[发明专利]一种薄膜分离器在审
申请号: | 201811040367.0 | 申请日: | 2018-09-07 |
公开(公告)号: | CN110961042A | 公开(公告)日: | 2020-04-07 |
发明(设计)人: | 戴金龙 | 申请(专利权)人: | 泰兴市宏伟机电环保科技有限公司 |
主分类号: | B01J8/06 | 分类号: | B01J8/06 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 225442 江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 薄膜 分离器 | ||
本发明涉及一种薄膜分离器,适用于使用细小催化剂颗粒的多相催化反应体系。反应器最明显的特征是用两组膜管构成膜反应器,其中一组膜管作膜分布器,控制反应原料进料浓度分布,能避免反应物局部浓度过高,有效提高反应原料的利用率,避免或减少副反应的发生,另一组膜管作膜分离器,控制反应体系内的固液分离,使催化剂保持在膜管腔体内,实现反应和催化剂分离同时进行。反应器能控制进料和出料的流场分布,提高反应的转化率、选择性和原料的利用率,降低反应成本,具有工艺流程短,反应效率高,能耗小,投资省等优点。
技术领域
本发明涉及一种薄膜分离器,采用膜管做膜分布器、膜分离器和反应器。 适用于使用细小催化剂颗粒的多相催化反应体系,属化工设备。
背景技术
多相催化反应是气态或液态反应物与固态催化剂在两相界面上进行的催化 反应。其历程至少包括反应物在催化剂表面上的化学吸附,吸附中间物的转化和 产物脱附三个连续步骤。以多相催化反应为研究对象的化工过程一般是将温度、 压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控制的变量,目前,还没有将反应原 料的进料流场分布变化作为主要控制的工艺参数的报道。
多相催化反应常常用细小颗粒作为催化剂,传统的分离过程技术往往需要间 歇操作,且很难将此类催化剂从产物中完全分离,大大影响目标产物的性能。建 立在材料基础上的膜分离技术可实现细小催化剂与产品的分离,实现反应过程连 续化。目前较先进的膜反应装置是通过在反应器外或反应器内组装膜分离器来实 现细小颗粒催化剂的原位分离,同时实现多相催化反应过程的连续运行。专利 ZL02138439.8和200410041687.X中公开的一体式悬浮床无机膜反应装置就使 用了此类技术,能使多相催化反应过程与膜分离过程在同一反应器中同时进行。 但是上述专利中,膜管仅起过滤作用,其本身不作为反应器,也没考虑进料和出 料流场分布的变化对反应结果的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄膜分离器,其中膜起膜分布器、膜分离器和 膜反应器的作用,在进行多相催化连续反应时,通过控制多相催化反应进料和出 料流场的分布来改进反应的性能,反应和分离同时进行,反应流程短,反应器结 构更加紧凑。
本发明的技术方案为:一种薄膜分离器,其特征在于用两组膜管构成膜反 应器,用膜管本身做反应釜。其中一组膜管起膜分布器和反应器的作用,通过调 节进料流速和膜管孔径来控制反应原料进料浓度分布;另一组膜管起膜分离器和 反应器的作用,产物透过膜从反应物料中分离出来,催化剂则被截留在反应器中 继续参与反应,过程连续进行。
本发明的具体技术方案为:一种薄膜分离器,由膜分布器5、膜分离器8 和提供循环动力的泵7组成,反应原料与催化剂在反应器内形成一个内循环;其 中膜分布器5和膜分离器8两端用密封组件11密封。
上述的膜分布器5和膜分离器8采用的膜的材料为有机材料、无机材料或有 机无机复合材料;膜的平均孔径为2nm-10μm。
上述膜分布器5和膜分离器8中的膜管根数根据反应体系的性质、膜的性质 以及反应流量的大小定,一般优选膜分布器5和膜分离器8分别由1~100根膜管 组成;所述的膜管为直管或盘管。
本发明中进料系统同膜分布器5相连,进料系统由恒流泵2、3、反应原料 贮槽1、4组成;膜分离器8与出料系统相连,出料系统由真空抽吸泵9、产品 贮槽10组成;进行多相催化反应时,贮槽4中的反应物料氧化剂(如过氧化氢) 通过恒流泵3经过膜分布器5进入反应器内,贮槽1中的其他反应物料(如氨水、 丙酮和叔丁醇混合液)通过恒流泵2进入反应器内,产物通过膜分离器8流出反 应器,经出料泵9进入产品贮槽10,进料与出料流速相同,一边反应一边分离, 催化剂颗粒不出反应体系,反应过程连续进行;反应混合液在膜管内的流量范围 为3~60mL/min,反应温度范围为0~200℃。
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