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γ-丁内酯和2-甲基呋喃是重要的精细化工中间体,主要应用于溶剂、医药、农药等方面。针对单独反应过程的特点和存在不足,本文开发了具有原始创新的1,4-丁二醇脱氢和糠醛加氢耦合一体化制γ-丁内酯和2-甲基呋喃,以及1,4-丁二醇脱氢和顺酐加氢耦合制γ-丁内酯的新工艺。在耦合过程中,顺酐(或糠醛)加氢反应释放出来的热量可以被1,4-丁二醇脱氢反应所用,而1,4-丁二醇脱出的原子氢,可被糠醛(或顺酐)加氢所用。主要研究结果如下:1.利用Cu-Cr体系催化剂对单独的1,4-丁二醇脱氢和糠醛加氢反应分别进行了较详细的研究,得到了这两个反应的较佳的操作条件。2.针对1,4-丁二醇脱氢制备γ-丁内酯和糠醛加氢合成2-甲基呋喃这两个反应的特点及存在的问题,提出了具有原始创新的1,4-丁二醇脱氢和糠醛加氢耦合一体化的新概念。3.顺酐加氢是复杂的串联反应,不仅能生成中间产物丁二酸酐和目的产物γ-丁内酯,而且产生一些副产物,如丙醇、丙酸、丁醇和丁酸等。反应系统中CO含量的增加会抑制催化剂的活性,且不利于γ-丁内酯的生成。只有丁二酸酐和γ-丁内酯能够直接加氢破环生成C3化合物和CO,排除了顺酐直接加氢破环生成C3化合物和CO;提出顺酐选择加氢生成γ-丁内酯的反应过程路径,较好地解释了反应过程机理。4.实现了由1,4-丁二醇脱氢和顺酐加氢耦合制备γ-丁内酯的新过程。与单独的顺酐加氢和1,4-丁二醇脱氢反应相比较,耦合反应具有明显的优点。5.反应器轴向热点分布:传统的1,4-丁二醇脱氢制备γ-丁内酯,单独的顺酐加氢合成γ-丁内酯和耦合法制备γ-丁内酯分别在单管反应器上进行,它们的温度梯度分布为约10℃、25℃和4℃。因为耦合反应过程的放热量,与单独的顺酐加氢反应相比较,有一定的降低,使得耦合反应的温度容易控制,促使反应温度的分布均匀,有利于目的产物γ-丁内酯的生成。