專利名稱：：鈀-陶瓷復(fù)合膜與富氮膜偶合進(jìn)行催化脫氫反應(yīng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，提供了一種利用鈀-陶瓷復(fù)合膜與富氮膜偶合進(jìn)行催化脫氫反應(yīng)的新工藝過(guò)程。催化脫氫反應(yīng)是化學(xué)工業(yè)中重要的一類化學(xué)反應(yīng)，其一般反應(yīng)式可表示為由上反應(yīng)式可知，降低系統(tǒng)中的氫的分壓，將有利于反應(yīng)平衡向脫氫方向移動(dòng)，提高脫氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。膜反應(yīng)器是將膜應(yīng)用于反應(yīng)中，利用膜本身的性能使反應(yīng)一分離同步進(jìn)行，打破化學(xué)平衡限制，使轉(zhuǎn)化率提高。對(duì)于由無(wú)機(jī)陶瓷膜制備的反應(yīng)器，因其耐高溫，抗腐蝕性強(qiáng)，在催化反應(yīng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣。其中由于Pd-陶瓷復(fù)合膜或含Pd的合金-陶瓷復(fù)合膜對(duì)氫有較好的滲透性，在脫氫或氫的制備中受到人們的重視，并已在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。但是把Pd或含Pd的合金-陶瓷復(fù)合膜與富氮膜相結(jié)合，用于催化脫氫反應(yīng)，目前尚未見(jiàn)有報(bào)導(dǎo)。本發(fā)明的目的是對(duì)催化脫氫反應(yīng)提出一種新的工藝過(guò)程，該過(guò)程把鈀或含鈀合金-陶瓷復(fù)合膜與有機(jī)富氮膜相結(jié)合用于催化脫氫反應(yīng)，使催化脫氫反應(yīng)得到更大的轉(zhuǎn)化率。本發(fā)明所提供的催化脫氫反應(yīng)，是利用有機(jī)氮膜反應(yīng)器制備的富氮空氣與在Pd或Pd合金—陶瓷復(fù)合膜反應(yīng)器中滲透腔一側(cè)同脫氫反應(yīng)中滲透過(guò)來(lái)的氫進(jìn)行反應(yīng)，降低膜反應(yīng)器中滲透腔內(nèi)的氫分壓，同時(shí)放出熱量，提高脫氫反應(yīng)的速度和轉(zhuǎn)化率。上述反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的富氮空氣可用已工業(yè)化應(yīng)用的中空纖維有機(jī)膜分離器來(lái)制備，利用壓縮機(jī)將壓縮空氣通過(guò)富氮膜組件，調(diào)節(jié)膜兩側(cè)的壓力，產(chǎn)生含氧量不同的富氮空氣催化脫氫反應(yīng)按常規(guī)技術(shù)進(jìn)行，反應(yīng)生成的氫滲透過(guò)陶瓷復(fù)合膜到達(dá)滲透腔，在Pd或Pd合金-陶瓷復(fù)合膜的表面上，與所通入的富氮空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，將氫燃燒。金屬Pd或Pd合金-陶瓷復(fù)合膜除起分離氫作用之外，氫和氧的反應(yīng)也在膜另一側(cè)表面上進(jìn)行，因此，Pd或Pd合金還對(duì)該氧化反應(yīng)起到催化作用。所以凡對(duì)氫氣具有較好的滲透性并對(duì)氫反應(yīng)具有催化活性的金屬-陶瓷復(fù)合膜，勻具有本發(fā)明中Pd-陶瓷復(fù)合膜的作用，即都可以用于本發(fā)明的催化脫氫的反應(yīng)，但目前對(duì)于氫的滲透性較好的金屬膜是Pd或Pd的合金膜，例如Pd-Ag合金膜。在本發(fā)明的催化脫氫反應(yīng)中，氫與氧所發(fā)生的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其產(chǎn)生的熱量可以補(bǔ)充脫氫吸熱反應(yīng)所需的部分能量，降低能耗，使本發(fā)明的脫氫反應(yīng)過(guò)程，具有能耗低，反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化率高等顯著的特點(diǎn)。另外，本發(fā)明所提供的脫氫過(guò)程，富氮空氣可連續(xù)供給，使催化脫氫反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，同時(shí)該發(fā)明不受脫H2反應(yīng)溫度限制，300～700℃均可，因而該過(guò)程適于工業(yè)生產(chǎn)中采用。下面通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)給予進(jìn)一步地說(shuō)明。實(shí)施1利用Pd-陶瓷復(fù)合膜反應(yīng)器進(jìn)行乙苯脫氫制苯乙烯反應(yīng)，反應(yīng)條件為Pd膜上氫的滲透系數(shù)JH2＝50ml/min.cm2.atm0.5，Pd膜總面積為1055cm2，乙苯/水的進(jìn)料比為0.8，反應(yīng)溫度為593℃，富氮空氣由中空纖維有機(jī)膜反應(yīng)器提供，具體條件如下表1。該反應(yīng)與普通固定床反應(yīng)器相比其轉(zhuǎn)化率的提高的相對(duì)值以固定床轉(zhuǎn)化率定為1，其結(jié)果也列于表1。表1<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="649">空速hr-1富氮空氣O2％富氮?dú)饬髁?/h和固定床比轉(zhuǎn)化率提高的相對(duì)值12004.816457％14005.319849％</table></tables>富氮膜組件，可以根據(jù)不同需要提供不同氧濃度的富氮空氣，其條件列于表2表2<tablesid="table2"num="002"><tablewidth="546">入口壓力出口壓力滲透腔壓O2％0.2Mpa004.80.24Mpa005.3</table></tables>由上述實(shí)例，本發(fā)明所提供的催化脫氫反應(yīng)工藝過(guò)程，其操作簡(jiǎn)便，性能可靠，反應(yīng)能耗低，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率高，適于在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。權(quán)利要求1.一種利用無(wú)機(jī)膜反應(yīng)器進(jìn)行催化脫氫反應(yīng)過(guò)程，其特征在于無(wú)機(jī)膜反應(yīng)器為Pd或Pd合金-陶瓷復(fù)合膜反應(yīng)器，在該反應(yīng)器中進(jìn)行脫氫反應(yīng)，同時(shí)在該反應(yīng)器的滲透腔一側(cè)通入有機(jī)富氮膜反應(yīng)器制備的富氮空氣，進(jìn)行氫氧的氧化反應(yīng)，該氧化反應(yīng)降低了反應(yīng)器中滲透腔內(nèi)的氫分壓，并放出熱量，補(bǔ)充脫氫反應(yīng)的能耗。2.按照權(quán)利要求1所述的催化脫氫反應(yīng)過(guò)程，其特征在于有機(jī)富氮膜反應(yīng)器可隨膜兩側(cè)的壓力變化，產(chǎn)生含氧量不同的富氮空氣，且該富氮空氣可連續(xù)可調(diào)，保證脫氫反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。3.按照權(quán)利要求1所述的催化脫氫反應(yīng)過(guò)程，其特征在于該富氮空氣耦合過(guò)程在300～700℃之間進(jìn)行。全文摘要一種利用Pd-陶瓷復(fù)合膜反應(yīng)器進(jìn)行催化脫氫反應(yīng)過(guò)程，是在反應(yīng)器的滲透腔一側(cè)通過(guò)富氮膜分離器提供含氧濃度可調(diào)的富氮空氣，在Pd-陶瓷復(fù)合膜表面上同時(shí)發(fā)生氫氧的氧化反應(yīng)，降低反應(yīng)器中滲透腔內(nèi)的氫分壓，并放出熱量補(bǔ)充脫氫反應(yīng)的能耗。這種催化脫氫反應(yīng)過(guò)程具有反應(yīng)速度快，能耗低，轉(zhuǎn)化率高等顯著特點(diǎn)，這種耦合反應(yīng)的方式不受脫氫反應(yīng)溫度的限制，300～700℃均可。適于在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。文檔編號(hào)B01D71/02GK1164523SQ96115290公開(kāi)日1997年11月12日申請(qǐng)日期1996年5月8日優(yōu)先權(quán)日1996年5月8日發(fā)明者吳迪鏞,李福林,付桂芝,袁中山,李奎順,洪學(xué)倫,袁權(quán)申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所