呋喃类化合物的连续化合成系统及方法与流程

本发明涉及化工合成，具体而言，涉及一种呋喃类化合物的连续化合成系统及方法。

背景技术：

1、2，5-二氢呋喃作为呋喃类化合物的一种，是重要的有机溶剂、制药中间体和农药中间体。其中，2，5-二氢呋喃在农药合成领域有着重要的应用，主要用于合成第三代烟碱类杀虫剂呋虫胺的主要中间体3-氨甲基四氢呋喃。

2、2，5-二氢呋喃的合成有如下几种：技术方案一：如期刊eastman chem co.中的文献process for the production of 2，5-dihydrofuran所提到的技术方案，以汞盐为催化剂，以1，2-丁烯二醇为原料制备2，5-二氢呋喃，收率为75%；技术方案二：如期刊du pont.中的文献process for the preparation of 2，5-dihydrofuran所提到的技术方案，以环氧丁烯为原料，以有机锡和碘化物为催化剂，催化反应得到2，5-二氢呋喃；技术方案三：如期刊eastman chem co.中的文献continuous process for the manufacture of 2，5-dihydrofurans from gamma所提到的技术方案，在液相中通过使γ，δ-环氧烯烃异构化的方法连续制备2，5- 二氢呋喃；技术方案四：如专利文件cn202010561299.3所提到的技术方案，以改性γ-al2o3为催化剂，以1，4-丁烯二醇为原料，催化脱水环合制备2，5-二氢呋喃。

3、上述工艺中，技术方案一和技术方案二因催化剂价格昂贵、三废处理成本高和工艺流程复杂的缺点，在2，5-二氢呋喃生产中不具备成本优势而逐步被取代。

4、技术方案三由于所需起始原料不易得、售价高、纯度需求高，不具备大型生产推广的可行性。

5、同其余技术方案相比，因其原料成本低、三废处理成本低等优点，技术方案四相对来说较为适合工业化生产推广。但是受限于反应本质，催化剂寿命得不到保证，在短期运行后就需要停车进行催化剂再生或直接更换催化剂。

6、同时，上述技术方案均为批次反应，同绝大部分批次反应一样，不可避免地需要面对放大效应大、操作复杂及能耗偏高的问题。因而，需要提供一种低成本、易操作的2，5-二氢呋喃的制备工艺，以满足现有的工业化生产需求。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种呋喃类化合物的连续化合成系统及方法，以解决现有技术中2，5-二氢呋喃无法高效地工业化生产的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种呋喃类化合物的连续化合成系统，包括：连续进料单元和连续脱水反应单元，其中，连续脱水反应单元包括主反应器，主反应器包括沿物料流动方向依次连通的反应段和精馏段，沿物料流动方向，连续进料单元与主反应器的反应段连通。

3、进一步地，主反应器还包括有机相出口和水相出口，其中，有机相出口设置在精馏段的顶壁上，水相出口设置在精馏段的远离反应段的侧壁上，连续脱水反应单元还包括：有机相储罐和水相储罐；有机相储罐与有机相出口相连通；水相储罐与水相出口相连通；优选地，连续脱水反应单元还包括：有机相冷凝器和水相冷凝器；有机相冷凝器位于有机相出口与有机相储罐之间的有机相输送管线上；水相冷凝器位于水相出口与水相储罐之间的水机相输送管线上。

4、进一步地，连续脱水反应单元还包括再沸器与物料循环管线；反应段还包括物料循环出口和物料循环入口，物料循环出口设置在反应段侧壁靠近精馏段的一端，物料循环入口设置在反应段侧壁远离精馏段的一端，物料循环出口与物料循环入口由物料循环管线连接；物料循环出口与物料循环入口之间设置有再沸器；优选地，再沸器与物料循环入口之间设置有再沸器循环泵。

5、进一步地，连续进料单元包括依次连接的原料储罐、计量模块和连续进料泵；优选地，反应段还包括进料入口，进料入口设置在反应段侧壁靠近精馏段的一端，原料通过连续进料泵通过进料入口进入反应段；优选地，计量模块包括连续计量装置；优选地，连续计量装置选自如下装置中的一种或多种：电磁流量计、科氏流量计、电子称或转子流量计。

6、进一步地，连续进料泵选自如下装置中的一种或多种：气动隔膜泵、液压隔膜泵、注射泵、磁力驱动泵或机械隔膜泵。

7、进一步地，精馏段的结构为板式塔或填料塔，优选地，精馏段为板式塔，优选板式塔包含3-15个塔板，更优选为5-10个塔板；优选地，精馏段为填料塔，优选填料塔中的填料选自如下任意一种：θ环填料、鲍尔环填料或波纹板填料。

8、进一步地，主反应器还包括催化剂，催化剂位于反应段中，催化剂选自如下任意一种：固体酸催化剂、分子筛催化剂或金属氧化物催化剂；优选地，金属氧化物催化剂包括γ-al2o3。

9、为了实现上述目的，根据本发明的第二个方面，提供了一种呋喃类化合物的连续化合成方法，采用如上述的呋喃类化合物的连续化合成系统进行呋喃类化合物的连续化合成。

10、进一步地，包括以下步骤：1，4-丁烯二醇经连续进料单元进料至连续脱水反应单元中的主反应器中，于反应段进行脱水反应，得到粗2，5-二氢呋喃；粗2，5-二氢呋喃经过主反应器的精馏段与水进行分离，得到生成物2，5-二氢呋喃；优选地，在粗2，5-二氢呋喃经过主反应器的精馏段与水进行分离后，还包括对分离后的2，5-二氢呋喃进行冷凝，得到生成物2，5-二氢呋喃。

11、进一步地，脱水反应的温度为110~300℃，更优选为150~200℃；脱水反应的压力为0~1 mpa，更优选为0.2-0.5 mpa；脱水反应的反应时间为5-30min。

12、应用本发明的技术方案，利用本申请的连续化合成系统包括连续进料装置和反应段与精馏段一体化的主反应器，能够高效、安全地将2，5-二氢呋喃的生产和其与水的分离一次连续化完成。此外，该连续化合成系统能够将脱水反应的副产物水及时通过精馏排出，避免了大量水的积累对催化剂活性的影响，从而延长了催化剂的使用寿命，在降低了生产的成本的同时，提高了工业化生产2，5-二氢呋喃的效率。

技术特征：

1.一种呋喃类化合物的连续化合成系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的连续化合成系统，其特征在于，所述主反应器（103）还包括有机相出口和水相出口，其中，所述有机相出口设置在所述精馏段的顶壁上，所述水相出口设置在所述精馏段的远离所述反应段的侧壁上，

3.根据权利要求2所述的连续化合成系统，其特征在于，所述连续脱水反应单元还包括：有机相冷凝器（105）和水相冷凝器（106）；

4.根据权利要求1所述的连续化合成系统，其特征在于，所述连续脱水反应单元还包括再沸器（107）与物料循环管线；

5.根据权利要求1所述的连续化合成系统，其特征在于，所述连续进料单元包括依次连接的原料储罐（101）、计量模块和连续进料泵（102）；

6.根据权利要求5所述的连续化合成系统，其特征在于，所述连续进料泵（102）选自如下装置中的一种或多种：气动隔膜泵、液压隔膜泵、注射泵、磁力驱动泵或机械隔膜泵。

7.根据权利要求1所述的连续化合成系统，其特征在于，所述精馏段的结构为板式塔或填料塔，

8.根据权利要求1所述的连续化合成系统，其特征在于，所述主反应器（103）还包括催化剂，所述催化剂位于所述反应段中，所述催化剂选自如下任意一种：固体酸催化剂、分子筛催化剂或金属氧化物催化剂；

9.一种呋喃类化合物的连续化合成方法，其特征在于，采用如权利要求1至8中任一项所述的呋喃类化合物的连续化合成系统进行呋喃类化合物的连续化合成。

10.根据权利要求9所述的连续化合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的连续化合成方法，其特征在于，所述脱水反应的温度为110~300℃；

12.根据权利要求11所述的连续化合成方法，其特征在于，所述脱水反应的温度为150~200℃；

技术总结
本发明提供了一种呋喃类化合物的连续化合成系统及方法。其中，呋喃类化合物的连续化合成系统包括：连续进料单元和连续脱水反应单元，其中，连续脱水反应单元包括主反应器，主反应器包括沿物料流动方向依次连通的反应段和精馏段，沿物料流动方向，连续进料单元与主反应器的反应段连通。利用上述连续化合成系统能够高效、安全地将2，5‑二氢呋喃的生产和其与水的分离一次连续化完成。此外，该连续化合成系统能够将脱水反应的副产物水及时通过精馏排出，避免了大量水的积累对催化剂活性的影响，从而延长了催化剂的使用寿命，在降低了生产的成本的同时，提高了工业化生产2，5‑二氢呋喃的效率。

技术研发人员：洪亮,陶建,李洪健,陈富荣,李海波,孙毅
受保护的技术使用者：天津凯莱英医药科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15