CN108126640A - 一种底照式高温高压光化学反应釜 - Google Patents

一种底照式高温高压光化学反应釜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种底照式高温高压光化学反应釜，其技术方案要点是：包括机箱，机箱包括上隔板，上隔板上设有加热炉，加热炉内放置有反应釜，反应釜的釜体穿过上隔板向下伸出，釜底设有由蓝宝石片做成的透明窗口，所述机箱内固定有中间隔板，机箱内安装有光源，光源的灯头穿过中间隔板向上伸出并垂直照射在蓝宝石片上，机箱内形成有容纳灯头并对灯头进行遮光的封闭的暗箱,并设置有散热装置。本发明的优点是增强光照强度和避免光源对实验室造成的光污染。

Description

一种底照式高温高压光化学反应釜
技术领域
本发明涉及光化学催化反应装置，具体涉及一种底照式高温高压光化学反应釜。
背景技术
高温高压光化学反应釜是一种常见的实验设备，常用于高温高压下光催化反应，在反应时需要光源对反应釜内部进行照射，利用光促进、加速反应介质的化学反应，起到光催化作用。透光面积和光照强度会直接影响反应效率和效果，透光面积越大、光照强度越强则反应转化率越高。
由于高温高压光化学反应的温度一般大于150℃，压力大于10bar，因此釜体、釜盖主体部份必然是耐腐蚀的金属材料，光源照射方式也必须是从外而内进行照射，并且只能采用从反应釜某个部位开一个透光孔并装上透光材料的方式。目前开孔方位一般有三种：釜盖上、釜体侧面和釜体底部。
因为釜盖上集中了很多其它部件，如压力表、磁力耦合搅拌器、温度传感器、进出气阀等，这些部件已经占用了大部分的空间，导致透明窗口和透光面积减小，由于地球吸引力的原因，反应介质会存在釜底，那么反应介质与釜盖就会有一段距离，进一步衰减了光照强度，因此不可取。
由于是高温，一般反应釜加热方式都是加热炉包在釜体周围进行加热。如果是采取侧照的方式，就要在加热炉上开一个透光口，这样本身就会增大加工难度，还会导致反应釜四周加热不均匀，因此侧照的方式也不可取。
综上，需要采用釜底照射的方式，采取釜底照射方式的益处在于，釜底即没有加热区也没有任何的部件，能最大限度地开透光口，让光照面积增大，反应介质会贴在釜底，光照距离较近，因此光照强度较强。如公告号为CN205815670U的中国专利就公开了一种光化学催化反应釜，公开了在反应釜底部照射的方式，然而该专利只是公开在反应釜下盖部位开口，开口与釜体之间安装透镜，却没有设置光源的方法，没有给出具体的实施方式。
由于一般用于光催化的光源功率都会>300W,光照强度是汽车大灯的5倍，照射过程中光会向四周发散，一方面光照分散，会导致照射在反应介质上的光照强度减弱。另一方面对实验室内产生严重的光污染，科研人员很难以忍受，如果科研人员戴光污染防护镜，在实验时会极其不方便；而如果把整个装置放入足够大的防护箱内，由于加热炉和光源都会有很高的温度，那么防护箱的散热又是问题，且科研人员做试验时要随时观察反应情况和做各种操作，所以要很频繁的开关防护箱门，这种方式显然也不可取。
发明内容
本发明的目的是提供一种底照式高温高压光化学反应釜，其优点是可以增强光照强度和避免光分散对实验室造成的光污染。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种底照式高温高压光化学反应釜，包括机箱，机箱包括上隔板，上隔板上设有加热炉，加热炉内放置有反应釜，反应釜的釜体穿过上隔板向下伸出，釜底设有由蓝宝石片做成的透明窗口，所述机箱内固定有中间隔板，机箱内安装有光源，光源的灯头穿过中间隔板向上伸出并垂直照射在蓝宝石片上，机箱内形成有容纳灯头并对灯头进行遮光的封闭的暗箱。
通过上述技术方案，灯头设置在封闭的暗箱中，灯头位于中间隔板与上隔板之间，中间隔板可以对灯头的光线进行遮挡，从而防止光线向机箱外散射，增强光照强度，避免对实验室造成的光污染。
本发明进一步设置为：所述暗箱通过后板、两侧的侧板、所述中间隔板以及所述上隔板围成。
本发明进一步设置为：所述灯头距离蓝宝石片足够近。
通过上述技术方案，灯头距离蓝宝石片足够近，使得灯头发出的光线到蓝宝石片之间距离短，减少了在此过程中光线发生散射的可能性。
本发明进一步设置为：所述蓝宝石片直径大于所述灯头直径。
本发明进一步设置为：所述暗箱上设置有散热装置。
通过上述技术方案，光源的灯头被完全封闭在暗箱内部，由于光源的灯头与反应釜底部较近，会受到反应釜的高温影响，且光源功率很大，热量较高，因此仅凭光源自身的散热器难以有效进行散热，需要额外设置散热装置辅助进行散热。
本发明进一步设置为：所述散热装置为所述中间隔板上开设的至少一处进风口，所述机箱一侧开设有出风口，出风口上安装有向外抽风的轴流风扇。
通过上述技术方案，轴流风扇可以将机箱内产生的向外流动的气流，从而将反应釜底辐射到光源灯头的热量排出机箱之外，增强散热效果。
本发明进一步设置为：所述机箱两侧位于侧板的下方设有开口。
通过上述技术方案，开口对应光源的散热器，可以供气流流通，帮助散热器进行散热，同时气流可以从开口流入，并通过进风口进入暗箱内，利用轴流风扇带走暗箱内的热量。
本发明进一步设置为：所述灯头与蓝宝石片之间的间隔为1-2cm。
通过上述技术方案，灯头贴近蓝宝石片，可以使得光照能够以最短距离且以最强的光透过蓝宝石片，增强光催化效果；并且光照距离非常短，可以有效减少光照过程中光线向四周的散射，减小光损失。
本发明进一步设置为：所述蓝宝石片通过蓝宝石法兰固定在釜体上，在蓝宝石法兰的内壁贴有反光镜片。
通过上述技术方案，灯头斜向上散发出的光线照在蓝宝石法兰内壁上时，可以被反光镜片反射向蓝宝石片，从而透过蓝宝石片进入釜体内，进一步增强光照的效果。
本发明进一步设置为：所述加热炉与所述上隔板之间设有隔热板。
通过上述技术方案，隔热板可以在加热炉炉底与上隔热板之间起到隔热的作用，避免加热炉的热量向下传递进入机箱内部。
本发明进一步设置为：所述加热炉的侧壁设有一圈保温层。
通过上述技术方案，保温层可以对加热炉起到保温的作用。
本发明进一步设置为：所述反应釜的釜盖与所述釜体之间通过卡环连接，并通过螺栓固定。
通过上述技术方案，通过卡环连接并螺栓固定，可以增强釜盖与釜体之间连接的紧密性，更好地在反应釜内进行高压反应。
本发明进一步设置为：所述釜盖上安装有压力表及进出气阀。
通过上述技术方案，压力表可以检测釜体内的气压，进出气阀可以控制气体进出釜体，调节釜体内的气压。
本发明进一步设置为：所述釜盖上安装有温度传感器。
通过上述技术方案，温度传感器可以检测反应时的温度。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、灯头设置在封闭的暗箱中，灯头位于中间隔板与上隔板之间，中间隔板可以对灯头的光线进行遮挡，从而防止光线向机箱外散射，避免对实验室造成的光污染。
2、灯头贴近蓝宝石片，可以使得光照能够以最短距离且以最强的光透过蓝宝石片，增强光催化效果；并且光照距离非常短，可以有效减少光照过程中光线向四周的散射，减小光损失；
3、反光镜片可进一步增强光照强度，减少光线向外散射；
4、隔热板可以在加热炉炉底与上隔热板之间起到隔热的作用。
附图说明
图1是实施例1结构的示意图；
图2是实施例1中体现光源、暗箱、反应釜位置关系的示意图；
图3是实施例1中体现暗箱结构的示意图；
图4是实施例1中体现蓝宝石片安装结构的示意图；
图5是实施例2中体现反光镜片位置的示意图。
图中，1、机箱；11、上隔板；12、底板；13、中间隔板；131、进风口；14、侧板；141、出风口；15、后板；16、暗箱；2、加热炉；21、保温层；22、隔热板；3、反应釜；31、釜体；311、蓝宝石片；312、蓝宝石法兰；3121、反光镜片；313、卡槽；314、法兰螺丝；32、釜盖；321、压力表；322、进出气阀；323、温度传感器；33、卡环；4、搅拌组件；41、驱动马达；42、驱动软轴；43、磁力耦合搅拌器；5、控制器；6、轴流风扇；7、光源；71、灯头；72、光源散热器；73、固定螺丝；8、开口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种底照式高温高压光化学反应釜，如图1和图2所示，包括机箱1，机箱1上设有加热炉2，加热炉2中间放置有反应釜3，通过加热炉2对内部的反应釜3进行加热。加热炉2的侧壁上设有一圈保温层21，可以起到保温的效果。在机箱1上安装有在反应釜3内进行搅拌的搅拌组件4，包括位于机箱1内的驱动马达41和与驱动马达41连接的驱动软轴42，驱动软轴42一端接有磁力耦合搅拌器43，磁力耦合搅拌器43向下伸入反应釜3内，进行搅拌。机箱1上还设有对反应装置各部件进行程序控制的控制器5。
如图2所示，加热炉2底部设有隔热板22，加热炉2固定在机箱1的上隔板11上，上隔板11由板金制成。上隔板11的中心开一圆孔正好让反应釜3的釜体31探出，在釜体31底部设有由蓝宝石片311做成的透明窗口，蓝宝石片311通过蓝宝石法兰312固定在釜体31上。如图4所示，蓝宝石法兰312与釜体31内壁之间形成有卡槽313，蓝宝石片311卡在卡槽313内固定，蓝宝石法兰312利用法兰螺丝314拧紧与釜体31固定。
如图1和图2所示，机箱1的两侧设置为侧板14，在上隔板11与机箱1的底板12之间固定有一层中间隔板13，机箱1内位于上隔板11下方以及中间隔板13上方的空间形成一个封闭的暗箱16（见图3）。暗箱16两侧通过侧板14封闭。
中间隔板13与底板12之间固定有朝上照射的光源7，光源7通过固定螺丝73固定在底板12上。光源7包括光源散热器72与散热器72上方的灯头71，在中间隔板13上开有一个与灯头71吻合的孔，灯头71穿过中间隔板13，并且与蓝宝石片311之间的间隔为1-2cm。蓝宝石片311的直径大于灯头71的直径，灯头71垂直向上照射在蓝宝石片311的中心。由于灯头71被封闭设置在暗箱16内，限制光线散射到机箱1外，避免对实验室环境造成光污染。灯头71与蓝宝石片311间隔很短，使光线能够以最强的光透过蓝宝石片311，因此增强了催化效果。
如图1所示，散热器72固定在底板12上，机箱1两侧设有开口8，供气流流通，及时对散热器72进行散热。
在控制器5方位的中间隔板13上开有若干进风口131，同时在驱动马达41方位的机箱1的后板15上设有出风口141，出风口141上通过螺栓安装有轴流风扇6，在工作时，反应釜3底部散发的热量和灯头71照射时的热量能够通过进风口131进入的风被轴流风扇6带走，使暗箱16内的温度降低，即保证了没有光污染还保证不会有高温影响光源7的寿命。灯头71贴近蓝宝石片311但仍存在间隔，可以保证让散热气流从灯头71与蓝宝石片311之间的间隔通过，向外排走。
反应釜3还包括盖在釜体31上的釜盖32，釜盖32与釜体31之间通过卡环33卡紧，并通过螺栓穿过釜盖32与卡环33进行锁紧。
在釜盖32上安装有压力表321、进出气阀322以及温度传感器323。压力表321可以检测反应釜3内的气压，进出气阀322用于控制气体进出反应釜3以调节釜内气压。温度传感器323可以检测反应釜3内温度。工作过程：在反应釜3内投入反应介质和光催化剂后，利用加热炉2对反应釜3进行加热，并打开光源7，使光源7和灯头71垂直向上照射在反应釜3的釜底，进行光催化。同时打开侧面的轴流风扇6，将从而将反应釜3底辐射到光源灯头71和光源7自身产生的热量排出机箱之外。
实施例2：一种底照式高温高压光化学反应釜，与实施例1不同之处在于，如图5所示，在蓝宝石法兰312的内壁贴有反光镜片3121，灯头72（见图2）斜向上散发出的光线照在蓝宝石法兰312的内壁上时，可以被反光镜片3121反射向蓝宝石片311，从而透过蓝宝石片311进入釜体31内，进一步增强光照的效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (14)

1.一种底照式高温高压光化学反应釜，包括机箱（1），机箱（1）包括上隔板（11），上隔板（11）上设有加热炉（2），加热炉（2）内放置有反应釜（3），反应釜（3）的釜体（31）穿过上隔板（11）向下伸出，釜底设有由蓝宝石片（311）做成的透明窗口，其特征是：所述机箱（1）内固定有中间隔板（13），机箱（1）内安装有光源（7），光源（7）的灯头（71）穿过中间隔板（13）向上伸出并垂直照射在蓝宝石片（311）上，机箱（1）内形成有容纳灯头（71）并对灯头（71）进行遮光的封闭的暗箱（16）。
2.根据权利要求1所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述暗箱（16）通过后板（15）、两侧的侧板（14）、所述中间隔板（13）以及所述上隔板（11）围成。
3.根据权利要求1所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述灯头（71）距离蓝宝石片（311）足够近。
4.根据权利要求1所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述蓝宝石片（311）直径大于所述灯头（71）直径。
5.根据权利要求1所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述暗箱（16）上设置有散热装置。
6.根据权利要求5所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述散热装置为所述中间隔板（13）上开设的至少一处进风口（131），所述机箱（1）一侧开设有出风口（141），出风口（141）上安装有向外抽风的轴流风扇（6）。
7.根据权利要求1所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述机箱（1）两侧位于侧板（14）的下方设有开口（8）。
8.根据权利要求3所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述灯头（72）与蓝宝石片（311）之间的间隔为1-2cm。
9.根据权利要求1至8中任意所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述蓝宝石片（311）通过蓝宝石法兰（312）固定在釜体（31）上，在蓝宝石法兰（312）的内壁贴有反光镜片（3121）。
10.根据权利要求1所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述加热炉（2）与所述上隔板（11）之间设有隔热板（22）。
11.根据权利要求1所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述加热炉（2）的侧壁设有一圈保温层（21）。
12.根据权利要求1所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述反应釜（3）的釜盖（32）与所述釜体（31）之间通过卡环（33）卡接，并通过螺栓固定。
13.根据权利要求12所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述釜盖（32）上安装有压力表（321）及进出气阀（322）。
14.根据权利要求12所述的一种底照式高温高压光化学反应釜，其特征是：所述釜盖（32）上安装有温度传感器（323）。
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