盡管高壓條件在熱力學上不利于二氯丙烷脫氫,但在膜反應器中,進料壓力增加會導致膜兩側氫氣分壓差增加,使得氫氣滲透的推動力增加,因此分離出的氫氣量可能會更多,從而使膜反應器對二氯丙烷反應的強化作用更加顯著。所以,在膜反應器中提高進料壓力不一定會導致二氯丙烷轉化率的降低。此外,在化工生產中,高壓進料意味著更高的生產處理量,更有利于實際生產需求。圖8是不同進料壓力下膜反應器內二氯丙烷脫氫反應效率隨滲透數B的變化。從圖8(a)中可以看出,10 kPa, 50 kPa和100 kPa進料壓力下,膜反應器內二氯丙烷轉化率從初始的86.83%, 61.64%和48.43%分別提高至87.82%, 86.71%和86.39%,分別增加了1.14%和40.67%和78.38%。雖然在10 kPa和50 kPa進料壓力下,隨著滲透數的增加,初始二氯丙烷轉化率高于100 kPa進料壓力下的二氯丙烷轉化率,但最終轉化率趨于穩定后十分接近。當反應側進料壓力繼續增大時,在300 kPa和500 kPa條件下,二氯丙烷轉化率從30.44%, 24.03%分別增大至79.90%, 70.15%,分別增大了162%, 192%。雖然在高于常壓條件下的二氯丙烷轉化率提升效果更加顯著,但其最終二氯丙烷轉化率低于常壓、低壓條件下的最終轉化率。表明過高的壓力下,熱力學上的不利因素影響要強于膜反應器移出氫氣對平衡移動的強化作用。由上述結果表明,通過兼顧反應壓力和氫氣移除對平衡移動的影響,可在膜反應器中實現二氯丙烷的較高轉化率和較高處理量.這對二氯丙烷的實際工業應用具有重要意義。氫氣收率是由二氯丙烷反應的產氫量和透氫膜的分離效率共同決定的。從圖8(b)透過側H:的收率變化可以看出在相同滲透數下,隨著反應壓力的提升,透過側氫氣收率先增后降。在反應壓力從10 kPa增加至100 kPa過程中,由于膜反應器移除氫氣對平衡移動的影響占主導作用,增壓對膜反應器中二氯丙烷反應的抑制效果不明顯,氫氣收率隨著壓力的增加而增加;但是繼續增大反應壓力至300 kPa和500 kPa時,熱力學因素對反應的負面效應更加突出,產生氫氣的速率明顯變慢,從而導致氫氣生成量的減少和氫氣收率的下降。此外實際生產過程中,過高的反應壓力也會增強丙烯的吸附,易造成催化劑的積炭失活。壓力對氫氣的純度影響不大[圖8(c),其主要由透氫膜的選擇陛所決定,當透氫膜的滲透選擇性相當時,滲透側氫氣純度相差不大。因此,若采用已報道Pt-Sll/f1z0:為二氯丙烷反應的催化劑,對于長度和直徑分別為0.1 m和0.01 m, H:滲透率和Hz/C3Hs選擇性分別3.1X10-molm-z s-l Pa和500的管式多孔膜反應器,當反應溫度為600 ℃,膜反應器滲透側壓力為5 kPa時,膜反應器進料側壓力可選擇100 kPa的最優值,從實現二氯丙烷轉化率、氫氣收率和氫氣純度綜合性能指標的最大化,即86.4%的高二氯丙烷轉化率、81.9%的高氫氣收率和91.5%高氫氣純度。綜上所述,實際生產過程中,膜反應器中的反應壓力應具有一個最優值,具體大小須從反應的轉化率、氫氣收率、單位處理量、催化劑穩定性等方面的因素綜合考慮。www.chnlcjt.com
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