一种微波化学反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种大功率、大容积和高气压的微波化学反应装置，包括微波反应釜和微波馈入系统，所述微波反应釜壁为金属，内壁上有一层聚四氟乙烯内衬。本实用新型专利技术的微波化学反应装置保证了在强功率微波，２２０℃高温，２．５ＭＰＡ高蒸汽压的环境以及ｐＨ＝２－１３的强酸碱条件下实现微波溶液化学合成，萃取，消解等快速反应和加工；本实用新型专利技术还采用自动控制系统实时对溶液微波化学反应全程温度，压力和微波功率进行监控，保证控制反应溶液需要的处理温度和压力分布，达到最佳处理效果并保证整体系统工作稳定，安全可靠，使目前国内外只能在实验室里同等温度压力条件下实现１００毫升级溶液的微波化学反应放大到５００升以至５０００升级的工业化生产水平。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微波化学反应装置
，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。
技术介绍
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圓筒，这一组合材料能保证在200。C的高温和2.0 MPa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，梁得青专利技术的专利"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 顶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 工大学全燮等四人专利技术的专利"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的圓筒形不锈钢压力反应釜的侧面送入，对反应釜里放置的石硖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l.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。
技术实现思路
因此，本技术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。本技术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 波反应爸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，所述微波反应爸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^f敫波馈入系统的路数2《n < 10。进一步地，所述微波馈入系统的路数n=2j+l, j为整数且j》1，所述 微波馈入系统包括;腺波馈入口 ，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中的孩i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ll、电调三销钉调配器13、匹配负载12和波导段14。进一步地，所述孩i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。上述微波化学反应装置中，还包括微波控制装置和设置在所述高压微 波反应釜5中的传感器，所述微波控制装置根据所述传感器的测量结杲， 控制所述微波馈入系统馈入微波的功率。进；步地，所迷传惑器色括温度传感器17和压力传感器18。上述微波化学反应装置中，还包括进出料系统，所述进出料系统控制 反应物进入和排出所述高压微波化学反应釜。本技术的微波化学反应装置，微波在高气压和强酸碱的压力容器 中与化学溶液相互作用，实现微波快速合成、微波辅助溶液萃取和微波消 解等化学加工。本技术的结构保证了在强功率微波，220。C高温， 2.5MPA高蒸汽压的环境以及PH = 2-13的强酸碱条件下实现微波溶液化 学合成，萃取，消解等快速反应和加工；本技术还采用自动控制系统 实时对溶液微波化学反应全程温度，压力和微波功率进行监控，保证控制 反应溶液需要的处理温度和压力分布,达到最佳处理效果并保证整体系统 工作稳定，安全可靠，使目前国内外只能在实验室里同等温度压力条件下实 现100毫升级溶液的微波化学反应放大到500升以至5000升级的工业化 生产水平。附图说明以下，结合附图来详细说明本技术的实施例，其中6图1为微波化学反应装置的侧视图；图2为微波化学反应装置的俯视图；图3为微波化学反应装置的微波传输系统；图4为微波化学反应装置的微波反应釜；图5为微波反应釜顶盖；图6为微波化学反应装置的控制系统结构图。附图标记1-料斗2-溶液泵3-溶液输送管道4-进料阀门5-微波反应釜6-总控制台7-搅拌器8-高压才几封10-微波发生器11-环行器12-匹配负载13-电调三销钉调配器14-波导15-微波传输系统16-微波耦合窗17-温度传感器18-压力传感器19-;改气阀门20-冷凝回收系统21-回收容器22-出料阀门23-出料桶24-安全阀门25-反应釜支持块26-清洗人孔27-排风装置28-楼梯30-反应釜顶盖31-反应釜底盘32-《鼓波源接口33-搅拌器接口34-进料接口35-回收冷凝系统^妄口36-压力传感器接口37-温度传感器接口38-安全保护阀门接口39-出料接口40-微波功率探测接口41-搅拌系统42-锚式搅拌器43-高压机封的中轴44-减速电才几45-冷却水管46-保温夹层47-不锈钢护套48-反应釜支持点49-工作平台具体实施方式图1-图6给出了一种微波化学反应装置，包括三个程控微波源、三路 微波传输系统15、以及一个微波反应釜5,该装置中，3个10kW/2450MHz 的程控微波源10-1、 10-2、 10-3分别通过三路微波传输系统15从微波反 应釜5的顶盖30馈入微波反应釜5中。 一般来说，微波源10的功率在 10-300kW都可以，输入的孩b皮路数l-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，内壁上覆盖有聚四氟乙烯内衬。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：其鲁，季宇，张敬华，晨辉，季天任，李永伟，
申请(专利权)人：中信国安盟固利新能源科技有限公司，成都和瑞微波技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]