[发明专利]利用FAU型分子筛膜提高化学反应转化率的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及分子筛膜的应用，提供了利用FAU型分子筛膜提高化学反 应转化率的工艺。

背景技术

沸石分子筛膜是最近二十年发展起来的一类新型无机膜，它具有一般 无机膜机械强度高、耐高温、抗化学侵蚀与生物侵蚀等优点，同时又具有 沸石分子筛的特性：规则的孔道结构，具备分子筛分能力；比表面积大， 吸附能力强；可调变的亲/疏水性等。因此，沸石分子筛膜具有良好的分离 性能，在多项膜技术(如渗透汽化、气体分离、膜反应等)领域逐渐取代 有机膜成为新的研究主体。上世纪末，日本的BNRI公司率先实现了LTA 型分子筛膜的工业生产及其在乙醇脱水方面的工业应用。

FAU型分子筛膜是一种极具应用价值的分子筛膜。FAU型分子筛根据 硅铝比的不同区分为X型(硅铝比为1～1.5)和Y型(硅铝比大于1.5)， 具有三维十二元环孔道结构，孔径约为0.74nm(大于LTA型与MFI型分 子筛的孔径)。FAU型分子筛对某些化合物有吸附选择性，无机化合物如二 氧化碳、水，有机化合物如低碳醇、低碳不饱和烃等。因为具备以上特点， FAU型分子筛膜除可用于有机物脱水外，对于甲醇/甲醚、甲醇/甲酯、苯/ 环己烷等恒沸点或近沸点有机混合物具有较好的分离能力。中国专利 CN1453063A(公开日2003年11月5日)公开了一种合成NaY型分子筛 膜的方法，并将其用于分离二氯乙烷和氮气，分离系数为20～80。中国专 利CN101112676A(公开日2008年1月30日)公开了一种二步原位水热 合成FAU型分子筛膜的方法，并用于蒸汽渗透分离甲醇/异丙醇、甲醇/异 丁醇混合物。

有机反应大多属于可逆反应，受化学平衡限制，即便反应体系存在有 效的催化剂，反应的转化率也往往停留在较低的水平。如果能将反应生成 的某一种产物或副产物不断去除，就可促使反应平衡向正反应方向移动， 从而提高反应的转化率。传统工业采取吸附、精馏、萃取等方法实现这一 过程，操作复杂，效率低，能耗高，还会产生大量的环境污染物。随着分 子筛膜技术的日益成熟，将膜分离与催化反应集成，可以有效提高反应的 转化率，并且符合绿色化学的要求。

发明内容

本发明的目的是提供了利用FAU型分子筛膜提高化学反应转化率的工 艺，该工艺利用FAU型分子筛膜渗透汽化(蒸汽渗透)脱除反应生成的甲 醇或/和乙醇，从而促使反应平衡向正反应方向移动，提高反应的转化率。

本发明提供了利用FAU型分子筛膜提高化学反应转化率的工艺，反应 装置包含装有FAU型分子筛膜的膜组件，反应原料在反应器中发生催化反 应的同时或多级反应的级间，FAU型分子筛膜选择性地将反应产物甲醇或/ 和乙醇移出反应体系。

本发明适用于产物包含甲醇或/和乙醇的有机反应，如甲酯或乙酯类化 合物参与的酯交换反应、醇解反应、缩聚反应等。

本发明提供的利用FAU型分子筛膜提高化学反应转化率的工艺，所述 所述反应原料包含甲酯或乙酯类化合物中至少一种；所述反应产物包含甲 醇或乙醇中至少一种。

本发明提供的利用FAU型分子筛膜提高化学反应转化率的工艺，所述 反应器和膜组件可以是两个分立的装置，反应器置于膜组件的上游，反应 装置由至少一组反应器和膜组件构成；或者反应器与膜组件结合构成膜反 应器，使催化反应与膜分离同时进行，反应装置由至少一个膜反应器构成。

本发明提供的利用FAU型分子筛膜提高化学反应转化率的工艺，所述 该工艺所用的反应装置包含装有FAU型分子筛膜的膜组件；反应原料在混 合器中充分混合，通过进样泵进入汽化器汽化，汽化后的蒸汽进入固定床 反应器中发生催化反应的同时或多级反应的级间，FAU型分子筛膜的膜组 件选择性地将反应产物甲醇或/和乙醇移出反应体系。

本发明操作简便，对环境无污染，符合绿色化学的要求。

附图说明

图1实施例1的FAU型分子筛膜的X射线衍射图；

图2实施例1的FAU型分子筛膜正面的扫描电子显微镜图；

图3实施例1的FAU型分子筛膜侧面的扫描电子显微镜图；

图4实施例1的几种化合物通过FAU型分子筛膜的单组份蒸汽透量 与分子动力学直径关系图；

图5实施例2的实验装置示意图，其中：1混合器，2进样泵，3汽 化器，4压力表，5固定床反应器，6膜组件，7冷凝器。