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《新型催化_分离膜反应器的结构与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、1993年第18卷第2期天然气化工新型催化一分离膜反应器的结构与分析王乐夫纪红兵谭爱珍黄仲涛(华南理工大学化学工程系广州510641)。、、介绍了膜催化反应器的基本原理和应用简要讨论了在加氢脱氢选择性氧化反应中利用膜技术提高。,一反应转化率和选择性的机理在研究比较现有膜反应特点的基础上提出了一种新型的催化分离双功。、。能膜反应器结构这种结构改善了膜反应器的传质传热性能关健词:膜催化反应器加氢脱氢氧化氨氧化氢甲酸化一Z+:+HOCO户HC氏今了多孔耐热玻璃1前言氧化徕一氧化铝一2岛6ZH一+2C一H砂C践一、、氧化锌多孔耐热玻璃膜技
2、术在气体分离生物医药等方面的应一C忿H一+HZ+CO砂多孔不锈钢板Rh催化剂,用已为人所众知;相比之下在化学反应领域aZ一UEF型一CHCHCHO组合膜,。中利用膜技术来改善反应性能的研究还较少ieaee〔‘〕〔,,Mhl和Shah等人早在60年代末就指、表1所列的膜反应研究实例包括了脱氢,出:、、、、、有选择性地使产物从反应混合物中排出会加氢氧化氨氧化还原水蒸汽转化歧化氢。,导致有利的化学平衡移动自此不少文献报。,,甲酞化等由此可见在化学反应领域中膜技、、、导了利用各种无机陶瓷膜金属膜合金膜金。术的应用正受到越来越广泛的重视一,
3、1。属陶瓷组合膜进行的研究如表所示,将膜技术应用于化学反应有几个突出的1‘们表各类膜反应实例卜特性:一方面通过膜可将产物有选择性地连续反应膜,从反应器中分离排出从而可提高受平衡限制,,zZ+多孔耐热玻璃的可逆反应的总转化率另一方面某些反应物HS帕HS多孔氧化铝,,,种通过膜后会具有不同的活化态因此改善ZHI户H:+12多孔耐热玻璃,,了产物的选择性提高产品收率;还有如果将一,多孔耐热玻璃膜构成催化分离双功能型则会更有效地改善x:。+3H:。,CeH户CeH把及其合金反应性能因此膜技术的应用研究已成为当铂一多孔耐热玻璃。代催化学科的
4、前沿研究领域之一线O~HZ+0:固体电解质,但要使这一技术得到工业化就要开发能一2io+、。残H户qHH2把合金够适应工业生产的结构合理的膜反应器我一CH30H护CH20+Hz铂活性氧化铝们在比较了目前国外现有膜反应特点的基础一一,一nC‘Hio.+Ha户c’H氧化锌活性氧化铝上提出了自己设计的一种新型催化分离双功C一+C一氏Ha砂氏把。、能膜反应器这种反应器结构在传质传热性;+H.QH珑户Q把。能上有较好的改善ZCH一+氏CZH一+2H20银户Z+0:户ZC场CHO硅橡胶毛细管膜q城2各种膜材料及其性能ZCH,OH+场ZCH:0
5、+活性氧化铝户,H20银修饰的活性氧化铝根据化学反应中的功能我们可将膜分为,6N0+4NSN:+两种主要类型:(1)高选择性渗透膜这类薄膜Ha护一26H0帆氧化袄或薄层材料可选择性地使混合物中的一种组分一4N0+4N+4+跳伍户姚饥氧化铝;(2)催化膜。通过(或渗透)催化膜有两种含6凡0,,:义其一膜材质本身具有催化活性如金属把天然气化工1993年第15卷第z期-、、2,一。,膜银膜活性A1O3膜等;其二催化活性组分面上的吸附脱附过程显然对于混合体系来,,、与惰性膜材料(作为载体)相结合如把载于微说氢的传递过程与作用物(如乙烯丁二
6、烯等),。的吸附及反应过程是相竟争的因此独立体系孔陶瓷或微孔耐热玻璃上无论是用于分离目,,,可以更好的控制氢的传递从而提高反应的转的使化学平衡移动;还是用于催化目的改变、。,化率选择性反应物种的活性都要利用膜材料的选择渗透.22。脱氢机理性表2列出了某些催化膜材料的选择渗透性:脱氢反应可表示为如下的一般形式。能及应用效果特bB十‘aA表2催化膜材料选择渗透性及应用效果,,式中:A为反应物B为目的产物C为氢;反应渗透膜材料a,,。。b则为化学计量系数物种,,H2Pd金属膜提。,脱氢反应属可逆化学过程在通常条件下加氢高反应选掸性例如一
7、一一.一PdRu合金维生素K’(2甲基34双,一.由于受热力学限制其正向反应是不可能进行PdNi合金醋酸基蔡)按传统方法带一一,一。、:2甲基14蔡几个步骤、完全的虽然某些工艺条件(如反应温度操作酿的Rancv镍加氢产物,、分离与醋酸醉用硫酸作压力)可改变平衡状态但仍不能得到高纯度的,才为催化剂进一步反应,。得。,目的产物因为这种平衡的移动是有限的另到80%的收率相反一.用一种PdNi合金在,.132℃和0iMPa一方面如能使产物中的某些组分在反应过程氢表压,下使苯醒,,和醋酸醉的混,一步即可得到中分离出去也将破坏平衡状态使反应继
8、续正合物加氢.,。95%的维生素K收‘率叫·’向进行直至完全,一,。用结合膜材料来分离产肠留H2Pd金使平衡移动在反应器构造中一掩合,提高转化率,PdRh合金例如用厚度为20。群m的Pd一Ni合金把膜中装有0.swt.%Pt/物中的某种组分即能达到
