氣-液-固三相反應(yīng)是工業(yè)上一種常見的反應(yīng)類型，而漿態(tài)床反應(yīng)器由于具有生產(chǎn)能力大、結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、分散效果均勻、傳質(zhì)和傳熱性能良好、可在線補(bǔ)加和更換催化劑、控制簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，再加上也可借助氣體上升時的作用使固體懸浮并使?jié){液混合，避免了機(jī)械攪拌的軸封問題，尤其適用于高壓反應(yīng)，因此在能源化工、精細(xì)化工和污水處理過程中應(yīng)用十分廣泛，也是當(dāng)今費(fèi)托合成反應(yīng)器的首選。 對于固體顆粒為催化劑的氣-液-固三相漿態(tài)床工藝，固體催化劑需要循環(huán)利用。傳統(tǒng)漿態(tài)床反應(yīng)器需要有后處理裝置對催化劑進(jìn)行液-固分離，然后再利用輸送機(jī)械將催化劑送回至反應(yīng)器重復(fù)利用。通常的液固分離方法有沉降、過濾和膜分離等，這些分離方法都存在連續(xù)性差及耗時、耗能或費(fèi)用高等問題。針對以上難題，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所多相反應(yīng)工程研究組在楊超研究員和黃青山研究員的帶領(lǐng)下，研究生羊濤將可定向流動的內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器與廉價液固分離的水力旋流器相結(jié)合，克服了系列技術(shù)難題，發(fā)明出一種新型漿態(tài)床反應(yīng)器，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)流體的混合與液固分離的過程強(qiáng)化，即無需額外動力，利用內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器的循環(huán)動力實(shí)現(xiàn)了液固分離，使固體催化劑可長時間保留在反應(yīng)器中進(jìn)行催化反應(yīng)，也可特殊設(shè)計實(shí)現(xiàn)固體催化劑的匯集和再生，避免了后續(xù)的分離過程，可大幅節(jié)省投資和操作費(fèi)用，具有重要的工業(yè)應(yīng)用前景。
目前已完成對該新型漿態(tài)床反應(yīng)器的定性測試及初步的流體力學(xué)和傳質(zhì)性質(zhì)的定量研究，其運(yùn)行效果如圖1所示。59 m以上的氧化鋁載體顆粒，相關(guān)成果已發(fā)表在化工領(lǐng)域傳統(tǒng)權(quán)威期刊Chemical Engineering Science上（2018, 184: 126-133.）。此外，該裝置已申請了國家發(fā)明專利及PCT國際專利各一項(xiàng)。首套中試實(shí)驗(yàn)裝置可截留粒徑為
圖1. 新型漿態(tài)床反應(yīng)器運(yùn)行效果圖
該研究獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院科研裝備研制項(xiàng)目的支持。
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