[实用新型]功率可调微波化学反应器

说明书

技术领域

本实用新型功率可调微波化学反应器涉及的是一种实验室用微波催化化学反应装置，以微波作为催化手段，适用于无机化学、有机化学、生物化学、药物化学、石油化学、食品科学、军事化学、材料学等各个领域内催化无机化学、有机化学、生物化学反应过程和溶剂萃取过程。

背景技术

微波化学是上世纪八十年代末开始在世界范围内新兴起的边缘科学，许多化学反应在微波场内进行时与常规条件下进行时相比，反应速度、反应选择性、产品收率可以获得极大改善。高效快速的化学反应是节能的，同时也会减少对环境的污染，因此也是环保的。

国内外已有多家公司生产了多种型号的微波化学反应器供化学研究者运用，就其结构而言，以炉式结构居多，其造价低廉、使用方便、易于普及、应用面广。但是缺点在于：

1、磁控管输出微波辐射的功率是固定不变的；

2、装置输出微波平均功率的大小依靠通断方式来选档实现；

3、当需要较低的平均功率的微波输出时，其微波辐射是间断不连续工作的；

4、对于要求良好重复性的实验，很难得到理想的实验结果；

5、通用的搅拌装置和回流冷凝装置组合与微波炉相配合的操作性差、使用很不方便；

6、化学反应中难以避免产生的腐蚀性气体或试剂的滴漏，容易造成设备腔体腐蚀和电气元件的寿命降低、损坏，甚至发生事故。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种功率可调微波化学反应器，是一种微波输出功率的大小连续可调的微波化学反应器。

本实用新型功率可调微波化学反应器是采取以下技术方案实现的：功率可调微波化学反应器包括振荡源、反应腔和反应条件控制装置。

所述的振荡源采用2M210型磁控管，采取了由一个控制电路同时控制灯丝电源和阳极电源的技术方案，变微波辐射断续工作方式为微波输出功率0～700W连续可调。

反应腔具有腔体和腔门，腔体底部设有保护底板，保护底板中部设有盘架，盘架上设有反应容器，腔体顶部设有两个截止波导，既方便于反应装置穿过腔体，同时阻止微波泄出；截止波导为主截止波导和导气截止波导，所述的反应容器可以为单颈烧瓶，当需要通入惰性保护气时，可以采用二颈烧瓶；直接管穿过腔体顶部的主截止波导插入反应容器中颈，反应容器的直接管中设有底部带搅拌桨的搅拌棒，直接管上部设有接管，接管按照需要可为二口或三口，用于接插回流冷凝装置、加料装置和搅拌装置等。反应容器的侧颈上配有可熔性聚四氟乙烯PFA导气管与玻璃套管组合，PFA导气管穿过导气截止波导通往腔外。

所述的保护底板为聚四氟乙烯底板，盘架为聚四氟乙烯盘架，盘架的高度可以调节。

反应条件控制装置包括控制显示板、电源和键盘，控制显示板设置在腔体的腔门右侧，控制显示板上设有控制电路、液晶显示屏、数字键、功能键、功率调节旋钮、功率指示仪和门开关按键。所述的功能键包括反应时间选择键、暂停键、清除键、启动键等。操作者通过键盘设置操作时间、控制微波系统的启动或停止。控制电路包括单片机、继电器和照明灯，控制电路的核心是单片机，单片机接受键盘指令后，显示屏显示功能指令和数据，继电器执行微波系统的运行、暂停和停止，通过功率调节旋钮调节所需的微波输出功率，功率指示仪显示微波输出功率的即时值，继电器同时控制照明灯的开关。运行时间之精确度为秒级。控制系统设有专门的安全回路，当门被打开时，自动切断微波输出，并有警告蜂鸣声。

所述的微波系统的运行时间由单片机(KZ205)控制，精确度为秒级。

在使用时搅拌棒与搅拌机连接，接管与冷凝回流装置或加料装置连接，惰性保护气通过PFA导气套管组合导入反应容器。

工作过程：当微波反应器腔体内放入反应介质后，关上腔门设定反应时间，启动后灯丝电源、安全电路、控制电路工作，LED数码管显示屏显示运行时间剩余值。调节功率调节旋钮，使可调阳极电源有电压输出，当阳极电压达到一定数值时，磁控管开始有微波功率输出，对反应介质进行催化反应，操作者根据反应需要参考功率表的显示以手动方式调节输出功率的大小。当设定的反应时间运行完毕，反应器自动关机。当反应中途需要停机，以“暂停”键停止微波功率输出，计时中断，此时可以打开腔门作必要的临时处理。再次启动后反应器按原先调节好的功率输出微波，倒计时继续，直至运行计时完毕。