一种基于亲疏水组合填料的旋转填充床及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于亲疏水组合填料的旋转填充床及系统，将疏水填料和亲水填料组成组合式填料，当填料切割液体时，疏水填料可以将液体充分分散，使液体在填料区分散的更加均匀，亲水填料的浸润性使液体充分铺展，增大了填料的润湿分率，可以通过合理的组合达到不同的混合效果，由于组合填料中的亲水填料层和疏水填料层数量有限，能够避免发生液体在单一的疏水填料区产生的液滴聚并现象及液体在单一的亲水填料区产生的降低液体湍动的现象，亲水带来的负面影响可以通过疏水缓解或者抵消，同时疏水带来的负面影响可以通过亲水缓解或者抵消，因此将亲疏水组合填料应用于旋转填充床中能够进一步改善其传质及混合性能。

A Rotary Packed Bed and System Based on Hydrophilic-hydrophobic Composite Packing

【技术实现步骤摘要】
一种基于亲疏水组合填料的旋转填充床及系统
本专利技术涉及反应器
，更具体的，涉及一种基于亲疏水组合填料的旋转填充床及系统。
技术介绍
填料是超重力旋转床的核心结构，也是影响旋转填充床传质及混合的关键因素之一。填料的结构，材质，表面性质等均会影响液体在旋转床内的分散、液滴的大小、液膜的厚度和压降等流体力学性能，进一步影响超重力旋转床的传质及混合过程。因此，为进一步优化旋转填充床的传质及混合性能，对旋转填充床填料结构，材质，表面性质的研究尤为重要。目前，针对亲水材料或疏水材料在旋转填充床中的应用，仅集中在特定反应的单一疏水填料上或单一的亲水填料上，没有考虑超重力环境本身的特殊性，存在诸多不足。
技术实现思路
为了解决上述不足，本专利技术提供一种基于亲疏水组合填料的旋转填充床及系统。本专利技术第一方面实施例提供一种亲疏水组合填料的旋转填充床，包括：旋转腔室，所述旋转腔室中设置有填料，所述填料用于将液体切割为微纳尺度的液体微元；其中所述填料包括环绕所述旋转腔室中心设置的第一部分和第二部分，所述第二部分位于所述第一部分的外侧，所述第一部分和第二部分的其中一个的表面为亲水表面，另一个的表面为疏水表面。在某些实施例中，述填料还包括第三部分，所述第三部分位于所述第一部分和所述第二部分之间，并且所述第三部分的表面的水接触角的角度介于所述第一部分和所述第二部分表面之间。在某些实施例中，所述填料包括通过轴卷形成的多层切割层，所述第一部分和所述第二部分各自包括至少一层所述切割层。在某些实施例中，每层切割层的两侧表面分别与相邻的切割层的一侧表面贴合。在某些实施例中，所述多层切割层中，至少一层所述切割层的至少一侧表面与其相邻的切割层的一侧表面贴合，并且至少一层所述切割层的至少一侧表面与其相邻的切割层的一侧表面之间形成设定宽度的间隙。在某些实施例中，沿朝向所述旋转腔室中心的方向，所述多层切割层的表面的水接触角的角度依次增大或减小。在某些实施例中，所述亲水表面的粗糙度为412.6nm，水接触角为44±0.6°，所述疏水表面的粗糙度为83.7nm，水接触角为113±0.9°。在某些实施例中，所述亲水表面通过喷砂工艺打磨形成，所述疏水表面通过喷涂不同种类的颗粒形成。在某些实施例中，所述填料还包括第三部分，所述第三部分位于所述第一部分的内侧或者位于所述第二部分的外侧，并且所述第三部分的表面的水接触角的角度介于所述第一部分和所述第二部分表面之间。本专利技术第二方面实施例提供一种反应系统，包括如上所述的旋转填充床。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种基于亲疏水组合填料的旋转填充床及系统，将疏水填料和亲水填料组成组合式填料，当填料切割液体时，疏水填料可以将液体充分分散，使液体在填料区分散的更加均匀，亲水填料的浸润性使液体充分铺展，增大了填料的润湿分率，可以通过合理的组合达到不同的混合效果，由于组合填料中的亲水填料层和疏水填料层数量有限，能够避免发生液体在单一的疏水填料区产生的液滴聚并现象及液体在单一的亲水填料区产生的降低液体湍动的现象，亲水带来的负面影响可以通过疏水缓解或者抵消，同时疏水带来的负面影响可以通过亲水缓解或者抵消，因此将亲疏水组合填料应用于旋转填充床中能够进一步改善其传质及混合性能。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术实施例中亲疏水组合填料的旋转填充床的结构示意图。图2a示出本专利技术实施例中丝网填料经过其中一种材料的疏水处理后的实物图。图2b示出本专利技术实施例中丝网填料经过另一种材料的亲水处理后的实物图。图2c示出本专利技术实施例中丝网填料未经改性处理的实物图。图3a示出了图2a的丝网填料的AFM3D模拟图片。图3b示出了图2b的丝网填料的AFM3D模拟图片。图3c示出了图2c的丝网填料的AFM3D模拟图片。图4a示出了图2a的丝网填料的润湿测试的测试视图。图4b示出了图2b的丝网填料的润湿测试的测试视图。图4c示出了图2c的丝网填料的润湿测试的测试视图。图5a示出了本专利技术实施例中各种不同的整体式亲疏水组合的填料示意图之一：图5a中的(1)示出了现有技术中的一种单一改性(亲水)的整体式填料结构，图5a中的(2)示出了本专利技术实施例中一种亲疏水组合的整体式填料结构之一。图5b示出了本专利技术实施例中各种不同的整体式亲疏水组合的填料示意图之二：图5b中的(1)示出了现有技术中的一种单一改性(亲水)的整体式填料结构，图5b中的(2)示出了本专利技术实施例中一种亲疏水组合的整体式填料结构之二。图5c示出了本专利技术实施例中各种不同的预分散式亲疏水组合的填料示意图：图5c中的(1)示出了本专利技术实施例中一种亲疏水组合的预分散式填料结构，图5c中的(2)示出了现有技术中的一种单一改性(疏水)的预分散式填料结构。图6示出了本专利技术实施例中一种超重力反应系统的结构示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的各种截面图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及他们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。目前，针对亲水材料或疏水材料在旋转填充床中的应用，仅集中在单一疏水填料上或单一的亲水填料上，应用于旋转填充床中的疏水填料有疏水改性处理后的泡沫镍金属填料、材料本身具有疏水特性的聚四氟乙烯填料等。但是没有考虑超重力环境本身的特性，亲水和疏水的改性与旋转填充床耦合效果不佳，没有完全针对性地与超重力环境相匹配，因此目前的填料表面改性还可以进一步提高。本专利技术的一个方面提供一种基于亲疏水组合填料的旋转填充床，请结合图1所示，所述旋转填充床包括旋转腔室，旋转腔室，所述旋转腔室中设置有填料10，所述填料10用于将液体切割为微纳尺度的液体微元；其中，所述填料10包括环绕所述旋转腔室中心设置的第一部分11和第二部分12，所述第二部分12位于所述第一部分11的外侧，所述第一部分11和第二部分12的其中一个的表面为亲水表面，另一个的表面为疏水表面。本方面提供的一种旋转填充床，将疏水填料和亲水填料组成组合式填料，当填料切割液体时，疏水填料可以将液体充分分散，使液体在填料区分散的更加均匀，亲水填料的浸润性使液体充分铺展，增大了填料的润湿分率，进而两者组合，可以减缓单一改性导致的问题，同时由于组合填料中的亲水填料层和疏水填料层数量有限，能够避免发生液体在单一的疏水填料区产生的液滴聚并现象及液体在单一的亲水填料区产生的降低液体湍动的现象，将亲疏水组合填料应用于旋转填充床中可以进一步改善其传质及混合性能。在一些具体实施例中，请继续结合图1所示，旋转填充床包括具有容纳腔壳体20，壳体内固定有转子，转子包括一个形成旋转腔室的腔体以及固定在旋转腔室中心处的旋转轴30，填料固定或放置于旋转腔室内，旋转腔室为环形，中心处包括有供液体分布器40插入的空腔，进而液体分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于亲疏水组合填料的旋转填充床，其特征在于，包括：旋转腔室，所述旋转腔室中设置有填料，所述填料用于将液体切割为微纳尺度的液体微元；其中所述填料包括环绕所述旋转腔室中心设置的第一部分和第二部分，所述第二部分位于所述第一部分的外侧，所述第一部分和第二部分的其中一个的表面为亲水表面，另一个的表面为疏水表面。

【技术特征摘要】
1.一种基于亲疏水组合填料的旋转填充床，其特征在于，包括：旋转腔室，所述旋转腔室中设置有填料，所述填料用于将液体切割为微纳尺度的液体微元；其中所述填料包括环绕所述旋转腔室中心设置的第一部分和第二部分，所述第二部分位于所述第一部分的外侧，所述第一部分和第二部分的其中一个的表面为亲水表面，另一个的表面为疏水表面。2.根据权利要求1所述的旋转填充床，其特征在于，所述填料还包括第三部分，所述第三部分位于所述第一部分和所述第二部分之间，并且所述第三部分的表面的水接触角的角度介于所述第一部分和所述第二部分表面之间。3.根据权利要求1所述的旋转填充床，其特征在于，所述填料包括通过轴卷形成的多层切割层，所述第一部分和所述第二部分各自包括至少一层所述切割层。4.根据权利要求3所述的旋转填充床，其特征在于，每层切割层的两侧表面分别与相邻的切割层的一侧表面贴合。5.根据权利要求4所述的旋转填充床，其特征在于，所述多层切割层中，至少一层所述切割层的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗勇，鹿艳祯，蔡勇，初广文，刘威，邹海魁，孙宝昌，陈建峰，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11