[发明专利]一种微波耦合超重力旋转床装置及其应用

说明书

本发明公开一种微波耦合超重力旋转床装置及其应用。所述装置包括微波发生装置，所述微波发生装置能够将所发出的微波馈入由端盖和壳体组成的密闭腔体内部，作用于密闭腔体内部的反应物料以实现反应物料的加热和/或反应速率的提高。根据馈入方式不同，包括直接馈入式装置以及间接馈入式装置。本发明装置在充分发挥超重力旋转床强化传质以及混合的同时，利用微波对液体的自加热效应，实现对反应物料的快速加热，保证工艺温度，且利用微波的电磁效应，提高慢反应过程的反应速率。超重力旋转床内可以装填不同类型的填料，可以应用于液液、气液、液固、气液固等不同类型的含液体系，本发明具有设备投资少、能耗低、快速升温等优点。

技术领域

本发明涉超重力技术领域。更具体地，涉及一种微波耦合超重力旋转床装置及其应用。

背景技术

被誉为“化学工业的晶体管”的超重力技术在过程强化领域具有重要的应用，已在强化传质以及混合等化工过程中有成功且广泛的应用。超重力旋转床作为超重力技术的核心装备，利用旋转产生离心力模拟超重力环境，从而达到强化传质以及混合的效果，能显著缩小反应器以及分离装置的体积，在化学工业中产生了巨大的经济以及社会效益。目前为止，超重力技术已经应用于包括吸收、解吸等物理过程，以及缩合、磺化、超细粉体制备等化学反应过程。典型的超重力旋转床包括外壳、气体进出口、液体进出口、转子以及电机等。当超重力旋转床开始运转时，电机带动转子高速旋转，液体经过转子填料时被切割成液滴、液膜以及液丝等流体微元，从而使传质比表面积大大增加，传质以及混合效果得到强化。

传统的超重力旋转床一般通过夹套进行加热或保温。由于超重力旋转床体积较小，夹套的换热面积也较小。液相在超重力旋转床内为不连续流体，夹套对液相进行换热的能力十分有限。此外，流体在超重力旋转床内停留时间很短，导致在超重力旋转床较难实现快速升温的功能。被誉为“人类第二火焰”的微波，与传统的加热方式相比，具有加热速度快、加热均匀、物料吸收微波进行自发热等特点。研究表明，微波代替传统的加热方式具有很高的应用价值。但是，由于超重力旋转床内结构复杂，迄今为止，尚未有相关发明专利。

因此，开发能快速给流体加热或保温的微波耦合新型超重力旋转床十分重要。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种微波耦合超重力旋转床装置，以解决目前超重力旋转床反应器难以给流体快速升温或者长周期保温的问题。在充分发挥超重力旋转床强化传质以及混合的同时，利用微波对液体的自加热效应，实现反应物料的加热，保证工艺温度，实现反应的顺利进行，并且利用微波的电磁效应，提高慢反应过程的反应速率。

本发明的另一个目的在于提供一种如上所述的微波耦合超重力旋转床装置在液液、气液、液固、气液固等含液反应体系的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种微波耦合超重力旋转床装置，包括外壳、转子和传动装置，所述外壳包括端盖和壳体，所述端盖和壳体组成密闭腔体，在该密闭腔体内设有转子，在转子上设有填料，所述转子通过转轴与密闭腔体外的传动装置连接，所述外壳上设有气体入口、气体出口、液体入口、液体出口和液体输入分布器，所述液体输入分布器自液体入口穿入并延伸到转子中心空腔中，且靠近最内圈填料内缘；所述装置还包括微波发生装置，所述微波发生装置能够将所发出的微波馈入由端盖和壳体组成的密闭腔体内部，作用于密闭腔体内部的反应物料以实现反应物料的加热和/或反应速率的提高。

进一步地，所述微波耦合超重力旋转床装置根据微波的馈入方式不同，包括直接馈入式装置以及间接馈入式装置。

在直接式的微波耦合超重力旋转床中，所述微波发生装置包括微波发生器以及用于将微波向密闭腔体内部馈入的波导，所述微波发生器位于端盖的外壁，通过隔离结构连接位于密闭腔体内部的波导。