[实用新型]一种微波化学反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微波化学反应装置技术领域，特别涉及一种用于化学合成、萃取、消解等工业化生产的大功率、高气压微波化学反应装置。

背景技术

在目前的市场上近年来，微波化学加工技术，包括微波快速合成，微波辅助的溶液萃取和微波消解等，由于其反应速度快，时间短，产率高，能耗低等无可比拟的优越性使该领域获得了突飞猛进的发展。迄今为止，国内外在这一领域的大量相关报道中，绝大多数属于实验室的研究成果，在常温常压条件下已有中试级的微波化学加工技术和装置报道。而在高温高气压条件下，只有容积为数百毫升级的实验室仪器可供使用。这些仪器所选用微波功率不超过1千瓦，单个容器的容积不超过100毫升.容器分两层，里层盛溶液的材料是采用聚四氟乙烯(TEFLON)，外层是采用一种专门的聚硫谜PEEKK圆筒，这一组合材料能保证在200℃的高温和2.0MPa的高蒸汽压条件下正常的微波化学反应运用。然而，同样这种结构，当容积扩大到数十升时，两种材料的圆筒国内外至今无法解决，致使微波化学产业化加工技术和设备至今国内外尚属空白。2004年，中国科研院广州能源研究所的樊栓狮，李栋梁，梁得青发明的专利：“高压可视微波化学反应装置”(申请号：200410015013，公开号：1555912A)采用了将一路只有700瓦的微波功率通过微波传输系统15从不锈钢外套的压力容器预部送入一个仅有内径40毫米，外径85毫米的耐高压玻璃筒体容器内，对容器内的气体进行微波辐射的小型微波化学反应装置。2006年，大连理工大学全燮等四人发明的专利：“一种压力式微波反应釜”(申请号：200610046206.3，公开号：1861249A)也采用了将一路只有700瓦的微波功率通过波导管直接从一个外部直径约35CM，高约40CM的圆筒形不锈钢压力反应釜的侧面送入，对反应釜里放置的石碤玻璃载物台和塑料烧杯载液台中的物料进行微波辐射的小型微波化学反应装置。

从以上介绍，目前已有的利用微波加热的压力容器，无论是采用聚四氟乙烯(TEFLON)做内层，聚硫谜PEEKK圆筒做外层的市面可买到的实验室微波化学反应仪器，还是以上两篇专利介绍的不锈钢压力容器，均是容积不大于40升的实验室小型反应装置。它们共同的缺陷是：1.压力容器的容积小，不大于40升。2.微波功率只有一路，且不大于1KW。3.压力容器内还需放置玻璃圆筒或塑料载物台。4.受功率和容积限制，只适合于实验室应用，不可能用于中试和大量生产。

发明内容

因此，本实用新型的任务是提供一种大功率、大容积、高气压的微波化学反应装置。

本实用新型提供的一种微波化学反应装置，包括微波反应釜5和微波馈入系统，其特征在于，所述微波反应釜壁为金属，内壁上有聚四氟乙烯内衬。

上述微波化学反应装置中，所述微波反应釜5中设有带高压机封8的搅拌器7。

上述微波化学反应装置中，所述微波反应釜壁上设有高压微波耦合窗16，所述微波馈入系统通过所述高压微波耦合窗16将微波馈入到所述微波反应釜5中。

进一步地，所述高压微波耦合窗16的材料为低介电损耗材料，如石英、聚四氟乙烯等。

上述微波化学反应装置中，所述微波反应釜5的容积为100-5000升。

进一步地，所述微波反应釜5的外壁上设有散热装置。

进一步地，所述微波反应釜5的外壁上设有保温装置。

上述微波化学反应装置中，所述微波反应釜5包括顶盖30，所述微波馈入系统从所述顶盖30馈入。

上述微波化学反应装置中，包括至少n路微波馈入系统，n≥2。

进一步地，所述微波馈入系统的路数2≤n≤10。

进一步地，所述微波馈入系统的路数n＝2j+1，j为整数且j≥1，所述微波馈入系统包括微波馈入口，所述馈入口设置在所述微波反应釜5的顶盖30上正n边形的顶点处，所述正n边形的中心为所述顶盖30的中心。

进一步地，所述微波馈入系统的路数n＝2j，j为整数且j≥1，所述微波馈入系统包括微波馈入口，所述馈入口以非对称形式设置在压力容器顶盖30上。

进一步地，所述微波馈入系统包括微波发生系统和用于将所述微波发生系统产生的微波传输到所述微波反应釜5中的微波传输系统15。

进一步地，所述微波传输系统15包括沿微波传输方向依次设置的环行器11、电调三销钉调配器13、匹配负载12和波导段14。

进一步地，所述微波发生系统的功率为10-300kW。

上述微波化学反应装置中，包括用于回收反应过程中产生的蒸汽的冷凝回收系统20。