[發明專利]一種炭膜反應器及其使用方法

無效

• 申請號: 201010118376.4
• 申請日: 2010-03-05
• 公開（公告）號: CN101757859A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 張兵;吳永紅;傅承碧;徐鐵軍
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/04;B01D69/06;B01D69/08;B01J8/06
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

技術領域：本發明涉及膜分離和化學工程等領域，具體指一種膜反應器及其使用方法。?

背景技術：近年來，將膜分離與反應過程耦合組裝成膜反應器的發展非常迅速。膜反應器實現了反應過程和分離過程的集成，可在化學反應過程中選擇性地移除某種產物，突破熱力學對化學反應平衡的限制，從而提高反應的轉化率、選擇性和收率。膜材料是膜反應器的核心部件，它直接決定了膜反應器的性能和應用。由于很多化學反應都要求達到一定的壓力和溫度才能順利進行，所以常規的聚合物膜分離材料顯然無法勝任。因此人們把目光轉向了具有良好耐高溫、耐高壓和分離性能的無機膜材料，如陶瓷、沸石、金屬和炭等。對于陶瓷和不銹鋼膜材料來說，孔徑分布范圍比較大，且難以得到平均孔徑小于5nm的材料，限制了其在某些分離領域的應用(Soria?R.Catalysis?Today，1995，25(3-4)：285-290.)；而對于沸石材料來說，本身質地脆易碎，不容易形成大面積連續的膜，往往需要多次成膜過程，導致膜層較厚且不均勻，從而增大待分離物質的擴散和滲透阻力(Ismail?A?F，David?L?I?B.J.Membr.Sci.，2001，193(1)：1-18；Sedigh?M?G，Onstot?W?J，Xu?L，et?al.J.PhysChem.A?1998，102(44)：8580-8589.)。常用的金屬鈀膜材料一方面比較昂貴，另一方面當反應體系中含有氫氣或H₂S等物質時，會發生作用而使分離效果不佳，甚至產生危險(Damle?A?S，Gangwal?S?K，Venkataraman?V?K.Gasseparation?and?purification，1994，8(3)：137-147.)。?

炭膜是一種多孔無機膜，除了具有其它膜材料的高效、節能、操作方便?等優點外，它還具有許多更誘人的優點，如耐熱、耐腐蝕、化學穩定性好、使用壽命長、分離性能高、孔徑分布集中、可調性好、易于采用多種方法制備大面積連續的膜。當前，國內外在炭膜制備方面的工藝技術已經日漸成熟。研究者們先后開發出了管狀炭膜，平板狀炭膜，中空纖維狀炭膜(Saufi?S?M，etal.，Carbon，2004，42(2)：241-259.)及卷式炭膜(一種卷式炭膜及其制備方法，中國專利，200810012222)。炭膜在飲用水凈化(Bauer?J?M，et?al.，KeyEngineering?Materials，1991，(61-62)：207-212.)、啤酒無菌過濾(王同華，等，新型炭材料，2000，15(1)：6-11.)、化工廢水的處理(王細鳳，等，膜科學與技術，2001，21(6)：59-62；Damle?A?S.，Gas?Sep.Pur.，1994，8(3)：137-147.；Bauer?J?M，etal.，Key?Engineering?Materials，1991，(61-62)：207-212.)、氣體混合物N₂/O₂、CO₂/N₂、CO₂/CH₄、H₂/N₂、烷烴/烯烴等的分離與富集(Suda?H，et?al.，J.Phys.Chem.B，1997，101(20)：3988-3994；Kita?H，et?al.，J.Polym.Environ.，2002，10(3)：69-75；Hayashi?J，et?al.，Ind.Eng.Chem.Res.，1996，35(11)：4176-4181.)，及膜催化反應過程(Rao?M?B，et?al.，J.Membr.Sci.，1996，110(1)：109-118.)等領域都具有較好的應用前景，已成為當前膜分離和化學工程等領域的研究與開發熱點。因此，炭膜是最有希望成為大面積工業化的膜反應器材料之一。?