金珊[1]2004年在《陶瓷膜分离对氨基苯酚生产中镍催化剂的研究》文中提出无机微滤膜在液体分离领域中的应用在我国始于20世纪90年代,目前已经在许多领域得到了应用,在已有的应用中都是处于常温和常压状态下。用陶瓷微滤膜分离对氨基苯酚料液中的镍催化剂微粒,这项工艺技术难度大。主要是因为该物料体系是对氨基苯酚溶解在乙醇—水混合溶剂中,在过滤过程中为防止对氨基苯酚结晶,就必须在整个工序中始终保持物料体系处于高温(105℃左右)和高压(0.6MPa)并且保持密封的状态下。如果过滤中系统的温度控制不好,温度控制误差超过了±5℃,就会使物料体系因温度过高而汽化,或因温度过低而出现对氨基苯酚结晶,这两种情况都会使过滤体系无法正常工作。因此,将无机微滤膜应用到这样苛刻生产条件下的化工生产领域是一种新的尝试。 在错流微滤中有大量的因素影响着错流微滤过程。因此,也有大量的模型被提出来用以描述错流微滤的过程,但是,其中只有少数模型可以用来描述真实的微滤过程并解释实验的不同现象和结果。本文在实验的基础上,以传统的滤饼层模型和浓差极化模型为基础,引用了与诱导扩散相结合的浓差极化模型,并且假设料液流体为牛顿型流体,建立了计算临界错流速度的模型,提出了临界滤饼层厚度的概念。经过对该模型的简化处理,用实验的方法验证了临界错流速度与膜管长度成指数为1/6的幂函数关系,与模型的预测结果相一致。从而证明了该模型的成立。使用该模型可以根据工艺条件和膜过滤的操作参数对临界错流速度值进行预测,该模型的提出为在实际应用中尽可能地减小或消除此类膜面污染提供了理论上的依据。 针对过滤体系的难点,首先进行了对氨基苯酚在乙醇—水混合溶剂体系中的固液平衡热力学研究。对氨基苯酚在乙醇及乙醇—水混合溶剂中的溶解度在国内外还未见报道。实验中用溶解平衡法测定了对氨基苯酚在水、乙醇和乙醇—水混合溶剂中的溶解度,用分子热力学模型对对氨基苯酚的活度系数和溶解度进行了计算。本文把S-H的正规溶液理论应用到了固液平衡,成功地计算出二元及叁元固液平衡体系中的二元交互作用参数,建立了对氨基苯酚溶解度的热力学模型。 在陶瓷微滤膜小试实验装置上,考察了膜孔径、操作压力、膜面流速、料液浓度、操作温度等工艺参数对膜过滤过程的影响。确定了膜过滤的合适工艺参数为:膜孔径为0.2μm,操作压力小于0.25MPa。实验结果表明,在料液质量浓度低于1.5%时,膜通量值可以在较长的时间内保持稳定。用原子吸收光谱法在滤出液中没有检测到镍元素,证明了用陶瓷膜微滤完全能够满足产品的质量
金珊[2]2011年在《陶瓷膜分离对氨基苯酚料液中催化剂微粒研究》文中提出对陶瓷膜微滤分离净化含骨架镍催化剂的对氨基苯酚料液的工艺进行研究,通过小试实验确定采用孔径为0.2μm的陶瓷膜过滤对氨基苯酚料液,对工业上用过的污染膜和滤饼层的组分分析表明,污染物主要是骨架镍催化剂。提出了工业应用中膜清洗的具体方案,在100℃下用酒精-水溶液清洗膜装置10 min,体积分数为1%的NaOH溶液清洗20 min,体积分数为3%的硝酸溶液清洗1 h,工业软水清洗1 h。经过工厂长期运行,膜的平均渗透通量是400 L/(m2.h),用原子吸收光谱仪在全部过滤运行的渗透液中没有检出镍,可见在工业环境中用陶瓷膜微滤对氨基苯酚料液是一种可靠和有效的净化技术。
陈日志[3]2004年在《纳米催化无机膜集成技术的研究与应用》文中指出纳米催化剂是新一代高性能的催化剂,具有高的催化活性、高的催化选择性、良好的催化稳定性,具有巨大的研究与应用价值,已受到科学界、企业界、各国政府的高度重视。经过多年的研究与开发,纳米催化剂的制备技术已日趋完善并逐步走向产业化。但是,关于纳米催化剂的工业化应用还是很少,特别是那种非负载型的悬浮态纳米催化剂,其主要原因之一是纳米催化剂的分离回收问题还没有很好的解决。高梯度磁分离与无机膜分离是两种较好的分离回收悬浮态纳米催化剂的技术,前者要求纳米催化剂或其载体具有高度饱和磁化强度而限制了它的应用,后者的应用领域更广。因而,采用无机膜分离技术分离回收纳米催化剂以解决纳米催化剂工程化应用的瓶颈问题已成为当前关注的焦点之一。无机膜催化反应器是将催化反应与无机膜分离过程相结合的一种反应分离耦合技术,已受到普遍关注。目前的无机膜催化反应过程研究还主要集中在气相体系,对液相体系的研究相对较少,尤其是对催化剂处于悬浮态的液相催化反应的研究。而使用悬浮态的催化剂可大大增加反应速率,提高催化剂的使用效率,而且这一类膜反应器也比较容易放大,所以研究催化剂处于悬浮态的液相无机催化膜反应器具有广阔的前景。为实现悬浮态纳米催化剂的工业化应用,我们对纳米催化与无机膜分离的耦合过程进行研究,主要从叁个层次上展开研究工作:在对硝基苯酚制备对氨基苯酚的过程中研究纳米镍的催化性能;以上述催化过程为模型反应,对分置式的纳米催化无机膜反应器进行理论分析;在此基础上,针对分置式膜反应器的不足,进一步开发一体式纳米催化无机膜反应器,通过过程强化研究该膜反应器中的膜过滤行为,为一体式纳米催化无机膜反应器的应用提供基础数据与理论依据。首先,在对氨基苯酚的合成反应中比较了纳米镍与骨架镍的催化性能。实验结果显示,在同样的实验条件下,纳米镍的催化活性、稳定性、选择性均优于骨架镍。纳米镍的小粒径效应、表面结构以及不存在内孔等因素导致纳米镍具有高的催化活性、稳定性与选择性。采用氮气吸附、粒径分析等技术,对使用前后的催化剂的比表面积、孔容、粒径进行表征分析。结果表明,比表面积不是决定镍催化活性的唯一因素;纳米镍在反应中的团聚会导致纳米镍的失活;骨架镍催化剂中的一些微孔被反应物或产物所堵塞是引起骨架镍失活的原因之一。可见,在对硝基苯酚催化加氢制备对氨基苯酚的过程中,使用纳米镍作为催化剂,可大大提高催化剂的使用效率。在此基础上,研究了纳米镍催化合成对氨基苯酚的本征动力学,为纳米催化合成对氨基苯酚的工业生产提供基础数据。研究结果表明:当搅拌速度大于 300rpm 时,外扩散的影响已消除;在反应温度 80-110℃时,氢 I
仲兆祥, 陈日志, 邢卫红, 徐南平[4]2008年在《催化反应与膜分离耦合系统中镍催化剂的使用》文中指出在用于对硝基苯酚加氢制备对氨基苯酚的反应-膜分离耦合系统中,催化剂在反应时以悬浮态形式应用,然后用无机陶瓷膜分离回收,催化加氢速率及膜过滤速率是决定该系统运行效率的关键。研究通过综合考察镍粉体催化剂的反应活性与膜分离性能来选择合适的催化剂。实验结果表明,在研究体系中,化学还原法制备的纳米镍粉活性优于物理气相沉积法制备的纳米镍粉和微米镍粉,主要因为化学还原法制备的纳米镍粉具有较大的活性比表面积。膜分离几种镍粉时,活性较高的纳米镍通量较低,而活性较低的微米镍通量较高。通过将具有高活性的纳米镍粉与具有高通量的微米镍粉以适当比例混合使用,不仅可以获得较高的催化活性,同时可以改善膜通量,对反应-膜分离耦合系统的工业化应用具有参考价值。
姜红, 孟烈, 陈日志, 金万勤, 邢卫红[5]2013年在《反应-膜分离耦合强化技术的研究进展》文中进行了进一步梳理反应与分离是化工与石油化工生产过程的核心。因反应和分离效率不高而引起的资源、能源浪费与环境污染等问题日渐凸显,已成为关系到行业可持续发展的瓶颈问题。发展反应过程与膜过程耦合技术,实现反应过程强化,已经成为技术领域研究开发的重要方向。本文综述了基于多孔陶瓷膜微尺度的分散和分离效应强化多相催化反应过程的最新研究进展,介绍了多孔陶瓷膜连续反应器的设计开发及工程应用,并对未来此领域的发展趋势作了展望。
赵明辉[6]2016年在《2,4-二硝基甲苯催化加氢制2,4-二氨基甲苯反应工艺及动力学研究》文中进行了进一步梳理2,4-二氨基甲苯(2,4-TDA)是制备甲苯二异氰酸酯(TDI)的重要原料,而后者是制备聚氨酯的两种重要原料之一。随着聚氨酯在日常生活中不断普及,2,4-TDA的制备方法成为近年来研究的热点。本文以开发价格低廉、活性和稳定性高的Ni/HY催化剂加氢催化剂为基础,首先探索了溶剂对加氢反应的影响,然后在明确反应温度、压力、催化剂的量等对反应的影响,并在排除内外扩散的基础上,拟合确定了反应的动力学模型。文章的主要内容包括:以HY分子筛为载体,采用浸渍沉淀法制备出Ni/HY催化剂,利用IR、XRD、BET、H2-TPR、TEM等技术手段表征了催化剂的微观结构。结果表明:催化剂的镍含量约为39%,比表面积为345m2/g。考察了2,4-DNT在Ni/HY催化剂的作用下,不同溶剂对催化加氢的影响。结果表明:在质子型的溶剂中尤其是在乙醇中催化剂的反应活性最好,这是因为吸附在催化剂表面的极性质子溶剂容易从催化剂表面脱离,这样可以使在催化剂表面化学吸附的氢气量增大,而且由于硝基化合物与极性溶剂氢键的相互作用可以极化以及活化N=O,提高了反应的活性。研究了2,4-DNT在乙醇和水的混合溶剂中的加氢反应,结果表明乙醇中加入水可以加快2,4-DNT的反应速率,且当水的体积分数为40%的时候,反应最快。最后以乙醇为溶剂,首先排除了内传质和外传质对反应的影响,考察了反应温度、反应物浓度、氢气压力、搅拌速率、催化剂用量等工艺条件对2,4-DNT转化率和2,4-TDA收率,反应温度,氢气压力及反应物浓度的改变对2,4-二硝基甲苯的转化率影响不大,2,4二硝基甲苯均可在20min内转化率可达到100%。但是对中间产物转化为最终产物的反应速率影响较大。当搅拌速率大于600r/min时,催化剂粒径小于150μm时,反应进入本征区。在排除了内传质和外传质对反应的影响,通过本征动力学实验,拟合确定了模型中反应动力学参数,计算得到反应活化能和反应的吸附热。结果表明:各步骤反应的活化能分别为26~32kJ/mol,各反应的吸附热的范围为-9~-30 kJ/mol。
参考文献：
[1]. 陶瓷膜分离对氨基苯酚生产中镍催化剂的研究[D]. 金珊. 南京工业大学. 2004
[2]. 陶瓷膜分离对氨基苯酚料液中催化剂微粒研究[J]. 金珊. 辽宁石油化工大学学报. 2011
[3]. 纳米催化无机膜集成技术的研究与应用[D]. 陈日志. 南京工业大学. 2004
[4]. 催化反应与膜分离耦合系统中镍催化剂的使用[J]. 仲兆祥, 陈日志, 邢卫红, 徐南平. 高校化学工程学报. 2008
[5]. 反应-膜分离耦合强化技术的研究进展[J]. 姜红, 孟烈, 陈日志, 金万勤, 邢卫红. 化学反应工程与工艺. 2013
[6]. 2,4-二硝基甲苯催化加氢制2,4-二氨基甲苯反应工艺及动力学研究[D]. 赵明辉. 重庆大学. 2016