ЗАКАЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО РЕАКТОРА Российский патент 1997 года по МПК H05H1/42 H05B7/22 

Изобретение относится к устройствам для проведения плазмохимических реакций и может быть использовано в химической технологии осуществления тех плазмохимических процессов, при проведении которых происходит конденсация твердых частиц.

Известно закалочное устройство плазмохимического реактора, выполненное в виде сопла Лаваля [1] Известное устройство позволяет достигнуть высоких скоростей закалки.

Однако, имеет следующий недостаток: для осуществления эффективной закалки необходимо создавать повышенное давление на входе в сопло Лаваля или разряжение на выходе из сопла Лаваля. Это обстоятельство требует дополнительного оборудования и, кроме того, при повышении давления ухудшается работа плазменного устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению и выбранному нами в качестве прототипа является закалочное устройство, содержащее установленные по одной оси охлаждаемую трубу, размещенный концентрично внутри нее с кольцевым зазором охлаждаемый шток, коллектор с патрубком вывода продуктов закалки из реактора [2]
Известное устройство эффективно в работе и позволяет достигнуть высоких скоростей закалки.

Однако обладает существенным недостатком: конденсированные твердые частицы, поступающие из реакционной камеры или образующиеся в процессе осуществления закалочных реакций, например углерод (сажа), при получении тетрафторэтилена из фторуглеродного сырья [3] осаждаются на холодных рабочих поверхностях закалочного устройства.

Закалочное устройство, общий вид которого изображен на чертеже, содержит установленные по одной оси цилиндрический корпус 1, охлаждаемую трубу 2, охлаждаемый шток 3 с осевым сквозным каналом 4 и патрубком 5 подачи тугоплавких твердых частиц, коллектор 6 с патрубком 7 вывода пиролизата, конденсированных частиц (сажи) и тугоплавких твердых частиц. Между внутренней поверхностью трубы 2 и внешней поверхностью штока 3 имеется кольцевой канал 8. Закалочное устройство пристыковывается к реакционной камере 9. Осевой сквозной канал 4 соединен с патрубком 5 подачи тугоплавких твердых частиц.

Герметизация узлов закалочного устройства, охлаждение трубы 2 и штока 3 не показаны с целью упрощения чертежа.

Закалочное устройство работает следующим образом.

Присоединяют корпус 1 к реакционной камере 9 плазмохимического реактора, патрубок 5 соединяют со шнеком и бункером (не показаны), заполненным тугоплавкими твердыми частицами (например, окисью алюминия или углем), имеющими линейный размер меньше, чем ширина кольцевого канала 8. Затем включают шнек и заполняют тугоплавкими твердыми частицами осевой канал 4 на величину 0,90 0,95 его объема. После этого прекращают работу шнека и подают воду на охлаждение трубы 2, штока 3, реакционной камеры 9 и других узлов реактора. Запускают в работу плазмохимический реактор, устанавливают требуемые режимы его работы. При этом из реакционной камеры 9 в кольцевой канал 8 поступает высокотемпературный поток, при закалке которого происходят химические реакции с конденсацией твердых частиц (сажи) и последующим их отложением на внутренней поверхности трубы 2 и внешней поверхности штока 3. Для удаления отложившихся на стенках кольцевого канала 8 конденсированных частиц (сажи) включают шнек, подающий тугоплавкие твердые частицы из бункера в осевой канал 4 через патрубок 5. При этом тугоплавкие твердые частицы из сквозного осевого канала 4 поступают в кольцевой канал 8 и, двигаясь по нему, очищают внутреннюю поверхность трубы 2 и внешнюю поверхность штока 3 от отложения конденсированных частиц (сажи).

Затем тугоплавкие твердые частицы, сажа и газ-пиролизат поступают в коллекторе 6 и через патрубок 7 выводятся из закалочного устройства и затем поступают в известное разделительное устройство, из которого тугоплавкие твердые частицы направляются обратно в бункер, в газ-пиролизат и конденсированные частицы (сажа) направляются в соответствующие аппараты технологической схемы плазмохимического процесса. Длительность и периодичность подачи тугоплавких твердых частиц в кольцевой канал 8 (время работы шнека) устанавливается экспериментально. В предельном случае подача тугоплавких твердых частиц осуществляться в течение всего времени работы плазмохимического реактора.

Предлагаемое устройство обеспечивает удаление конденсированных частиц (сажи) с рабочих поверхностей и обеспечивает безостановочную работу плазмохимического реактора в течение его ресурсного времени.

Литература
1. Сурис А. Л. Плазмохимические процессы и аппараты. М. Химия, 1989, с. 217 218.

2. Кинетика и термодинамика химических реакций в низкотемпературной плазме /Под ред. Л. С. Полака. М. Наука, 1965, с. 144.

3. Использование плазмы в химических процессах /Под ред. Л. С. Полака. М. Мир, 1970, с.195.

Использование: в устройствах для проведения плазмохимических реакций с образованием конденсированных частиц, может быть использовано в химической технологии. Сущность изобретения: для обеспечения удаления конденсированных частиц с рабочих поверхностей закалочного устройства, содержащего концентрично установленные охлаждаемую трубу и размещенный внутри нее с кольцевым зазором охлаждаемый шток, последний содержит осевой сквозной канал и соединенный с ним патрубок подачи тугоплавких твердых частиц. Осевой канал штока сообщен с патрубком вывода газа-пиролизата через кольцевой зазор между охлаждаемыми штоком и трубой. 1 ил.

Закалочное устройство плазмохимического реактора, содержащее соосно установленные охлаждаемую трубу, размещенный внутри нее с кольцевым зазором охлаждаемый шток, коллектор с патрубком вывода газа-пиролизата, отличающийся тем, что шток содержит осевой сквозной канал и соединенный с ним патрубок подачи тугоплавких твердых частиц, при этом осевой канал штока сообщен с патрубком вывода газа-пиролизата через кольцевой зазор между охлаждаемыми штоком и трубой.