无机膜反应器中乙苯脱氢反应的研究

无机膜反应器中乙苯脱氢反应的研究钟丽，杨维慎，刘杰，丛铀，刘世河，林励吾（中国科学院大连化学物理研究所，大连１１６０２３）关键词膜反应器，乙苯，脱氢，微孔氧化铝膜将耐高温、耐腐蚀、结构较稳定的无机膜应用于高温催化反应，使反应与分离联为一体，已成为近年...     

膜反应器中乙苯脱氢反应的理论分析

本文从化工角度对化学反应与膜分离的动态过程进行了关联，对连续流式膜反应器建立了一维数学模型，并以乙苯氢反应为例，对膜反应器的诸多影响因素进行了综合分析，对该反应而言，低水／油比进高Ｄａ值操作，都有利于膜反应器效果的提高。膜的选择分离性能好，转化率也随之增加，对膜反应器的结构进行了重点分析，发现催化剂床层高度与膜长及膜放置位置之间存在着一个最佳匹配关系，从理论上说明了前期工作的实验结果。     

膜催化研究(Ⅲ)——无机膜反应器中乙醇脱氢制乙醛

应用Sol-gel法制备了无机氧化铝膜,其孔径大小集中分布在3～5nm间,透过率和分离系数均符合Knudsen扩散.将该膜用于乙醇脱氢制乙醛反应中,分别考察了反应温度、进料空速、内管吹扫气流对乙醇转化率及乙醛产率和选择性的影响,并与相同条件下的常规反应器中的结果作了比较.结果发现,用膜反应器后,乙醇转化率及乙醛产率均明显高于常规反应器,与相应的平衡转化率相比较,乙醛收率可提高5%～10%.     

无机膜反应器中丁烷脱氢的研究

无机膜反应器中丁烷脱氢的研究吴泽彪杨惟慎房廉清刘杰刘世河林励吾（中国科学院大连化学物理研究所，大连１１６０２３）关键词无机膜，膜反应器，丁烷，脱氢丁烷脱氢制丁烯是一个热力学控制反应，为了获得较高的产率，必须在高温下进行反应。但高温导致副反应，使...     

无机膜反应器中丙烷脱氢制丙烯的数学模型

建立了模拟实验室膜反应器的两种数学模型，活塞流模型和多级全混流模型，将实验数据应用于所建模型，在不同的空速，临氢比、吹扫气流速、温度和膜位置等条件下，拟合出丙烷脱氢的表观活化能、指前因子和表观反应级数，计算结果与实验结果相当符合。     

无机膜反应器在丙烷选择氧化反应中的应用

将无机膜反应器用于丙烷部分氧化制丙烯醛的反应中,考察了不同膜操作方式和反应条件的影响。实验结果表明,采用ＰＰＯＲ膜操作方式,即丙烷从渗透侧通入,氧气从反应侧通入,丙烷可获得较大的自由活化空间,避免与气相氧反应,因此提高了部分氧化反应的选择性。采用分别进样的膜反应,丙烯醛产率可比混合进样的固定床反应高出达３倍。     

优化无机膜反应器中丁烯氧化脱氢制丁二烯反应

对无机膜控氧反应器的优化进行了探讨,提出优化依据,并在自制的均布膜反应器及非均布膜反应器中,进行丁烯氧化脱氢制丁二烯反应的研究,系统地考察了反应温度、进料量、氧／烃比对丁烯转化率及丁二烯选择性的影响,结果表明,在相同的反应条件下,非均布膜反应器中的反应效果优于均布膜反应器中的反应效果,建立了模拟膜反应器的数学模型,其计算结果与实验数据符合良好。     

微结构的纳米设计膜反应器中的催化

For thermodynamically and kinetically controlled catalytic reactions,the influence of a membrane is discussed. For reactions operating near to the thermodynamic equilibrium,the conversion can be increased if one/all of the products is/are selectively removed in an extractor type membrane reactor. Examples are esterifications,dehydrogenations,and water dissociation using water,hydrogen,and oxygen selective membranes,respectively. For kinetically controlled reactions,i.e. reactions with a very negative free enthalpy,mainly the selectivity can be increased via the control of the partial pressure of the educts by dosing effects using distributor/contactor membrane reactors. Examples are partial oxidations and hydrogenations. In detail,the application of an oxygen transporting perovskite hollow fiber membrane with a nano-designed grain boundary structure in the hydrogen production by thermal water splitting and in the partial oxidation of hydrocarbons as case studies for thermodynamically and kinetically controlled reactions is discussed.     

分子筛膜反应器的研究进展

分子筛膜具有规整的微孔结构(<1 nm), 耐高温高压、 抗有机溶剂, 在液相和气相小分子分离中受到广泛关注. 分子筛膜可以与催化反应耦合于一体构成膜反应器, 使反应过程与组分分离同时进行, 促进反应平衡移动, 达到反应强化的效果. 本文概述了近十年不同类型分子筛膜反应器在催化反应中的应用研究进展, 并对分子筛膜反应器未来的发展趋势进行了展望.     

膜生物反应器在废水处理中的应用及研究

膜生物反应器是将生物反应器与膜分离技术相结合的一种高效废水处理新技术。介绍了膜生物反应器的类型、特点以及其在处理生活污水、工业废水、垃圾渗透液、粪便污水和中水回用中的研究和应用现状,提出了膜生物反应器所存在的问题及其研究进展。     

氧渗透膜反应器的烷烃氧化脱氢

研究了乙烷和丙烷在催化膜反应器中的氧化脱氢反应．所用的膜材料为La2Ni0.9V0.1O4＋δ和Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ．为了平衡氧气通量和额外的均匀气相反应,实验选择在中温段进行（550或者650℃）．实验结果表明膜的氧渗透通量和膜表面上主要激活烷烃的活性位在获得高的烷烃转化率过程中起决定性作用．乙烷和丙烷的氧化脱氢实验数据均符合Mars-van Krevelen机理,其中烷烃和膜表面的晶格氧反应产生相应的烯烃．同时证明了气相和膜表面的氧浓度是决定烯烃选择性的关键．     

酶膜反应器及其在生物催化领域的应用

酶膜反应器是一种新型的生物催化反应设备,它是反应与分离相耦合的装置,集产品分离、纯化和酶回收利用于一体,具有其它方法不可比拟的优势。在强调资源节约,环境友好和清洁化生产技术的今天,显示一些特别的优点,近年来已成为热门的研究领域。本文主要介绍了酶膜反应器的基本原理、特征及其分类,并根据分类对近年来酶膜反应器在生物催化领域...     

渗透汽化型酯化膜反应器研究 聚合物/无机固体酸管式复合膜的膜反应性能

设计了渗透汽化型管式膜反应器,以乙酸丁酯合成反应为探针,考察了Ｚｒ（ＩＶ）／ＰＶＡ,Ｚｒ（ＩＶ）－ＰＶＡ／ＰＶＡ两类聚合物担载无机固体酸管式复合膜的膜催化反应性能。探讨了功能膜的组成,结构,反应条件等对膜反应和分离性能的影响以及同步膜分离过程对反应转化的促进作用。实验结果表明,膜催化酯化反应过程主要是依赖与料液接触侧膜表面层的催化活性,膜的催化活性是影响反应速率,特别是初期反应转化速率的主要因素,后期的超平衡转化则依赖于膜分离过程     

丙烷在无机膜反应器中的芳构化

研究了在固定床反应器和膜反应器中的丙烷芳构化，考察了ＨＺＳＭ－５担载的Ｇａ和Ｐｔ－Ｇａ催化剂对反应的影响。结果表明，采用无机膜反应器可以提高丙烷芳构化选择性，从而提高芳烃收率达１０％以上。在膜反应器中，低碳烷烃选择性降低，烯烃选择性增强。固定床相比，膜反应器在低温时对芳构化反应的促进作用最为显著，但是随着温度升高，其促进作用减弱。     

膜反应器中的甲烷转化反应

用ＥＤＴＡ－柠檬酸联合络合法合成了Ｂａ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３－δ混合导体透氧膜材料,并考察了膜片本身对甲烷的活化性能,结果表明,导体膜对甲烷氧化偶联（ＯＣＭ）反应具有催化活性,研究了膜反应器中甲烷部分氧化（ＰＯＭ）制合成气反应,发现在开始阶段甲烷转化率有两次快速升高,第一次是由于甲烷与二氧化碳重整而产生的;第二次是由于透氧量增加而导致的,透氧量随温度的升高而增加,８５０℃时甲烷转     

甲烷直接氧化制甲醇：Ⅱ.催化膜反应器（CMR）

采用溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）法制备了微孔结构均匀的“ＳｉＯ２／陶瓷”膜和“Ｍｏ－Ｃｏ－Ｏ／ＳｉＯ２／陶瓷”催化功能膜，并用ＸＲＤ、ＳＥＭ和孔径测定等技术进行了表征。在常压，５００～７００℃的条件下，在催化膜反应器（ＣＭＲ）中考察了甲烷氧化制甲醇的反应。在相似的反应条件下（转化率为１．０％），用ＣＭＲ（甲醇选择性１?．２％）可获得较固定床反应器（甲醇选择性４．５％）高得多的甲醇选择性。     

膜催化研究 Ⅱ.多孔无机膜的制备与表征及其反应器对甲醇脱氢反应的促进作用

采用溶胶-凝胶法制备了多孔氧化铝膜,并通过DSC、TGA、SEM、N_2吸附和气体透过率测定等手段,对膜的性能进行了表征.结果表明,用这种方法制备的多孔氧化铝膜是一种均匀无裂痕和具有较窄孔径分布(约4nm)的膜材料.将此多孔氧化铝膜制成膜反应器后,用于甲醇催化脱氢制甲醛的反应,发现甲醇转化率比常规反应器有较大幅度的提高.同时首次尝试采用溶胶-凝胶法将催化活性组分直接负载到多孔氧化铝膜上,从而得到了一种具有催化活性的多孔膜,并考察了它的反应活性.文中对由这两种多孔膜及钯/陶瓷复合膜制成的反应器的特点进行了比较.     

渗透汽化型酯化膜反应器研究：PVA／PSSA共混聚合物管式复合膜的膜反？…

聚合物共混是制备具有预定性能的功能膜材料的有铲方法。报道了以惰性攻陶瓷管为支撑体的ＰＶＡ／ＰＳＳＡ共混聚合物管式复合膜的制备及其在渗透汽化型酯化膜反应器中不同实验条件下的膜催化反应性能。     

甲烷直接氧化制甲醇Ⅱ．催化膜反应器（CMR）

采用溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）法制备了微孔结构均匀的“ＳｉＯ＿２／陶瓷”膜和“Ｍｏ－Ｃｏ－·Ｏ／ＳｉＯ＿２／陶瓷”催化功能膜，并用ＸＲＤ、ＳＥＭ和孔径测定等技术进行了表征。在常压、５００～７００℃的条件下，在催化膜反应器（ＣＭＲ）中考察了甲烷氧化制甲醇的反应。在相似的反应条件下（转化率为１．０％），用ＣＭＲ（甲醇选择性１１．２％）可获得较固定床反应器（甲醇选择性４．５％）高得多的甲醇选择性。