微波能化工应用领域研究述评与展望

摘要

微波凭借其快速加热、体加热、选择性加热等独特的加热供能方式，已成为化工生产中一项极其重要的过程强化方法.本文对微波化工领域近20年的研究成果及延拓方向进行总结概述，依据微波化工技术的不同强化机理进行分类阐述.微波对极性分子的选择性加热会诱导极性-非极性混合物的相对挥发度发生改变，利用这一特性开发了基于混合物组分介电性质差异的微波分离技术，通过搭建理论模型指导设计了薄膜蒸发器、喷雾蒸发器等微波诱导分离装置，并将该工艺拓展至微波强化反应精馏过程和微波强化膜分离过程；微波对吸波颗粒的选择性加热会诱导产生局部热点，该热点效应使得微波技术在非均相反应、材料合成和催化热解等过程中展现出显著可观的强化效果，通过纳米荧光技术进行该热点温度直接测量，可实现微波强化化工过程的精准调控；微波对宏观物体或相态的选择性加热以及电磁波不均匀分布会导致宏观尺度局部过热，该效应的难以调控和预测是微波化工技术大规模应用的瓶颈问题，为此有必要采用多物理场数值模拟与温敏材料测试结合的手段，实现微波加热过程温度场的可视化，从而指导微波能化工应用装置的合理设计.微波能化工应用的未来研究有赖于微波加热过程原位测试手段，从而能够深入揭示微波诱导过程强化的内在机理，助力开发合理高效的微波强化化工技术.

关键词

过程强化 / 微波 / 化工 / 选择性加热 / 强化机理