RU2083484C1 - Converter - Google Patents

Abstract

FIELD: chemical engineering. SUBSTANCE: invention concerns production of ozone, nitrogen oxides, and liquid hydrocarbons from gaseous hydrocarbons. Converter contains coaxial electrodes, dielectric layer between them, electric insulator, inlet and outlet gas-duct channels, wherein central electrode is made of material containing reaction catalyst, conical and annular electrodes are disposed in tangential inlet gas-duct channel, outlet gas-duct channel is connected through a tube with inlet one, and inner electrode with annular one through diode. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

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. The invention relates to chemical technology, in particular to electro-gas chemical reactors. The invention can be most effectively used to produce ozone, nitrogen oxides, liquid hydrocarbons from gaseous, etc.

Известен электрогазохимический реактор (озонатор), выбранный за прототип, состоящий из цилиндрических коаксиальных электродов, диэлектрической прослойки между ними, электрической изоляции, входного и выходного газоходных каналов. Known electro-gas chemical reactor (ozonizer), selected for the prototype, consisting of cylindrical coaxial electrodes, a dielectric layer between them, electrical insulation, input and output ducts.

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. A disadvantage of the known device is the significant specific energy consumption for the formation of reaction products due to high forced heat losses through dielectric gaskets, since the activation of gas molecules in the reactor occurs due to heat pumping and subsequent ionization by an electric barrier (quiet) discharge, but increases due to an increase in temperature the rate of decomposition of reaction products. Therefore, the reactor is equipped with an intensive water cooling system.

Техническим эффектом изобретения является снижение удельных энергозатрат на конверсию газов. The technical effect of the invention is to reduce the specific energy consumption for the conversion of gases.

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. This goal is achieved by the fact that in the known reactor, consisting of cylindrical coaxial electrodes, a dielectric layer between them, an electrical insulator, inlet and outlet gas ducts, the central electrode is hollow from a material containing a reaction catalyst, the tangential inlet gas duct contains a conical and ring electrodes , the outlet gas duct is connected by a tube to the inlet duct, wherein the conical electrode is electrically connected to an external coaxial electric genus of the reactor and the reactor internal electrode is electrically connected via a diode to the annular electrode.

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. The drawing shows a longitudinal section of the proposed Converter with a cut along the tangential inlet duct, which contains a hollow electrode 1, a dielectric layer 2, an external coaxial electrode 3, an electrical insulator 4, input 5 and output 6 gas ducts, conical electrode 7, ring electrode 8, connecting tube 9, diode 10.

Предложенный конверсор работает следующим образом. The proposed converter works as follows.

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. When you turn on the AC voltage source between the electrodes 1 and 3 through the dielectric layer 2, a quiet or barrier discharge occurs, and a corona discharge occurs between the electrodes 7 and 8 due to the diode 10 in the cavity of the electrical insulator. The gas entering under pressure into the inlet duct 5 is ionized in the corona discharge field of the electrodes 7 and 8 and flows tangentially into the cavity of the converter and twists with decreasing temperature. Under the action of a barrier discharge, ionized gas undergoes transformations that are intensified by the material of the catalyst of electrode 1. Relatively heavy reaction products, under the action of centrifugal forces of the swirling flow, are discarded to the dielectric layer 2 of electrode 3 and enter the gas duct 6, where they can be collected in a container. Part of the heavy fractions through the connecting tube 9 enters the inlet duct due to the vacuum generated by the gas stream from the cavity 5. Relatively light fractions from the reaction products exit through the hollow electrode 1 and can be collected in an appropriate container.

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. Preliminary ionization of the gas and the presence of a catalyst provide a higher yield of reaction products while reducing specific energy consumption. Coronary ionization energy costs are less than 1% of the total power of the AC voltage source. Self-cooling of reaction products in a swirling flow, as a property of the vortex effect, prevents the decomposition of gas conversion products even at a high surface temperature of the hollow electrode, which also reduces the specific energy consumption for the formation of conversion products. Therefore, the cooling of the dielectric strip may be less intense. Circulation of a part of the reacted gas in the field of corona and barrier discharges due to ejection and through a connecting tube leads to a deeper gas conversion and to obtain products with new properties.

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. Thus, the hollow central electrode in the converter made of a material containing reaction catalysts, additional electrodes in the inlet gas duct, the connection of the outlet gas duct with the inlet, and the connection of the ring electrode through the diode with the central electrode can significantly reduce the specific cost of gas conversion.

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. These features of the invention represent its differences from the prototype and determine the novelty of the proposal. These differences are significant because they provide the creation of a positive effect reflected in the purpose of the proposal, and there are no known technical solutions with the same effect.

Опытный экземпляр конверсора для конверсии метана изготовляется с полым электродом из графита и предназначен для получения углеводородов с C₅ - C₁₀ из метана.A prototype converter for the conversion of methane is made with a hollow electrode of graphite and is designed to produce hydrocarbons with C ₅ - C ₁₀ from methane.

Claims (1)

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. A converter consisting of cylindrical coaxial electrodes, a dielectric layer between them, an electrical insulator, input and output gas ducts, characterized in that the central electrode is hollow of a material containing a reaction catalyst, a tangential input gas duct is provided with a conical and ring electrodes, and an output gas duct connected by a tube to the inlet duct, the conical electrode connected to the external coaxial electrode of the reactor, and the internal electrode the actor is connected through a diode to a ring electrode.