[實用新型]一種微波化學(xué)反應(yīng)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720173031.2
• 申請日: 2007-09-07
• 公開（公告）號: CN201108822Y
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 其魯;季宇;張敬華;晨輝;季天任;李永偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中信國安盟固利新能源科技有限公司;成都和瑞微波技術(shù)有限公司
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及微波化學(xué)反應(yīng)裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于化學(xué)合成、萃取、消解等工業(yè)化生產(chǎn)的大功率、高氣壓微波化學(xué)反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

在目前的市場上近年來，微波化學(xué)加工技術(shù)，包括微波快速合成，微波輔助的溶液萃取和微波消解等，由于其反應(yīng)速度快，時間短，產(chǎn)率高，能耗低等無可比擬的優(yōu)越性使該領(lǐng)域獲得了突飛猛進的發(fā)展。迄今為止，國內(nèi)外在這一領(lǐng)域的大量相關(guān)報道中，絕大多數(shù)屬于實驗室的研究成果，在常溫常壓條件下已有中試級的微波化學(xué)加工技術(shù)和裝置報道。而在高溫高氣壓條件下，只有容積為數(shù)百毫升級的實驗室儀器可供使用。這些儀器所選用微波功率不超過1千瓦，單個容器的容積不超過100毫升.容器分兩層，里層盛溶液的材料是采用聚四氟乙烯(TEFLON)，外層是采用一種專門的聚硫謎PEEKK圓筒，這一組合材料能保證在200℃的高溫和2.0MPa的高蒸汽壓條件下正常的微波化學(xué)反應(yīng)運用。然而，同樣這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)容積擴大到數(shù)十升時，兩種材料的圓筒國內(nèi)外至今無法解決，致使微波化學(xué)產(chǎn)業(yè)化加工技術(shù)和設(shè)備至今國內(nèi)外尚屬空白。2004年，中國科研院廣州能源研究所的樊栓獅，李棟梁，梁得青發(fā)明的專利：“高壓可視微波化學(xué)反應(yīng)裝置”(申請?zhí)枺?00410015013，公開號：1555912A)采用了將一路只有700瓦的微波功率通過微波傳輸系統(tǒng)15從不銹鋼外套的壓力容器預(yù)部送入一個僅有內(nèi)徑40毫米，外徑85毫米的耐高壓玻璃筒體容器內(nèi)，對容器內(nèi)的氣體進行微波輻射的小型微波化學(xué)反應(yīng)裝置。2006年，大連理工大學(xué)全燮等四人發(fā)明的專利：“一種壓力式微波反應(yīng)釜”(申請?zhí)枺?00610046206.3，公開號：1861249A)也采用了將一路只有700瓦的微波功率通過波導(dǎo)管直接從一個外部直徑約35CM，高約40CM的圓筒形不銹鋼壓力反應(yīng)釜的側(cè)面送入，對反應(yīng)釜里放置的石碤玻璃載物臺和塑料燒杯載液臺中的物料進行微波輻射的小型微波化學(xué)反應(yīng)裝置。

從以上介紹，目前已有的利用微波加熱的壓力容器，無論是采用聚四氟乙烯(TEFLON)做內(nèi)層，聚硫謎PEEKK圓筒做外層的市面可買到的實驗室微波化學(xué)反應(yīng)儀器，還是以上兩篇專利介紹的不銹鋼壓力容器，均是容積不大于40升的實驗室小型反應(yīng)裝置。它們共同的缺陷是：1.壓力容器的容積小，不大于40升。2.微波功率只有一路，且不大于1KW。3.壓力容器內(nèi)還需放置玻璃圓筒或塑料載物臺。4.受功率和容積限制，只適合于實驗室應(yīng)用，不可能用于中試和大量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本實用新型的任務(wù)是提供一種大功率、大容積、高氣壓的微波化學(xué)反應(yīng)裝置。

本實用新型提供的一種微波化學(xué)反應(yīng)裝置，包括微波反應(yīng)釜5和微波饋入系統(tǒng)，其特征在于，所述微波反應(yīng)釜壁為金屬，內(nèi)壁上有聚四氟乙烯內(nèi)襯。

上述微波化學(xué)反應(yīng)裝置中，所述微波反應(yīng)釜5中設(shè)有帶高壓機封8的攪拌器7。

上述微波化學(xué)反應(yīng)裝置中，所述微波反應(yīng)釜壁上設(shè)有高壓微波耦合窗16，所述微波饋入系統(tǒng)通過所述高壓微波耦合窗16將微波饋入到所述微波反應(yīng)釜5中。

進一步地，所述高壓微波耦合窗16的材料為低介電損耗材料，如石英、聚四氟乙烯等。

上述微波化學(xué)反應(yīng)裝置中，所述微波反應(yīng)釜5的容積為100-5000升。

進一步地，所述微波反應(yīng)釜5的外壁上設(shè)有散熱裝置。

進一步地，所述微波反應(yīng)釜5的外壁上設(shè)有保溫裝置。

上述微波化學(xué)反應(yīng)裝置中，所述微波反應(yīng)釜5包括頂蓋30，所述微波饋入系統(tǒng)從所述頂蓋30饋入。

上述微波化學(xué)反應(yīng)裝置中，包括至少n路微波饋入系統(tǒng)，n≥2。

進一步地，所述微波饋入系統(tǒng)的路數(shù)2≤n≤10。

進一步地，所述微波饋入系統(tǒng)的路數(shù)n＝2j+1，j為整數(shù)且j≥1，所述微波饋入系統(tǒng)包括微波饋入口，所述饋入口設(shè)置在所述微波反應(yīng)釜5的頂蓋30上正n邊形的頂點處，所述正n邊形的中心為所述頂蓋30的中心。

進一步地，所述微波饋入系統(tǒng)的路數(shù)n＝2j，j為整數(shù)且j≥1，所述微波饋入系統(tǒng)包括微波饋入口，所述饋入口以非對稱形式設(shè)置在壓力容器頂蓋30上。

進一步地，所述微波饋入系統(tǒng)包括微波發(fā)生系統(tǒng)和用于將所述微波發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的微波傳輸?shù)剿鑫⒉ǚ磻?yīng)釜5中的微波傳輸系統(tǒng)15。

進一步地，所述微波傳輸系統(tǒng)15包括沿微波傳輸方向依次設(shè)置的環(huán)行器11、電調(diào)三銷釘調(diào)配器13、匹配負載12和波導(dǎo)段14。

進一步地，所述微波發(fā)生系統(tǒng)的功率為10-300kW。

上述微波化學(xué)反應(yīng)裝置中，包括用于回收反應(yīng)過程中產(chǎn)生的蒸汽的冷凝回收系統(tǒng)20。