[实用新型]撞击流‑微波加热耦合反应装置

说明书

技术领域

本实用新型属于微波水热合成反应装置的技术领域，具体是一种撞击流-微波加热耦合反应装置。

背景技术

水热合成是指温度为100～1000 ℃、压力为1 MPa～1 GPa 条件下利用水溶液中物质化学反应所进行的合成。在亚临界和超临界水热条件下，反应处于分子水平，反应性的提高使水热反应可以替代某些高温固相反应。由于水热反应的均相成核及非均相成核机理与固相反应的扩散机制不同，因而可以创造出其它方法无法制备的新化合物和新材料。目前主要应用于晶体、超细颗粒、无机薄膜、微孔材料的合成，在电子材料、磁性材料、光学材料、传感器材料等领域也得到了广泛应用。

撞击流是利用两股或多股流体快速撞击，在两进料管之间形成强烈的湍流核心区域，进行高动量的传递，湍动能耗散率急剧增加，由于巨大的动能作用，在碰撞处转为静压能，静压能作用使其流向垂直于原来的方向，从而产生强烈的微观混合。微观混合时间与湍动能耗散率成反比，即湍动能耗散率越大，微观混合时间越小，微观混合的效果越好。微观混合的效果可直接影响产品的质量。现有的撞击流结构通常包括两个进液管，进液管上设有喷嘴，两喷嘴相向设置：进液管与喷嘴呈90度角连接，两喷嘴喷出的液体相向撞击。例如：中国专利201310338819.4，中国专利200610102107.2都公开了这种形式的撞击流结构，但目前并没有高效撞击流加热装置。

微波是一种波长极短的电磁波，微波的频率范围是300MHz~300KMHz，即波长在1mm~1000mm。微波加热就是将微波作为一种能源来加以利用，当微波与物质分子相互作用，产生分子极化、取向、摩擦、碰撞、吸收微波能而产生热效应。微波加热是物体吸收微波后自身发热，加热从物体内部、外部同时开始，能做到里外同时加热，具有加热快速、均匀、操作方便等优点。目前，微波水热合成技术是先将反应物经传统搅拌方式进行混合，混合后倒入聚四氟乙烯反应釜，最后放入微波装置中加热。操作过程繁琐不连续，且传统搅拌方式混合不均匀，所需混合时间较长，将会导致产品质量低、生产效率下降等问题。

发明内容

本实用新型旨在提供一种结构简单、反应物同时快速混合和快速升温的水热合成反应装置。本装置能有效强化反应物的混合效率的同时实现快速升温，具有缩短工艺时间、使产品分散性好、粒径分布均匀，且运行连续、稳定、低能耗的特点。

本实用新型采用如下的技术方案实现：

一种撞击流-微波加热耦合反应装置，包括撞击流-微波加热耦合反应器，撞击流-微波加热耦合反应器包括壳体，壳体顶部装有微波发生器和撞击流装置，撞击流装置包括进液管Ⅰ和进液管Ⅱ，进液管Ⅰ和进液管Ⅱ长度相等且并排设置，进液管Ⅰ和进液管Ⅱ下方分别设有低压精细雾化喷嘴Ⅰ和低压精细雾化喷嘴Ⅱ，且低压精细雾化喷嘴Ⅰ和低压精细雾化喷嘴Ⅱ相向对称设置，壳体内部安装内胆，且低压精细雾化喷嘴Ⅰ和低压精细雾化喷嘴Ⅱ设置于内胆之中，内胆中设有测温系统，内胆的中部及下部装有筛板、底部设有出料口接出壳体之外，壳体一侧装有冷却器，在低于撞击流-微波加热耦合反应器的两侧分别设有储液槽A和储液槽B，储液槽A通过泵Ⅰ、流量计Ⅰ连接撞击流-微波加热耦合反应器的进液管Ⅰ，储液槽B通过泵Ⅱ、流量计Ⅱ连接撞击流-微波加热耦合反应器的进液管Ⅱ。

壳体为金属壁封闭的矩形多模箱体，壳体用能够反射微波的材料制成，壳体上装有控制面板以及炉门。微波发生器的微波输出功率1800W。在微波辐射下成为多模反射器，可使内部液体快速加热。

内胆为圆柱形嵌套在壳体内，体积约为壳体的1/2-2/3，内胆采用塑料材料制成，内胆采用塑料材料制成，内胆顶部与壳体顶部间留有一段距离，为内胆高的1/10-1/5。

内胆的中部及下部安装有采用聚四氟乙烯或其它润湿性好且适用于微波加热的材料制成的筛板，该筛板上均匀分布有直径为0.8 cm ~1.2 cm的筛孔，在保障强度和使用寿命的同时，筛板尽可能的薄，这样能降低加工难度，增加传热速率，并降低成本。该筛板面积为内胆底板的1/3 ~ 3/4，具有大的表面积和好的液体润湿性，液体撞击后流到筛板上，液体会润湿铺展成膜，增大相界面，降低液体向下流动的速度，从而延长停留时间，提高传质效率，促进化学反应。

冷却器分别与进水管Ⅰ和出水管Ⅱ相连，进水管Ⅰ接有调节阀。冷却器能实现调节降温。