CN108355595A

CN108355595A - 微波催化连续管道反应器

Info

Publication number: CN108355595A
Application number: CN201810219969.6A
Authority: CN
Inventors: 邱洪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2018-08-03

Abstract

微波催化连续管道反应器，具有反应管道、反应原料进口和反应产物出口，其特点包括：反应管道用微波能穿透、耐腐蚀、耐高温高压的材料制成；管道内装有静态混料器；反应管道可以直管集束排布或曲折排布或回旋排布；反应管道置于微波炉或微波环境中，让微波辐射物料，使其接受辐射达到催化反应目的。本发明优点有：提高反应速度，节能降耗；反应安全，物料在管道内发生化学或物理反应，驻留量小；即便出现过热、爆炸对环境不会造成安全影响；环境友好，反应在完全密闭的环境中进行，无气体、液体泄漏，不会造成环境污染；解决了微波催化环境下的高压反应问题；采用连续反应方式，反应充分、收率高。适用于化工合成、制药、食品加工、涂料等行业。

Description

微波催化连续管道反应器

技术领域

本发明涉及化学反应装置，具体来说，涉及微波催化连续管道反应器。

背景技术

反应器 (reactor)是实现反应过程的设备，广泛应用于化工、炼油、冶金、轻工等部门。管道化学反应器，又称管式反应器，是指一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。管式反应器返混小，因而容积效率（单位容积生产能力）高，对要求转化率较高或有串联副反应的场合尤为适用。上世纪70-80年代就出现了用于化学过程的管式反应器，随着工艺技术的不断提高，人们不断追求反应速度和效率的提高，这就需要更好的化学反应器。

为此，近年来科技人员推出了微波催化的管式反应器，申请中国专利的有：ZL2013101695234号《顾及静电斥力作用的微波协同光催化废水降解反应器》、ZL2013101678883号《强化触媒微粒拦截的微波协同光催化废水降解反应器》、ZL2013101249286号《避免富余臭氧二次污染的微波协同光催化废水降解反应器》、2013104753072号《一种微波协同光催化降解反应器》、2014101851260号《依托微波激励紫外辐射源的光催化废水降解用反应器》、2015102542837号《臭氧协同微波催化快速反应器》、

2016102802839号《一种半连续式微波催化热裂解反应器》等。这些技术虽然都通过微波催化，但有的反应器仅能用于某些特定化学反应；有的结构相对复杂，拆装不方便；有的是间隙性作业，不能连续生产，也不能实现高压下的化学反应。

发明内容

本发明旨在提供一种利用微波对化学反应物特殊催化作用而设计的能不间断生产的连续管道反应器，利用微波强化化学反应条件，大幅缩短化学反应时间，实现化学物料在完全密闭的细小空间内连续安全运行，同时杜绝反应过程的废料暴露空气污染环境。

发明人提供的微波催化连续管道反应器，具有原有管式反应器的反应管道、反应原料进口和反应产物出口，其特点包括：（1）它的反应管道用微波能穿透、耐腐蚀、耐高温高压的材料制成；（2）管道内装有静态混料器；（3）反应管道根据需要可以直管集束排布或曲折排布或回旋排布；（4）排布好的反应管道置于微波炉或微波环境中，让微波辐射物料，使物料经通过微波环境时在流动过程中不断接收微波辐射能量达到催化反应目的。

上述反应管道的材料是跟据需要选择高耐腐的氟橡胶管或聚氟材料管、耐高温高压的高硼硅玻璃管或多晶玻璃管或碳化硅或氮化硅陶瓷或石英管，它们用微波都能穿透。

上述静态混料器可以是心型混料器、XS型混料器或XX型混料器中的一种，用与管道同质的材料制成。

上述直管集束排布或曲折排布或回旋排布都需要有物料进口总管和物料出口总管。

上述反应原料进口、反应产物出口均安装有控制阀,以控制物料流量。

上述微波炉通常是工业微波炉。

本发明使用原理是，用恒流输送泵，将精确计算配比的物料输送到反应管中，使物料在管道流动过程中经过静态混料器混合和反应。这个连续过程中，物料在流经微波环境时由于分子运动加速自热而达到催化反应目的。反应管的管道长度和直径可根据反应物的量和反应速度来确定，同时，根据反应物的量和反应速度对微波功率、反应温度、压力、流动速度、微波催化时间选择最佳条件参数。反应原料的进口、出口通过控制阀控制反应物流量，随着物料的前进，反应物料不断混合、接触反应，得到的反应产物由反应产物出口送出。

本发明具有以下优点：1、极大的提高化学反应速度，由于微波对反应物料的特殊激发作用，使得反应物料的化学活性快速提高，反应速度加快；2、反应环境安全，物料在微型管道内流动时发生化学或物理反应，物料驻留数量小；即便在反应中出现过热、爆炸时，对工作环境不会造成安全影响；3、作业环境友好，由于反应是在完全密闭的环境中流动进行的，没有气体、液体泄漏，不会造成工作环境污染；4、本发明解决了微波催化环境下不能实现的高压反应问题；5、采用连续反应方式，反应过程充分、收率高。适用于化工合成、制药、食品加工、涂料等行业。

附图说明

图1为本发明的微波催化连续管道反应器装置结构示意图，图2为装有静态混合器的管道示意图，图3为静态混合器示意图。

图中，1为反应管道，2为反应原料进口，3为反应产物出口，4为静态混料器，5为物料进口总管，6为物料出口总管，7为工业微波炉，8为原料入口，9为控制阀门。

具体实施方式

实施例1 如附图1－2的微波催化连续管道反应器，具有原有管式化学反应器的反应原料进口2和反应产物出口3，不同于原有化学反应器的是，（1）它的反应管道1用微波能穿透、耐腐蚀、耐高温高压的材料制成；（2）反应管道1内装有静态混料器4；（3）反应管道1采用直管集束排布；（4）排布好的反应管道1置于工业微波炉7中，让微波辐射物料，使物料经通过微波环境时在流动过程中接受微波辐射而达到催化反应目的。

反应管道1的材料是聚氟材料管，用微波辐射能穿透。

静态混料器4是XS型混料器，用合金钢制成。

上述排布好的反应管道1都有物料进口总管5和物料出口总管6。

上述反应原料进口2、反应产物出口3均安装有控制阀9,以控制物料流量。

本管道反应器的反应管1外径12mm，内径8 mm。

实施例2 如附图1－2的微波催化连续管道反应器，其特点同实施例1，不同的是，它的反应管道1的材料是氮化硅陶瓷，用微波能穿透；反应管道1采用回旋排布；静态混料器4是XX型混料器。

实施例3 如附图1－2的微波催化连续管道反应器，其特点同实施例1，不同的是，它的反应管道1的材料是高硼硅玻璃管，用微波能穿透；

反应管道1采用曲折排布；静态混料器4是XX型混料器。排布好的反应管道1置于微波环境之中。

Claims

1.微波催化连续管道反应器，具有原有管式反应器的反应管道、反应原料进口和反应产物出口，其特点包括：（1）它的反应管道用微波能穿透、耐腐蚀、耐高温高压的材料制成；（2）管道内装有静态混料器；（3）反应管道根据需要可以直管集束排布或曲折排布或回旋排布；（4）排布好的反应管道置于微波炉或微波环境中，让微波辐射物料，使物料经通过微波环境时在流动过程中自热而达到催化反应目的。

2.如权利要求1所述的管道反应器，其特征在于所述反应管道的材料是跟据需要选择高耐腐的氟橡胶管或聚氟材料管、耐高温高压的高硼硅玻璃管或多晶玻璃管或碳化硅或氮化硅陶瓷或石英管，它们用微波都能穿透。

3.如权利要求1所述的管道反应器，其特征在于所述静态混料器可以是星型混料器、XS型混料器或XX型混料器中的一种，用与反应器管道同质的材料制成。

4.如权利要求1所述的化学反应器，其特征在于所述直管集束排布或曲折排布或回旋排布都有物料进口总管和物料出口总管。

5.如权利要求1所述的化学反应器，其特征在于所述反应原料进口、反应产物出口均安装有控制阀,以控制物料流量。

6.如权利要求1所述的化学反应器，其特征在于所述微波炉通常是工业微波炉。