1. 前言

多相催化反应是化工和石油化工过程中的普遍过程。超细纳米催化剂因其优越的性能而适用于加氢、氧化、还原和裂解等反应过程中。由于催化剂的粒径较小，分离回收是制约超细纳米催化剂大规模应用的关键之一。膜反应器是将反应和分离两个独立的单元操作合并为一个单元操作的反应器系统，可实现超细纳米催化剂和产物的原位分离以及反应过程的连续化。陶瓷膜具有高温下的长期稳定性、对酸碱及溶剂的优良化学稳定性、高压下的机械稳定性以及使用寿命长等优点^[1]，为其在化工与石油化工的高温高压苛刻环境中的应用提供了契机。多相催化陶瓷膜反应器将有力推进超细纳米催化的工程化应用。

苯酚羟基化反应就是一个典型的多相催化反应。其主要产物邻苯二酚和对苯二酚是十分重要的化工产品，在化工、医药、农药、香料、摄影、橡胶、染料和颜料等行业均有广泛的应用^[2]。近年来在水处理、液晶聚合物等方面也有了新的用途。以过氧化氢为氧化剂，TS-1分子筛为催化剂催化氧化苯酚羟基化制苯二酚工艺，具有过程简单和环境友好等优点^[3]，但是过氧化氢具有很强的氧化性，极易使目标产物邻、对苯二酚深度氧化，降低反应的选择性，且钛硅分子筛粒径较小，产品纯化难度加大。因此，设计构建一种新结构的陶瓷膜反应器，同时实现反应选择性的提高和超细纳米催化剂的分离两个目标，将有助于多相催化氧化反应的工艺过程改造。

3.2. 多相催化陶瓷膜反应器

2.1 反应器构型分类

根据膜组件设置位置不同，多相催化陶瓷膜反应器主要有分置式和一体式两种形式^[4]。

分置式膜反应器，膜组件置于反应器外部，通常使用泵来完成物料的循环和膜的错流过滤。分置式膜反应器中膜组件自成体系，易于清洗、更换及增设，但是装置占地面积大，循环泵耗能高，催化剂易吸附于管路和泵腔中而损失。一体式膜反应器，膜组件浸没于反应器内部，两者形成一个有机整体，通过抽吸作用将渗透液移出。与分置式膜反应器相比，一体式膜反应器具有占地面积小、能耗小等优点^[5]。同时，由于催化剂全被膜截留在反应器当中，损失量少。但是，由于膜组件在反应器内部，其拆洗、更换存在一定的困难，且反应器的有效体积被占用而减少。

2.2 膜功能分类

根据膜的功能的不同，可分为膜分离器和膜分布器。膜分离是利用膜的选择渗透性，析出部分或者全部的产物来打破化学平衡，提高反应的转化率及产物的产率。膜分布是将膜作为某种反应物的分布器，利用膜来控制一种反应物的进料和与之反应的对象在催化反应区域的分布，以减少其在反应器中的分压，从而使动力学上有利于反应的进行，通常可以得到较好所需产物的选择性和产率。