Способ получения озона Советский патент 1981 года по МПК C01B13/12 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЗОНА

I . : :

Изобретение относится к производству озона, находящего применение при яодготовКе питьевой воды, а также разнообразные применения в синтезе органических и неорганических соединений.

Известен способ получения озона путем воздействия тихого разряда на газообр аз ный кислород. Реакторы, работа которых основана на действии тихого разряда, обычно называют озонаторами. Разряд в озрна торе возникает в результате пробоя газового промежутка между барьерами из диэлектрика током высокого напряжения и промышленной или Звуковой частоты.

Кислород или смесь кислорода с другим газом, например воздух, пропускают через разряд в озонаторе и получают йа выходе из озонатора газовый поТок, содержащий озон в концентрации от десятых долей обемного процента, до нескольких объемных процентов 1).

Недостатком известного способа является низкий выход озона.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и доистигаемому ре-зультату является способ получения озона

путем воздействия на газообразный кислород тлеющего разряда промыщленной частоты 21.

Однако способ имеет недостаточно вы-. со1а1й выход озона, который составляет око. ло 50%. Кроме того, способ получения озона в тлеющем разряде имеет ряд недостатков, обусловленных природой электрнческого разряда. К их числу относятся: ннзкое давление, необходимое для поддерживания разряда, малая мощность разряда и

to связанная с ней трудность работы при больщих расходах газа, наличие в реакторе металлических электродов, которые могут вступать в побочные реакции с исходными веществами или продуктами, а также пребывание реактора под напряжением с не5 сколько киловольт, что создает известную опасность работы . с тлеюущим разрядом. Эти обстоятельства в целом делают тлеющий разряд малопроизводительным и существе1жо оп аничивают возможности его применения в химнчёской технологии.

20

Цепь изобретения - повыщеиие степе- ни превращения кислорода в озон и повышеиие безопасности процесса.

Поставленная цель достнгается описываемым способом получения озона путем воздействия на газообразный кислород электрического разряда, в котором в качестве электрического разряда используют сверхвысокочастотный (СВЧ) импульсный электрический разряд, возбуждаемый электромагнитным излучением 10-еантиметрового диапазона при длительности импульсов 2-4 МКС.

Способ получения озона с применением СВЧ разряда не имеет недостатков свойственных тлеющему разряду промышленной частоты.

СВЧ тлеющий разряд устойчив при высоких давлениях и расходах газов, недостижимых в низкочастотном тлеющем разряде, что позволяет интенсифицировать проводимые в нем процессы. Реакторы СВЧ разряда не содержат электродов,, что повыщает чистоту получаемых продуктов. При нестационарной или импульсной форме разряда СВЧ энергия передается реагирующему газу в виде импульсов длительностью в несколько микросекунд, приводящих к значительной диссоциации и ионизации газа в таких условиях, когда температура тяжелых частиц не превыЩает нескольких сотен градусов Кельвина. Это облегчает закалку образующихся продуктов, в результате чего импульсный режим особенно перспективен при синтезе термических неустойчивых соединений, таких как озон.

В результате проведения синтеза озона в СВЧ импульсном разряде достигается выход продукта, близкий в 100%, при стехиометрическом расходовании кислорода, а разрядная камера и реактор при работе установки йе находятся под напряжением.

Пример I. Газообразный кислород со скоростью 12,0 л/ц (объемы везде указаны при нормальных условиях) вводят в вакуумированную кварцевую с внутренним диаметром 20 мм. Стенки трубки в разрядной зоне охлаждают азотом. В трубке возбуждают электрический разряд при давлении порядка I мм рт. ст. Источником СВЧ импульсного излучателя служит магнетрон,

работающий в 10-сантиметровом диапазоне. Энергию СВЧ излучения подают в разрядную камеру по волноводу прямоугольного сечения, регулируя мощность током магнетрона и водяным аттенюатором. Средняя мощность составляет 0,6 кВт, мощность

в импульсе I МВт, длительность импульсов 2 МКС, частота посылок 800 Гц, тип волны EOI . На стенках разрядной трубки ктнденсируется озон в виде синего кольца. Из 1,0л кислорода получают 0,65 л озона (выход

97,5%).

Пример 2. Аналогично примеру 1 в реактор вврдят кислород со скоростью 3,50 л/ч.. Синтез ведут при длительности импульсов 4 МКС (частота посылок 200 Гц). Из 0,48 л кислорода получают 0,32 л озона (выход

ЮОо/о). .,

Формула изобретения

Способ получения озона путем воздействия на газообразный кислород электрического разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения степени превращения кислорода в озон и повышения .безопасности процесса, в качестве электрического разряда используют сверхвысокочастотный импульсный электрический разряд, возбуждаемый электромагнитным излучением 10-сантиметрового диапазона при длительности . импульсов 2-4 МКС.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Физическая химия, 40, 1966, № 10, с. 2361 (прототип).