專利名稱：一種微波加熱裝置及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種微波加熱裝置及其應用，特別是指一種利用微波加熱的反應裝置以及該裝置的應用。
背景技術：
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(zhì)極化。離子傳導機制是指介質(zhì)內(nèi)的離子在電磁場中產(chǎn)生遷移電流而產(chǎn)生熱。電介質(zhì)極化機制是指在電磁場作用下，極性分子從隨機分布狀態(tài)轉(zhuǎn)向依據(jù)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(chǎn)生熱量，導致電場能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能。非極性分子由于內(nèi)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(wèi)生無污染，已在生活生產(chǎn)中得到廣泛應用。傳統(tǒng)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(fā)展，將微波加熱技術應用于化工工業(yè)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(nèi)輻射。一般來說，采用這種微波通過加熱腔周壁向腔內(nèi)輻射的方式，腔內(nèi)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(yè)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(nèi)部并且按照需要實現(xiàn)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(zhuǎn)天線，通過控制裝置控制旋轉(zhuǎn)天線，以使其具有高輻射指向性的部分定向成朝向根據(jù)溫度分布檢測裝置的檢測結(jié)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(cè)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(zhuǎn)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(nèi)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(jié)構(gòu)按微波傳導順序有微波源、微波耦合器、調(diào)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(cè)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(jīng)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(cè)面開通風孔。該文獻中是將矩形波導轉(zhuǎn)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(fā)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(xiàn)有技術報道的微波加熱裝置難以應用于規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)，更不能用于實現(xiàn)需要反應物連續(xù)式輸入輸出微波加熱腔的化學反應工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于針對上述現(xiàn)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(nèi)微波場分布較均勻，且能夠切實應用于規(guī)?；幕すに嚕⑻岣卟僮靼踩?。本發(fā)明的另一目的在于提供所述微波加熱裝置的應用。為達上述目的，本發(fā)明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(fā)生及傳輸裝置，該微波發(fā)生及傳輸裝置按微波傳導順序包括微波源、環(huán)形器、水負載、定向耦合器、三銷釘自動調(diào)節(jié)器以及波導，在波導段，采用矩形波導或圓形波導轉(zhuǎn)化為同軸傳輸?shù)男问?，以一探針從微波反應器的一端探入反應器?nèi)，而將微波潰入反應器中。即，本發(fā)明中是將微波腔體做反應器。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的微波加熱裝置中，所述微波反應器的材質(zhì)可以為不銹鋼、銅、銀或鋁中的任一種或合金，例如可采用化工工藝中常用的高溫高壓反應釜改造而成。本發(fā)明中，所述探針探入反應器的地方應采用不吸波材料進行密封。例如，在本發(fā)明的一具體實施方式
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(nèi)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(jù)本發(fā)明的具體實施方案，所述探針是從反應器底部或頂部中央位置探入反應器腔體內(nèi)，微波以探針為中心向腔體內(nèi)發(fā)散。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，所述探針探入反應器腔體內(nèi)的長度可以根據(jù)反應條件、反應器內(nèi)徑以及處理量進行調(diào)整。根據(jù)物料的介電性質(zhì)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(nèi)裝填，實際使用時應根據(jù)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發(fā)明的基礎上輕易確定。若使連續(xù)流動的流體在器內(nèi)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(nèi)的高度也沒有特殊要求，但優(yōu)選地，物料添加區(qū)域一般為距離探針尖端0-80mm范圍內(nèi)，更優(yōu)選為距離探針尖端0_60mm范圍內(nèi)。本發(fā)明的微波加熱裝置，微波腔內(nèi)微波分布均勻，且裝置密封性好，可將本發(fā)明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，本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)有利于催化劑的裝填，催化劑裝填較為規(guī)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(xiàn)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?！?br> 在本發(fā)明的一具體實施例中，本發(fā)明所提供的微波加熱裝置為用于間歇式或連續(xù)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(chǎn)物出口，可分別與油品原料的加熱裝置和反應產(chǎn)物的后處理系統(tǒng)相連。若用于間歇式反應時將出口用堵頭進行密封即可。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的微波加熱裝置，還可進一步包括超壓停車自動控制儀，其包括電接點壓力表和繼電器，當反應器腔體內(nèi)壓力超過設定壓力值時，能自動切斷微波電源。該超壓停車自動控制儀還可根據(jù)具體情況對預熱電源、泵電源等進行控制，進一步在配備磁控閥的基礎上還能控制供給體的供應，例如用于油品加氫脫硫反應，當反應器內(nèi)壓力超過設定壓力值時可切斷氫氣的供應。需要說明的是，本發(fā)明的微波加熱裝置并不限于應用于油品的加氫脫硫反應，而是可以應用于任何的高溫高壓反應，反應溫度可以高達800°C (在反應器材質(zhì)例如不銹鋼承受的溫度范圍內(nèi)均可)、反應壓力經(jīng)測壓可以達到lOMPa。即，另一方面，本發(fā)明還提供了所述的微波裝置在用于實現(xiàn)利用微波進行加熱的反應中的應用。具體地，所述利用微波進行加熱的反應可以是反應裝置材質(zhì)承受范圍內(nèi)的任何高溫高壓反應，例如可以是溫度小于等于800°C、壓力小于等于IOMPa的反應。反應物進料方式可以從上到下進料，也可從下到上進料，可以是固定床反應，也可以是移動床反應；可以為連續(xù)式反應，還可為間歇式反應。該裝置還可用于微波消解反應，此時需要在反應器做陶瓷、PTFE、玻璃等耐腐蝕的襯里。利用本發(fā)明的微波加熱裝置，可實現(xiàn)在微波場作用下的連續(xù)式或間歇式的高溫高壓反應。例如，在本發(fā)明的一具體實施方案中(參見應用實施例I)，是將所述微波裝置用于實現(xiàn)連續(xù)式油品加氫脫硫方法，該方法包括在反應器腔體內(nèi)中段裝填加氫脫硫催化劑；將油品原料與氫氣混合，連續(xù)地輸送入所述反應器，使油品原料與加氫脫硫催化劑接觸并在微波作用下發(fā)生加氫脫硫反應；更具體地，由于微波作用，反應條件與傳統(tǒng)操作條件相比會緩和，例如，在微波作用下進行汽油油品加氫脫硫反應時，可控制反應器中的反應條件為反應溫度220 280°C，操作壓力I. 5 2. 5MPa，重時空速I 41T1，氫油體積比100 I 400 1，微波功率 I. 2 2. 2kW ;將上述加氫脫硫反應的生成物連續(xù)地引出反應器進行后處理。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選具體實施方案，探針是從反應器底部中央位置探入反應器內(nèi)，為確保連續(xù)流動的流體在反應器內(nèi)有相同的停留時 間，所述催化劑是裝填在探針上部空間；或者，探針是從反應器頂部中央位置探入反應器內(nèi)，所述催化劑是裝填在探針下部空間。優(yōu)選地，催化劑裝填區(qū)域為距離探針尖端O-SOmm范圍內(nèi)。本發(fā)明中，未詳細提及的設備結(jié)構(gòu)可以參照所屬領域的傳統(tǒng)設備。例如，所述反應器可以為傳統(tǒng)的工業(yè)高溫高壓反應釜，本發(fā)明的關鍵在于在反應器一端開口引入微波裝置的探針，從而將微波引入該反應器腔體；所述的微波發(fā)生裝置的微波源、環(huán)形器、水負載、定向耦合器、三銷釘自動調(diào)節(jié)器以及波導等也可按照現(xiàn)有技術中的微波發(fā)生裝置的構(gòu)件進行設計(微波源、環(huán)形器、水負載、定向耦合器、三銷釘自動調(diào)節(jié)器之間可按照本領域的公知技術采用波導直接連接)，本發(fā)明的關鍵在于按照波導傳輸順序在三銷釘自動調(diào)節(jié)器之后的波導段是采用矩形波導或圓形波導轉(zhuǎn)化為同軸傳輸?shù)男问?，以一探針從反應器底部中央探入反應器腔體內(nèi)，而將微波引入反應器腔體。本發(fā)明中所用的超壓停車自動控制儀、加氫脫硫系統(tǒng)的反應產(chǎn)物后處理系統(tǒng)等均可采用所屬領域中的常規(guī)設備?？梢岳斫?，對于從反應器底部或頂部進出的物料，相應的物料入口或出口位置可設置在底部或頂部周側(cè)，避開同軸波導探針在反應器底部的探入口。此外，在本發(fā)明的其他具體實施例中(參見應用實施例2、應用實施例3)，還將所述微波裝置分別用于進行微波熱解析油泥實驗、微波生物質(zhì)熱解反應的實驗，均取得了良好的實驗結(jié)果，充分表明本發(fā)明技術方案的可實施性及安全性。綜上所述，本發(fā)明提供了一種微波加熱裝置及其應用，通過矩形波導或圓形波導轉(zhuǎn)換成同軸，采用探針的方式將微波從反應器下部潰入反應器，能將微波技術切實應用于需要微波加熱的反應；本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)有利于催化劑或反應物料的裝填及物料的流動，物料裝填較為規(guī)整，反應物可以通過整個催化劑床層；并且本發(fā)明的裝置微波腔內(nèi)微波場分布較均勻，密封性好，操作安全性良好。


圖I為本發(fā)明的微波加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中10_微波源、20-環(huán)形器、30-水負載、40-定向耦合器、50-三銷釘自動調(diào)節(jié)器、2-波導、7-反應器。圖2為本發(fā)明的微波裝置中探針探入反應器部分的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I :微波潰入端口，2 :波導，3 :同軸，4 :物料出(入)口，5 :催化劑床層，6 :探針保護罩，7 :微波腔體(反應器)，8 :物料入(出)口。圖3為本發(fā)明一具體實施例的微波裝置從反應器底部潰入微波方式條件下的Sll參數(shù)曲線圖。圖4a為根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例應用微波加熱裝置進行微波木屑熱解所得固體焦炭的SEM圖。圖4b為傳統(tǒng)加熱下木屑熱解所得焦炭的SEM圖。圖5a為根據(jù)本發(fā)明的應用實施例I的應用微波加熱裝置時裝置中物料對微波吸收的功率密度圖。圖5b為根據(jù)本發(fā)明的應用實施例2的應用微波加熱裝置時裝置中物料對微波吸收的功率密度圖。圖5c為根據(jù)本發(fā)明的應用實施例3的應用微波加熱裝置時裝置中物料對微波吸收的功率密度圖。從圖中也可以看出微波場分布的均勻性。
具體實施例方式以下通過具體實施例詳細說明本發(fā)明的實施過程和產(chǎn)生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的實質(zhì)和特點，不作為對本案可實施范圍的限定。實施例I請參見圖I所示，本實施例的微波加熱裝置按微波傳導順序包括微波源10、環(huán)形器20、水負載30、定向耦合器40、三銷釘自動調(diào)節(jié)器50、波導2 ；以及微波反應器7。再請參見圖2所示的波導段部分的詳細結(jié)構(gòu)(根據(jù)本領域所公知的，微波源、環(huán)形器、水負載、定向耦合器、三銷釘自動調(diào)節(jié)器之間也是采用波導直接連接，圖中僅示意了作為本發(fā)明的一個關鍵特征的按照波導傳輸順序在三銷釘自動調(diào)節(jié)器之后的波導段的結(jié)構(gòu))，其中，波導2包括矩形波導21 (該矩形波導也可以是圓形波導)以及同軸波導22，同軸波導包括同軸設 置的金屬外殼221 (圓筒狀)以及探針222 (細長的圓柱形)，采用矩形波導轉(zhuǎn)化為同軸傳輸?shù)男问剑蕴结?22從反應器7底部中央探入反應器腔體內(nèi)，而將微波引入反應器腔體(即，將微波腔體做反應器)。同時，采用不吸波材料制成的探針保護罩6 (如陶瓷帽)將探針222探入腔體反應器7內(nèi)的探頭部分罩起來以保護探針和便于密封。該反應器材質(zhì)為不銹鋼，可以耐較高的溫度(溫度在不銹鋼所能承受范圍之內(nèi))，壓力取決于反應器壁金屬的厚度。在探針與反應器的密封處，可以將陶瓷帽和法蘭盤做成一體，然后再用圖中兩側(cè)的法蘭(也就是采用三個法蘭的形式)密封固定；也可以將陶瓷直接焊接或粘結(jié)在最左邊的法蘭盤上，通過兩個法蘭進行密封。陶瓷帽本身不影響微波分布，其厚度尺寸使其能耐受操作壓力即可。應用實施例I本實施例中，是將如圖I、圖2所示的微波加熱裝置用于油品加氫脫硫，其中，微波反應器7用作加氫脫硫反應器，反應器上部設置物料入口 8，下部設置物料出口 4，中間填充催化劑床層5 (催化劑床層底部距離探針頂端IOmm,催化劑裝填半徑為15mm,裝填高度為20mm)。經(jīng)微波源10、環(huán)形器20、水負載30、定向耦合器40、三銷釘自動調(diào)節(jié)器50過來的微波從波導2 —端的微波潰入端口 I進入波導，沿矩形波導并經(jīng)同軸波導通過探針探入反應器腔體內(nèi)，以探針頂端為中心向反應器腔體內(nèi)擴散。本實施例中，在上述反應器中選用Ni-Mo/ y -Al2O3催化劑，其中催化劑顆粒目數(shù)為40 80目，配制汽油模型化合物，將200ppm的甲基噻吩配在70 %正庚烷、20 %環(huán)己烷、5%甲苯和5%異戊烯中，將此模型化合物進行加氫脫硫反應，具體操作條件反應溫度260°C、反應壓力2MPa、重時空速2. Oh—1、氫油體積比200 I、微波功率I. 6kW時。經(jīng)微波反應后汽油模型產(chǎn)物硫含量從原來的203ppm脫除到IOppm以下，加氫脫硫率在95. 23%以上，液收98%以上。而采用傳統(tǒng)的無微波條件的反應器，反應溫度為290°C，系統(tǒng)壓力為2MPa，氫油比200 1，空速為21T1的條件下，脫硫率只有92. 34%。由此可見，利用本發(fā)明的裝置，在所述微波存在下即使反應溫度降低30°C，仍舊可以獲得更高的脫硫率。圖3給出了該實施例的潰入方式下的Sll參數(shù)曲線。S參數(shù)稱為散射參數(shù)，是建立在入射波和反射波基礎上的網(wǎng)絡參數(shù)，以器件端口的反射信號以及從該端口傳向另一端口的信號來描述網(wǎng)絡，S參數(shù)可以用來說明腔體的效率。Sll為從端口 I反射的能量與輸入能量比值的平方根，在某一頻率處該值越負，體現(xiàn)在圖形上峰越高越尖表明從該端口反射的微波能量越少。一般達到-IOdB時認為達到了較好的匹配。從圖3中可以看出，本發(fā)明的這種微波裝置設計結(jié)構(gòu)對微波具有很好的吸收效果。應用實施例2使用如圖I、圖2所示裝置進行微波熱解析油泥研究。在反應器探針周圍添加石英棉，將待處理油泥放入反應器中探針上方，裝填高度為40mm，催化劑床層底部距離探針頂端10_，反應器下部的兩個開口(圖中所示4的位置)通入氮氣，微波加熱后產(chǎn)生的可揮發(fā)性物質(zhì)從口 8排出，而后經(jīng)過冷凝收集液體產(chǎn)物和氣體產(chǎn)物。樣品中油份組成為Cltl-C25的烷烴，水含量為I. 5%，油含量為10%。在微波功率為3. 5kW，加熱時間為90s時，可將該油泥中的油脫除到0. 36%，此時的油泥可以直接排放，達到國家污染物的排放標準。且在實驗過程中油泥樣品發(fā)生了玻璃化，表明反應溫度可達到上千度。同樣的油泥樣品，放入相同質(zhì)量的該樣品于功率4kW的馬夫爐中，在500°C ( 一般熱解析溫度為250-500°C，而實驗所用樣 品的最重組分C25的沸點在400°C左右)下進行熱解析實驗，加熱3小時后樣品中的油含量
0.87%。由此可見，利用本發(fā)明的裝置采用微波加熱其加熱時間大大縮短，本實施例所示加熱時間只為傳統(tǒng)加熱的1/120，而油品脫除率卻得到了大幅提高。應用實施例3本實施例中，通過如圖I、圖2所示裝置對微波生物質(zhì)熱解進行了考察，所用原料為4-8_直徑的木屑，木屑含水量為5%，裝填在探針周圍，探針在反應器中的長度為80_，從探針進入反應器的底部裝填，裝填高度為70mm。采用10kW，加熱40s后，木屑獲得了充分熱解，所得產(chǎn)物中生物油含量較高為45%，氣體含量為31%。其中生物油的低位熱值為28.4MJ/kg。反應過程溫度達到530°C。產(chǎn)生的固體焦炭為多孔結(jié)構(gòu)，且孔內(nèi)較為清潔(圖4a)。采用傳統(tǒng)方式加熱，在相同溫度下(530°C )，加熱時間為10分鐘時，木屑熱解所得生物油含量為41%，氣體含量為29%，均較微波條件下要低。生成的焦炭(圖4b)孔道多
被堵塞。分析上述效果差異，主要是由于在傳統(tǒng)加熱方式下，熱是通過熱傳導的方式從生物質(zhì)的外表面?zhèn)鬟f到內(nèi)部，因此生物質(zhì)內(nèi)的溫度分布也是由外到內(nèi)逐漸降低，熱解發(fā)生的方向也因此是由表面指向核心，內(nèi)部熱解產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)要脫離生物質(zhì)則必須要穿過外部的高溫區(qū)，使之難以揮發(fā)。難以抑制二次反應的發(fā)生，使熱解反應生成的焦炭堆積在孔內(nèi)，液體與氣體產(chǎn)物降低。但在微波加熱過程中，由于微波加熱的方式是通過電磁場與物質(zhì)分子之間的相互作用引發(fā)分子內(nèi)部的摩擦而產(chǎn)生的熱量，生物質(zhì)內(nèi)部同時被加熱，而顆粒的核心部分所產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)由于受到孔道的限制不能自由揮發(fā)出來，使得生物質(zhì)內(nèi)部的溫度比外表面的溫度要高，熱解產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)的脫除要容易的多，是由內(nèi)部的高溫區(qū)到外表面的低溫區(qū)，揮發(fā)性物質(zhì)的快速移除降低了二次反應的發(fā)生。同時揮發(fā)性組份從內(nèi)到外的移除清掃了生成的焦炭的孔，由微波加熱所得到的活性炭具有較高的密度和一些占優(yōu)勢的分布均勻的微孔。圖5a、圖5b、圖5c分別為應用實施例1、2、3的物料對微波吸收的功率密度圖。從圖中可以看出，在探針上端裝填物料時微波可以均勻的加熱物質(zhì)，當在探針側(cè)面裝填物料時，微波加熱區(qū)域出現(xiàn)波峰波谷的區(qū)域，說明此部分主要是電場傳輸區(qū)域，但如果將物料放置于場強強的地方，物料仍舊可以得到很 好的加熱。
權利要求
1.一種微波加熱裝置，該裝置包括 微波反應器；以及 微波發(fā)生及傳輸裝置，該微波發(fā)生及傳輸裝置按微波傳導順序包括微波源、環(huán)形器、水負載、定向耦合器、三銷釘自動調(diào)節(jié)器以及波導，在波導段，采用矩形波導或圓形波導轉(zhuǎn)化為同軸傳輸?shù)男问?，以一探針從微波反應器的一端探入反應器?nèi)，而將微波潰入反應器中。
2.根據(jù)權利要求I所述的微波加熱裝置，其中，所述微波反應器的材質(zhì)為不銹鋼、銅、銀或鋁中的任一種或合金，所述探針探入反應器的地方采用不吸波物質(zhì)進行密封。
3.根據(jù)權利要求I所述的微波加熱裝置，其中，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(nèi)。
4.根據(jù)權利要求I或3所述的微波加熱裝置，其中，所述探針探入反應器內(nèi)的長度根據(jù)反應條件、反應器內(nèi)徑以及處理量而定；優(yōu)選地，反應物料添加區(qū)域在距離探針尖端Q-HOmm范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求I所述的微波加熱裝置，該裝置為用于間歇式或連續(xù)式微波加熱反應的裝置；優(yōu)選地，其中，所述微波反應器為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(chǎn)物出口。
6.根據(jù)權利要求I或5所述的微波加熱裝置，該裝置還包括 超壓停車自動控制儀，其包括電接點壓力表和繼電器，當反應器內(nèi)壓力超過設定壓力值時，能自動切斷微波電源。
7.權利要求I 6任一項所述的微波加熱裝置在用于實現(xiàn)利用微波進行加熱的反應中的應用。
8.根據(jù)權利要求7所述的應用，其中，所述利用微波進行加熱的反應為溫度小于等于800°C、壓力小于等于IOMPa的反應；例如，所述反應為油品加氫脫硫反應、微波熱解析油泥或微波生物質(zhì)熱解反應。
9.根據(jù)權利要求7所述的應用，其中，是將所述微波裝置用于實現(xiàn)連續(xù)式油品加氫脫硫方法，其中，所述探針是從微波反應器的底部探入反應器內(nèi)而將微波潰入反應器中，該方法包括 在反應器內(nèi)中裝填加氫脫硫催化劑； 將油品原料與氫氣混合，連續(xù)地輸送入所述反應器，使油品原料與加氫脫硫催化劑接觸并在微波作用下發(fā)生加氫脫硫反應； 將上述加氫脫硫反應的生成物連續(xù)地引出反應器進行后處理。
10.根據(jù)權利要求9所述的應用，其中，所述催化劑裝填在探針上部的空間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微波加熱裝置及其應用，所述裝置包括微波反應器；以及微波發(fā)生及傳輸裝置，該微波發(fā)生及傳輸裝置按微波傳導順序包括微波源、環(huán)形器、水負載、定向耦合器、三銷釘自動調(diào)節(jié)器以及波導，在波導段，采用矩形波導或圓形波導轉(zhuǎn)化為同軸傳輸?shù)男问?，以一探針從微波反應器的一端探入反應器?nèi)，而將微波潰入反應器中。本發(fā)明的裝置，反應器內(nèi)微波分布較均勻，且裝置密封性好，可將本發(fā)明的裝置切實應用于任何利用微波進行加熱的反應。
文檔編號C10G45/02GK102949974SQ20121032033
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權日2012年8月31日
發(fā)明者商輝, 趙金岷, 劉植昌, 張海超 申請人:中國石油大學(北京), 北京眾誠匯微能源科技有限公司