基于丙烷脱氢制丙烯的新型双功能膜催化反应器的构建与膜反应过程研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21566012
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0816.资源、环境与生态化工
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Propane dehydrogenation to propylene, which is an important new way to alleviate the shortage of propylene in China, is great significant to improve the efficient utilization for oil and gas resources. In the project, firstly, a new bifunctional microporous membrane, which has composite structure with hydrogen permselective SiO2 layer (membrane) and Pt/γ-Al2O3/α-Al2O3 catalytic-support layer (catalyst), is prepared under the optimized conditions. The catalytic activity and stability of the membrane are enhanced according to the influence of the control of membrane microstructure on the membrane performance of catalytic-hydrogen separation and the mechanism of membrane formation. Secondly, the bifunctional catalytic membrane reactors (CMR) are designed by the two-dimensional mathematical model based on the parameters such as Damköhler number, Péclet number and membrane permselectivity, and constructed to be suitable for propane dehydrogenation reaction. The membrane performance of hydrogen permeation, reaction rate and feed rate are matched in CMR. Lastly, the effect of reaction conditions of CMR and the intrinsic properties of membrane materials and membrane reactors on the membrane processes are investigated in detail. Moreover, further research on the interaction between reaction process and membrane separation process, and the mutual influence between membrane layer and catalyst layer in the integrated membrane processes of bifunctional CMR will be studied with the aid of simulation. Thus, the related key problems of the chemical engineering foundation in this project would be resolved. The development of new bifunctional CMR would open up more opportunities for broadened application in theory and practice exploration.
丙烷脱氢制丙烯是缓解我国丙烯来源不足的重要新途径,对提高油气资源有效利用具有重要意义。通过系统考察膜微观结构的调控对膜“催化-氢分离”性能的影响和成膜机理,优化条件制备出具有透氢SiO2层(膜)和Pt/γ-Al2O3/α-Al2O3催化-载体层(催化剂)一体化复合结构的新型双功能微孔膜,提高膜的催化活性和稳定性能。以Damköhler数、Péclet数、膜分离系数等参数为基础,借助二维数学模型模拟设计并构建出适用于丙烷脱氢的双功能膜催化反应器,实现膜的透氢性能与进料速率、反应速率之间的良好匹配。通过深入研究膜催化反应条件、膜材料与膜反应器的本征特性对膜催化反应过程的影响等化工基础科学问题,借助过程模拟手段,进一步揭示膜催化过程中反应与氢分离过程的相互作用、膜和催化剂层之间的相互影响,解决其中关键的化学工程基础的科学技术问题,为新型双功能膜催化反应器的开拓应用进行理论与实践的探索。

结项摘要

丙烷脱氢制丙烯是缓解我国丙烯来源不足的重要新途径,对提高油气资源有效利用具有重要意义。以TPMS,NTEOS,BTESE、BTESM等有机硅烷为前驱体,采用CVD和sol-gel法,优化条件制备出了具有透氢SiO2层(膜)和金属M(M=Pt,La,Y等)/γ-Al2O3/α-Al2O3催化-载体层(催化剂)一体化复合结构的新型双功能微孔膜。该膜具有优异的透氢性能(H2渗透率>1.0*E-6molm-2s-1Pa-1),H2/C3H8和H2/C3H6的分离选择性,长时间稳定性。通过各种表征手段,建立了膜的“制备条件—微观结构(或表面性质)—催化/分离性能”之间的关联,明确了膜层中“Si−O−Si”和“M−O−Si”键的形成机理及其对膜性能的影响。以Damköhler数、Péclet数、膜分离系数等参数为基础,借助二维数学模型模拟设计并构建出适用于丙烷脱氢的双功能膜催化反应器。优化反应空速、氢气渗透率、H2/C3H8选择性等关键参数,双功能二氧化硅膜可明显提高C3H8转化率和C3H6选择性/收率,其数值远高于热力学平衡值,实现了膜的透氢性能与进料速率、反应速率之间的良好匹配。通过深入研究膜催化反应条件、膜材料与膜反应器的本征特性对膜催化反应过程的影响,初步揭示了膜催化过程中反应与氢分离过程的相互作用、膜和催化剂层之间的相互影响。孔径精确调控的双功能微孔二氧化硅膜将在气体分离、膜催化、脱盐等领域中具有潜在的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(8)
专利数量(3)
PDA/RGO复合材料对水中Fe(Ⅲ)的吸附行为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李创;王彩云;江婷婷;汪满丽;张小亮
  • 通讯作者:
    张小亮
Facile synthesis of graphene oxide/palygorskite composites for Pb(II) rapid removal from aqueous solutions
轻松合成氧化石墨烯/凹凸棒石复合材料,用于快速去除水溶液中的 Pb(II)
  • DOI:
    10.2166/wst.2019.345
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Water Science & Technology
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Wen-Juan Zeng;Cai-Yun Wang;Yu-Hui Wang;Hong-Mei Guo;Yu Huang;Xiao-Liang Zhang
  • 通讯作者:
    Xiao-Liang Zhang
Incorporating attapulgite nanorods into graphene oxide nanofiltration membranes for efficient dyes wastewater treatment
将凹凸棒石纳米棒融入氧化石墨烯纳滤膜中,用于高效处理染料废水
  • DOI:
    10.1016/j.seppur.2018.04.079
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Wang, Cai-Yun;Zeng, Wen-Juan;Zhang, Xiao-Liang
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiao-Liang
Fabrication of La/Y-codoped microporous organosilica membranes for high-performance pervaporation desalination
用于高性能渗透蒸发海水淡化的La/Y共掺杂微孔有机硅膜的制备
  • DOI:
    10.1016/j.memsci.2019.05.023
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Membrane Science
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Hua-Yu Zhang;Jiu-Li Wen;Qi Shao;Ai Yuan;Hai-Ting Ren;Fang-Ying Luo;Xiao-Liang Zhang
  • 通讯作者:
    Xiao-Liang Zhang
La/Y掺杂二氧化硅膜的制备及其对染料废水的分离性能研究
  • DOI:
    10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2018.04.018
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    膜科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张华宇;罗芳颖;江婷婷;李晨晖;张小亮
  • 通讯作者:
    张小亮

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    2018
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    华琛
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    2021
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张锐;邵琦;张华宇;金泽龙;张小亮
  • 通讯作者:
    张小亮

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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