用于多重共振结构工艺和反应室的方法和装置的制作方法

专利名称：用于多重共振结构工艺和反应室的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般来说涉及物质的加工或反应。本发明尤其用于利用电磁能促进化学工 艺或反应，例如大分子中化学键的断裂，并联系这种用途来加以描述，但其他用途也应考虑 至IJ。这方面的一个实例是长烃链中分子键的断裂，以便产生较短的链和较低重量的烃。例 如，该工艺可以将重稠油降解为较小的粘滞稠度，使其更容易通过管道来运输。
背景技术：
石油基材料对于世界经济是不可或缺的，并且对于石油燃料和石油基产品的需求 越来越大。随着需求增长，人们需要经济有效地提取石油基材料以满足这种需求。因此有 利的是不仅能从地球中提取石油基材料，而且能回收利用消费品以重新获取那些石油基材 料。据估计全球石油消费每天超过7000万桶，并且仍在增长，因此需要足够的石油供 应。焦油砂、油砂和油页岩包含大量的油；然而从这些材料中提取油既昂贵又费时。从油砂中抽取重油是很困难的。典型地，为了通过管道抽取，必须向这种油中加 入高达30%体积的溶剂或稀释剂使其足够稀薄。这使每桶油在当前的价格上增加了多达 15%的成本。因此，经济地断裂某些分子键使石油粘性较小的能力可能对于从油砂中回收 有用的产品具有重大影响。另一个变得日益重要的问题是有毒废料的处置。通常使废料无 害需要断裂废料中的化学键，然后可能要添加其他物质以形成新键。在现有技术中，已知一种工艺或反应容积可以在共振电磁结构中用与之耦合的电 磁发生器激发。该结构通常为多模态(即多空间模式)。微波炉是这种装置的一个实例。共振结构也可以是单模结构，其中单一频率在单一空间模式中是共振的。单模共 振结构比多模共振结构小，也不能处理那么多的功率输入。在许多应用中，人们希望的是在 工艺或反应容积中产生等离子体，而在单模共振结构中更容易建立稳定的等离子体并保持 与发生器及其传递系统的匹配。还已知的是反应或工艺容积可以在与多个电磁发生器耦合的多重共振结构中激 发。例如，美国专利No. 7，227，097描述了一种系统，该系统利用了与共同的多共振结构相 耦合的倍数发生器，在共同的共振腔中产生一等离子体。这种构造具有的优点是允许更多 的输入功率，但这种多模腔对等离子体波动更为敏感。在这种构造中匹配和保持电磁发生 器以及它们各自的传递系统也很困难。在等离子体不稳定期间还存在不同发生器的更多耦
合O将倍数发生器投入单模共振结构也是有可能的，但在单模构造中，每个发生器需 要有相同的频率和相位，并且该共振结构会限制适用功率的大小。

发明内容
本发明提供一种系统，即一种用多电磁发生器处理工艺或反应容积的方法和装 置。这是通过将几个电磁发生器的输出功率施加于各自的共振结构上来完成，然后这几个共振结构与共同的工艺或反应容积耦合。本发明进一步提供将电磁发生器匹配和谐调到它 们各自的共振结构，并且控制向各个共振结构的功率输出，以及控制具有相同共振频率的 任意输入端的相位。将这些不同的共振结构排列好，使得反应或工艺容积是每个共振结构 的一部分。该反应或工艺容积包含在反应器的工艺或反应室中，共振结构及其各自的发生 器都连接到该反应器。在该构造中，发生器可以有不同的频率和相位，还能匹配共同的工艺或反应容积。 只有该工艺或反应容积限制输入功率。全部共振结构与它们各自的发生器保持匹配，同时 全部都与共同的反应体积同步耦合。以这种方式，通过使各个发生器与其自己的共振结构 耦合，其中各个共振结构反过来与共同的工艺或反应容积耦合，该体系兼具了多重输入和 稳定性增加的优势。
一方面，本发明采用电磁能断裂分子键，由此将大分子分解为较小的组成部分。举 例来说，本发明利用电磁能使重油变稀，以便它能够更容易地通过管道来运输。本发明的一 个特点是允许几个电磁发生器应用一个共同的反应或工艺容积，在此各个发生器与其自身 的共振结构耦合，从而允许较大的电磁场，而且各个共振结构都与共同的工艺或反应容积 耦合。除了该工艺或断裂重油中的分子键(工业中称为“裂解”)以外，本发明适用于需要 应用电磁能的任意工艺或反应。比如，这包括有毒废料的分解，以及不必断裂化学键，而只 是蚀刻表面、生产陶瓷或加热容积的其他工艺。本发明的另一用途是精炼、分解、处置或使包括有毒废料在内的各种废品无害。由 于输入功率仅受限于工艺或反应物质本身，因此可以达到非常高的温度，例如使甚至高能 量的键也能断裂。另一种实施方式也应考虑。根据应用领域，共振结构可以为单模态或多模态。不同 的发生器视需要可以有不同的频率，并且如果某些或全部的发生器在相同频率下运转时， 可能需要不同的相位。这与该工艺或反应容积的共振结构的空间排列相结合，允许多重频 率输入该工艺或反应容积，其与电场或磁场或两者兼有相耦合，并且在该工艺或反应容积 中任意方向建立旋转电场或磁场。输出水平可以是所需要的那样低或高，以使具体的工艺 或反应容易进行。此外，静止的(DC)电场和/或磁场可施加于该工艺或反应容积。虽然本发明可用于激发等离子体，它也可以与该工艺或反应容积中的气体、液体、 固体或多相结合体一起使用。在一种实施方式中，该工艺或反应材料可悬浮在载体介质中， 例如气体或溶剂或催化剂。此外可使用添加剂来更有效地吸收电磁辐射。在另一种实施方式中，可排列共振结构，并控制输入和相位，使得这种排列在反应 室内产生旋转电场或磁场。旋转电场或磁场对一些工艺或反应来说是有益的。用单电磁发生器在反应体积内产生旋转电场的方法已经在例如美国专利 No. 4，792，732中有教导。在这些现有技术中，电场垂直于反应器的轴线。在本发明的一种 实施方式中，采用了多个电磁发生器，并且不同的共振结构在空间和电学上排列，以产生相 对于该工艺或反应器轴线任意方向的旋转电场。在另一种实施方式中，多共振结构可沿反 应室串联排列，以实现一连串的处理或完整的反应步骤。这种串联排列也可以并联地应用， 以增加反应或工艺的生产量。在另一种实施方式中，本发明进一步利用额外的等离子体源。此外，可将一种或多 种催化剂或气体注入或混合，以加强该工艺或反应容积中发生的各种反应。
在另一种实施方式中，本发明还可利用一种用于引发等离子体的装置，其中气体、 蒸汽或雾化液体存在于该工艺或反应容积中。总的来说，本发明采用与多个共振结构耦合的多个电磁发生器，该共振结构反过来与反应室耦合，使得反应或工艺容积成为几个共振结构中每一个的共同负荷。这提供了 几个优点，包括1、功率容量不局限于单个发生器或其共振结构的输出能力。因为来自多个发生器 的功率在工艺或反应容积中被加和，该体积成为限制功率的全部因素，该功率可以传递至 该工艺或反应容积中的任意负荷。2、各个发生器与其自己的共振结构匹配，并且各个发生器可以有相同或不同的频率。3、不同的空间或相位排列可以使电场或磁场与该工艺或反应容积耦合。4、旋转电场或磁场可以在该工艺或反应容积中以任意方向产生。5、多共振结构能沿着工艺或反应容积分布，用于连续的处理或反应步骤。6、多套连续共振结构能以并联方式应用，以增加工艺或反应的生产量。7、单个的共振结构减小了与相同工艺或反应容积耦合的倍数发生器之间的相互 影响。8、在单模共振结构的情况下，等离子体倾向于保持更稳定，因为仅有一个共振空 间模式，不能激发各种高阶模式。本发明允许单模运转，而不因为存在以下因素限制可以适 用于单模的功率。如果仅一个单模共振结构连接到倍数发生器上，它们必须都有相同的频 率，并被锁定到共同的相位。而且，总的输入功率受限于该单共振结构、应用的功率和方法， 和/或功率传递系统。所有这些限制在本发明中均被除去。9、本发明的装置还可以利用等离子源或携带气体、催化剂或介质进一步促进工艺 或反应。


从以下详细描述，结合附图可看出本发明进一步的特点和优点，其中相同的数字 代表相同部件，其中图1是本发明的一种实施方式的示意图，显示与各自的发生器耦合的三个共振结 构。图2是一种为便于说明仅带有一个发生器和共振结构的简单系统。图3显示了一种实施方式，带有与相同的工艺或反应容积耦合的两个发生器和共 振结构。图4显示了与相同工艺或反应容积耦合的三个不同发生器和共振结构。图5(a)显示波导管的正常标签的示意图。图5(b)_5(d)显示倍数发生器和共振 结构的三种不同的排列。图6说明了等离子源与耦合的共振结构的结合，都激发相同的工艺或反应容积。图7显示沿工艺或反应容积连续排列的多套共振结构。图8为本发明的综合系统的示意图。
具体实施例方式图1描述本发明典型的实施方式，其中三个共振结构2A-C与各自的电磁发生器3A-C耦合，并且其中这三个共振结构2A-C分担相同的工艺或反应容积1。这些发生器可有 相同的或不同的频率。每个发生器通过传递通道，例如波导管4A-C，将功率传递到匹配的装 置。匹配的装置5A-C阻抗匹配各个发生器与其共振结构。各个发生器结构依次与相同的 工艺或反应器耦合，工艺或反应容积包含在内。正如后面说明的一样，部分匹配装置是共振 结构的一部分，也是工艺或反应室或器的一部分，内含的工艺或反应容积包含在各个共振 结构中，该发生器可以在相同或不同的频率下运转，并且在它们以相同频率运转的情况下， 该共振结构可以就工艺或反应室或器在空间和相位上排列，以在共同的工艺或反应容积中 产生各种效果，例如旋转电磁场。为了解释的目的，我们首先说明单个发生器如何与共振结构耦合。如图2所示，电 磁发生器10是微波发生器，例如磁控管、速调管或回旋管，典型地在300MHz至300GHz的频 率范围内运转。来自这种装置的功率可以是几百瓦至100千瓦。这些装置的传递方式典型 地为传输单一模式的波导管11。具体的例子是在2. 45GHZ的频率下运转的半导体加工等离 子源磁控管。这种动力源的波导管11典型地为矩形波导管，型号WR284，尺寸约7. 2x4. 3cm。 通常，较大尺寸的波导管用字母“a”表示，较小尺寸用“b”表示。在这种波导管中，通常用 TElO模式表示的最低阶模式具有垂直于“a”尺寸的电场矢量。通常在所有的图中，显示的 为TElO模式，然而对于不同用途，也可使用其他高阶模式。该源典型地通过循环器或隔离 器12防止背反射，反射回发生器的功率射向虚拟负荷22。波导管会通过匹配装置14将功 率传递到具体设计的工艺或反应器13，以使共振结构15 (用虚线表示)和波导管传递系统 相匹配。应该注意的是，共振结构包括工艺或反应容积16，工艺或反应器13以及部分匹配 装置14。这种调谐装置的一个实例是混合调谐器，其允许调谐该结构的共振频率和输入电 磁能的耦合系数。混合调谐器的部件在图中示意性说明。当个别地调节滑动部件17、18时 (19,20)，内部滑动部件17、18的调节可以调节该工艺或反应器和体积的耦合系数；而当同 时调节它们时(21)，可以调节共振频率。耦合系数是发生器与它的负荷匹配程度的量度。 可提供某种方式来调节滑动部件17和18，如箭头19、20所示那样单独调节，或如箭头21所 示那样同时调节。如前所述，虚线箭头15表示部分混合调谐器是共振结构的一部分。还应 注意的是，共振结构包括部分匹配装置，以及内有该工艺或反应容积的反应器。该工艺或反 应容积在一些情况下可通过例如石英管或陶瓷管来限制。注意图2a和2b，2a中共振结构具有“a”尺寸的波导管，且共振结构垂直于工艺或 反应器的轴，2b中具有垂直的“b”尺寸。根据不同的情况，不同方向产生输入电磁辐射的E 或H场的更好耦合。在图2b中，工艺或反应容积相对波导管的“a”尺寸和共振结构空间旋 转90度。混合调谐器以外的装置也可用于使发生器和共振结构匹配。这种装置的其他实例 为短截线调谐器、所谓的EH调谐器(其允许独立地调节E和H场，像所谓的魔幻T 一样)， 以及位于匹配装置和工艺或反应器之间的不同长度的波导管。这些匹配方式都是本领域技 术人员所熟知的。其他源或电磁能，例如包括低频发生器或静(DC)电场或静磁场，可附加地与带有 该工艺或反应容积的工艺或反应器耦合。
图3显示带有两个发生器30、31的实施方式。包含工艺或反应容积34的工艺或 反应器32是两个共振结构35、36共用的，工艺或反应容积34在一些情况下包含在工艺或 反应室33中(例如石英或陶瓷管)。如前所述，各种情况下的共振结构是由共同的带有所 含工艺的反应器，或带有所含工艺或反应容积的反应室，以及部分匹配装置组成。该工艺或 反应容积可与该工艺或反应室壁接触或不接触。如前所述，工艺或反应容积还可包含在一 些装置中，例如工艺或反应器内部的流量管。被处理或反应的物质可以是静止的，或者流动 通过该工艺或反应容积。电磁发生器可以是例如，速调管或磁控管或其他电磁发生装置。通常，相互作用的 体积越大，需要的频率越低。在高于约300MHz的范围内，通常使用磁控管或速调管。每个 发生器都通过保护装置37、38防止功率因从表面负荷反射而返流回源头，像之前在单发生 器情况中说明的一样。典型的装置是循环器，其使反射能射向虚拟负荷39、40。如前，各个 发生器典型地通过波导管41、42连接到该负荷，且每个发生器与其负荷通过匹配装置43、 44来匹配，如混合调谐器，可移动的部件能调节频率和调节耦合系数。如前，虚线35、36表 示共振结构包括带有所含的工艺或反应容积的工艺或反应室，以及部分匹配装置。如前，单 个的可移动的调谐部件可以如箭头45、46、47、48所示个别地调节，或者如箭头49、50所示 同时调节。两个发生器的各自的传递系统与其各自的共振结构耦合，该共振结构可以是单模 态或多模态，虽然通常优选的是单模态。在图3所示的实施方式中，两个发生器有不同的频 率，fl和f2。因此，波导管为不同的尺寸，且调 谐器也相应地不同。如果两个发生器有相同 的频率并且用90度相转移锁定相位，那么旋转场将在该工艺或反应器中产生。图4显示与相同的反应器连接的三个发生器30、31a、31b。如前，各个发生器都通 过适当的方式隔开，通过波导管与其各自的匹配装置耦合，并且三个匹配装置都与相同的 工艺或反应器耦合，该工艺或反应器包含工艺或反应容积。如前，发生器可以是相同或不同 的频率。如果三个发生器都有相同频率，如同所示的那样为120度空间隔离，并且如同所示 的那样锁定在相位120度电隔离，则该工艺或反应器中产生旋转场。如同所示，“a”尺寸的 波导管和匹配装置垂直于该工艺或反应容积轴。这将产生垂直于该工艺或反应容积轴的旋 转磁场。如果三个发生器和匹配装置在空间旋转90度，使得波导管的“b”轴和匹配装置垂 直于该工艺或反应容积轴，则旋转电场在与该工艺或反应容积轴垂直的平面中产生。如前 所述，如果发生器有不同的频率，则不能产生旋转场，但来自所有三个发生器的功率仍在反 应器中相加。图5显示多源的三种其他排列。图5a示意地显示波导管的“a”尺寸和“b”尺寸。 图5b与图3相似，不同的是图5b的两个发生器有相同的频率，并以它们之间的90度电相 位转移锁定相位。这将产生旋转场。图5c也显示两个发生器，但以不同的频率与相同的工 艺或反应容积耦合。在该情况下，波导管和匹配装置被旋转，使得波导管和匹配装置的“b” 尺寸垂直于工艺或反应容积轴，而不是如图5b的“a”尺寸。图5d显示与相同工艺或反应 容积耦合的不同频率的三个发生器30、31a、31b。在该情况下，没有旋转场，并且所有三个 发生器的功率在共同的工艺或反应容积中被相加。匹配装置如前所述的那样发挥作用。应 注意，波导管和匹配装置对于各个发生器会有不同的尺寸，因为频率不同，频率越低尺寸越 大。
这一相同的概念可以延伸到更多的源。一般来说，如果将相同频率的N个源在空间和电相位上以360/N度排列，将会产生旋转场。如果多个共振结构的平面倾斜于该工艺 或反应容积轴，则旋转场产生在那个平面。这种旋转场对于某些工艺或反应来说是有益的。本领域技术人员可根据以上说明得到发生器和共振结构的其他排列。在一些情况下，人们可能希望将等离子体注入该工艺或反应容积。这可以用例如 等离子体源等来完成。图6显示根据本发明排列的等离子体源60。待处理的或反应的物质 61可以是静止的或流动的。在任意一种情况下，等离子体源可以注入该工艺或反应容积。 而且，多重等离子体源可以耦合到反应体积，以便促进该工艺或反应速度。如果需要，可将 催化剂注入反应容积来促进工艺或反应。其他物质，比如以水为例，可以被加入或与正处理 或反应的物质混合，以促进该工艺或反应。例如，重油中添加水可改善混合物的加热，以更 容易地达到高温。已知水与微波辐射很好地耦合，因为水分子是极性性质。图6显示了注 入的等离子体62 (典型地为高电离的气体)以及与共同的工艺或反应容器65耦合的共振 结构63、64。不同的共振结构可以串联排列以达到更有效的处理或反应。图7说明了这种构造 的一个实例。其他排列也应考虑到。如上所述，频率可以相同或不同，并且共振结构可以定 向，以使更多的共振结构与该工艺或反应容积耦合，使电场、或磁场、或二者兼有与该工艺 或反应容积耦合，或者在该工艺或反应容积中产生旋转场。而且，沿着延伸的工艺或反应容 积可以产生共振腔的各种排列，以促进工艺或反应步骤，或者将另一工艺或反应步骤加入 正处理或相互反应的该物质中。在该图中，将待处理的物质70引入反应器71，并按顺序通 过单套耦合的共振腔处理，激发三个工艺或反应容积72、73、74。第一对共振结构75、76对 应第一个反应室72，具有与反应器轴平行的“a”尺寸的波导管。如前所述，两个发生器77、 78的频率可以相同或不同。还如前所述，包括工艺或反应容积的各个共振结构与它的驱动 源相匹配。例如，这可以通过混合调谐器14来完成，如图2所示。应注意，整个链的发生器、 循环器、虚拟负荷、波导管以及匹配装置在图7中是仅通过一个发生器及其与共振结构相 连的一条线来表示。如前所述，如果频率相等且为90度电异相，则在共享的工艺或反应容 积72中产生旋转场。第二套共振结构79、80、81与第二工艺或反应容积73耦合。这种情况 下的三个发生器82、83、84可以是相同或不同频率。这三个共振结构还应排列，使得“a”尺 寸平行于反应器轴。第三套共振腔85、86被排列，使得共振腔的“b”轴平行于反应容积74。 两个发生器87、88可有相同或不同的频率。如果它们相同并为90度电异相，则在工艺或反 应容积74中产生旋转场。来自连续的工艺或反应步骤的输出如89所示。如前所述，为了 简化，整个链的发生器、循环器、波导管和匹配装置将与工艺或反应容积耦合，如图7所示。 为了简化，在每个例子中仅显示了发生器和部分共振结构。当然，很明显的是，本发明的平 行排列也是可能的。尤其有意义的应用是使大分子中的化学键断裂的工艺。例如，这方面的一个应用 是使长烃链中分子键断裂，以便生成简单的烃类。例如，该工艺可以将重稠油减为较小的粘 滞稠度，以便它更容易通过管道抽出，不需要添加或花费溶剂或稀释剂，溶剂或稀释剂会为 一桶油增加巨大的成本。因此，本发明的这种系统断裂某些分子键，并使石油稠度较小的能 力将对石油工业具有巨大影响。本发明的另一个重要用途是精炼、分解、处置、或使包括有毒废料在内的各种废品无害中的应用。因为输出功率仅受限于工艺或反应物质本身，可以达到非常高的温度，使甚 至高能键都能断裂。图8显示了本发明提议的一种典型安装，该工艺是用于分解输入材料90，例如可 能是重油。在该工艺中，一些长烃链在反应器91中可分解为较短的链。显示出了各种发生 器92、匹配装置93、以及监测器94。如前所述，各种等离子源95、催化剂96、和其他物质97 也可如本领域常见的那样用于本发明。控制系统98控制整个过程。原料产品分析仪99为 工艺控制提供输入。分离器100从未处理或未反应的输入中分离终产品101，并将未处理的 产品返回到这一工艺的开始。输入流量控制装置102控制向该工艺的输入量。
实施例为了说明本发明的原理，建立了一种原型系统，该系统包括与单共振结构耦合的 单微波发生器。将速调管用作微波源，共振结构围绕矩形波导管建立。将两种不同的烃类 液体，SAE30机油和煤油用在两种不同的实施例中。液体经雾化进入共振结构中，并利用火 花放电联合注入微波引发等离子体。输入功率800瓦，频率5. 945GHz，无等离子体时，测得共振结构的Q值为52，意味 着储存功率为41千瓦。当引发等离子体时，Q值下降至5(储存4千瓦)。共振结构返回以 维持共振，使得所有功率被等离子体吸收。传递至等离子体的净功率为800瓦的输入功率。 腔内Q值的下降是因为等离子体损失。流经反应室的液体设置在4升每小时。大量的气体通过该单元放出，并且超过了 使用的Matheson气体流量计的容量。该流量计具有每分钟2升的容量。输入液体的温度 为室温，22°C。液体的流出温度为31°C。流出该单元的液体在外观和粘度上有所变化。机油和煤油都明显为深色。机油和 煤油都产生碳粒子，碳粒子在数日后沉淀下来。碳的存在无疑说明烃分子被分解，往往产生 元素碳。在碳粒子沉淀后，观察到机油比处理之前色浅，并观察到煤油回到它最初的颜色。冷却后，液体明显地更容易倾倒，说明粘度较小。虽然上述讨论多集中于处理重油，但应该认识到的是本发明可以用于使用电池能 处理或促进某些类型的化学反应的任意工艺或反应。本发明还用于其他涉及微波加热的工 艺，比如制造陶瓷如碳化硅切割工具，半导体梨晶等。本文提出的实施方式和实施例是为了最好地说明本发明及其实际应用，从而使本 领域的普通技术人员可以实施和使用本发明。然而，以上说明和实施例仅提出作为解释和 示例，并且前面提出的说明书并不是穷举性的或者将本发明限制在公开的精确范围。例如， 还可使用其他形式的发电器，传送和调揩装置，频率以及其他常见的技术，比如可在工艺或 反应室中与正处理或反应的物质一起使用载气或溶剂或使用催化剂。然而在不背离本发明 精神和范围的情况下，根据上述教导也可能做出其他修改或者变化。
权利要求
一种以电磁辐射激发一工艺或反应介质的装置，包括一带有工艺或反应室的工艺或反应器，用于包含一工艺或反应容积；和多个电磁发生器，其中所述多个电磁发生器中每个都与多个共振结构中的一个耦合，并且其中所述多个共振结构中的每个都与所述工艺或反应器耦合，使得所述工艺或反应容积成为所述多个共振结构中每个的共同负荷。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述多个共振结构为单模态或多模态。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述多个电磁发生器的每个均为微波发生器或射频 发生器。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述多个电磁发生器的每个都通过传递通道与相应 的共振结构耦合，其中所述传递通道优选地包括一波导管或同轴线。
5.如权利要求4所述的装置，进一步包括一调谐装置，用于个别地将所述多个共振结 构中的每个调到所述共同的负荷，其中所述调谐装置优选地选自混合调谐器、短截线调谐 器、E-H调谐器、魔幻T和不同长度的波导管，或者其他合适的与共同负荷匹配的装置。
6.如权利要求1所述的装置，进一步包括一调谐和/或耦合装置，用于个别地将所述 多个电磁发生器的每个都与其相应的共振结构匹配，其中所述调谐装置优选地为混合调谐器。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述多个共振结构在所述反应室周围定向排列。
8.如权利要求10所述的装置，其中N个共振结构在一单一平面中被分隔为360°/N， 或在一单一平面中任意地排列。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述多个电磁发生器是在相同或不同的频率下运转。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述多个电磁发生器是在相同频率不同相位下运 转，其中所述电磁发生器中的两个优选地产生相位相隔90°的辐射。
11.如权利要求2所述的装置，其中N个共振结构对于所述工艺或反应容积物理地排列 为相隔360° /N，并且在相同频率下运转的所述N个电磁发生器在相位上相隔360° /N，所 述装置产生一旋转电磁场。
12.如权利要求1所述的装置，其中所述多个电磁发生器中的至少一个产生一静电场。
13.如权利要求1所述的装置，其中所述多个电磁发生器中的至少一个产生一静磁场。
14.如权利要求1所述的装置，其中所述多个电磁发生器中的至少一个产生低频辐射。
15.如权利要求1所述的装置，其中所述工艺或反应容积包括气体、液体、固体或多相
16.如权利要求1所述的装置，其中所述工艺或反应介质包括一等离子体。
17.如权利要求1所述的装置，其中用电磁辐射激发所述工艺或反应介质引发一等离 子体。
18.如权利要求1所述的装置，进一步包括一等离子体源。
19.如权利要求1所述的装置，进一步包括一进料，用于在所述工艺或反应介质中加入 催化剂以辅助吸收电磁能，其中所述反应介质优选地包括水。
20.如权利要求1所述的装置，进一步包括一用于改变所述多个电磁发生器中每个的 输出功率的装置。
21.如权利要求1所述的装置，进一步包括一监测装置，用于监测所述工艺或反应介质。
22.如权利要求1所述的装置，进一步包括所述工艺或反应介质的入口和出口。
23.如权利要求1所述的装置，其中所述工艺或反应介质包括大分子，优选地为原油。
24.一种以微波辐射激发一工艺或反应介质的装置，包括一带有工艺或反应室的工艺或反应器，包含一工艺或反应容积；和多个微波发生器，其中所述多个微波发生器中每个都与多个共振结构中的一个耦合， 并且其中所述多个共振结构中的每个都与所述工艺或反应器耦合，使得所述工艺或反应容 积成为所述多个共振结构中每个的共同负荷。
25.如权利要求24所述的装置，其中所述多个共振结构为单模态或多模态。
26.如权利要求24所述的装置，其中所述多个微波发生器产生频率介于300MHz与 300GHz之间的辐射。
27.如权利要求24所述的装置，进一步包括一用于改变所述多个微波发生器中每个的 输出功率的装置。
28.如权利要求24所述的装置，进一步包括一进料，用于在所述工艺或反应介质中加 入水以辅助吸收所述微波辐射。
29.—种以电磁辐射激发一工艺或反应介质的装置，包括一带有工艺或反应室的工艺或反应器，包含一工艺或反应容积；和多个电磁发生器，其中所述多个电磁发生器中每个都与多个共振结构中的一个耦合， 并且其中所述多个共振结构中的每个都与所述工艺或反应器耦合，使得所述工艺或反应容 积成为所述多个共振结构中每个的共同负荷，并且其中所述共振结构被排列，使得所述工 艺或反应容积中产生一旋转电磁场。
30.如权利要求29所述的装置，进一步包括一匹配调谐器，用于个别地使所述多个电 磁发生器中的每个与其相应的共振结构匹配，其中所述匹配调谐器优选地选自混合调谐 器、短截线调谐器、EH调谐器、魔幻T和不同长度的波导管或其他合适的与共同负荷匹配的直ο
31.如权利要求29所述的装置，其中所述多个电磁发生器的每个都通过一波导管或共 轴线与相应的共振结构耦合。
32.如权利要求29所述的装置，其中N个共振结构对于所述工艺或反应容积物理地排 列为相隔360° /N，并且在相同频率下运转的所述N个电磁发生器在相位上相隔360° /N， 所述装置产生一旋转电磁场。
33.一种以电磁辐射激发一工艺或反应介质的装置，包括一工艺容器，带有连续的多个工艺或反应室；每个反应室包含一工艺或反应容积，其中 多个共振结构与所述多个工艺或反应室中的每个耦合，所述共振结构中的每个都包括相应 的工艺或反应容积，作为每个工艺或反应室的共同负荷的一部分；并且其中所述多个共振 结构中的每个都与一电磁发生器耦合。
34.如权利要求33所述的装置，其中所述多个共振结构为单模态或多模态。
35.如权利要求34所述的装置，进一步包括用于在所述工艺或反应室之间传递工艺或 反应介质的入口和出口。
36.一种用于处理烃介质，优选石油，以促进抽取该烃介质的方法，包括用权利要求1 所述的装置使所述烃介质经受电磁能。
37.如权利要求36所述的方法，包括将催化剂或水添加至所述烃介质的步骤。
38.一种用于处理烃介质，优选石油，以促进抽取该烃介质的方法，包括用权利要求29 所述的装置使粘性介质经受电磁能。
39.如权利要求38所述的方法，包括将催化剂或水添加至所述烃介质的步骤。
40.一种用于处理烃介质，优选石油，以促进抽取该烃介质的方法，包括用权利要求33 所述的装置使所述烃介质经受电磁能。
41.如权利要求40所述的方法，包括将催化剂或水添加至所述烃介质的步骤。
42.一种用于处理有毒废料以断裂该废料中分子的化学键的方法，包括用权利要求1 所述的装置使所述有毒废料经受电磁能。
43.如权利要求42所述的方法，包括将水添加至所述有毒废料的步骤。
44.一种用于处理有毒废料以断裂该废料中分子的化学键的方法，包括用权利要求29 所述的装置使所述有毒废料经受电磁能。
45.如权利要求44所述的方法，包括将水添加至所述有毒废料的步骤。
46.一种用于处理有毒废料以断裂该废料中分子的化学键的方法，包括用权利要求33 所述的装置使所述有毒废料经受电磁能。
47.如权利要求46所述的方法，包括将水添加至所述有毒废料的步骤。
48.一种用于处理反应物以促进反应的方法，包括用权利要求1所述的装置使所述反 应物经受电磁能。
49.如权利要求48所述的方法，包括将催化剂或水添加至所述反应物的步骤。
50.一种用于处理反应物以促进反应的方法，包括用权利要求29所述的装置使所述反 应物经受电磁能。
51.如权利要求50所述的方法，包括将催化剂或水添加至所述反应物的步骤。
52.一种用于处理反应物以促进反应的方法，包括用权利要求29所述的装置使所述反 应物经受电磁能。
53.如权利要求52所述的方法，包括将催化剂或水添加至所述反应物的步骤。
54.如权利要求52所述的方法，其中N个共振结构对于所述工艺或反应容积物理地排 列为相隔360° /N，并且在相同频率下运转的所述N个电磁发生器在相位上相隔360° /N， 所述装置产生一旋转电磁场。
55.如权利要求52所述的方法，其中N个共振结构在一单一平面中任意排列。
56.一种用于加热一容积以促进由气体、液体、固体或多相结合组成的介质的工艺或反 应的方法，通过利用权利要求1所述的装置使该介质经受电磁能，
57.如权利要求56所述的方法，其中N个共振结构对于所述工艺或反应容积物理地排 列为相隔360° /N，并且在相同频率下运转的所述N个电磁发生器在相位上相隔360° /N， 所述装置产生一旋转电磁场。
58.如权利要求56所述的方法，其中N个共振结构在一单一平面中任意排列。
全文摘要
本发明公开了一种方法和装置，包括多个电磁共振结构与一共同的工艺或反应容积耦联，以便保持各个结构的共振，而该工艺或反应容积为各个共振结构的一部分。同时，各个共振结构都与其各自的电磁发生器相匹配。这种系统使各个发生器及其传递系统以额定功率运作，加和了共同的程序或反应体积中产生的所有功率。在本发明各种实施方式中，各种电磁发生器可以在相同或不同的频率下运行。各种共振结构可以是单模态或多模肽，或单模肽和多模态的混合。各种共振结构可以在空间上排列，以便将几个结构与该工艺或反应容积耦合。
文档编号B01D17/06GK101801492SQ200880107808
公开日2010年8月11日 申请日期2008年9月22日 优先权日2007年9月21日
发明者乔·迈克尔·亚伯勒, 柯克·麦克尼尔, 瓦西里·P·普鲁德基 申请人:Rf沙米姆技术股份有限公司