废催化剂的不清洁排放给生态环境及生物健康带来巨大威胁,废催化剂的净化与回收是目前亟需解决的问题之一。本文从三维旋流湍流场中颗粒的运动特性研究着手,利用数值模拟预测了 Stairmand HE旋流结构中不同工况下颗粒的转动特性,通过高速摄像测试,发现并验证了旋流场中颗粒的悬浮态高速自转,提出采用旋流器结构和湍流雷诺数调控颗粒自转速率,利用旋流锥角及加料总量调控颗粒悬浮时间,并将其应用在废催化剂的深度脱油过程中。结果显示,在35 m3/h的入口气量以下,500 μm催化剂颗粒具有14000rad/s以上的自转速度,是同工况下公转速度的80倍以上;颗粒自转转速及悬浮周期随入口气量及旋流锥角增大而上升;通过延长悬浮态旋流时间,多孔催化剂表层残油在周期性耦合离心力作用下得到有效脱除;100 s内含油多孔催化剂的残油率在18°旋流场内可由36.17%降至5%以下。该发现对指导气固环境下废催化剂的非热分离具有重大意义。