[发明专利]一种微波化学反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用微波给体系提供能量的常压化学反应器。

背景技术

微波可以显著地提高某些化学反应的速度。目前，文献报导的绝大部分利用 微波技术进行的化学反应都在商业化的家用微波炉内完成，这种微波炉造价低， 体积小，适合于各种实验室的应用。然而文献报导的微波化学反应器在三方面存 在明显的缺陷：①输出功率是微波炉制造厂设计定型的(以下称默认功率)，通 过调节微波输出通和断的时间改变平均输出功率。也就是说在微波输出“通”的 时间段内以默认功率输出；而在“断”的时间段内以零功率输出，不同的平均输 出功率实则上是默认功率和零功率按时间权重的平均值；②微波炉腔内的功率 分布是不均匀的，集中在底部托盘附近；③反应器内的反应物对微波能量的吸 收也是不均匀的，靠近瓶壁比近中心的多。

微波化学反应器应该具有下列性能：①功率连续可调，②输出不同水平的 恒定功率(不是平均功率)；③控制恒温，其精度＜±1℃；④具有可调速并显 示搅拌速度的机械搅拌器；⑤显示微波功率；⑥微波炉炉腔内功率分布均匀； ⑦通过计算机采样、记录反应过程中的各项参数；⑧微波泄漏符合国家标准。 但是目前市售的微波化学反应器难于全面地满足上述要求，为此重点从改善上述 三方面的缺陷着手，设计了对家用微波炉改造的方案，改造后的微波化学反应器， 明显消除了这三方面的缺陷，其功能可满足以上八项要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题重点是改善上述微波化学反应器在三方面 存在的明显缺陷，功能可满足以上八项要求的微波化学反应器。

本实用新型所采用的技术方案是：①调控部分：可连续改变恒定输出功率 (不是平均功率)的工作模式，不采取必须经专业微波炉制造厂专门设计制造调制 磁控管阳极高压的办法，而是用连续改变微波电源变压器的输入电压的方法，并 采用智能功率/电能等多功能测量仪显示和传送功率数据；在恒温的工作模式工 作，不同于文献报导的在默认功率和无零功率之间切换，而是在通过事先设置调 压变压器的高低两种输出电压之间切换，从而减小了功率的波动范围；将原转盘 更换成铝制不规则形状风扇叶片组成风扇电机组合，改善微波功率在炉腔内分布 的均匀性；采用具有可调速并显示搅拌速度的机械搅拌器以改善反应器内的反应 物对微波能量的吸收的均匀性，提高实验条件的重现性；最后通过计算机采样、 记录反应过程中的各项参数(功率，温度，转速等)；②反应器部分：在微波炉 的炉腔上壁开孔，用于安装三口瓶；搅拌叶片和搅拌叶片组合件安装在三口瓶中 间的口；搅拌器上装有测速传感器；玻璃直形冷凝管和测、控温传感器组合分别 安装在三口瓶的两个侧口；三口瓶被固定在炉腔底部的直径为4.5cm的聚四氟 乙烯螺旋升降台上；搅拌器安装在搅拌器支持架上。

本实用新型微波的恒定功率输出不是平均功率输出，而是恒定的微波功率。 在这种工作状态下，通过调压变压器对微波电源变压器的输入电压实施调制，在 一定范围内使磁控管输出不同水平的、恒定的微波功率。这种恒定功率状态，可 供研究恒定微波功率作用下体系自身能够维持一定温度，例如稀溶液的沸点温度 时在不同水平的恒定功率对沸点状态下体系变化的影响。本技术提供另一种模式 是调控体系在恒定温度下反应。在这种模式下，智能温度控制器根据铂电阻温度 计传送的信号控制调压变压器的输出电压在预先设置的高低两种电压之间切换 (设置的高电压可使体系升到稍高于设定的温度，而低电压可使体系温度降到稍 低于设定的温度)，这样可以减小功率起伏变化的幅度。

本实用新型的有益效果是，改造后的微波炉不但便于加料、冷凝、回流、搅 拌、测温等操作，而且装卸也很方便。为了减少微波泄漏，微波炉的炉腔上壁开 孔处用铝箔防护。经过MHJ-2型微波漏能测试仪测定，开孔处的微波泄漏量小于 0.3mW/cm²，低于国家安全标准1mW/cm²。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是反应器简图；

图2是微波化学反应器的测量、控制和供电仪表示意图。