上兩期我們主要說了噴射式反應器，噴射式反應器的優點比較多。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，作為噴射式反應器尤其是所謂回路反應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釜或者循環管道中的，這一部分的氣液幾乎不發生接觸。所以盡管噴嘴處的氣液接觸效果非常好，但是整個系統一平均也就一般了。另外噴射式反應器本質上是一個耗散過程，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。因此噴射式反應器只適用于混合過程，可是涉及氣液接觸的化工實際應用中還有很多與分離過程有關，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備進行互補。

超重力氣液接觸設備實際上就是旋轉填料床或者碟式旋轉床，大概結構如下圖：

可以看到超重力反應器核心部分就是一個轉子，這個轉子一般是填料或者直接就是圓盤。運行的時候轉子高速旋轉，轉數可以達到幾千轉。在高速旋轉過程種液體在填料內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器呢？主要的原因就是反應器通過高速旋轉產生離心力，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。因此通過填料旋轉可以幾十倍地提高氣液接觸效率。

超重力反應器的優點有以下幾點：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備，遠高于微通道反應器與噴射反應器。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。這樣一來超重力設備就可以用于精餾或者氣體解吸了，應用范圍又比噴射式反應器廣泛。實際上超重力最經典的應用就是用在精餾上，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：一方面超重力本質上是一個絕熱過程，流體經過超重力系統的時間非常短暫。同時由于超重力系統的特殊結構，無法在內部做換熱結構。最后的結果就導致流體在經過超重力反應器時，反應或者吸收過程的熱量無法移除，必須在后續過程中進行處理，因此超重力做反應器限制比較大，不適宜放熱過強且放熱對產物純度有影響的反應。同時超重力系統結構復雜，驅動填料的旋轉會產生能耗，最重要的是電機帶動旋轉床以幾千轉的速旋轉，那么就一定存在轉動密封的問題，這個問題和上一期說到的噴射反應器是一致的，總體來說超重力反應器仍然不適宜高溫高壓過程。

在實際應用方面超重力技術目前來說稍微有點尷尬，做反應的話限制非常多。適用范圍上類似一個單程式的噴射反應器，但是結構上遠比噴射反應器復雜。用做吸收過程有優勢但是相對于其他的吸收設備優勢并非特別明顯。而且在化工過程中，吸收過程遠沒有反應過程重要，各個廠家都傾向于用其他設備湊合一下，哪怕設備體積稍微大一點也是可以接受的。超重力技術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勢的：

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

其次，超重力系統可以處理小批量體系，常規精餾塔有個特點，那就是分離能力與塔高有關，處理量與塔徑有關。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精餾塔就會變成一根細長的塔，這種塔設計加工都很頭疼，超重力系統就沒有這個問題。

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

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

總體而言，超重力設備是目前氣液接觸效率最高的設備，可以用于化學反應，精餾以及吸收過程。但用于化學反應還是要解決復雜工況下的適應性問題。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，但是要讓這套設備在苛刻的工況下運行，這個就是一個挑戰，是一個系統性的問題。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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