CN212215478U - 一种带捏合器的微波反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带捏合器的微波反应釜，它由两部分组成，一部分是物料捏合装置，另一部分是微波辐射装置；所述物料捏合装置也作为微波的反应腔，其内部有若干捏合刀盘，所述捏合刀盘位于腔体的底部，整个反应腔的底部成W双弧形结构，弧度与捏合刀盘的运动轨迹贴合，可以保证物料的充足捏合，捏合刀盘通过刀盘传动轴连接，由电机提供传动动力；所述微波辐射装置位于反应腔的顶盖上，顶盖的中心位置安装有微波辐射器，通过单极子天线的形式向外辐射微波能量；所述顶盖上安装有红外测温装置，可以实时测量反应的温度。本发明解决了微波加热过程中不能对物料进行实时的捏合的问题，操作简单，可以根据反应的温度需要进行反应温度的控制。

Description

一种带捏合器的微波反应釜

技术领域

本实用新型涉及化工设备，具体而言，涉及一种微波反应釜。

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。微波辐射a萘甲醛与丙二酸二乙酯的缩合反应，使用微波使传统加热时间缩短到原来的3‰，能耗降低了95%。微波辐射催化合成聚磷酸铵，不仅提高了合成效率，并且大大的提高了产品的质量。然而，在微波催化某些化学反应时，由于反应过程中有固体产物的生成，这些固体产物堆积影响了化学反应的继续。目前市面上没有应对这种问题的有效方法，这些问题制约了微波能在化工领域的应用。

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。此时微波能转化为介质内的热能，使物料温度升高。

现有技术存在的缺点：1、现有的微波炉功能单一，仅仅具备加热功能，对反应过程中会生成高粘度、弹塑性物料并且需要捏合搅拌的反应无法适用，不能满足某些化工应用中所需的实时搅拌与捏合。2、现有的微波炉不能根据反应条件的需要控制反应物的温度，因此大多产生固体的聚合反应，牺牲了微波的优势，使用热传递的方式进行加热，这种加热效率不高，且加热不均匀。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对加热过程中产生高粘度、弹塑性物质的情况，提供一种内置捏合器的微波反应装置，可以在反应的过程中对反应物料进行实时的捏合和搅拌，保证反应的充分均匀进行。

本实用新型的技术方案：一种带捏合器的微波反应釜，它由两部分组成，一部分是物料捏合装置，另一部分是微波辐射装置；

所述物料捏合装置也作为微波的反应腔，其内部有若干捏合刀盘，所述捏合刀盘位于腔体的底部，整个反应腔的底部成W双弧形结构，弧度与捏合刀盘的运动轨迹贴合，可以保证物料的充足捏合，捏合刀盘通过刀盘传动轴连接，由电机提供传动动力；

所述微波辐射装置位于反应腔的顶盖上，顶盖的中心位置安装有微波辐射器，通过单极子天线的形式向外辐射微波能量；所述顶盖上安装有红外测温装置，可以实时测量反应的温度。

所述红外测温装置与微波辐射器通过控制器连接，控制器通过温度计采集反应腔内的反应温度，控制微波辐射器的微波功率对反应物进行控温。

所述交流电机装有变频器，捏合机的转速可以根据使用需要，通过调节电机的变频器调节转速。

控制器和微波源以及电机采用220V供电。

控制器连接温度计与微波源，通过控制微波功率实现微波的恒温加热。

其中：所述控制器为现有技术，接收温度传感器反馈的温度信号，通过PID算法去建立温度、微波功率、时间的函数关系。通过函数给出的判断结果，实时改变微波输出功率，实现平滑的温度控制。

所述捏合刀盘可以起到物料的捏合，也可以对反应腔内的电磁场模式进行搅拌（捏合刀盘是由金属材料制成，微波反应腔中放金属搅拌结构可以起到微波电磁场模式的搅拌）。

相对于现有技术方案是将微波加热与物料捏合分开单独进行，或者使用其他的热源来代替微波热源，本实用新型的带捏合器的微波反应釜具有以下的优势：

（1）解决了微波加热化学聚合反应时，由于生成固体聚合物，无法继续进行反应的问题。

（2）解决了微波加热过程中不能对物料进行实时的捏合的问题。

（3）具有良好的控温功能，操作简单，可以根据反应的温度需要进行反应温度的控制。

（4）微波腔体内增加捏合结构可以用微波加热代替传统的加热，提高加热效率，提高反应速率和生成物质量。

说明书附图

图1为本实用新型的微波捏合一体机结构示意图；

图中：1、红外测温装置；2、微波辐射器；3、顶盖；4、扼流槽；5、捏合刀盘；6、刀盘传动轴。

图2为本实用新型的微波捏合一体电气连接示意图。

具体实施方式

一种带捏合器的微波反应釜，它由两部分组成，一部分是物料捏合装置，另一部分是微波辐射装置；

所述物料捏合装置也作为微波的反应腔，其内部有若干捏合刀盘5，所述捏合刀盘5位于腔体的底部，整个反应腔的底部成W双弧形结构，弧度与捏合刀盘的运动轨迹贴合，可以保证物料的充足捏合，捏合刀盘通过刀盘传动轴6连接，由电机提供传动动力；

所述微波辐射装置位于反应腔的顶盖3上，顶盖3的中心位置安装有微波辐射器2，通过单极子天线的形式向外辐射微波能量；所述顶盖3上安装有红外测温装置1，可以实时测量反应的温度。

所述红外测温装置1与微波辐射器2通过控制器连接，控制器通过温度计采集反应腔内的反应温度，控制微波辐射器2的微波功率对反应物进行控温。

所述交流电机装有变频器，捏合机的转速可以根据使用需要，通过调节电机的变频器调节转速。

控制器和微波源以及电机采用220V供电。

实施例1

将上述设备用于农用聚磷酸铵水溶肥的合成，以尿素和磷酸为原料合成聚磷酸铵，设置微波功率500w,设置反应温度170℃，在微波辐射加热下仅用8min就可合成农用聚磷酸铵水溶肥产品；微波功率1000W，设置反应温度160℃，可在6min合成农用聚磷酸铵水溶肥产品。而采用常规加热合成农用聚磷酸铵产品通常需加热反应3h左右。

实施例2

将上述设备用于聚磷酸铵阻燃剂的合成，以磷酸和三聚氰胺为原料合成低水溶性聚磷酸铵，微波功率600W,先加入磷酸，设置温度300℃，微波辐射加热30敏温度降至180℃后加入三聚氰胺，设置反应温度260℃，反应过程中通入干氨，在微波辐射下加热搅拌捏合反应20min后停止加热，冷却即可得到低水溶性聚磷酸铵阻燃剂产品。而常规加热合成低水溶性聚磷酸铵需4h左右。

实施例3

将上述设备用于聚磷酸铵阻燃剂的合成，以磷酸二氢铵和三聚氰胺为原料合成聚磷酸铵阻燃剂，微波功率500W，设置反应温度250℃，不通氨气的情况下在微波辐射下加热搅拌捏合反应30min后停止加热冷，冷却即可得到质量均衡的低水溶性聚磷酸铵阻燃剂产品。反应过程在不通入氨气也可合成低水溶性聚磷酸铵，常规加热在不通氨的情况下较难固化且反应过程中存在温度梯度和瓶壁效应，使得合成的产品质量不一。

实施例4

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

Claims (4)

1.一种带捏合器的微波反应釜，其特征是：它由两部分组成，一部分是物料捏合装置，另一部分是微波辐射装置；

所述物料捏合装置也作为微波的反应腔，其内部有若干捏合刀盘（5），所述捏合刀盘（5）位于腔体的底部，整个反应腔的底部成W双弧形结构，弧度与捏合刀盘的运动轨迹贴合，可以保证物料的充足捏合，捏合刀盘（5）通过刀盘传动轴（6）连接，由电机提供传动动力；

所述微波辐射装置位于反应腔的顶盖（3）上，顶盖（3）的中心位置安装有微波辐射器（2），通过单极子天线的形式向外辐射微波能量；所述顶盖（3）上安装有红外测温装置（1），可以实时测量反应的温度。

2.根据权利要求1所述的带捏合器的微波反应釜，其特征是：所述电机装有变频器，捏合刀盘（5）的转速可以根据使用需要，通过调节电机的变频器调节转速。

3.根据权利要求1所述的带捏合器的微波反应釜，其特征是：所述红外测温装置（1）与微波辐射器（2）通过控制器连接，控制器通过温度计采集反应腔内的反应温度，控制微波辐射器（2）的微波功率对反应物进行控温。

4.根据权利要求3所述的带捏合器的微波反应釜，其特征是：所述控制器和微波辐射器以及电机采用220V供电。

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