环己酮甘油缩酮是一种具有广泛用途的新型香料,由环己酮与甘油经酸催化合成,该反应为可逆反应,受热力学平衡限制。目前多用反应精馏或共沸带水方式生产,该类方法能耗高、操作复杂难度大,带水剂严重影响产品品质,且存在产物后续分离困难、设备庞大等问题。本研究针对传统工艺(反应精馏、共沸带水等)中存在的问题,提出了渗透汽化催化膜反应器技术,在实验室前期研究的基础上,开发了PVA/Zr(SO4)2有机无机杂化的复合催化膜,并将其用于膜反应器中,考察渗透汽化催化膜反应器耦合甘油缩酮合成过程对甘油转化率的影响。本文采用固体酸四水硫酸锆为催化剂,与聚乙烯醇(PVA)共混形成均相铸膜液,以乙醇为凝固浴,采用相转化法制备了复合催化膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)以及X射线光电子能谱(XPS)等多种表征,对复合催化膜的形貌特征、元素分布及其催化机理进行了初步分析。对复合催化膜的分离性能以及不同类型的反应器与反应的耦合性能进行了考察,其中渗透汽化催化膜反应器表现了优良的耦合性能,并对其操作条件进行了系统优化。实验结果表明：复合催化膜的催化层呈现明显的多孔结构,孔径约在0.5～31μm之间,孔的分布均匀,改善了传统的致密催化膜活性位点被包埋、扩散阻力大等问题。复合膜各层间无剥离现象,催化剂与成膜物质有较好的相容性,催化性能良好,机械性能稳定；在300℃以下的温度范围内,保持了良好的热稳定性。料液温度为75℃时,复合膜在5wt.%水含量的二元体系中,通量143g·m-2·h-1,分离因子为2086,分离性能良好,为耦合过程的顺利进行提供了保障。渗透汽化催化膜反应器在反应物起始摩尔比为1：1,反应温度为65℃,催化剂浓度为5wt.%的条件下,反应可在短时间内达到平衡,25h内甘油转化率可提高至88%,有效突破了反应的热力学平衡限制,较平衡转化率提高了15%。此外,通过对操作条件的优化,得出反应适宜的温度为75℃,反应物最优摩尔比为1.2：1,A/V为50/108cm2/mL为适宜A/V比；其中在摩尔比为1.2：1,A/V为50/108mL,温度为65℃条件下,甘油转化率可达95%,较平衡转化率提高了23%。