管状钯膜反应器中的脱氢反应与氢气分离.pdfVIP

　　　　　 　　　 　　　　 　　　　　　　　化　学　工　程　　　　　　　　　　　1997 年第 25 卷第 6 期 ·22 · 管状钯膜反应器中的脱氢反应与氢气分离 　邬田华　　　　　　　　　　　　　　　伊藤直次 ( ) ( ) 华中理工大学动力工程系, 武汉 430074 　　 物质工学工业技术研究所, 日本 　　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。 关键词: 钯膜　脱氢反应　膜反应器 　　管状钯膜反应器是近几年发展起来的新技 进行描述, 对偏微分方程直接用差分方法进行求 术, 由于氢气的分离可以很容易地通过钯膜实现, 解。这种方法对分离过程的计算比较有效。当考 因而这种反应器可以大大地增加催化脱氢或氢化 虑反应器中的脱氢反应过程时, 由于偏微分方程 反应的速度。文献 [1 ] 曾对这种膜反应器进行了 的数目大大增加, 用直接差分方法求解就非常复 [ 4 ] 研究。以脱氢反应为例, 反应侧生成的氢气通过 杂。本文采用偏微分方程的状态变量法 , 把偏 钯膜分离以后, 氢气的浓度就会降低, 平衡受到 微分方程组转换成常微分方程组进行求解, 从而 破坏, 反应将朝着有利于脱氢的方向加速。 避开了直接差分法的困难。通过求解, 得出各反 文献[2 ]用理想模型分析了反应器中的过程, 应物和生成物的组分浓度分布, 进而求出反应转 即假设反应侧同一截面上各组分的浓度不随位置 化率, 并和实验结果进行了对比。 变化。当分离侧扫气的流量不大时, 分析结果和 实验基本是一致的。在分离侧扫气流量较大的情 1　实验装置与方法 况下, 文献 [3 ] 又用扩散模型对氢气的分离过程 图 1 是管状钯膜反应器的实验系统图。 图1　实验系统示意图 1- 气瓶; 2- 流量控制器; 3- 微型泵; 4- 蒸发器; 5- 三通阀; 6- 四通阀; 7气相色谱仪; 8- 皂泡流量计; 9- 反应器; 10- 恒温器; 11- 截止阀; 12- 压力表 © 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 邬田华等　管状钯膜反应器中的脱氢反应与氢气分离 ·23 · 　　这个系统可以进行氢气渗透、脱氢反应、氢 2 所示。环己烷进入反应器后在催化剂的作用下 化反应、脱氢与氢化偶合等多种实验过程。当进 进行脱氢反应, 行环己烷 ( ) 的脱氢反应实验时, 通道 的 即 + 3 C6H 12 A