一种微波加热装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种微波加热装置，所述装置包括：微波反应器；以及微波发生及传输装置，该微波发生及传输装置按微波传导顺序包括：微波源、环形器、水负载、定向耦合器、三销钉自动调节器以及波导，在波导段，采用矩形波导或圆形波导转化为同轴传输的形式，以一探针从微波反应器的一端探入反应器内，而将微波溃入反应器中。本实用新型专利技术的装置，反应器内微波分布较均匀，且装置密封性好，可将本实用新型专利技术的装置切实应用于任何利用微波进行加热的反应。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是关于一种微波加热装置，特别是指一种利用微波加热的反应装置。
技术介绍
微波具有波长短(Im Imm)、频率高(300MHz 300GHz)、量子特性等明显特征。微波加热的基本原理是带电粒子的传导和电介质极化。离子传导机制是指介质内的离子在电磁场中产生迁移电流而产生热。电介质极化机制是指在电磁场作用下，极性分子从随机分布状态转向依据电磁场的极性排列取向。在微波高频电磁场的作用下，这些取向运动依随交变电磁的频率不断变化，造成分子的剧烈运动和碰撞摩擦，从而产生热量，导致电场能转化为介质内的热能。非极性分子由于内部电荷分布均匀则不被微波加热。微波加热具有穿透性、瞬时性和选择性加热的特点，且热量损失小、操作方便、清洁卫生无污染，已在生活生产中得到广泛应用。传统的微波加热技术主要是用于加热食品，近年来，随着微波加热技术的发展，将微波加热技术应用于化工工业上的报道日益增多。目前所报道的微波加热装置大多是利用一封闭腔体作为微波加热腔，可将微波源直接放置于加热腔壁上，或在加热腔壁上开设波导口，微波通过波导口向加热腔内辐射。一般来说，采用这种微波通过加热腔周壁向腔内辐射的方式，腔内微波场分布较不均匀，中间最强，边上弱，基本呈正弦分布。另外微波加热腔中的微波场分布还与微波输入到该腔体的方式和部位直接相关，这两个因素通常也会造成加热腔中微波场分布的不均匀性。这种不均匀性使得微波加热技术在需要进行均匀加热或需要严格控制反应温度的化学工业应用中受到了很大的限制。CN 101473692A公开了一种能正常地均匀加热加热室的整个内部并且按照需要实现局部集中加热的微波加热装置。其中主要是利用至少一个旋转天线，通过控制装置控制旋转天线，以使其具有高辐射指向性的部分定向成朝向根据温度分布检测装置的检测结果而确定的方向上以对物体进行加热。CN 1826026A公开了一种均匀辐射的微波加热装置，其中是使微波由波导阻抗变换器传输，并从波导口向外输出到对应的耦合腔中，被反射/散射后，从耦合腔一个侧壁的多个耦合孔均匀地向加热腔中输出多个微波束，从而无需旋转器件即可改善加热腔中微波能量分布不均匀的问题。上述微波加热装置，尽管在一定程度上能改善微波腔内微波场分布不均匀问题，但改善程度有限，且上述微波加热装置主要是对食品进行加热，对于需要微波加热的化工工艺并不适用。WO 2009/064501公开了一种微波促进的原油脱硫技术，其中是利用一箱体式微波加热反应器/微波腔体(CEM公司的微波设备以及改进的家用微波炉)，在加压氢气存在下，用微波能量照射原油和催化剂，进行加氢脱硫反应。然而，该技术存在以下问题:其中记载是通过搅拌的方式将原油和催化剂进行混合，但实际上很难在所述的腔体中将油、气和催化剂混合均匀，这种混合在实际操作过程中还容易堵塞管道；该方法中，加氢脱硫反应完成后需将催化剂与原油进行分离，通过重力沉降或者过滤，操作繁琐；另外，所述的微波装置为间歇反应器，供给体具有很多的限制。CN 101560407A公开了一种石油液化气或汽油脱硫微波反应釜，其结构按微波传导顺序有微波源、微波耦合器、调配器、过渡波导、通风安全隔离器、隔离窗口和反应腔体；反应腔体在靠两端头的侧面分别带有入料口和出料口的圆筒形容器，靠近入料口的圆筒端头封闭，靠近出料口的圆筒端头经隔离窗口和密封圈与通风安全隔离器密封连接；所述的通风安全隔离器是一段圆波导，其侧面开通风孔。该文献中是将矩形波导转换为圆柱形波导，然后通过窗口将微波溃入。其中通过安全隔离器上开孔来达到避免可燃气体泄漏的目的(实际上是将泄漏的气体通过这些孔散发出去)，然而，如何防止氢气或者可燃油气不进入，该文献并未做出清楚说明，而氢气的泄漏对于油品加氢反应而言是绝对禁止的，存在安全隐患。综上所述，上述现有技术报道的微波加热装置难以应用于规模化的工业生产，更不能用于实现需要反应物连续式输入输出微波加热腔的化学反应工艺。
技术实现思路
本技术的主要目的在于针对上述现有技术微波加热装置存在的问题，提供一种微波加热装置，微波腔内微波场分布较均匀，且能够切实应用于规模化的化工工艺，并提高操作安全性。为达上述目的，本技术提供了一种微波加热装置，该装置包括:微波反应器；以及微波发生及传输装置，该微波发生及传输装置按微波传导顺序包括:微波源、环形器、水负载、定向耦合器、三销钉自动调节器以及波导，在波导段，采用矩形波导或圆形波导转化为同轴传输的形式，以一探针从微波反应器的一端探入反应器内而将微波溃入反应器中。即，本技术中是将微波腔体做反应器。根据本技术的具体实施方案，本技术的微波加热装置中，所述微波反应器为不锈钢、铜、银、铝或合金材质的微波反应器。例如可采用化工工艺中常用的高温高压反应釜改造而成。根据本技术的具体实施方案，本技术的微波加热装置中，所述探针探入反应器的地方采用不吸波物质进行密封。例如，在本技术的一具体实施方式中，采用不吸波材料如陶瓷、有机玻璃、石英玻璃等制成的帽状罩体(或称为陶瓷帽、玻璃帽)将探针探入反应器腔体内的探头部分罩起来并对反应器壁上探针探入的地方进行密封。还可在探针探入反应器的地方采用其他不吸波材料进行密封，如蓝宝石等。密封的方式可以是采用所属领域中的各种密封方式，例如采用法兰密封和/或焊接密封以及螺纹密封等。根据本技术的具体实施方案，本技术的微波加热装置中，所述探针是从微波反应器底部或顶部中央位置探入反应器内。微波以探针为中心向腔体内发散。根据本技术的具体实施方案，所述探针探入反应器腔体内的长度可以根据反应条件、反应器内径以及处理量进行调整。根据物料的介电性质及反应，若将物料添加在探针周围，则探针长度没有要求，理论上可以在反应器腔体允许长度内装填，实际使用时应根据微波在传输中的衰减进行测定后决定，这些对于本领域技术人员而言可在阅读本技术的基础上轻易确定。若使连续流动的流体在器内保持相同的停留时间，只在探针上部或下部空间添加物料，对探针探入反应器内的高度也没有特殊要求，但优选地，物料添加区域一般为距离探针尖端O-SOmm范围内。即，根据本技术的具体实施方案，本技术的微波加热装置中，所述反应器内设有反应物料添加区域，该反应物料添加区域在距离探针尖端0-80mm范围内，更优选为距离探针尖端0_60mm范围内。根据本技术的具体实施方案，本技术的微波加热装置中，所述微波反应器可根据需要设置有反应物入口和产物出口。本技术的微波加热装置，微波腔内微波分布均匀，且装置密封性好，可将本技术的装置切实应用于需要微波加热的化工工艺。特别是在需要装填催化剂床层的反应中，本技术的装置结构有利于催化剂的装填，催化剂装填较为规整，反应物可以通过整个催化剂床层。通过模拟表明电磁场分布相比于现有技术中将微波溃入反应器的做法更为均匀，且同一种物料对微波的吸收效果更好。在本技术的一具体实施例中，本技术所提供的微波加热装置为用于间歇式或连续式微波加热反应的装置。例如，在一更具体实施例中，其中，所述微波反应器为可用于完成微波加热反应的固定床反应器，该反应器设置有反应物入口和产物出口，可分别与油品原料的加热装置和反应产物的后处理系统相连。若用于间歇式反应时将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波加热装置，其特征在于，该装置包括：微波反应器；以及微波发生及传输装置，该微波发生及传输装置按微波传导顺序包括：微波源、环形器、水负载、定向耦合器、三销钉自动调节器以及波导，在波导段，采用矩形波导或圆形波导转化为同轴传输的形式，以一探针从微波反应器的一端探入反应器内而将微波溃入反应器中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：商辉，赵金岷，刘植昌，张海超，
申请(专利权)人：中国石油大学北京， 北京众诚汇微能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11