专利名称：一种减压流化催化反应系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机化学一般方法所用的装置，特别是涉及在加热减压的条件下适合以橙花叔醇为原料合成(反)-β-法尼烯的减压流化催化反应系统。
目前，(反)-β-法尼烯的合成方法主要有4种。
1. 以橙花叔醇(nerolidol)为原料 橙花叔醇是一种常见的香原料，在催化剂条件下发生分子内脱水，一步反应即可生成(反)-β-法尼烯，副产物中有(顺)-β-法尼烯、α-法尼烯等，由于(顺)-β-法尼烯、α-法尼烯也有一定驱虫活性，使用时不必加以分离。该方法反应较为简单，收率较高。
文献Improved proparation of (E)-β-famesene and its activetywitheconomically important aphids(J.Chem.Ecol.，1982.81111-1117)公开了上述的合成方法。目前利用减压固定床反应器进行合成反应的工艺已经成熟，反应条件较为温和、收率较高，但存在着反应速率缓慢、操作烦琐的问题。
2.以法尼醇(famesol)为原料以法尼醇(farnesol)为原料有多种合成途径，如以反式法尼醇为原料，以四(三苯基膦)为催化剂进行(反)-β-法尼烯的合成。虽然反应条件温和、收率较高，但解决催化剂来源以及降低成本存在着问题。
3.以月桂烯(myrcene)为原料以月桂烯(myrcene)为原料有多种合成途径，反应步骤较多。较新的报道是从月桂醇(由月桂烯制得)出发，经Claisen重排反应得到反式类异戊二烯酮，再经还原得到(反)-β-法尼烯。
4.以香叶基溴(geranyl bromide)和丁烯醇为原料以香叶基溴(geranyl bromide)和丁烯醇为原料有多种合成途径，反应步骤较多，一般首先将丁烯醇与丁基铝反应形成丁烯醇铝，再与香叶基溴反应，经酯化、消除等反应亦可制备(反)-β-法尼烯。
上述合成(反)-β-法尼烯的四种方法中，以橙花叔醇为原料的合成方法步骤简单且较为成熟，但反应速率缓慢，操作麻烦，难以形成规模生产。若能解决这些问题，以橙花叔醇为原料合成(反)-β-法尼烯将是一种理想的方法。
本发明解决其技术问题的技术方案是一种减压流化催化反应系统，包括加料装置、流化床反应器、温度控制设备、产物收集装置、减压装置，其特征是(a)产物收集装置的端口管道连接至冷凝装置的下端口并且产物收集装置位于冷凝装置的下方，冷凝装置的上端口管道连接至减压装置；(b)加料装置带有进气口，加料装置的上端口与流化床反应器的下端口管道连接并且加料装置位于流化床反应器的下方，流化床反应器上端口通过管道横向连接到冷凝装置下端口与产物收集装置的端口相连通的管道；
(c)温度控制设备在与流化床反应器的上端口相连接的管道中靠近上端口的上方设置有温度测量装置，温度控制设备通过温度测量装置测得的温度值调整流化床反应器的加热情况，进而调节并控制流化床反应器内的温度。
上述的减压流化催化反应系统，加料装置是装置本身自带加热功能或者本身能够被加热的原料容器。加料装置一般位于流化床反应器的正下方，产物收集装置一般位于冷凝装置的正下方，从加料装置的进气口补充的气体可以为空气或对反应惰性的气体。
文献中以橙花叔醇为原料合成(反)-β-法尼烯采用的是在加热、减压条件下将原料汽化，进行催化固定床反应，加料方式为滴加，原料是先滴加后被加热汽化的。由于气-固相反应大多是扩散过程控制而不是反应动力学控制，因此固定床催化方式反应的速率一般较为缓慢。该合成方法不适合进行(反)-β-法尼烯的规模生产、操作麻烦、耗时较长，此外，文献中转化率最高可达到92.6％。应用本发明提出的减压流化催化反应系统制备(反)-β-法尼烯，即在加热和减压的条件下，先将原料汽化再送至流化床反应器，故加料方式由滴加转变成持续批量加入。此方法加快了气-固相反应时的扩散过程，即加快反应时的气-固相间的动量传递、传热速率和传质速率，取得良好的效果。与文献合成方法相比较，使用本发明提出的减压流化催化反应系统合成(反)-β-法尼烯，操作简便，可进行规模生产，大大节约了反应时间，转化率可达到98％以上。
该减压流化催化反应系统，由加料装置带1、流化床反应器2、温度控制设备3、产物收集装置4、减压装置5和冷凝装置6组成，由于温度控制设备3、温度控制仪以及减压装置5(如真空泵)均为常规设备，故图2中未表示它们。图2中表示的是反应系统主要部分的结构关系示意图。加料装置1的上端口和流化床反应器2的下端口插套在一起，温度测量装置13将测得的温度值传递给温度控制仪，温度控制仪控制三口瓶电热膜的加热状况，进气口12开启时可以为加料装置1补气并起到气动搅拌的作用。在流化床反应器2的下端装有砂板23，砂板23起到支撑托起催化剂的作用，在加热和减压条件下，原料汽化，从加料装置1冲上的气流可以顺利的通过砂板23，充分与砂板支撑的催化剂接触反应。产物收集装置4端口通过减压接液器8和冷凝装置6的下端口连接在一起，流化床反应器2上端口和支管7相连并横向连接到减压接液器8从而和冷凝装置6连接在一起，温度测量装置31插入到支管7内，温度测量装置31测得的温度值传递给温度控制装置3，温度控制装置3根据温度测量装置31传来的数据调整流化床催化反应器2上电热膜的加热状况，进而保证流化床反应器内温度。冷凝装置6的上端口连接到真空泵。保温夹套24可以减少流化床反应器2内热量的散失，节约能源。产物收集装置4位于冷凝装置6的正下方，加料装置1位于流化床反应器2的正下方。
下面以以橙花叔醇为原料合成(反)-β-法尼烯为例说明本发明是如何工作的及其效果，该反应方程式为 主要工艺步骤如下1.按照图2将减压流化反应系统连接好；2.取橙花叔醇放入加料装置1即三口蒸馏烧瓶中；3.取催化剂Al2O3放入流化床反应器2的催化床上；4.通电加热，调节温度控制器，使反应系统温度维持在180-200℃；5.反应系统减压至666Pa；6.将氮气微量连续不断地通入蒸馏烧瓶中，使催化剂流态化，此时催化剂不得冲出；7.液体橙花叔醇汽化后进入催化剂床层，在减压条件下进行气-固相催化反立；8.从流化床反应器2的顶部接收产物。
以100g橙花叔醇反应合成(反)-β-法尼烯，文献方法与应用本发明的新方法的比较如下
权利要求
1.一种减压流化催化反应系统，包括加料装置[1]、流化床反应器[2]、温度控制设备[3]、产物收集装置[4]、减压装置[5]，其特征是(a)产物收集装置[4]的端口[41]管道连接至冷凝装置[6]的下端口[61]并且产物收集装置[4]位于冷凝装置[6]的下方，冷凝装置[6]的上端口[62]管道连接至减压装置[5]；(b)加料装置[1]带有进气口[12]，加料装置[1]的上端口[11]与流化床反应器[2]的下端口[21]管道连接并且加料装置[1]位于流化床反应器[2]的下方，流化床反应器[2]上端口[22]通过管道横向连接到冷凝装置[6]下端口[61]与产物收集装置[4]的端口[41]相连通的管道[46]；(c)温度控制设备[3]在与流化床反应器[2]的上端口[22]相连接的管道中靠近上端口[22]的上方设置有温度测量装置[31]，温度控制设备[3]通过温度测量装置[31]测得的温度值调整流化床反应器[2]的加热情况，进而调节并控制流化床反应器[2]内的温度。
2.根据权利要求1所述的减压流化催化反应系统，其特征是加料装置[1]位于流化床反应器[2]的正下方。
3.根据权利要求1所述的减压流化催化反应系统，其特征是产物收集装置[4]位于冷凝装置[6]的正下方。
4.根据权利要求1或2或3的所述的减压流化催化反应系统，其特征是从加料装置[1]的进气口[12]补充的气体为空气或对反应惰性的气体。
全文摘要
本发明涉及有机化学一般方法所用的装置，特别是在加热减压条件下适合以橙花叔醇为原料合成(反)－β－法尼烯的减压流化催化反应系统。其目的是解决以橙花叔醇为原料合成(反)－β－法尼烯时工艺操作麻烦、消耗时间长和不利于规模生产的问题。减压流化催化反应系统，包括加料装置、流化床反应器、温度控制设备、产物收集装置、减压装置和冷凝装置，其主要改进之处是原料添加方式由滴加转变为可批量持续加入，并增加了汽化后的原料与催化剂的接触几率，从而加快反应过程，能够满足工业上大规模生产的需要。
文档编号C07C11/00GK1401617SQ02131090
公开日2003年3月12日 申请日期2002年9月30日 优先权日2002年9月30日
发明者张钟宪 申请人:首都师范大学