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新型浆态床混合与分离过程强化反应器

发布时间:2018-09-25来源:青岛生物能源与过程研究所点击量:627
气-液-固三相反应是工业上一种常见的反应类型,而浆态床反应器由于具有生产能力大、结构简单、能耗低、分散效果均匀、传质和传热性能良好、可在线补加和更换催化剂、控制简单、操作方便等优点,再加上也可借助气体上升时的作用使固体悬浮并使浆液混合,避免了机械搅拌的轴封问题,尤其适用于高压反应,因此在能源化工、精细化工和污水处理过程中应用十分广泛,也是当今费托合成反应器的首选。

  对于固体颗粒为催化剂的气-液-固三相浆态床工艺,固体催化剂需要循环利用。传统浆态床反应器需要有后处理装置对催化剂进行液-固分离,然后再利用输送机械将催化剂送回至反应器重复利用。通常的液固分离方法有沉降、过滤和膜分离等,这些分离方法都存在连续性差及耗时、耗能或费用高等问题。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,研究生羊涛将可定向流动的内环流反应器与廉价液固分离的水力旋流器相结合,克服了系列技术难题,发明出一种新型浆态床反应器,可实现反应器内流体的混合与液固分离的过程强化,即无需额外动力,利用内环流反应器的循环动力实现了液固分离,使固体催化剂可长时间保留在反应器中进行催化反应,也可特殊设计实现固体催化剂的汇集和再生,避免了后续的分离过程,可大幅节省投资和操作费用,具有重要的工业应用前景。

  目前已完成对该新型浆态床反应器的定性测试及初步的流体力学和传质性质的定量研究,其运行效果如图所示。首套中试实验装置可截留粒径为59 μm以上的氧化铝载体颗粒,相关成果已发表在化工期刊Chemical Engineering Science上(2018, 184: 126-133)。此外,该装置已申请了国家发明专利及PCT国际专利各一项。

  该研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院科研装备研制项目的支持。


  新型浆态床反应器运行效果图

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