠近上端口的上方設置有溫度測量裝置，溫度控制設備通過溫度測量裝置測得的溫度值調整流化床反應器的加熱情況，進而調節并控制流化床反應器內的溫度。
上述的減壓流化催化反應系統，加料裝置是裝置本身自帶加熱功能或者本身能夠被加熱的原料容器。加料裝置一般位于流化床反應器的正下方，產物收集裝置一般位于冷凝裝置的正下方，從加料裝置的進氣口補充的氣體可以為空氣或對反應惰性的氣體。
文獻中以橙花叔醇為原料合成(反)-β-法尼烯采用的是在加熱、減壓條件下將原料汽化，進行催化固定床反應，加料方式為滴加，原料是先滴加后被加熱汽化的。由于氣-固相反應大多是擴散過程控制而不是反應動力學控制，因此固定床催化方式反應的速率一般較為緩慢。該合成方法不適合進行(反)-β-法尼烯的規模生產、操作麻煩、耗時較長，此外，文獻中轉化率最高可達到92.6％。應用本發明提出的減壓流化催化反應系統制備(反)-β-法尼烯，即在加熱和減壓的條件下，先將原料汽化再送至流化床反應器，故加料方式由滴加轉變成持續批量加入。此方法加快了氣-固相反應時的擴散過程，即加快反應時的氣-固相間的動量傳遞、傳熱速率和傳質速率，取得良好的效果。與文獻合成方法相比較，使用本發明提出的減壓流化催化反應系統合成(反)-β-法尼烯，操作簡便，可進行規模生產，大大節約了反應時間，轉化率可達到98％以上。
該減壓流化催化反應系統，由加料裝置帶1、流化床反應器2、溫度控制設備3、產物收集裝置4、減壓裝置5和冷凝裝置6組成，由于溫度控制設備3、溫度控制儀以及減壓裝置5(如真空泵)均為常規設備，故圖2中未表示它們。圖2中表示的是反應系統主要部分的結構關系示意圖。加料裝置1的上端口和流化床反應器2的下端口插套在一起，溫度測量裝置13將測得的溫度值傳遞給溫度控制儀，溫度控制儀控制三口瓶電熱膜的加熱狀況，進氣口12開啟時可以為加料裝置1補氣并起到氣動攪拌的作用。在流化床反應器2的下端裝有砂板23，砂板23起到支撐托起催化劑的作用，在加熱和減壓條件下，原料汽化，從加料裝置1沖上的氣流可以順利的通過砂板23，充分與砂板支撐的催化劑接觸反應。產物收集裝置4端口通過減壓接液器8和冷凝裝置6的下端口連接在一起，流化床反應器2上端口和支管7相連并橫向連接到減壓接液器8從而和冷凝裝置6連接在一起，溫度測量裝置31插入到支管7內，溫度測量裝置31測得的溫度值傳遞給溫度控制裝置3，溫度控制裝置3根據溫度測量裝置31傳來的數據調整流化床催化反應器2上電熱膜的加熱狀況，進而保證流化床反應器內溫度。冷凝裝置6的上端口連接到真空泵。保溫夾套24可以減少流化床反應器2內熱量的散失，節約能源。產物收集裝置4位于冷凝裝置6的正下方，加料裝置1位于流化床反應器2的正下方。
下面以以橙花叔醇為原料合成(反)-β-法尼烯為例說明本發明是如何工作的及其效果，該反應方程式為 主要工藝步驟如下1.按照圖2將減壓流化反應系統連接好；2.取橙花叔醇放入加料裝置1即三口蒸餾燒瓶中；3.取催化劑Al2O3放入流化床反應器2的催化床上；4.通電加熱，調節溫度控制器，使反應系統溫度維持在180-200℃；5.反應系統減壓至666Pa；6.將氮氣微量連續不斷地通入蒸餾燒瓶中，使催化劑流態化，此時催化劑不得沖出；7.液體橙花叔醇汽化后進入催化劑床層，在減壓條件下進行氣-固相催化反立；8.從流化床反應器2的頂部接收產物。
以100g橙花叔醇反應合成(反)-β-法尼烯，文獻方法與應用本發明的新方法的比較如下
權利要求
1.一種減壓流化催化反應系統，包括加料裝置[1]、流化床反應器[2]、溫度控制設備[3]、產物收集裝置[4]、減壓裝置[5]，其特征是(a)產物收集裝置[4]的端口[41]管道連接至冷凝裝置[6]的下端口[61]并且產物收集裝置[4]位于冷凝裝置[6]的下方，冷凝裝置[6]的上端口[62]管道連接至減壓裝置[5]；(b)加料裝置[1]帶有進氣口[12]，加料裝置[1]的上端口[11]與流化床反應器[2]的下端口[21]管道連接并且加料裝置[1]位于流化床反應器[2]的下方，流化床反應器[2]上端口[22]通過管道橫向連接到冷凝裝置[6]下端口[61]與產物收集裝置[4]的端口[41]相連通的管道[46]；(c)溫度控制設備[3]在與流化床反應器[2]的上端口[22]相連接的管道中靠近上端口[22]的上方設置有溫度測量裝置[31]，溫度控制設備[3]通過溫度測量裝置[31]測得的溫度值調整流化床反應器[2]的加熱情況，進而調節并控制流化床反應器[2]內的溫度。
2.根據權利要求1所述的減壓流化催化反應系統，其特征是加料裝置[1]位于流化床反應器[2]的正下方。
3.根據權利要求1所述的減壓流化催化反應系統，其特征是產物收集裝置[4]位于冷凝裝置[6]的正下方。
4.根據權利要求1或2或3的所述的減壓流化催化反應系統，其特征是從加料裝置[1]的進氣口[12]補充的氣體為空氣或對反應惰性的氣體。
全文摘要
本發明涉及有機化學一般方法所用的裝置，特別是在加熱減壓條件下適合以橙花叔醇為原料合成(反)－β－法尼烯的減壓流化催化反應系統。其目的是解決以橙花叔醇為原料合成(反)－β－法尼烯時工藝操作麻煩、消耗時間長和不利于規模生產的問題。減壓流化催化反應系統，包括加料裝置、流化床反應器、溫度控制設備、產物收集裝置、減壓裝置和冷凝裝置，其主要改進之處是原料添加方式由滴加轉變為可批量持續加入，并增加了汽化后的原料與催化劑的接觸幾率，從而加快反應過程，能夠滿足工業上大規模生產的需要。
文檔編號C07C11/00GK1401617SQ02131090
公開日2003年3月12日 申請日期2002年9月30日 優先權日2002年9月30日
發明者張鐘憲 申請人:首都師范大學