【科普】H-FLOW全自动加氢反应仪在氢化去硫反应中的应用

含硫的有机化合物广泛存在于自然界中，其存在形式也多种多样，最为常见的存在形式有硫醚、硫酚（醇）、砜、亚砜、磺酰氯等，这些化合物不仅被广泛应用于材料科学和药物化学的研究领域，而且还被广泛应用于药物、农药、染料等的工业生产中。大部分含硫有机化合物廉价易得且稳定性较好，并能在过渡金属的催化下通过脱硫反应来构筑C-C键，因此，这类化合物在脱硫的C-C偶联方面越来越受到大家的重视，也成为当下的一大研究热点。

传统的加氢脱硫反应是在釜式反应器中进行的，想要达到深度脱硫的目的，往往需要提高反应条件，而催化剂在这样的条件下易失活，使催化剂的使用寿命降低。每次反应后的催化剂都需要更换，分离的步骤复杂，浪费了大量的人力和物力，导致加氢脱硫反应在实际的生产应用中受到了限制。因此我们需要开发出一种稳定高效的新工艺，使得整个脱硫反应过程更加绿色安全。

反应案例-二苯并噻吩的加氢脱硫反应

噻吩类物质具有特殊的活性，无论是在药物中间体的合成还是新药的研发中都充当着重要角色。我们有时会使用加氢脱硫的方式来构筑C-C键以便获得想要的产品。在相同的反应条件下，噻吩及其衍生物在传统加氢脱硫反应中的活性顺序是：噻吩＞烷基化噻吩＞苯并噻吩＞烷基化苯并噻吩＞二苯并噻吩。这里我们以二苯并噻吩的加氢脱硫反应为例，探究它在微反应器中的反应效果。

如图（a）所示，反应器中使用NiMoP/Al₂O₃作催化剂，正十六烷作溶剂，H₂压力为41 bar，260℃下反应可以获得97.9%的转化率。由于噻吩类硫化物存在不饱和键，它的加氢脱硫反应分为两条平行路径：（1）直接脱硫路径（DDS）；（2）芳香环先加氢再脱去硫（HYD）。微反应器有一个显著的优点，那就是可以通过改变反应条件来实现反应路径的精准把控。

图（a）二苯并噻吩在微反应器内的加氢脱硫反应

催化剂是装填在反应柱内的，可以重复反应进行长周期的测试，二苯并噻吩进行了连续5 h的加氢脱硫反应，我们通过气相检测发现转化率仅降低了0.2%。微反应器的操作简便，避免了催化剂的更换和分离，可以及时更改反应条件，获得大量准确的数据。如图（b）所示·，我们对计算结果和实验结果进行了模型评价，我们得到了较高的确定系数R²=0.994，但是考虑到实验误差，所有数据点都位于模型预测上限和预测下限之间，这说明在微反应器内发生的反应稳定性很高，可以准确反映出它在相应反应条件下的真实情况。

图（b）二苯并噻吩在微反应器内加氢脱硫反应的模型评价

参考文献：Fuel Processing Technology 177 (2018) 66–74