СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЗОНА Российский патент 1997 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к газовой электрохимии.

Известен способ (1) получения озона, включающий непосредственную подачу воздуха в разрядную камеру со скоростью 20 300 м/с; турбулизацию и проведение процесса при плотности тока 0,5 20 мА/см².

Недостатком указанного способа является то, что производительность установки для получения озона имеет ограничения по кинетическим и энергетическим параметрам, которые не могут быть преодолены из-за термодинамических характеристик пропускаемого через озонатор газа и озона.

Задача изобретения создание высокопроизводительного генератора озона для промышленной установки, что обеспечивается техническим результатом, проявляющимся в повышении производительности и снижении энергозатрат установок для получения озона.

Это достигается воздействием на кислород или кислородсодержащий газ электрическим разрядом при активизации процесса получения озона путем подачи в межэлектродный зазор озонатора мелких частиц диэлектрика и дополнительного возбуждения молекул кислорода по всей длине тракта озонатора от входа до выхода или на отдельных его участках одновременно или раздельно излучениями высоких энергий и/или пульсирующими изменениями кинетической энергии потока указанного газа.

Дополнительное энергетическое возбуждение молекул кислорода, помимо электрического разряда, обеспечивает либо их частичную диссоциацию, либо повышает их энергию, либо обеспечивает стабилизацию молекул озона.

Все формы дополнительного энергетического возбуждения молекул кислорода обеспечивают повышение производительности и снижение суммарных энергозатрат на получение озона.

В частных случаях могут быть использованы различные виды физической или химической энергии для возбуждения энергетической эффективности молекул кислорода.

Активизация может быть произведена в различных местах потока газа: на входе в озонатор, в озонаторе, на выходе из озонатора или на всем тракте от входа до выхода. Возбуждение энергетической активности молекул кислорода может быть осуществлено излучениями высоких энергий различного типа.

Световой луч ультрафиолетового диапазона может не только повысить энергию молекул кислорода, но ионизировать их до состояния превращения O₂ в O₃ и O. Аналогичное воздействие на молекулы кислорода оказывают лазерные излучатели и излучатели магнитных, электрических, электромагнитных, пьезоэлектрических, тепловых, звуковых импульсов или иного происхождения. Воздействие этих излучений в дополнение к электрическому разряду в озонаторе обеспечивает повышение производительности и снижение суммарных энергозатрат генератора для получения озона.

Активизация процесса получения озона может быть произведена за счет создания в озонаторе электрического поля с высокой напряженностью, что также обеспечивает повышение удельной производительности как по отношению к энергетическим, так и к весовым характеристикам генератора озона.

Созданием пульсирующего изменения кинематической энергии потока кислородсодержащего газа можно обеспечить по тракту озонатора получение зон повышенного давления, что также будет инициировать ускорение получения молекул озона.

При подаче в межэлектродный зазор озонатора вещества, активизирующего процесс получения озона, например различных видов диэлектрика в форме мелких частиц, происходит также повышение производительности генератора за счет того, что в результате соударения частиц между собой и о поверхности электродов во всем объеме озонатора происходит электрический разряд, сопровождающийся выделением озона с минимальными затратами энергии. Величину этих частиц подбирают экспериментально в зависимости от их количества, размеров, озонатора скорости потока газа и т.д.

На чертеже представлено схематическое изображение гипотетического озонатора, оснащенного всеми видами активизаторов процесса получения озона.

Озонатор 1 состоит из рабочей части 2, входного участка 3, выходного участка 4, электродов 5 с подводами электроэнергии 5 с подводами электроэнергии 6 (постоянного или переменного) тока, активизаторов 7, установленных на входном участке 3, в рабочей части 2, и на выходном участке 4. Образовавшийся озон через выходной патрубок 8 направляют к потребителю. В случае применения активизирующих веществ, например мелких частиц диэлектрика, патрубок 8 присоединяют к циклону 9, (изображен пунктиром), из которого озон удаляется через трубу 10, а частицами диэлектрика попадают в эжектирующее устройство 11 по каналу 12 и через входной патрубок 13 поступают во входной участок 3 озонатора. В случае осуществления активизации процесса путем пульсирующего изменения кинетической энергии потока газа на входе в патрубок 13 устанавливают пульсатор 14, в котором создают с заданной частотой, амплитудой и уровнем пики давления газа, подаваемого в озонатор.

Устройство, изображенное на чертеже, обеспечивает осуществление способа по изобретению. Конкретный вариант изобретения зависит от того, какие элементы устройство будут включены в процесс получения озона. Так, каждый из активизаторов 7 может быть включен при работающих остальных или может работать индивидуально, Аналогично, также работа циклона 9 и пульсатора 14 определяется заданным режимом работы устройства и заданными параметрами получаемого продукта озона.

При подаче кислорода или кислородсодержащего газа в патрубок 13 включаются в действие все элементы устройства и контрольно-измерительная аппаратура (не показана), определяющая и регистрирующая состояние газового потока относительно заданных параметров получаемого продукта-озона. Корректировка параметров всех или нескольких активизаторов 7 производится вручную или автоматически соответствующими системами управления. Все излучающие и вибрирующие воздействие на обслуживающий персонал и окружающую среду.

Способ позволяет максимально активизировать процесс получения озона. В результате решения этой задачи возникает технический результат: повышение производительности озонатора при минимальных удельных затратах энергии на получение единицы веса конечного продукта озона.

Все предлагаемые воздействия на молекулы кислорода способствуют рекомбинации O₂ в O₃ и O или повышению энергии O₂ до уровня, при котором незначительна доза дополнительной внешней энергии приведет к лавинообразному образованию молекул O₃.

Использование: в газовой электрохимии. Сущность изобретения: кислород или кислородсодержащий газ подают в разрядный озонатор. Одновременно в межэлектродный зазор озонатора подают мелкие частицы диэлектрика. Молекулы газа дополнительно возбуждают по всей длине тракта озонатора от входа до выхода или на отдельных его участках одновременно или раздельно излучениями высоких энергий и/или пульсирующими изменениями кинетической энергии потока газа. 1 ил.

Способ получения озона воздействием на кислород или кислородсодержащий газ электрическим разрядом, отличающийся тем, что активизацию процесса получения озона обеспечивают за счет подачи в межэлектродный зазор озонатора мелких частичек диэлектрика и энергетического возбуждения молекул кислорода по всей длине тракта озонатора от входа до выхода или на отдельных его участках одновременно или раздельно излучениями высоких энергий и/или пульсирующим изменением кинетической энергии потока газа.