[发明专利]一种微波高压环形反应装置

说明书

本发明公开了一种微波高压环形反应装置，包括环形反应装置、微波发生装置、液体分布器、进液口和出液口，环形反应装置包括外管和套装在外管内的内管，外管和内管之间的空间构成环形反应通道，外管和内管的外表面安装有微波发生装置，所述液体分布器垂直于环形反应通道设置，安装在外管的微波发生装置和安装在内管的微波发生装置交错设置，在外管和内管间可设置加强筋。本发明可承受更高的压力，内外均匀布置多个微波发生装置，微波分布均匀可控，微波布局不受设备放大尺寸的影响；可根据微波能馈入深度的自由调配外管与内管间的距离，使得在大规划化生产时，放大生产不受微波穿透深度的影响；易于安装维修，占地面积小，生产时无层流影响。

技术领域

本发明属于化学化工反应设备，具体是涉及一种微波高压环形反应装置。

背景技术

微波作为一种能量波加热，其穿透深度一直是制约其放大生产的主要问题，普遍的含水反应液体，微波的有效穿透深度为几公分到十几公分。

在大量反应化学化工反应过程中，常伴随着高温高压，目前的微波高压反应装置，常床用管状结构，处理量小，日处理量普遍在10吨以内。同时目前反应装置承受压力普遍采用两种方式，1)陶瓷内管，使用陶瓷内管时，其问题：由于材质的性质的影响，难以承受高温、大尺寸管材加工难度大和较大尺寸后承受高压。同时材料较脆，安装和维修时极易破损。2)在金属管道上直接安装多个微波微波发生器，多个微波馈入口开孔后，金属承压能力急剧下降。同时由于微波馈入深度的影响，管道尺寸难以放大。目前，在微波连续化高压反应装置中，连续化大功率大产能的微波高压高温反应装置尚未见报道。采用微波导入的反应釜的方法，由于微波穿透深度有限，不能的充分体现微波的催化促进作用。

简单的管式反应器，往往不能承受一定的工作压力，特别不能承受较高温度下的工作压力。过去的管式反应器，管径范围小，流量小，完全不适合在工业化反应中使用。间隙式的反应釜或反应罐或反应管，批间反应结果差异大，反应体积小，阻碍了其工业化应用。过去的反应系统，反应体系的工作压力和微波源输出的微波功率不能同时连续调节。陶瓷管道反应器，陶瓷管承受压力有限，同时材料易碎，拆卸、安装不方便；同时由于材质的影响，尺寸不能放大。

文献：变频高温蒸汽微波炉关键技术研究，指出，在一般的微波反应装置中，在同一个谐振腔里面要找到一个耦合比较好的波导口也是比较困难的事情，匹配一个符合性能要求的波导口工作几乎占了整个产品实验工作量的80％以上。而微波高温反应釜不仅需要考虑到微波激励问题，还需要考虑高压承压问题，设计难度更大。只单纯考虑一方面，而不考虑另一方面的设计方案都是不符合实际需求的。

微波装置的馈入方法和馈入结构是实现气压的关键和难点，而受馈入方式和馈入结构的限制，馈入结构难以保证馈入部分的抗压性能，遭受过高的压力容易造成气流从微波装置泄漏，使得内部压力持续下降、热量流失率高，同时渗漏的液流容易冲击微波源，导致微波源的功能失效，设备损坏，并存在极大的安全风险。

目前，微波装置的馈入承压结构主要有：

一，采用常规微波装置的波导-盲板馈入承压方式。

二，采用圆底试管式透波元件承压方式馈入。

专利CN200610046206，采用矩形波导法兰，石英板密封承压，常用的为BJ26微波矩形波导法兰，矩形口尺寸为43.2*86.4mm；此种微波馈入方式，在炉体的矩形开孔，严重影响高压釜的炉体压力设计；由于微波在溶液中，特别是含水溶液中，其穿透深度有限，水溶液中一般穿透深度不超过3-8cm，反应釜需放大尺寸生产，从加热均匀角度或微波馈入深度角度考虑，均需要多个微波装置均匀匹配使用，因采用矩形波导馈能时，开设多个矩形开孔，在压力容器的承压件上，普遍选用的是高硼硅玻璃和石英玻璃，在国标GB/T 23259和NB/T47017-2011都明确指出，承压玻璃直径与允许所承压的成反比，矩形直角位置应力集中，开口尺寸大，极大的加大了反应釜釜体和微波馈入窗口的承压压力设计和加工难度。