КОНВЕРСОР Российский патент 1997 года по МПК C01B13/11 C07C6/08 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к электрогазохимическим реакторам. Наиболее эффективно изобретение может быть использовано для получения озона, окислов азота, жидких углеводородов из газообразных и т.д.

Известен электрогазохимический реактор (озонатор), выбранный за прототип, состоящий из цилиндрических коаксиальных электродов, диэлектрической прослойки между ними, электрической изоляции, входного и выходного газоходных каналов.

Недостатком известного устройства является значительные удельные энергозатраты на образование продуктов реакции из-за высоких вынужденных теплопотерь через диэлектрические прокладки, так как активация молекул газа в реакторе происходит за счет тепловой накачки и последующей ионизации электрическим барьерным (тихим) разрядом, но из-за повышения температуры увеличивается скорость распада продуктов реакции. Поэтому реактор снабжен системой интенсивного водяного охлаждения.

Техническим эффектом изобретения является снижение удельных энергозатрат на конверсию газов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном реакторе, состоящем из цилиндрических коаксиальных электродов, диэлектрической прослойки между ними, электрического изолятора, входного и выходного газоходных каналов, центральный электрод выполнен полым из материала, содержащего катализатор реакции, тангенциальный входной газоходный канал содержит конический и кольцевой электроды, выходной газоходный канал соединен трубкой с входным газоходным каналом, причем конический электрод электрически соединен с внешним коаксиальным электродом реактора, а внутренний электрод реактора электрически соединен через диод с кольцевым электродом.

На чертеже показан продольный разрез предлагаемого конверсора с разрезом по тангенциальному входному газоходному каналу, который содержит полый электрод 1, диэлектрическую прослойку 2, внешний коаксиальный электрод 3, электрический изолятор 4, входной 5 и выходной 6 газоходные каналы, конический электрод 7, кольцевой электрод 8, соединительную трубку 9, диод 10.

Предложенный конверсор работает следующим образом.

При включении источника переменного напряжения между электродами 1 и 3 через диэлектрическую прослойку 2 происходит тихий или барьерный, разряд, а между электродами 7 и 8 благодаря диоду 10 в полости электрического изолятора коронный разряд. Газ, поступающий под давлением во входной газоходный канал 5, ионизируется в поле коронного разряда электродов 7 и 8 и поступает тангенциально в полость конверсора и закручивается с понижением температуры. Ионизированный газ под действием барьерного разряда претерпевает превращения, которые интенсифицируются материалом катализатора электрода 1. Относительно тяжелые продукты реакции под действием центробежных сил закрученного потока отбрасываются к диэлектрической прослойке 2 электрода 3 и поступают в газоходный канал 6, где могут собираться в емкость. Часть тяжелых фракций через соединительную трубку 9 поступает во входной газоходный канал из-за разряжения, создаваемого струей газа из полости 5. Относительно легкие фракции из продуктов реакции выходят через полый электрод 1 и могут собираться в соответствующую емкость.

Предварительная ионизация газа и наличие катализатора обеспечивают более высокий выход продуктов реакции при снижении удельных энергозатрат. Затраты энергии на ионизацию коронным разрядом составляют менее 1% от всей мощности источника переменного напряжения. Самоохлаждение продуктов реакции в закрученном потоке, как свойство вихревого эффекта, препятствует разложению продуктов конверсии газа даже при высокой температуре поверхности полого электрода, что также снижает удельные энергозатраты на образование продуктов конверсии. Поэтому охлаждение диэлектрической прокладки может быть менее интенсивным. Циркуляция части прореагировавшего газа в поле коронного и барьерного разрядов за счет эжекции и через соединительную трубку приводит к более глубокой конверсии газа и получению продуктов с новыми свойствами.

Таким образом полый центральный электрод в конверсоре из материала, содержащего катализаторы реакции, дополнительные электроды во входном газоходном канале, соединение выходного газоходного канала с входным и соединение кольцевого электрода через диод с центральным электродом позволяют существенно снизить удельные затраты на конверсию газов.

Указанные особенности изобретения представляют его отличия от прототипа и обуславливают новизну предложения. Эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают создание положительного эффекта, отраженного в цели предложения, и отсутствуют известные технические решения с таким же эффектом.

Опытный экземпляр конверсора для конверсии метана изготовляется с полым электродом из графита и предназначен для получения углеводородов с C₅ - C₁₀ из метана.

Использование: получение озона, окислов азота, жидких углеводородов из газообразных. Конверсор содержит цилиндрические коаксиальные электроды, диэлектрическую прослойку между ними, электрический изолятор, входной и выходной газоходные каналы, причем центральный электрод выполнен полым из материала, содержащего катализатор реакции, конический и кольцевой электроды расположены в тангенциальном входном газоходном канале, посредством трубки выходной газоходный канал соединен с входным, конический электрод соединен с внешним электродом реактора, а внутренний электрод - с кольцевым электродом через диод. 1 ил.

Конверсор, состоящий из цилиндрических коаксиальных электродов, диэлектрической прослойки между ними, электрического изолятора, входного и выходного газоходных каналов, отличающийся тем, что центральный электрод выполнен полым из материала, содержащего катализатор реакции, тангенциальный входной газоходный канал снабжен коническим и кольцевым электродами, выходной газоходный канал соединен трубкой с входным газоходным каналом, причем конический электрод соединен с внешним коаксиальным электродом реактора, а внутренний электрод реактора соединен через диод с кольцевым электродом.