片后弯的角度β为15° -60°。
[0046] 进一步地改进实施例，所述超声波发生器的频率为20~lOOkhz，功率为20~ 20001
[0047] 实施例2
[0048] 参见图3所示,一种包括上述超声波稱合超重力旋转填充床的液液反应系统装置 200,包括超声波耦合超重力旋转填充床100,该超声波耦合超重力旋转填充床100设有两 个液体输入分布器113,每个液体输入分布器113通过管道连接泵201的出口，该泵201的 进口通过管道连接进料罐202 ;所述超声波耦合超重力旋转填充床100的液体出口 110下 方设有废液罐203。
[0049] 实施例3
[0050] 参见图4所示，一种包括上述超声波耦合超重力旋转填充床的气液反应系统装置 300，包括超声波耦合超重力旋转填充床100、进料泵301、进料罐302、气源303、气体控制开 关304、气体流量计305和废液罐306 ;所述进料罐302通过管道与进料泵301进口连接， 进料泵301的出口通过管道与超声波耦合超重力旋转填充床100的液体输入分布器113连 接；所述气源303、气体控制开关304和气体流量计305依次通过管道与超声波耦合超重力 旋转填充床100的气体进口 109相连接；所述超声波耦合超重力旋转填充床100的液体出 口 110下方设有废液罐306。
[0051] 实施例4
[0052] 参见图5所示，一种包括上述超声波耦合超重力旋转填充床的乳化反应系统装置 400,该超声波耦合超重力旋转填充床100设有两个液体输入分布器113,每个液体输入分 布器113通过管道连接泵401的出口，该泵401的进口通过管道连接进料罐402 ;所述超 声波耦合超重力旋转填充床氮气由气体进口 109进入旋转床起到保护作用，热水进入夹套 404起到控制温度的作用；所述超声波耦合超重力旋转填充床100的液体出口 110下方设 有产品罐403。
[0053] 实施例5
[0054] 参见图3所示，一种上述超声波稱合超重力旋转填充床在液液反应中的应用，包 括如下步骤：采用碘化物一碘酸盐体系，按按硼酸（〇· 1818mol/L)、Na0H(0. 0909mol/L)、 KI (0. 0117mol/L)、碘酸钾（0. 00233mol/L)的摩尔浓度配置A溶液，B溶液为一定浓度的浓 硫酸；混合过程在常温常压下进行，旋转填充床中采用20目泡沫陶瓷填料，旋转填充床转 速为200r/min，[H +] = 0. 2mol · L \ A、B溶液体积流量比R为10,超声频率为20khz，A溶 液体积流量Va = 500ml · min \测得无超声情况下离集指数Xs = 0. 0203,有超声情况下离 集指数 Xs = 0.0170。
[0055] 实施例 6-20
[0056] 工艺流程及步骤同实施例1，各实施例的工艺条件和操作条件以及相应的实验结 果详见下表：
[0058] 实施例21
[0059] 参见图4所示，一种上述超声波稱合超重力旋转填充床在气液反应中的应用，包 括如下步骤：采用NaOH溶液吸收CO 2气体。钢瓶提供CO2和N2，两者混合之后的混合气CO2 含量为2% (摩尔比）通入如图所示旋转床。吸收液为0. 05mol · L 1NaOH溶液。吸收过程 在常温常压下进行。旋转床转速为700r · min \液量为IL · min \气量为40L · min \超声 频率为20khz，气液逆流，实验测得气体出口 CO2含量为0. 95%。
[0060]实施例 22-31
[0061] 工艺流程及步骤同实施例20,各实施例的工艺条件和操作条件以及相应的实验结 果详见下表：
[0063] 实施例32
[0064] 参见图5所示，一种上述超声波耦合超重力旋转填充床在乳化过程中的应用，包 括如下步骤：采用油相泵和水相泵分别将油相罐中的鱼肝油和水相罐中的水两相按1:2 的比例通过液体输入分布器进入旋转填充床中，油相的流量为300ml · min \水相的流量 为600ml · min \总流量为900ml · min \经液体输入分布器实现预乳化，并喷入旋转填充 床的转子的内缘。旋转床的转速设定为2000rpm，通过转子的高速旋转和超生空化作用， 油水两相被进一步乳化和均一化，并经旋转填充床上的液体出口流入产品罐，由产品泵送 入下一工序，整个系统中通过氮气进口通入氮气进行保护，本生产过程温度用热水控制在 70-75°C，产品色泽乳白，乳滴粒度均匀，平均粒径为0. 56 μ m。
[0065] 本文中所采用的描述方位的词语"上"、"下"、"左"、"右"等均是为了说明的方便基 于附图中图面所示的方位而言的，在实际装置中这些方位可能由于装置的摆放方式而有所 不同。
[0066] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对 本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发 明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1. 一种超声波耦合超重力旋转填充床，包括壳体、端盖、转子和传动装置；所述壳体和 端盖组成密闭腔体，在该密闭腔体内设转子，在转子上设有填料环；所述转子通过转轴与密 闭腔体外的传动装置连接；所述壳体上设有气体进口和液体出口；所述端盖上设有气体出 口和液体输入分布器，该液体输入分布器自端盖穿入并延伸到转子中心空腔中，且靠近最 内圈填料环内缘；其特征在于：所述填料环为直径不等的多圈反应填料环同心布置、或直 径不等的多圈叶片环同心布置、或直径不等的多圈反应填料环和叶片环的组合同心布置； 相邻填料环之间的环形空间内设有从端盖处穿入并延伸进来的功能性叶片。2. 根据权利要求1所述的超声波耦合超重力旋转填充床，其特征在于：优选地，功能性 叶片是超声波发生器；所述超声波发生器的频率为20~lOOkhz，功率为20~2000W。3. 根据权利要求1所述的超声波耦合超重力旋转填充床，其特征在于：优选地，所述反 应填料环中的填料为整体陶瓷填料、整体碳化硅填料或整体泡沫镍填料； 或所述反应填料环中的填料为固定于环形填料芯筒中的丝网填料； 或所述反应填料环中的填料为固定于环形填料芯筒中的具有催化功能的材料。4. 根据权利要求1所述的超声波耦合超重力旋转填充床，其特征在于：优选地，所述叶 片环为多个直叶片环绕组成，直叶片与转子外缘切线方向的夹角为〇° -90° ; 或者所述叶片环由后弯形叶片组成，叶片后弯的角度为15° -60° ; 或者所述填料环为反应填料环和叶片环的组合。5. -种包括上述权利要求1-4中任一超声波稱合超重力旋转填充床的液液反应系统 装置，其特征在于：包括超声波耦合超重力旋转填充床，该超声波耦合超重力旋转填充床设 有两个液体输入分布器，每个液体输入分布器通过管道连接泵的出口，该泵的进口通过管 道连接进料罐；所述超声波耦合超重力旋转填充床的液体出口下方设有废液罐或产品罐。6. -种包括上述权利要求1-4中任一超声波稱合超重力旋转填充床的气液反应系统 装置，其特征在于：包括超声波耦合超重力旋转填充床、进料泵、进料罐、气源、气体控制开 关、气体流量计和废液罐；所述进料罐通过管道与进料泵进口连接，进料泵的出口通过管道 与超声波耦合超重力旋转填充床的液体输入分布器连接；所述气源、气体控制开关和气体 流量计依次通过管道与超声波耦合超重力旋转填充床的气体进口相连接；所述超声波耦合 超重力旋转填充床的液体出口下方设有废液罐。7. -种上述权利要求1-4中任一超声波耦合超重力旋转填充床在液液反应中的应用， 其特征在于，包括如下步骤：不同液相流体自液体输入分布器按一定比例喷到旋转填充床 转子内缘，在离心力的作用下自内向外依次通过环形转子和静止叶片形成的流通通道，液 体微元与转子及叶片以及液体微元之间产生碰撞、同时在超声波的空化作用下强化液体微 元之间的接触混合过程。8. 根据权利要求7所述的应用，其特征在于：优选地，不同液体之间的体积流量比为 I: H : 50 ;更优选地，不同液体之间的体积流量比为1:1-1:30 ;最优选地，1:1-1:10 ; 优选地，不同液体之间具有互溶性；或不同液体之间发生化学反应。9. 一种上述权利要求1-4中任一超声波耦合超重力旋转填充床在气液反应中的应用， 其特征在于，包括如下步骤：液相流体自液体输入分布器喷到旋转填充床转子内缘，在离心 力的作用下自内向外依次通过环形转子和静止叶片形成的流通通道，液体微元与转子及叶 片以及液体微兀之间产生碰撞、同时在超声波的空化及微扰效应下产生细小的液体微兀， 与按一定体积流量比，自转子内缘向外或自外缘向内流动的气体进行接触混合，强化气液 接触混合过程； 优选地，气液两种流体之间的体积流量比为1:1-1000:1 ; 优选地，气液两种流体之间发生化学反应。10. -种上述权利要求1-4中任一超声波耦合超重力旋转填充床在乳化过程中的应 用，其特征在于，包括如下步骤：采用油相泵和水相泵分别将油相罐和水相罐中的油水两相 按比例通过液体输入分布器进入旋转填充床中。经液体输入分布器喷入旋转填充床的转子 的内缘，在离心力的作用下自内向外依次通过环形转子和静止叶片形成的流通通道，液体 微元与转子及叶片以及液体微元之间产生碰撞、同时在超声波的空化作用下强化液体微元 之间的接触混合过程，油水两相被进一步乳化和均一化； 优选地，整个系统中通过氮气进口通入氮气进行保护； 优选地，物料的温度通过旋转填充床的夹套来控制，生产过程温度用热水控制在 70-75。。。
【专利摘要】本发明公开了一种超声波耦合超重力旋转填充床，包括壳体、端盖、转子和传动装置；所述壳体和端盖组成密闭腔体，在该密闭腔体内设转子，在转子上设有填料环；所述转子通过转轴与密闭腔体外的传动装置连接；所述壳体上设有气体进口和液体出口；所述端盖上设有气体出口和液体输入分布器，该液体输入分布器自端盖穿入并延伸到转子中心空腔中，且靠近最内圈填料环内缘；所述填料环为直径不等的多圈反应填料环同心布置、或直径不等的多圈叶片环同心布置、或直径不等的多圈反应填料环和叶片环的组合同心布置；相邻填料环之间的环形空间内设有从端盖处穿入并延伸进来的功能性叶片。本发明提供的装置和工艺在不同超声频率下效率是无超声时的1.1～3倍，可应用于反应、乳化等过程。本发明具有设备投资少，能耗低、设备所占空间小等优点。
【IPC分类】B01J19/10, B01J8/10, B01F13/10
【公开号】CN105080436
【申请号】CN201410188846
【发明人】初广文, 宋银江, 陈建峰, 罗勇, 邹海魁
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月6日