陈佳轩，胡 睿，张群锋，叶光华，周兴贵

华东理工大学化学工程联合国家重点实验室，上海 200237

丙烷脱氢是重要的丙烯生产技术之一，近年来随着丙烯需求量的增加，该技术在全球范围内得到了广泛的应用，每年丙烯产量达数百万吨[1-4]。从热力学上看，丙烷脱氢是一个分子数增加的可逆强吸热反应（ΔH298K=124 kJ/mol），高温和低压有利于反应的正向进行[5-7]。工业上为了提高丙烷转化率，往往采用较高的反应温度（773～973 K）和较低的操作压力（0.1～0.3 MPa）。较高的反应温度要求丙烷脱氢反应器中输入大量的热量，而较低的操作压力会大幅度降低整个过程的生产能力，因此现有丙烷脱氢反应工艺普遍存在能耗高且效率低的问题[8-9]。

丙烷脱氢耦合氢燃烧是一种正在开发的新技术。它既能通过催化燃烧将产物中的氢气移除，打破反应热力学平衡限制，又能将氢气燃烧产生的热量用于丙烷脱氢反应，节约能源。研究者已经提出了多种丙烷脱氢和氢选择性燃烧耦合的方法，包括化学链法和共进料法[10-12]。这些耦合方法通常需要用到氢选择性燃烧催化剂，而这些催化剂目前尚处于开发阶段。通过膜反应器耦合丙烷脱氢和氢燃烧，不需要氢选择性燃烧催化剂，与其他方法相比显示出了一定的优势[13-16]。

膜反应器在耦合丙烷脱氢和氢燃烧时，通过透氢膜将反应器隔离出两个区域，一个区域装填丙烷脱氢催化剂，另一个区域装填烧氢催化剂，丙烷脱氢产生的氢气会透过膜层进入烧氢区域，如图1 所示[13-21]。……