[发明专利]一种炭膜反应器及其使用方法

权利要求书

1.一种炭膜反应器，包括反应器外壳(2)，无缺陷炭膜(1)，其特征在 于：反应器外壳(2)上带有反应物入料口(6)、反应物出料口(7)、吹扫气 入口(8)、吹扫气出口(9)；无缺陷炭膜(1)设置在反应器外壳(2)内部， 在反应器外壳(2)内部形成相对独立的空腔，其中与反应物入料口(6)、反 应物出料口(7)相通的空腔为进料侧(3)，与吹扫气入口(8)、吹扫气出口 (9)相通的空腔为渗透侧(4)；在无缺陷炭膜(1)内部填充催化剂(10) 或在无缺陷炭膜(1)上面铺设催化剂(10)。

2.根据权利要求1所述一种炭膜反应器，其特征在于：所述无缺陷炭膜 (1)为平板状或者管状。

3.根据权利要求1所述一种炭膜反应器，其特征在于：所述无缺陷炭膜 (1)与反应器外壳(2)通过炭膜连接管(5)或炭膜连接板(12)连接。

4.根据权利要求1所述一种炭膜反应器，其特征在于：所述反应器外壳 (2)材质为致密的不锈钢、陶瓷、铜或者金属合金。

5.根据权利要求1所述一种炭膜反应器，其特征在于：所述无缺陷炭膜 (1)与反应器外壳(2)为密封连接，连接方式为高温密封胶、石墨垫圈、 石墨卡套或者焊接。

6.根据权利要求3所述一种炭膜反应器，其特征在于：当存在多个进料 侧(3)时，在多个进料侧(3)与反应物入料口(6)、反应物出料口(7)之 间通过物料分布器(11)连接。

7.根据权利要求1所述一种炭膜反应器，其特征在于：所述无缺陷炭膜 (1)的前躯体为聚酰亚胺、聚糠醇、酚醛树脂、聚丙烯腈、聚苯醚或者纤维 素，炭化气氛为惰性气体或者真空，炭化温度为400～1000℃，无缺陷炭膜(1) 支撑体为炭质、陶瓷、中空纤维或者不锈钢材料，成膜方法为涂覆或者喷涂 或者超声波沉积或者化学气相沉积。

8.一种如权利要求1所述炭膜反应器的使用方法，其特征在于：所述使 用方法为：

将无缺陷炭膜(1)与反应器外壳(2)密封连接在一起，形成相对独立 的空腔，其中与反应器外壳(2)上的反应物入料口(6)、反应物出料口(7) 相通的空腔为进料侧(3)，与反应器外壳(2)上的吹扫气入口(8)、吹扫气 出口(9)相通的空腔为渗透侧(4)；并且这两种空腔只能通过无缺陷炭膜(1) 的多孔结构进行物质传递；在进料侧(3)添加反应物料，当进料侧(3)的 温度和压力达到所需的反应条件后，反应物料在进料侧(3)进行化学反应； 同时，生成物中的组分通过无缺陷炭膜(1)的多孔通道传递到渗透侧(4)， 并被通入到渗透侧(4)的吹扫气带走；由于生成物总物质量减少，因此打 破了封闭体系的热力学对化学反应平衡的限制，使反应继续向正反应方向进 行，从而提高化学反应的转化率、收率和选择性；而反应完的物料从反应物 出料口(7)流出炭膜反应器。

9.根据权利要求8所述一种炭膜反应器的使用方法，其特征在于：可采 用所述炭膜反应器的使用方法进行的化学反应有水煤气转换、环己烷脱氢、 异丁烷脱氢和甲醇水蒸气重整制氢。