[實用新型]一種微波化學反應放大裝置

無效

• 申請號: 200720169653.8
• 申請日: 2007-07-10
• 公開（公告）號: CN201076816Y
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 楊海鵬;劉偉;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;H05B6/64
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司
• 代理人: 張春媛

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，具體涉及所有微波化學反應的研究、中試和量產的微波輻照腔放大裝置。

背景技術

微波化學反應相對于普通熱化學反應具有速度快、選擇性好等優點，但鑒于2450/915MHz的微波對水的穿透半徑僅2.5/6.7cm，受微波穿透能力的限制，微波化學反應從實驗室的方法研究到小批量的中試放大重現研究條件已經相當困難，至于按研究條件批量放大或量產等實際應用則更加難以達到反應條件的基本要求。另外，類似家用微波爐結構(立方體、長方體、圓柱體微波腔)的多模微波裝置，會在微波腔中發生復雜的入射微波及多級反射微波相互疊加諧振的現象，產生大量諧波，造成微波頻率的雜亂和不穩定，并在腔內形成不規律的冷點和熱點，從而嚴重影響到微波化學作用的穩定性和一致性。

目前用于精確微波化學反應條件研究的，主要有美國CEM公司的DISCOVER系列及瑞典BioTage公司的Inatiator單膜微波反應器，其微波頻率相對穩定，但反應體積最大僅20mL(BioTage)、125mL(CEM)。微波放大反應裝置目前主要是類似于家用微波爐的多模微波裝置，爐腔體積從15L的家用微波爐到80L的工業微波爐，反應器體積最大10L。但是，如前所述的微波穿透性問題以及多模微波頻率的不穩定性帶來的冷點和熱點問題，決定了多模微波裝置也無法真正用于反應放大。

也有在大體積微波反應裝置上安裝多個(比如15個)微波磁控管以提高功率、增加微波輻照角度的嘗試，但該類裝置增加的不同微波源間的微波諧振，不但會產生更多的不規律的冷點和熱點，還會產生因為微波磁控管之間相互照射導致磁控管老化加快的問題，并且依然無法解決反應釜體積和微波穿透性之間的矛盾。

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，提供一種微波化學反應的放大裝置，在擴展和放大微波輻照腔，重現實驗室微波反應條件時，仍能穩定保持實驗室微波反應條件，提供高頻率穩定性、高功率密度、高Q因子的微波輻照，并能有效克服傳統微波腔中因相互疊加諧振而產生的大量諧波，從而使微波頻率更加穩定，并消除輻照腔內形成的不規律的冷點和熱點，同時也克服了因微波磁控管之間相互照射導致磁控管老化加快的問題。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：提供一種微波化學反應放大裝置，包括上出入口，微波輻照腔和下出入口，所述微波輻照腔是由2層以上的多角形或環形波導腔環繞形成多角柱形或圓柱形的層狀微波輻照腔，所述多角形或環形波導腔以層疊的“積木式”結構設置。

作為上述一種微波化學反應放大裝置的優選，上述每層多角形或環形波導腔均裝置有獨立的微波電源和磁控管。

作為上述一種微波化學反應放大裝置的優選，上述波導腔的各層連接處采用楔扣結構、齒狀結構或凸凹交錯結構相連，并以能有效防止微波泄漏的鋁箔膠帶封口。

作為上述一種微波化學反應放大裝置的優選，上述每層波導腔的微波功率的可調幅度均為0-2500W(915MHz)或0-900W(2450MHz)。

作為上述一種微波化學反應放大裝置的優選，上述多角形或環形波導腔是根據頻率為915MHz或2450MHz的微波波長設置的符合TE_10L高頻率穩定性、高功率密度、高Q因子單模微波特征的相位匹配單向疊加回路波導腔。

作為上述一種微波化學反應放大裝置的優選，上述每層多角形或環形波導腔內壁，設有根據頻率為915MHz或2450MHz的微波特征設置的微波饋口。

作為上述一種微波化學反應放大裝置的優選，上述各層波導腔的連接處的外側，均設有填充高效微波吸收材料(如SiC)的塑料或橡膠密封圈。

作為上述一種微波化學反應放大裝置的優選，上述微波電源和磁控管均與控制裝置的中央處理相器連接。

作為上述一種微波化學反應放大裝置的優選，上述各層波導腔的連接處的外側，裝置有可迅速探測到非常微弱的微波泄漏引起的溫度變化的溫度傳感器，并與所述塑料或橡膠密封圈緊密相連，該溫度傳感器與控制系統的中央處理器的相應接口相連。

作為上述一種微波化學反應放大裝置的優選，上述控制裝置中央處理器帶有多個信號接口，用于連接溫度、壓力、PH計、流量、流速等傳感器和控制裝置，中央處理器用于寫入程序控制軟件對各種反應參數進行統計、計算、數據處理，并通過PID方式分別控制每層波導腔的微波功率，從而準確控制反應參數。

與現有技術相比，本實用新型采用上述技術方案的有益效果在于：