DE19606517A1 - Druckreaktor mit Mikrowellenheizung für kontinuierlichen Betrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckreaktor mit Mikrowellenheizung für kontinuierlichen Betrieb. Druckreaktoren mit Mikrowellenheizung für den Batchbetrieb sind bekannt. Für den kontinuierlichen Betrieb bedarf es eines Rohres, glatt oder gewendelt, durch welches das zu erwärmende Medium gepumpt wird. Dieses Rohr muß aus mikrowellentransparentem Material hergestellt sein und gleichzeitig dem Innendruck des Mediums standhalten können. Ein weiteres Merkmal für den kontinuierlichen Betrieb besteht in der Bereitstellung von ausreichender Mikrowellenleistung, damit ein akzeptabler Mediumdurchsatz erzielt werden kann.

Diese für einen kontinuierlichen Betrieb erforderlichen Merkmale konnten bisher in ihrer Gesamtheit nicht in einem Gerät vereinigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckreaktor mit Mikrowellenheizung für einen kontinuierlichen Betrieb zu schaffen, der die Anforderungen an einen solchen Betrieb erfüllt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Aneinanderreihung einzelner, mit Mikrowellenantennen ausgerüstete Zellen, mit massebezogenen Trennwänden dazwischen, durch die Trennwände hindurchgeführte Rohre aus mikrowellentransparentem Material, vorzugsweise aus Quarzglas, die innerhalb beider Anschlußdeckel in die äußeren Metallrohrleitungen übergehen und das kontinuierlich zu erwärmende Medium führen, einer Anzahl vorgespannter Ankerbolzen, die beide Anschlußdeckel gegen die zwischen ihnen liegenden Zellen ziehen und den gesamten Reaktor nach außen druckdicht werden lassen.

Weitere erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich dadurch, daß der Anschluß von Standardsendern mäßiger Leistung an die jeweiligen Antennen der einzelnen Zellen in Verbindung mit den massebezogenen Trennwänden zu einer Summenleistung führt, die sich mit einem Einzelsender nicht wirtschaftlich realisieren läßt und daß der innere Zellenüberdruck stets gleich oder größer gehalten wird, als der Druck innerhalb der mediumführenden Rohre aus mikrowellentransparentem Material und keiner Differenzdruckregelung unterliegt.

Die Erfindung soll mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt den Reaktor im Längsschnitt,

Fig. 2 zeigt den Übergang des Rohres aus mikrowellentransparentem Material auf ein Standardrohrsystem innerhalb des Anschlußdeckels zur Fortleitung des Mediums.

Einzelne drucktragende Zellen (1), mit einer in sie hineinragenden Antenne (2), werden über Trennwände (3) aufeinandergestapelt. Die sich ergebenden freien Enden der ersten und letzten Zelle sind mit Anschlußdeckeln (4) versehen. Ankerbolzen (5) mit Muttern (6) sorgen für die erforderliche Vorspannung der von Zellen (1) und den beiden Anschlußdeckel (4) gebildeten Einheit des Gesamtreaktors. Standarddichtungen mit O-Ringen (7) übernehmen die äußere Dichtfunktion der Zellen (1) gegenüber den Trennwänden (3) und Anschlußdeckeln (4). Die mit Spiel durch die Trennwände (3) hindurchgeführten Rohre (8) aus mikrowellentransparentem Material, vorzugsweise Quarz, sind mit axialem Längenausgleich und mit einem O-Ring (9) innerhalb des Anschlußdeckels (4) gelagert und abgedichtet. Die Weiterführung des Mediums geschieht über die eingeschraubten Rohrverschraubungen (10) und den darin festverbundenen Metallrohren oder Druckschläuchen (11). Die Ankopplung der Antennen (2) geschieht über bekannte Verfahren, weshalb sie nur sinnbildlich dargestellt wurden.

Die Aneinanderreihung von einzelnen Zellen (1) mit je einer Antenne (2) gestattet die Realisierung einer Summenleistung über preisgünstige Standardsender, wie sie von einem einzelnen Sender nur in einer sehr viel aufwendigeren Ausführung als Sonderbauart zu erhalten ist. Die Trennwände (3) schirmen die einzelnen Energiefelder weitgehendst voneinander ab, so daß deren mögliche gegenseitige Beeinflussung auf ein Minimum reduziert wird. Die mikrowellentransparenten Rohre (8) werden leicht über ausreichend bemessene Bohrungen durch die Trennwände (3) geleitet und sind wegen ihrer geradlinigen Formgebung einfach herzustellen und beim Durchsatz von Feststoffanteilen weniger gegen Verstopfung anfällig, als eine Wendel. Die Bauart des Reaktors gestattet auch den Einbau von mehreren parallel geführten Rohren (8). Diese, wegen der geforderten Mikrowellentransparenz, sowie wegen der Beaufschlagung von Druck und Temperatur des Mediums, sind praktisch nur aus der Gruppe der Glaswerkstoffe herstellbar.

Diese Glaswerkstoffe sind zwar sehr empfindlich gegen Zugspannungen, jedoch praktisch unempfindlich gegenüber Druckspannungen. Da der innere Druck des Mediums in den Rohren (8) Zugspannungen hervorrufen, müssen diese durch eine besondere Maßnahme aufgehoben werden. Diese gestaltet sich durch den Systemdruck innerhalb des Reaktors, der zwischen den Rohren (8) und den Zellenwänden (1) aufgegeben wird und vom Wert her stets gleich oder höher sein muß, als der Druck des Mediums innerhalb der Rohre (8). Die hohe Druckfestigkeit des Rohrwerkstoffes gestattet die sichere Beaufschlagung der Rohre mit dem vollen äußeren Systemdruck, auch wenn innerhalb der Rohre (8) kein Druck zu verzeichnen ist. Dadurch entfällt eine aufwendige Differenzdruckregelung. Die Zellen (1) erfüllen damit zwei Aufgaben, einerseits tragen sie den Systemdruck und andererseits übernehmen sie die äußere Abschirmung der Mikrowellen.

Claims (3)

1. Druckreaktor mit Mikrowellenheizung für kontinuierlichen Betrieb, gekennzeichnet durch die Aneinanderreihung einzelner, mit Mikrowellenantennen (2) ausgerüstete Zellen (1), mit massebezogenen Trennwänden (3) dazwischen, durch die Trennwände hindurchgeführte Rohre (8) aus mikrowellentransparentem Material, vorzugsweise aus Quarzglas, die innerhalb beider Anschlußdeckel (4) in die äußeren Metallrohrleitungen (11) übergehen und das kontinuierlich zu erwärmende Medium führen, einer Anzahl vorgespannter Ankerbolzen (5), die beide Anschlußdeckel (4) gegen die zwischen ihnen liegenden Zellen (1) ziehen und den gesamten Reaktor nach außen druckdicht werden lassen.

2. Druckreaktor mit Mikrowellenheizung für kontinuierlichen Betrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß von Standardsendern mäßiger Leistung an die jeweiligen Antennen (2) der einzelnen Zellen (1) in Verbindung mit den massebezogenen Trennwänden (3) zu einer Summenleistung führt, die sich mit einem Einzelsender nicht wirtschaftlich realisieren läßt.

3. Druckreaktor mit Mikrowellenheizung für kontinuierlichen Betrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zellenüberdruck stets gleich oder größer gehalten wird, als der Druck innerhalb der mediumführenden Rohre (8) aus mikrowellentransparentem Material und keiner Differenzdruckregelung unterliegt.