絕熱式固定床催化反應器

1、5.3 5.3 絕熱式固定床催化反應器絕熱式固定床催化反應器5.3.1 5.3.1 單段絕熱催化床單段絕熱催化床?)()(1)(,),(000000RiyAAAAAfAfAiTVPDyfkddyCkfddNVrCyxBxTyVNA求：、操作條件：、動力學方程：、出口條件：、進口條件：1)1)圖解積分法圖解積分法(1(1）已知條件：）已知條件：(2)(2)求解分析求解分析21)(1)(1)()(00000000AAyyAiyiyAiyASRTdyyfkyfkdydyfkddyBVVVVNA、已知：一定時，、當 如果被積函數(shù)如果被積函數(shù)簡單，則可直接積簡單，則可直接積分；若復雜則采用分；若復雜則采

2、用圖解積分。圖解積分。yA2yA1Adyd0(3)(3)圖解法求圖解法求V VR R的步驟的步驟RAAAADCBAAAyAdVdNrddyrcyykyykrDCBAyfkddyA的轉換與、對基元反應：得到。、由已知條件、建立動力學方程0210b)(a)(4 .224 .224 .2212100000000000DCBAAAAASTRAASRSRATAATARAAyykyykrddyddyddyVNdVdNrdVdVVVdyNdNyNNdVdNrTFCORVVNVVVCdydddyyyyyRRTSRRAADCBA.,b4 .22acb.,a0000000實際數(shù)、實際用量，用校正系、求、描點作圖，

3、并求面積與、計算求相應每一個、根據(jù)化學計量式，對B B、求標準接觸時間、求標準接觸時間C C51)(1)(1)(000AAyyAiyiyAiyAdyyfkyfkdydyfkddyyA1yA5)( 4 .224 .22210DCBAAAyykyykrddyDCBAAdyd00ddyAAdyd02 2）Runge-KuttaRunge-Kutta法法3 3）溫度分布微分式）溫度分布微分式 對絕熱床層中的微元床層作單位時間內的熱量衡算時，對絕熱床層中的微元床層作單位時間內的熱量衡算時，其衡算式為：其衡算式為：)()()()()()()(0)(00000dldyCHdldyNCNHdldNCNHdld

4、TCNdNHdTdNHdTCNAPbRATPbTRAPbTRbPbTARbARbPbT 0 Z/2 Z 最佳溫度線最佳溫度線平衡溫度線平衡溫度線4 4）單段床層體積與進口溫度）單段床層體積與進口溫度T T0 0的關系的關系00)(1xTTx0000dTdVdTdVSOR5.3.2 5.3.2 多段絕熱式催化反應器多段絕熱式催化反應器1 1）采用多段的原因）采用多段的原因（1)1)單段適用的場合單段適用的場合A A、轉化率變化不大的反應、轉化率變化不大的反應過程過程B B、轉化率變化較大，但相、轉化率變化較大，但相應絕熱溫升較小，絕熱操作應絕熱溫升較小，絕熱操作線斜率較大，只要一段床層線斜率較大

5、，只要一段床層就可達到反應的目的過程。就可達到反應的目的過程。平衡溫度線平衡溫度線（2 2）單段操作的缺點：）單段操作的缺點：偏離最佳溫度曲線遠，反應偏離最佳溫度曲線遠，反應器體積大。器體積大。平衡溫度線平衡溫度線最佳溫度線最佳溫度線平衡溫度平衡溫度線線最佳溫度最佳溫度線線2 2）最佳分配）最佳分配（1 1）不確定因素）不確定因素A A、段數(shù)、段數(shù)m mB B、各段進出口溫度、各段進出口溫度T T，轉，轉化率化率X X（2 2）影響）影響A A、段數(shù)越少，偏離最佳溫、段數(shù)越少，偏離最佳溫度曲線越遠，體積越大，度曲線越遠，體積越大，而且少到一定程度有可能而且少到一定程度有可能達不到規(guī)定的出口轉化

6、率。達不到規(guī)定的出口轉化率。B B、在指定段數(shù)下，各段進出口溫度、在指定段數(shù)下，各段進出口溫度T T，轉化率，轉化率X X選取不同選取不同值，反應器體積不同，值，反應器體積不同，有可能出現(xiàn)達不到規(guī)定出口轉化率有可能出現(xiàn)達不到規(guī)定出口轉化率的情況，即使出口轉化率達到要求，也不能保證反應器體的情況，即使出口轉化率達到要求，也不能保證反應器體積最小。積最小。（3 3）處理方法）處理方法A A、段數(shù)、段數(shù)m m，太多設備復雜，一般，太多設備復雜，一般3-53-5段。段。B B、在選定段數(shù)下，各段進出口溫度、在選定段數(shù)下，各段進出口溫度T T，轉化率，轉化率X X決定反應決定反應器體積的大小。存在最佳分

7、配問題，而且與器體積的大小。存在最佳分配問題，而且與反應器的具體反應器的具體形式有關。形式有關。3 3）多段間接換熱式各段始末溫度和轉化率的最佳分配）多段間接換熱式各段始末溫度和轉化率的最佳分配（1 1）催化床出口溫度不受耐熱溫度限制）催化床出口溫度不受耐熱溫度限制A A、獨立變量數(shù)、獨立變量數(shù)12) 1(24e1n,)(nn,:n44),(1111i011nnnnxxxxTTxxdcTTxxfVbVVaiiiiiAfAiiiiRiiRT、獨立變量數(shù)條冷卻線共有，冷卻過程中轉化率不變條絕熱操作線，段有最后一段出口轉化率第一段進口轉化率、已知個變量，總共有、總變量數(shù)：一段有、平衡溫度平衡溫度線線

8、最佳溫度最佳溫度線線B B、條件式、條件式0001n2n1nx212122112211111iiTVTVxVxVdTTVdTTVdxxVdxxVdVdTTVdxxVdVbTaRTRTRTRTRTRTRTRTRTniiiRTniiiRTRT必須同時滿足：、條件式個合計：個為獨立變量，共取各段進口溫度個為獨立變量，共取各段出口轉化率、選取獨立變量條件式的原始形式：條件式的原始形式：C C、第一類條件式：、第一類條件式：iRiiRiiRiiRiiRTRiiiRiiRniRiRiRTniRiRTiRTxVxVxVxVxVVxxxVxxVxVxVxVVVnxV111i11i2110,01,0有關還與所以

9、有關，與個共101110010010000001,iiiiiiiiiiiiiiiSRiiSRiiRiiRiddxddxddxdxddxdTxxdVdVVVxVxV為定值時，當物理意義：前一段出口反應速率的絕對值，應該等于物理意義：前一段出口反應速率的絕對值，應該等于后一段進口處反應速率的絕對值。后一段進口處反應速率的絕對值。條件式中負號的意義：條件式中負號的意義：平衡溫度線平衡溫度線最佳溫度線最佳溫度線作用：確定各段之間的間接換熱過程作用：確定各段之間的間接換熱過程D D、第二類條件式：、第二類條件式：），（可得第二類條件式：必須n21i0,0,00i0000iiiSRiiSRiiRiRTTd

10、VdVVVTVTV物理意義：各段接觸時間對進口溫度的偏導數(shù)為零。物理意義：各段接觸時間對進口溫度的偏導數(shù)為零。 平衡溫度線平衡溫度線最佳溫度線最佳溫度線 0)()()(00011dxTdxddxTdxddxTdxdTxxxxxxxxxiiimmiii 作用：利用進口狀態(tài)點來確定出口狀態(tài)點作用：利用進口狀態(tài)點來確定出口狀態(tài)點平衡溫度平衡溫度線線最佳溫度最佳溫度線線E E、最佳分配的方法、最佳分配的方法a a、第一段進口溫度、第一段進口溫度T T1 1不確定：不確定：假定假定T T1 1，做絕熱操作線，根據(jù)，做絕熱操作線，根據(jù)第二類條件式確定第一段出口第二類條件式確定第一段出口狀態(tài)點狀態(tài)點B,B,

11、再根據(jù)第一類條件式再根據(jù)第一類條件式確定第二段進口狀態(tài)點確定第二段進口狀態(tài)點C,C,依次依次類推做類推做m m段絕熱操作線，若段絕熱操作線，若X XAmAmXXAfAf，說明，說明T T1 1假設正確，若假設正確，若X XAmAmX XAfAf，重新假設，重新假設T T1 1（減?。p小T T1 1）, ,重做，直到重做，直到T T1 1T T起始活性溫起始活性溫度度，轉化率仍不能滿足要求，轉化率仍不能滿足要求，則則m m段不夠。段不夠。平衡溫度平衡溫度線線最佳溫度最佳溫度線線b b、第一段進口溫度、第一段進口溫度T T1 1為固定為固定值：值： 假定第一段出口轉化率假定第一段出口轉化率X X

12、1 1，根據(jù)第一類條件式確定第二段根據(jù)第一類條件式確定第二段進口狀態(tài)點進口狀態(tài)點C,C,再根據(jù)第二類條再根據(jù)第二類條件式確定第二段出口狀態(tài)點件式確定第二段出口狀態(tài)點D,D,依次類推做依次類推做m m段絕熱操作線，段絕熱操作線，若若X XAmAmXXAfAf，說明，說明X X1 1假設正確，假設正確，若若X XAmAmX XAfAf，重新假設，重新假設X X1 1（提高（提高X X1 1),),重做，若轉化率仍不能滿重做，若轉化率仍不能滿足要求，則足要求，則m m段不夠。段不夠。（2 2）催化床出口溫度受耐熱溫度限制）催化床出口溫度受耐熱溫度限制 A A、各段、各段出口溫度都受耐熱溫度限制出口溫

13、度都受耐熱溫度限制平衡溫度平衡溫度線線最佳溫度最佳溫度線線平衡溫度平衡溫度線線最佳溫度最佳溫度線線1n) 1(24en1n,)(nn,:n44),(1111i011nnnnxxxxTTxxdcTTxxfVbVVaiiiiiAfAiiiiRiiRT、獨立變量數(shù)個化劑耐熱溫度，共各段出口溫度都等于催條冷卻線共有，冷卻過程中轉化率不變條絕熱操作線，段有最后一段出口轉化率第一段進口轉化率、已知個變量，總共有、總變量數(shù)：一段有、獨立變量數(shù)獨立變量數(shù)000),(1nx2111221111121ixVxVdxxVdxxVdxxVdVdxxVdVhxxxxfVfRTRTnnRTRTRTRTniiiRTRTni

14、RT、條件式個為獨立變量，共取各段出口轉化率、選取獨立變量條件式原形：條件式原形：最佳分配的條件式分析最佳分配的條件式分析 0,0),(,),()()(10000001max11111maxiiiiiiiiiiiSRiiSRiiRiiiiRiiRiiRTiiiiiiiiiRiiiiiixxTxxTdVdVVVxVxTTVxVxVTTxTTxxfTTxxfVxTxxTT11)(1iiiixTTx條件式的解析分析條件式的解析分析最佳分配方法：最佳分配方法：利用條件利用條件式求出第一段的出口轉化式求出第一段的出口轉化率率X X1 1，確定第一段出口狀態(tài)，確定第一段出口狀態(tài)點點B B，過，過B B點做

15、絕熱操作線點做絕熱操作線與與T T軸交于軸交于A A點，即為第一點，即為第一段進口狀態(tài)點段進口狀態(tài)點A, A, 依次類推依次類推做做m m段絕熱操作線，若段絕熱操作線，若X XAmAmXXAfAf，則分配結束，若，則分配結束，若X XAmAmX XAfAf，則，則m m段不夠，需要段不夠，需要增加段數(shù)。增加段數(shù)。平衡溫度線平衡溫度線最佳溫度線最佳溫度線0100iiiiiiixxTx平衡溫度線平衡溫度線最佳溫度線最佳溫度線B B、部分段、部分段出口溫度都受耐熱溫度限制出口溫度都受耐熱溫度限制若共若共n n段，前段，前n n1 1段受段受限制，后限制，后n-nn-n1 1段不段不受限制。受限制。最

16、佳分配時，前最佳分配時，前n n1 1段按受限制的條件段按受限制的條件式分配，后式分配，后n-nn-n1 1段段按不受限制的條件按不受限制的條件式分配。式分配。平衡溫度線平衡溫度線最佳溫度線最佳溫度線（3 3）給定段數(shù)，能否達到）給定段數(shù)，能否達到出口轉化率的預估出口轉化率的預估 在不計較反應體積在不計較反應體積最小的情況下，分析多最小的情況下，分析多段完成規(guī)定轉化率的最段完成規(guī)定轉化率的最大可能性。大可能性。 每一段：出口的最每一段：出口的最大轉化率為大轉化率為平衡轉化率平衡轉化率，進口冷卻的最低溫度為進口冷卻的最低溫度為催化劑催化劑起始活性溫度起始活性溫度。 在平衡溫度曲線和在平衡溫度曲線

17、和催化劑起始活性溫度之催化劑起始活性溫度之間，做間，做n n段分配，若段分配，若XnXn大大于于X Xf f說明可能性存在，說明可能性存在，若若X Xn n小于小于X Xf f，則不可能。，則不可能。（4 4）最佳分配的局限）最佳分配的局限 上述最佳分配的目標函數(shù)為催化劑用量，分配結果使反上述最佳分配的目標函數(shù)為催化劑用量，分配結果使反應體積最小，這種方法只適用于確定的初始條件，是局部的應體積最小，這種方法只適用于確定的初始條件，是局部的最佳化，廣義的最佳化為全系統(tǒng)的優(yōu)化。最佳化，廣義的最佳化為全系統(tǒng)的優(yōu)化。 4 4）多段冷激式各段始末溫度，轉化率和冷激氣量的最佳分配多段冷激式各段始末溫度，轉

18、化率和冷激氣量的最佳分配 反應和換熱同時進行反應和換熱同時進行，邊反應，邊換熱，換熱器設置在，邊反應，邊換熱，換熱器設置在床層內。床層內。 催化劑裝在冷管間而與冷管內未反應氣體連續(xù)換熱，未催化劑裝在冷管間而與冷管內未反應氣體連續(xù)換熱，未反應氣體經(jīng)冷管預熱至催化床進口溫度，故稱為自熱式。反應氣體經(jīng)冷管預熱至催化床進口溫度，故稱為自熱式。 連續(xù)換熱式操作狀況：開始有一連續(xù)換熱式操作狀況：開始有一絕熱段絕熱段，為絕熱操作，為絕熱操作，升溫至冷卻段的進口，已接近最佳溫度，冷卻段升溫至冷卻段的進口，已接近最佳溫度，冷卻段連續(xù)換熱連續(xù)換熱，接近最佳溫度曲線操作。接近最佳溫度曲線操作。平衡溫平衡溫度線度線最

19、佳溫最佳溫度線度線平衡溫平衡溫度線度線最佳溫最佳溫度線度線 某些反應熱并不大而在高壓某些反應熱并不大而在高壓下進行反應，如中、小型氨合成及下進行反應，如中、小型氨合成及甲醇合成，要求高壓容器的催化劑甲醇合成，要求高壓容器的催化劑裝載系數(shù)較大，采用連續(xù)換熱內冷裝載系數(shù)較大，采用連續(xù)換熱內冷白熱式催化反應器。白熱式催化反應器。 氨合成過程在超過氨合成過程在超過l0MPal0MPa壓力壓力且且 340-500340-500溫度下進行，要求使溫度下進行，要求使用的材質能耐高溫高壓及高溫、高用的材質能耐高溫高壓及高溫、高壓下的氮氫腐蝕，催化反應器采用壓下的氮氫腐蝕，催化反應器采用內外簡體分開的結構，內筒

20、為高合內外簡體分開的結構，內筒為高合金鋼制，內璧載催化劑，能耐高溫，金鋼制，內璧載催化劑，能耐高溫，但只承受內外筒間的壓力差。未反但只承受內外筒間的壓力差。未反應的氮氫混合氣進入內外筒間的外應的氮氫混合氣進入內外筒間的外環(huán)隙向下進入床外換熱器管間預熱環(huán)隙向下進入床外換熱器管間預熱后，進入催化床的冷管內繼續(xù)升溫，后，進入催化床的冷管內繼續(xù)升溫，然后進入催化床反應，反應后氣體然后進入催化床反應，反應后氣體進入床外換熱器管內換熱。外筒由進入床外換熱器管內換熱。外筒由進入反應器的未反應氣體冷卻，只進入反應器的未反應氣體冷卻，只承受高壓而不承受高溫，可用低合承受高壓而不承受高溫，可用低合金鋼。金鋼。 催

21、化劑裝載在冷管管間的內冷催化劑裝載在冷管管間的內冷自熱式催化床一般來用一維平推流自熱式催化床一般來用一維平推流模型，并計人催化床內筒與高壓外模型，并計人催化床內筒與高壓外筒之間的外環(huán)隙傳熱，現(xiàn)以并流三筒之間的外環(huán)隙傳熱，現(xiàn)以并流三套管式氨合成催化床為例討論其一套管式氨合成催化床為例討論其一維平推由數(shù)學模型。維平推由數(shù)學模型。 1) 1) 絕熱層絕熱層 目前，對不同型號的氨合成催化劑，大都發(fā)表了本征動力目前，對不同型號的氨合成催化劑，大都發(fā)表了本征動力學模型，均可使用基于不均勻表面吸附的捷姆金模型，即：學模型，均可使用基于不均勻表面吸附的捷姆金模型，即：熱量衡算熱量衡算絕熱層的數(shù)學模型絕熱層的數(shù)

22、學模型2) 2) 冷卻層冷卻層冷卻層反應速率方程冷卻層反應速率方程冷卻層熱量衡算方程冷卻層熱量衡算方程冷卻層的數(shù)學模型冷卻層的數(shù)學模型5.5.1 5.5.1 概述概述1 1）催化劑的多樣性和應用的廣泛性）催化劑的多樣性和應用的廣泛性 廣泛性：廣泛性：在現(xiàn)代石油化工和化學工業(yè)中幾乎有在現(xiàn)代石油化工和化學工業(yè)中幾乎有80%80%的化學的化學反應需采用催化劑。在自然界中反應需采用催化劑。在自然界中, ,尤其是生物體內發(fā)生的化學尤其是生物體內發(fā)生的化學反應也與催化劑有關。反應也與催化劑有關。 多樣性：多樣性：生物酶催化劑，過渡金屬、非金屬及金屬化合物、生物酶催化劑，過渡金屬、非金屬及金屬化合物、金屬有

23、機化合物、分子篩等催化劑，都是現(xiàn)代有機催化中廣泛金屬有機化合物、分子篩等催化劑，都是現(xiàn)代有機催化中廣泛應用和存在的催化劑。應用和存在的催化劑。計算機的應用使催化劑研究開發(fā)工作大大減少了盲計算機的應用使催化劑研究開發(fā)工作大大減少了盲目性。現(xiàn)在運用計算機，使催化劑的研究進入分子水平。目性。現(xiàn)在運用計算機，使催化劑的研究進入分子水平。可根據(jù)反應分子的特點，通過計算機計算，模擬出催化劑可根據(jù)反應分子的特點，通過計算機計算，模擬出催化劑分子的結構，合成出相應分子結構的催化劑。分子的結構，合成出相應分子結構的催化劑。研究步驟分研究步驟分5 5步：步：（1 1） 尋找和處理必要的參考文獻；尋找和處理必要的參

24、考文獻；（2 2） 根據(jù)文獻進行化學模擬計算；根據(jù)文獻進行化學模擬計算；（3 3） 化學試驗；化學試驗；（4 4） 用計算機處理實驗數(shù)據(jù)；用計算機處理實驗數(shù)據(jù)；（5 5 ）設計催化反應和催化劑。）設計催化反應和催化劑。人們利用催化劑已有幾百年，并已制出復雜、高效的人們利用催化劑已有幾百年，并已制出復雜、高效的催化劑，但催化理論仍然沒有根本性的突破，催化化學尚催化劑，但催化理論仍然沒有根本性的突破，催化化學尚未形成獨立成熟的學科。隨著科學家對分子原子理論和催未形成獨立成熟的學科。隨著科學家對分子原子理論和催化反應機理的深入認識，不斷研究和開發(fā)新的催化劑，才化反應機理的深入認識，不斷研究和開發(fā)新的

25、催化劑，才有可能逐步獨立和成熟。有可能逐步獨立和成熟。強制震蕩非定態(tài)周期操作催化反應過程強制震蕩非定態(tài)周期操作催化反應過程催化蒸餾催化蒸餾催化萃取耦聯(lián)催化萃取耦聯(lián)滲透蒸發(fā)和化學反應的耦合滲透蒸發(fā)和化學反應的耦合催化吸收耦聯(lián)催化吸收耦聯(lián)催化吸附耦聯(lián)催化吸附耦聯(lián)催化催化耦聯(lián)催化催化耦聯(lián)膜催化膜催化超臨界化學反應超臨界化學反應微化工技術微化工技術5.5.2 5.5.2 催化反應過程研究進展催化反應過程研究進展非定態(tài)周期操作的優(yōu)點：非定態(tài)周期操作的優(yōu)點：（1 1）流程集成度更高）流程集成度更高（2 2）熱回收效率更高）熱回收效率更高（3 3）熱回收成本低）熱回收成本低 傳統(tǒng)的間壁式換熱器一次性投入較高

26、。而流向變化的固傳統(tǒng)的間壁式換熱器一次性投入較高。而流向變化的固定床反應器是氣固直接接觸，結構簡單，總的傳熱系數(shù)較高，定床反應器是氣固直接接觸，結構簡單，總的傳熱系數(shù)較高，且單位體積床層的傳熱面大（等于填料比表面積），因此效且單位體積床層的傳熱面大（等于填料比表面積），因此效果較好。果較好。（4 4）自熱操作區(qū)更寬）自熱操作區(qū)更寬 傳統(tǒng)流程由于熱損失較大及傳熱效率低，為了維持自熱，傳統(tǒng)流程由于熱損失較大及傳熱效率低，為了維持自熱，單位時間需要的反應提供的熱量較多，這就需要較高的反應單位時間需要的反應提供的熱量較多，這就需要較高的反應物濃度。而流向變化的反應器即使在反應物濃度為傳統(tǒng)的物濃度。而流

27、向變化的反應器即使在反應物濃度為傳統(tǒng)的1/101/10時，仍能維持自熱。時，仍能維持自熱?！胺磻s反應精餾”工藝徹底改工藝徹底改變了長期以來人們對變了長期以來人們對反應反應和和分分離離過程的傳統(tǒng)認識，它使化學過程的傳統(tǒng)認識，它使化學反應過程和精餾分離的物理過反應過程和精餾分離的物理過程結合在一起，是伴有化學反程結合在一起，是伴有化學反應的新型特殊精餾過程。應的新型特殊精餾過程。 選擇性高、使可逆反應收選擇性高、使可逆反應收率提高；溫度易于控制，避免率提高；溫度易于控制，避免出現(xiàn)出現(xiàn)“熱點熱點”問題；縮短反應問題；縮短反應時間，強化設備生產(chǎn)能力；能時間，強化設備生產(chǎn)能力；能耗低，操作費用低；投

28、資少。耗低，操作費用低；投資少。3) 3) 萃取萃取反應耦合反應耦合 將限制反應轉化率的某些產(chǎn)物靠加入萃取劑的方式從反將限制反應轉化率的某些產(chǎn)物靠加入萃取劑的方式從反應混合物中移出，從而使反應向正方向進行。應混合物中移出，從而使反應向正方向進行。應用實例：應用實例：萃取萃取反應耦合工藝制備硫酸鉀反應耦合工藝制備硫酸鉀 FeSO FeSO4 4+2KCl+2H+2KCl+2H2 2OKOK2 2SOSO4 4+Fe(OH)+Fe(OH)2 2+2HCl+2HCl 操作條件：操作條件：萃取體系萃取體系30%30%三正三正辛胺辛胺+20%+20%磷酸三丁酯磷酸三丁酯+50%+50%異異戊醇，能從戊醇

29、，能從FeSOFeSO4 4和和KClKCl水溶液水溶液中將中將HClHCl萃出，萃出， 萃取溫度萃取溫度2525，反應，反應45min, HCl45min, HCl的萃的萃取率達取率達87.31%87.31%，可制得優(yōu)等，可制得優(yōu)等品硫酸鉀。反萃取用品硫酸鉀。反萃取用10%10%氨水氨水進行，有機相中的鹽酸幾乎進行，有機相中的鹽酸幾乎全部被反萃取，萃取劑重復全部被反萃取，萃取劑重復使用萃取性能不會降低。使用萃取性能不會降低。fpCC 1R泵泵膜膜濃縮液濃縮液透過液，透過液，F(xiàn)p水水滲濾過程滲濾過程)( FluxpFpPPSFPFPp膜表面流動膜表面流動4) 4) 滲透蒸發(fā)和化學反應的耦合滲透

30、蒸發(fā)和化學反應的耦合A A、進料在膜一側溶解；、進料在膜一側溶解； B B、溶解在膜中的組分通過膜擴散到透過側；、溶解在膜中的組分通過膜擴散到透過側； C C、組分在膜透過側汽化；、組分在膜透過側汽化； 滲透蒸發(fā)可選擇地脫去某種組分。當用于化學反應時滲透蒸發(fā)可選擇地脫去某種組分。當用于化學反應時, ,能能選擇性地脫去部分或全部生成物選擇性地脫去部分或全部生成物，使逆反應受到抑制，從而，使逆反應受到抑制，從而使最終轉化率超過平衡轉化率。使最終轉化率超過平衡轉化率。5 5）催化）催化- -吸收耦聯(lián)吸收耦聯(lián) 在進行催化合成反應的同時，產(chǎn)物被一種溶劑選擇性吸收，在進行催化合成反應的同時，產(chǎn)物被一種溶劑

31、選擇性吸收，使催化與吸收分離過程同時進行；目前較成熟的工藝是催化使催化與吸收分離過程同時進行；目前較成熟的工藝是催化吸收耦聯(lián)生產(chǎn)甲醇新工藝。吸收耦聯(lián)生產(chǎn)甲醇新工藝。 常用的溶劑是四乙基乙二醇二甲醚，它有很好的熱穩(wěn)定性，常用的溶劑是四乙基乙二醇二甲醚，它有很好的熱穩(wěn)定性，甲醇和水在其中的溶解度遠大于氫、一氧化碳、二氧化碳和甲醇和水在其中的溶解度遠大于氫、一氧化碳、二氧化碳和甲烷。甲醇被固相催化合成的同時，被選擇性吸收，使催化甲烷。甲醇被固相催化合成的同時，被選擇性吸收，使催化和分離同時進行，改變了氣固相催化反應的平衡限制，提高和分離同時進行，改變了氣固相催化反應的平衡限制，提高了原料的轉化率，氣

32、體無須循環(huán)，節(jié)省動力。了原料的轉化率，氣體無須循環(huán)，節(jié)省動力。反應器反應器產(chǎn)物被吸收產(chǎn)物被吸收反應向生成反應向生成物方向移動物方向移動 純物質超臨界狀態(tài)的定義純物質超臨界狀態(tài)的定義pcTc固體固體液體液體TpCp氣體氣體萃取塔進料頂部產(chǎn)品低壓氣體底部產(chǎn)品7) 7) 膜催化膜催化膜是反應區(qū)的一個分離元件。膜是反應區(qū)的一個分離元件。此時膜只有分離功能，此時膜只有分離功能，通過有選擇性地將反應產(chǎn)物的部分或全部從反應區(qū)移出而通過有選擇性地將反應產(chǎn)物的部分或全部從反應區(qū)移出而打破化學反應平衡的限制，提高反應的轉化率。這種分離打破化學反應平衡的限制，提高反應的轉化率。這種分離與反應相結合的膜催化反應技術在很大程度上取決于所用與反應相結合的膜催化反應技術在很大程度上取決于所用膜的選擇滲透性。所用膜主要有致密膜和多孔膜。膜的選擇滲透性。所用膜主要有致密膜和多孔膜。 B B、膜具有催化活性，膜本身是催化劑，或膜是用催化、膜具有催化活性，膜本身是催化劑，或膜是用催化活性物質進行處理而具有催化功能?；钚晕镔|進行處理而具有催化功能。這種膜催化劑有常規(guī)這種膜催化劑有常規(guī)催化劑難以比擬的優(yōu)點：擴散阻力小，溫度極易控制，選催