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。     

钯膜的应用

介绍了钯膜在制取烯烃和氢气的反应系统中的应用。由于使用了钯膜,在甲烷、甲醇蒸气重整反应中降低了反应温度,在丙烷、异丁烷、乙苯脱氢中均提高了反应物的转化率以及目的产物的选择性。在氨催化分解、水煤气转化、除去水中硝酸盐的反应中使用钯膜也得到了令人满意的效果。     

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。     

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…     

无机膜催化反应器中的环己烷脱氢反应

无机膜催化反应器中的环己烷脱氢反应赵修仁，黄闻迪，陈淑兰（大连理工大学化工学院，大连１１６０１２）关键词：无机膜，膜催化反应，环己烷脱氢１前言由于无机膜具有耐温、耐化学腐蚀及轻度耐压的特点，因此有可能用于在高温下进行的催化反应而实现膜催化过程。Ａｒｍ...     

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。     

膜反应器中丙烷脱氢和氢燃烧耦合过程的模拟

丙烷脱氢是一个可逆强吸热反应,这制约了现有丙烷脱氢工艺过程的效率.本工作提出采用膜反应器耦合丙烷脱氢和氢燃烧过程,一方面产物氢气的移除可使丙烷脱氢反应正向移动,另一方面氢气燃烧放出大量的热可用于驱动丙烷脱氢反应.为此建立了二维非等温膜反应器数学模型,对膜反应器中丙烷脱氢和氢燃烧耦合过程进行了模拟,比较了膜反应器与普通固...     

无机分离膜

本文综述了无机膜的结构及特性,无机膜的分离机理、无机膜的制备方法。介绍了常见的几种无机膜及其在气体、液体以及生化产品的分离、废水处理、啤酒、饮料的滤菌、海水淡化等领域中的应用。展望了无机膜在硫化氢分解制氢、丙烷、环己烷和乙苯脱氢等反应中实现反应分离一体化的前景。     

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。     

超薄钯膜的制备

超薄钯膜的制备具有超薄、稠密的或表层的合成膜能够把氢从混合气体中分离出来，并被用于氢化作用、脱氢作用的反应器膜。这项研究包含陶器底物的减轻、基于ＡＩ。Ｏ。或ＳＩＯ。薄层上的具有超薄钯表层的膜的制备以及渗透实验。在不同的温度下，Ｎ２、Ｈ２混合气体对合成...     

多相态条件下环己烷长时间连续脱氢反应研究

对"湿-干"多相态条件下环己烷长时间连续脱氢反应进行了研究,考察了盐浴温度和环己烷进料速率对系统的产氢总量、环己烷脱氢速率和环己烷脱氢转化率的影响。结果表明,在无任何载气或吹扫气的条件下,环己烷在多相态条件下可以持续高效地进行脱氢反应,产生高纯度的氢气。在盐浴温度360℃,进料速率34 m L·h-1,催化剂用量3 g的反应条件下,脱氢系统的反应状态达到最佳,6 h的产氢总量为8.9 L,单位反应面积的平均产氢速率可达0.16mmol·min-1·cm-2。在"湿-干"多相态条件下,Raney-Ni在环己烷脱氢反应中表现出很高的催化活性,具有广泛的应用价值。对环己烷脱氢表观反应动力学的研究表明,脱氢反应的表观活化能较低,仅为12.54 k J·mol-1,多相态条件下环己烷的脱氢反应为扩散控制。     

钯膜及其在涉氢反应中的应用研究进展

综述了钯膜应用的研究进展，重点阐述了钯膜的透氢机理、制备方法、表征方法及在涉氢反应中的应用，总结了钯膜透氢性能的影响因素，指出了钯膜在分离和催化反应中面临的挑战，并对钯膜反应器的应用发展前景进行了展望。     

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。     

钯膜制备新技术

介绍了钯膜的制备方法及在载体上制备越薄钯膜的改进技术，由无电子电镀过程制备的钯膜对氢渗透速率高，对氢有良好的选择性，由金属有机气相沉积法（MOCVD）在载体孔内沉积钯膜有助于防止氢的脆化作用，利用渗透压的新技术可控制膜的微观结构和孔隙率。将多孔不锈钢作为载体时，利用不同的技术能克服氢的脆化作用，减少钯膜厚度以及防止钯－银层与不锈钢间金属原子的相互扩散，由光催化沉积可在半导体载体上制备越薄钯膜。     

镀镍碳纳米管催化环己烷脱氢反应的研究

以碳纳米管(CNTs)为载体,金属镍为活性组分,用化学镀镍法制备了镀镍碳纳米管(Ni/CNTs)催化剂,通过扫描电子显微镜和能量散射光谱仪(SEM/EDS)分析方法对催化剂进行表征,利用"湿-干多相态"反应模式研究了其催化环己烷脱氢反应过程,考察了温度、环己烷用量与催化剂用量之比对反应的影响。结果表明,镀液pH为5.2~2.0条件下制备的催化剂的镍颗粒较小且分散性较好,对环己烷脱氢具有良好的催化作用,脱氢生成苯和氢气的选择性可达100%。多相态模式下,在较佳的反应条件即523K,1mL·g-1环己烷/催化剂用量时,环己烷的脱氢转化率可达68.7%。但对Ni/CNTs重复使用四次的研究发现,随着使用次数的增加,催化脱氢活性不断降低。对反应前后催化剂进行SEM检测和实验过程的分析发现,催化剂失活是由催化剂表面镍颗粒脱落引起的。     

膜控制氧化反应器中丁烯氧化脱氢的研究

在气体均布的无机膜控制氧化反应器上进行了丁烯氧化脱氢制丁二烯反应,并将其与固定床方式反应的实验结果进行了对比,结果表明在实验范围内膜反应器比传统的固定床反应更为有效。建立了描述控制氧化膜反应器操作性能的数学模型,并将模型求解值与实验值对比,吻合良好。     

氢气燃烧对自热透氢膜反应器的影响

设计了一种新型的钯膜自热反应器体系,利用钯膜的透氢和换热的作用,燃烧部分氢气来提供热量。通过建立一维拟均相管壳式结构的膜反应器模型,将反应器控制方程、动力学数据、膜渗透数据,以及组分的物理化学性质通过Matlab编程计算,比较了氢气均相燃烧和催化燃烧2种动力学对反应器的影响。结果表明,在没有燃烧催化剂的情况下,反应器易发生爆炸,而有催化剂可以避免爆炸,并且能够提高反应器的处理量。指出催化燃烧加快氢气燃烧速率、避免氢气在燃烧一侧的积累是反应器安全操作的关键。     

对硝基苯甲酸催化加氢本征动力不

用活性炭载钯催化剂，在排除扩散影响的条件下，研究了对硝基苯甲酸加氢的动力学，实验测定了氢气压力，温度，催化剂浓等因素对反应速率的影响，研究了表明：对硝基苯甲酸催化加氢反应力为一级反应。     

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。