专利名称：：钯-陶瓷复合膜与富氮膜偶合进行催化脱氢反应的制作方法
技术领域：
：本发明涉及化工领域，提供了一种利用钯-陶瓷复合膜与富氮膜偶合进行催化脱氢反应的新工艺过程。催化脱氢反应是化学工业中重要的一类化学反应，其一般反应式可表示为由上反应式可知，降低系统中的氢的分压，将有利于反应平衡向脱氢方向移动，提高脱氢反应的转化率。膜反应器是将膜应用于反应中，利用膜本身的性能使反应一分离同步进行，打破化学平衡限制，使转化率提高。对于由无机陶瓷膜制备的反应器，因其耐高温，抗腐蚀性强，在催化反应中的应用越来越广。其中由于Pd-陶瓷复合膜或含Pd的合金-陶瓷复合膜对氢有较好的渗透性，在脱氢或氢的制备中受到人们的重视，并已在生产中得到应用。但是把Pd或含Pd的合金-陶瓷复合膜与富氮膜相结合，用于催化脱氢反应，目前尚未见有报导。本发明的目的是对催化脱氢反应提出一种新的工艺过程，该过程把钯或含钯合金-陶瓷复合膜与有机富氮膜相结合用于催化脱氢反应，使催化脱氢反应得到更大的转化率。本发明所提供的催化脱氢反应，是利用有机氮膜反应器制备的富氮空气与在Pd或Pd合金—陶瓷复合膜反应器中渗透腔一侧同脱氢反应中渗透过来的氢进行反应，降低膜反应器中渗透腔内的氢分压，同时放出热量，提高脱氢反应的速度和转化率。上述反应过程中产生的富氮空气可用已工业化应用的中空纤维有机膜分离器来制备，利用压缩机将压缩空气通过富氮膜组件，调节膜两侧的压力，产生含氧量不同的富氮空气催化脱氢反应按常规技术进行，反应生成的氢渗透过陶瓷复合膜到达渗透腔，在Pd或Pd合金-陶瓷复合膜的表面上，与所通入的富氮空气进行氧化反应，将氢燃烧。金属Pd或Pd合金-陶瓷复合膜除起分离氢作用之外，氢和氧的反应也在膜另一侧表面上进行，因此，Pd或Pd合金还对该氧化反应起到催化作用。所以凡对氢气具有较好的渗透性并对氢反应具有催化活性的金属-陶瓷复合膜，匀具有本发明中Pd-陶瓷复合膜的作用，即都可以用于本发明的催化脱氢的反应，但目前对于氢的渗透性较好的金属膜是Pd或Pd的合金膜，例如Pd-Ag合金膜。在本发明的催化脱氢反应中，氢与氧所发生的反应为放热反应，其产生的热量可以补充脱氢吸热反应所需的部分能量，降低能耗，使本发明的脱氢反应过程，具有能耗低，反应速度快，转化率高等显著的特点。另外，本发明所提供的脱氢过程，富氮空气可连续供给，使催化脱氢反应连续进行，同时该发明不受脱H2反应温度限制，300～700℃均可，因而该过程适于工业生产中采用。下面通过实例对本发明的技术给予进一步地说明。实施1利用Pd-陶瓷复合膜反应器进行乙苯脱氢制苯乙烯反应，反应条件为Pd膜上氢的渗透系数JH2＝50ml/min.cm2.atm0.5，Pd膜总面积为1055cm2，乙苯/水的进料比为0.8，反应温度为593℃，富氮空气由中空纤维有机膜反应器提供，具体条件如下表1。该反应与普通固定床反应器相比其转化率的提高的相对值以固定床转化率定为1，其结果也列于表1。表1<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="649">空速hr-1富氮空气O2％富氮气流量1/h和固定床比转化率提高的相对值12004.816457％14005.319849％</table></tables>富氮膜组件，可以根据不同需要提供不同氧浓度的富氮空气，其条件列于表2表2<tablesid="table2"num="002"><tablewidth="546">入口压力出口压力渗透腔压O2％0.2Mpa004.80.24Mpa005.3</table></tables>由上述实例，本发明所提供的催化脱氢反应工艺过程，其操作简便，性能可靠，反应能耗低，产品转化率高，适于在工业生产中应用。权利要求1.一种利用无机膜反应器进行催化脱氢反应过程，其特征在于无机膜反应器为Pd或Pd合金-陶瓷复合膜反应器，在该反应器中进行脱氢反应，同时在该反应器的渗透腔一侧通入有机富氮膜反应器制备的富氮空气，进行氢氧的氧化反应，该氧化反应降低了反应器中渗透腔内的氢分压，并放出热量，补充脱氢反应的能耗。2.按照权利要求1所述的催化脱氢反应过程，其特征在于有机富氮膜反应器可随膜两侧的压力变化，产生含氧量不同的富氮空气，且该富氮空气可连续可调，保证脱氢反应连续进行。3.按照权利要求1所述的催化脱氢反应过程，其特征在于该富氮空气耦合过程在300～700℃之间进行。全文摘要一种利用Pd-陶瓷复合膜反应器进行催化脱氢反应过程，是在反应器的渗透腔一侧通过富氮膜分离器提供含氧浓度可调的富氮空气，在Pd-陶瓷复合膜表面上同时发生氢氧的氧化反应，降低反应器中渗透腔内的氢分压，并放出热量补充脱氢反应的能耗。这种催化脱氢反应过程具有反应速度快，能耗低，转化率高等显著特点，这种耦合反应的方式不受脱氢反应温度的限制，300～700℃均可。适于在工业生产中应用。文档编号B01D71/02GK1164523SQ96115290公开日1997年11月12日申请日期1996年5月8日优先权日1996年5月8日发明者吴迪镛,李福林,付桂芝,袁中山,李奎顺,洪学伦,袁权申请人:中国科学院大连化学物理研究所