[實用新型]制冷與微波輻照一體化的微波化學反應裝置

無效

• 申請號: 200720169652.3
• 申請日: 2007-07-10
• 公開（公告）號: CN201135886Y
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 劉偉;楊海鵬;武剛
• 申請（專利權）人: 培安儀器(北京)有限公司
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司
• 代理人: 高翔

技術領域

本實用新型涉及基礎化學研究及化工領域中的微波化學反應裝置，特別是涉及所有需要在較低溫條件下進行的微波化學的反應研究、中試和量產放大的微波化學反應裝置。

背景技術

傳統的熱化學體系中，提高化學反應速度主要靠增加反應體系溫度，但是，通過能量的傳導提高反應體系溫度的熱化學體系，溫度和能量之間成正向比例關系，即增加能量的同時溫度也會隨之提高。而反應體系溫度的提高，會出現分子穩定性降低的問題。因此，低溫條件下不足以提供充分的反應活化能，反應速度太慢，而高溫又形成對分子結構、活性、形態的破壞作用。所以在較低的安全溫度條件下，提高化學反應的產率和反應速度以及優化反應路徑一直是化學研究及化工領域的難題。

微波反應相對于普通熱化學反應具有速度快、選擇性好等優點，但目前微波化學裝置的設計，僅局限于用微波能量來取代熱傳導能量的熱化學技術思路，依然是通過增加微波功率來提高反應體系溫度。與傳統的熱化學體系同樣存在分子穩定性的問題，低溫條件下不足以提供充分的反應活化能，而高溫又形成對分子結構、活性、形態的破壞作用。雖然在此基礎上，也有提出通過預先冷卻物料的進料系統，將樣品冷卻后再送入微波腔中進行加熱的思路，也有通過增加反應容器與冷空氣的接觸面的技術思路。但在普通微波化學反應的基礎上，對物料預冷卻后進行微波輻照，不能改變微波作用下反應體系的溫度升高及波動，實際反應溫度過程及微波照射條件也根本無法量化和重現，因為微波以光速作用于反應體系，預冷卻后的物料瞬間回復到與普通微波反應初始狀態相同的常溫狀態，其后續過程等同于普通微波反應，仍然是利用微波對反應混合物質進行直接輻照，通過微波功率提高混合物溫度的模式進行反應的，其加熱方式與傳統的熱傳導加熱方式的區別并沒有發生本質的變化。

目前用于低溫微波化學反應條件研究的只有美國CEM公司的CoolMate系統，它采用夾套反應管，利用在夾套管中加入干冰-正己烷混合物來降低反應溫度，但只能進行常壓反應，并且反應管體積最大僅7mL，只能進行極微量的反應研究，而且控制反應條件的成本過高。

實用新型內容

本實用新型的目的就是針對上述現有技術的不足，提供一種制冷與微波輻照一體化的微波化學反應裝置，它能夠提供高強度、高密度的微波輻照，在大幅提高化學反應速度的同時，還能使反應體系處于低溫或超低溫條件下，從而在低溫條件下提供充分的反應活化能，提高反應速度，克服了因高溫對反應物或目標物分子結構、活性、形態的破壞作用。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：提供一種制冷與微波輻照一體化的微波化學反應裝置，它包括微波輻照腔，嵌入式微波反應容器，微波電源及磁控管，制冷裝置，所述嵌入式微波反應容器設置于微波輻照腔內，微波輻照腔與可對微波輻照腔連續制冷的制冷裝置直接相連，微波電源及磁控管與微波輻照腔相連。

作為本實用新型的一種優選，上述裝置設置了一個帶有中央處理器的控制裝置，所述微波電源及磁控管與控制裝置的中央處理器相連。

作為本實用新型的一種優選，上述制冷裝置包括順次相連的冷媒循環裝置、壓縮機和冷媒流速傳感器。

作為本實用新型的一種優選，上述嵌入式微波反應容器與微波輻照腔通過帶有微波軛流環的輸入輸出接口連接。

作為本實用新型的一種優選，上述嵌入式微波反應容器與微波輻照腔的連接接口處，設有保證微波輻照腔內冷媒流動的密封裝置。

作為本實用新型的一種優選，上述嵌入式的微波反應容器通過具有軛流環的輸入輸出接口與外部的進樣、加液、加氣、清洗、出料等裝置連接。

作為本實用新型的一種優選，上述嵌入式的微波反應容器的材料為對微波透明的耐腐蝕的PFA材料、石英或Pyrex硼化玻璃。

作為本實用新型的一種優選，上述嵌入式的微波反應容器形狀為反應釜形、U形、O形、螺旋形或雙螺旋形。

作為本實用新型的一種優選，上述微波電源及磁控管為一個或多個。

作為本實用新型的一種優選，上述微波頻率為915MHz或2450MHz。

作為本實用新型的一種優選，上述微波輻照腔外設置有保溫層。

作為本實用新型的一種優選，上述嵌入式微波反應容器與可防微波泄漏的高效無軸循環攪拌裝置相連。

作為本實用新型的一種優選，微波輻照腔充滿冷媒。

作為本實用新型的一種優選，上述保溫層為陶瓷纖維保溫層或石英纖維復合填充的保溫層。

作為本實用新型的一種優選，上述冷媒為無微波吸收的非極性低溫、超低溫流動態介質。