CN202778415U - 微波加热压力反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微波加热压力反应装置，由密封顶盖、搅拌螺旋桨、压力充气管、液体容器、驱动装置、微波作用腔体、支撑架、石墨附着层、石英支承座和微波源组成，本实用新型采用微波能直接或间接对液体反应物进行加热，同时以充气加压的方式形成压力反应体系，微波功率大小可调，加热温度和压力可控；微波直接或间接加热液体反应物，加热速度快，节约能源；实现加热、加压、充气及搅拌一体化。

Description

微波加热压力反应装置

技术领域

本实用新型涉及一种加热压力反应装置，特别是一种利用微波能对液体直接或间接加热并充气加压搅拌来进行液体物质化学反应的装置。

背景技术

众所周知，一般压力化学反应装置在给入压力的同时，需进行加热来促进反应的进行，其加热方式一般采用电加热，这种加热方式升温速度较慢，并且在升温过程中，热量的损失较大，耗电多。微波加热具有加热速度快、节能等优点，同时微波直接作用于液体上还可以促进一些化学反应的进行，对某些化学反应有一定的催化作用。对于有些液体不需要在微波场中进行压力化学反应的，可以采用间接微波加热的方式避免液体物质直接暴露在微波场下加热对液体物质分子结构产生的不良影响，即先对易于吸收微波的物质进行微波加热，然后通过热传导从而将液体物质加热。这就要求液体物质承载体能够强烈吸收微波而迅速升温。目前能够良好地吸收微波的固体物质主要有两大类：一类是极性金属氧化物，这类微波吸收体作为液体物质的承载体在加热过程中容易给需要预热的液体物质带入其他金属杂质，影响液体物质的化学反应，且金属氧化物塑性较差，在微波辐射下，也容易发生化学反应而失去电极性，使其吸收微波的能力变弱甚至完全消失；另一类是石墨和有机物，有机物一般不耐高温，随着加热时间延长而容易老化变质，故不能作为液体物质预热的承载体。石墨熔点高，具有一定的可塑性，用它作液体物质承载体最理想，但石墨韧性不足，所以在预热过程中，也不能使液体物质直接接触石墨，而金属具有优良的导热

性能，且微波无法穿透，故采用金属液体容器，在容器外壁粘附一层石墨层来实现微波对液体物质的间接加热，且在密闭的微波作用腔体里石墨在微波场下损耗较小。另外，采用充气增压的方式实现高压反应环境。因此，可以用微波能进行液体物质加热，进而实现压热化学反应。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决常用压力反应装置存在的浪费能源及加热时间长的问题，而提供一种微波加热压力反应装置。

本实用新型是由密封顶盖、搅拌螺旋桨、压力充气管、液体容器、驱动装置、微波作用腔体、支撑架、石墨附着层、石英支承座和微波源组成，液体容器的密封顶盖上设有微波源，用于对需要微波直接作用的液体进行加热，微波源发射端与压力容器内腔采用微波源隔板隔开，微波源隔板密封固定于密封顶盖与液体容器连接的内侧壁上，且具有一定抗压强度以及微波能够完全穿过隔板，同时密封顶盖与微波源、压力充气管（设有气体阀门）、搅拌螺旋桨、温度与压力测量装置以及压力缓冲管（设有缓冲阀门）实现密封连接，另外密封顶盖与液体容器间采用螺栓密封连接。间接加热微波作用腔体内侧砌筑一层耐火保温层，微波作用腔体置于支撑架之上，圆柱形液体容器镶嵌在微波作用腔体上部，微波作用腔体内、液体容器外部附着有一层一定厚度的石墨附着层，为防止石墨附着层脱落，在微波作用腔体内底部设有石英支承座，用以支撑石墨附着层底部，同时在除石英支承座之外的微波作用腔体内空间中填满石英砂；微波作用腔体外侧壁及底部外壁上设有微波源，微波源与微波作用腔体相通，为防止微波发射部位过热，微波源发射部位安装有微波源冷却装置；驱动装置顶部装有压力充气管、搅拌螺旋桨和温度与压力测量装置，驱动装置顶部可升

降，压力充气管充气端在液体表面上方一定距离，不与液体接触，搅拌螺旋桨和温度与压力测量装置的温度探头插入液体容器中的液体里，而压力探头则不与液体接触，驱动装置内置微波功率调节装置（分为直接加热微波功率调节装置和间接加热微波功率调节装置两种）、高压充气装置、搅拌螺旋桨驱动系统、温度和压力显示控制器以及驱动装置顶部升降系统。

本实用新型的工作过程是：

根据液体物质的性质和工作要求设定加热温度和压力控制目标值。先将一定量的液体物质导入液体容器内，导入液体的体积须小于液体容器的容积，然后利用驱动装置的顶部升降系统密封顶盖、调整压力充气管、搅拌螺旋桨和温度与压力测量装置探头端至液体容器中合适位置，并将密封顶盖与液体容器连接紧密，保证不漏气。关闭缓冲管上的缓冲阀门，开启压力充气管道上的阀门，同时开启驱动装置内高压充气装置和搅拌螺旋桨驱动系统使螺旋桨转动搅拌液体并通过压力充气管向液体容器中充气增压，若液体需要微波直接作用则开启直接加热微波功率调节装置，并开启微波源冷却装置，此时微波直接作用于液体，若液体需要微波间接加热则开启间接加热微波功率调节装置，与此同时开启微波源冷却装置，石墨附着层吸收微波逐渐升温，产生的热量通过液体容器壁传导给液体，无论对液体反应物直接加热还是间接加热，都要通过温度和压力显示控制器，观察并控制液体温度和压力的变化。当温度高于设定值时，电路自动断开，微波源停止微波辐射，温度开始下降；当温度低于设定值时，电路自动连通微波源工作，开始微波辐射，温度上升。控制压力时，通过驱动装置上压力显示控制器调节高压充气量和缓冲阀门进行压力控制，压力低于设定值时高压充气装置向液体容器内充气增压；压力高于设定值时，关闭高压充

气装置，缓冲阀门打开卸压。维持温度和压力目标值一定时间，即液体物质反应完成后，关闭微波源电源，停止充气，打开缓冲阀门释放液体容器内高压气体，至常压后取下密封顶盖与液体容器间的密封螺栓，开动驱动装置顶部升降系统，将密封顶盖、压力充气管、搅拌螺旋浆以及温度与压力测量装置抬升至一定高度，用移液管抽出液体容器中的液体。

本实用新型的工作原理是：

采用微波直接加热和间接加热两种加热方式，并以充气加压的方式进行液体物质加热充气搅拌使液体物质化学反应均匀、迅速并进行完全。常温下将一定量的液体物质导入液体容器内，导入液体的体积须小于液体容器的容积，然后利用驱动装置的顶部升降系统调整密封顶盖、压力充气管、搅拌螺旋桨和温度与压力测量装置探头端至液体容器中合适位置，并将密封顶盖与液体容器连接紧密，保证不漏气。关闭缓冲管上的缓冲阀门，开启压力充气管道上的阀门，同时开启驱动装置内高压充气装置和搅拌螺旋桨驱动系统使螺旋桨转动搅拌液体并通过压力充气管向液体容器中充气增压，若液体需要微波直接作用则开启直接加热微波功率调节装置，并开启微波源冷却装置，此时微波直接作用于液体，若液体需要微波间接作用则开启间接加热微波功率调节装置，与此同时开启微波源冷却装置，石墨附着层吸收微波逐渐升温，产生的热量通过液体容器壁传导给液体。无论直接加热还是间接加热都要通过温度显示控制器和压力显示控制器观察液体在充气搅拌反应过程中温度和压力的变化，并根据温度和压力变化控制微波功率的大小和高压充气量的大小以及缓冲阀门的开闭，使液体反应温度和压力维持平衡。同时在微波源工作状态下，微波作用腔体的工作腔内温度很高，另外微波源自身也会随着工作时间的延长而发热，为降低高温对微波源产生的不良影响，需对微波源进行冷却，冷却措施采用循环水冷却。

本实用新型的有益效果是：采用微波能直接或间接对液体反应物进行加热，并以充气加压的方式形成压力反应体系，微波功率大小可调，加热温度和压力可控；微波直接或间接加热液体反应物，加热速度快，节约能源；实现加热、加压、充气及搅拌一体化。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为图1中的A—A向剖视图。

具体实施方式

请参阅图1、图2所示，为本实用新型的实施例，其是由密封顶盖15、搅拌螺旋桨1、压力充气管2、液体容器6、驱动装置8、微波作用腔体14、支撑架9、石墨附着层7、石英支承座10和微波源4组成，液体容器6的密封顶盖15上设有微波源4，用于对需要微波直接作用的液体进行加热，微波源4发射端与液体容器6内腔采用微波源隔板5隔开，微波源隔板5密封固定于密封顶盖15与液体容器6连接的内侧壁上，且具有一定抗压强度以及微波能够完全穿过隔板，同时密封顶盖15与微波源4、压力充气管2、搅拌螺旋桨1、温度与压力测量装置18以及压力缓冲管17实现密封连接，充气管2设有压力充气阀门3，压力缓冲管17设有缓冲阀门16，另外密封顶盖15与液体容器6间采用螺栓密封连接。间接加热微波作用腔体14内侧砌筑一层耐火保温层13，微波作用腔体14置于支撑架9之上，圆柱形液体容器6镶嵌在微波作用腔体14上部，微波作用腔体14内、液体容器6外部附着有一层一定厚度的石墨附着层7，为防止石墨附着层7脱落，在微波作用腔体14内底部设有石英支承座10，用以支撑石墨附着层7底部，同时在除石英支承座10之外的微波作用腔体14内空间中填满石英砂12；微波作用腔体14外侧壁及底部外壁上设有微波源4，微波源4与微波作用腔体14相通，为防止微波发射部位过热，微波源发射部位安装有微波源冷却装置11；驱动装置8顶部装有压力充气管2、搅拌螺旋桨1和温度与压力测量装置18，驱动装置8顶部可升降，压力充气管2充气端在液体表面上方一定距离，不与液体接触，搅拌螺旋桨1和温度与压力测量装置18的温度探头插入液体容器中的液体里，而压力探头则不与液体接触，驱动装置8内置微波功率调节装置（分为直接加热微波功率调节装置和间接加热微波功率调节装置两种）、高压充气装置、搅拌螺旋桨驱动系统、温度和压力显示控制器以及驱动装置8顶部升降系统。

本实施例的工作过程是：

根据液体物质的性质和工作要求设定加热温度和压力控制目标值。先将一定量的液体物质导入液体容器6内，导入液体的体积须小于液体容器6的容积，然后利用驱动装置8的顶部升降系统调整密封顶盖15、压力充气管2、搅拌螺旋桨1和温度与压力测量装置18探头端至液体容器6中合适位置，并将密封顶盖15与液体容器6连接紧密，保证不漏气。关闭缓冲管17上的缓冲阀门16，开启压力充气管2上的阀门3，同时开启驱动装置8内高压充气装置和搅拌螺旋桨驱动系统使螺旋桨转动搅拌液体并通过压力充气管2向液体容器6中充气增压，若液体需要微波直接作用则开启直接加热微波功率调节装置，并开启微波源冷却装置11，此时微波直接作用于液体，若液体需要微波间接作用则开启间接加热微波功率调节装置，与此同时开启微波源冷却装置11，石墨附着层7吸收微波逐渐升温，产生的热量通过液体容器6壁传导给液体。无论对液体反应物直接加热还是间接加热，都要通过温度和压力显示控制器，观察并控制液体温度和压力的变化。当温度高于设定值时，电路自动断开，微波源停止微波辐射，温度开始下降；当温度低于设定值时，电路自动连通微波源工作，开始微波辐射，温度上升。控制压力时，通过驱动装置8上压力显示控制器调节高压充气量和缓冲阀门进行压力控制，压力低于设定值时高压充气装置向液体容器内充气增压；压力高于设定值时，关闭高压充气装置，缓冲阀门16打开卸压。维持温度和压力目标值一定时间，即液体物质反应完成后，关闭微波源4电源，停止充气，打开缓冲阀门16释放液体容器6内高压气体，至常压后取下密封顶盖15与液体容器6间的密封螺栓，开动驱动装置8顶部升降系统，将密封顶盖15、压力充气管2、搅拌螺旋浆1以及温度与压力测量装置18抬升至一定高度，用移液管抽出液体容器6中的液体。

Claims (1)

1.一种微波加热压力反应装置，其特征在于：是由密封顶盖、搅拌螺旋桨、压力充气管、液体容器、驱动装置、微波作用腔体、支撑架、石墨附着层、石英支承座和微波源组成，液体容器的密封顶盖上设有微波源，用于对需要微波直接作用的液体进行加热，微波源发射端与压力容器内腔采用微波源隔板隔开，微波源隔板密封固定于密封顶盖与液体容器连接的内侧壁上，且具有一定抗压强度以及微波能够完全穿过隔板，密封顶盖与微波源、压力充气管、搅拌螺旋桨、温度与压力测量装置以及压力缓冲管实现密封连接，另外密封顶盖与液体容器间采用螺栓密封连接；间接加热微波作用腔体内侧砌筑一层耐火保温层，微波作用腔体置于支撑架之上，圆柱形液体容器镶嵌在微波作用腔体上部，微波作用腔体内、液体容器外部附着有石墨附着层，微波作用腔体内底部设有石英支承座，用以支撑石墨附着层底部，微波作用腔体内空间中填满石英砂；微波作用腔体外侧壁及底部外壁上设有微波源，微波源与微波作用腔体相通，微波源发射部位安装有微波源冷却装置；驱动装置顶部装有压力充气管、搅拌螺旋桨和温度与压力测量装置，驱动装置顶部可升降，压力充气管充气端在液体表面上方，搅拌螺旋桨和温度与压力测量装置的温度探头插入液体容器中的液体里，而压力探头则不与液体接触，驱动装置内置微波功率调节装置、高压充气装置、搅拌螺旋桨驱动系统、温度和压力显示控制器以及驱动装置顶部升降系统。

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