项目名称: 膜分散强化的非均相传递与反应协同机理研究

项目编号: No.21306081

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 化学工业

项目作者: 姜红

作者单位: 南京工业大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 气液固多相催化反应是化工和石化过程工业中的典型过程。气液传质不佳是造成此类反应效果不好的关键原因。本项目提出采用陶瓷膜的纳微多孔结构,强化气相分散相的形成,实现物质传递与反应过程的协调匹配和调控。针对制约该技术应用的微纳尺度分散相形成机制、多相传递与反应协同匹配机理、膜材料与应用环境相互作用规律等关键科学问题,本项目以苯羟基化为模型反应,拟采用原位监测手段实时观察分散气泡的形成及运动过程,研究微纳气泡的成核、生长、破碎和聚并规律,探讨微纳尺度分散相的形成机制与调控方法;引入膜性能参数构建反应动力学方程,结合计算流体力学数值模拟,认识微纳尺度混合、传递与反应动力学的相互匹配规律,获得膜分散强化的多相催化氧化反应的混合机理及反应机制;研究膜与反应环境的相互作用规律,建立膜表面性质和微结构参数与过程应用性能之间的构效关系。项目的实施将为膜分散技术应用于气液固多相催化反应提供理论参考和技术支撑。

中文关键词: 陶瓷膜;膜分布器;气泡;传质;多相催化反应

英文摘要: Gas-liquid-solid reactions play important roles in chemical and petrochemical production processes. Gas-liquid mass transfer is often the limiting reaction process. In this proposal, microporous ceramic membranes are employed as dispersion media for controlled feeding of gas into liquid reactant to realize the coordination of the mass transfer in multiphase reaction. Based on the understanding of the formation and regulation of microscale dispersed phase, cooperative mechanisms between transmission and reaction, interactions between membrane material and chemical reaction, which restrict the application of membrane dispersion technology, direct hydroxylation of benzene to phenol with oxygen is taken as a model reaction. The real-time in situ measurement technique is used to observe the dispersed bubble flow and dynamics, to research the law of microbubble nucleation, growth, fragmentation and coalescence and explore the formation mechanism of the micro- and nano-scale dispersed phase morphologies. Numerical simulations are conducted by computational fluid dynamics combined with kinetic equation, in which membrane parameters was embedded, to demonstrate the cooperative mechanisms of molecular mixing, transfer and intrinsic kinetics. And structure-functionality relationships between the membrane parameters and app

英文关键词: Ceramic membrane;Membrane distributor;Bubbles;Mass transfer;Heterogeneous catalysis

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