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多孔膜反应器中丙烷催化脱氢制丙烯的模拟研究

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针对丙烷高效脱氢制丙烯的多孔膜反应器构建了无量纲数学模型并进行了模拟研究,考察了催化剂活性、透氢膜性能、操作条件对多孔膜反应器中丙烷脱氢的转化率、丙烯收率、氢气收率和纯度的影响.结果表明,移走产物氢气可以有效提升膜反应器的性能,其性能的提升程度由不同温压条件下催化剂和透氢膜性能共同决定.高活性催化剂是丙烷高效转化的基础,催化剂活性越高,膜反应器内的产氢速率越快;其次,膜的选择性和渗透通量越高,氢气的移除效率越高,可在最大程度上打破热力学平衡的限制,使反应向生成丙烯的方向移动.当多孔透氢膜的氢气渗透率在10-7～10-6 mol·m-2·s-1·Pa-1,H2/C3H8选择性达到100时,其丙烷转化率可以与Pd膜反应器内的转化率相当,但分离的氢气纯度低于Pd膜反应器.与传统的固定床反应器相比,膜反应器由于促进了化学平衡的移动,可以在较低的反应温度下获得相当高的丙烷转化率,且丙烷转化率随着反应压力的增加呈现出一个最大值.该模拟研究可为实际生产过程中膜反应器用于PDH反应的高效强化提供有益的技术指导.
A simulation study on propane dehydrogenation in porous membrane reactors for propylene production

叶枫、李刚、付鑫、郎雪梅、王燕鸿、王盛龙、张建利、樊栓狮

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华南理工大学化学与化工学院,广东 广州 510641

上海卫星工程研究所,上海201109

宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室,宁夏银川750021

丙烷脱氢 透氢膜 多孔膜反应器 模拟

国家自然科学基金省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室开放基金

U16621372021-K40

2022

10.11949/0438-1157.20211776

化工学报
中国化工学会 化学工业出版社

化工学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.26
ISSN：0438-1157
年,卷(期)：2022.73(5)
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