[发明专利]一种适用于表面纳米阵列填料的反应器及其应用

说明书

本发明提供一种适用于表面纳米阵列填料的反应器及其应用，通过在填料表面生长形成亲水表面层，首先亲水表面层包括微纳尺寸的凸起，极大地提高了填料的比表面积，其次增强填料的浸润性，使得液体在填料表面极易铺展开，提高气液反应速率，并且微纳尺度的凸起具有一定的保液能力，液体、气体和阵列表面的催化活性组分充分接触，增加反应物在填料上的停留时间，极大地提高催化反应速率。

技术领域

本发明涉及反应器技术领域，更具体的，涉及一种适用于表面纳米阵列填料的反应器及其应用。

背景技术

超重力反应器具有优异的微观混合和传递强化性能，广泛应用于气液、固液以及气液固等的混合反应。但是对于需要催化剂的上述混合反应而言，超重力反应器由于旋转腔室中的转子高速旋转，反应物的停留时间很短，固体催化剂的润湿效率低，反应物与催化剂接触不充分，很可能反应物与催化剂才刚刚开始反应就分离，导致催化效率很低。因此对于需要固体催化剂的混合反应，超重力反应器仍然存在不足。

发明内容

为了解决上述不足，本发明提供一种超重力反应器、超重力反应系统、适用于表面纳米阵列填料的反应器及应用，通过在填料表面生长形成亲水表面层，首先亲水表面层包括微纳尺寸的凸起，极大地提高了填料的比表面积，其次增强填料的浸润性，使得液体在填料表面极易铺展开，提高气液反应速率，并且微纳尺度的凸起具有一定的保液能力，液体、气体和阵列表面的催化活性组分充分接触，增加反应物在填料上的停留时间，极大地提高催化反应速率。

本发明第一方面提供一种超重力反应器，所述超重力反应器包括旋转腔室，所述旋转腔室中设置有填料，所述填料包括：填料本体和形成在所述填料本体表面的亲水表面层；

其中，所述亲水表面层包括通过生长形成的微纳尺度的若干凸起。

在某些实施例中，所述若干凸起呈阵列排布。

在某些实施例中，所述填料本体的材料为镍、铜。

在某些实施例中，所述亲水表面层的材料为Co₃O₄，ZnO，NiO，CoO或NiS₂。

在某些实施例中，所述填料本体包括按照设定间距平行排布的若干填料层，每个所述填料层垂直于所述旋转腔室的旋转轴设置，所述亲水表面层位于每个填料层的两侧表面。

在某些实施例中，所述设定间距的范围为2至8微米。

在某些实施例中，所述超重力反应器进一步包括液体分布器，所述液体分布器上设置有若干孔道，每个孔道可向对应靠近的两个填料层之间喷射液体。

在某些实施例中，所述填料本体包括围绕所述旋转腔室中心处的旋转轴排布的若干填料片，每个填料片包括相对靠近所述旋转轴的一端，以及相对远离所述旋转轴的另一端。

在某些实施例中，所述填料片为平板结构或者拱形结构。

在某些实施例中，所述填料片为平板结构；

任意一个所述填料片的所述一端和所述另一端与所述旋转轴处于同一平面；或者，

任意一个所述填料片的所述一端、对应的所述另一端以及所述旋转轴处于不同平面。

在某些实施例中，所述填料的亲水层上负载具有催化性能的活性组分。

本发明第二方面提供一种超重力反应系统，包括如上所述的超重力反应器。

本发明第三方面提供一种适用于表面纳米阵列填料的反应器，所述反应器包括填料，所述填料包括：填料本体和形成在所述填料本体表面的亲水表面层；

其中，所述亲水表面层包括通过生长形成的微纳尺度的若干凸起，所述若干凸起呈阵列排布。