一種微波加熱裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供了一種微波加熱裝置，所述裝置包括：微波反應器；以及微波發生及傳輸裝置，該微波發生及傳輸裝置按微波傳導順序包括：微波源、環形器、水負載、定向耦合器、三銷釘自動調節器以及波導，在波導段，采用矩形波導或圓形波導轉化為同軸傳輸的形式，以一探針從微波反應器的一端探入反應器內，而將微波潰入反應器中。本實用新型專利技術的裝置，反應器內微波分布較均勻，且裝置密封性好，可將本實用新型專利技術的裝置切實應用于任何利用微波進行加熱的反應。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術是關于一種微波加熱裝置，特別是指一種利用微波加熱的反應裝置。
技術介紹
微波具有波長短(Im Imm)、頻率高(300MHz 300GHz)、量子特性等明顯特征。微波加熱的基本原理是帶電粒子的傳導和電介質極化。離子傳導機制是指介質內的離子在電磁場中產生遷移電流而產生熱。電介質極化機制是指在電磁場作用下，極性分子從隨機分布狀態轉向依據電磁場的極性排列取向。在微波高頻電磁場的作用下，這些取向運動依隨交變電磁的頻率不斷變化，造成分子的劇烈運動和碰撞摩擦，從而產生熱量，導致電場能轉化為介質內的熱能。非極性分子由于內部電荷分布均勻則不被微波加熱。微波加熱具有穿透性、瞬時性和選擇性加熱的特點，且熱量損失小、操作方便、清潔衛生無污染，已在生活生產中得到廣泛應用。傳統的微波加熱技術主要是用于加熱食品，近年來，隨著微波加熱技術的發展，將微波加熱技術應用于化工工業上的報道日益增多。目前所報道的微波加熱裝置大多是利用一封閉腔體作為微波加熱腔，可將微波源直接放置于加熱腔壁上，或在加熱腔壁上開設波導口，微波通過波導口向加熱腔內輻射。一般來說，采用這種微波通過加熱腔周壁向腔內輻射的方式，腔內微波場分布較不均勻，中間最強，邊上弱，基本呈正弦分布。另外微波加熱腔中的微波場分布還與微波輸入到該腔體的方式和部位直接相關，這兩個因素通常也會造成加熱腔中微波場分布的不均勻性。這種不均勻性使得微波加熱技術在需要進行均勻加熱或需要嚴格控制反應溫度的化學工業應用中受到了很大的限制。CN 101473692A公開了一種能正常地均勻加熱加熱室的整個內部并且按照需要實現局部集中加熱的微波加熱裝置。其中主要是利用至少一個旋轉天線，通過控制裝置控制旋轉天線，以使其具有高輻射指向性的部分定向成朝向根據溫度分布檢測裝置的檢測結果而確定的方向上以對物體進行加熱。CN 1826026A公開了一種均勻輻射的微波加熱裝置，其中是使微波由波導阻抗變換器傳輸，并從波導口向外輸出到對應的耦合腔中，被反射/散射后，從耦合腔一個側壁的多個耦合孔均勻地向加熱腔中輸出多個微波束，從而無需旋轉器件即可改善加熱腔中微波能量分布不均勻的問題。上述微波加熱裝置，盡管在一定程度上能改善微波腔內微波場分布不均勻問題，但改善程度有限，且上述微波加熱裝置主要是對食品進行加熱，對于需要微波加熱的化工工藝并不適用。WO 2009/064501公開了一種微波促進的原油脫硫技術，其中是利用一箱體式微波加熱反應器/微波腔體(CEM公司的微波設備以及改進的家用微波爐)，在加壓氫氣存在下，用微波能量照射原油和催化劑，進行加氫脫硫反應。然而，該技術存在以下問題:其中記載是通過攪拌的方式將原油和催化劑進行混合，但實際上很難在所述的腔體中將油、氣和催化劑混合均勻，這種混合在實際操作過程中還容易堵塞管道；該方法中，加氫脫硫反應完成后需將催化劑與原油進行分離，通過重力沉降或者過濾，操作繁瑣；另外，所述的微波裝置為間歇反應器，供給體具有很多的限制。CN 101560407A公開了一種石油液化氣或汽油脫硫微波反應釜，其結構按微波傳導順序有微波源、微波耦合器、調配器、過渡波導、通風安全隔離器、隔離窗口和反應腔體；反應腔體在靠兩端頭的側面分別帶有入料口和出料口的圓筒形容器，靠近入料口的圓筒端頭封閉，靠近出料口的圓筒端頭經隔離窗口和密封圈與通風安全隔離器密封連接；所述的通風安全隔離器是一段圓波導，其側面開通風孔。該文獻中是將矩形波導轉換為圓柱形波導，然后通過窗口將微波潰入。其中通過安全隔離器上開孔來達到避免可燃氣體泄漏的目的(實際上是將泄漏的氣體通過這些孔散發出去)，然而，如何防止氫氣或者可燃油氣不進入，該文獻并未做出清楚說明，而氫氣的泄漏對于油品加氫反應而言是絕對禁止的，存在安全隱患。綜上所述，上述現有技術報道的微波加熱裝置難以應用于規模化的工業生產，更不能用于實現需要反應物連續式輸入輸出微波加熱腔的化學反應工藝。
技術實現思路
本技術的主要目的在于針對上述現有技術微波加熱裝置存在的問題，提供一種微波加熱裝置，微波腔內微波場分布較均勻，且能夠切實應用于規模化的化工工藝，并提高操作安全性。為達上述目的，本技術提供了一種微波加熱裝置，該裝置包括:微波反應器；以及微波發生及傳輸裝置，該微波發生及傳輸裝置按微波傳導順序包括:微波源、環形器、水負載、定向耦合器、三銷釘自動調節器以及波導，在波導段，采用矩形波導或圓形波導轉化為同軸傳輸的形式，以一探針從微波反應器的一端探入反應器內而將微波潰入反應器中。即，本技術中是將微波腔體做反應器。根據本技術的具體實施方案，本技術的微波加熱裝置中，所述微波反應器為不銹鋼、銅、銀、鋁或合金材質的微波反應器。例如可采用化工工藝中常用的高溫高壓反應釜改造而成。根據本技術的具體實施方案，本技術的微波加熱裝置中，所述探針探入反應器的地方采用不吸波物質進行密封。例如，在本技術的一具體實施方式中，采用不吸波材料如陶瓷、有機玻璃、石英玻璃等制成的帽狀罩體(或稱為陶瓷帽、玻璃帽)將探針探入反應器腔體內的探頭部分罩起來并對反應器壁上探針探入的地方進行密封。還可在探針探入反應器的地方采用其他不吸波材料進行密封，如藍寶石等。密封的方式可以是采用所屬領域中的各種密封方式，例如采用法蘭密封和/或焊接密封以及螺紋密封等。根據本技術的具體實施方案，本技術的微波加熱裝置中，所述探針是從微波反應器底部或頂部中央位置探入反應器內。微波以探針為中心向腔體內發散。根據本技術的具體實施方案，所述探針探入反應器腔體內的長度可以根據反應條件、反應器內徑以及處理量進行調整。根據物料的介電性質及反應，若將物料添加在探針周圍，則探針長度沒有要求，理論上可以在反應器腔體允許長度內裝填，實際使用時應根據微波在傳輸中的衰減進行測定后決定，這些對于本領域技術人員而言可在閱讀本技術的基礎上輕易確定。若使連續流動的流體在器內保持相同的停留時間，只在探針上部或下部空間添加物料，對探針探入反應器內的高度也沒有特殊要求，但優選地，物料添加區域一般為距離探針尖端O-SOmm范圍內。即，根據本技術的具體實施方案，本技術的微波加熱裝置中，所述反應器內設有反應物料添加區域，該反應物料添加區域在距離探針尖端0-80mm范圍內，更優選為距離探針尖端0_60mm范圍內。根據本技術的具體實施方案，本技術的微波加熱裝置中，所述微波反應器可根據需要設置有反應物入口和產物出口。本技術的微波加熱裝置，微波腔內微波分布均勻，且裝置密封性好，可將本技術的裝置切實應用于需要微波加熱的化工工藝。特別是在需要裝填催化劑床層的反應中，本技術的裝置結構有利于催化劑的裝填，催化劑裝填較為規整，反應物可以通過整個催化劑床層。通過模擬表明電磁場分布相比于現有技術中將微波潰入反應器的做法更為均勻，且同一種物料對微波的吸收效果更好。在本技術的一具體實施例中，本技術所提供的微波加熱裝置為用于間歇式或連續式微波加熱反應的裝置。例如，在一更具體實施例中，其中，所述微波反應器為可用于完成微波加熱反應的固定床反應器，該反應器設置有反應物入口和產物出口，可分別與油品原料的加熱裝置和反應產物的后處理系統相連。若用于間歇式反應時將本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微波加熱裝置，其特征在于，該裝置包括：微波反應器；以及微波發生及傳輸裝置，該微波發生及傳輸裝置按微波傳導順序包括：微波源、環形器、水負載、定向耦合器、三銷釘自動調節器以及波導，在波導段，采用矩形波導或圓形波導轉化為同軸傳輸的形式，以一探針從微波反應器的一端探入反應器內而將微波潰入反應器中。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：商輝，趙金岷，劉植昌，張海超，
申請(專利權)人：中國石油大學北京， 北京眾誠匯微能源科技有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11