浸没式膜反应器内混合过程的CFD模拟文献综述

 2021-10-21 17:19:03

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1.浸没式膜反应器及应用多相催化反应是一种重要的产品生产过程,其中催化剂与产品的分离及循环利用是需要解决的关键问题。

膜分离技术以其低能耗、高效率和广泛的适应性,在催化剂的高效分离方面具有巨大的应用潜力。

基于膜筛分原理构建的膜反应器将催化反应与膜分离两个单独的过程耦合到同一单元中,实现催化剂的原位分离及循环利用,是一项具有重要发展前景的技术[1]。

根据膜组件位置的不同,膜反应器可分为分置式(side-stream membrane reactors)和浸没式(submerged membrane reactors)。

分置式膜反应器将膜组件置于反应器外部,通过泵实现物料循环,具有膜组件易于设计、更换及增设等优点,在环己酮氨氧化制环己酮肟、苯酚羟基化制备苯二酚等过程中已实现工业化应用[1];但分置式膜反应器占地面积大,能耗高,催化剂在管路和循环泵中的吸附会降低有效催化剂浓度,导致反应性能下降。

浸没式膜反应器将膜组件置于反应器内部,具有结构紧凑、能耗低等优点,避免了催化剂的浪费,具有广阔的应用前景[2,3]。

目前,浸没式膜反应器的设计主要依据实验经验,且仅通过实验来定性描述反应-膜分离耦合过程规律,在膜反应器的定量描述、结构设计以及性能优化方面尚缺乏足够的理论指导,限制了其工业化进程。

因此,必须寻求新的研究方法,深入探究浸没式膜反应器的设计理论及其构效关系,推进浸没式膜反应器的工业化应用。

在化工、石油化工、能源、资源、环境等领域,由于纳米级催化剂的广泛使用,使得催化剂的分离成为了一个挑战。

仲兆祥等[4]对纳米镍催化加氢对硝基苯酚制备对氨基苯酚进行了研究,表明了膜反应器的可行性。

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