1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

1.膜分散的特点

多相催化反应是化学工业的重要反应类型，反应过程中往往产生副产物，存在原料转化率低，催化剂选择性低和产品收率低等问题，反应物料混合不均是造成这种问题的关键原因^[1]。因此，研究混合过程及其强化技术对于原子经济性具有重要意义。多相催化反应系统是一个复杂的传质-反应过程，通常液相一侧传质阻力较大，要使气体穿过气液相界面进入液相进行反应，常规的办法是改变液体状态，提高搅拌功率来增加液相传质系数和打碎气泡以增大传质面积^[2~5]。然而这些技术都存在能耗高，分散效果不好，操作条件不易控制等缺点。

单纯依赖常规的混合方法来提高传递和反应效率非常困难，近年来，如何改变气体状态，使气泡微细化，得到越来越多的研究者关注。如微孔扩散技术是利用微孔材料作为气体分散器，将气体分散成微小气泡，增加了气液接触面积，减少气液混合时间，强化了传质过程，这种独特的优越性的混合方法被成为微混合技术。目前，实现气液微混合的方式有两种：一种是通过微反应器来反应^[6,7]。微反应器具有宏观混合速率快、微观混合均匀，混合效率高，混合尺度调控的准确性高等优点，但由于是在微尺度的通道内混合，表面力作用力十分明显，压降大，导致微反应器难以满足反应的放大要求，且微反应器一般适用于清洁的流体体系不适用于含有固体的体系，微通道所需的精细加工技术要求高，这些缺点极大地制约了其广泛应用。另一种是利用多孔膜材料作为分散介质来实现微观尺度混合^[8,9]。膜分散技术是近年来迅速发展起来的一种新型的分散技术，是以微孔膜或者微滤膜为分散介质，在压差的作用下，将一相分散到另一相中^[10]。虽然膜分散混合尺度调控的准确性和均匀性不如微反应器，但是多孔膜具有一定的孔径分布，采用多孔膜作分散介质，相当于无数个微反应器并联操作，因此膜分散混合具有处理量大的特点，可以做反应的放大实验，可以适用于含有固体的体系。

2.膜分散强化机理

气液传质系数是表征反应器传质性能好坏的一个重要参数，气液的传质过程是在气泡表面进行，气泡的粒径大小及其分布对气液传质过程有着极为重要的影响。微观尺度下分散相的变化规律是调整反应器内混合和传递性能的重要依据，研究气液分散过程中气泡的粒径的大小及其分布及气相传递效果，对提高气相反应物的利用率和节能，实现原子经济性的绿色化学都有着重要的意义。

3.膜分散技术应用

目前，多孔膜分散技术已经成功应用于萃取分离、乳状液制备、纳米颗粒制备^[11~14]等方面的研究。已有的研究表明，采用多孔膜对流体进行分散，可增加相间接触面积，提升反应选择性，提高传质速度且减小停留时间^[15,16]。

4.甘油氢解制 1,2-丙二醇的工艺技术发展

甘油作为生物柴油的副产物，催化加氢即可生成1,2-丙二醇。目前大多数甘油催化氢解反应都在釜式反应器中进行，多为间歇式反应过程。

从表1-1可以发现甘油氢解反应条件苛刻，高温高压，设备投资高；产物的选择性和收率不高；反应速率慢；污染环境等缺点。

甘油氢解反应总是会生成水^[17,18,19]，而反应物甘油中也常含有一定量的水，及时分离出产物1,2-丙二醇和水，可以提高甘油转化率和 1,2-丙二醇的选择性。因此，研究水对甘油氢解催化剂的活性和稳定性的影响具有重要意义。Guo等^[20]人研究了用Co/MgO作催化剂对含水量高的甘油的氢解反应性能，XRD表征结果表明，反应9h后，活性组分Co的粒径由14.9nm长大到17.3nm，过多的水导致催化剂的氧化和长大，使催化活性降低。用Cu/Al₂O₃催化剂时，当甘油水溶液的浓度lt;50wt%时，催化剂的活性随溶液中水含量的增多而迅速下降；当甘油水溶液的浓度gt;80wt%时，容易导致产物发生聚合反应，使1,2-丙二醇的量迅速减少^[21]。用Cu/Al纳米催化剂时，随甘油溶液中水含量的增多，甘油转化率急剧下降，而对1,2-丙二醇的选择性影响较小^[22]。当水作为甘油的溶剂时，Cu/ZnO催化剂中的CuO的比表面积由反应前的30.1m²#183;g^-1降低到反应后的2.7m²#183;g^-1，导致催化剂上仅5%的甘油转化^[23]。这些文献报道的表明水易导致 Cu/ZnO催化剂失活。然而，水作为甘油的溶剂，可以起到降低氢解反应热、减少低聚物的产生的作用^{[24, 25]}。因此，水对甘油氢解催化剂的影响是无法避免的问题。

目前甘油氢解制1,2-丙二醇的催化体系主要有 Ru 基和 Cu 基两种催化体系，Ni基催化体系应用相对较少。由于Ru基催化剂对C-O 键选择性不高，该体系的1，2-PDO选择性仅为20-50%，为提高产物的选择性需要加入固体酸、酸性树脂或炭基Re化合物。因此Ru基催化体系的成本较高，且稳定性较低。相反，Cu基催化剂对C-O键具有很高的选择性，在甘油氢解反应中，含Cu的催化剂是氢解生成 1, 2-丙二醇效果好的催化剂，活性高，制备简单且环保。青岛科技大学发明了一种甘油在纳米铜基催化剂作用下氢解制备丙二醇的方法。用的是负载型纳米铜基催化剂，以铜作为活性成分钛或铈等为助催化剂采用共沉淀法制备，在固定床反应器中将甘油催化氢解直接生产内二醇。整个过程中不使用溶剂及有毒有害的金属组分，采用非贵金属，活性高，稳定性好，使用寿命长的催化剂。这个合成方法具有甘油转化率高，丙二醇选择性好，工艺简单，条件温和，可连续化生产，环境友好等优点。

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1、主要研究内容

1) 膜分散与加氢反应的匹配机制, 实验研究膜分散对液相加氢反应的强化效应，探索陶瓷膜通道数和膜孔径对甘油加氢反应的影响。

2) 获得加氢反应的最佳操作条件，在选定合适的陶瓷膜后，然后对反应温度、氢气压力、氢油比、停留时间、甘油浓度进行条件优化，最后获得在膜分散强化甘油加氢制1,2-丙二醇的最佳操作条件。

3）建立加氢反应性能与膜分散性能的关联模型，通过对膜分散强化甘油加氢制1,2-丙二醇宏观动力学研究，选择合适的动力学模型，建立动力学方程，从而建立加氢反应性能与膜分散性能的关联模型。

2 拟采取的研究手段

本课题拟设计膜组件用于陶瓷膜与反应器的结合，选用固定床反应器作为甘油加氢反应器。采用气相色谱分析方法对产物进行分析。实验考察膜的微结构，如孔径、孔隙率、膜面亲疏水性以及氢气压力、气液进料体积比、物料停留时间、反应温度等操作条件对甘油加氢制1,2-丙二醇反应的影响，获得膜分散强化甘油液相加氢反应过程的影响规律。

膜分散强化液相加氢固定床反应装置示意图如下：