CN105532078A - 冷等离子体的产生器装置及用于产生化学物质的相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于产生在化工方法中使用的冷等离子体的装置，具体来说，涉及用于产生化学物质、尤其是例如硝酸及硫酸等酸的装置。本发明还涉及包含所述冷等离子体产生器装置的反应器及设备且涉及基于其的对应化学方法。本发明的装置及相关联的方法允许高效率地产生若干化学物质，具体来说是酸。本发明还保持使用冷等离子体技术的若干优点，具体来说是不需要催化剂和/或高反应温度的优点。

Description

冷等离子体的产生器装置及用于产生化学物质的相关方法
技术领域
本发明涉及用于在化工方法中使用的能够产生冷等离子体的装置，具体来说，涉及用于产生化学物质、尤其是例如硝酸及硫酸等酸的装置。
本发明还涉及包含所述冷等离子体产生器装置的反应器及设备且涉及基于其的对应化学方法。
背景技术
使用冷等离子体产生化学物质具有相对于传统方法的不同优点。具体来说，在根据以下反应生产硝酸的情况下：
2N2+5O2+2H2O→4HNO3
不需要使用催化剂，也不需要在高温下工作且尤其不使用原料氨，而是仅使用具有简单的环境空气或富含氧气的空气的各种技术，例如分子筛或低温分离或其它。
已知的冷等离子体产生器主要由高压或频率发电机供给的两个电极构成，使得在相同电极之间产生电场。所述场继而电离并激发所述电极之间存在的气体分子或原子，通常是空气，因此产生等离子气体。
然而，本领域中已知的等离子体产生器及它们安装在其中的反应器具有一些重要限制。此些限制主要是关于用于产生等离子体的系统的效率，等离子体归因于其固有性质而出现在电极之间的非常受约束的区中。
刚刚所说明的方面必然包含冷等离子体技术在化学合成过程中的使用。
发明内容
由本发明提出并解决的技术难题于是提供用于产生冷等离子体的装置及用于产生化学物质的相关方法或过程，从而能够避免上文参考所提及的已知技术的缺点。
本发明还提供并入所述产生器装置的反应堆及化学设备。
解决上述技术难题如独立权利要求1中所述。
本发明的优选特征是从属权利要求的主题。
本发明的装置及相关联的方法能够高效率地产生若干化学物质，尤其是酸。本发明还保持使用冷等离子体技术的许多优点，具体来说是不需要催化剂和/或高反应温度的优点。
本发明的装置及方法还能够给实施方案和操作带来低成本。
本发明的装置及方法在用于产生硝酸及硫酸的应用中特别有利。
本发明的其它优点、特征及实施方式也可以从下列所描述的具体实施例清楚的得到，这些具体实施例不具有限定的目的。
***
本发明提供适合用于尤其用于产生硝酸或硫酸的过程中的冷等离子体产生器装置，所述装置包括：
-外部电极及内部电极，所述电极布置成一个电极围绕着另一个电极以便在它们之间界定等离子体产生区，
-其中所述内部和/或外部电极连接或可连接到电源，使得在使用中，在所述等离子体产生区处建立电势中的差异，
-其中所述内部及外部电极可彼此相对地旋转，
-其中所述外部电极具有用于必须越过所述等离子体产生区的气体的入口端口及已越过所述等离子体产生区的等离子气体的至少一个再循环出口端口；
-用于触发所述外部及内部电极之间的放电的触发构件，所述触发构件与所述两个电极的旋转电极连接，优选固定方式连接；及
-进气构件，其适于通过所述等离子体产生区汲取气体，所述进气构件连接、优选固定到所述两个电极的旋转电极。
优选地，所述内部电极或两个电极是可旋转的。
在一个实施例中，所述外部及内部电极经布置以使得各自的纵轴大体上平行或重合，所述轴的共同方向优选地还对应于相对旋转的轴的共同方向。
所述外部及内部电极可以同轴地或偏心地布置。
所述外部及内部电极可具有大体上圆柱形几何形状。
优选地，所述内部电极是轴杆形状。
在优选的配置中，所述装置包括内部电极的中间支撑件，其适于保证所述两个电极之间的电绝缘。
优选地，所述外部电极的横截面面积比所述内部电极的横截面大大约25到100倍。
优选地，所述外部及内部电极中的一者或两者具有大体上圆形截面。在后一种情况下，优选地，所述外部电极的直径比所述内部电极的直径大大约5到10倍。在所述的内部电极为圆形截面的情况下，内部电极的直径的范围在大约20到200mm。
优选地，所述外部电极和/或所述内部电极具有等于或大于大约200mm的长度。
在优选地配置中，所述气体入口端口布置在所述外部电极的一端处，优选布置在基底处。
此外，优选地，所述至少一个再循环出口端口布置在所述外部电极的侧壁或裙座处。优选地是，所述至少一个再循环出口端口界定大体上等于或大于所述外部电极的横截面的区域的出口区域。
在优选的配置中，所述外部电极具有用于等离子气体的多个再循环出口端口，所述端口优选布置在所述外部电极的侧壁或裙座中。
优选地，所述外部电极具有在相对于等离子气体流动的至少一个出口再循环端口的下游布置的额外等离子气体出口端口。优选地，所述额外端口布置在所述外部电极的侧壁或裙座处。
在优选的配置中，所述触发构件固定到所述电极的旋转电极。
优选地，所述触发构件是基于尖端效应。
优选地，所述触发构件大体上是梳状
优选地，所述进气构件包括固定到所述内部及外部电极的旋转电极的转子或叶轮，其中所述旋转器或叶轮优选至少部分由塑料材料制成。
优选地，所述进气构件包括固定到所述内部电极的转子或叶轮，其中所述转子或叶轮的直径优选具有在所述外部电极的内径的大约70％到95％的范围内、更优选大约60％到90％的范围内。
本发明还提供冷等离子体产生器装置，其适合用于尤其用于产生硝酸或硫酸的过程中，所述装置包括第一电极及第二电极，其经布置以便在它们之间界定等离子体产生区，所述第一和/或第二电极连接或可连接到电源，使得在使用中，在所述等离子体产生区处建立电势中的差异，所述装置具有用于必须越过所述等离子体产生区的气体的入口端口及用于已越过所述等离子体产生区的等离子气体的至少一再循环端口，所述装置经配置以使得所述第二电极是液态电极。
优选地，所述装置包括主体，所述第一电极至少部分接纳在所述主体内。
在优选的配置中，所述入口端口和/或所述至少一个再循环出口端口是在所述主体上获得。
优选地，所述入口端口或所述至少一再循环出口端口布置在所述主体的一端处，优选布置在基底处。优选地，所述至少一个再循环出口端口及所述入口端口布置在所述主体的侧壁或裙座处。
优选地，所述至少一个再循环出口端口大体上等于或大于所述主体的横截面区域的出口区域。
所述主体可具有用于等离子气体的多个再循环出口端口，所述端口优选布置在所述主体的侧壁或裙座处。
在优选的配置中，所述主体及所述第一电极经布置以使得各自纵轴大体上平行或重合，其中优选地，所述轴的共同方向还对应于所述第一电极的旋转轴的共同方向。
所述主体及所述第一电极可以同轴地或偏心地布置。
所述主体和/或所述第一电极可具有大体上圆柱形几何形状。
优选地，所述主体的横截面面积比所述第一电极的横截面大大约25到100倍。
优选地，所述主体及所述第一电极中的一者或两者具有大体上圆形截面。在后一种情况下，优选地，所述主体的直径比所述电极的直径大大约5到10倍。
所述主体优选具有至少一个液体入口端口，所述的至少一个液体入口端口优选布置在其侧壁或裙座处，所述布置使得所述液体入口端口允许所述主体部分浸没到液体电极中。
优选地，所述液体入口端口及所述至少一个再循环出口端口布置在所述主体的相应部分处，大体上彼此正交。
优选地，所述第一电极可旋转且优选地为轴杆形状。在优选的配置中，所述第一电极固定到可旋转轴杆上，所述可旋转轴杆优选接纳在所述主体内。
优选地，所述第一电极大体上平行于所述液态电极的自由表面。
所述装置包括进气构件，其适于通过所述等离子体产生区汲取气体。优选地，其包括转子或叶轮，所述叶轮优选连接、更优选固定到所述第一旋转电极，其中所述转子或叶轮优选至少部分由塑料材料制成。
所述进气构件可包括布置在所述主体外部的转子或叶轮，优选为离心转子或叶轮。
所述进气构件所包括的转子或叶轮的直径范围是所述主体的内径的大约70％到95％的范围内，更优选大约60％到90％的范围内。
所述装置优选包括关联到所述第一电极的滑动电接触构件。
此装置还包括用于触发所述第一和第二电极之间的放电的触发构件，其优选连接或固定到所述第一电极。
所述触发构件可以基于尖端效应且优选大体上是梳状。
本发明还提供产生器组合件，其包括迄今描述的产生器装置及连接或可连接到一个或两个电极的高频或高压发电机。
优选地，所述组合件进一步包括电动机，所述电动机适于驱动所述产生器装置的所述电极中的一者发生旋转，优选最大速度为大约每分钟2800转。
本发明还提供适合用于尤其用于产生硝酸或硫酸的过程中的反应器设备，所述设备包括如上所述内部及外部电极的存在而定义的至少一个产生器装置或产生器组合件，所述设备具有适于接收导电液体的槽区，所述布置使得所述产生器装置的所述内部及外部电极中的一者至少部分接纳在所述槽区中，并且在使用中浸没在所述导电液体中，且其中所述设备具有至少一个出口端口，以用于输出在所述反应器设备中通过涉及所述至少一个产生器装置中产生的等离子气体的反应而获得的气体/蒸气。
本发明还提供一种适合用于尤其用于产生硝酸或硫酸的过程中的反应器设备，所述设备包括如上依据液态电极的提供而定义的至少一个产生器装置产生器组合件或产生器组合件，且其中所述装置具有至少一个出口端口，以用于输出在所述反应器设备中通过涉及所述至少一个产生器装置中产生的等离子气体的反应而获得的气体/蒸气。优选地，同样地具有液态电极的所述设备具有适于接收所述液态电极的槽区。
优选地，所述反应器设备包括外部壳体，所述至少一个产生器装置至少部分布置在所述壳体内部。优选地，所述壳体界定所述槽区，所述槽区优选大体上是灯泡或盆状。优选地，所述壳体具有布置在相对侧或彼此邻近布置的导电液体入口及气体入口。
在具有液态电极的版本中，所述壳体具有优选布置在其顶部处的气体/蒸气出口。
在特别优选的配置中，所述内部电极经布置以使得在使用中其至少部分浸没在所述槽区中接收的导电液体中。
优选地，所述至少一个产生器装置经布置以使得其纵向轴线、优选所述内部电极的纵向轴线大体上垂直于所述导电液体的自由表面。
优选地，所述设备包括用于控制和/或调整所述槽区内部的所述导电液体/液态电极的液面高度的构件。
所述产生器装置可以经布置以使得所述内部电极的纵向轴线大体上垂直或所述第一电极的纵向轴线大体上水平。
所述设备优选包括多个产生器装置和/或产生器组合件，各自如上所定义。
本发明还提供一种化学设备，其包括：
-如上文所定义的反应器设备或产生器装置，及
-冷凝器，其操作性地连接到所述反应器设备或所述产生器装置以接收从其输出的气体/蒸气作为输入。
优选地，所述设备进一步包括布置在所述冷凝器的下游的液体-气体分离器。
优选地，提供布置在所述冷凝器的下游的至少一个冷却装置，所述冷却装置优选包括雾反应器。
在优选的配置中，所述设备进一步包括布置在所述冷凝器的下游且优选布置在所述至少一个冷却装置的下游的至少一个接触反应器。优选地，所述接触反应器包括冷凝产物的再循环构件。
所述设备可进一步包括所述接触反应器与所述反应器设备之间的连接构件，其适于加合来自反应器设备中的接触反应器的气体。
优选地，所述冷却装置和/或所述接触反应器包括所述装置中接收的冷凝产物的雾化构件。
所述设备也可包括至少一个硫燃烧器，其适于产生硫烟且布置在所述反应器设备的上游。
可以提供至少一个冷却装置，其布置在所述燃烧器的下游及所述反应器设备的上游。
优选地，本文中视为化学设备的是用于产生硝酸或硫酸的设备。
本发明进一步提供用于产生化学物质、尤其是酸、尤其是硝酸或硫酸的化学方法，其优选利用如上文所定义的产生器装置、产生器组合件、反应器设备或设备。
本发明还提供用于通过冷等离子体在反应器设备中产生化学物质、尤其是酸的化学方法，其中所述冷等离子体产生于所述反应器设备的产生器装置中，所述产生器装置包括外部电极及内部电极，所述电极布置成一个电极围绕着另一个电极以便在它们之间界定等离子体产生区，所述内部和/或外部电极由电源供给，使得在所述等离子体产生区处在它们之间建立电势中的差异，其中所述内部及外部电极彼此相对地旋转，其中使气体越过所述等离子体产生区以便获得等离子气体，其中已越过所述等离子体产生区的所述等离子气体的一部分在所述等离子体产生区中再循环。
本发明还提供用于通过冷等离子体在反应器设备中产生化学物质、尤其是酸的化学方法，其中所述冷等离子体在所述反应器设备的产生器装置中产生，所述产生器装置包括第一电极及第二电极，所述两个电极彼此相对布置以便在它们之间界定等离子体产生区，所述第一和/或第二电极由电源供给，使得在所述等离子体产生区处在它们之间建立电势中的差异，其中使气体越过所述等离子体产生区以便获得等离子气体，其中所述第二电极是液态电极。而且在此情况下，已越过所述等离子体产生区的等离子气体优选再循环到所述等离子体产生区中。
优选地，内部电极或第一电极是可旋转的且外部电极是固定的。或者，在所述电极一个电极围绕着另一个电极的变体中，此些电极是可旋转的。优选地，提供大约每分钟2800转的最大旋转速度。
优选地，所述外部及内部电极经布置以使得相应的纵轴大体上平行或重合，所述轴的共同方向优选地还对应于相对旋转的轴的共同方向。
所述外部及内部电极可以同轴地或偏心地布置。
所述产生器装置可以经布置成所述内部电极的纵向轴线大体上垂直或所述第一电极的纵向轴线大体上水平。
优选地，所述等离子气体的再循环部分相对于离开产生器装置的等离子气体或离开反应器设备并进入方法的其他步骤的酸处于1:10直到10:1的范围内的比率。
在优选的配置中，所述内部及外部电极中的一者至少部分浸没在导电液体中。优选地，所述内部电极的纵向轴线大体上垂直于所述导电液体的自由表面。在使用液态电极的变体中，所述第一电极的纵向轴线优选大体上平行于所述液态电极的自由表面。
在使用液态电极的变体中，优选提供封围所述第一电极且至少部分浸没在所述液态电极中的主体。
仍然在使用液态电极的变体中，优选地，通过控制所述液态电极的液面高度来调整所述第一和第二电极之间的距离。
优选地，为了冷却进入所述等离子体产生区的气体，使用导电液体或液态电极，从而优选产生进入所述等离子体产生区的蒸气。
所述过程可包括在所述反应器设备中产生的酸及气体/蒸气的冷凝步骤。
所述过程也可包括在所述冷凝步骤的下游的液体-气体分离步骤。
优选地，提供至少一个冷却步骤在所述冷凝步骤的下游，优选是雾冷却步骤。
所述过程可提供在所述冷凝步骤的下游且优选在所述至少一个冷却步骤的下游的另一反应步骤，其适于增加酸产量。所述额外反应步骤可优选通过使用雾化或喷雾构件且在冷凝酸的再循环的情况下提供冷凝酸与蒸气之间的接触表面的增加。也可提供气体从所述额外反应步骤到所述产生器装置的再循环。
在优选实施例中，所述酸是H2SO4且所述过程包括用于产生硫烟的步骤，所述硫烟是越过所述等离子体产生区的输入气体。所述过程可进一步在所述硫烟进入所述等离子体产生区中之前提供对所述硫烟的至少一个冷却步骤。
在另一优选实施例中，所述酸是硝酸且越过所述等离子体产生区的输入气体是空气。
本发明的反应器及相关联的方法允许以高效率产生若干化学物质。本发明特别有利于产生硝酸、硫酸、NO、NO2、NOx、NxOx及高级氧化产品、挥发性有机化合物(VOC)，例如烃在水及二氧化碳中的氧化。
根据实施例，本发明涉及用于产生硝酸、硫酸、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙或硝酸铵的常压冷等离子体设备及过程。
附图说明
将参照附图的图，其中：
■图1展示根据本发明的第一实施例的冷等离子体产生器装置的纵截面的示意图；
■图2展示图1的装置的实施例变体的纵截面的示意图；
■图3展示并入图1的装置的反应器的纵截面的示意图；
■图4展示并入一对产生器装置的反应器的纵截面的示意图，每一产生器装置是根据图1的实施例而实施；
■图5展示根据本发明的第二实施例的并入冷等离子体产生器装置的反应器的纵截面的示意图，所述反应器在第一操作模式中表示；
■图6展示在第二操作模式中表示的图5的反应器的纵截面的示意图；
■图7展示并入图5的装置的第一实施例变体的反应器的纵截面的示意图；
■图8展示并入图5的装置的第二实施例变体的反应器的纵截面的示意图；
■图8A展示根据本发明的第三实施例的冷等离子体产生器装置或反应器的纵截面的示意图；
■图8B展示根据本发明的额外实施例的冷等离子体产生器装置或反应器的纵截面的示意图；
■图9展示图5的反应器的示意性正视图；
■图10展示并入一对产生器装置的反应器的示意性正视图，每一产生器装置是根据图5的实施例而实施；
■图11展示的是第一实施例的示意框图，该示意框图包含并入根据前面图中的任一者的冷等离子体产生器装置和/或相关反应器的化学设备或设备
■图12展示并入图4的反应器的变体中的图11的设备；
■图13展示的是第二实施例的示意框，该示意框包含并入根据图1到10中的任一者的冷等离子体产生器装置和/或相关反应器的化学设备或设备；
■图14展示的是第三实施例的示意框，该示意框包含并入根据图1到10中的任一者的冷等离子体产生器装置和/或相关反应器的化学设备或设备；及
■图15展示的是第五实施例的示意框，该示意框包含并入根据图1到10中的任一者的冷等离子体产生器装置和/或相关反应器的化学设备或设备。
具体实施方式
将在下文描述本发明的产生器装置、反应器、设备及方法或过程的各种实施例及变体，且此参考上文所提到的图。
使用相同参考数字在不同图中标示类似的组件。
在以下详细描述中，相对于已经在相同描述中论述的实施例及变体的额外实施例及变体将说明为限于相对于已经说明的内容的差异。
此外，在兼容的情况下，对下文描述的不同实施例及变体进行组合使用。
***
首先通过参看图1，使用101整体地标示根据本发明的第一优选实施例的冷等离子体产生器装置。装置101适合于在化工方法中、尤其在用于产生硝酸或硫酸的化学设备中使用。
装置101包括内部电极1及外部电极2，这样的布置以使得第二者包围第一者。
在本实例中，内部电极1大体上轴杆形状，尤其具有纵向轴线L且优选为圆柱形几何形状。内部电极1例如可以实施为管状形状，或从车床加工获得的大体上圆柱形条。
内部电极1可围绕旋转轴A旋转，所述旋转轴在本实例中与纵向轴线L一致。
仍然在本实例中，外部电极2的布置与内部电极1，是同轴地，其中其纵向轴线与电极1自身的纵向轴线L重合。
外部电极2具有大体上管状结构，优选具有圆柱形几何形状。
电极1及2随后根据此共同纵向轴线L大体上居中。
整个布置使得在两个电极1及2之间界定区121，其出于将在下文解释将被界定为等离子体产生的原因。在本实例中，此区121具有大体上环面形状。
优选地，电极1及2是由金属制成。具体金属材料的选择取决于想要触发的反应。
在优选的配置中，外部电极2的有用(内部)横截面面积比内部电极1的横截面面积大大约25到100倍。具体来说，由于在本实例中，内部电极1及外部电极2两者具有圆形或大体上圆形横截面，所以内部电极1的(最大)直径及外部电极2的(最小)直径优选处于的比率大约1/10与大约1/5之间。
优选地，内部电极1的直径包括在大约20到200mm的范围内。
优选地，内部电极1和/或外部电极2具有从200mm开始且直到数米的长度。
一般来说，如将基于以下描述，优选包括电极1及2的特定大小及相关比例取决于产生器装置101的功率还取决于将在区121中处理的气流的特征。
基于实施例变体，外部电极2(也)可以是可旋转的。在旋转两个电极1及2的情况下，它们将优选围绕相同的轴在相反方向上移动。
优选地，外部电极2在顶部通过元件6闭合，所述的元件6允许电极1通过且是电绝缘的。
在具体实施例中，闭合元件6是气密盖，其使用垫圈、凸缘或其它机械系统固定在外部电极2上。
此外，在本实例中，装置101提供在内部电极1与外部电极2之间插入的中间支撑件7。此支撑件7实际上保证内部电极1的居中及支撑以及电极1及2之间的电气绝缘。
在具体实施例实例中，中间支撑件7使用隐藏螺杆或其它机械系统固定在外部电极2上。
优选地，闭合元件6和/或中间支撑件7是由塑料材料制成。特定塑料材料的选择取决于想要触发的反应、过程温度及两个电极之间施加的电压的值，不久将对其进行叙述。
为了允许内部电极1的旋转，闭合元件6及中间支撑件7两者都设置有一个或多个轴承，所述轴承可在允许电极1自身通过的一个其自身的支座处，例如由塑料材料制成的轴承，或由具有非常低的摩擦系数的特殊聚合物制成的衬套。
电极1及2连接或可连接到高压或频率电源，其适合于使它们处于不同电压。在图1中，此源通常通过两个端子15及16表示，所述两个端子分别连接到内部电极1及外部电极2。
装置1进一步包括布置在等离子体产生区121处的在两个电极1及2之间的放电的触发构件。在本实例中，触发构件与内部旋转电极1成一体。仍然在本实例中，触发构件是基于尖端效应且其尤其包括大体上梳状的元件3。
优选地，梳状元件3是由金属材料制成。具体金属材料的选择取决于想要触发的反应。
在具体实施例中，梳状元件3是由单一金属块构成，所述金属块从预先构成的电线或梳状物获得的。在此实例中：
-梳状物齿的高度可从1mm直到大约100mm变化，
-单一齿的厚度可从1mm直到大约5mm变化，
-齿的轴间距可从1mm直到大约10mm变化，和/或
-梳状物的总高度可从10mm直到大约数米变化。
在图2的变体中，触发构件还包括使用3a标示且优选具有类似于已经描述的结构的梳状结构的额外触发元件。同样地元件3a布置在区121处。元件3a与外部电极2成一体以便(周期性地)面对上述第一元件3。
在此变体中，使用102整体地标示产生器装置。
归功于所描述的布置，在两个电极1及2之间产生电场，所述电场电离及激发在等离子体产生区121中存在或传递的气体颗粒，从而允许获得从区域121排出的等离子气体。
装置101进一步包括等离子体产生区121内的进气构件，进气尤其是空气。在本实例中，此进气构件包括转子或叶轮4，其与内部电极1一体地旋转且安装在相对于区121的气流的上游。在本实例中，叶轮4为轴向叶轮。叶轮4布置在气体入口8附近，不久将对其进行论述。
优选地，叶轮4至少部分是由塑料材料制成。塑料材料的选择取决于想要触发的反应及过程温度。
优选地，叶轮4的直径在外部电极2的内径的大约70％到95％的范围、更优选大约60％到90％的范围。
外部电极2尤其在自身的基底处的布置一个前述提及的气体入口8，所述基底在相对于实际上由叶轮4加合为进气的气流的等离子体产生区121的上游。气体入口8界定叶轮4的抽吸区段。
外部电极2还具有使用5标示的用于气体再循环的多个出口端口，且将在下文解释其功能。优选地，端口5布置在电极2的侧壁、在本实例中的侧部裙座处。端口5仍然布置在相对于进入气体流动等离子体产生区121的下游，使得已在此区121中形成的等离子气体的一部分穿过此区121而流出。参考数字9实际上标示从端口5排出的等离子气体流动的方向。
仍然基于优选实施例，由再循环端口5界定的气体排出区域大体上等于或大于外部电极2的有用(内部)横截面区域。
优选地，再循环端口5中的每一个具有大体上圆形轮廓。
优选地，再循环端口5的中点与闭合元件6之间的距离或再循环端口5与的中点一般外部电极2的上部边缘的距离大约在50mm与500mm之间变化，该变化独立于电极2自身的长度。
实施例变体可提供一个单一再循环端口5。
外部电极2于是具有布置在再循环端口5的下游的使用10标示的用于排出气体的额外端口。
正如将在下文更好地解释，等离子气体从排出端口10流出，在实施化学方法中有用。
从端口10排出的等离子气体的数量相对于通过端口5再循环的数量与装置101内产生的过压有关、更一般来说且与并入装置101的反应器内产生的过压有关。
也可将产生器装置101作为组合件的一部分，该组合件包括连接或可连接到两个电极1及2的上述能量源或产生器15、16。
此外，此组合件同样地包括电动机或内部电极1和/或叶轮4的其它驱动构件，优选适合于使叶轮产生大约2800转/分钟的旋转。旋转速度的选择取决于产生器装置101的大小及所施加的电压及频率。
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现在参看图3，上文描述的产生器装置101展示为反应器201的一部分。
反应器201具有界定槽区180的外部壳体或箱体11，其在使用中容纳导电液体，优选为水。导电液体的自由表面使用18标示。优选地，壳体11的上部部分具有大体上圆柱形几何形状及对应于区180的下部部分，所述下部部分大体上是盆或灯泡形状。
在壳体11处，且尤其在其槽区180处，获得液体的入口13及液体的出口14。优选地，所述入口及出口13和14布置在壳体11的侧部裙座处。
此外，设置有下部液体出口17以在操作结束时排空反应器201或用于维护。
优选地，提供用于调整槽区180中的导电液体的水平的自动或手动构件。
壳体11此外具有气体、通常为空气的入口12。在本实例中所考虑的布置中，反应器201的气体入口12在相对于液体入口13的相对侧上，液体入口13仍然在壳体11的侧部裙座处。
在本实例中，位于壳体11的上部闭合元件60，其大体上类似于上述描述产生器装置101中的描述的闭合元件6。
产生器装置101至少部分接纳在反应器201的壳体11内。在本实例中所考虑的布置中，装置101的等离子气体出口10的布置在壳体11外部，而再循环出口5布置在壳体内，实际上在壳体11内获得气体再循环。
仍然在本实例中，产生器装置101及壳体11大体上沿着装置101的轴L同轴布置，所述轴在本实例中是垂直或大体上垂直的。于是内部电极1大体上正交于导电液体的自由表面18。
整个布置使得在使用中内部电极1的下部部分浸没在导电液体中，优选电极的大约一半长度浸没在导电液体中。
在下文说明并入其中的反应器201及产生器装置101的典型操作模式。
在已经提到的外部电动机的情况下或在等效的驱动构件的情况下及在具有高电气绝缘的合适的传输的情况下，内部电极1以从每分钟数转到每分钟2800转的角速度旋转。
在此情况下，仅电极2供应有高压和/或高频，而反应器的壳体11接地。在此配置中，内部电极1通过导电液体及壳体11将放电接地。在梳状元件3的尖端与外部电极2之间包括的空间中，即在上文说明的等离子体产生区121中，触发放电，尤其由于两个导电部分之间的接近度及尖端效应而可见的放电。
中央电极1的旋转通过在电极1及2的整个圆柱形表面及区121的环面体积上均匀地分布触发区域而连续地移动触发区域。
在触发放电之后，在中央电极1与外部电极2之间产生同样地涉及外部电极2的所有长度的等离子体圆柱形区。
中央电极1的旋转携带着叶轮4旋转，从而从入口8抽吸气体、尤其是空气且使其气体越过已产生的等离子体圆柱形区。如所述，所获得的等离子气体的一部分从再循环端口5流出。
除代表最佳旋转或滑动电接触之外，将内部电极1浸没在导电液体中确定其冷却。出于此原因，导电液体的一部分气化且其连同在反应器201的环境中再循环的气体及从入口12进入的气体一起由叶轮4抽吸。
抽吸的气体及蒸气随后经受宽冷等离子体区，特别为化工方法所关注。
从反应器通过端口10流出且随后变得可用于生产化学物质的目的的气体的速率与通过端口5再循环的气体的速率之间的平衡取决于特定操作需要且影响过程的整体性能。优选地，此速率处于可在1:1且直到大约1:10的范围内变化的比率。
图4展示使用202标示的反应器的第二实施例，其包括多个、尤其是一对产生器装置101。
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现在参看图5及9，使用111整体地标示根据本发明的另一优选实施例的冷等离子体产生器装置。
同样地装置111适合于在化工方法中使用，尤其在用于产生硝酸或硫酸的化学设备中使用。
装置111包括电极51，其在本实例中与旋转轴杆501成一体，优选在旋转轴杆的中间区处。电极51及轴杆501具有纵向轴线L且优选为圆柱形几何形状。电极51例如可以实施为管状形状，如图5所示，或从车床加工的实心圆柱形条获得。在后一种情况下，其可以插入轴杆501的纵向邻近部分之间。
电极51可围绕旋转轴A与轴杆501一体地旋转，旋转轴A在本实例中与纵向轴线L一致。所述旋转可以无关紧要地右旋或左旋。
旋转轴杆501例如可以由电绝缘材料制成，例如塑胶或陶瓷。塑料材料的选择取决于想要触发的反应、过程温度、所施加的电压的值及所请求的机械电阻。
仍然在本实例中，提供主体52，其布置在电极51外部并且在代表的变体中与电极51自身同轴。优选地，主体52的纵向轴线与电极51自身的纵向轴线L重合。电极51及主体52大体上沿着此共同纵向轴线L居中。
主体52具有大体上管状结构，优选具有圆柱形几何形状。
优选地，组件51及52是由金属制成。具体金属材料的选择取决于想要触发的反应。
在本实例中，纵向轴线L大体上水平地布置。
优选地，电极51的长度比主体52的长度短并且最多是其一半。
在优选的配置中，主体52的有用(内部)横截面面积比电极51的横截面面积大大约25到100倍。具体来说，由于在本实例中，电极51及主体52两者具有圆形或大体上圆形横截面，所以电极51的(最大)直径及主体52的(最小)直径的比例优选处于大约1/10与大约1/5之间。
优选地，电极51的直径包括在大约20到200mm的范围内。
优选地，电极51和/或主体52具有从200mm开始且直到数米的长度。
一般来说，如基于以下描述，组件51及52的具体大小及相关比例取决于产生器装置111的功率及待处理的气流的特征。
优选地，主体52的顶部通过凸缘状元件56闭合，从而使得轴杆501通过且是电绝缘的。在图5中展示的实施例变体中，凸缘状元件56是主体52的组成部分。
为了使得轴杆501旋转，闭合元件56可在其自身的支座处具有一或多个轴承，该轴承允许通过轴杆501或轴承由具有非常低的摩擦系数的特殊聚合物制成的衬套。
装置111进一步包括用于电极51与第二电极之间的放电的触发构件的构件，稍后将对其进行叙述。此触发构件布置在等离子体产生区521处，也在稍后描述。
在本实例中，触发构件与旋转电极51成一体。仍然在本实例中，触发构件是基于尖端效应且尤其包括大体上梳状元件53。
优选地，梳状元件53是由金属材料制成。具体金属材料的选择取决于想要触发的反应。梳状元件53可以完全类似于上述图1描述的梳状元件，并且将不进一步说明。
装置111进一步包括在等离子体产生区521内的进气构件，尤其是空气。在本实例中，此进气构件包括转子或叶轮54，所述转子或叶轮54与电极51一体地旋转且安装在轴杆501上，或安装在相对于区521的气流的上游。叶轮54在本实例中为轴向叶轮。叶轮54设置在气体入口58附近，不久将对其进行叙述。
叶轮54可以由塑料或金属材料制成，这无关紧要。塑料/金属材料的选择取决于想要触发的反应及反应过程的温度。
叶轮的特征可以与本文考虑的外部电极2相关的图1的叶轮4相同，同样地取决于相对于主体52的大小。
主体52具有气体入口58，尤其设置在其基底处。气体入口58界定叶轮54的抽吸区段。
在气体入口58处，设置所谓的支撑件500以容纳轴承并使轴杆501居中。
主体52还具有使用55标示的多个气体出口端口，以便离子体产生区521的等离子气体再循环。
优选地，端口55布置在主体52的侧壁处、在本实例中的侧部裙座处。布置在端口55仍然相对于进入气体流动的等离子体产生区521的下游，使得已在此区521中形成的等离子气体的一部分穿过其而流出。
仍然基于优选实施例，由再循环端口55界定的气体出口大体上等于或大于主体52的有用(内部)横截面面积。
优选地，再循环端口55中的每一者具有大体上圆形或矩形轮廓。
主体52此外具有液体入口端口555，其适用于允许主体52自身部分浸没、且尤其其侧部裙座浸没在导电液体522内。具体来说，端口555允许导电液体穿透主体52与电极51之间空间。
在所展示的具体实施例中，液体入口端口555及再循环端口55在主体52的相应部分上布置在彼此大体上正交的位置中。
实施例变体可提供单一再循环端口55和/或单一液体入口端口555。
装置111于是包括关联到电极51的滑动电接触件558，所述滑动电接触件适合于例如通过导杆或导电线559及穿过闭合元件56的绝缘套管557而将电极连接到具有高压或高频率的电源。举例来说，使用515标示电源的端子极。
产生器装置111展示为反应器211的一部分。
反应器211具有优选大体上圆柱形或平行六面体几何形状的外部壳体511。产生器装置111至少部分接纳在反应器211的壳体511内。
壳体511界定槽区580，所述槽区在使用中容纳已经提到的导电液体522，优选为水。导电液体的自由表面使用518标示。
垫圈554可以插入装置111的壳体511与闭合凸缘56之间。
在本实例中，壳体511的布置沿着装置111的轴L大体上对准电极51及主体52，且尤其大体上是水平地。电极51大体上平行于导电液体522的自由表面518。
在壳体511处，且尤其在其槽区580处，液体的入口513及气体入口512、气体通常是空气。在本实例中所考虑的布置中，反应器211的气体入口512与液体入口513在同一侧、优选在壳体511的底部。
优选地，提供用于调整槽区580中的导电液体水平的自动或手动构件。
于是，壳体511在其自身的侧部裙座且尤其在侧部裙座的上部部分处提供等离子气体的出口510，离子气体的出口510适用于化学方法中。
从端口510流出的等离子气体的流量相对于通过端口55再循环的等离子气体的流与装置111及反应器211内产生的过压相关。
同样地，装置111可以作为组合件的一部分，所述组合件可以还包括电源及可能电极51的驱动电动机，并且所述组合件可以与已经参考第一实施例及相关变体描述的内容完全类似。
首先，上述产生器装置111的启动与前面所述的图1到4的产生器装置101或102类似。在此情况下，主体52充当外部电极且电极51充当内部电极。
基于高度优选配置，作为刚刚在图5中提到及展示的替代方案，装置111通过将实际上由反应器211的壳体511中接收的导电液体522界定的液态电极用作第二触发电极(即相对于旋转电极51的额外电极)而工作。如已经所述及如所展示，在使用中，液态电极522的自由表面518面向主体52的旋转电极51内，且尤其等离子体产生区521处。
在此配置中，壳体511是由导电材料制成，且连同旋转电极51一起连接到使用端子515及516识别的适合于将电极置于不同电压的具有高压或频率的电源。以此方式，此电压从壳体511传递到液态电极522。
归功于所描述的布置，在电极51及522之间产生电场，所述电场电离及激发在等离子体产生区521中存在或传递的气体颗粒，从而允许获得从区521排出的等离子气体。
在下文说明并入其中的反应器211及产生器装置111的典型操作实例。
首先，反应器的腔室使用导电液体(其可为水或其它)填满，直到部分淹没主体52但不与梳状元件53或叶轮54接触。
以此方式，保证除反应液体之外的填充液体同样地变为实施第二电极522的电力供应导体。
通过注入新的液体且优选使用本身已知的合适的构件控制及调整而使上述液面高度保持恒定。
液体的液面高度的控制对于产生触发放电特别重要，这是因为此水平/液态电极与梳状元件53的齿之间的距离对于产生用于电压及频率的不同施加值的放电是基本的。
以相同方式，在动态条件下，在已触发放电且在产生区521中启动等离子体之后，需要增加梳状元件53与液态电极522之间的距离来实现，例如通过调整液体水平。
将导电液体注入反应器221内之后，在前述提到的外部电动机的情况下，或在等效的驱动方式的情况下，和在具有高电气绝缘的合适的传输的情况下，使第一电极51以从每分钟数转直到每分钟2800转的角速度旋转。旋转速度取决于产生器大小及所施加的电压及频率。
通过将高压和/或高频率供应到电极51及522，在梳状元件53的尖端及第二电极522之间包括的空间中，即在等离子体产生区521中，触发放电，尤其由于两个导电部分之间的接近度及尖端效应而可见的放电。
第一电极51的旋转通过在电极51及522的整个圆柱形表面及同样地通过主体52的未浸没的侧部裙座界定的区521的环面区域上均匀地分布触发区域而连续地移动触发区域。
在触发放电之后，在第一电极51与第二电极522之间产生等离子体圆柱形区，其同样地可以包括主体52的全长。
第一电极51的旋转携带着叶轮54旋转，从而从入口58抽吸气体及蒸气且使其越过已产生的等离子体圆柱形区、从再循环端口55流出。
以此方式，保证等离子体区域中的反应气体/蒸气的连续再循环。由电弧产生的热将增加再循环的气体及蒸气的温度，但与液体自由表面的连续接触实施绝热热交换的条件，使得热被新蒸气的产生吸收。以此方式，通过合适地控制过程参数，实施两个有利条件，即
-形成蒸气，其更具化学反应性且在区521中连续地再循环，
-保持反应器211的内部温度处于等于液体蒸发温度的值。
在动态条件下，通过气体入口512通入反应气体，以及通过液体入口513连续地注入反应液体。
通过端口510从反应器211流出的等离子气体的速率与通过端口55再循环的气体的速率之间的平衡取决于特定操作需要且影响过程的整体性能。优选地，此速率的比例处于大约1:1并且最多1:10的范围内变化。
图6涉及反应器211及装置111的第二操作实例。在此第二实施例中，第一电极51的旋转方向相对于图5的旋转方向颠倒。以此确定装置自身的气体入口及出口端口58及55的作用是颠倒的。具体来说，等离子区521内部的气体/蒸气的流动将颠倒：必须越过区521由端口55送入且在等离子气体的形式下从端口58流出。图7展示的是产生器装置的不同实施例，本文中使用112整体地标示且并入反应器212。
相对于图5的实施例，在这个实施例中，叶轮是离心叶轮64。进一步提供用于轴杆501居中的支架62。
具有离心式风扇的优点是能够具有可用的更大总压力来迫使气体/蒸气越过等离子区521且使这些流的方向保持恒定，而与轴杆处于右旋或左旋的旋转方向的事实无关。
图8展示产生器装置的额外实施例，本文中使用113整体地标示且并入反应器213。
在此情况下，本文中使用601标示的旋转轴杆不再与固定到其上的所有元件同心地放置，而是相对于主体52处于偏心位置。例如当出于技术原因而需要保证更有效的弧断开时，此定位可为有用的。
在此有利条件下，梳状元件53的齿与主体52之间的距离不恒定，从当梳状物垂直面对液态电极522时的最小值直到当梳状元件53与最小距离成180°时的最大值之间变化。
相对于具有同轴轴杆的前述所提及到的图，所实施的最大距离大于相对于所描述的前述所提及到的实施例的最大距离。
图10展示使用214标示的反应器的不同实施例，其包括多个、尤其是一对产生器装置111。
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图8A展示本文中使用114整体地标示的根据本发明的冷等离子体产生器装置的第三优选实施例。产生器装置114类似于图5到8中展示的装置，同样地产生器装置114是可使用本文中使用222标示的液态电极。
同样地装置114适合于在工业化学方法中使用，尤其在用于产生硝酸或硫酸的化学设备中使用。
装置114包括大体上轴杆形状的电极21。电极21具有纵向轴线L及优选圆柱形几何形状。电极21例如可以使用管状形状实施，或从车床加工的实心圆柱形条获得。
电极21可围绕轴或旋方向A旋转，其在本实例中与纵向轴线L一致。所述旋转可以右旋或左旋，这两种旋转方向都可以。
装置114具有外部壳体220，所述外部壳体220界定槽区28的，其在使用中容纳导电液体222，优选为水。导电液体的自由表面使用218标示。优选地，壳体220的上部部分具有大体上圆柱形几何形状及对应于区28的下部部分，所述下部部分大体上是盆或灯泡形状。
在壳体220处，且尤其在其槽区28处，设置液体的入口23及仍然是液体的出口24。优选地，此入口及出口23和24布置在壳体220的侧部裙座处，优选在其相对侧上。
此外，提供下部液体出口217以便在操作结束时排空装置114或用于维护。
优选地，提供用于调整槽区28中的导电液体的液面高度的自动或手动构件。
壳体220进一步具有气体的入口22。在本实施例考虑的布置中，仍然在壳体220的侧部裙座处并在相对于液体入口23的相对侧上设置气体入口22。
在本实施例考虑的布置中，装置114具有布置在壳体220上、优选在相对于气体入口22的相对侧上的等离子气体出口110。
仍然在本实例中，壳体220及电极21沿着轴L大体上同轴布置，所述轴在本实例中是垂直或大体上是垂直的。电极1于是大体上正交于导电液体的自由表面218。
电极21及壳体220沿着此共同的纵向轴线L大体上居中。
在所考虑的实例中，设置于壳体220的上部闭合元件260大体上类似于已提及到的图1的产生器装置101所描述的闭合元件6。为了使得电极21旋转，闭合元件260在其自身的支座处允许通过电极21，闭合元件260设置有一或多个轴承，所述轴承由具有非常低的摩擦系数的特殊聚合物制成的衬套。
优选地，电极21的直径包括在大约20到200mm的范围内，其取决于产生器功率及待处理的气流。
优选地，电极21和/或壳体220具有从200mm开始且直到数米的长度，其取决于产生器的功率及待处理的物料流动。
优选地，电极21及壳体220是由金属制成。具体金属材料的选择取决于想要触发的反应。
装置114进一步包括用于触发电极21与液态电极222之间的放电的构件。此触发构件布置在等离子体产生区225处。
在本实例中，触发构件与旋转电极21成一体。仍然在本实例中，触发构件是基于尖端效应且尤其包括大体上梳状元件231。
优选地，梳状元件231是由金属材料制成。具体金属材料的选择取决于想要触发的反应。梳状元件231可以完全类似于前述所提及的实施例中所描述的梳状元件作为参考，并且因此将不进一步说明。
装置114进一步包括用于使气体进气于等离子体产生区225内的构件。在本实例中，此进气构件包括转子或叶轮240，其与电极21形成一体地旋转且安装在电极上。在本发明的实施例中，叶轮240是径向类型且包括多个叶片241，优选由金属材料制成、与闭合圆盘242成一体，优选采用焊接形式。叶片241的数目可以是四个到十六个，其取决于想要获得的大小及空气参数。
闭合圆盘242也可以由金属材料制成，其直径优选为200mm并且高达数米或更多。
叶轮的材料的选择取决于想要触发的反应及工艺温度。
梳状元件231的齿优选直接与叶轮240的叶片成一体，例如焊接到所述叶片。
参考27标示通过径向叶轮240移动的气体流动的线。
于是，装置114包括关联到电极21的滑动电接触件25，所述滑动电接触件适合于将电极连接到具有高压或频率的电源。举例来说，使用270标示电源的端子极。
同样地，装置114可以作为组合件的一部分，所述组合件可以还包括电源及可能电极21的驱动电动机，并且所述组合件可以与已经参考第一实施例及相关变体描述的内容完全类似。
首先，上述提及到的产生器装置114可类似于前图1到4的产生器装置101或102而工作。在此情况下，壳体220充当外部电极且电极21充当内部电极。
基于高度优选的配置，作为刚刚在图8A中提到及展示的替代方案，装置114通过将已经提到的实际上由导电液体222界定的液态电极用作第二触发电极(即相对于旋转电极21的额外电极)而工作。
在此配置中，壳体220是由导电材料制成，且连同旋转电极21一起连接具有高压或频率的电源，具有高压或频率的电源被上述提及到的端子270及另一端子26识别，适合于将电极置于不同电压。以此方式，此电压从壳体220传递到液态电极222。
归功于所描述的布置，在电极21及222之间产生电场，所述电场电离及激发在等离子体产生区225中存在或传递气体颗粒，从而允许获得从区225排出的等离子气体。
至于装置114的操作，壳体220通过入口23用去离子水或其它液体填满并且直到水平218。此液面高度保持恒定通过在装置或反应器中设置水平传感器操控的合适的泵进行连续液体注入。通过溢出端口217排出可能的多余液体。
在外部电动机及具有高电气绝缘的合适的传输的情况下，使电极21以从每分钟数转且直到大约每分钟2800转的角速度旋转。旋转速度取决于产生器大小及所施加的电压及频率。
通过将高压或高频或其两者供应到电极，空间包括在梳状物231的尖端与反应器中含有的液体的表面之间，一个可见的触发放电，由于所述两个部分之间的接近度及“尖端”效应。
中央电极21的旋转通过在径向叶轮下方的整个圆形表面上均匀地分布触发区域而连续地移动触发区域。
叶轮240的旋转归因于离心作用而从底部吸入气体及蒸气且在径向方向上推动它们。以此方式，装置中含有的气体及蒸气连续地再循环且被迫越过冷等离子体区，如流线27所示的环形。
可以看到使用14整体标示的迄今描述的发电机系统不仅类似产生器装置，而且类似完整反应器。
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冷等离子体产生器及反应器两者可在大气压力下及在介质或高压下操作，因此可在从1MPa且直到5MPa变化的绝对压力值下操作。操作值取决于想要继续的反应的类型、进入反应的元件及最后想要实施的经济方式。
冷等离子体产生器可在从数千伏开始且直到数百千伏的电压下工作。工作电压的选择取决于电极之间的距离、电极之间按压的电介质产物及想要形成的反应的类型。供电系统的频率可从0Hz且直到数兆Hz变化。因此，从直流电直到激光频率。同样地此选择除考虑经济方式之外取决于电极之间的距离、电极之间按压的电介质产物及想要形成的反应的类型。
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图8A展示本文中使用114整体标示的根据本发明的冷等离子体产生器装置的额外优选实施例。
可以看到下文将描述的使用114整体标示的发电机系统不仅类似产生器装置，而且类似完整反应器。
同样地装置114适合于在化工方法中和/或在以气态和/或蒸气状态送入的物质的高级氧化状态的方法中使用，尤其用于产生硝酸或硫酸或已经在上文示例的其它物质的化学设备。
装置114包括大体上轴杆形状电极21。电极21具有纵向轴线L及优选圆柱形几何形状。电极21例如可以使用管状形状实施，或从车床加工的实心圆柱形条获得。
电极21可围绕旋转轴A旋转，其在本实例中与纵向轴线L一致。所述旋转可以右旋或左旋，这两种旋转方向都可以。
装置114具有外部壳体220。优选地，壳体220具有大体上圆柱形几何形状的侧部或裙座及形状大体上类似盆或灯泡的下部部分28。
壳体11的上部部分具有大体上圆柱形几何形状及对应于区180的下部部分，所述下部部分大体上是盆或灯泡形状
壳体220进一步具有用于空气状反应剂(比如气体和/或蒸气)的三个入口22、23和24。在本实例中所考虑的布置中，在壳体220的侧部裙座处获得气体入口22、23和24，尤其两个在一侧上且第三个在相对侧处。同样地在此情况下，可以提供不同数目的入口，同样地仅一个。
此外，出于上文已经说明的原因，可以提供下部液体出口217。在此实例中出口217布置在部分28处。
在本实例中所考虑的布置中，装置114具有布置在壳体220上、优选在相对于入口22及24的相对侧上的等离子气体出口110，且一般来说用于空气状反应产物。
仍然在本实例中，壳体220及电极21沿着轴L大体上同轴布置，所述轴在本实例中是垂直或大体上垂直的。电极1于是大体上正交于装置114的下部部分。
电极21及壳体220沿着此共同纵向轴线L大体上居中。
在所考虑的实例中，提供用于壳体220的上部闭合元件260，其大体上类似于已经参考图1的产生器装置101描述的闭合元件6。为了允许电极21旋转，闭合元件260可在允许通过电极21自身的其自身的支座处具有一或多个轴承或由具有非常低的摩擦系数的特殊聚合物制成的衬套。
闭合元件56可在其自身的支座处具有一或多个轴承，该轴承允许通过轴杆501或轴承由具有非常低的摩擦系数的特殊聚合物制成的衬套。
优选地，电极21的直径包括在大约20到200mm的范围内，其取决于产生器功率及待处理的气流。
优选地，电极21和/或壳体220具有从200mm开始且直到数米的长度，其取决于产生器功率及待处理的材料流。
优选地，电极21是由金属制成。具体金属材料的选择取决于想要触发的反应。
装置114于是包括形状大体上类似网格或带孔板的反电极222，其在本文中考虑的实例中大体上水平布置。在本实例中，电极222例如通过金属支腿与壳体220电接触。在本布置中，带孔板定位在空气状反应剂22、23和24的所述入口下方。电极222的穿孔允许液体朝向出口217流出。
装置114进一步包括用于触发电极21与电极222之间的放电的构件。此触发构件布置在等离子体产生区225处。
在本实例中，触发构件与旋转电极21成一体。仍然在本实例中，触发构件是基于尖端效应且尤其包括大体上梳状元件231。
优选地，梳状元件231是由金属材料制成。具体金属材料的选择取决于想要触发的反应。梳状元件231可以完全类似于已经参考前面的实施例描述的梳状元件，并且将不进一步说明。
装置114进一步包括用于空气状反应剂进气到等离子体产生区225中的构件。在本实例中，此进气构件包括转子或叶轮240，其与电极21一体地旋转且安装在其上。在本发明的实施例中，叶轮240是径向类型且其包括多个叶片241，优选由金属材料制成、与闭合圆盘242成一体、尤其焊接到所述闭合圆盘。叶片241的数目可以是四个到十六个，其是根据大小及想要获得的空气参数。
闭合圆盘242也可以由金属材料制成，其直径优选为200mm并且高达数米或更多。
叶轮的材料的选择取决于想要触发的反应及过程温度。
梳状元件231的齿优选直接与叶轮240的叶片成一体，例如焊接到所述叶片。
参考27标示由径向叶轮240移动的气体和/或蒸气的流的线。
于是，装置114包括关联到电极21的滑动电接触件25，所述滑动电接触件适合于将电极连接到具有高压或频率的电源。举例来说，使用270标示电源的端子极。另一端子使用26标示且使壳体220及反电极222处于相同电位。因此，同样地壳体220将优选由导电、尤其是金属材料制成。
同样地，装置111可以作为组合件的一部分，所述组合件可以还包括电源及可能电极21的驱动电动机，并且所述组合件可以与已经参考第一实施例及相关变体描述的内容完全类似。
上述产生器装置114可类似前图的产生器装置而工作。
具体来说，在外部电动机及具有高电气绝缘的合适的传输的情况下，使电极21以从每分钟数转且直到大约每分钟2800转的角速度旋转。所述旋转速度取决于产生器大小及所施加的电压及频率。
通过将高压或高频或其两者供应到电极，在梳状物231的尖端与电极222之间包括的空间中，触发由于所述两个部分之间的接近度且由于所述两个部分之间的接近度且由于“尖端”效应而可见的放电。
由于所描述的布置，在电极21及222之间产生电场，所述电场电离及激发在等离子体产生区225中存在或传递的气体或蒸气颗粒，从而允许获得从区225排出的等离子气体。
中央电极21的旋转通过在反电极222的整个表面上均匀地分布触发区域而连续地移动触发区域。
叶轮240的旋转归因于离心作用而从底部吸入气体及蒸气且在径向方向上推动它们。以此方式，装置体积中含有的气体及蒸气连续地再循环且被迫越过冷等离子体区，如流线27所示的环形。
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如已经所述，根据上述实施例及变体，所述冷等离子体产生器装置及相关反应器用于化学工艺中、尤其在用于产生硝酸或硫酸的化学设备中使用。
参考图11到15，每一个图都是指用于产生硝酸的设备的实施例及相关方法或过程。
首先参看图11，用于产生硝酸的设备300包括根据上述实施例及变体中的任一者的反应器，所述反应器一般使用200标示的。使用130及120标示的此反应器200的出口分别涉及导电液体的入口及在标准条件下的空气或富含氧气的空气的入口，导电液体尤其是去离子水，在后一种情况下，例如使用具有分子筛的分离器或本领域技术人员已知的其它技术。
出口100实际上涉及从反应器200流出的硝酸蒸气+氮氧化物+超出的氮+水蒸气。从反应器流出的物质在优选完全由金属材料制成的冷却酸蒸气的冷凝器70中加合。具体金属材料的选择取决于被冷凝的蒸气。
冷凝器70具有上述蒸气及气体的入口71、冷凝酸+水+超出气体的出口72、液体或冷却气体的入口73，例如水或空气，及液体或冷却气体的出口74。
在标准环境条件下，通过入口120进入反应器200的大气空气或富含氧气的空气被分子筛或其它系统过滤，所述的大气空气或富含氧气的空气的流量与反应器200的内部再循环因子成比例，所述的空气/再循环的比率在1:1到1:10之间变化。
仍然通过入口130将去离子水注入到反应器200中，且使用本领域人员已知的未描述的合适的泵及传感器保持水平。
一旦已启动如上文所描述的冷等离子体产生器，在反应器200中产生以下反应：
2N2+5O2+2H2O→4HNO3
气体气体液体蒸汽
所述反应形成的硝酸蒸气从反应器200的出口100流出，此外还有大气空气中通常含有的多余的氮以及水蒸气、氧气及未反应的氮氧化物。
酸蒸气、氮、氧气、水蒸气及氮氧化物的流动是通过入口71进入冷凝器70且从出口72冷却且冷凝、仍然连同多余的氮、氧气及未反应或未冷凝的氧化物一起流出。因此，通过出口72收集稀释地硝酸以及多余的气体混合物。
用于化工要求的液体或冷却气体从冷凝器70的入口73及出口74循环。
图12展示的是刚刚描述的设备300的细节，该设备使用301标示，与图4的反应器202一起使用的。
图13展示用于产生硝酸的设备的第二实施例，在此情况下使用302整体地标示。
设备302除已经针对设备300描述的组件之外还包括布置在冷凝器70的下游的液体-气体大气分离器80。
来自冷凝器70的冷凝产物及气体实际上注入到分离器80中。所述分离器可以呈简单槽的形式，其中气体不含冷凝物且从出口82流出，而冷凝产物收集到分离器80的底部且从出口81流出。
图14展示用于产生硝酸的设备的第三实施例，在此情况下使用303整体地标示。
设备303除已经针对设备300描述的组件之外还包括雾反应器90及接触反应器40。
具体来说，来自冷凝器70的冷凝产物+气体被送入到反应器90的入口91，其中产生的雾仍然由去离子水的非常小的液滴构成。所述去离子水通过入口93以计量注入且通过一组喷雾嘴94进行精细粉化。注入到雾反应器90中的冷凝物及气体的混合物归因于绝热效应而需要额外冷却。
实施例变体可将替代性冷却和/或冷凝装置提供到本文中考虑的雾反应器。
通过雾反应器90的出口92，冷凝产物及气体在接触反应器40中通过，上述的通过的滞留时间被设计成数分钟且直到数小时。在保持在接触反应器40中期间，收集到接触反应器底部上的冷凝产物通过一组泵43连续地再循环，所述的一组泵43通过出口44从下部部分进行抽吸且通过入口42使再循环部分再次进入反应器40的较高部分中。
冷凝产物在反应器40中通过一组喷嘴46以非常细小的液滴被粉化，并且从而大大增加了液体-气体界面表面。再循环比率可以从雾反应器进入的冷凝产物的比率的1倍到20倍之间变化。
此再循环使得在入口处存在的残余气体与冷凝的稀释的酸之间进行严格的及更长时间的接触，其中通过水与氮氧化物及前面步骤中未反应的氧气之间的反应而形成额外酸，因此增加了收集到反应器40的底部上且通过下部出口45排出的酸的最终浓度。
通过上部出口41排出多余的气体及未反应的气体。
图15展示用于生产硫酸的设备的优选实施例，在此情况下使用304整体地标示。
设备304包括一或多个硫燃烧器30，优选完全由金属材料制成。具体金属材料的选择取决于对氧化硫蒸气的耐化学性。
燃烧器30提供氧气入口31及液体或固体硫入口32。在后一种情况下，入口32可以是漏斗形状。
在燃烧器30的出口33处，获得氧化硫烟。氧化硫烟加合到一或多个冷却器-同流换热器35的入口34。
冷却器-同流换热器是产生水蒸气或过热空气的硫酸蒸气的冷却器-同流换热器，其优选完全由金属材料制成。具体金属材料的选择取决于对氧化硫蒸气到耐化学性。
在冷却器-同流换热器35的出口36处获得冷却的烟。
冷却器-同流换热器35进一步提供水或冷却空气的入口37及水蒸气或过热空气的出口38，其同样地可以具有其他用途。
在冷却器-同流换热器35的下游提供一个或多个反应器，所述一个或多个反应器的类型已经描述，同样地在此情况下使用200标示，其具有去离子水或其它导电液体的入口120。进一步在反应器200上提供烟的入口122、辅助氧气的入口123及在反应器200中未反应及再循环的氧化物及氧气的入口124。在出口100处，硫酸蒸气+氧化物及未反应的氧气。
在反应器为金属材料的实施方案的情况下，同样地在此情况下，此反应器的金属材料的选择取决于对硫酸蒸气的耐化学性。
在反应器200的下游提供酸蒸气70的冷凝器冷却器，所述冷凝器冷却器的类型已经描述。同样地在此情况下，可以提供若干冷凝器而不是仅仅一个。
未反应的硫酸蒸气+氧化物及氧气在冷凝器70的入口71处进入，且在出口72处是未反应的冷凝硫酸+氧化物及氧气。
在冷凝器70的下游提供一个雾反应器(或若干雾反应器)9，所述一个雾反应器(或若干雾反应器)9的类型已经描述，未反应的冷凝硫酸+氧化物及氧气在其入口91处加合，且在出口92处是未反应的冷凝硫酸+氧化物及氧气及水雾。
后者加合到一个或多个接触反应器40中，所述的一个或多个接触反应器40的类型已经描述。
在下部出口45处获得液体硫酸。未反应的氧化物及氧气从上部出口41流出。
在此情况下，提供出口47以用于从接触反应器40抽吸未反应的氧化物及氧气以用于在反应器200中再循环。于是，存在用于再循环的风扇或风机或压缩机或等效构件48。
液态或固态形式下的硫在燃烧器30中燃烧，其中进入用于形成二氧化硫SO2氧气，几乎以化学计量比例进入，根据以下反应：
S2+2O2→2SO2
局部使用合适的分子筛或其它技术产生所需的氧气。由SO2构成的燃烧烟进入冷却器-同流换热器2以便达到大约70℃到100℃的温度。
然而，由冷却器-同流换热器35回收的热可用于产生蒸气或过热空气以用于其它部分中以产生过程必需的电能或机械驱动力。
SO2的冷却的烟进入等离子体反应器200。同样地去离子水及额外氧气进入反应器200，以便获得以下最终形成反应：
SO2+H2O+1/2O2→H2SO4
在反应器200中，来自接触反应器40的烟、氧气及未反应的水雾也再循环。
在高于100℃的温度下未反应的硫酸+硫氧化物的蒸气、氧气及水蒸气从反应器200流出且随后它们去往第二冷凝器70，其中它们使用水或空气冷却以使其达到大约50℃到70℃的温度。
冷凝酸+氧化硫及氧气从冷凝器74流出，其去往雾反应器90，其中注入额外少量去离子水，且通过一组喷雾嘴94进行精细粉化。
注入到雾反应器90中的冷凝产物及气体的混合物归因于绝热效应而经受第二冷却。
在雾反应器之后，冷凝产物及气体传递到接触反应器40中，在所述接触反应器40中的滞留时间被设计成数分钟且直到数小时。
在接触反应器中的持久性期间，收集到接触反应器底部上的冷凝产物通过一组泵43而连续地再循环，所述的一组泵43通过出口44在下侧进行抽吸且其通过入口42在反应器40的上侧使再循环部分上再次进入接触反应器。
冷凝产物在反应器中通过所述组喷嘴46被粉化为非常细小的液滴并且从而大大增加液体-气体界面表面。
再循环比率可从从雾反应器90进入的冷凝产物的比率的1倍到20倍之间变化。
此再循环使得入口处存在的残余气体与冷凝的稀释的酸之间进行严格及更长时间的接触，其中通过水及氧化硫及前面步骤中未反应的氧气之间的反应而形成额外酸，因此增加了由下部出口45收集的酸的最终浓度。
通过上部出口41排出超出的气体及未反应的气体。
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上文参考产生器装置所提及的所有入口、出口及端口、反应器及设备可以呈导管、块或其它形式。
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本发明的额外主题是用于通过冷等离子体产生酸的化学方法、优选产生硝酸或硫酸。
可以使用根据本文中所描述的实施例中的任一者的产生器装置101、102产生冷等离子体，所述产生器装置优选包括在根据本文中所描述的实施例中的任一者的反应器设备201、202中。
根据本发明在化学方法中使用产生器装置的实施例，其包括外部电极2及内部电极1，所述电极经布置以使得外部电极2包围内部电极1且以便在其间界定等离子体产生区121。内部电极1及外部电极2由电源15、16供给，使得在等离子体产生区121处建立电势中的差异。所述电极彼此相对旋转，优选内部电极1是可旋转的且外部电极2是固定的。
产生器的外部电极2及内部电极1可经设置以使得相应的纵轴L大体上平行或重合，且所述轴的方向优选也对应于相对旋转的轴A的方向。外部电极2及内部电极1例如可以同轴地或偏心地布置，其中内部电极1的纵向轴线L大体上垂直。
根据实施例，在化学方法中使用的产生器，其第二电极是液态电极522，优选在此实施例中产生器装置111、112、113经设置以使得第一电极51的纵向轴线L大体上平行于液态电极522的自由表面18。如上文所描述，可进一步设置主体52，其封围第一电极51且至少部分浸没在液态电极522中。液态电极522优选通过产生进入等离子体产生区521的蒸气而用于冷却进入等离子体产生区521的气体。在此实施例中，优选第一电极51与第二电极522之间的距离可通过控制液态电极522的液面高度来调整。
根据优选实施例，化学方法的产生器装置101、102的电极可通过使用例如上述驱动构件以大约每分钟2800转的最大旋转速度驱动。
在本发明的化学方法中，通过上文描述的等离子体产生区121注入气体以便获得等离子气体。
根据本发明的化学方法的实施例，已越过等离子体产生区121的等离子气体的一部分在自身的区中进行再循环。
优选地，所述等离子气体的再循环部分相对于离开产生器装置的等离子气体或离开反应器设备并进入方法的其他步骤的酸的比率处于1:10直到10:1的范围内。
本发明的化学方法可包括额外步骤，该额外步骤例如通过使用根据上述实施例中的任一者的冷凝器70冷凝在反应器设备中产生的酸及气体/蒸气及可能在所述冷凝步骤的下游的液体-气体分离步骤。在此液体-气体分离步骤中，可使用如上文所描述而设置的液体-气体大气分离器80。所述化学方法可进一步包括至少一个额外冷却步骤，所述的至少一个额外冷却步骤在冷凝步骤的下游，优选所述额外冷却步骤可发生在根据上述实施例中的任一者的雾反应器90中。
所述化学方法可进一步提供适于增加酸产量的另一反应步骤，所述适于增加酸产量的另一反应步骤在所述冷凝步骤的下游且优选在所述冷却步骤的下游。可通过例如在根据上述实施例中的任一者的接触反应器40中提供冷凝酸与蒸气之间的接触表面的增加而获得酸产量的增加。
根据优选的实施例，本发明的化学方法用于产生H2SO4，例如根据本反应：
SO2+H2O+1/2O2→H2SO4
所述方法可提供一个用于产生硫烟的步骤，例如在硫燃烧器中，适于产生硫烟且设置在反应器设备的上游，用于形成硫酸的反应在反应器中发生。所述硫烟在它们进入等离子体产生区121之前可以在冷却装置中加入如上文所描述的冷却步骤，且随后并入到根据上述实施例中的任一者的反应器设备中。反应所需的氧气，例如可在局部使用合适的分子筛或其它技术。
根据另一个优选实施例，本发明的化学方法用于通过在根据本文中所描述的实施例中的任一者的反应器设备中注入大气空气而产生HNO3，在此反应器中，将根据以下反应形成硝酸：
2N2+5O2+2H2O→HNO3
本发明的化学方法的主题优选根据上述实施例中的任一者的设备执行。
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根据具体的进入物质，本发明的产生器装置、反应器设备及本发明的化学装置可用于制备任何化学物质，包括中间产物。
本发明可以应用于所有的与使用常压冷等离子体相关联技术的方法中，所述的方法用于产生例如硝酸、硫酸、硝酸钙、硫酸铵、硝酸铵、NO、NO2、NOx等化合物，以及可使用此技术开发的任何其它化学方法中。
迄今已经参考优选实施例描述本发明。这意味着可能存在属于相同发明核心的其它实施例，由下文报告的权利要求书的保护范围界定所述发明核心。

Claims (130)

1.一种用于通过冷等离子体在反应器设备(211，...，214)中产生化学物质的化学方法，所述化学物质尤其是酸、硝酸、硫酸、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、NO、NO2、NOx、NxOx或氧化VOC中的任一者，
其中所述冷等离子体在所述反应器设备(211，...，214)的产生器装置(111、112、113)中产生，所述产生器装置包括彼此相对设置的第一电极(51)及第二电极(522)以便在它们之间界定等离子体产生区(521)，
所述第一电极(51)和/或第二电极(522)由电源(15、16)供给，使得在它们之间的所述等离子体产生区(521)处建立电势中的差异，
其中使气体越过所述等离子体产生区(521)以便获得等离子气体，
其中所述第二电极(522)是液态电极，
其中所述第一电极(51)是可旋转的且优选以大约每分钟2800转的最大旋转速度驱动。
2.根据权利要求1所述的化学方法，其中已越过所述等离子体产生区(521)的所述等离子气体再循环到所述等离子体产生区(521)中。
3.根据前述权利要求所述的化学方法，其中所述等离子气体的再循环部分相对于离开产生器装置的等离子气体或离开反应器设备并进入方法的其他步骤的酸处于1:10直到10:1的范围内的比率。
4.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的化学方法，其中所述产生器装置(111、112、113)沿着所述大体上水平的第一电极(51)的纵向轴线(L)设置。
5.根据前述权利要求所述的化学方法，其中所述至少一个产生器装置(111、112、113)经设置以使得所述第一电极(51)的纵向轴线(L)大体上平行于所述液态电极(522)的自由表面(18)。
6.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的化学方法，其条件是主体(52)封围所述第一电极(51)且其至少部分浸没在所述液态电极(522)中。
7.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的化学方法，其中所述液态电极(522)用于冷却进入所述等离子体产生区(521)的所述气体，优选产生进入所述等离子体产生区(521)的蒸气。
8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的化学方法，其中所述第一电极(51)与第二电极(522)之间的距离是通过控制所述液态电极(522)的液面高度来调整。
9.一种用于通过冷等离子体在反应器设备(201、202)中产生化学物质的化学方法，所述化学物质尤其是酸、硝酸、硫酸、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、NO、NO2、NOx、NxOx或氧化VOC中的任一者，
其中所述冷等离子体在所述反应器设备(201、202)的产生器装置(101、102)中产生，所述产生器装置包括外部电极(2)及内部电极(1)，所述电极布置成一个电极围绕着另一个电极以便在它们之间界定等离子体产生区(121)，
所述内部电极(1)和/或外部电极(2)由电源(15、16)供给，使得在它们之间的所述等离子体产生区(121)处建立电势中的差异，
其中所述内部电极(1)及外部电极(2)彼此相对地旋转，
其中使气体越过所述等离子体产生区(121)以便获得等离子气体，
其中已越过所述等离子体产生区(121)的所述等离子气体的一部分再循环到所述等离子体产生区(121)中，
其中所述外部电极(2)具有等离子气体的额外出口端口(10)，所述出口端口(10)相对于等离子气体流动设置在至少一个出口再循环端口(5)的下游。
10.根据权利要求9所述的化学方法，其中所述内部电极(1)可旋转且使所述外部电极(2)固定。
11.根据权利要求9或10所述的化学方法，其中所述外部电极(2)和内部电极(1)两者可旋转。
12.根据权利要求9到11中任一项权利要求所述的化学方法，其中所述外部电极(2)和内部电极(1)经设置以使得相应的纵轴(L)大体上平行或重合，所述轴的方向优选还对应于相对旋转的轴(A)的方向是共同的。
13.根据前述权利要求所述的化学方法，其中所述外部电极(2)和内部电极(1)同轴地设置。
14.根据权利要求12所述的化学方法，其中所述外部电极(2)和内部电极(1)偏心地设置。
15.根据权利要求9到14中任一项权利要求所述的化学方法，其中所述产生器装置(101、102)沿着大体上垂直的所述内部电极(1)的纵向轴线(L)设置。
16.根据权利要求9到15中任一项权利要求所述的化学方法，其中以大约每分钟2800转的最大旋转速度驱动所述产生器装置(101、102)的所述电极(1、2)中的一者。
17.根据权利要求9到16中任一项权利要求所述的化学方法，其中所述等离子气体的再循环部分相对于离开产生器装置的等离子气体或离开反应器设备并进入方法的其他步骤的酸处于1:10直到10:1的范围内的比率。
18.根据权利要求9到17中任一项权利要求所述的化学方法，其中所述产生器装置(101、102)的所述内部电极(1)及外部电极(2)中的一者至少部分浸没在导电液体中。
19.根据前述权利要求所述的化学方法，其中所述至少一个产生器装置(101、102)经设置以使得所述内部电极(1)的纵向轴线(L)大体上垂直于所述导电液体的自由表面(18)。
20.根据权利要求9到19中任一项权利要求所述的化学方法，其中导电液体用于冷却进入所述等离子体产生区(121)的所述气体，优选产生进入所述等离子体产生区(121)的蒸气。
21.根据权利要求9到20中任一项权利要求所述的化学方法，其包括在所述反应器设备中产生的所述酸及气体/蒸气的冷凝步骤。
22.根据前述权利要求所述的化学方法，其进一步包括在所述冷凝步骤下游的液体-气体分离步骤。
23.根据权利要求21所述的化学方法，其进一步包括在所述冷凝步骤下游的至少一个冷却步骤，优选是雾冷却步骤。
24.根据权利要求21或23所述的化学方法，其包括适于增加酸产量的额外反应步骤，其中所述额外反应步骤在所述冷凝步骤的下游且优选在所述至少一个冷却步骤的下游。
25.根据前述权利要求所述的化学方法，其中所述额外反应步骤增加冷凝酸与气体/蒸气之间的接触表面，优选通过使用雾化或喷雾构件而实现。
26.根据权利要求24或25所述的化学方法，其中所述额外反应步骤提供冷凝酸的再循环。
27.根据权利要求21到23中任一项权利要求所述的化学方法，其进一步包括来自所述产生器装置(111、112、113)的所述额外反应步骤的气体/蒸气的再循环步骤。
28.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的化学方法，其中所述酸是H2SO4且其中所述过程包括用于产生硫烟的步骤，所述步骤是输入的气体越过所述产生器装置(111；112，113)的所述等离子体产生区(521)。
29.根据前述权利要求所述的化学方法，其包括在所述硫烟进入所述等离子体产生区(521)中之前对所述硫烟的至少一个冷却步骤。
30.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的化学方法，其中所述酸是硝酸，且其中越过所述产生器装置(111、112、113)的所述等离子体产生区(521)的所述输入气体是空气。
31.一种冷等离子体的产生器装置(111、112、113)，
其适合用于过程中，尤其适合用于产生酸、硝酸、硫酸、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、NO、NO2、NOx、NxOx或氧化VOC中的任一者，
所述装置(111、112、113)包括第一电极(51)及第二电极(52、522)，所述电极经设置以便在它们之间界定等离子体产生区(521)，
所述第一电极(51)和/或第二电极(52、522)连接或可连接到电源(515、516)，使得在使用中在所述等离子体产生区(521)处建立电势中的差异，
所述装置(111、112、113)具有用于越过所述等离子体产生区(521)的气体的入口端口(58、55)及用于已越过所述等离子体产生区(521)的所述等离子气体的至少一再循环端口(55、58)，
所述装置(111、112、113)经配置以使得所述第二电极(52、522)是液态电极，
其中所述第一电极(51)可旋转。
32.根据权利要求31所述的产生器装置(111)，其包括主体(52)，所述第一电极(51)至少部分接纳在所述主体(52)内。
33.根据前述权利要求所述的产生器装置(111)，其中在所述主体(52)上获得所述入口端口(58、55)和/或所述至少一个再循环出口端口(55、58)。
34.根据前述权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述入口端口(58、55)或所述至少一个再循环出口端口(55、58)布置在所述主体(52)的一端处、优选布置在基底处。
35.根据权利要求33或34所述的产生器装置(111)，其中所述至少一个再循环出口端口(55、58)及所述入口端口(58、55)布置在所述主体(52)的侧壁或裙座处。
36.根据权利要求33到35中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述至少一个再循环出口端口(55、58)界定出口区域，所述的出口区域大体上等于或大于所述主体(52)的横截面区域。
37.根据权利要求31到36中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述主体(52)具有多个所述等离子气体的再循环出口端口(55)，所述端口(55)优选布置在所述主体(52)的侧壁或裙座处。
38.根据权利要求31到37中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述主体(52)及所述第一电极(51)经设置以使得相应的纵轴(L)大体上平行或重合，其中所述轴的方向优选还对应于所述第一电极(51)的旋转轴(A)的方向。
39.根据前述权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述主体(52)和所述第一电极(51)同轴地设置。
40.根据权利要求38所述的产生器装置(113)，其中所述主体(52)和所述第一电极(51)偏心地设置。
41.根据权利要求32到40中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述主体(52)和/或所述第一电极(51)具有大体上圆柱形几何形状。
42.根据权利要求32到41中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述主体(52)的所述横截面区域比所述第一电极(51)的横截面大大约25到100倍。
43.根据权利要求32到42中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述主体(52)和所述第一电极(51)两者具有大体上圆形横截面，且其中所述主体(52)的直径比所述第一电极(51)的直径大大约5到10倍。
44.根据权利要求32到43中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述主体(52)具有优选设置在其侧壁或裙座处的至少一个液体入口端口(555)，所述设置使得所述液体入口端口(555)允许所述主体(52)部分浸没到所述液态电极(522)中。
45.根据前述权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述至少一个液体入口端口(555)和所述至少一个再循环出口端口(55、58)设置在所述主体(52)的大体上彼此正交的相应部分处。
46.根据权利要求31到45中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述第一电极(51)是轴杆形状。
47.根据权利要求31到46中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述第一电极(51)固定到可旋转轴杆(501)上，所述可旋转轴杆优选接纳在所述主体(52)内。
48.根据权利要求31到47中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述第一电极(51)的设置大体上平行于所述液态电极(522)的自由表面(518)。
49.根据权利要求31到48中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其包括适于通过所述等离子体产生区(521)汲取气体的进气构件(54)。
50.根据前述权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述进气构件(54)包括转子或叶轮，所述转子或叶轮优选连接、更优选固定到所述第一可旋转电极(51)，其中所述转子或叶轮优选至少部分由塑料材料制成。
51.根据从属于权利要求2时的权利要求39到50所述的产生器装置(112)，其中所述进气构件包括设置在所述主体(52)外部的转子或叶轮(64)，优选是离心转子或叶轮。
52.根据从属于权利要求2时的权利要求40或41所述的产生器装置(111)，其中所述进气构件包括转子或叶轮(54)，所述转子或叶轮的直径具有在所述主体(52)的内径的大约70％到95％、更优选大约60％到90％的范围内。
53.根据权利要求31到52中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其包括关联到所述第一电极(51)的滑动电接触构件(558)。
54.根据权利要求31到53中任一项权利要求所述的产生器装置(111)，其包括用于触发所述第一电极(51)与第二电极(52、522)之间的放电的触发构件(53)。
55.根据前述权利要求所述的产生器装置(111)，其中所述触发构件(53)与所述第一电极(51)连接、优选连接方式为固定。
56.根据权利要求45或46所述的产生器装置(101)，其中所述触发构件(53)是基于尖端效应。
57.根据权利要求45到47中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述触发构件(53)大体上是梳状的。
58.一种产生器组合件，其包括：
根据前述权利要求中任一项权利要求所述的产生器装置(111、112、113)，及
连接或可连接到所述产生器装置(111、112、113)的所述第一电极(51)和/或第二电极(52、522)的高频或高压发电机。
59.根据前述权利要求所述的产生器组合件，其进一步包括电动机，所述电动机适于优选以大约每分钟2800转的最大速度旋转驱动所述产生器装置(111、112、113)的所述电极(51、52、522)中的一者。
60.一种反应器设备(211；...；214)，其适合用于方法中，尤其适合用于产生酸、硝酸、硫酸、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、NO、NO2、NOx、NxOx或氧化VOC，
所述设备(211；...；214)包括根据前述权利要求中任一项权利要求所述的至少一个产生器装置(111、112、113)或产生器组合件，且其中所述装置(211；...，214)具有至少一个出口端口(510)，所述至少一个出口端口(510)用于输出在所述反应器设备中通过涉及所述至少一个产生器装置(111；112、113)中产生的所述等离子气体的反应而获得的气体/蒸气。
61.根据前述权利要求所述的反应器设备(211)，所述设备(211)具有槽区(580)，所述槽区(580)适于容纳所述至少一个产生器装置(111、112、113)的所述液态电极(522)。
62.根据权利要求60或61所述的反应器设备(211)，其包括外部壳体(511)，所述至少一个产生器装置(111、112、113)至少部分设置在所述壳体(511)内部。
63.根据权利要求61及62所述的反应器设备(211)，其中所述壳体(511)界定所述槽区(580)。
64.根据权利要求62或63所述的反应器设备(211)，其中所述壳体(511)具有导电液体入口(513)及气体入口(512)，所述导电液体入口(513)及气体入口(512)优选彼此邻近设置。
65.根据权利要求60到64中任一项权利要求所述的反应器设备(211)，其中所述壳体(511)具有优选布置在其顶部处的气体/蒸气出口(510)。
66.根据权利要求60到65中任一项权利要求所述的反应器设备(211)，其包括用于控制和/或调整所述液态电极(522)的液面高度的构件(518)。
67.根据权利要求60到66中任一项权利要求所述的反应器设备(211)，其包括所述的多个产生器装置(111；112；113)和/或产生器组合件，所述的多个产生器装置(111；112；113)和/或产生器组合件是根据权利要求58到59中任一项权利要求所描述的多个产生器装置(111；112；113)和/或产生器组合件。
68.根据权利要求60到67中任一项权利要求所述的反应器设备(211)，其中所述至少一个产生器装置(111；112；113)经布置以使得所述第一电极(51)的纵向轴线(L)大体上水平。
69.一种化学设备(300，...，305)，其包括：
根据权利要求60到68中任一项权利要求所述的反应器设备(211,...,214)或根据权利要求31到57中任一项权利要求所述的产生器装置(111、112、113)；
冷凝器(70)，其操作性地连接到所述反应器设备(211,...,214)或所述产生器装置(111、112、113)以接收从所述反应器设备(211,...,214)或所述产生器装置(111、112、113)输出的气体/蒸气作为冷凝器的输入。
70.根据权利要求69所述的化学设备(302)，其进一步包括设置在所述冷凝器(70)下游的液体-气体分离器(80)。
71.根据权利要求69所述的化学设备(303；304)，其进一步包括设置在所述冷凝器(70)的下游的至少一个冷却装置(90)，所述冷却装置优选包括雾反应器(90)。
72.根据权利要求69或71所述的化学设备(303；304)，其进一步包括至少一个接触反应器(40)，所述至少一个接触反应器(40)设置在所述冷凝器(70)的下游且优选设置在所述至少一个冷却装置(90)的下游。
73.根据前述权利要求所述的化学设备(303；304)，其中所述接触反应器(40)包括冷凝产物的再循环构件(42-44)。
74.根据权利要求72或73所述的化学设备(304)，其进一步包括在所述接触反应器(40)与所述反应器设备(211；...，214)之间的连接构件(47、48、124)，所述连接构件(47、48、124)适于加合来自所述反应器设备(211,...,214)中的所述接触反应器(40)的气体。
75.根据权利要求72到74中任一项权利要求所述的化学设备(303；304)，其中所述冷却装置(90)和/或所述接触反应器(40)包括在所述装置中接收的冷凝产物的雾化构件(94、46)。
76.根据权利要求69所述的化学设备(304)，其进一步包括至少一个硫燃烧器(30)，所述至少一个硫燃烧器(30)适于产生硫烟且设置在所述反应器设备(201、202)的上游。
77.根据前述权利要求所述的化学设备(304)，其包括布置在所述燃烧器(30)的下游及所述反应器设备(201、202)的上游的至少一个冷却装置(35)。
78.根据权利要求61到69中任一项权利要求所述的化学设备，其为用于产生硝酸或硫酸的化学设备。
79.一种冷等离子体产生器装置，
其适合用于方法中，尤其适合用于产生酸、硝酸、硫酸、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、NO、NO2、NOx、NxOx或氧化VOC中的任一者，
所述装置(101、102)包括：
外部电极(2)及内部电极(1)，所述电极布置成一个电极围绕着另一个电极以便在它们之间界定等离子体产生区(121)，
其中所述内部电极(1)和/或外部电极(2)连接或可连接到电源(15、16)，使得在使用中在所述等离子体产生区(121)处建立电势中的差异，
其中所述内部电极(1)及外部电极(2)可彼此相对地旋转，
其中所述外部电极(2)具有用于必须越过所述等离子体产生区(121)的气体的入口端口(8)及用于已越过所述等离子体产生区(121)的所述等离子气体的至少一个再循环出口端口(5)；
触发构件(3、3a)，其用于触发所述外部电极(1)及内部电极(2)之间的放电，所述触发构件(3、3a)连接到所述两个电极(1、2)的旋转电极(1)，优选固定链接方式；及
进气构件(4)，其适于通过所述等离子体产生区(121)汲取气体，所述进气构件(4)连接到所述两个电极(1、2)的旋转电极(1)、优选固定连接方式，
其中所述外部电极(2)具有一个等离子气体的额外出口端口(10)，相对于等离子气体流动设置在至少一出口再循环端口(5)的下游。
80.根据权利要求79所述的产生器装置(101)，其中所述内部电极(1)可旋转。
81.根据权利要求79或80所述的产生器装置(101)，其中所述外部电极(2)及内部电极(1)两者可旋转。
82.根据权利要求79到81中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述外部电极(2)及内部电极(1)经布置以使得相应的纵轴(L)大体上平行或重合，所述轴的方向优选还对应于相对旋转的轴(A)的方向。
83.根据权利要求82所述的产生器装置(101)，其中所述外部电极(2)及内部电极(1)同轴地设置。
84.根据权利要求82所述的产生器装置(113)，其中所述外部电极(2)及内部电极(1)偏心地设置。
85.根据权利要求79到84中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述外部电极(2)及内部电极(1)具有大体上圆柱形几何形状。
86.根据权利要求79到85中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述内部电极(1)是轴杆形状。
87.根据权利要求79到86中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其包括所述内部电极(1)的中间支撑件(7)，其中所述中间支撑件(7)适于保证所述两个电极(1、2)之间的电绝缘。
88.根据权利要求79到87中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述外部电极(2)的横截面区域比所述内部电极(1)的横截面大大约25到100倍。
89.根据权利要求79到88中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述外部电极(2)和内部电极(1)两者具有大体上圆形截面，且其中所述外部电极(2)的直径比所述内部电极(1)的直径大大约5到10倍。
90.根据权利要求79到89中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述内部电极(1)具有大体上圆形截面，直径优选具有在大约20到200mm范围内。
91.根据权利要求79到90中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述外部电极(2)和/或所述内部电极(1)具有等于或大于大约200mm的长度。
92.根据权利要求79到91中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述气体入口端口(8)设置在所述外部电极(2)的一端处、优选设置在基底处。
93.根据权利要求79到92中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述至少一个再循环出口端口(5)设置在所述外部电极(2)的侧壁或裙座处。
94.根据权利要求79到93中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述至少一个再循环出口端口(5)界定出口区域，出口区域大体上等于或大于所述外部电极(2)的横截面的区域。
95.根据权利要求79到94中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述外部电极(2)具有用于所述等离子气体的多个再循环出口端口(5)，所述端口(5)优选设置在所述外部电极(2)的侧壁或裙座中。
96.根据权利要求79到95中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述外部电极(2)具有一个等离子气体的额外出口端口(10)，相对于等离子气体流动设置在至少一出口再循环端口(5)的下游。
97.根据权利要求79到96中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述额外端口(10)设置在所述外部电极(2)的侧壁或裙座处。
98.根据权利要求79到97中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述触发构件(3)固定到所述电极(1、2)的旋转电极(1)。
99.根据权利要求79到98中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述触发构件(3)是基于尖端效应。
100.根据权利要求79到99中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述触发构件(3)是大体上梳状。
101.根据权利要求79到100中任一项权利要求所述的产生器装置(101)，其中所述进气构件包括转子或叶轮(4)，所述转子或叶轮固定到所述内部电极(1)及外部电极(2)的旋转电极(1)，其中所述转子或叶轮(4)优选至少部分由塑料材料制成。
102.根据权利要求101所述的产生器装置(101)，其中所述进气构件包括固定到所述内部电极(1)的转子或叶轮(4)，其中所述转子或叶轮(4)的直径优选具有在所述外部电极(2)的内径的大约70％到95％的范围内、更优选大约60％到90％的范围内。
103.一种产生器组合件，其包括：
根据权利要求79到102中任一项权利要求所述的产生器装置(101、102)，及
高频或高压发电机，其连接或可连接到所述产生器装置(101、102)的所述内部电极(1)和/或外部电极(2)。
104.根据前述权利要求所述的产生器组合件，其进一步包括电动机，所述电动机适于优选以大约每分钟2800转的最大速度驱动所述产生器装置(101、102)的所述电极(1、2)的旋转。
105.一种反应器设备(201；202)，
其适合用于过程中，尤其适合用于产生酸、硝酸、硫酸、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、NO、NO2、NOx、NxOx或氧化VOC，
所述设备(201；202)包括至少一个产生器装置(101、102)，所述产生器装置包括：
外部电极(2)及内部电极(1)，所述电极布置成一个电极围绕着另一个电极以便在它们之间界定等离子体产生区(121)，
其中所述内部电极(1)和/或外部电极(2)连接或可连接到电源(15、16)，使得在使用中在所述等离子体产生区(121)处建立电势中的差异，
其中所述内部电极(1)及外部电极(2)可彼此相对地旋转，
其中所述外部电极(2)具有用于必须越过所述等离子体产生区(121)的气体的入口端口(8)及用于已越过所述等离子体产生区(121)的等离子气体的至少一个再循环出口端口(5)；
触发构件(3、3a)，其用于触发所述外部电极(1)及内部电极(2)之间的放电，所述触发构件(3、3a)连接到所述两个电极(1、2)的旋转电极(1)、优选固定方式；及
进气构件(4)，其适于通过所述等离子体产生区(121)汲取气体，所述进气构件(4)连接到所述两个电极(1、2)的旋转电极(1)，优选固定方式，
或产生器组合件，其包括所述至少一个产生器装置(101、102)及高频或高压发电机，所述高频或高压发电机连接或可连接到所述产生器装置(101、102)的所述内部电极(1)和/或外部电极(2)，
所述设备(201；202)具有适于容纳导电液体的槽区(180)，所述设置使得所述产生器装置(101、102)的所述内部电极(1)及外部电极(2)中的一者至少部分接纳在所述槽区(180)中，并且在使用中浸没在所述导电液体中，
其中所述设备(201、202)具有至少一个出口端口(510)，所述至少一个出口端口(510)用于输出在所述反应器设备中通过涉及所述至少一个产生器装置中产生的所述等离子气体的反应而获得的气体/蒸气。
106.根据前述权利要求所述的反应器设备(201)，其包括外部壳体(11)，所述至少一个产生器装置(101；102)至少部分设置在所述壳体(11)内部。
107.根据前述权利要求所述的反应器设备(201)，其中所述壳体(11)界定所述槽区(180)，所述槽区优选是大体上灯泡或盆状。
108.根据权利要求105或106所述的反应器设备(201)，其中所述壳体(11)具有优选设置在相对侧处的导电液体入口(13)及气体入口(12)。
109.根据权利要求105到108中任一项权利要求所述的反应器设备(201)，其中所述内部电极(1)经设置以使得在使用中其至少部分浸没在所述槽区(180)中接收的所述导电液体中。
110.根据权利要求105到109中任一项权利要求所述的反应器设备(201)，其中所述至少一个产生器装置(101；102)经设置以使得其纵向轴线(L)大体上垂直于所述导电液体的自由表面(18)，优选内部电极(1)的纵向轴线。
111.根据权利要求105到110中任一项权利要求所述的反应器设备(201)，其包括用于控制和/或调整所述槽区(180)内部的所述导电液体的液面高度的构件(18)。
112.根据权利要求105到111中任一项权利要求所述的反应器设备(201)，其中所述至少一个产生器装置(101；102)经设置以使得所述内部电极(1)的纵向轴线(L)大体上垂直。
113.根据权利要求105到112中任一项权利要求所述的反应器设备(201)，其包括各自为根据权利要求79到104中任一项权利要求所述的多个产生器装置(101、102)和/或产生器组合件。
114.根据权利要求105到113中任一项权利要求所述的设备(114)，其中所述第二电极是网格形状(222)。
115.根据权利要求105到114中任一项权利要求所述的设备(201；202；114)，其包括优选设置在所述壳体(11)的下部部分处的液体出口(17、217)。
116.根据权利要求105到115中任一项权利要求所述的设备(201；202)，其包括用于对所述壳体(11)内部界定的反应环境进行制冷或加热的构件。
117.根据权利要求105到116中任一项权利要求所述的设备(201；202；114)，其不具有用于液体的入口端口。
118.根据权利要求105到117中任一项权利要求所述的设备(201；202；114)，其进一步包括用于投配氮气及氧气的构件和/或用于存储压力下的气体产物的压缩构件。
119.根据权利要求105到118中任一项权利要求所述的设备(201；202；114)，其进一步包括风扇和/或热交换器。
120.一种化学设备(300，...，304)，其包括：
根据权利要求105到119中任一项权利要求所述的反应器设备(201、202)或根据权利要求79到103中任一项权利要求所述的产生器装置(101、102)，及
冷凝器(70)，其连接到所述反应器设备(201、202)或所述产生器装置(101、102)以接收从其输出的气体/蒸气作为输入。
121.根据权利要求120所述的化学设备(302)，其进一步包括设置在所述冷凝器(70)下游的液体-气体分离器(80)。
122.根据权利要求120所述的化学设备(303；304)，其进一步包括设置在所述冷凝器(70)的下游的至少一个冷却装置(90)，所述冷却装置(90)优选包括雾反应器(90)。
123.根据权利要求120或122所述的化学设备(303；304)，其进一步包括至少一个接触反应器(40)，所述至少一个接触反应器(40)设置在所述冷凝器(70)的下游且优选设置在所述至少一个冷却装置(90)的下游。
124.根据前述权利要求所述的化学设备(303；304)，其中所述接触反应器(40)包括冷凝产物的再循环构件(42-44)。
125.根据权利要求123或124所述的化学设备(304)，其进一步包括在所述接触反应器(40)与所述反应器设备(201、202)之间的连接构件(47、48、124)，所述连接构件(47、48、124)适于加合来自所述反应器设备(201、202)中的所述接触反应器(40)的气体。
126.根据权利要求122到125中任一项权利要求所述的化学设备(303；304)，其中所述冷却装置(90)和/或所述接触反应器(40)包括在所述装置中接收的冷凝产物的雾化构件(94、46)。
127.根据权利要求120所述的化学设备(304)，其进一步包括至少一个硫燃烧器(30)，所述至少一个硫燃烧器(30)适于产生硫烟且设置在所述反应器设备(201、202)的上游。
128.根据前述权利要求所述的化学设备(304)，其包括至少一个冷却装置(35)，所述至少一个冷却装置(35)设置在所述燃烧器(30)的下游及所述反应器设备(201、202)的上游。
129.根据权利要求120到128中任一项权利要求所述的化学设备，其为用于产生硝酸或硫酸的化学设备。
130.一种用于产生化学物质的化学方法，所述化学物质尤其是酸、硝酸、硫酸、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、NO、NO2、NOx、NxOx或氧化VOC中的任一者，所述化学方法使用根据前述权利要求中任一项权利要求所述的产生器装置(101、102)、产生器组合件、反应器设备(201、202)或设备(300；...，304)。
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