以液相为连续相的气-液-固三相浆态床反应器具有生产能力大、结构简单、能耗低、分散效果好、传质和传热性能良好、可以在线补加和更换催化剂等优点,在工业生产中应用广泛。尽管浆态床反应器具有如此众多突出的优点,但其产业化进程依然缓慢,主要原因是液态清洁产品和固体催化剂颗粒分离成本高、操作连续性差,不利于工业化大规模生产,分离之后固体催化剂的返料设备淤浆泵造价昂贵,且容易损坏。针对以上问题,本课题将外环流反应器的定向流动与水力旋流器的高效分离相结合,首次设计并搭建了中试规模的新型外环流浆态床反应器,从而实现了新型外环流浆态床的混合与分离的过程强化。本文重点从实验的角度探讨了不同固相浓度、不同操作条件下的流体力学特性和传质特性,为以后此类反应器设计、优化和放大乃至工业化生产提供理论依据。主要研究内容包括以下几个部分。首先,对新型外环流浆态床反应器的分离和循环性能进行了定性测试,采用两种不同大小的棕刚玉颗粒(d50=66.11μm和d50=109.7μm),保持表观气速在0.068 m/s并稳定循环4小时。研究发现,固体颗粒在新型浆态床反应器内可长时间保留,反应器中固体颗粒最小截留粒径分别为6.82μm和10.57μm。然后,在定性分析的基础上,重点考察了固相浓度为0.3%、0.6%和0.9%时的流体力学性质和传质特性。研究结果表明:气含率、循环液速、体积传质系数均随着表观气速增大而增大;在同等气速下,固相浓度越高,其气含率、循环液速和体积传质系数越小。最后,本课题分别考察了在3%高固相浓度及无固体颗粒存在时,持液高度与清洁液体处理量两个重要操作参数对混合和传质的影响。研究结果表明:在高表观气速下,持液高度的增加和处理量增大都使气含率和体积传质系数有所减小;持液高度从7 cm增加到22 cm最多可使循环液速增大14.0%;处理量增大3.3倍,最多可使循环液速增大97.3%;在气-液两相中,在表观气速为0.047 m/s时,反应器上升管从均匀鼓泡流转变为非均匀鼓泡流;固相浓度为0.3%时,随着表观气速的增大,轴向浓度分布趋于均匀;固相浓度为0.6%和0.9%时,随着表观气速的增大,固体颗粒均匀程度在轴向上呈现先增大后减小的趋势。