[发明专利]大功率微波反应器和微波连续压力反应系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率微波反应器和包括该大功率微波反应器的微波连续压力反应系统。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有机化学、生物化学反应过程和溶剂萃取过程。也包括水热压反应，气固液相反应。

背景技术

微波化学自从上世纪八十年代末在世界范围内作为边缘科学新兴以来，在化学等各个行业中得到了迅猛发展。目前科研、生产都对微波化学反应装置有着更高的实用性需求，如何让高效、节能、环保的微波化学反应装置符合各个行业不同的生产型需求，在反应压力、工作功率、温度控制等方面都对传统的微波化学反应装置提出了新的挑战。

现有技术及存在不足之处：

1、采用微波导入的反应釜的方法，由于微波穿透深度有限，不能的充分体现微波的催化促进作用；

2、简单的管式反应器，往往不能承受一定的工作压力，特别不能承受较高温度下的工作压力。

3、过去的管式反应器，管径范围小，流量小，完全不适合在工业化反应中使用。

4、间隙式的反应釜或反应罐或反应管，批间反应结果差异大，反应体积小，阻碍了其工业化应用。

5、过去的反应系统，反应体系的工作压力和微波源输出的微波功率不能同时连续调节。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对上述不足之处提供一种微波管式压力反应器，是一种微波输出功率可以连续调节，工作压力0-5.0MPa的管式反应器。其特点是由包含单根或多根直管或盘管或列管的微波腔体、可调功率的微波源、温度压力流量等控制系统、物料混合输送系统组成。以微波能应用于生产、科研型的化学反应装置。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有机化学、生物化学反应过程和溶剂萃取过程。也包括水热压反应，气固液相反应，充分发挥微波的热和非热效应，提高目标产物的收率，缩短反应时间。

技术方案：本发明所述的大功率微波反应器，包括微波发生器、波导、蛇形波导、反应腔体和反应管，所述微波发生器产生的微波通过波导再传导至所述蛇形波导，所述蛇形波导沿着所述反应腔体的表面贴合延伸设置，所述蛇形波导与所述反应腔体表面接触处设置有微波透射窗，所述反应管贯穿所述的反应腔体。通过蛇形波导在反应腔体表面的延伸，使得在反应腔体的一个以上的表面很大的面积上均可以通过微波透射窗吸收微波，避免了普通微波反应器微波透射深度不够深，不均匀的问题。

进一步地，还包括水负载，所述水负载设置于所述波导上。通过设置水负载，防止当反应管中未通入物料时微波发生器工作烧坏微波发生器。

进一步地，还包括调谐螺钉，所述调谐螺钉设置于所述波导上。通过调谐螺钉可以使微波在反应腔内达到最佳工作状态。

进一步地，蛇形波导沿着所述反应腔体的上表面贴合延伸。设置在上表面便于波导管的检修和维护，也给反应管穿过反应腔体留下了空间。

进一步地，还包括截止波导，所述截止波导设置于所述反应管与反应腔体接触处。因为反应管为透微波的材料，如果不设置截止波导，在反应管穿过反应腔体处，微波会通过透微波的反应管泄露出反应腔体，在此截止波导可以防止微波泄露。

进一步地，所述蛇形波导与所述反应腔体的表面接触处的延伸方向垂直于所述反应管。延伸方向大致垂直于反应管可以使得每根反应管接收的微波更加均匀均匀，如果延伸方向平行于反应管，则不同反应管距离波导的距离差异会较大，导致微波辐射的不均匀。

进一步地，所述的反应管为直形、U形状、螺旋形或双螺旋形管，所述的反应管为透微波的高分子材料、复合工程材料、玻璃材料或上述材料中的多种材料复合体制反应管，所述反应管直径1～200mm，工作压力0～3MPa。

进一步地，所述的反应管数量为三根，三根所述反应管平行排列，水平穿过所述反应腔体。

本发明还包括包含上述任一大功率微波反应器的微波反应系统。