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国内团队新突破！微反应系统实现环己烷双叔丁基过氧化物高效安全连续合成。
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有机过氧化物作为高附加值的精细化学品，是聚合物合成中关键的引发剂与交联剂，其中 1,1 - 双 (叔丁基过氧) 环己烷（CH）因低温交联性能优异、无喷霜问题，成为传统过氧化物的理想替代物。但 CH 合成反应强放热、产物热稳定性差，传统批次工艺不仅反应效率低、副反应难控，还存在显著安全隐患，产品色度也常受影响。 近日，清华大学化工系团队联合中石化石油化工科学研究院、东营华泰化工集团，在《Chemical Engineering Science》发表最新研究成果，成功开发出一套针对 CH 的微反应连续合成与后处理系统，首次厘清了关键操作参数的影响规律，为过氧缩酮类化合物的合成提供了高效、安全的新范式，相关研究成果已发表于化工领域顶刊 Chemical Engineering Science 2026 年第 320 期。 相较于传统批次工艺，微反应技术凭借微尺度反应器的高效传质传热、低持液量特性，能从本质上提升危险反应的安全性，同时强化混合效果、抑制副反应。研究团队搭建的微反应系统由预混合区、微反应区和后处理区构成，选用耐强酸材料保障设备稳定性，通过系统优化反应器结构、进料方式等核心部件，证实混合效率仅由操作条件决定，与反应器尺寸、进料模式无显著关联。 经过对反应参数的系统探究，团队确定了最优合成条件：以 60 wt% 硫酸为催化剂，反应温度 20℃，硫酸 / 环己酮摩尔比 3、叔丁基过氧化氢（TBHP）/ 环己酮摩尔比 2.1，仅需2.81 分钟的停留时间，就能实现环己酮转化率超 96%、TBHP 转化率约 90%、CH 选择性超 86% 的优异结果。而传统批次工艺要达到相近效果，反应时间需超 2 小时，分离时间也逾 1 小时，还易因副反应导致产品色度不佳。 研究还首次发现，均相硫酸质量分数是调控反应的核心指标，最优范围为 0.30~0.35，此条件下能有效平衡反应速率与选择性，抑制环己酮过氧化、自缩合及 TBHP 生成二叔丁基过氧化物（DTBP）等副反应。同时，高浓度酸催化剂会通过质子化作用影响反应平衡，远超过温度的调控作用，这一发现为过氧缩酮合成的工艺调控提供了全新理论依据。 针对传统工艺后处理阶段相分离时间长、废酸处理复杂的痛点，团队还开发了配套的微反应连续后处理工艺。通过向反应流出物中连续加入长链烷烃类共混剂，大幅提高相界面张力，实现油相和水相的快速分离，配合碱洗、水洗、干燥等步骤，显著缩短后处理耗时。最终得到的 CH 产品色度（铂 - 钴比色）低于 20 Hazen、水分含量 0.046 wt%、残留烷基氢过氧化物仅 0.13 wt%，各项指标均优于商业标准，为无色至淡黄色透明液体，满足工业应用要求。 与现有工艺相比，该微反应系统的时空产率高达 20987.11 kg m⁻³ h⁻¹，远超传统批次工艺与已有连续流工艺，反应时间较传统批次工艺缩短 99% 以上，同时省去了复杂的底物预处理步骤，既提升了生产效率，又从源头降低了安全风险。 此次研究不仅实现了 CH 的高效、安全、连续化生产，更首次系统揭示了过氧缩酮合成中关键参数的影响规律，为酮类与烷基氢过氧化物合成过氧缩酮类化合物提供了通用的工艺框架。微反应技术在该领域的成功应用，也为强放热、高风险精细化工反应的工艺升级提供了重要参考，助力精细化工行业向绿色、高效、安全的方向发展。    |
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