[發明專利]一種適用于表面納米陣列填料的反應器及其應用

在審

• 申請號: 201910047991.1
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109589876A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 羅勇;王帝淞;楊帆;蔡勇;初廣文;張亮亮;孫寶昌;鄒海魁;陳建峰
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J8/10
• 分類號: B01J8/10;B01J19/30;C07C5/03;C07C15/085
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

本發明提供一種適用于表面納米陣列填料的反應器及其應用，通過在填料表面生長形成親水表面層，首先親水表面層包括微納尺寸的凸起，極大地提高了填料的比表面積，其次增強填料的浸潤性，使得液體在填料表面極易鋪展開，提高氣液反應速率，并且微納尺度的凸起具有一定的保液能力，液體、氣體和陣列表面的催化活性組分充分接觸，增加反應物在填料上的停留時間，極大地提高催化反應速率。

技術領域

本發明涉及反應器技術領域，更具體的，涉及一種適用于表面納米陣列填料的反應器及其應用。

背景技術

超重力反應器具有優異的微觀混合和傳遞強化性能，廣泛應用于氣液、固液以及氣液固等的混合反應。但是對于需要催化劑的上述混合反應而言，超重力反應器由于旋轉腔室中的轉子高速旋轉，反應物的停留時間很短，固體催化劑的潤濕效率低，反應物與催化劑接觸不充分，很可能反應物與催化劑才剛剛開始反應就分離，導致催化效率很低。因此對于需要固體催化劑的混合反應，超重力反應器仍然存在不足。

發明內容

為了解決上述不足，本發明提供一種超重力反應器、超重力反應系統、適用于表面納米陣列填料的反應器及應用，通過在填料表面生長形成親水表面層，首先親水表面層包括微納尺寸的凸起，極大地提高了填料的比表面積，其次增強填料的浸潤性，使得液體在填料表面極易鋪展開，提高氣液反應速率，并且微納尺度的凸起具有一定的保液能力，液體、氣體和陣列表面的催化活性組分充分接觸，增加反應物在填料上的停留時間，極大地提高催化反應速率。

本發明第一方面提供一種超重力反應器，所述超重力反應器包括旋轉腔室，所述旋轉腔室中設置有填料，所述填料包括：填料本體和形成在所述填料本體表面的親水表面層；

其中，所述親水表面層包括通過生長形成的微納尺度的若干凸起。

在某些實施例中，所述若干凸起呈陣列排布。

在某些實施例中，所述填料本體的材料為鎳、銅。

在某些實施例中，所述親水表面層的材料為Co₃O₄，ZnO，NiO，CoO或NiS₂。

在某些實施例中，所述填料本體包括按照設定間距平行排布的若干填料層，每個所述填料層垂直于所述旋轉腔室的旋轉軸設置，所述親水表面層位于每個填料層的兩側表面。

在某些實施例中，所述設定間距的范圍為2至8微米。

在某些實施例中，所述超重力反應器進一步包括液體分布器，所述液體分布器上設置有若干孔道，每個孔道可向對應靠近的兩個填料層之間噴射液體。

在某些實施例中，所述填料本體包括圍繞所述旋轉腔室中心處的旋轉軸排布的若干填料片，每個填料片包括相對靠近所述旋轉軸的一端，以及相對遠離所述旋轉軸的另一端。

在某些實施例中，所述填料片為平板結構或者拱形結構。

在某些實施例中，所述填料片為平板結構；

任意一個所述填料片的所述一端和所述另一端與所述旋轉軸處于同一平面；或者，

任意一個所述填料片的所述一端、對應的所述另一端以及所述旋轉軸處于不同平面。

在某些實施例中，所述填料的親水層上負載具有催化性能的活性組分。

本發明第二方面提供一種超重力反應系統，包括如上所述的超重力反應器。

本發明第三方面提供一種適用于表面納米陣列填料的反應器，所述反應器包括填料，所述填料包括：填料本體和形成在所述填料本體表面的親水表面層；

其中，所述親水表面層包括通過生長形成的微納尺度的若干凸起，所述若干凸起呈陣列排布。