[发明专利]一种管式膜反应器及其使用方法

权利要求书

1.一种管式膜反应器，包括上下放置的反应器和底座，反应器包括外管、内管、管式渗透膜、进气管、产物气收集管以及加热装置，其特征在于：所述反应器（1）还包括三个测温装置；所述进气管（3）为上下开口结构，所述渗透膜为管式渗透膜（4），其与内管（6）和外管（7）都为顶端封闭的管式结构，外管（7）、内管（6）、管式渗透膜（4）和进气管（3）由外到内依次放置，相邻两者之间分别形成了外腔室、中间腔室和内腔室；所述加热装置为三个，主加热装置用于加热反应器（1），两个辅助加热装置分别用于加热中间腔室和内腔室；三个测温装置分别用于测量主加热装置、中间腔室以及内腔室的温度；所述内管（6）封闭顶端上开有通孔，该通孔直径大于产物气收集管的外径，产物气收集管位于外腔室，其一端通过通孔伸入中间腔室，位于管式渗透膜（4）顶部；进气管（3）、管式渗透膜（4）、内管（6）及外管（7）的底端密封固定于底座（2）上，所述底座（2）内部设置有外腔室通道（11）、中间腔室通道（13）、进气管入口通道（14）以及出气孔（16），分别与外腔室、中间腔室、进气管（3）和内腔室相通，还设置有弯管通道（17），产物气收集管通过其将末端伸到底座（2）外部，以及设置有反应器（1）内部辅助加热装置导线的通道。

2.一种权利要求1所述的管式膜反应器，其特征在于：所述进气管（3）、管式渗透膜（4）、内管都通过高温密封胶与底座（2）密封连接，密封连接处都位于三个加热装置的外部。

3.一种权利要求1所述的管式膜反应器，其特征在于：所述主加热装置为放置于外管外侧的管式马弗炉（9），两个辅助加热装置分别为放置于内管外侧的加热丝（10）以及放置于内腔室的加热棒（11）；三个测温装置分别放置于管式马弗炉（9）、中间腔室和内腔室的内部。

4.一种权利要求1所述的管式膜反应器，其特征在于：所述内管（5）为顶端开有通孔的U型管结构，或由上下端开口的圆管和顶端开有通孔的法兰构成；所述外管（6）为U型管结构，或由上下端开口的圆管和法兰构成。

5.一种权利要求1所述的管式膜反应器，其特征在于：所述管式渗透膜（4）为双层结构。

6.一种权利要求1所述的管式膜反应器，其特征在于：所述管式渗透膜（4）为混合导体透氧膜、透氢膜、无机陶瓷膜、沸石分子筛膜、氧化铝陶瓷膜、Pd膜、Pd合金膜、Nafion膜或多层陶瓷膜。

7.一种权利要求1所述管式膜反应器的使用方法，其操作步骤为：

1）选择合适材料制备成管式渗透膜（4）；

2）确定反应气体及吹扫气体需要充入的腔室；

3）启动主加热装置，在放置于其内部的测温装置温度显示达到要求后，启动辅助加热装置，直至对应测温装置的温度显示达到要求；

4）将反应气体充入相应腔室，达到反应要求后，开始反应；反应开始后，将吹扫气体充入相应腔室；

5）在吹扫气体的作用下，反应的同时进行产物气体的收集工作；

6）反应结束后，停止加热装置。

8.根据权利要求7所述的管式膜反应器的使用方法，其特征在于：在加热操作之前，先以管式渗透膜（4）为载体，在其外侧制备催化剂床层。

9.根据权利要求7所述的管式膜反应器的使用方法，其特征在于：将所述管式渗透膜（4）制备为双层结构。