DE19606517C2 - Druckreaktor mit Mikrowellenheizung für kontinuierlichen Betrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckreaktor mit Mikrowellenheizung für kontinuierlichen Betrieb.

Für den kontinuierlichen Betrieb, wie er aus der DE 195 06 577 A1 bekannt ist, bedarf es eines Rohres, glatt oder gewendelt, durch welches das zu erwärmende Medium gepumpt wird. Dieses im mikrowellenbeheizbaren Bereich eines Druckbehälters angeordnete Rohr muß aus mikrowellentransparentem Material hergestellt sein und gleichzeitig dem Innendruck des Mediums stand halten können. Ein weiteres Merkmal für den kontinuierlichen Betrieb besteht in der Bereitstellung von ausreichender Mikrowellenleistung, damit ein akzeptabler Mediumdurchsatz erzielt werden kann.

Die US 5 180 896 zeigt einen mikrowellenbeaufschlagten Raum, der von einem fluidbeaufschlagten, mikrowellentransparenten Rohr durchdrungen ist.

Aus der DE 41 36 416 C2 ist eine Vorrichtung zur Mikrowellenbeheizung von in einem mikrowellentransparenten Rohr geführten Materialien bekannt, wobei längs des Rohres angeordnete, mikrowellenbeaufschlagte Abschnitte vorgesehen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckreaktor mit Mikrowellenheizung für einen kontinuierlichen Betrieb zu schaffen, der erhöhte Anforderungen hinsichtlich der Bereitstellung von Mikrowellenenergie erfüllt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Aneinanderreihung einzelner, mit Mikrowellensendeantennen ausgerüstete Zellen, mit massebezogenen Trennwänden dazwischen, mit durch die Trennwände hindurchgeführten Rohren aus mikrowellentransparentem Material, die innerhalb von die beiden äußeren Zellen begrenzenden Anschlußdeckeln in äußere Metallrohrleitungen übergehen und das kontinuierlich zu erwärmende Medium führen, und mit einer Anzahl vorgespannter Ankerbolzen, die beide Anschlußdeckel derart gegen die zwischen ihnen liegenden Zellen ziehen, daß der gesamte Reaktor nach außen druckdicht ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 den Reaktor im Längsschnitt,

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

Gemäß Fig. 1 werden einzelne drucktragende Zellen (1), mit einer in sie hineinragenden Antenne (2), 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 Anschlußdeckeln (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, wie aus Fig. 2 ersichtlich, 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 hervorruft, 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, mit aneinandergereihten einzelnen, mit Mikrowellensendeantennen (2) ausgerüsteten Zellen (1), mit massebezogenen Trennwänden (3) dazwischen, mit durch die Trennwände hindurchgeführten Rohren (8) aus mikrowellentransparentem Material, die innerhalb von die beiden äußeren Zellen (1) begrenzenden Anschlußdeckeln (4) in äußere Metallrohrleitungen (11) übergehen und das kontinuierlich zu erwärmende Medium führen, und mit einer Anzahl vorgespannter Ankerbolzen (5), die beide Anschlußdeckel (4) derart gegen die zwischen ihnen liegenden Zellen (1) ziehen, daß der gesamte Reaktor nach außen druckdicht ist.

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

3. Druckreaktor mit Mikrowellenheizung dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre aus mikrowellentransparentem Material aus Quarzglas gebildet sind.