摘 要

连续加氢反应在工业中应用广泛，但由于其反应的条件较为严苛，高温高压的条件使得其设备能耗和资金投入都极其的大。其中产物的分离更是十分重要的环节，它决定这产品的纯度，而纯度又是产品质量的一个重要标准。为了提高其产品的质量，降低能耗，在其工艺中可使用错流过滤的方式，加以合适的膜进行分离提纯，这是一种十分节能并且可控的分离方式。陶瓷膜等新兴起的无机膜正在飞速的发展，这种新的分离技术将可以为连续加氢工艺提供极大的帮助。在提高产能，降低能耗有无可比拟的优势，是未来分离提纯的新的突破口。文章将以错流过滤为主要方式，研究流体在错流作用下无机膜的性能参数，分析运行参数与无机膜通量之间的联系，并加以总结，为连续加氢工艺在分离环节上的改进提供参考依据。在整体上，膜管性能曲线是一个先下降，再稳定的过程，我们可以提高压力，选取适当的滤液浓度，合理的错流速度来增加其通量。在膜的再生流程上，可以采用多种反洗方式，例如超声反洗和水反洗一同进行，增加反洗效率。

关键词：连续加氢 分离 错流过滤 节能 无机膜

Application of cross-flow filtration in continuous hydrogenation process

Abstract

Continuous hydrogenation is widely used in industry, but because of its harsh reaction conditions, high temperature and high pressure conditions make its equipment energy consumption and capital investment extremely large. Among them, the separation of products is a very important link, which determines the purity of this product, and the purity is an important standard of product quality. In order to improve the quality of its products and reduce energy consumption, cross-flow filtration can be used in its process, and appropriate membranes can be used for separation and purification, which is a very energy-saving and controllable separation way. New inorganic membranes such as ceramic membranes are rapidly developing, and this new separation technology will provide great help for continuous hydrogenation process. It has incomparable advantages in improving productivity and reducing energy consumption, and it is a new breakthrough for separation and purification in the future. In this paper, cross-flow filtration will be the main way to study the performance parameters of inorganic membrane under cross-flow of fluid, analyze the relationship between operating parameters and inorganic membrane flux, and summarize it, which will provide reference for the improvement of continuous hydrogenation process in the separation link.

Key words：Continuous hydrogenation; Separation; cross flow filtration; Energy saving；Inorganic membrane

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 研究背景 1

1.2 膜分离技术 2

1.2.1 膜分离技术原理 3

1.2.2 膜分离技术的应用 4

1.3 多孔膜的发展现状 4

1.4 多孔膜的应用 5

1.5 金属膜的制备方法 6

第二章 错流过滤测试系统的搭建 9

2.1 使用器材选型 9

2.1.1 泵 9

2.1.2 物料槽 10

2.1.3 流量计 10

2.1.4 压力表 11

2.2 测试系统搭建 11

2.3 悬浮颗粒的选用 12

2.4 系统调试 12

第三章 膜在错流过滤下的性能研究 13

3.1 不锈钢和陶瓷膜的区别 13

3.2 不同参数下通量的变化 14

3.2.1 压力 14

3.2.2 物料浓度 15

3.2.3 错流速度 16

3.3 膜管的反洗 17

3.3.1 自来水反洗 17

3.3.2 氮气反洗 18

3.3.3 超声进行反洗 19

小结： 19

第四章 结论与展望 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 文献综述

1.1 研究背景

连续加氢反应工艺是一种在工业中应用十分广泛的工艺，特别是在炼油工业中，它的地位不可或缺。由于加氢反应所得到的产品是很多工业反应的原料，它的重要地位毋庸置疑。随着化工行业的发展，国内的竞争越来越大，国家对化工等排放标准的提升，执行更加彻底,在连续加氢反应中，传统的分离方式已经越来越落后，达不到国家标准的排放要求。这个问题急需解决，一种新的分离方式走入了人们眼中，那就是膜分离技术。

在加氢反应里，想要提升气体、液体、固体这三相的传质效率，就需要加入大量的催化剂，并且催化剂还要制备成为和反应物有较大接触面积的粉末样式。这就需要解决另一个问题，那就是催化剂的直径在不断减小后改善反应效果的同时，带来的催化剂难以分离出去循环使用和容易消耗丢失的问题。特别是在食品行业，如果反应时不能完全分离催化剂，残留在产品里面的催化剂会对人的健康造成严重损害，从而引发事故。

连续加氢工艺在传统上一般使用的是通过循环氢系统来实现的滴流床加氢技术，而目前走在前沿，比较受人们欢迎的技术是连续液相加氢技术。在连续加氢反应中，因为加氢在液相中更容易进行，所以需要在液相中进行连续加氢。而整个反应体系里要进行物料以及催化剂等的循环，需要的气体流量必须很大才能够实现。更大的气体流量则会要求更大的管道尺寸，气体路线上的设备也要更大的功耗，气路系统需要较长的流程，反应时所需的高压会对整个系统的性能有极大的考验，随之带来的则是氢循环系统投资的提升。