【儀表網 儀表研發(fā)】氣-液-固三相漿態(tài)床反應器具有溫度分布均勻、傳質效果好、生產能力大、能耗低、操作簡單等優(yōu)點，在能源化工、精細化工、材料化工和醫(yī)藥化工等方面應用廣泛，也是當今費托合成反應器的。由于固體催化劑需要不斷地循環(huán)利用且液體產物需及時從反應器中移除，液固分離成為連續(xù)生產的關鍵。傳統(tǒng)漿態(tài)床技術需要單獨的固液分離系統(tǒng)，存在連續(xù)性操作程度低、操作費用高、產量不穩(wěn)定、安全性差等問題，從而限制了其大規(guī)模的推廣應用。
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研究員楊超和黃青山的帶領下，在2018年開發(fā)出一種新型內循環(huán)漿態(tài)床混合與分離過程強化反應器，無需額外動力，利用內環(huán)流反應器漿液提供的定向循環(huán)動力在水力旋流器中實現(xiàn)了液固分離，可使粒徑大于59μm以上的氧化鋁顆粒長時間截留在反應器中進行循環(huán)利用。在前期成功的基礎上，應用同樣工作原理，助理研究員耿淑君等近期將外環(huán)流反應器與水力旋流器相結合，成功開發(fā)出新型外循環(huán)漿態(tài)床混合與分離過程強化反應器。與內循環(huán)漿態(tài)床反應器相比，外循環(huán)漿態(tài)床反應器的操作空間較大，能進行多個水力旋流器的并聯(lián)，混合和換熱效果更好，處理量和操作彈性更大。該新型漿態(tài)床反應器不僅可實現(xiàn)大規(guī)模、連續(xù)化生產，而且節(jié)能環(huán)保，工藝本質安全，具有重要的工業(yè)應用前景。
經過一系列探索和技術改進，首套外循環(huán)中試裝置即實現(xiàn)了6.82μm以上固體顆粒的截留，清潔液體處理量高達3m3/h(內循環(huán)漿態(tài)床可截留59μm以上的同種顆粒，處理量只有0.9m3/h)，運行效果如下圖所示。針對該反應器，研究人員進行了流體動力學、傳質性能和固體分布規(guī)律的詳細研究，相關成果為其工業(yè)應用奠定了堅實的基礎，重要結果已經發(fā)表在化工期刊Chemical Engineering Science上。該型反應器已申請了PCT(PCT/CN2019/107424)并獲得了國內發(fā)明授權(ZL201610974776.2)。
該研究獲得國家自然科學基金(21878318)、中科院先導A(XDA21060400)及2018年中國石油-大連化物所能源化工聯(lián)合研發(fā)中心項目的支持。
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