CN1511113A - 制备臭氧的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用含氧气体生产臭氧的方法，臭氧通过在一装置内静电放电获得。该装置由至少两个含氧气体可流通的缝隙组成，每个缝隙两侧分别是一个电极和一个把缝隙与外加电极隔开介电质。根据本发明，至少在一缝隙内对气流量进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及如权利要求1与权利要求3上位概念所述的制备臭氧的方法及装置。
背景技术
对于有机物和含多价元素的无机化合物来说，臭氧是一种强氧化剂。该氧化剂应用于多个领域，最近几年，尤其是用于水治方面，得到了长足发展。
臭氧通过在含氧空气中放电而产生，所谓静放电——相对火花放电而言，它存在于稳定电极或冠状物上。此时分子氧被分解出离子氧，在放热反应中，活性氧原子与氧分子结合形成的含三个氧原子的臭氧分子。
在整个反应链效能的重要参数就是在臭氧产生系统中的气体成份、电场强度、反应温度和压力。
在过去的几年里，随着加工偏差技术的不断进步，反应隙距已变得更小——直接影响到隙间场强的温度的建立。现有技术的隙距为250μm。
WO97/09268是最初的特殊型号装置，该装置是由至少一个可以通气的缝隙构成，而缝隙位于一个电极与一个能够让该缝隙与另外一个电极隔开的介电质之间。缝隙中至少有一个为导电和导热的透气结构，该结构与相邻电极通过电与热相接触，并通过含氧含氧气体的流动而形成一个放电空间的复合体——在里面，含氧气体中的氧因暴露高电场而被转化为臭氧。
上述的导电导热的透气装置至少完全占据一个缝隙，且最好为编结的导线构成。
通过让线圈套大小和导线密集度与组件密度、组件导线数、组件层数相适应，可以形成装置中的流动阻力：与放电空间相适应以便臭氧产量的最大化；调节含氧气体的混杂度；冷却与散热的理想化。
发明内容
本发明的任务提供一种制备臭氧的方法和装置，在等能量的投入情况下臭氧产量可明显提高。
本发明的任务是根据权利要求1的方法和权利要求3的装置来解决。
根据本发明，在各缝隙的含氧气体总内流量的分配是通过对至少一个缝隙内流量的集中扼流来调控。
根据本发明，对在缝隙间含氧气体分配的专门调节而得到的结果显示，通过对缝隙其中各种物理因素，比如，对场强和温度状况的优化，臭氧产量获得提高。同时发现，利用缝隙几何形状，电/物理方面可操作条件对气体的内流量进行调控，以便同样的耗电量优化臭氧产量。
如果按传统方法，两个缝隙的气体作平行流动，那么产量最大化只能是其中之一，或者是二者的平均值。根据本发明，可使每个缝隙都达到优化，从而在耗能不变的情况下提高臭氧总产量。
本方法可以应用于有两个或多个放电缝隙的系统，在这种多缝系统中，通过特定的气流总量的分配，使各缝隙得各自的特定优势。比如，形成一个电场作为基础参数，以便把气体由流总量的一个分流压至一个缝隙中，就能量转化而言，这是最佳缝隙而使臭氧产量最大化。
实践表明，用至少两个缝隙来平衡缝隙之间的总气流量的分配的传统装置，其实就只是以其缝隙自身的几何形状为特点。至于通过控制气流总量的分配的方法还未为人所知。WO97/09268所述的用编结导线(Gestrick)把缝隙填满而对气流量进行分配所达到的改变量仅为2～8％。
在提高臭氧生产效益上，仅对一个缝隙进行优化，例如，缩小缝隙宽度，这一方法对相应缝隙有影响，结果，臭氧总产量无明显变化。
根据本发明方法，至少在一个缝隙里形成一个气流量的集中扼制。集中扼制是指扼制部分的长度比缝隙的长度小得多。限制可以在入口处、出口处、缝隙里或者在出入口的组合，在入口与缝隙间，出口与缝隙间，出入口与缝隙间。
另外，在缝隙间总气流量的分配可以附加通过对至少一个缝隙中气流量的延长扼制来控制，延长扼制就是扼流部分的长度延至整个缝的长度或至少为缝隙长度的20％。
根据本发明装置特征是：至少有一个缝隙包括有一集中扼流件(einekonzentrierte Drossel)，它促使缝隙间的总气流量定额分配。
此时的气流量与缝隙中的集中扼流件引起的流动阻力呈反比，总气流量由各缝隙的气流汇合而成，基于限制式结构，缝隙间的总气流的特定分配得以实现。
另外，至少有一个缝隙包括有一个额外的加长扼流件，此时加长扼流件可以由指向缝隙的电极或电介质的表面轮廓构成，这样就可以把扼流效用划分，借助集中扼流件来获得一种精确的气流调节。
集中扼流件可以是一个沿缝隙横截面延伸并可透气的套筒(Hülse)和/或栓子(Stopfen)组成。
利用以上结构，通过调低压力，使缝隙间的总气流定额配送。
套筒或栓子最好是实心材料构成，它完全伸出缝隙横截面，同时具有气缝或气穴，或者部门伸越缝隙横截面。如此构成实心材料件的扼流效果主要是基于喷嘴效应。
在本发明的一优选实施例中，集中扼流件呈环状结构，置于第一或第二缝隙内。第一缝是由在第一电极和电介质组成的柱状环构成，第二缝是由介电质与第二电极间环绕成的柱状环构成。
以上装置中内气流仅配送到两个缝隙。这种气流分配，在提高臭氧产量中特别容易控制。
本发明的另一实施例中，集中扼流件含有一一体构成高压保险装置，为了避免装置——特别是电极表面、介电质或高压发生器受损，应避免采用分开设置的保险装置。
实心材料体宜使用抗氧化或抗臭氧材料，这样，可以使臭氧生产持续进行，而不必维修。
作为本发明中一个呈圆柱状对称排列的方法，扼流件和第一、第二电极、电介质可以呈盘状结构。
根据本发明的另一优选实施例，缝隙间气流配送可在20～80％范围之间调节，即比传统工艺，生产效益有明显提高。
本发明另一特别优点是，通过对扼流件的气流阻力各自方位的划分，各构件的偏差对臭氧生产的影响可在整个装置的流程中被抵消。
这就有助于减少生产中的废弃物，并可生产偏差要求严格的仪器，由此可精确计算全套设备的额定值。
附图的简要说明
本发明通过实施例结合附图进行说明，附图如下：
图1：装置的局部透视图：装置呈圆柱状对称构成，带有一呈栓子样结构的扼流件
图2：装置的局部透视图：装置呈圆柱状对称构成，带有一呈套筒状构成的扼流件。
实现本发明的最佳方式
图1图2展示了装置的特殊圆柱状对称结构，参比电位上的第一个外电极10套装有一个圆柱状的介电质14，后者又套装有一个处于高压电势的第二内电极12。缝隙16、18分别在第一电极10与介电质14之间和介电质14与第二电12极之间形成。
扼流件20被置于内缝18里面，见图1，它呈栓子样结构，气体可以流过，位于第二电极12前面，样式似喷嘴，栓子被置于内缝18的后端。而图2中扼流件20则呈套筒结构，头部内有第二电极12，气体可流过。
栓子和套筒仅填了缝隙20内的一部分，结果对缝隙体积起限制作用，对缝隙16、18的气流进行限制性分配。
工业应用性
由于扼流件20的作用，气体流过装置时受到相反方向的阻力。结果得到一个有赖于扼流件20的排列的对缝隙间总流的特定分配，这种分配的结果使臭氧产量比传统法提高15％以上。
Claims (13)
1、利用含氧气体生产臭氧的方法，通过静电放电在一装置中进行，该装置由至少两个气体可以流通的缝隙(16，18)组成，每个缝隙两侧分别是一个电极(10，12)和把缝隙(16、18)从一个外加电极(12，10)隔开的介电质(14)，其特征是：在缝隙(16，18)之间的总气流分流通过对气流的集中扼流来控制，受控气流流过的缝隙(16，18)至少一个位于入口或出口，或在缝隙(16，18)内；或在出入口间；或入口与隙(16，18)内；或者位于出口与缝隙(16，18)内；或在入口、出口和缝隙内的组合。
2、如权利要求1的方法，其特征是：在缝隙(16，18)之间的总气流分配通过对至少里面一个缝隙(16，18)的扼流段来额外控制。
3、利用含氧气体静电放电生产臭氧的装置，该装置由至少两个含氧气体可流通的缝隙(16，18)组成，每个缝隙两侧分别是一个电极(10，12)和一个把缝隙(16、18)与外加电极(12，10)隔开介电质(14)，其特征是：至少由一缝隙(16，18)形成一个集中扼流件(20)，对在入口、出口或隙内(16，18)的气流量进行限制，或者在入口、出口之间，或者在入口与隙内(16，18)，或出口与隙内(16，18)，或者在入口、出口和隙内(16，18)。
4、如权利要求3所述的装置，其特征是：至少一个缝隙(16，18)额外形成一个扼流段。
5、如权利要求4所述的装置，其特征是：所述扼流段通过指向缝隙的电极和/或介电质的外部轮廓构成。
6、如权利要求3所述的装置，其特征是：集中扼流件(20)呈袖子状结构，即伸越含氧气体可流经的缝隙(16，18)横截面；和/或呈栓子状，即伸越含氧气体可流经的缝隙(16，18)横截面。
7、如权利要求6所述的装置，其特征是：集中扼流件(20)呈套筒状或栓状，由一实心体完全跨越缝隙(16，18)横截面，配有通气的小隙或小孔，和/或伸跨缝隙(16，18)部分横截面。
8、如权利要求3、6、7任一所述的装置，其特征是：集中扼流件(20)呈环状，置于第一条和/或第二条缝隙(16，18)中；第一条缝(16)由圆柱状环在第一电极(10)与介电质(14)之间形成，第二条缝(18)是由裹在介电质(14)与第二电极之间的圆柱状环构成。
9、如权利要求3或6-8中任一权利要求所述的装置，其特征是：集中扼流件(20)包括有一一体设置的高压保险装置。
10、如权利要求3或6-9中任一权利要求所述的装置，其特征是：集中扼流件(20)由一耐氧和耐臭氧的材料组成。
11、如权利要求3或6-10中任一权利要求所述的装置，其特征是：集中扼流件(20)及第一、第二电极(10，12)和电介质均呈盘状。
12、如权利要求3-13中任一权利要求所述的装置，其特征是：缝隙(16，18)气流分配可通过集中扼流件(20)在20～80％范围内调节。
13、如权利要求3-13中任一权利要求所述的装置，其特征是：通过测量集中扼流件(20)各方向的流动阻力，构件偏差对臭氧产量的影响可以在整个系列装置中得到补偿。
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