[發明專利]一種化學反應設備及該設備在化學反應中的應用

有效

• 申請號: 200910088807.4
• 申請日: 2009-07-20
• 公開（公告）號: CN101954266A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 李云龍;朱純峰;童揚傳
• 申請（專利權）人: 北京思踐通科技發展有限公司
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12;B01J19/18
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳小蓮;王鳳桐

技術領域

本發明涉及一種化學反應設備，還涉及該化學反應設備在化學反應中的應用。

背景技術

微波是一種波長介于紅外光波和無線電波的波長之間，即波長在1mm-100cm范圍內的電磁波。

微波具有無溫度梯度的“體相加熱”特點，可以快速均勻加熱物料，其特點是熱效率高、無污染。此外，微波還具有直接作用于反應分子而引起的特殊的“非制熱效應”。實驗證明，微波能夠改變化學反應的歷程、降低反應活化能、加快合成速度、提高平衡轉化率、減少副產物、改變產物立體選擇性等特殊效應。正是由于微波對化學反應特殊的促進作用，使得微波應用于化學反應不僅具有重大的理論研究意義，同時還具有巨大的工業應用潛力。

由于微波的上述特點，近年來，微波作為一種高效、清潔的加熱手段和化學反應手段得到了廣泛研究與應用。但是，由于微波穿透距離短，在連續的微波照射下物料容易形成熱點，反應溫度不易控制；微波腔內的反應器對高粘度物料傳送困難且混合均勻性差。上述原因導致目前應用于化學反應的微波裝置無法實現大規模工業化而只能停留在實驗室研究的階段。

CN2821468Y公開了一種微波處理器，該微波處理器包括至少一個盒形腔體，盒形腔體的兩相對的側端面中間部位設置有管道接口，位于盒形腔體的另兩相對的側端面中的一個側端面封閉，相對于該封閉端面的側端面為法蘭接口，該法蘭接口與微波發生裝置相接；供被加熱流體通過的管道穿設于盒形腔體內，管道的兩端從管道接口伸出。這種處理器可以多個(≤15個)相連，形成一個長的反應器，同時腔體中可以并列設置多根管道。這種裝置雖然考慮到了微波的穿透距離短的問題，但是仍然未能解決在微波連續輻射的情況下，物料溫度不可控性的問題，所以只能用來對流體進行加熱，而不能應用于在連續微波照射下需要控制溫度的化學反應中。

CN1091394C公開了一種流體處理專用工業微波爐，它包括設有微波輸入口及流體進、出口和工作門的微波諧振腔，以及分別設于流體進口處和出口處的密封屏蔽器，諧振腔內設有專供流體在微波場中充分產生物化反應的流體環形器，諧振腔上部和下部分別設有與流體進、出口相連接的保證流體能按工藝要求連續給入和排出的裝置。雖然該裝置保證了物料的連續供給和連續排出，但只能對流體進行加熱，同樣不能應用于在連續微波照射下需要控制溫度的化學反應中。

CN?2813090Y公開了一種微波反應器，該微波反應器能連續地進行有機化學合成；它利用微波發生器所產生的微波對諧振腔中有機混合物加熱。諧振腔通過三個連接端法蘭，其中一個法蘭與能夠使微波通過的隔板及微波發生器密封連接；另一個法蘭與進料管相連；第三個法蘭與盤管換熱器密封連接。盤管換熱器將多余的反應熱量轉移，保證反應在設定的溫度、壓力范圍內進行。該反應器雖然一定程度上可以控制反應溫度，但諧振腔體積較小，物料在微波照射下的時間比較短，不能保證反應的充分性和產物的收率。另外該反應器不適用于高粘度的物料。

CN?101400195A公開了一種微波加熱裝置，該裝置包括微波照射腔、物料管和換熱管。物料管穿設于微波照射腔中，換熱管設置在物料管內，并且從物料管的管口或管壁進入和引出。該發明提供的微波加熱裝置可以在連續微波照射下控制物料管中的物料的溫度，在一定程度上實現了溫度控制。但是該反應體系難以適用于高粘度、半固態和容易形成結垢物料的化學反應，不能有效地應用多相催化反應，面臨管道清垢和檢修方面的問題；同時該反應體系在用于物料發生反應后產生氣體副產物的化學反應時，不能及時排出所產生的氣體，因而會影響產物的收率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種化學反應設備，該化學反應設備可以適用于各種液體物料在其中進行化學反應，尤其可以適用于高粘度、半固態和容易形成結垢的物料在其中進行化學反應，特別是，本發明的化學反應設備對于多相反應或多相催化反應也具有很好的適用性。

本發明提供了一種化學反應設備，該化學反應設備包括微波輻照裝置和化學反應裝置，所述的微波輻照裝置包括微波發生裝置和微波輻照腔，其中，所述化學反應裝置包括槽體以及物料流動控制裝置，所述槽體的至少一部分位于所述微波輻照腔中。

本發明還提供了本發明的化學反應設備在化學反應中的應用。

本發明提供的化學反應設備，適用于各種液體物料在其中進行化學反應，尤其適用于高粘度、半固態和容易形成結垢物料的化學反應以及多相反應和多相催化反應。同時，將本發明的化學反應設備應用于產生氣體副產物的化學反應時，可以及時排出氣體，降低槽體中反應副產物的濃度，因此可以推動化學反應平衡向產物方向移動，從而提高反應物的轉化率和產品的收率。