新型外循环浆态床混合与分离过程强化反应器

　　气-液-固三相浆态床反应器具有温度分布均匀、传质效果好、生产能力大、能耗低、操作简单等优点，在能源化工、精细化工、材料化工和医药化工等方面应用广泛，也是当今费托合成反应器的首选。由于固体催化剂需要不断地循环利用且液体产物需及时从反应器中移除，液固分离成为连续生产的关键。传统浆态床技术需要单独的固液分离系统，存在连续性操作程度低、操作费用高、产量不稳定、安全性差等问题，从而限制了其大规模的推广应用。

　　针对以上难题，中国科学院青岛生物能源与过程研究所多相反应工程研究组在研究员杨超和黄青山的带领下，在2018年开发出一种新型内循环浆态床混合与分离过程强化反应器，无需额外动力，利用内环流反应器浆液提供的定向循环动力在水力旋流器中实现了液固分离，可使粒径大于59μm以上的氧化铝颗粒长时间截留在反应器中进行循环利用。在前期成功的基础上，应用同样工作原理，助理研究员耿淑君等近期将外环流反应器与水力旋流器相结合，成功开发出新型外循环浆态床混合与分离过程强化反应器。与内循环浆态床反应器相比，外循环浆态床反应器的操作空间较大，能进行多个水力旋流器的并联，混合和换热效果更好，处理量和操作弹性更大。该新型浆态床反应器不仅可实现大规模、连续化生产，而且节能环保，工艺本质安全，具有重要的工业应用前景。

　　经过一系列探索和技术改进，首套外循环中试装置即实现了6.82μm以上固体颗粒的截留，清洁液体处理量高达3m3/h（内循环浆态床可截留59μm以上的同种颗粒，处理量只有0.9m3/h），运行效果如下图所示。针对该反应器，研究人员进行了流体动力学、传质性能和固体分布规律的详细研究，相关成果为其工业应用奠定了坚实的基础，重要结果已经发表在化工期刊Chemical Engineering Science上。该型反应器已申请了国际PCTZL（PCT/CN2019/107424）并获得了国内发明ZL授权（ZL201610974776.2）。

　　该研究获得国家自然科学基金（21878318）、中科院先导A（XDA21060400）及2018年中国石油-大连化物所能源化工联合研发中心项目的支持。

青岛能源所开发出新型外循环浆态床混合与分离过程强化反应器