十氢萘具有很强的溶解能力,能在较低温度下溶解超高分子量聚乙烯;同时,十氢萘易挥发,用80℃氮气即可将98%以上的十氢萘从纤维上吹下来,可以回收。所以,十氢萘是超高分子量聚乙烯“干法纺丝工艺”的最佳溶剂。除可作溶剂外,十氢萘还可作为高超音速飞行器最佳的脱氢、裂解“吸热燃料”以及作为汽车用燃料电池最佳的贮氢媒体。目前,我国尚无十氢萘产品的合成技术及其生产装置,需要进口,且价格昂贵。国外,仅有少数几家公司生产并销售十氢萘。由于我国的萘资源比较丰富,十氢萘产品可以由萘直接催化加氢反应进行生产。因此开发最佳的催化加氢工艺、在较低的压力和温度下合成出达到国外产品质量标准的十氢萘,填补国内的空白,是本课题研究开发和创新的内容。研究内容包括催化剂和溶剂的选择,最佳反应温度、压力和液时体积空速的确定,实现在提高萘的稳态转化率的基础上减少副反应物的产生。本课题首先在高压釜反应器中筛选合适的催化剂,待选的催化剂分别是自制的铂铝加氢催化剂和镍铝加氢催化剂。在相同的反应条件下比较催化剂的加氢催化性能,并最终确定采用镍铝催化剂作为萘加氢饱和催化剂;然后将选定的催化剂在固定床反应器中进行工艺条件的优化试验,讨论了各种反应条件对反应物的转化率以及产物的选择性的影响。采用本院的过程优化软件对实验数据进行回归,综合影响因素回归方程和试验数据的分析结果,确定了固定床十氢萘合成反应条件和技术参数:原料中萘的浓度18～20%;原料中反式十氢萘浓度40～70%;液时体积空速0.6～0.8 ml/ml·h;控制点反应温度443～463K;反应压力7～8MPa。按照优化后的反应条件和技术参数进行稳态涓流固定床加氢反应器连续合成十氢萘试验,并通过精馏获得合格的十氢萘产品,产品十氢萘纯度>99%,产物中反式十氢萘浓度<60%,萘转化率≥95%,十氢萘收率≥85%,反应产物中的杂质含量<0.6%。在确定的工艺条件下对催化剂的活性及寿命进行1000小时的试验,考察催化剂使用前后的物性参数的变化情况以预测催化剂在十氢萘合成使用中的活性变化情况及寿命。结果表明,经过活性稳定性和寿命评价试验和浸泡强度试验后,催化剂的活性稳定,镍催化剂的表征性能和强度等物性参数的稳定性在正常使用范围内。在试验基础上,我们对萘加氢合成十氢萘的反应机理进行了初步的探索。分析了本试验装置上影响反应物转化率以及产物中十氢萘顺/反异构体的选择性的影响因素;并对反应的动力学进行了讨论,试验结果表明,在过量的氢存在下,萘加氢和顺式十氢萘的异构化反应符合一级反应。