上兩期我們主要說了噴射式反應(yīng)器，噴射式反應(yīng)器的優(yōu)點比較多。但是單單從氣液接觸的角度上來說它有兩個不足：首先是體積效率問題，作為噴射式反應(yīng)器尤其是所謂回路反應(yīng)器它的體積效率實際上不高。因為實際的氣液接觸過程僅僅在噴嘴處完成，而大部分液體實際是在反應(yīng)釜或者循環(huán)管道中的，這一部分的氣液幾乎不發(fā)生接觸。所以盡管噴嘴處的氣液接觸效果非常好，但是整個系統(tǒng)一平均也就一般了。另外噴射式反應(yīng)器本質(zhì)上是一個耗散過程，或者說是混合過程，它的氣液強化原理相當與強行將氣體與液體往一個非常小的空間壓縮以便使他們進行氣液交換。因此噴射式反應(yīng)器只適用于混合過程，可是涉及氣液接觸的化工實際應(yīng)用中還有很多與分離過程有關(guān)，比如說蒸餾與氣體解吸，這種情況下就不可能用噴射式反應(yīng)器來進行了。針對這些問題，實際上可以采用超重力氣液接觸設(shè)備進行互補。

超重力氣液接觸設(shè)備實際上就是旋轉(zhuǎn)填料床或者碟式旋轉(zhuǎn)床，大概結(jié)構(gòu)如下圖：

可以看到超重力反應(yīng)器核心部分就是一個轉(zhuǎn)子，這個轉(zhuǎn)子一般是填料或者直接就是圓盤。運行的時候轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)數(shù)可以達到幾千轉(zhuǎn)。在高速旋轉(zhuǎn)過程種液體在填料內(nèi)被拉成非常薄的液膜同時順著填料高速移動，同時氣體穿過填料層與液體快速接觸完成氣液交換過程。為什么叫做超重力反應(yīng)器呢？主要的原因就是反應(yīng)器通過高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，這個離心力的強度是重力的幾百倍。而很多的氣液接觸過程，比如說填料精餾或者是吸收，它們的效率大概與重力的0.7次方成正比。因此通過填料旋轉(zhuǎn)可以幾十倍地提高氣液接觸效率。

超重力反應(yīng)器的優(yōu)點有以下幾點：首先氣液接觸效率高，是目前已知整體氣液接觸效率最高的設(shè)備，遠高于微通道反應(yīng)器與噴射反應(yīng)器。其次氣液接觸過程不伴隨混合，通過原理介紹我們可以看出超重力系統(tǒng)中的氣液接觸氣體與液體是逆流或者并流的。氣液接觸強化是通過加大氣液接觸表面積以及界面擾動進行的，沒有一個強制混合的趨勢。這樣一來超重力設(shè)備就可以用于精餾或者氣體解吸了，應(yīng)用范圍又比噴射式反應(yīng)器廣泛。實際上超重力最經(jīng)典的應(yīng)用就是用在精餾上，可以把一套十幾米高的精餾塔，變成一個1-2米高的精餾機，大大降低土建成本。

當然超重力系統(tǒng)的局限性也是存在的，主要問題有幾個方面：一方面超重力本質(zhì)上是一個絕熱過程，流體經(jīng)過超重力系統(tǒng)的時間非常短暫。同時由于超重力系統(tǒng)的特殊結(jié)構(gòu)，無法在內(nèi)部做換熱結(jié)構(gòu)。最后的結(jié)果就導(dǎo)致流體在經(jīng)過超重力反應(yīng)器時，反應(yīng)或者吸收過程的熱量無法移除，必須在后續(xù)過程中進行處理，因此超重力做反應(yīng)器限制比較大，不適宜放熱過強且放熱對產(chǎn)物純度有影響的反應(yīng)。同時超重力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，驅(qū)動填料的旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生能耗，最重要的是電機帶動旋轉(zhuǎn)床以幾千轉(zhuǎn)的速旋轉(zhuǎn)，那么就一定存在轉(zhuǎn)動密封的問題，這個問題和上一期說到的噴射反應(yīng)器是一致的，總體來說超重力反應(yīng)器仍然不適宜高溫高壓過程。

在實際應(yīng)用方面超重力技術(shù)目前來說稍微有點尷尬，做反應(yīng)的話限制非常多。適用范圍上類似一個單程式的噴射反應(yīng)器，但是結(jié)構(gòu)上遠比噴射反應(yīng)器復(fù)雜。用做吸收過程有優(yōu)勢但是相對于其他的吸收設(shè)備優(yōu)勢并非特別明顯。而且在化工過程中，吸收過程遠沒有反應(yīng)過程重要，各個廠家都傾向于用其他設(shè)備湊合一下，哪怕設(shè)備體積稍微大一點也是可以接受的。超重力技術(shù)最有可能的突破口還是在精餾方面，超重力精餾相對于普通精餾塔還是有一些優(yōu)勢的：

首先就是設(shè)備體積小，為了達到精餾分離效果一般要求精餾塔有一定高度，但是超重力系統(tǒng)由于氣液過程強化，要求的填料層非常少，這樣一來設(shè)備體積就能小非常多。

其次，超重力系統(tǒng)可以處理小批量體系，常規(guī)精餾塔有個特點，那就是分離能力與塔高有關(guān)，處理量與塔徑有關(guān)。如果處理量變小了，塔徑可以變小，但塔高變不了太多。處理量小的情況下常規(guī)精餾塔就會變成一根細長的塔，這種塔設(shè)計加工都很頭疼，超重力系統(tǒng)就沒有這個問題。

另外就是開停車方便，由于結(jié)構(gòu)問題，超重力設(shè)備的填料量比較小，因此用少量的物料就可以開啟，特別是精細化工行業(yè)中往往有一塔多用的情況，經(jīng)常用一個間歇塔處理多個物料，常規(guī)精餾塔反復(fù)開停車非常麻煩，這種情況實際上超重力設(shè)備更合適。

最后，超重力精餾操作彈性更大，在流體力學方面優(yōu)勢更明顯，設(shè)備手液泛等現(xiàn)象影響較少。另外可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使精餾過程在不同的氣液比下進行，甚至能通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)改變理論塔板數(shù)。這樣一來，一臺設(shè)備相對而言可以處理更多種類的物料，整體而言較為靈活。而常規(guī)精餾塔一旦設(shè)計完成，設(shè)備的處理量與分離能力就基本確定了，設(shè)備的通用性較差。

總體而言，超重力設(shè)備是目前氣液接觸效率最高的設(shè)備，可以用于化學反應(yīng)，精餾以及吸收過程。但用于化學反應(yīng)還是要解決復(fù)雜工況下的適應(yīng)性問題。單純的讓氣體或者液體保持比較好的接觸或者混合并不難，但是要讓這套設(shè)備在苛刻的工況下運行，這個就是一個挑戰(zhàn)，是一個系統(tǒng)性的問題。當然作為氣液過程還有一些其他手段，或者一些折中方案，這個我會在下一講說明。

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