氣-液-固三相反應是工業(yè)上一種常見的反應類型，而漿態(tài)床反應器由于具有生產能力大、結構簡單、能耗低、分散效果均勻、傳質和傳熱性能良好、可在線補加和更換催化劑、控制簡單、操作方便等優(yōu)點，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，避免了機械攪拌的軸封問題，尤其適用于高壓反應，因此在能源化工、精細化工和污水處理過程中應用十分廣泛，也是當今費托合成反應器的首選。 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。傳統漿態(tài)床反應器需要有后處理裝置對催化劑進行液-固分離，然后再利用輸送機械將催化劑送回至反應器重復利用。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、耗能或費用高等問題。針對以上難題，中國科學院青島生物能源與過程研究所多相反應工程研究組在楊超研究員和黃青山研究員的帶領下，研究生羊濤將可定向流動的內環(huán)流反應器與廉價液固分離的水力旋流器相結合，克服了系列技術難題，發(fā)明出一種新型漿態(tài)床反應器，可實現反應器內流體的混合與液固分離的過程強化，即無需額外動力，利用內環(huán)流反應器的循環(huán)動力實現了液固分離，使固體催化劑可長時間保留在反應器中進行催化反應，也可特殊設計實現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)省投資和操作費用，具有重要的工業(yè)應用前景。
目前已完成對該新型漿態(tài)床反應器的定性測試及初步的流體力學和傳質性質的定量研究，其運行效果如圖1所示。59 m以上的氧化鋁載體顆粒，相關成果已發(fā)表在化工領域傳統權威期刊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。首套中試實驗裝置可截留粒徑為
圖1. 新型漿態(tài)床反應器運行效果圖
該研究獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金和中國科學院科研裝備研制項目的支持。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000925091830174X
