2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、熱力學平衡限制反應(Equilibrium-limited Reaction)是化工生產中一類重要的反應,常見的有酯化、硝化、縮酮、酰化反應等;此類反應同時還存在平衡轉化率低,副產物多,產物不易分離提純等問題。為解決上述問題,近年來,根據過程強化理念設計的滲透汽化膜反應器(Pervaporation Membrane Reactor,PVMR)受到廣泛的關注。日前,滲透汽化膜反應器的研究重點集中于催化劑的開發(fā)和膜性能的優(yōu)化。本文引入微反

2、應器的設計理念,以乙酸、正丁醇酯化體系為探針反應,通過優(yōu)化反應器結構,精確匹配產物生成速率和移除速率,進而有效提高了微反應器酯化過程反應分離耦合效率,相比于傳統(tǒng)催化膜反應器催化酯化性能有了大幅提升。根據實驗室前期研究成果,使用固體酸Zr(SO4)2·4H2O作為乙酸丁酯合成反應催化劑,并選用親水性材料聚乙烯醇(PVA)作為滲透汽化膜材料。通過浸沒沉淀相轉化法,制備了具有復合多層結構的滲透汽化催化膜,并利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線

3、光電子能譜(XPS)以及熱重分析(TG)等手段對滲透汽化催化膜進行表征。
  本研究通過優(yōu)化膜反應器結構,制備了新型滲透汽化催化膜微反應器。比較了微反應器與傳統(tǒng)膜反應器催化酯化性能的差異。研究了在一定溫度范圍內,低V/A比、高料液空速的情況下,微反應器的催化、分離以及反應分離耦合性能,同時對滲透汽化催化膜微反應器進行了長時間耦合操作的穩(wěn)定性測試。實驗結果表明:滲透汽化催化膜具有完整的多層復合結構,且催化層疏松多孔,催化劑在孔通道內

4、壁得到有效分散。各層膜結構之間緊密粘附,無剝離現(xiàn)象。滲透汽化催化膜具有較好的耐熱性能,能夠適應微反應器在適宜溫度范圍內的各項操作。在停留時間30min,料液溫度65℃時,滲透汽化微反應器對水含量5wt%的正丁醇/水二元混合物分離效果最好,經過微反應器的脫水處理,料液水含量由5.0wt%下降至1.4wt%,膜后側透過液中水含量保持在較高水平,達87.60wt%,顯示出微反應器滲透汽化過程良好的選擇性脫水性能。在催化性能方面,催化膜微反應器

5、巾料液與滲透汽化催化膜的接觸效率明顯高于傳統(tǒng)填充床反應器。在相同催化劑相對用量下,料液停留時間60min,反應溫度65℃時,微反應器酯化反應轉化率為15.30%,遠高于相同反應條件下填充床反應器的轉化率7.74%。在微反應器反應分離耦合過程的研究中,停留時間60min,料液溫度65℃時,酯化反應借助滲透汽化過程,酯化反應轉化率由15.30%提升至38.59%。與傳統(tǒng)滲透汽化催化膜反應器對比,微反應器的V/A比由12.74cm3/cm2降

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