钯膜反应器及分离器的研发进展

氢气在钯膜中的传递服从"溶解-扩散"机理。钯膜可以单独组成膜分离器,用于生产高纯度的氢气,也可以与氢气的生产过程相耦合,形成钯膜反应器,用于通过再线的氢气分离打破制氢过程的化学反应平衡,一步法生产高纯氢气。主要介绍了当前膜分离器和反应器的研发进展,介绍了几种膜分离器及反应器的概念设计,并指出了钯膜技术的发展方向。     

氢气催化燃烧研究进展

氢气作为最理想和最有效的能源载体之一,被广泛地应用于各个行业。但是氢气的不完全燃烧和排放问题会造成一定的安全隐患,因此引入了氢气催化燃烧概念。氢气催化燃烧主要涉及催化剂和燃烧器两个方面。催化剂多使用Pt基、Pd基催化剂,它们对氢的吸附性能较强,H-H键容易断裂。载体材料可以改变催化特性。金属钛作载体可以抗高温,铈锆氧化物可以提供氧空位降低点燃温度;分子筛做载体可以对氢气选择性氧化。氢气催化燃烧器多采用固定床反应器、微通道反应器、整体式反应器等,可用于研究氢气催化燃烧特性及动力学方程;漩涡式、多层式反应器利用传热均匀的特点,可用于家庭烹饪、房屋取暖等。     

钯膜反应器柴油重整制氢模拟与验证

为了研究钯膜反应器柴油重整制氢工艺的反应规律,对其进行热力学和动力学建模,并通过实验验证模型的准确性。采用顺序模块法将钯膜反应器分为连续的子反应器和子分离器,模拟钯膜反应器的反应分离耦合过程,通过灵敏度分析,研究钯膜反应器中各反应因素等对氢气收率的影响规律。结果表明,钯膜反应器较无膜反应器可突破热力学平衡的限制,减小反应体积,在低温下可获得较高的氢气产率。在一定条件下模拟结果与实验值误差为8.9%,证明该仿真模型可对实验研究起到预测和指导作用。     

微量有机化合物催化燃烧反应器数学模拟

建立了甲苯、二甲苯、环己烷催化燃烧反应器的一维拟均相数学模型 ,在MnCuOx/Al2 O3 催化剂上催化燃烧反应动力学采用Langmuir双曲型动力学方程。模拟计算了废气处理量、废气中有机化合物的浓度、床层入口温度对净化率的影响     

开发石油化工催化新技术的一些科研领域

催化发明创造的历史经验告诉我们:新催化材料的开拓是创造发明新催化剂的源泉,这种新催化剂的发现往往是开发新催化工艺的基础。膜分离是正在大力开发的新技术。膜分离与催化相结合形成了膜反应器催化的新研究领域,这为发明新催化过程开辟了新机会。近年来均相催化的进展拓宽了工艺化学的地平线,这看来是将来会取得最大进展的领域。因此,为了发明创造石油炼制和石油化工新催化剂和新催化工艺,必须大力加强新催化材料、膜反应器催化和均相催化三个领域的开拓性探索和导向性基础研究。     

糠醛在Pd-Cu膜反应器中催化加氢合成糠醇

以糠醛催化加氢合成糠醇作为模型反应,采用共沉淀法制备的Cu/MgO-K₂O作为催化剂,考察了Pd-Cu膜反应器的加氢性能.膜反应器由双套管组成,采用分别进料的方式操作.即糠醛气化后由载气带入中心膜管的催化床层,而氢气则进入管壳层通过Pd-Cu合金膜渗透到反应区.在不同条件下分别进行糠醛催化加氢反应,考察了糠醛转化率、产品糠醇选择性和收率,并与传统的共进料填充床反应器进行比较.研究结果显示,膜反应器比传统的填充床反应器具有产品收率高、选择性好和副产物少的特点.此外,本文结合催化剂的组成、结构和表面形貌的表征对催化剂的催化活性和失活行为进行了讨论.     

有机氢化物自热供氢反应器模拟

采用幂函数型动力学模型,对十氢萘气相脱氢实验数据进行非线性最小二乘拟合,得到关于十氢萘反应级数为0.585,活化能为59.012 k J/mol的动力学方程。对同心套管式反应器中十氢萘气相脱氢和氢气催化燃烧的耦合反应进行了理论研究,分析并排除了脱氢反应催化剂颗粒内及气固相间传质及传热阻力影响,建立了一维拟均相稳态反应器模型,考察了进料空气氢气比例、脱氢侧和烧氢侧进口流量、并逆流方式对反应器性能的影响。最终设计出1.7 L的反应器单元,反应器理论产氢速率达7.69 mmol/s,可满足1 k W的燃料电池发电供氢需求。     

钯/陶瓷膜催化剂上对硝基苯酚加氢宏观动力学

对硝基苯酚催化加氢法是制备对氨基苯酚的一种清洁合成工艺。采用液相浸渍还原法将钯催化剂负载于陶瓷膜表面制备钯/陶瓷膜催化剂,对该膜催化剂上对硝基苯酚加氢的宏观动力学进行了研究。在高压反应釜中考察了对硝基苯酚浓度、氢气压力以及反应温度等因素对对硝基苯酚加氢速率的影响,并采用幂函数方程进行实验数据拟合。实验结果表明,反应对对硝基苯酚呈0级,对氢气是1.05级,反应活化能为17.88 kJ/mol,指前因子为2 304 mol/(h·m2·MPa1.05)。依据上述结果建立了反应的宏观动力学方程,并对模型进行验证,结果表明模型计算值与实验结果吻合较好。这可为钯/陶瓷膜催化对硝基苯酚加氢制备对氨基苯酚的过程开发提供基础数据。     

管状钯膜反应器中的脱氢反应与氢气分离

讨论了钯膜反应器的实验装置及环己烷的脱氢反应实验方法。对环己烷的脱氢反应及氢气通过钯膜的渗透建立了扩散模型，使用状态－变量法求解偏微分方程组，得出反应物和生成物的组分浓度分布，进而求出反应转化率。同实验结果对比表明，扩散模型能较好地计算脱氢反应及氢气的分离过程。     

微反应器内甲苯气固催化氧化反应动力学

微通道反应器具有优良的传热、传质性能，能有效避免催化剂床层内热点的形成，为研究强放热反应动力学提供有利条件。开展了微反应器内的V2O5/TiO2催化剂上的甲苯气相选择氧化动力学研究，在简化反应网络的基础上建立了动力学模型，并给出动力学参数。该模型能较好地反映和预测较宽的反应条件范围内的甲苯气固相催化氧化反应转化率及产物分布，为优化操作条件提供依据。     

丙烷脱氢制丙烯技术研究

介绍了催化脱氢、氧化脱氢、膜反应器脱氢等几种丙烷脱氢制丙烯技术，综述了丙烷催化脱氢制丙烯催化剂的研究现状，虽然丙烷催化脱氢生产丙烯已实现了工业化，但其催化剂的性能需进一步提高；对丙烷氧化脱氢制丙烯反应催化剂的研究现状及膜反应器在丙烷脱氢反应上所具有的优越性进行了描述，认为研发具有高稳定性和高透氢性能的氢分离膜，将有望能大幅度提高丙烯的收率。     

芳烃催化加氢交叉流反应器模型

提出了一种抗硫中毒的芳烃加氢催化反应器模型,称之为交叉流反应器模型,把反应物料分为两股,其中含有噻吩的乙苯物料采用轴向连续流动方式由反应器进口进入催化剂床层,而氢气由铅直导管直接进入催化剂床层中,然后与乙苯物料混合。在氢气导管出口处形成含硫乙苯浓度低而氢气浓度高的特殊区域,因而硫对催化剂的中毒效应大幅度降低,整体上提高了乙苯加氢饱和反应效率。与传统轴向混合流反应器进行比较,在相同条件下交叉流反应器具有更好的整体加氢反应性能。分别建立了交叉流反应器与传统轴向混合流反应器模型,提出了两种反应器的催化反应转化率方程;利用此转化率方程,对实验数据进行处理,得到动力学参数,模型的计算结果与实验数据相吻合,也验证了在交叉流反应器中,硫的中毒效应明显减弱。     

丙烷脱氢制丙烯技术研究

介绍了几种丙烷脱氢制丙烯技术：催化脱氢、氧化脱氢、膜反应器脱氢。综述了丙烷催化脱氢制丙烯催化剂的研究现状，虽然丙烷催化脱氢生产丙烯虽已实现了工业化，但其催化剂的性能需进一步提高；综述了丙烷氧化脱氢制丙烯反应催化剂的研究现状及膜反应器在丙烷脱氢反应上所具有的优越性，认为研发具有高稳定性和高透氢性能的氢分离膜，将有望能大幅度提高丙烯的收率。     

多孔膜反应器中丙烷催化脱氢制丙烯的模拟研究

针对丙烷高效脱氢制丙烯的多孔膜反应器构建了无量纲数学模型并进行了模拟研究,考察了催化剂活性、透氢膜性能、操作条件对多孔膜反应器中丙烷脱氢的转化率、丙烯收率、氢气收率和纯度的影响。结果表明,移走产物氢气可以有效提升膜反应器的性能,其性能的提升程度由不同温压条件下催化剂和透氢膜性能共同决定。高活性催化剂是丙烷高效转化的基础,催化剂活性越高,膜反应器内的产氢速率越快;其次,膜的选择性和渗透通量越高,氢气的移除效率越高,可在最大程度上打破热力学平衡的限制,使反应向生成丙烯的方向移动。当多孔透氢膜的氢气渗透率在10^-7~10^-6 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1,H₂/C₃H₈选择性达到100时,其丙烷转化率可以与Pd膜反应器内的转化率相当,但分离的氢气纯度低于Pd膜反应器。与传统的固定床反应器相比,膜反应器由于促进了化学平衡的移动,可以在较低的反应温度下获得相当高的丙烷转化率,且丙烷转化率随着反应压力的增加呈现出一个最大值。该模拟研究可为实际生产过程中膜反应器用于PDH反应的高效强化提供有益的技术指导。     

钯复合膜反应器中异丁烷催化脱氢反应

引　言异丁烷脱氢反应是一个受热力学平衡限制的反应 ,平衡转化率很低 ,若将膜反应器用于该反应 ,则可以通过膜不断地从反应区选择性分离出氢气 ,克服了反应受热力学平衡制约的缺点 ,这样就可降低反应温度和减压程度的要求 ,改善反应的工艺条件 ,从而达到高效和节能的目的 .文献中已分别对钯 /陶瓷复合膜[1,2 ]和钯 -钌 (钌的质量分数为 2 % )合金膜[3]反应器中的异丁烷脱氢反应进行了初步研究 .前文[4 ]已对用改进的化学镀新工艺制备的钯和钯 -银 /陶瓷复合膜进行了表征 ,本文将用钯-银 /陶瓷复合膜反应器进行异丁烷脱氢反应的研究 .本工作…     

CO催化偶联制草酸二乙酯催化剂的宏观反应动力学

采用固定床积分反应器,研究了自制的负载型钯系催化剂上CO气相催化偶联主、副反应的宏观动力学模型.所采用的催化剂是经过模式1000 h连续运转、性能稳定的φ1.5 mm×（3～5）mm圆柱状催化剂.在适宜的反应条件下测定了动力学实验数据,并采用一维拟均相模型建立了微分方程组.使用了幂函数宏观动力学模型,采用Runge-Kutta法解微分方程组,并用单纯形法确定动力学模型参数,同时进行了残差分析和统计检验.结果表明,所得的动力学模型与实验数据吻合良好,可以为草酸二乙酯合成反应器设计和放大提供依据.     

钯膜及钯膜反应器的研究进展

钯基膜具有很高的透氢速率和透氢选择性以及良好的化学和热稳定性,一直是膜技术领域的研究热点。文章综述了钯膜的透氢原理、钯膜制备方法及钯膜反应器的研究进展。重点介绍了钯膜反应器在加氢、脱氢等反应中的应用,并对钯膜反应器的发展趋势进行了展望。     

钯膜及钯膜反应器的研究进展

钯基膜具有很高的透氢速率和透氢选择性以及良好的化学和热稳定性,一直是膜技术领域的研究热点。文章综述了钯膜的透氢原理、钯膜制备方法及钯膜反应器的研究进展。重点介绍了钯膜反应器在加氢、脱氢等反应中的应用,并对钯膜反应器的发展趋势进行了展望。     

甲烷高温燃烧催化剂研究进展

催化燃烧具有环保、高效、节能等诸多优点.综述了甲烷高温催化燃烧的研究现状,对甲烷燃烧催化剂材料的研究进展做了较详细的介绍,并阐述了甲烷高温催化燃烧反应器的研究进展.     

磁性钯催化剂的制备及催化聚苯乙烯加氢的动力学研究

采用原位法制备了以四氧化三铁为磁核的磁性钯催化剂,进行了VSM、TEM、ICP-AES、XRD等表征与测试,并考察了磁性钯催化剂催化聚苯乙烯加氢制备聚环己基乙烯的反应动力学。在消除内外扩散影响的情况下,通过测定不同反应温度时反应过程中聚苯乙烯浓度随反应时间的变化关系,得到聚苯乙烯催化加氢动力学模型,其中对聚苯乙烯呈一级反应,而对氢气呈零级反应,反应活化能为51.4 kJ/mol。磁性钯催化剂具有很好的磁分离性能。