CN212092162U - 一种压力反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压力反应器，其整个腔体采用耐压不锈钢材质制成，并且做成密封结构，其反应腔包括微波反应腔和储油腔，储油腔设计在微波反应腔的外层，为一体式结构，储油腔设计有进油管和出油管，通过外置的设备将一定温度的油从进油管输入，储油腔内安装有油温度计管，用于检测油的温度，油温度计管安装在接近近油口的位置，储油腔与微波反应腔之间有一个导热能力很好的金属隔层，金属隔层可以阻挡微波；所述微波馈口在整个装置的底部，微波馈口与微波反应腔之间有一个密封介质窗；所述机械搅拌结构设置在反应腔内。本实用新型的压力反应器实现微波加热技术与油浴加热技术的结合，且在微波加热过程中能对物料进行搅拌。

Description

一种压力反应器

技术领域

本实用新型涉及化工设备，具体是一种压力反应器。

背景技术

随着科学技术的不断发展，微波能作为一种新型高效的清洁能源在食品加工、化工、医药等各个领域得到了越来越多的应用。与传统的加热方法相比，微波加热具有高效节能、选择加热、清洁无污染等特点。如今，微波加热在许多领域得到了广泛的应用。然而，微波加热过程中也存在微波加热均匀性差，加热效率低，而且容易出现“热点”和失控，微波加热的效率容易受加热物体影响，有些物质在温度低的时候吸收微波能力较弱，因此使用微波很难将其加热。微波加热模式单一，加热条件有限，微波加热很难满足工业上苛刻的加热条件需求。这些问题在很大程度上制约了微波能在工业中的大规模应用。

微波加热的过程是被加热物体作用于高频电磁场中，吸收微波能量，并将其转化为热能，微波可以穿透物质内部进行加热，达到内外同时加热的效果。但是由于电磁场在腔体内的分布不均匀，导致了微波加热存在严重的加热不均匀特性。现有的微波腔体内测温手段有限，对于微波吸收能力较强的物体，控温能力有限。

微波加热技术：微波是指频率在300兆赫兹到300千兆赫兹的电磁波。被加热介质物料中的极性分子。它在快速变化的高频电磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化，造成分子的运动和相互摩擦效应。此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热的目的。

油浴加热技术：油浴就是使用油作为热浴物质的热浴方法。油浴温度是100-260℃。一般情况下，待加热的物质通常置于容器内，容器置于热源上，有些容器，如玻璃容器和陶瓷容器，若直接置于热源上，则往往因受热不均，温升过快，产生炸裂，或传热不良，以致加热物质受热不均匀。此时可采用热浴法。所谓热浴，是将容器置于热浴物质内，让热浴物质的温度缓慢升高到一定程度，再让其缓慢冷却，从而达到改善容器热传递性能，使容器质底均匀的方法。

现有技术缺点：1、现有的微波炉加热功能单一，这类微波炉不能满足工业应用中苛刻的加热需求,无法满足微波与油浴联合作用下的压力反应。2、现有的微波炉加热功能单一，微波是唯一的加热源。微波加热具有不均匀性，加热时容易出现热点，甚至出现热失控。3、现有的微波反应器大多不具备反应釜内的压力控制功能。无法控制反应过程中腔体内的压力。4、微波加热的效率容易受加热物体影响，现有微波加热装置仅仅依靠微波的手段提供热源。因此对于温度低时吸波能力较弱的物质，现有的微波炉很难将其加热。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：结合微波加热技术与油浴加热技术提供一种压力反应器，并且该反应器的反应腔内带有物料搅拌器，有助于物料的均匀加热和控温，并且反应腔内的压力可以根据需要调节。

本实用新型的技术方案：

一种压力反应器，其整个腔体采用耐压不锈钢材质制成，并且做成密封结构，主要部件包括：反应腔，微波馈口，机械搅拌结构，电机；

所述反应腔包括微波反应腔和储油腔，储油腔设计在微波反应腔的外层，为一体式结构，反应物在这个腔体内被加热，储油腔的作用是储存换热用的油，有的温度最高可达250摄氏度，储油腔设计有进油管和出油管，通过外置的设备将一定温度的油从进油管输入，储油腔内安装有油温度计管，用于检测油的温度，油温度计管安装在接近近油口的位置，储油腔与微波反应腔之间有一个导热能力很好的金属隔层，金属隔层可以阻挡微波；

所述微波馈口在整个装置的底部，其作用是将微波输送到反应腔，微波馈口直接对着微波反应腔，保证反应物可以充分的吸收微波；微波馈口与微波反应腔之间有一个密封介质窗，所述密封介质窗可以使微波反应腔形成单独的密封结构，保证反应物不会进入波导管，微波可以无损的穿过密封介质窗；

所述机械搅拌结构设置在反应腔内，机械搅拌结构通过传动螺杆传动，机械搅拌结构放置于微波反应腔中，传动螺杆的另一端连接电机，对整个电机的安装腔体进行机械密封，用以保证反应腔内的压强。

所述反应腔内设有物料温度计，物料温度计的作用是用来检测反应物的温度。

压力反应器内设置有压力传感器，用于检测腔体内的压强，同时设置有安全阀，保证设备内部压强的安全可靠。

设备工作时，将反应物放置在微波反应腔内受微波的作用和油的热传导作用开始升温，同时搅拌器对反应物进行搅拌，加热的过程中整个腔体内部通过压力泵维持一定的压强，反应物的温度通过微波反应腔内的物料温度计测得，油的温度通过油温度计测得。可以通过程序设定微波的功率，进油的温度，以及腔体内的反应压强。可以通过程序进行反应物的恒温控制。

本实用新型的压力反应器采用了油浴加热装置，在微波反应腔的外层设计了油浴加热层，通过这种方法实现微波加热技术与油浴加热技术的结合，具有以下的有益效果：（1）解决了微波化学反应器无法实现带有压力的问题。（2）解决了微波加热过程中不能对物料进行实时的搅拌的问题。（3）具有三种加热模式，单独使用微波加热，单独使用油浴加热以及油浴微波比列任意可调的混合加热模式。（4）具有良好的控温功能，可以应对不同吸波能力的控温。（5）该微波反应腔可以加热低温时微波吸收能力弱，高温时微波吸收能力强的物质。

附图说明

图1是本实用新型的的压力反应器结构示意图。

图中：1-压力表、安全阀接口管；2-进出气口；3-储油腔；4-油温度计管；5-进油管；6-电机；7-传动螺杆；8-物料温度计；9-排气管；10-金属隔层；11-机械搅拌结构；12-微波反应腔；13-密封介质窗；14波导管；15-出油管；16-微波馈口。

具体实施方式

一种压力反应器，其整个腔体采用耐压不锈钢材质制成，并且做成密封结构，主要部件包括：反应腔，微波馈口16，机械搅拌结构11，电机6，

所述反应腔包括微波反应腔12和储油腔3，储油腔3设计在微波反应腔12的外层，为一体式结构，反应物在这个腔体内被加热，储油腔3的作用是储存换热用的油，有的温度最高可达250摄氏度，储油腔3设计有进油管5和出油管15，通过外置的设备将一定温度的油从进油管5输入，储油腔3内安装有油温度计管4，用于检测油的温度，油温度计管4安装在接近进油口的位置，储油腔3与微波反应腔12之间有一个导热能力很好的金属隔层10，金属隔层10可以阻挡微波；

所述微波馈口16在整个装置的底部，其作用是将微波输送到反应腔，微波馈口16直接对着微波反应腔12，保证反应物可以充分的吸收微波；微波馈口16与微波反应腔12之间有一个密封介质窗13，所述密封介质窗13可以使微波反应腔12形成单独的密封结构，保证反应物不会进入波导管14，微波可以无损的穿过密封介质窗13；

所述机械搅拌结构11设置在反应腔内，机械搅拌结构11通过传动螺杆7传动，机械搅拌结构11放置于微波反应腔12中，传动螺杆7的另一端连接电机6，对整个电机的安装腔体进行机械密封，用以保证反应腔内的压强。

所述反应腔内设有物料温度计8，物料温度计8的作用是用来检测反应物的温度。

压力反应器内设置有压力传感器，用于检测腔体内的压强，同时设置有安全阀，保证设备内部压强的安全可靠。

实施例1

单独使用微波加热的应用实例

表1对比了在使用上述设备采用微波辐射与传统加热方式下a萘甲醛与丙二酸二乙酯的缩合反应的情况。使用微波使传统加热时间缩短到原来的3‰，能耗降低了95%。微波表现出高效、节能、环保等优点。

表1、传统加热与微波加热a－萘甲醛与丙二酸二乙酯的缩合反应对比

加热时间	耗时（min）	收率（％）	耗能（KJ/mol）
				传统加热	1440	44.7	4.9
微波加热	5	78	0.24

实施例2

单独使用油浴加热的应用实例

（1）合成肉桂酸的反应；（2）苯的硝化反应；（3）苯的磺化反应,即苯和浓硫酸进行的取代反应；（4）银镜反应,即乙醛和新制的银氨溶液反应以及葡萄糖和新制的银氨溶液反应。上述反应发明人采用本发明的装置进行油浴加热都取得较好的效果。

实施例3

油浴微波比列任意可调的混合加热模式的应用实例。

微波已广泛应用于各种材料的处理。然而，现有的调节功率控制温度的微波反应器不能用于分析微波作用下材料的特性。传统的控温手段是通过控制微波功率来控制反应温度的。而本发明设备可以在控制微波功率不变的情况下，控制反应的温度。

微波加热与油浴加热的产物不同：微波加热与水浴加热作用于硫酸钙结晶过程,在相同的初始温度与末温条件下,形貌有很大差异。其中,油浴加热下生成晶体多为片状,其长度多为40～70μm,直径10～25μm,而同等条件下采用微波加热,晶体多为针状,长度集中在30～70μm,直径2～4μm。

Claims (3)

1.一种压力反应器，其特征是：该压力反应器的整个腔体采用耐压不锈钢材质制成，并且做成密封结构，主要部件包括：反应腔，微波馈口（16），机械搅拌结构（11），电机（6），

所述反应腔包括微波反应腔（12）和储油腔（3），储油腔（3）设计在微波反应腔（12）的外层，为一体式结构，储油腔（3）设计有进油管（5）和出油管（15），储油腔（3）内安装有油温度计管（4），用于检测油的温度，油温度计管（4）安装在接近近油口的位置，储油腔（3）与微波反应腔（12）之间有一个导热能力很好的金属隔层（10），金属隔层（10）可以阻挡微波；

所述微波馈口（16）在整个装置的底部，其作用是将微波输送到反应腔，微波馈口（16）直接对着微波反应腔（12），保证反应物可以充分的吸收微波；微波馈口（16）与微波反应腔（12）之间有一个密封介质窗（13），所述密封介质窗（13）可以使微波反应腔（12）形成单独的密封结构，保证反应物不会进入波导管（14），微波可以无损的穿过密封介质窗（13）；

所述机械搅拌结构（11）设置在反应腔内，机械搅拌结构（11）通过传动螺杆（7）传动，机械搅拌结构（11）放置于微波反应腔（12）中，传动螺杆（7）的另一端连接电机（6），对整个电机的安装腔体进行机械密封，用以保证反应腔内的压强。

2.根据权利要求1所述的压力反应器，其特征是：所述反应腔内设有物料温度计（8）。

3.根据权利要求1所述的压力反应器，其特征是：压力反应器内设置有压力传感器，用于检测腔体内的压强，同时设置有安全阀，保证设备内部压强的安全可靠。

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