專利名稱：電磁加熱反應(yīng)器及改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁加熱反應(yīng)器，還涉及一種用于這種反應(yīng)器的聯(lián)結(jié)器。電磁加熱可以使用例如射頻能量或微波。
背景技術(shù)：
使用微波或射頻能量(RF)的介電加熱可以給化學(xué)反應(yīng)提供熱能輸入并且可以加速并促進(jìn)常規(guī)和非常規(guī)的化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)處理(chemistry)。大量的藥物和反應(yīng)化學(xué)開發(fā)工作涉及到微波。RF和微波加熱是體積加熱技術(shù)，該技術(shù)可以在無(wú)需利用來自外部源或介質(zhì)的輻射、傳導(dǎo)或?qū)α鞫鴮⒛芰總鬟f給反應(yīng)劑的情況下，迅速地直接加熱反應(yīng)劑。微波可粗略地定義為波長(zhǎng)范圍在大約Imm至大約Im的電磁輻射。然而，這與RF 范圍(即波長(zhǎng)大于約40cm并且高達(dá)20m)重疊。在任何情況下，可將介電加熱或電磁加熱描述成微波和RF加熱。在實(shí)驗(yàn)室和小批量以及在一些情況下小型連續(xù)處理設(shè)備是可行的。然而，在將微波和RF處理的應(yīng)用放大至大規(guī)模的處理時(shí)則有難度。較大量的反應(yīng)劑在高溫高壓下會(huì)引入常規(guī)的工程困難，但是更特別地，當(dāng)施加微波能量或RF能量時(shí)會(huì)引入額外的技術(shù)和工程壁壘。在小規(guī)模的情況下(例如毛細(xì)管尺寸的小口徑石英玻璃管)可以在高溫下容易地容納高內(nèi)部壓力。然而，流經(jīng)在反應(yīng)器內(nèi)的這種管的反應(yīng)劑的通過量和停留時(shí)間由于毛細(xì)管而受到限制，在許多情況下可能無(wú)法大到足以滿足生產(chǎn)目的。對(duì)于較大口徑(例如0.5 至IOcm量級(jí)的口徑)的管，在例如20至200bar或更高內(nèi)部壓力下工作所要求的壁厚度會(huì)變得非常厚。在數(shù)百°c的高溫下，難度變得更大。用微波透明材料(合適的玻璃、石英、聚合物和陶瓷)的這種重壁的管，會(huì)是過分昂貴或者從技術(shù)上講根本不可行?；瘜W(xué)中的許多化學(xué)反應(yīng)劑和溶劑具有非常強(qiáng)的腐蝕性而且需要非常惰性和非反應(yīng)性的材料來容納它們。用于不同反應(yīng)劑的這種材料可以包括含氟聚合物、玻璃、石英、陶瓷、藍(lán)寶石、PEI、PP、PE、不銹鋼、以及其它更為特殊的金屬合金。微波和RF電磁約束需要通常具有高導(dǎo)電的外殼，該外殼通常具有堅(jiān)固金屬殼板，該堅(jiān)固金屬殼板具有足夠厚度，從而能夠可靠地?cái)y帶在化學(xué)加工廠找到的環(huán)境中的殼板電流。此外，高功率介電能量的應(yīng)用需要嚴(yán)格且堅(jiān)固的電磁屏蔽。較小規(guī)模設(shè)備可能使用瓦量級(jí)的微波功率。較大規(guī)模設(shè)備可能延伸至100多kW 的介電功率。US2003/0091487描述了在微波加熱期間在多個(gè)階段應(yīng)用高壓來處理流體。US5, 672，316也描述了在壓力下加熱液體。US5，672，316的裝置提供了一種圍繞微波透明管的容器，使得微波透明管的內(nèi)部壓力與外部壓力基本上相同。將產(chǎn)品收集于該容器中并將產(chǎn)品通過壓力限制器而抽出。然而，這些裝置都不允許特別高的產(chǎn)品通過量。因此，需要一種克服這些問題的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種連接介電加熱反應(yīng)器中管道的聯(lián)結(jié)器，該聯(lián)結(jié)器包括連接件，其用于形成管道之間的密封接頭，以及可膨脹的電磁屏蔽，其布置用于圍繞連接的管道使得可響應(yīng)于因溫度和/或壓力變化所導(dǎo)致的尺寸變化而維持對(duì)連接管道的電磁屏蔽。該聯(lián)結(jié)器允許將具有不同性質(zhì)且材料變化的管道接合，同時(shí)維持微波反應(yīng)器內(nèi)的微波完整性以及高壓差。該聯(lián)結(jié)器可提供一種用于反應(yīng)劑管道的連接和密封布置，該聯(lián)結(jié)器還形成用以減小或防止RF或微波能量發(fā)射的電磁屏蔽?？膳蛎涬姶牌帘慰蓢@被連接的管道中的一個(gè)或兩個(gè)并且可選地圍繞它們之間的連接。被密封的接頭可以是防漏、 不滲透的或水密的。電磁屏蔽可以制作成可膨脹的，使得當(dāng)管道或介電加熱反應(yīng)器的其它部件發(fā)生彎曲、膨脹、收縮或者以其它方式改變形狀時(shí)維持屏蔽。可選地，可膨脹電磁屏蔽為伸縮的。壓縮配件允許管道的兩個(gè)部分(特別是各部分是由不同材料形成)之間的高壓接合。在可以發(fā)生相對(duì)大的壓力和溫度變化的環(huán)境中，伸縮的電磁屏蔽提供改進(jìn)的屏蔽。話句話說，電磁屏蔽的可膨脹性質(zhì)可適應(yīng)各種部件的膨脹和收縮。伸縮的電磁屏蔽的各部分可固定到管道的不同部分(或者反應(yīng)器的不同固定部分)，使得可適應(yīng)在整個(gè)接頭上的任何膨脹或收縮并維持屏蔽。如在背景技術(shù)部分中描述的，術(shù)語(yǔ)“微波”和“射頻”可以互換地使用，因?yàn)榭衫眠@兩者來提供相似的對(duì)反應(yīng)劑的介電加熱效果?？蛇x地，伸縮的可膨脹電磁屏蔽可包括同心的可相對(duì)彼此移動(dòng)的內(nèi)管和外管。這是伸縮屏蔽的一種示例類型。有利地，伸縮的可膨脹電磁屏蔽可包括傳導(dǎo)襯墊，其布置成提供內(nèi)管與外管之間的傳導(dǎo)密封。此傳導(dǎo)襯墊可改進(jìn)該兩個(gè)管之間的電接觸從而可改進(jìn)電磁屏蔽，特別是當(dāng)與微波或RF感應(yīng)加熱一同使用時(shí)。這也可改進(jìn)任何有可能形成的殼板電流的擴(kuò)散。可選地，連接件可以是壓縮配件?？蛇x地，壓縮配件可包括套圈和壓緊螺母。這是壓縮配件可使用的一種示例類型。優(yōu)選地，壓縮配件還可包括可屈服密封襯墊。這樣可以改進(jìn)密封性能，從而允許使用更高的壓力。這還允許部件公差的進(jìn)一步放寬?？蛇x地，聯(lián)結(jié)器還可包括流體冷卻劑供應(yīng)機(jī)構(gòu)。這可降低由溫度(特別是反應(yīng)劑溫度升高)引起的對(duì)聯(lián)結(jié)器的損害。該流體可以是水。該流體可流動(dòng)通過聯(lián)結(jié)器內(nèi)的通道?？蛇x地，聯(lián)結(jié)器還可包括通過加熱或冷卻來調(diào)整溫度的溫度控制器。這樣可改進(jìn)對(duì)化學(xué)反應(yīng)及其重復(fù)性的調(diào)整并且提供更大的適應(yīng)性和控制。一個(gè)控制方面可以用來防止來自反應(yīng)劑的熱損失。可選地，可膨脹電磁屏蔽包括波紋管。該波紋管可以是金屬、涂鍍金屬的，或者以另一種方式使其可傳導(dǎo)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種電磁加熱反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括具有可加壓內(nèi)部的電磁外殼、以及至少部分或完全圍在可加壓內(nèi)部中的反應(yīng)劑供應(yīng)管道；其中可加壓內(nèi)部布置成至少部分或完全平衡反應(yīng)劑供應(yīng)管道內(nèi)的壓力，并且其中，將反應(yīng)劑供應(yīng)管道的內(nèi)部密封抵靠可加壓內(nèi)部。因此，可將反應(yīng)劑供應(yīng)管道內(nèi)的反應(yīng)劑從可加壓內(nèi)部排出。反應(yīng)劑供應(yīng)管道可穿過可加壓內(nèi)部，使得反應(yīng)劑可離開可加壓內(nèi)部到其外部并且到電磁外殼的外部。這允許更連續(xù)的處理和更高的通過量。因此，反應(yīng)劑可流動(dòng)通過電磁外殼(提供對(duì)微波或RF能量的屏障)并且在高壓下被輻射。然而，電磁外殼的可加壓內(nèi)部也可不存在反應(yīng)劑。通常，所述反應(yīng)劑可包括能夠以其他方式侵蝕用于容納微波并提供平衡壓力的金屬電磁外殼的化學(xué)制品。排除來自內(nèi)部的反應(yīng)劑，這樣就不再需要給電磁外殼提供進(jìn)一步的保護(hù)從而簡(jiǎn)化了構(gòu)造。電磁加熱也可稱作介電加熱。使反應(yīng)劑供應(yīng)管道內(nèi)的壓力與電磁外殼內(nèi)的壓力平衡，則允許管道可由更薄的材料制成而且不發(fā)生破裂?？蛇x地，電磁加熱反應(yīng)器還可包括位于電磁外殼內(nèi)且圍繞可加壓內(nèi)部的壓力護(hù)套。這可將要求的電磁外殼與要求的可加壓內(nèi)部分離。換句話說，可加壓內(nèi)部應(yīng)具有較小的容積，電磁外殼需具有高傳導(dǎo)殼板。可選地，壓力護(hù)套的溫度可維持在低于反應(yīng)劑供應(yīng)管道的溫度?？蛇x地，壓力護(hù)套可以是微波和/或射頻、RF，透明的。有利地，反應(yīng)劑供應(yīng)管道可包括電磁外殼外部的入口和出口。這可進(jìn)一步防止反應(yīng)劑污染或侵蝕電磁外殼的內(nèi)部?？蛇x地，可加壓內(nèi)部還可包括壓力入口。如果需要，這允許對(duì)可加壓內(nèi)部進(jìn)行加壓和壓力改變。所述加壓流體可以是氣體、蒸氣或液體，例如可包括前述的氣體蒸氣或者液體以及多孔性固體填充物(例如纖維或者絕熱材料)。液體加壓流體例如可以允許改變或穩(wěn)定反應(yīng)劑管道的溫度因而可以改變或穩(wěn)定反應(yīng)劑(也許只是消除熱損失)。液體或者液體 /固體填充物可允許改變腔的介電性質(zhì)。優(yōu)選地，反應(yīng)劑供應(yīng)管道對(duì)于微波和/或射頻、RF這些波長(zhǎng)透明或基本上或部分透明?？蛇x地，電磁加熱反應(yīng)器還可包括用以使反應(yīng)劑供應(yīng)管道內(nèi)的壓力與可加壓內(nèi)部的壓力達(dá)到均衡的壓力均衡器。該壓力均衡器可以是用以自動(dòng)維持可加壓內(nèi)部與反應(yīng)劑供應(yīng)管道之間的壓力均衡使得可維持足夠低的壓力差從而防止對(duì)管道的過壓力損害的電子系統(tǒng)或其它系統(tǒng)(例如機(jī)械的)。這樣還允許在較高壓力下使用更大直徑的反應(yīng)劑供應(yīng)管道(通常由相對(duì)薄或易碎的微波或RF透明材料制成)。壓力均衡器可利用壓力傳感器來監(jiān)控管道和電磁外殼內(nèi)的各種位置或其它位置的壓力。 有利地，可加壓內(nèi)部還可包括加壓流體供應(yīng)機(jī)構(gòu)?？蛇x地，電磁加熱反應(yīng)器還可包括用以改變加壓流體或介質(zhì)的溫度的溫度控制器。該溫度控制器可以是電動(dòng)恒溫器或機(jī)械恒溫器，該恒溫器對(duì)加熱器或冷卻器加以控制以維持更明確或更受調(diào)整的環(huán)境條件。這樣可帶來更好控制的更好的限定的或可重復(fù)的反應(yīng)。優(yōu)選地，反應(yīng)劑供應(yīng)管道包括在電磁外殼內(nèi)的第一材料、以及在電磁外殼外部的第二材料，其中第一種材料是微波和/或RF透明材料，第二材料是非微波和/或非RF透明材料。這樣會(huì)涉及材料的變化。反應(yīng)劑可連續(xù)地流動(dòng)通過穿過這兩種不同材料的反應(yīng)劑供
應(yīng)管道。可選地，第一材料可選自由玻璃、聚合物、PTFE、石英、和藍(lán)寶石或者任何其它合適材料組成的組。優(yōu)選地，第二材料可以是金屬。可替代地，可用金屬或其它傳導(dǎo)材料對(duì)管道進(jìn)行涂鍍，或者用聚合物Hf^nPTFE)或其它耐腐蝕材料對(duì)金屬進(jìn)行涂鍍?？蛇x地，電磁加熱反應(yīng)器可布置成分別或同時(shí)在不同頻率下提供電磁能量。可選地，電磁加熱反應(yīng)器可布置成提供從大約100W至數(shù)百KW的電磁能量?？蛇x地，所述電磁加熱反應(yīng)器還可布置成提供脈沖波或連續(xù)波電磁輻射。優(yōu)選地，電磁加熱反應(yīng)器可布置成在13 MHz和300 GHz之間的任意頻率下提供電磁能量?？蛇x地，可將電磁外殼內(nèi)的反應(yīng)劑供應(yīng)管道加以盤繞。這可延長(zhǎng)反應(yīng)劑暴露于電磁能量的時(shí)間和/或允許反應(yīng)劑能夠更快地流動(dòng)。這可減小反應(yīng)器的總尺寸。可選地，電磁加熱反應(yīng)器還可布置成提供行波、駐波和多模波中的任一種形式或所有形式的電磁能量。可選地，電磁加熱反應(yīng)器還可布置成利用例如高溫材料(諸如石英、陶瓷)或其它這種高溫材料將反應(yīng)劑供應(yīng)管道內(nèi)的反應(yīng)劑維持在高達(dá)300°C并且進(jìn)一步維持在高達(dá) 800°C。對(duì)于聚合物反應(yīng)供應(yīng)管道采用較低范圍的溫度，對(duì)于石英基材料或陶瓷基材料則采用高范圍的溫度。優(yōu)選地，反應(yīng)劑供應(yīng)管道可被加壓到從0. Olbar至200bar或更高之間的任意壓力?？衫酶邏簛矸乐狗磻?yīng)劑的沸騰?？商娲兀磻?yīng)劑供應(yīng)管道和/或可加壓內(nèi)部可在環(huán)境壓力或大氣壓力下操作。可選地，電磁加熱反應(yīng)器還可包括至少一個(gè)聯(lián)結(jié)器，如上所述，并且布置成將反應(yīng)劑供應(yīng)管道的第一材料聯(lián)接到第二材料。


可通過一些方式來實(shí)施本發(fā)明，現(xiàn)在將通過實(shí)例并參照附圖來描述各實(shí)施例，其中
圖1僅通過實(shí)例示出了電磁加熱反應(yīng)器的示意圖； 圖2示出了用于諸如圖1中所示電磁加熱反應(yīng)器的聯(lián)結(jié)器的截面圖； 圖3示出了又一示例性電磁加熱反應(yīng)器的示意圖；和圖4示出了又一示例性電磁加熱反應(yīng)器的示意圖。應(yīng)當(dāng)指出的是，附圖是為簡(jiǎn)單起見而示出并且不必按比例繪制。也可采用替代的腔和反應(yīng)器的形狀、尺寸及取向。
具體實(shí)施例方式有利的是，某些反應(yīng)器在高溫下應(yīng)用微波或RF能量。高溫也需要高壓。然而，微波透明或低介電損失材料在這些高壓下，特別是在較大口徑管道中在高溫下并非特別有效。 例如，增加的溫度和壓力可提高產(chǎn)量或者縮短反應(yīng)時(shí)間。較大口徑管道的使用可以增加產(chǎn)品和反應(yīng)劑的通過量。管道中的機(jī)械應(yīng)力可以增加超過合理和經(jīng)濟(jì)的工程設(shè)計(jì)限量。而且， 需要有效的屏蔽來防止微波或RF能量“泄露”和輻射到外部區(qū)域，諸如操作者所占據(jù)的區(qū)域。圖1示出了微波反應(yīng)器的示意圖。圖1示出了由不向外部輸送或輻射能量的材料制成的微波或RF電磁外殼(腔或室)2。所述材料可以是例如金屬，因?yàn)槠淇捎糜谌菁{介電(微波或RF)能量。外殼2可非?？拷磻?yīng)流體和催化劑(如果使用)。通過反應(yīng)劑供應(yīng)管道1 (在部分20中是微波或RF透明的)所供應(yīng)的反應(yīng)流體穿過RF室2。該部分20可以是例如石英管。電磁外殼2可支持行波，或者特別是對(duì)于較大的應(yīng)用，腔2可以是更大的多模腔。多模腔或室的進(jìn)一步延伸還可以包括用以額外的介電能量約束的屏蔽外殼或籠結(jié)構(gòu) (此圖中未示出)。使用中，圖1中所示的微波反應(yīng)器為通過反應(yīng)劑供應(yīng)管道1被抽出或推進(jìn)的化學(xué)反應(yīng)劑提供加熱。這可以是輸送反應(yīng)劑的管或管道，其容納反應(yīng)劑使得例如其可被行波穿過、或者多模腔2用于微波、或者在用于較低RF頻率的駐波或行波發(fā)生器中。通常，反應(yīng)劑在進(jìn)口點(diǎn)25進(jìn)入反應(yīng)劑供應(yīng)管道1，并在出口點(diǎn)沈離開。流動(dòng)方向可以是該圖中所示方向的相反方向。此外，該裝置的取向可代替為水平或者任何其它取向。圖1示出了允許介電能量(例如微波或RF能量)進(jìn)入腔或室2的進(jìn)入點(diǎn)3。也可使用多個(gè)(或單個(gè))進(jìn)入點(diǎn)。圍繞腔壁5的材料可以是高傳導(dǎo)材料(諸如金屬或涂鍍金屬的)。這可減小不必要的或危險(xiǎn)的微波損失。可利用波導(dǎo)或同軸線纜6將微波或RF能量從遠(yuǎn)處的微波或RF發(fā)生器(此圖中未示出)輸送至腔2。此圖中未示出或描述微波或RF發(fā)生器的電源，但是微波反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)它是熟悉的。聯(lián)結(jié)器7有助于容納該裝置內(nèi)的電磁能量，特別是在產(chǎn)品管道進(jìn)入和離開的位置。聯(lián)結(jié)器7還將反應(yīng)劑供應(yīng)管道1的微波或RF透明部分20連接到在進(jìn)入25和出口點(diǎn)沈處的非微波或RF透明部分(例如金屬或者傳導(dǎo)管道)。因此，當(dāng)反應(yīng)劑在腔2內(nèi)時(shí)可流動(dòng)通過微波(或RF)透明材料，但是當(dāng)反應(yīng)劑在電磁外殼2的外部時(shí)流動(dòng)通過非微波(或RF)透明管道(或者被屏蔽)。圖1示出了在腔2任一端的聯(lián)結(jié)器。反應(yīng)劑供應(yīng)管道1的透明部分20具有由微波或RF透明材料(諸如石英、玻璃、藍(lán)寶石、含氟聚合物、PTEE或者其它塑料或陶瓷材料)制成的壁8，所述材料可容易地允許微波(或RF能量)傳輸給內(nèi)部的流體或反應(yīng)劑。微波透明部分20周圍的介質(zhì)9或環(huán)境也是微波透明材料，該材料允許將電磁能量傳輸給反應(yīng)劑。介質(zhì)可以是空氣或另一種氣體，但也可以是液體、流體或者多孔性固體。微波或RF調(diào)諧器10可調(diào)諧腔以改進(jìn)對(duì)腔2的電磁傳播。在圖2中以截面圖的形式更詳細(xì)地示出了聯(lián)結(jié)器7。聯(lián)結(jié)器7以液壓方式密封流體或反應(yīng)劑，聯(lián)結(jié)器7還提供電磁屏蔽以防止微波或RF輻射傳播至腔2的外部。該聯(lián)結(jié)器包括連接件，該連接件用于在相同材料或不同材料的管道之間形成不滲透的、可密封或防漏的接頭。例如，該連接件可以是壓縮配件11，壓縮配件11可以是高壓液壓配件11，高壓液壓接頭11可在金屬部分與RF或微波透明部分20和/或電磁外殼壁5連接處對(duì)反應(yīng)劑供應(yīng)管道1加以密封。壓縮配件11并入能夠占據(jù)不規(guī)則性和可能在任何管道中存在的任何尺寸公差的可屈服密封襯墊12或者可壓縮填料密封物。例如，可利用可替代的密封元件(諸如橄欖或剛性填料)來提供密封。在聯(lián)結(jié)器7中設(shè)置伸縮的電磁屏蔽13或RF扼流圈，使得其可膨脹或收縮同時(shí)屏蔽RF或微波電磁輻射。為了進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)RF和微波的屏蔽，伸縮的電磁屏蔽13還可包括傳導(dǎo)襯墊14。在圖2中所示的具體實(shí)例中，伸縮的電磁屏蔽13是由內(nèi)管15和外管30所形成。內(nèi)管15和外管30可以是同心的，外管30可在帶傳導(dǎo)襯墊14的內(nèi)管上自由滑動(dòng)，傳導(dǎo)襯墊14提供它們之間的電接觸。傳導(dǎo)襯墊14通過允許殼板或表面電流在內(nèi)管15和外管30之間流動(dòng)來改進(jìn)伸縮的電磁屏蔽13的性能。圖5示出了具有另一個(gè)密封件16的替代實(shí)施例，其可以是ο形環(huán)，填料或者其它適當(dāng)?shù)拿芊饪梢杂脕砣菁{任何在腔2內(nèi)所應(yīng)用的反壓力。傳導(dǎo)襯墊14與另一個(gè)密封件16的位置可以可替代地互換。內(nèi)管15可以是處在至腔2進(jìn)口處的截止型扼流管。反應(yīng)劑供應(yīng)管道1穿過伸縮的電磁屏蔽13的內(nèi)管15。一旦組裝好了，則可實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入腔2中的反應(yīng)劑的電磁屏蔽，使得可以形成微波透明部分20材料(例如玻璃或陶瓷)與伸縮的電磁屏蔽13的傳導(dǎo)材料(例如金屬)的差熱膨脹的容差，同時(shí)也能夠在高溫下將反應(yīng)劑供應(yīng)管道1與高液壓壓力密封開并且密封反應(yīng)劑供應(yīng)管道1。聯(lián)結(jié)器7可允許高達(dá)200bar或更高的壓差，例如典型的工作壓力為25bar?？蓪㈦姶磐该鞑糠?0引入壓縮配件11中，以便經(jīng)由位置A將反應(yīng)劑接收入電磁外殼2中。作為替代例，當(dāng)該裝置在適度的溫度(例如低于約200°C )下操作時(shí)，例如該聯(lián)結(jié)器7可以通過電或者利用內(nèi)部通道直接加熱，從而減少或防止來自反應(yīng)劑的熱損失。如果產(chǎn)品溫度變得非常高，那么也可以利用熱傳遞介質(zhì)來控制聯(lián)結(jié)器7的溫度從而將密封材料和襯墊維持在它們的工作溫度范圍內(nèi)。因此，可將聚合物密封材料用于可屈服密封襯墊12， 而無(wú)需石墨或者其它高溫密封件(使用及處理較困難)。圖3示出了替代性電磁加熱反應(yīng)器的示意圖。類似的特征物則給出相同的附圖標(biāo)記。在此布置中，通過給腔2的內(nèi)部施加壓力，可平衡反應(yīng)劑供應(yīng)管道1透明部分20內(nèi)的壓力。通過流體泵40給腔2的可加壓內(nèi)部施加壓力。減壓閥45可減小過高壓力。可將傳感器(在此圖中未示出)放置于可加壓內(nèi)部，用以提供反饋信號(hào)以控制泵40和減壓閥45。 控制電路(在此圖中未示出)可維持正確的壓力平衡并保持反應(yīng)劑供應(yīng)管道1的透明部分 20內(nèi)部與腔2的可加壓內(nèi)部之間的壓差低至足以防止該管道的壁8內(nèi)的應(yīng)力超過其工作應(yīng)力或者發(fā)生破裂。也可對(duì)由泵40泵送的流體加以溫度控制從而提供加熱和冷卻或反應(yīng)劑。圖4示出了替代性電磁加熱反應(yīng)器的示意圖。代替腔2的整個(gè)內(nèi)部b是可加壓的， 如圖3中所示，壓力護(hù)套19圍繞反應(yīng)劑供應(yīng)管道1的透明部分20?？赏ㄟ^泵40對(duì)壓力護(hù)套19的內(nèi)部進(jìn)行加壓并通過減壓閥45進(jìn)行減壓。壓力護(hù)套19可由允許微波和/或RF能量加熱反應(yīng)劑的電磁透明材料所形成。通過冷卻壓力流體或者通過其他方式，可將壓力護(hù)套19維持成比反應(yīng)劑供應(yīng)管道1更冷。因此，壓力護(hù)套19可由聚合物或者其它合適的電磁透明材料制成。壓力護(hù)套19可減小腔2的可加壓內(nèi)部的容積。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的，可在不偏離所附權(quán)利要求所限定本發(fā)明范圍的情況下改變上述實(shí)施例的細(xì)節(jié)。例如，伸縮的電磁屏蔽13可包括多于兩根的管。在各其它對(duì)的管之間，可存在額外的傳導(dǎo)襯墊14。壓縮配件也可以是過盈型(interference type)配件。反應(yīng)劑可以包括固體反應(yīng)劑，包括催化劑、液體和/或氣體反應(yīng)劑以及這些反應(yīng)劑的組合。電磁加熱反應(yīng)器可連續(xù)地或成批地操作。
在一個(gè)替代實(shí)施例中，電磁屏蔽13可以是傳導(dǎo)材料(例如不銹鋼)的波紋管。該波紋管可完全或部分地圍繞聯(lián)結(jié)器7。聯(lián)結(jié)器7可由金屬、不銹鋼、鋁或包括用聚合物涂鍍以降低腐蝕的涂鍍金屬形成。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地理解以上實(shí)施例的特征的多種組合、變型或變更，它們意圖形成本發(fā)明的一部分。
權(quán)利要求
1.一種用于連接介電加熱反應(yīng)器中管道的聯(lián)結(jié)器，其包括連接件，用于形成各管道之間的密封接頭；以及可膨脹電磁屏蔽，布置成圍繞連接的管道使得響應(yīng)于因溫度和/或壓力變化所導(dǎo)致的尺寸變化而維持所述連接的管道的電磁屏蔽。
2.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)結(jié)器，其中所述可膨脹電磁屏蔽是伸縮的。
3.如權(quán)利要求2所述的聯(lián)結(jié)器，其中所述伸縮的可膨脹電磁屏蔽包括可相對(duì)彼此移動(dòng)的同心的內(nèi)管和外管。
4.如權(quán)利要求3所述的聯(lián)結(jié)器，其中所述伸縮的可膨脹電磁屏蔽包括傳導(dǎo)襯墊，其布置成提供所述內(nèi)管和所述外管之間的傳導(dǎo)密封。
5.如權(quán)利要求3或4所述的聯(lián)結(jié)器，其中所述伸縮的可膨脹電磁屏蔽包括密封襯墊，其布置成提供所述內(nèi)管和所述外管之間的壓力密封。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的聯(lián)結(jié)器，其中所述連接件是壓縮配件。
7.如權(quán)利要求6是所述的聯(lián)結(jié)器，其中所述壓縮配件包括套圈和壓緊螺母。
8.如權(quán)利要求6或7所述的聯(lián)結(jié)器，其中所述壓縮配件還包括可屈服密封襯墊。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的聯(lián)結(jié)器，還包括流體冷卻劑供應(yīng)機(jī)構(gòu)。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的聯(lián)結(jié)器，還包括通過加熱或冷卻來調(diào)整溫度的溫度控制器。
11.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)結(jié)器，其中所述可膨脹電磁屏蔽包括波紋管。
12.—種電磁加熱反應(yīng)器，包括具有可加壓內(nèi)部的電磁外殼；以及至少部分被圍繞在所述可加壓內(nèi)部?jī)?nèi)的反應(yīng)劑供應(yīng)管道，其中所述可加壓內(nèi)部布置成至少部分地平衡所述反應(yīng)劑供應(yīng)管道內(nèi)的壓力，并且其中將所述反應(yīng)劑供應(yīng)管道的內(nèi)部加以密封抵靠可加壓內(nèi)部。
13.如權(quán)利要求12所述的電磁加熱反應(yīng)器，還包括位于所述電磁外殼內(nèi)的圍繞所述可加壓內(nèi)部的壓力護(hù)套。
14.如權(quán)利要求13所述的電磁加熱反應(yīng)器，其中可將所述壓力護(hù)套維持在比所述反應(yīng)劑供應(yīng)管道的溫度更冷的溫度。
15.如權(quán)利要求13至14中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，其中所述壓力護(hù)套是微波和 /或射頻、RF透明的。
16.如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，其中所述反應(yīng)劑供應(yīng)管道包括位于所述電磁外殼外部的入口和出口。
17.如權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，其中所述可加壓內(nèi)部還包括壓力入口。
18.如權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，其中所述反應(yīng)劑供應(yīng)管道是微波和/或射頻、RF透明的。
19.如權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，還包括用以使所述反應(yīng)劑供應(yīng)管道內(nèi)的壓力與所述可加壓內(nèi)部的壓力均衡的壓力均衡器。
20.如權(quán)利要求12至19中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，其中所述可加壓內(nèi)部還包括加壓介質(zhì)供應(yīng)機(jī)構(gòu)。
21.如權(quán)利要求20所述的電磁加熱反應(yīng)器，還包括用以改變所述加壓介質(zhì)溫度的溫度控制器。
22.如權(quán)利要求20或21所述的電磁加熱反應(yīng)器，其中所述加壓介質(zhì)選自由氣體、流體和多孔性固體組成的組。
23.如權(quán)利要求12至22中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，其中所述反應(yīng)劑供應(yīng)管道包括在所述電磁外殼內(nèi)的第一材料和在所述電磁外殼外部的第二材料，其中所述第一材料是微波和/或RF透明材料，第二材料是非微波和/或非RF透明材料。
24.如權(quán)利要求23所述的電磁加熱反應(yīng)器，其中所述第一材料選自由玻璃、聚合物、 PTEE、石英和藍(lán)寶石組成的組。
25.如權(quán)利要求23或M所述的電磁加熱反應(yīng)器，其中所述第二材料是金屬。
26.如權(quán)利要求12至25中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，布置成單獨(dú)或同時(shí)在不同的頻率下提供電磁能量。
27.如權(quán)利要求12至沈中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，布置成提供從大約100W至數(shù)百KW的電磁能量。
28.如權(quán)利要求12至27中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，還布置成提供脈沖波或連續(xù)波電磁輻射。
29.如權(quán)利要求12至觀中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，布置成在從13MHz到300 GHz之間的任意頻率下提供電磁能量。
30.如權(quán)利要求12至四中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，其中將在所述電磁外殼內(nèi)的所述反應(yīng)劑供應(yīng)管道加以盤繞。
31.如權(quán)利要求121至30中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，布置成以行波、駐波和多模波中的任何一種形式或所有形式提供電磁能量。
32.如權(quán)利要求12至31中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，還布置成將在所述反應(yīng)劑供應(yīng)管道內(nèi)的反應(yīng)劑維持在高達(dá)300°C至800°C。
33.如權(quán)利要求12至32中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，其中可將所述反應(yīng)劑供應(yīng)管道加壓到從0. Olbar至200bar之間的任意壓力。
34.如權(quán)利要求12至33中任一項(xiàng)所述的電磁加熱反應(yīng)器，還包括至少一個(gè)如權(quán)利要求 1至11中任一項(xiàng)所述的聯(lián)結(jié)器。
35.如權(quán)利要求34所述的電磁加熱反應(yīng)器，當(dāng)取決于如權(quán)利要求23至25中任一項(xiàng)時(shí)， 其中所述至少一個(gè)聯(lián)結(jié)器將所述第一材料連接到所述第二材料。
全文摘要
一種用于連接在介電加熱反應(yīng)器中的管道的聯(lián)結(jié)器，該聯(lián)結(jié)器包括連接件，其用于在管道之間形成密封接頭；以及可膨脹的電磁屏蔽，其布置成用于圍繞連接的管道使得可響應(yīng)于因溫度和/或壓力變化所導(dǎo)致的尺寸變化而維持對(duì)連接管道的電磁屏蔽。此外，一種電磁加熱反應(yīng)器，包括具有可加壓內(nèi)部的電磁外殼、以及至少部分地被可加壓內(nèi)部圍繞的反應(yīng)劑供應(yīng)管道；其中可加壓內(nèi)部布置成至少部分地平衡反應(yīng)劑供應(yīng)管道內(nèi)的壓力，并且進(jìn)一步的其中將反應(yīng)劑供應(yīng)管道的內(nèi)部加以密封從而抵抗可加壓內(nèi)部。
文檔編號(hào)B01J19/12GK102458644SQ201080026638
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者克爾 D., 艾利斯 D., H. 瓊斯 I., 馬羅尼 N., M. 珀金 R. 申請(qǐng)人:C-技術(shù)創(chuàng)新有限公司