Мембранный катализатор

Cтраница 1

Мембранные катализаторы из палладиевых сплавов обладают высокой механической прочностью и коррозионно устойчивы, что устраняет потери драгоценных металлов, неизбежные при использовании гораздо менее прочных скелетных и нанесенных катализаторов, а также загрязнение частицами катализатора или носителя продуктов реакции. Эти преимущества мембранных катализаторов особенно важны при получении фармацевтических препаратов и других особо чистых веществ. [1]

Аппарат с волокнистой мембраной. I -трубная решетка с открытыми концами волокон. 2-полое волокно. [2]

Пористые мембранные катализаторы ( ПМК) обычно представляют собой пористые пластины или трубки, у к-рых поверхностный слой или весь объем каталитически активен. В отличие от монолитных катализаторов, они не обеспечивают подведения атомарного реагента в зону р-ции, но позволяют подавать большие кол-ва газообразного реагента или более равномерно распределять его в жидком. Они обычно состоят из пористого, механически прочного листа каталитически неактивного в-ва и тонкой, но сплошной пленки активного в-ва. Для формирования последней может потребоваться промежут. КМК содержат гораздо меньше металла на единицу пов-сти, чем монолитные, более устойчивы, проницаемы для Н2 при более низких т-рах, что позволяет гидрировать термически нестойкие, в-ва. [3]

Если мембранный катализатор представляет собой фольгу из палладия или его сплава, то через него водород диффундирует в атомном состоянии. [4]

Преимущества мембранных катализаторов перед обычными катализаторами гидрирования или дегидрирования по активности на единицу поверхности и по селективности позволяют создавать малооперационные технологические процессы производства особо чистых продуктов. Приведенные выше примеры таких процессов далеко не исчерпывают возможностей уже разработанных и испытанных мембранных катализаторов в виде трубок, фольги и полислойных композиций. [5]

На мембранных катализаторах изучалась дегидроциклиза-ция н-алканов: гексана, гептана и октана [104], декана [105] на сплавах палладия с 5 5 % ( масс.) никеля. Способность палладиевых сплавов катализировать дегидроциклизацию ал-канов важна в двух аспектах. Во-первых, таким образом алка-ны, содержащиеся в нефтях, превращаются в ценные ароматические углеводороды. Во-вторых, из каждого моля превращенного алкана получаются 4 моль водорода, который на другой поверхности того же мембранного катализатора можно ввести в гидродеалкилирование или в другую реакцию с присоединением водорода. [6]

Выше рассматривались мембранные катализаторы в виде фольги или трубки, главным образом из палладия и его сплавов, так как другие материалы не обладают достаточной водородо-проницаемостью и каталитической активностью. [7]

Удаление через мембранный катализатор водорода, образующегося при дегидрировании, повышает скорость и селективность этого процесса благодаря подавлению обратной реакции и некоторых побочных реакций. Не менее важно, что водород, прошедший через мембранный катализатор из палладиевого сплава, содержит лишь миллионные доли процента примесей. Именно такой чистоты водород необходим для производства полупроводников и специальных марок сталей. [8]

Схемы реакторов с мембранным катализатором в виде трубок. [9]

Для изготовления композитных мембранных катализаторов требуется почти в 100 раз меньше драгоценных металлов на единицу поверхности, чем для изготовления фольги или трубок, но композитные катализаторы сложнее готовить и монтировать в реакторах, и температура их эксплуатации не может превышать 473 К, однако есть возможности для устранения перечисленных трудностей и недостатков. [10]

Соединить достоинства пористых и непористых мембранных катализаторов позволяет создание композиций, в которых очень тонкий слой, пропускающий только водород, нанесен на прочную, но газопроницаемую подложку. На таком катализаторе при температуре 393 К циклопентадиен на 99 % превращается в смесь из 93 % цикло-пентена и 7 % циклопентана. [11]

Реакторы с мембранными катализаторами в виде тонкостенных трубок ( рис. 4.9, а) не обеспечивают [92, 127] протока во внутритрубном пространстве. Необходимый для сопряжения дегидрирования и гидрирования проток в обеих зонах реактора достигается по схеме 4.9, б, но в такой конструкции тонкостенные трубки обоими концами прикреплены к коллекторам, которые жестко связаны с корпусом реактора. Так как коэффициенты теплового расширения материалов корпуса реактора и мембранного катализатора трудно уравнять, изменения температуры вызовут напряжения и даже разрушение тонкостенных трубок. Устранить эту опасность позволяет конструкция, подобная теплообменнику с плавающей головкой, схема которой показана на рис. 4.9, в. В этой конструкции используют прямые трубки, что облегчает ее изготовление. Однако нижний коллектор затрудняет доступ реагентов, поступающих через донную трубу корпуса реактора, к нижним участкам трубок - мембранным катализаторам. [12]

В СССР созданы мембранные катализаторы для реакций гидрирования и дегидрирования, проницаемые для одного из компонентов, образующихся в результате реакции. Прошедшее через мембрану вещество может быть в той же аппаратуре использовано для второй реакции. [13]

Перенос водорода через мембранный катализатор, на поверхности которого адсорбированы молекулы гидрируемого вещества, имеет ряд преимуществ перед обычным способом проведения такой реакции, поскольку в этом случае катализатор является постоянным источником высокоактивного водорода in statu nascendi. Кроме того, концентрацию водорода на поверхности мембранного катализатора можно изменять в известных пределах независимо от концентрации гидрируемого вещества. Если на всей поверхности мембранного катализатора поддерживать одинаковую и малую концентрацию водорода ( с обычными катализаторами это невозможно), создаются оптимальные условия для получения ценных продуктов неполной гидрогенизации, термодинамически неустойчивых в присутствии водорода. Доказана возможность стереоспецифического гидрирования на мембранных катализаторах. [14]

Аппарат с волокнистой мембраной. I -трубная решетка с открытыми концами волокон. 2-полое волокно. [15]

Страницы: 1 2 3 4