一种超重力微波耦合反应系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种超重力微波耦合反应系统及方法，可以克服现有技术的不足，解决目前的超重力设备难以对高熔点、高粘度物料进行处理，导致物料易结块、易堵塞、难流动的问题，本发明专利技术通过微波装置耦合超重力装置进行补热的方式来保持物料温度不下降的。本发明专利技术所设计的超重力装置，在强大的离心力环境下，能够在及时补热的情况下完成传质过程，分子扩散和相间传质过程比常规重力场下的要快得多，巨大的剪切力能够将液体撕裂成微米甚至纳米级的液膜、液线和液滴，产生巨大且能快速更新的相界面，强化传质过程，可使产物的分离效率提升50％以上。上。上。

【技术实现步骤摘要】
一种超重力微波耦合反应系统及方法


[0001]本专利技术涉及反应器
，更具体的，涉及一种超重力微波耦合反应系统及方法。

技术介绍

[0002]超重力技术是新一代的化工过程强化技术，它可以通过高速旋转所产生的强大离心力场来模拟超重力环境，从而实现极大的强化传质和混合，已经在强化传质以及混合等化工过程中有成功且广泛的应用。超重力技术利用旋转造成稳定的可以调节的离心力场，它采用旋转的环状多孔填料床代替垂直静止的填料塔，使得气液两相在旋转填料层中充分接触，从而完成传质和传热。微波加热作为一种新型加热方式，具有加热速度快、可控性强、清洁无污染等优点，正得到越来越多的关注。微波加热属于体加热方式，即微波直接作用于极性分子，使分子通过振动、碰撞来产生热量，从而直接将电磁能转化为热能。微波加热时，热量由物料内部直接产生，而不是像传统加热时，热量由物料表面通过热传导的方式传递到物料内部，这样就能大大提高加热效率，而且还可以避免传统加热方式中物料由表及里的温度梯度，达到比较均匀的加热效果，从而提高了反应进行的可靠性。将超重力技术和微波技术结合制成超重力微波耦合反应器，可以结合二者的优势和特点，进一步降低能耗、提高效率、降低污染。但是现在的超重力微波反应器，在处理一些需要预热的物料时，流体在接触填料时自身的热会通过热传导损失，一些熔点高、粘度高的流体在这种情况下就容易发生凝固、结块堵塞等现象。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种可用于处理熔点高、粘度高流体的超重力设备。该设备解决了目前的超重力设备难以处理高粘度、高熔点物料工艺的问题，能够实现在超重力设备中物料能够及时补充热量，保证物料温度不下降。解决了高粘度、高熔点物料在超重力设备中易结块、易堵塞、难流动的问题，使得超重力设备可以处理高粘度、高熔点物料工艺。
[0004]为了解决上述问题中的至少一个，第一方面，本专利技术提供一种超重力微波耦合反应系统，包括：超重力装置以及微波装置；
[0005]所述超重力装置包括反应腔和设于所述反应腔内部的剪切单元，所述剪切单元用于将导入所述超重力装置的反应物料剪切为微纳尺度的流体微元，所述反应物料粘度以及熔点高于设定阈值；
[0006]所述微波装置固定在所述超重力装置壳体外表面，所述微波发生器可向所述超重力装置内馈入微波，用于对所述流体微元进行补热。
[0007]进一步地，所述超重力微波耦合反应系统还包括：电磁感应线圈，所述电磁感应线圈与所述剪切单元连接，用于对所述剪切单元以及所述剪切单元内的反应物料进行加热。
[0008]进一步地，所述微波装置还包括微波控制器，所述微波控制器用于控制所述微波
发生器的功率。
[0009]进一步地，所述剪切单元包括：
[0010]一对转盘，并且所述一对转盘相对设置，所述一对转盘之间形成环绕其中央区域设置的环状剪切空间，所述转盘外表面设置所述电磁感应线圈；
[0011]剪切填料，各自固定在其中一个转盘的一侧表面上，并填充于所述剪切空间内；
[0012]液体分布器，插入所述中央区域，并可向所述剪切空间喷射所述反应物料。
[0013]进一步地，所述剪切单元还包括转轴和电机，所述电机驱动所述转轴转动，所述一对转盘中的其中一个与所述转轴的自由端结合固定。
[0014]进一步地，所述微波装置包括一个或多个。
[0015]进一步地，所述超重力装置的气体出口处连接一真空泵。
[0016]进一步地，所述微波发生器的功率在100W
‑
6000W。
[0017]进一步地，所述电磁感应线圈加热阈值为200KW。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种基于上述超重力微波耦合反应系统的超重力微波耦合反应方法，包括：
[0019]启动电磁感应线圈以及微波装置，对超重力装置进行加热；
[0020]通过加热后的液体分布器将反应物料喷射至加热后的剪切填料，所述反应物料粘度以及熔点高于设定阈值；
[0021]所述反应物料被所述剪切填料剪切为微纳尺度的流体微元后从液体出口导出。
[0022]本专利技术的有益效果
[0023]本专利技术提供一种超重力微波耦合反应系统及方法，可以克服现有技术的不足，解决目前的超重力设备难以对高熔点、高粘度物料进行处理，导致物料易结块、易堵塞、难流动的问题，本专利技术通过微波装置耦合超重力装置进行补热的方式来保持物料温度不下降的。本专利技术所设计的超重力装置，在强大的离心力环境下，能够在及时补热的情况下完成传质过程，分子扩散和相间传质过程比常规重力场下的要快得多，巨大的剪切力能够将液体撕裂成微米甚至纳米级的液膜、液线和液滴，产生巨大且能快速更新的相界面，强化传质过程，可使产物的分离效率提升50％以上。
[0024]同时电磁感应线圈耦合微波可以帮助控制反应器内的电磁场，从而增强反应器的稳定性，此外，微波和电磁感应线圈可以提供额外的激发能量，从而加速反应器内的化学反应，于此同时借助于超重力超强的传质效应，可以在瞬间将激发能量传递到整个反应器中的每一个局部区域，极大地提高了反应的效率，使得反应分子处于持续性的活跃状态，同时由于单一激发源激发出的能量使得大部分分子具备共振效应，从而虽然产生分子级震动，但是震动频率和方向均一致，导致分子间接触机会不大，本申请通过电磁感应线圈1
‑
5耦合微波，形成了多种激发源，激发源的种类和参数各不相同，从而可以避免共振效应，每个分子产生的振动更加具有随机性，大大提高了分子级别的分子表面接触的机会，极大地提高了反应效率。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅
是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施方式中超重力微波耦合反应系统的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施方式中超重力微波耦合反应系统的整体结构示意图；
[0028]附图说明：1
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1、壳体；1
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2、电机；1
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3、液体分布器；1
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4、物料进口；1
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5、电磁感应线圈；1
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6、反应腔；1
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7、剪切填料；1
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8、微波发生器；1
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9、微波控制器；1
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10、液体出口；1
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11、气体出口。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超重力微波耦合反应系统，其特征在于，包括：超重力装置以及微波装置；所述超重力装置包括反应腔和设于所述反应腔内部的剪切单元，所述剪切单元用于将导入所述超重力装置的反应物料剪切为微纳尺度的流体微元，所述反应物料粘度以及熔点高于设定阈值；所述微波装置固定在所述超重力装置壳体外表面，所述微波发生器可向所述超重力装置内馈入微波，用于对所述流体微元进行补热。2.根据权利要求1所述的超重力微波耦合反应系统，其特征在于，所述超重力微波耦合反应系统还包括：电磁感应线圈，所述电磁感应线圈与所述剪切单元连接，用于对所述剪切单元以及所述剪切单元内的反应物料进行加热。3.根据权利要求1所述的的超重力微波耦合反应系统，其特征在于，所述微波装置还包括微波控制器，所述微波控制器用于控制所述微波发生器的功率。4.根据权利要求2所述的超重力微波耦合反应系统，其特征在于，所述剪切单元包括：一对转盘，并且所述一对转盘相对设置，所述一对转盘之间形成环绕其中央区域设置的环状剪切空间，所述转盘外表面设置所述电磁感应线圈；剪切填料，各自固定在其中一个转盘的一侧表面上，并填充于所述剪切空间内；液体分布器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝昌，张书阳，初广文，邹海魁，张亮亮，罗勇，陈建峰，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：