| 盡管高壓條件在熱力學(xué)上不利于二氯丙烷脫氫，但在膜反應(yīng)器中，進(jìn)料壓力增加會導(dǎo)致膜兩側(cè)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(yīng)器對二氯丙烷反應(yīng)的強(qiáng)化作用更加顯著。所以，在膜反應(yīng)器中提高進(jìn)料壓力不一定會導(dǎo)致二氯丙烷轉(zhuǎn)化率的降低。此外，在化工生產(chǎn)中，高壓進(jìn)料意味著更高的生產(chǎn)處理量，更有利于實(shí)際生產(chǎn)需求。圖8是不同進(jìn)料壓力下膜反應(yīng)器內(nèi)二氯丙烷脫氫反應(yīng)效率隨滲透數(shù)B的變化。從圖8(a)中可以看出，10 kPa, 50 kPa和100 kPa進(jìn)料壓力下，膜反應(yīng)器內(nèi)二氯丙烷轉(zhuǎn)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(jìn)料壓力下，隨著滲透數(shù)的增加，初始二氯丙烷轉(zhuǎn)化率高于100 kPa進(jìn)料壓力下的二氯丙烷轉(zhuǎn)化率，但最終轉(zhuǎn)化率趨于穩(wěn)定后十分接近。當(dāng)反應(yīng)側(cè)進(jìn)料壓力繼續(xù)增大時，在300 kPa和500 kPa條件下，二氯丙烷轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率提升效果更加顯著，但其最終二氯丙烷轉(zhuǎn)化率低于常壓、低壓條件下的最終轉(zhuǎn)化率。表明過高的壓力下，熱力學(xué)上的不利因素影響要強(qiáng)于膜反應(yīng)器移出氫氣對平衡移動的強(qiáng)化作用。由上述結(jié)果表明，通過兼顧反應(yīng)壓力和氫氣移除對平衡移動的影響，可在膜反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)二氯丙烷的較高轉(zhuǎn)化率和較高處理量.這對二氯丙烷的實(shí)際工業(yè)應(yīng)用具有重要意義。氫氣收率是由二氯丙烷反應(yīng)的產(chǎn)氫量和透氫膜的分離效率共同決定的。從圖8(b)透過側(cè)H:的收率變化可以看出在相同滲透數(shù)下，隨著反應(yīng)壓力的提升，透過側(cè)氫氣收率先增后降。在反應(yīng)壓力從10 kPa增加至100 kPa過程中，由于膜反應(yīng)器移除氫氣對平衡移動的影響占主導(dǎo)作用，增壓對膜反應(yīng)器中二氯丙烷反應(yīng)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(xù)增大反應(yīng)壓力至300 kPa和500 kPa時，熱力學(xué)因素對反應(yīng)的負(fù)面效應(yīng)更加突出，產(chǎn)生氫氣的速率明顯變慢，從而導(dǎo)致氫氣生成量的減少和氫氣收率的下降。此外實(shí)際生產(chǎn)過程中，過高的反應(yīng)壓力也會增強(qiáng)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(dāng)透氫膜的滲透選擇性相當(dāng)時，滲透側(cè)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(yīng)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(yīng)器，當(dāng)反應(yīng)溫度為600 ℃，膜反應(yīng)器滲透側(cè)壓力為5 kPa時，膜反應(yīng)器進(jìn)料側(cè)壓力可選擇100 kPa的最優(yōu)值，從實(shí)現(xiàn)二氯丙烷轉(zhuǎn)化率、氫氣收率和氫氣純度綜合性能指標(biāo)的最大化，即86.4%的高二氯丙烷轉(zhuǎn)化率、81.9%的高氫氣收率和91.5%高氫氣純度。綜上所述，實(shí)際生產(chǎn)過程中，膜反應(yīng)器中的反應(yīng)壓力應(yīng)具有一個最優(yōu)值，具體大小須從反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、氫氣收率、單位處理量、催化劑穩(wěn)定性等方面的因素綜合考慮。m.yunshisz.com
|
