Pt-SDB憎水催化剂氢水液相催化交换工艺研究
CECE水-氢交换工艺
CECE水-氢交换工艺阮皓;李金英;胡石林;张丽;窦勤成【摘要】The CECE process conditions are experimentally studied for H2O-H2 liquid catalytic isotopic exchange with Pt-SDB as hydrophobic catalyst. The results indicate that the performance of packing pretreated with acid is better than that pretreated with alkali. The main impact factors for the catalytic exchange bed resistance drop are operating tempera-ture and the hydrogen flow rate. The height equivalent of theoretical plate (HETP) is also changed to be higher with the increasing of the CECE column diameter and the packing dimension. The efficiency of catalytic exchange reaction is high with a packing ratio of 4. 5 : 1. 0 of hydrophilic packing and hydrophobic catalyst in separated layers. The HETP decreases with increasing operating temperature, but the trend is slowed down when the temperature is above 70 ℃. The HETP increases with increasing the mole rate of hydrogen flow and the diluted heavy water flow.%研究了基于Pt-SDB憎水催化剂的CECE水-氢交换工艺,讨论了填料处理工艺、填料规格、反应温度、气液比、塔内径小等对CECE水-氢交换理论塔板高度的影响和反应温度、气液比对水-氢交换阻力降的影响.结果表明,填料的酸处理方式优于碱处理方式；填料规格2.5 mm×2.5 mm×0.2 mm、填料与催化剂填装比例4.5:1.0、反应温度70～75℃是内径φ164 mm CECE水氢交换的合适工艺条件；温度和氢气流速是影响CECE催化交换塔阻力的主要因素；随CECE催化交换塔内径的增大,交换塔表现出明显的放大效应.【期刊名称】《核化学与放射化学》【年(卷),期】2011(033)003【总页数】6页(P156-161)【关键词】CECE工艺；憎水催化剂；水-氢交换；理论塔板高度；阻力降【作者】阮皓;李金英;胡石林;张丽;窦勤成【作者单位】中国原子能科学研究院反应堆工程设计研究所，北京,102413;华润集团，北京,100005;中国原子能科学研究院反应堆工程设计研究所，北京,102413;中国原子能科学研究院反应堆工程设计研究所，北京,102413;中国原子能科学研究院反应堆工程设计研究所，北京,102413【正文语种】中文【中图分类】O643.14CANDU型重水堆或以重水作反射层的实验研究堆运行时,慢化剂重水中的氘原子俘获中子会生成氚,随着运行时间的增加,慢化剂重水中的氚不断积累,由于氚的衰变,最后将达到平衡。
氢同位素D、T从气相到液相的氢-水交换实验研究
567#1")#&!9:2:583$421.L$,$@./82<,23.<-718,3.,.<-M3$- 47L@:7L2,$%.e<.8@:7L2 Q5:583$421DS7,232J/:7142S2322J@23.-21,7%%532L273/:28S.,: -.J,<32$M:583$@:$D Q.//7,7%5L,718 :583$@:.%%./ @7/O.14.1 /7,7%5,./ Q28&9:2,371LM$3-7,.$1 37,2718 R$%<-2,371LM23/$2MM./.21,$Ma7189 S23282,23-.1287,R73.$<L,2-@237,<32!47L718 %.e<.8M%$S37,2L&9:232L<%,LL:$S,:7,,:2,371LM$3-7,.$137,2!"AD9#$M9.L:.4:23 ,:71!"ADa#$Ma!718,:2R$%<-2,371LM23/$2MM./.21,Z57"AD9#$MAD9.L:.4:23,:71 Z57"AD9#$M ADa!,:2@32M237Q%2,371LM$3-7,.$137,2718R$%<-2,371LM23/$2MM./.21, /71Q2$Q,7.128Q5/:$$L.14L<.,7Q%2$@237,.$17%,2-@237,<32&!F ?.L,:2L<.,7Q%2$@23D 7,.$17%,2-@237,<32.1@37/,./7%,2/:1.e<2& 8,.9%127&:583$@:$Q.//7,7%5L,’:583$421.L$,$@2L’:583$421DS7,232J/:7142’R$%D <-2,371LM23/$2MM./.21,’,371LM$3-7,.$137,2
关于Pd基催化剂催化甲酸分解制氢的研究综述
关于Pd基催化剂催化甲酸分解制氢的研究综述王青雯，柴飘飘(浙江师范大学含氟新材料研究所，浙江金华321000)A Review of Studies on Pd-Based Catalysts for Hydrogenation of Formic AcidWang Qingwen,Chai Piaopiao(Institute of Advanced Fluorine-Containing Materials,Zhejiang Normal University,Jinhua321000,China)Abstract:Formic acid has high energy density,non-toxicity and excellent stability at room temperature.It can be obtained by biomass treatment and artificial photocatalytic CO2reduction,and can be used as a good hydrogen storage pared with other small organic molecules,formic acid has a higher hydrogen production and less by-products.A large number of reports have reported that under the action of a suitable catalyst,formic acid can decompose under mild conditions to produce hydrogen and carbon dioxide.This paper reviews the recent advances in Pd-based catalyst mechanisms and materials research.Keywords:formic acid decomposition product hydrogen；palladium-based catalysts；catalysis selectivity传统的化石燃料在全球范围内造成严重的气候和环境问题，同时，由于能源需求的增加，全球化石燃料消费率预计将在未来30年翻一番，这使得它们的注定耗尽结束得更早。
DVB 用量对 SDB 结构和Pt-SDB 催化性能影响研究
DVB 用量对 SDB 结构和Pt-SDB 催化性能影响研究缑可贞;刘才林;杨海君;任先艳;刘敏【摘要】以苯乙烯（St）为单体，共聚单体二乙烯基苯（DVB）为交联剂，通过悬浮聚合法制备了不同交联结构的大粒径（φ2～5 mm）多孔聚苯乙烯‐二乙烯基苯（SDB）小球，并用浸渍还原法制备了Pt‐SDB疏水催化剂。
采用傅里叶红外光谱（FT‐IR）、热重（TG）、N2吸附‐解吸、微机控制电子万能试验机、静态水接触角（CA）、场发射扫描电镜（FSEM）和氢‐水催化交换实验等手段分析了DVB 用量对SDB的分子结构、热稳定性、孔结构、抗压强度、疏水性、Pt的分散度及催化活性的影响。
结果表明：随着DVB用量的增大，热稳定性、抗压强度以及疏水性明显提高，Pt的分散度显著增大，比表面积和孔容逐渐增大，平均孔径则逐渐减小。
当DVB与St的摩尔比（n（DVB）∶ n（St））＝1∶1时，SDB疏水催化剂载体性能优异，孔结构、Pt的分散度及疏水性最佳，制得的Pt‐SDB催化剂柱效率达95.6％（65℃）、96.1％（80℃）。
%The porous styrene‐divinylbenzene (SDB) particles with different cross‐linked structures and large particle size of φ2‐5 mm were synthesized by suspension polymerization method using styrene (St ) as monomer and divinylbenzene (DVB ) as cross‐linking agent .A Pt‐SDB hydrophobic catalyst was then prepared by impregnation‐reduction .The influences of the dosages of DVB on the molecular structure ,thermo‐stability ,porous structure ,compressive strength ,hydrophobic property ,the dispersion of Pt and the catalytic activity of SDB were investigated by FT‐IR ,TG ,N2 adsorption‐desorption , electronic universal testing machine , CA , FSEM and hydrogen‐water exchange test .The results show that the thermo‐stabilities ,compressive strengths and hydrophobic properties are improved obviously , the dispersion of Pt increases significantly ,the specific surface area and pore volume increase by degrees and the average pore diameter reduces gradually with the increase of the amount of the cross‐linking agent . When the molar ratio of DVB to St is 1 ∶ 1 , the carrier of SDB hydrophobic catalyst has good performance .The SDB hydrophobic catalyst has excellent column efficiencies up to 95.6% at 65 ℃ and 96.1% at 80 ℃ .【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P13-18)【关键词】大粒径SDB;Pt-SDB;氢-水交换;催化活性【作者】缑可贞;刘才林;杨海君;任先艳;刘敏【作者单位】西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地，四川绵阳 621010;西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地，四川绵阳 621010;西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地，四川绵阳 621010;西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地，四川绵阳 621010;西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地，四川绵阳621010【正文语种】中文【中图分类】O643.36随着核技术的日益成熟及核工业的快速发展，氚作为重要的核材料，其操作量越来越大，氚的辐射安全和辐射防护亦愈显重要［1－2］。
水-氢同位素液相催化交换工艺研究
第39卷第4期原子能科学技术Vol.39,No.4 2005年7月Atomic Energy Science and TechnologyJ uly 2005水2氢同位素液相催化交换工艺研究阮 皓,胡石林,张 丽,胡振中,窦勤成(中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所,北京 102413)摘要:以Pt 2SDB 为憎水催化剂研究了水2氢同位素液相催化交换工艺,讨论了反应温度、氢气流量、低浓重水流量等工艺条件对催化交换塔传质单元高度(H TU )的影响和反应温度、气液比对催化交换塔阻力降的影响。
结果表明:当反应温度为60℃、气液比为1∶1时,水2氢同位素液相催化交换工艺是比较适宜的。
关键词:憎水催化剂;水2氢交换;氢同位素;传质单元高度中图分类号:O643114 文献标识码:A 文章编号:100026931(2005)0420318204Study on Liquid C atalytic Isotopic Exchange of H 2O 2H 2RUAN Hao ,HU Shi 2lin ,ZHAN G Li ,HU Zhen 2zhong ,DOU Qin 2cheng(China I nstitute of A tomic Energy ,P.O.B ox 275253,B ei j ing 102413,China )Abstract : The process conditions are experimentally st udied for H 2O 2H 2liquid catalytic isotopic exchange wit h Pt 2SDB as hydrop hobic catalyst.The result s show t hat t he pres 2sure drop of t he catalytic exchange bed is caused mainly by temperat ure and hydrogen flow rate.The efficiency of catalytic exchange reaction is high wit h a packing ratio of 1∶4of hydrop hobic catalyst and hydrop hilic packing.The height of a mass t ransfer unit (H TU )decreases wit h increasing temperat ure ,but t he t rend is slow down when t he temperat ure is above 60℃.The H TU increases wit h increasing t he mole rate of hydro 2gen flow and t he diluted heavy water flow.K ey w ords :hydrop hobic catalyst ;water and hydrogen exchange ;hydrogen isotopes ;height of a mass transfer unit收稿日期:2004201209;修回日期:2004203217作者简介:阮 皓(1971—),男,安徽桐城人,助理研究员,硕士,核燃料循环与材料专业 水2氢同位素液相催化交换工艺在重水生产和重水升级、轻水或重水脱氚,以及热核聚变堆净化回收氚等方面的应用前景十分广阔。
Pt-SDB疏水催化剂的粒径效应
Pt-SDB疏水催化剂的粒径效应刘亚明;胡石林;黄丽;赵荣明;阮皓;吴栋【摘要】制备了三种不同粒径的Pt-聚苯乙烯-二乙烯基苯(SDB)催化剂(1.0、2.0、4.0 mm),并对比研究了三种催化剂的水氢交换反应性能.研究表明:同一工艺条件下制备的催化剂,催化反应的同位素交换效率随着粒径的增大而降低,催化剂的粒径效应明显;为了减小粒径效应,优化了催化剂的还原温度,当粒径从1.0 mm增至4.0 mm时,催化剂的最优还原温度从240℃升高到320℃;进一步结合程序升温还原的方法,分析了还原反应的活化能,发现随着粒径的增大,最优还原温度的升高可能是改善了还原过程中的热量与质量传递.%In this study,the catalysts with three kinds of particle size (1.0 mm,2.0 mm and 4.0 mm) were fabricated to explore the size effect for hydrogen isotopes separation.It is found that the performance of the catalysts significantly decreases with the increasingsize of the particles prepared using the same process.Furthermore,the optimal reduction temperature was identified for three kinds of catalysts to decrease the size effect.When the particle sizes increase from 1.0 mm to 4.0 mm,the reduction temperatures increase from 240 ℃ to 320 ℃.In addition,the TPR (temperature programmed reduction) approach was deployed to investigate the underlying mechanism for the effect of reduction temperature.The results indicate that the higher reduction temperature maybe improve the transfer of heat and mass during the reduction process.【期刊名称】《核化学与放射化学》【年(卷),期】2018(040)001【总页数】6页(P42-47)【关键词】粒径效应;疏水催化剂;Pt-SDB;氢同位素分离【作者】刘亚明;胡石林;黄丽;赵荣明;阮皓;吴栋【作者单位】中国原子能科学研究院特种材料专项工程部,北京102413;中国原子能科学研究院特种材料专项工程部,北京102413;中国原子能科学研究院特种材料专项工程部,北京102413;中国原子能科学研究院特种材料专项工程部,北京102413;中国原子能科学研究院特种材料专项工程部,北京102413;中国原子能科学研究院特种材料专项工程部,北京102413【正文语种】中文【中图分类】TL922水-氢同位素液相催化交换工艺在含氚重水除氚、重水升级和重水生产等氢同位素分离过程中具有重要的应用价值[1-2]。
Pt-Ru疏水催化剂氢水液相催化交换性能及反应机理
化学与化工
１７ ３
将 Ｐ／ ｔ Ｃ及 Ｐ— ｕＣ催化 剂与 Ｐ Ｆ ｔＲ ／ Ｔ Ｅ一 起负 载于 泡沫 镍 ，得 疏 水催化 剂 ，考 查 了其对 Ｌ Ｃ Ｐ Ｅ反应 的催 化 活性 。结果表 明：相 同实 验条件 下 ，Ｐ，Ｒ ｔ ｕ原子 比为 ２： １和 ｌ：１时疏 水催 化剂 活性接 近 ，均 高于纯 Ｐ ｔ
卯 ｃ８ ． ％） Ｔ（５０ ％） Ｔ （．Ｏ 。根 据测量 的 同位素 比值 计算 出 ’ｃ的质 量分数 与 总量 ： Ｔ Ｔ（４７ ，％ ｏ１． ７ ３ ， ｃ０２％） Ｔ ｃ的 质量 分数 为 １ １ １－， Ｔ ． ｘ ０６ ６ ｃ的总量 为 ２ ．５ 。合成 标准 不确 定度 为 ２１％。 ９ ６ ． ２ 综上所 述 ，建立 了 Ｔ ｃ的负离子质 谱分 析技术 。该技术 的稳 定性和 重复 性好 ，探测 灵敏 度达 到皮克量 级 。对 于 １ ｇＴ 样 品，采用 Ｍｇ ２ＢａＯ ）涂 样体 系 ，最大 离子流 强度 达到 １０ｍＶ，无 杂质 峰干扰 。 ｃ ｎ ＣＩ （ Ｈ ２ ＋ ７
和 Ｍｇ Ｉ Ｂ （ Ｈ ２ Ｃ２ ａ ）体系等 。结果表明，采用 Ｍｇ Ｉ Ｂ （Ｈ ２ ＋ Ｏ Ｃ２ ａ ）作为发射剂，效果最佳 。 ＋ Ｏ Ｍｇ １ Ｂ （Ｈ ２ Ｃ２ ａ ）涂样体系，考察 了介质、发射剂用量、涂样顺序、涂样电流及氧化剂等实验条件对测 ＋ Ｏ 量效果的影响。从实验结果看，酸性介质样品的测量效果较差 ，负离子质谱应采用碱性介质才能获得较好
１６ 中国工程物理研 究院科技年报 ３
Ｐ 起主 要催化 作用 ，Ｐ 氧 化物 没有 催化活 性或催 化活 性极 弱 。 ｔ ｔ
５１ Ｔ 负离子质谱分析技术及应用 ．９ ｃ
汤 磊 龙开明 刘 雪梅 杨天丽 刘 钊
氢-水液相交换疏水催化剂制备及活性影响因素研究进展
氢-水液相交换疏水催化剂制备及活性影响因素研究进展胡胜;熊亮萍;侯京伟;罗顺忠;罗阳明【摘要】Liquid phase catalytic exchange (LPCE) between liquid water and gaseous hydrogen has been developed for various applications, such as tritium recovery, water upgrade and heavy-water production. Good wetproofing properties of the hydrophobic catalysts can make the reaction to proceed smoothly. In this article, the preparation methods of the hydrophobic catalysts and the factors affecting the catalytic activities are reviewed. In particular, progress on the hydrophobic Pt/C/inert carrier catalysts is introduced, including the selection of inert carrier and active metal carrier, and the preparation methods of carbon-supported Pt based catalysts. Basic research activities on controllable fabrication of hydro-phobic catalysts are discussed, including the LPCE reaction mechanism, and the relation between the microstructure of active metal and the catalytic activity, etc. Finally, questions remaining to be answered and future directions in the field of hydrophobic catalysts are dis-cussed.%氢-水液相催化交换反应(LPCE)可用于含氚废水处理、含氚重水提氚、重水升级和重水生产等工艺,疏水催化剂是实现LPCE的关键.本文对疏水催化剂的制备方法及活性影响因素进行了综述,重点介绍了Pt/C/惰性载体类疏水催化剂的研究进展,包括惰性载体、活性金属载体的选择,碳负载Pt基催化剂制备方法,详细介绍了围绕疏水催化剂制备开展的基础研究工作,如LPCE微观反应机理,活性金属微观结构与催化活性的关系等.对疏水催化剂这一领域有待解决的问题及下一步的研究方向进行了探讨.【期刊名称】《同位素》【年(卷),期】2012(025)001【总页数】7页(P8-14)【关键词】氢同位素分离;液相催化交换;疏水催化剂【作者】胡胜;熊亮萍;侯京伟;罗顺忠;罗阳明【作者单位】;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TL92;TQ426.6随着核工业的发展，各类型聚变、裂变反应堆和核燃料后处理厂等核设施每年会产生大量含氚废水，需对其处理，以减小对环境的污染。
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第36卷第2期原子能科学技术Vol.36,No.2 2002年3月Atomic Energy Science and TechnologyMar.2002Pt 2SDB 憎水催化剂氢2水液相催化交换工艺研究李俊华,康 艺,阮 皓,窦勤成,韩延德,胡石林(中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所,北京 102413)摘要:研究了以贵金属铂为活性成分、聚苯乙烯2二乙烯基苯为载体的憎水催化剂Pt 2SDB 的氢2水液相催化交换工艺条件,讨论了催化剂与亲水填料在催化反应床中的填装方式、填装比例以及反应温度、交换方式等工艺条件对氢2水催化交换反应总体积传质系数的影响。
结果表明:催化剂与填料混合填装时体积比1∶1和分层有序填装时体积比1∶4的效果最佳,总体积传质系数随反应温度升高而提高,交换反应温度以60℃为宜。
关键词:憎水催化剂;氢2水交换;氢同位素中图分类号:O643114;O643136 文献标识码:A 文章编号:100026931(2002)022*******R esearch on the H ydrogen 2w ater Isotope Exchange R eaction by Pt 2SDB H ydrophobic C atalystL I J un 2hua ,KAN G Y i ,RUAN Hao ,DOU Qin 2cheng ,HAN Yan 2de ,HU Shi 2lin(China Institute of A tomic Energy ,P.O.Box 275253,Beijing 102413,China )Abstract :The paper concerns in the Pt 2SDB hydrophobic catalyst used in the hydrogen 2water exchange reaction.Platinum is as active metal and the polystyrene divinylbenzene (SDB )is as hydrophobic carrier in the Pt 2SDB hydrophobic catalyst.The experimental results show that the efficiency of catalytic exchange reaction is higher in random bed with a packing ratio of 1∶1mixture of catalyst and hydrophilic or 1∶4in order bed.The volume transfer coefficient increases with increasing temperature ,but the trend is slow down when the temperature is above 60℃.K ey w ords :hydrophobic catalyst ;hydrogen 2water exchange ;hydrogen isotopes 收稿日期:2001206203;修回日期:2001208208作者简介:李俊华(1970—),男,河南安阳人,副研究员,博士,核燃料循环与材料专业 氢2水液相催化交换反应可用于生产和提浓重水、轻水或重水脱氚以及热核聚变堆的净化回收氚,应用前景宽广。
70年代以来,加拿大[1]、日本[2]、俄罗斯[3]、印度[4]等相继开发了这一工艺,并对憎水催化剂进行了大量研究。
因憎水催化剂类型、制备工艺和原料的差异,使制备出的催化剂在交换工艺中的最佳使用条件有所不同。
所以,必须对所制备的憎水催化剂Pt 2SDB 在催化交换反应中的工艺条件进行研究。
为此,本工作研究采用Pt 2SDB 憎水催化剂的氢2水液相催化交换工艺条件对总体积传质系数的影响。
1 氢2水液相催化交换反应111 交换反应过程氢2水交换反应为气2液2固三相共存体系,是一复杂的传质2反应过程。
反应床上进行的氢2水交换反应包括相间转化和氢同位素催化交换两个过程,即在亲水填料上进行的汽2液相间转化,HDO(液)+H2O(汽)HDO(汽)+ H2O(液)和憎水催化剂上的同位素催化交换, HDO(汽)+H2(气)HD(气)+H2O(汽)。
总反应式为HDO(液)+H2(气)HD(气)+ H2O(液)。
112 总体积传质系数在氢2水液相催化交换反应中,催化剂活性用交换反应总体积传质系数Kya(单位为s-1)表示为:Kya=GVN TU(1)式中:G为气体流量(m3・s-1);V为催化床体积(m3);N TU为传质单元数。
对于气2汽并流交换反应,式(1)可表示为:Kya=GV ln11-η(2)η=y t-y0y e-y0(3)其中:η为转化率;y0、y t、y e分别为交换前、交换至t时刻和达到交换反应平衡时氢气中的HD浓度。
对气2液逆流交换反应,式(1)可表示为:Kya=GV(y B-y T)[(y B-y3B)-(y T-y3T)]・lny T-y3Ty B-y3B(4)α=(1-y)xy(1-x)(5) y3=xα-x(α-1)(6) 当氘浓度较低时,y3=xα(7)其中:y、x分别表示氘在气相和液相中的摩尔分数;x0为稀重水的入口浓度;下角标T、B分别表示催化反应床的顶部和底部;α为分离系数;“3”表示催化交换反应处于平衡状态。
2 实验部分211 憎水催化剂制备将聚苯乙烯2二乙烯基苯(SDB)载体小球过筛、干燥后,用含适量H2PtCl6的有机溶液等体积搅拌浸渍SDB载体24h以上,在约60℃下加热、搅拌、蒸发有机溶剂。
将已载铂的SDB小球转移到催化剂还原炉,于200℃下氢气中还原8h后,在氮气惰性气氛中冷却至室温,从而制得Pt2SDB憎水催化剂。
212 催化交换工艺实验Pt2SDB液相催化交换反应的总体积传质系数Kya在<15mm×200mm玻璃催化交换床内进行测定。
催化剂和亲水填料的填装方式有分层和混合2种。
工艺流程图示于图1。
图1 氢2水液相催化交换实验流程图Fig.1 Experimental flow sheetof hydrogen2water isotope exchange reaction1———料液罐;2———恒流泵;3———稀重水预热器;4———催化交换柱;5———氢气预热器;6———冷凝器;7———干燥器;8、9———接液器;10———憎水催化剂;11———亲水填料———稀重水;22→———氢气氢气预热器中装有稀重水,高纯氢气经稳压稳流、浸湿饱和,与夹带的水蒸气从催化交换床底部一起进入催化床,以并流方式在床内进行同位素交换。
稀重水经预热后从柱顶进入,氢气与稀重水可在床内进行逆流同位素交换。
交换后的含氘氢气(含有水蒸气)从交换床上端排出,所夹带的蒸汽与含氘氢气经冷凝器冷凝后分离。
将分离后的含氘氢气干燥,用气相色谱仪测定氢气中的氘化氢含量。
621原子能科学技术 第36卷交换反应的实验参数为:反应温度25～90℃;稀重水浓度1100%(D/D+H);液态水流量25～150mL/h;料氢为高纯氢;STP下氢气流速0103～0130m/s。
3 结果与讨论311 填装方式催化剂和亲水填料对氢2水交换反应均有显著影响,若催化剂活性不高,发生在催化剂活性中心上的氢同位素交换反应则不能快速进行;若亲水填料的相间转化效率低,汽2液相间质量转移则不能快速完成。
为提高交换过程的速率,须对催化剂与填料的填装方式和填充体积比进行研究,以找出最佳的填装条件。
31111 分层填装 分别以催化剂与填料体积比1∶2、1∶3、1∶4及1∶6分层有序填装反应床,催化床填装高度1312cm,催化剂为Pt2SDB,含铂量1%,反应温度323K。
图2为在不同催化剂和填料的填装比下所测得的Kya值。
从图2可知:当催化剂与填料的填装比为1∶4时,因整个交换过程为相间转移与催化交换的串联过程,交换反应速率最快,表明发生在1%Pt2SDB 上的催化交换反应和发生在亲水填料上的汽2液相间质量转移速率为最佳。
若增大催化剂体积,催化交换反应虽进行得更快,但造成亲水填料上的汽2液相间质量转移速率降低。
以体积比1∶2和1∶3填装时的总体积传质系数减小则证实了以上分析。
反之,若减小催化剂的体积,增加亲水填料的体积,则发生在亲水填料上的汽2液相间质量转移速率可能提高,但催化剂上的催化交换反应速率则会降低,使得以1∶6填装时的总体积传质系数减小。
31112 混合填装 将催化剂与填料随机混合填装反应床,只要催化剂与填料混合填装比例适宜,即可大大提高总交换反应速率。
催化剂与亲水填料的不同体积填装比的混合填装测试实验结果示于图3。
从图3可知:随混合填充床中催化剂体积的增加,Kya增大。
当催化剂体积增大至50%时,较小的催化剂颗粒使反应床中气2液两相间的流动阻力增大,床中易发生液泛,交换反应床不能正常运行。
312 温度的影响在25～80℃范围内测试了催化剂的Kya。
实验结果表明:反应温度对Kya影响显著,随温度升高,Kya增大,温度超过60℃后,增加趋势减缓。
当反应温度为80℃时,耗能大,且Kya升高又不大,因此,氢2水液相催化交换反应温度控制在60℃较为适宜。
图4为Kya与温度间的关系曲线,表明Kya随温度的变化符合Arrhenius方程。
图2 催化剂与填料分层填装比对Kya的影响Fig.2 The Kya in order bedwith various catalyst and packing ratio×———λ=1;○———λ=2;△———λ=3图3 混装时填装比对Kya的影响Fig.3 The Kya in random bedwith various catalyst and packing ratio×———λ=1;△———λ=2;○———λ=3在高气体流速λ=3下,根据图4拟合得到如下关系式:ln Kya=-200312T+712457(8)由此可计算得到表观活化能为16190kJ/mol。
在低气体流速λ=1下,则有:ln Kya=-195917T+617806(9)计算得到表观活化能为16127kJ/mol。
721第2期 李俊华等:Pt2SDB憎水催化剂氢2水液相催化交换工艺研究图4 ln Kya 与温度(1/T )的关系Fig.4 The relation between ln K ya and 1/T○———λ=3;×———λ=1表观活化能表征着水蒸气与液体水界面上的传质过程和水蒸气与氢气在气相中共存的气2固分界面上的传质过程。