专利名称：一种微波催化反应器装置系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及微波催化技术领域，特别是涉及一种多功能的微波催化反应器装置系 统。
背景技术：
在化学反应中，微波可以直接与化学体系发生作用促进各类化学反应的进行。微 波作用不但具有“致热效应”，还有特殊的“非热效应”。自从Harwell实验室使用微波技术 成功处理了核废料以来，微波技术在有机化学、无机材料化学、分析化学等学科领域已得到 广泛应用，并逐渐开辟了微波化学这一崭新的领域。大量文献报道了微波技术在化学反应 中的应用，因此该领域的研究目前是一个热点。近年来，许多研究者又尝试将微波加热应用 于非均相催化反应过程，微波技术应用也表现出了较好的效果。微波技术已经逐步在废水 废气处理方面应用，也取得了较好的效果。中国专利号为02118708. 8，公告号为CNl 199887C，公开了名称为《微波催化氧化 处理难降解有机废水的工艺与装置》的发明专利，其装置部分公开了以下技术方案装置主 要包括有微波反应器、原水槽、流量计、气液混合器、氧化剂输送装置、换热器、泵和风机，微 波反应器由内反应管和微波谐振腔组成。该现有技术用于处理难降解有机废水。其不足之 处只能够处理废水，而且处理的效率不高。利用微波技术进行各种化学反应，需要有一种微波装置来进行。如中国专利 CN101579617A公开了一种由家用微波炉改造的适用各种实验室应用的微波化学反应器。 中国专利CN101224407A公开了一种由家用微波炉改造的超声微波化学反应器。中国专利 CN1533831A公开了一种能够进行间歇反应的多磁控管微波化学反应器。2007年陈茂生等 在环境工程学报上报道了一种由家用微波炉改造的微波装置进行微波辐照载甲苯活性炭 升温研究。2000年程志林等在石油化工高等学校学报上报道了一种由家用微波炉改造的 微波装置进行轻烃芳构化的研究。从发表的文献和专利看，最易得到的微波装置莫过于家 用微波炉，但它存在明显缺陷，如在反应过程中不能搅拌、加料、测温，也不能进行冷凝和回 流。这些缺点给微波化学研究带来了许多困难。为了解决这些缺陷，目前一些学者尝试对 家用微波炉进行改造，在炉腔的壁上打孔安装截止波导来解决冷却、回流、搅拌、温度测量 等问题。这些对炉腔的改造固然可以解决一些问题，但这种改装的家用微波炉还存在许多 不便(1)输出功率是厂家设定的，不能连续可调。(2)温度不可控，只能将温度维持在某个 功率下反应体系与环境达到热平衡时候的温度。(3)反应物料不能连续操作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于气-固、液-固、 气-液_固体系的微波催化反应过程研究和放大用在工业上微波催化反应的，既能生产以 气液为原料的化工产品的，又能处理废水废气的微波催化反应器装置系统。本发明的目的通过下述技术方案予以实现包括顺序连接的进料口、计量控制器、混合室、微波反应器、出料口 ；所述微波反应器的反应器机体内安装反应管和设置微波谐振 腔；所述微波谐振腔内安装微波管；所述反应管中填充具有吸收微波特性的催化剂；所述 催化剂中设置温度传感器；所述计量控制器、微波管的控制电路和温度传感器与中心控制 单元电连接。所述反应管的外壁和反应器机体之间设置强制循环的冷却水室，强制循环的冷却 水的水箱安装在室外，冷却水室与水箱通过管道和水泵连接。所述微波反应器的出口与出料口之间设置冷却器。所述出料口与冷却器之间设置分离器。所述反应管采用透波材料的石英玻璃、塑料、陶瓷等制作。与现有技术相比，本发明具有以下优点构造科学合理，可用于气-固、液-固、 气-液_固连续流动的催化反应，还能处理废水废气等优点。
附图为本发明一实施例构造示意图。图中1_反应器机体，2-冷却水室，3-反应管，4-催化剂，5-微波谐振腔，6_微波管。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明参照附图，本发明包括顺序连接的进料口、计量控制器、混合室、微波反应器、出料 口 ；所述微波反应器的反应器机体1内安装反应管3和设置微波谐振腔5 ；所述微波谐振腔 5内安装微波管6 ；所述反应管3中填充具有吸收微波特性的催化剂4 ；所述催化剂4中设置 温度传感器；所述计量控制器、微波管6的控制电路和温度传感器与中心控制单元电连接。 微波谐振腔5采用成熟现有技术进行设计和制造。微波管6采用成熟现有技术的产品。温 度传感器在附图中省略，但是保留了与中心控制单元连接的控制线。所述反应管3的外壁和反应器机体1之间设置强制循环的冷却水室2，强制循环的 冷却水的水箱安装在室外，冷却水室2与水箱通过管道和水泵连接。所述微波反应器的出口与出料口之间设置冷却器。冷却器采用成熟现有技术的产 品和设备。所述出料口与冷却器之间设置分离器。分离器采用成熟现有技术的产品和设备。 用于对最终产品的分离。所述反应管3采用透波材料的石英玻璃、塑料、陶瓷等制作。由透波材料制成的反 应管和在此反应管中填装的催化剂组成的微波催化反应床层，由微波发生器发射微波辐照 在微波腔内，反应管置于微波腔中，微波辐照在催化反应床层上。微波催化反应器需用与微 波匹配的一类新型的微波催化剂，微波催化剂装填在反应管中为固定床形式，气体或液体 为连续流动体系。进料口、计量控制器、混合室、出料口均采用成熟现有技术的产品和设备。混合室 用来进行气_气混合或者气_液混合。中心控制单元相当于工控电脑，装有专用软件，按照成熟现有技术配置硬件和软件。能够实现人机对话，保存参数和数据。通过温度传感器的阀值控制计量控制器和微波 管6的通或断的动作，实现智能管理。附图中，与中心控制单元连接的虚线表示连接到计量控制器、微波管6的控制电 路和温度传感器。实施例1 一个 进料口 A直接连接微波反应器，然后通过出料口 X排出。所述微波反应器的 反应器机体1内安装反应管3和设置微波谐振腔5 ；所述微波谐振腔5内安装微波管6 ；所 述反应管3中填充催化剂4 ；所述催化剂4中设置温度传感器；所述微波管6的控制电路和 温度传感器与中心控制单元电连接。所述反应管3的外壁和反应器机体1之间设置强制循 环的冷却水室2，强制循环的冷却水的水箱安装在室外，冷却水室2与水箱通过管道和水泵 连接。实施例2 在实施例1的基础上，进料口 A与微波反应器之间增加连接计量控制器，其他同实 施例1。增加的计量控制器的控制电路也与中心控制单元电连接。实施例3 在实施例2的基础上，进料口为A、B或者进料口为A、B、C或者更多，本实施例为 3个进料口为A、B、C，配套的计量控制器也为3个计量控制器A、计量控制器B、计量控制器 C，在微波反应器之前再增加连接混合室，其他同实施例2。增加的计量控制器的控制电路也 与中心控制单元电连接。上述实施例1-3用于处理废气或者废水。如催化剂4为5ml的活性炭。 标准NO气体从进料口的A进入，氧气从进料口的B进入，经过混合室混合。其中 NO气体流量为160ml/min，空速为ΙΘΖΟΙΓ1 ；进气NO含量为lOOOppm，氧含量为5. 88%，微波 功率选择自动档控制，控制微波催化反应床层温度分别在400°C、500°C、600°C的条件下，进 行微波催化反应脱除氮氧化物，氮氧化物反应转化结果如下表1 表1
序号 反应温度进口 NO含量I出口 NO含量I转化率(％) ~ 400100075. Oppm92 5
~~250010002.16ppm99. 78
~~360010001.8Ippm99.82表1中反应温度的单位为。C，进口 NO含量和出口 NO含量的单位为ppm，标准NO气体为由大连大特气体有限公司提供的为N2气和NO组成的混合气，其中 NO气含量为lOOOppm。气体分析仪为美国制造的42C N0-N02-N0x Analyzer。对比例在不锈钢反应管内活性炭填装量为5ml，NO气体流量为160ml/min，空速为 1920h-l ；氧含量为5. 88 %，进气NO含量为lOOOppm，选择常规加热方式，北京欣航盾公司制备MRT-6123微型反应实验装置上进行脱除氮氧化物实验。反应温度分别为400°C、50(TC、 600°C。所得实验结果如下表2:
权利要求
1.一种微波催化反应器装置系统，包括顺序连接的进料口、计量控制器、混合室、微波 反应器、出料口 ；所述微波反应器的反应器机体(1)内安装反应管(3)和设置微波谐振腔 (5)；所述微波谐振腔(5)内安装微波管(6)；其特征在于所述反应管(3)中填充具有吸收 微波特性的催化剂(4)；所述催化剂(4)中设置温度传感器；所述计量控制器、微波管(6) 的控制电路和温度传感器与中心控制单元电连接。
2.根据权利要求1所述的微波催化反应器装置系统，其特征在于所述反应管(3)的 外壁和反应器机体(1)之间设置强制循环的冷却水室(2)，强制循环的冷却水的水箱安装 在室外，冷却水室(2)与水箱通过管道和水泵连接。
3.根据权利要求1或2所述的微波催化反应器装置系统，其特征在于所述微波反应 器的出口与出料口之间设置冷却器。
4.根据权利要求3所述的微波催化反应器装置系统，其特征在于所述出料口与冷却 器之间设置分离器。
5.根据权利要求1或2所述的微波催化反应器装置系统，其特征在于所述反应管(3) 采用透波材料的石英玻璃、塑料、陶瓷等制作。
6.根据权利要求3所述的微波催化反应器装置系统，其特征在于所述反应管(3)采 用透波材料的石英玻璃、塑料、陶瓷等制作。
7.根据权利要求4所述的微波催化反应器装置系统，其特征在于所述反应管(3)采 用透波材料的石英玻璃、塑料、陶瓷等制作。
全文摘要
一种微波催化反应器装置系统，包括顺序连接的进料口、计量控制器、混合室、微波反应器、出料口；微波反应器的反应器机体(1)内安装反应管(3)和设置微波谐振腔(5)；微波谐振腔(5)内安装微波管(6)；反应管(3)中填充具有吸收微波特性的催化剂(4)；催化剂(4)中设置温度传感器；计量控制器、微波管(6)的控制电路和温度传感器与中心控制单元电连接。反应管(3)的外壁和反应器机体(1)之间设置强制循环的冷却水室(2)，强制循环的冷却水的水箱安装在室外，冷却水室(2)与水箱通过管道和水泵连接。微波反应器的出口可以选择连接冷却器和分离器。本发明具有用于连续流动气(液)固催化反应，又能处理废水废气等优点。
文档编号B01J19/12GK102133516SQ20101051732
公开日2011年7月27日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者周继承, 王哲, 阳鹏飞 申请人:湘潭大学