[发明专利]高温高压微波化学反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用微波能技术促进化学反应的化学设备，尤其涉及一种能承受高温、高压的微波化学反应设备。

背景技术

1967年，N.H.Williams报道利用微波辐射加快化学反应的实验，人们开始重视利用微波加快和控制化学反应的研究。研究表明，大多数合成化学反应都需要外部供热（加热），传统的加热方式为蒸汽加热、油加热和电加热，这类加热方式均为分子外加热，存在温度场不均匀和加热时效滞后等缺点。微波加热不仅克服了温度场不均匀和加热时效滞后的缺点，而且加热时微波还可以与分子中的电子相互作用和耦合，从而可以有效催化、促进化学反应，提高收率和选择性，缩短反应时间，抑制副反应。比如RT替丁原料药，使用微波加热，可使合成步骤减少，收率由原来传统方式的10%提高到30%，反应时间由24小时缩短至4小时左右。因此，微波不但在石油化工、食品化工等领域有着广泛的应用，而且近年来在医药化工领域也受到重视。

从上个世纪80年代开始，化学家们在实验室中采用商用微波炉进行微波加快化学反应的实验并取得了可喜的成绩。之后的十几年，各种高温高压微波化学反应器已逐步应用于化学工业，但现有的高温高压微波化学反应器大多只能在常温常压下使用，使微波化学的应用受到了较大的限制。目前，国外研制出了部分可承压的高温高压微波化学反应器，如CEN公司、Personal Chemistry公司、Milestone公司等，但容积较小，只能用于实验室的化学反应分析研究领域，价格十分昂贵。

而且，微波加热是一种全新的加热方式，与传统加热相比具有：加热迅速均匀、节能高效、工艺先进、易控制、安全无害等诸多优点。目前不仅应用于医药和化工行业，同时也应用于食品的膨化、烘干、脱腥和保鲜处理；烟草的脱水、杀虫、灭菌处理；工业生产中的橡胶硫化、矿石脱硫、陶瓷烧结等许多行业，具有广阔的市场前景和经济利益。

目前国内外广泛使用的微波化学反应设备，大都为家用微波炉式的箱式结构。在这种微波炉中置入存装反应介质的容器，化学反应就在这种容器中进行。受结构和材料限制，这种微波化学反应设备的容器小（单个容器的容积不超过100mL），微波功率低（通常不超过1kW），工作温度和压力较低。这种型式的微波反应器只能用于小实验，不能进行中试和工业化生产。而且，现有的微波反应器只能适用于常温常压下在非金属容器中的反应，而多数有机合成需要高温或高压或二者共存才能更好的进行。

传统的化学反应器在微波馈入结构和方法上存在如下缺陷：1、传统的微波馈入结构仅仅是一个微波接入通道，其微波接入通道跟高温高压微波化学反应器的密闭结构较差，微波能进入到高温高压微波化学反应器内腔中往往会损失掉大量的微波能，使得微波能的利用率较差；2、微波进入到高温高压微波化学反应器中，微波场不能均匀的分布，使得微波化学反应不充分，生产效率较低；3、微波通过馈入装置进入到高温高压微波化学反应器后，出现干涉现象，使得微波能的有效利用率大大降低。4、由于金属的屏蔽作用，于是对于承受高温高压、金属材料制作的密闭压力容器内微波的馈入难以实现。5、耐高温高压的能力以及工艺介质和微波的密封性能均难以保证。6、承受高温高压的金属压力容器本身即为特种设备，微波馈入的安全性和可靠性得不到保证。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的高温高压微波化学反应器在微波馈入结构和微波反应器整体结构上存在的种种缺陷，提供一种高温高压微波化学反应器，该反应器采用了全新结构的微波馈入装置，这使得微波馈入率高、微波能的利用率也高；本反应器可以耐高温、高压，耐腐蚀，反应器的承压壳体与微波馈入结构密闭连接，可以有效防止工艺介质及微波泄漏。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种高温高压微波化学反应器，包括具有内部空腔结构的承压壳体、设置在承压壳体顶部的搅拌系统和设置于承压壳体侧壁上的微波馈入装置；所述搅拌系统主要由电机、减速机、轴承和搅拌器构成，电机与减速机动力连接，搅拌器动力连接于减速机的动力输出轴上，轴承配合安装于搅拌器的顶部，搅拌器下部置于承压壳体的内部空腔中；所述承压壳体的顶部设有物料进出口，承压壳体的底部设有排液口。

为了更好地实现本发明，所述承压壳体上设有可检测承压壳体内腔空间压力的压力指示及变送和可检测承压壳体内腔环境温度的温度指示及变送。

进一步的技术方案是：所述承压壳体侧壁上设置有若干个液位指示及变送，液位指示及变送用于检测承压壳体内腔的液位情况以及可以调节承压壳体内腔液位，承压壳体上还设有观测视镜，该观测视镜用于观测承压壳体的内部情况。