CS259071B1 - Způsob zpracování plynnýoh kapalných nebo práškových.tuhých látek v proudu plazmatu a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob zpracování plynnýoh kapalných nebo práškových.tuhých látek v proudu plazmatu a zařízení k provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CS259071B1 CS259071B1 CS1010285A CS1010285A CS259071B1 CS 259071 B1 CS259071 B1 CS 259071B1 CS 1010285 A CS1010285 A CS 1010285A CS 1010285 A CS1010285 A CS 1010285A CS 259071 B1 CS259071 B1 CS 259071B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- plasma
- reaction chamber
- stream
- generator
- heated
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 58
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 3
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 claims description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 3
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- OFEAOSSMQHGXMM-UHFFFAOYSA-N 12007-10-2 Chemical compound [W].[W]=[B] OFEAOSSMQHGXMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBYNNYGGLWJASC-UHFFFAOYSA-N barium titanium Chemical compound [Ti].[Ba] XBYNNYGGLWJASC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- PQAGZXIPPTZLKX-UHFFFAOYSA-N chromium(3+) Chemical compound [Cr+3].[Cr+3] PQAGZXIPPTZLKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- NEFBYIFKOOEVPA-UHFFFAOYSA-K dicalcium phosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O NEFBYIFKOOEVPA-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N diphosphonate Chemical compound O=P(=O)OP(=O)=O YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(dinaphthalen-2-ylamino)phenyl]phenyl]-n-naphthalen-2-ylnaphthalen-2-amine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N(C=3C=CC(=CC=3)C=3C=CC(=CC=3)N(C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C3=CC4=CC=CC=C4C=C3)=CC=C21 QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N phosphorus pentoxide Inorganic materials O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- XXQBEVHPUKOQEO-UHFFFAOYSA-N potassium peroxide Inorganic materials [K+].[K+].[O-][O-] XXQBEVHPUKOQEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical group [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Při tepelném zpracování plynných,
kapalných a práškových tuhých látek v proudu
nízkoteplotního plazmatu ae řeší problém
Intenzifikace procesu zvyšování teplot
a hustoty elektricky nabitých částic v proudu
plazmatu, obsahující zpracovávanou látku.
Podstata způsobu spočívá v tom, že se zpracovávaná
látka nebo látky vnáší samostatně
nebo v předem připravené směsí do proudu
nízkoteplotního plazmatu, proud plazmatu
obsahující zpracovávanou látku nebo látky
se zahřívá na teploty 6 000 až 60 000 K a
komprimuje na hustoty elektricky nabitých
částic 1020 až lo24 m"J, načež se výsledný
produkt nebo produkty oddělují a ochlazují
na teploty nižší než 2 300 K. Podstata
zařízení spočívá v tom, že zařízení je
tvořeno průchozí reakční komorou, plazmovým
generátorem a chladicím a oddělovacím
prostorem. Reakční komora je opatřena prostředky
pro ohřev plazmatu a mezi plazmovým
generátorem a reakční zonou reakční
komory je uspořádán nejméně jeden přívod
zpracovávané látky.
Description
Vynález se týká způsobu zpracovávání látek v proudu plazmatu a zařízení k provádění tohoto způsobu·
Využití specifických vlastností čtvrtého skupenství hmoty, plazmatu, je jednou z perspektivních cestzpracováváni materiálů. Pod pojmem plazmatu rozumíme elektricky vodivý kvazíneutrální plyn sestávající z neutrálníma elektricky nabitých částic·
Pro provádění fyzi kální ch postupů zpracováváni materiálu, zejména jeho ohřevu, tavení nebo zplynováni, nebo provádění chemických reakci, zejména chemické syntézy nebo rozkladu sloučenin, se vesměs používá nízkoteplotního plazmatů, tj· plazmatu o teplotách cca 5 000 až 65 000K.Vysokých teplot plazmatu, několikanásobné převyšujících body varu známých prvků a sloučenin, se využívá jak pro ohřev zpracovávané látky, tak pro zvýšeni její reaktivity a provádění chemických reakci v plynném / slávu·.
Většímu rozšířeni popisovaných postupů je na závadu především jejích značná energetická náročnost, negativně ovlivňovaná zejména nedostatkem vhodných zdrojů plazmatu a v neposlední řadě 1 nedostatečným využitím parametrů plazmatu v současných zaří zeni ch.
Jako zdroje plazmatu se v současné době vesměs používají obloukové nebo Vysokofrekvenční plazmové generátory, využívající jako stabilizačního media plynu. Tyto generátory jsou k dispozicí ve velkém výkonovém rozpětí cca od jednotek do stovek kU, produkuji však plazma o relativně nižších teplotách a hustotách, což má negativní vliv na proveditelnost, rychlost a zejména pak efektivnost chemických reakcí a u menších jednotek í možnost tavení vysoce žáruvzdorných materíálúi Pro ohřev a urychlování větších množství plynů se využívá elektrického obloukového výboje, dosahované teploty jsou však vesměs nižší než
- 2 8 000 K a elektrické vodivosti plynů se dosahuje přídavkem vhodných elektricky vodivých přísad, zejména na bázi draslíku· Konečné se používají 1 kapalinou stabilizované plazmové generátory,. produkuj 1c1 plazma o vyšších teplotách a zejména vyšších hustotách než plynem stabilizované plazmové generátory, I tyto generátory však jsou, zejména vzhledem k tomu, že jsou k dispozici především v oblasti středních výkonů, vhodněj31 pro fyzikální postupy zpracováváni práškových materiálů, než pro prováděni chemických reakci. Jejich značnou výhodou naproti tomu je širší možnost zapojeni jednotlivých komponent stabilizačního media do probíhajících chemických reakci. U viech popisovaných zdrojů plazmatu jsou však dosahované teploty a zejména hustoty plazmatu limitovány přímo jejich koncepci a s ohledem na udrženi přijatelné životnosti generátorů je nelze podstatně zvyšovat.
Konstrukce současných plazmových reaktorů, určených pro zpracováváni materiálů, jsou vesměs založeny pouze na využiti tepelných parametrů plazmatu, zejména jeho zaváděním do tepelně Izolovaného prostoru, resp. jeho zpomalením řízenou expanzi, což omezuje možnosti, aplikaci zejména u energeticky náročných endotermnlch reakcí.
Nevýhody známých způsobů zpracováváni látek pomoci nízkoteplotního plazmatu, zejména taveni a zplynováni vysoce žáruvzdorných látek, chemické syntézy endotermnlch sloučenin, syntézy plynných fázi vysoce žáruvzdorných látek a Štěpeni termicky stálých látek, odstraňuje způsob podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se zpracovávaná látka nebo látky mísí samostatně nebo v předem připravené směsi do proudu nízkoteplotního plazmatu, proud plazmatu obsahující zpracovávanou látku nebo látky se zahřívá na teploty 6 000 až 6.0 000 K a komprimuje na hustoty elektricky nabitých částic 10 až 1024 m~3, načež se po proběhnuti příslušných fyzikálních a/nebo chemických procesů výsledný produkt nebo produkty odděluje a ochlazuje na teploty nižší než 2 300 K. Proud plazmatu obsahující zpracovávanou tátku se může zahřívat na teploty 10 000 K až 50 000 K během 0,001 až 0,1 sec., výsledný produkt nebo produkty se mohou ochlazovat na teplotu nižší než 2 300 K během 0,05 až 1 sec·, proud plazmatu se může zahřívat ohmickým ohřevem elektrickým výbojem, adlabatlckou «· 3 «· kompresí mechanickým škrcením a působením magnetického pole, nebo vysokofrekvenčním ohřevem iontovou rezonancí. Proud plazmatu se může komprimovat průchodem tepelně Izolovanou tryskou, působením magnetického pole, nebo tangenciálním prouděním přídavného plynného media. Elektrický výboj se může uzavírat mezi nejméně jednou kontaktní elektrodou uspořádanou ve styku s proudem plazmatu a jednou z elektrod obloukového plazmového generátoru nebo dalši kontaktní elektrodou uspořádanou ve styku s proudem plazmatu, do zahřátého a komprimovaného proudu plaz- : matu se může přivádět nejméně jedno přídavná reakční složka, velikost reakční zóny zahřátého a komprimovsnůho proudu plazmatu se může regulovat změnou množství při vedené energie a plazma může být generováno z jedné nebo více kapalin.
Nevýhody známých zařízeni pro zpracováváni látek pomoci nízkoteplotního plazmatu odstraňuje zařízeni podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořeno průchozí reakční komorou se vstupem připojeným k plazmovému generátoru a výstupem připojeným k chladicímu a oddělovacímu prostoru, přičemž reakční komora je opatřena prostředky pro ohřev plazmatu a mezi plazmovým generátorem a reakčni komorou je;uspořádán nejméně jeden přívod zpracovávané látky. Reakční komora může být vytvořena jako tryska 2e žáruvzdorného, tepelně izolačního materiálu, mezi plazmovým generátorem a reakčnikomorou může být uspořádán nejméně jeden tangenciální přívod plynného média a Chladiči a oddělovací prostor může sestávat z průchozího žebrovaného chladiče, separátoru a kolektoru. Reakční komora může být opatřena nejméně jednou kontaktní elektrodou uspořádanou ve styku s proudem plazmatu a připojenou k jednomupólu elektrického zdroje, jehož druhý pot může být spojen s jednou z elektrod obloukového plazmového generátoru, nebo s dalši kontaktní elektrodou, uspořádanou ve styku s proudem plazmatu· Reakčni komoře může být opatřena magnetickou cívkou připojenou k elektrickému zdroji plazmového generátoru, nebo vinutím připojeným ke zdroji vysokofrekvenčního proudu. Reakční komora může být přes chladicí a oddělovací prostor připojena k podtlakovému zásobníku.
Způsob zpracováváni Látek v proudu plazmatu a zařízeni k prováděni tohoto způsobu podle vynálezu účetně využívají přídavného ohřevu a komprese reagující složky nebo složek a zejména při použiti kapalinou stabilizovaného plazmového generátoru značně rozilřujl aplikační možnosti v oblasti plazmového zpracovávání pevných, kapalných 1 plynných látek, předevilm pří Štěpení chemicky stálých látek při zneškodňováni nebezpečných odpadů, nebo chemická syntéze.
Přiklad provedeni zařízení podle vynálezu je znázorněn na přiložených vyobrazeních, kde obr· 1 představuje boční pohled na plazmový reaktor v částečném řezu, obr. 1a podélný ' řez částí reakční komory, obr. 2 podélný řez reakční komorou s naznačenými polohami proudu plazmatu, obr. 3 podélný řez reakční komorou s přídavným přívodem reakční složky, obr. 4 příčný řez plazmovým generátorem podle obr. 1 v rovině 4-4, obr. 5 příčný řez reakční komorou podle obr. 3 v rovině 3 -3, obr. 6 příčný řez chladicím oddělovacím prostorem podle obr. 1 v rovině 6 - 6 a obr. 7 příčný řez reakční komorou podle obr. í v rovině 7 - 7, přičemž vyobrazeni vynález nijak neomezuj 1 ·
Jak je patrno z obr. 1, zařízeni podle vynálezu obsahuje plazmový generátor 10 sestávající z tělesa 12, katody 14, připojená k elektrickému zdroji 16 konektorem 18 a anody 20, připojené k elektrickému zdroji 16 konektorem 22. Zařízení dáte obsahuje vlastni plazmový reaktor 30, obsahující průchozí reakční komoru 32 se vstupem 34 a výstupem 36, ohraničujic1m reakční zónu 38.
Jak je patrné z obr·' 1 a obr. 2, reakční komora 32 obsahuje přední elektrodu 40, majícT tvarovaný povrch 42, pod nimž je uspořádána chladicí komora 44. Přední elektroda 40 je připojena vodičem 46 přes spínač 48 ke zdroji 16 elektrického proudu. Reakční komora 32 dála obsahuje střední elektrodu 30, uspořádanou ve směru prouděni plazmatu za prstencovou přední elektrodou' 40. Střední elektroda 50 má prstencový tvarovaný povrch 52, pod nimž ja vytvořena chladicí komora 34.
- 5 Střední elektroda 50 je elektricky připojena vodičem 56 přes spínač 58 ke 2droji 16 elektrického proudu. Za střední prstencovou elektrodou 50 je ve směru prouděni plazmatu umis** téna prstencová zadní elektroda 60, s chladicí komorou 64 uspořádanou pod tvarovaným povrchem 62, elektricky spojené se zdrojem 16 elektrického proudu přes spínač 68 vodiče 66.
Chladicí komory 44> 54 a 64 jsou napojeny na neznézorněný okruh chladicí kapaliny.
Reaktorově komora 32 dáte obsahuje prstencový přední Izolátor 70 a tvarovaným povrchem 72 a první střední Izolátor 74, mající vé Icový povrch 76. Jak je zřejmé z obr. 2a obr. 3, přední izolátor 70 s první střední Izolátor 74 jsou uspořádány po stranách přední elektrody 40. Reaktorová komora '32 dále obsahuje druhý střední Izolátor 78, mající tvarovaný povrch 80. Střední elektroda 50 je uložena mezi prvním středním izolátorem 74 a druhým středním izolátorem 78. Reakční komora 32 dále obsahuje prstencový zadní Izolátor 82, mající tvarovaný povrch 84. Zadní elektroda 60 je uspořádána mezi druhým středním Izolátorem 70 a zadním izolátorem 82.
V provedeni podle obr. 1 a obr. 3 reakční komora 32 obsahuje dvojici radiálních vstupních otvorů 90, uspořádaných
V tvarovaném povrchu 72 předního izolátoru 70. Vstupní otvory 90 jsou připojeny vedeními 92 ke zdroji materiálu 94.
V sousedství vstupu 34 reakční komory 32 je uspořádán tangenciální vstup 98, při pojený vedením 100 ke zdroji 102 plynu. ·
Z obr. 1 a obr,. 7 je zřejmé uspořádáni vinutí elektrických cívek. Na horní straně reakinl komory 32 .je uspořádána cívka 108, připojená ke zdroji 16 elektrického proudu přes konektor 110. Kotem reakční komory 32 jsou dále uspořádány vysokofrekvenční cívky, a sice přední cívka 114, připojená vedením 116 ke zdroji 118 střídavého proudu, střední cívka 120, připojená ke zdroji 118 střídavého proudu vedením 122 a zadní cívka 124, připojená ke zdroji 118 střídavého proudu Vedením 126. Cívky jsou uspořádány v blízkosti reakční kóny 38 tak> aby jejích magnetické pote působilo na nabité částice v proudu plazmatu. Každá z cívek 114, 120 a 124. může být napájena nezáviste.
- 6 Zařízeni podle vynálezu dále obsahuje chladicí oddělovač prostor 130^ sestávající ze skříně 132 a chladičem 134 a separátorů 136. Separátor 136 je připojen ke kolektoru 138, připojenému k podtlakovému zásobníku 134 přes ventil 142.
Zařízeni umožňuje regulovat rozměry a teploty proudu plazmatu ,a hustotu elektricky nabitých částic v plazmatu.
Může používat jak plynem stabilizované, tak kapalinou stablll zované plazma.
Alternativním zapojováním přední elektrody 40, střední elektrody 50 a zadní elektrody 60, respektive napájením cívek 108, 1Ί4, 120 a 124 je možno regulovat proud plazmatu a kromě jiného ovládat 1 jeho rozměry tak, jak je to naznačeno na obr. 2, čárkovanými konturami -P, P * a P*· Kromě dél ky proudu plazmatu je možno samozřejmě ovlivňovat 1 průběh teplot, hustot a rychlosti, v souladu s potřebami jednotlivých reakci Vhodné tvarováni reakční zóny 38, mající v podstatě tvar Venturlho trubice, tangenciální prouděni plynu přiváděného tangenciálními otvory 98 do reakční zóny 38 a řízené chlazeni a separace produktů dává možnost v širokém rozsahu měnit provozní parametry zařízeni v souladu sě specifickými požadavky jednotlivých reakci. *
Podstata vynálezu je blíže vysvětlena v následujících příktadech, tyto však vynález nijak neomezuji.
Přiklad 1
Rozklad fosforečnanu vápenatého, bo plazmového reaktoru se přivádí plazma generované v obloukovém plazmovém generátoru z vody /HgO/. Před vstupem do reakční zóny reaktoru se do plazmatu pomoci proudu vzduchu vnáší práškový fosforečnan vápenatý Ca^/PO^/., o rozměru zrn 20 až 80yjm, uvádí se do reaktivního stavu a v reakční zóně se rozkládá na oxid vápenatý a oxid fosforečný podle rovnice
Ca3/P04/2 -> 3CaO + P205
- 7 Přiklaď 2
Syntéza koridu titanu·
Do plazmového reaktoru se přivádí plazma generovaná v obloukovém plazmovém generátoru s grafitovou spotřebovatelnou katodou. Plazma je generováno z vlnytbenaanu ZC^Hj . CH . 'CH2Z. Před vstupem do reakční zóny reaktoru se do plazmatu vnáii jako hlavni reagující složka pomoci proudu dusíku práškový oxid boritý ZBgOj/ o rozměru zrn miniím než 10yum. V reakčn) zóně se pak do plazmatu obsahuji čího částice oxidu títaníčltéhoa oxidu boritého uvedené do reaktivního stavu vnáii acetýten ZCgH^Z a v difuzniro električkám výboji se zde syntetizuje borld titanu ZTIBg/ podle rovnice
TÍ02 + BgOj + 5C—r—T1B2 + 5C0
Přiklad 3
Syntéza boridu zirkonu·
Postupem podle přikladu 2 se z práěkového oxidu zirkoničitého ZZrOgZ a oxidu boritého ZBgOjZ syntetizuje borid zirkonu ŽZrBgZ podle rovnice
ZrOg * θ2°3 * 5C -~—>2rB2 * 5CO
Přiklad 4
Syntéza boridu chrómu.
Do plazmového reaktoru se přivádí plazma generovaná v obloukovám plazmovém generátoru se spotřebovatelnou grafitovou katodou. Plazma je generováno z ethylalkoholu ZCHj.CHg.OHZ. Před vstupem do reakční zóny se do proudu plazmatu vnáii směs navzájem žárově fixovaných zrn oxidu chromítého ZCr20jZ a karbidu boru /B^CZ o rozměru zrn 2 až 10jum. V reakčni zóně se z reagujících složek a uhlik obsahujícího plazmatu syntetizuje borid chrómu ZCrBZ podle rovnice
2Crz0jj + B^C + 3C :—4CrB + 6 CO
Přiklad 5
Příprava oxidu křemnatého.
Do plazmového reaktoru ae přivádí plazma generované z chloridu křemičitého ZUCl^Z. V reakčni zóně kde se do proudu plazmatu přlsává vzduSný kyslík, probíhá rozklad chloridu křemičitého na oxid křemnatý podle rovnice
2I1Cl4 ♦ 02 —-—* 2S1O + 4Clz
Přiklad 6
Příprava oxidu křemnatého.
Do plazmového reaktoru se přivádí plazma generované z chloridu křemičitého ZSICl^Z. V reakčni zóně se do proudu plazmatu přivádí práSkový oxid křemičitý /SIO^/ o rozměru zrn menSlm než 10yum a dochází zde k jeho redukci podle rovnice .
I1O2 + »1 -» 2110
Přiklad 7
Syntéza boridu křemíku.
Do plazmového reaktoru se přivádí proud plazmatu generovaný v obloukovém plazmovém generátoru s grafitovou katodou.
Plazma je generováno z vlnylbenzenu ZC^H^.CH.CHg/. Do reakčni zóny generátoru se přivádí homogenlzovaná, žárově fixovaná směs práškového oxidu křemičitého a oxidu boritého o rozměru zrn 5 až 10yum, z niž se v proudu plazmatu intenzlfIkovaném dlfuznlm elektrickým výbojem syntetizuje borid křemíku podle rovni ce
I1O2 + 2B2°3 * BC-** B4*1 ♦ 8C0
Přiklad 8
Syntéza boridu wolframu.
DO plazmového reaktoru se přivádí proud plazmatu generovaný z vlnylbenzenu ZC^H^. CH. CH-,Ζ, do něhož se ns vstupu do reakčni zóny vnáSI jednak práSkový oxid wolframový ZUO^Z o rozměru zrn 1 až 3 yum, jednak karbid boru ZB^CZ o rozměru zrn 2 až 3 yum. V reakčni zóně se z výchozích práSkových materiálů 259071
- 9 a 2 uhlíkových lontů plazmatu syntetizuje borld wolframu podle rovnice
4W03 ♦ B^C * 11C -—* 4WB + 12C0 < «
Přiklad 9
Příprava nitridu titanu.
Do plazmového reaktoru se přivádí proud plazmatu generovaný z toluldlnu /C^H^.CH^.NHg/· Do reakční zóny reaktoru ae přivádí chlorid t1tan1č1tý /TKl|Z··, reagující spolu s vodíkovými a dusíkovými lonty plazmatu na nitrid titanu podle rovnice
2T1Cl4 + 4H2 + M2 -—> 2T1N ♦ BHCl
Přiklad 10
Syntéza nitridu bóru.
Do plazmového reaktoru se přivádí plazma generované v oblou* kovém plazmovém generátoru z amoniaku ZNHjZ. Před vstupem \ do reakční zóny reaktoru se do plazmatu pomoci proudu dusíku ZNgZ vnáSi préSkový oxid boritý ZBgůjZ o rozměru zrn 5 až 10yum a y reakční zóně se z výchozích složek za spolupůsobenidifuzniho elektrického výboje syntetizuje nitrid bóru ZBIÍZ podle rovnice • A '
BgOj + 2NHj -*-—-¼ 2BN + 3H20
Přiklad 11 ’
Zneškodňováni oxidu siřičitého.
Do plazmového reaktoru se přivádí proud plazmatu, do něhož se před vstupem do reaktoru vná$1 zplodiny hořeni obsahujcí oxid siřičitý ZSOjZ. Do reaktoru se přivádí jemná disperze uhličitanu draselného ZK^CC^/, reagující s oxidem siřičitým na siřičitan. draselný a oxid uhličitý podta rdvnlce
KgCOj + SOg --—> K2S03 * c02
- 10 Přiklad 12
Sferoidizace křemičitanu zirkoničitého.
Před vstupem do plazmového reaktoru se do proudu nízkoteplotního plazmatu o teplotě cca 15 000 Kvnáli práškový křemičitan zirkoničitý o rozměru zrn 40 až 60 yum. V reaktoru se zrna křemičitanu zirkoničitého v důsledku zvýšeni teploty plazmatu dlfuznim etektrickým výbojem na cca 25 000 K taví a po ochlazeni vodní clonou za podmínek volného pádu tuhnou ve tvaru steroldů, obsahujících krystaly dendritického zirkonia zapuštěné do amorfního oxidu křemičitého. Rozklad probíhá podle rovnice
ZrSiO*———ZrO2 ♦ Si02
Způsob a zařízeni podle vynálezu je možno využit jak pro ohřev plynů ne vysoké teploty, tak pro taveni práškových materiálů,prováděni plazmochemických syntéz 1 pro rozklpdy a zneškodňováni nebezpečných odpadů ve formě plynů, kapalin i pevných látek.
Claims (13)
1. Způsob zpracováváni plynných/ kapalných nebo práškových tuhých látek v proudu plazmatu, vyznačený tím, Že se zpra* covávaná látka nebo látky vnáši sempatatně nebo v předem připravené směsi do proudu nízkoteplotního plazmatu, proud plazmatu obsahující zpracovávanou látku nebo látky se zahřívá na teploty 6 000 až 60 000 K a komprimuje na husto* ty elektricky nabitých částic 10^θ až 10^* n**^, načež ae po proběhnuti přlsluSných fyzikálních a/nebo chemických procesů výsledný produkt odděluje a ochlazuje na teploty niíSÍ než 2 300 K.
2. Způsob zpracováváni látek v proudu ptazmatu podle bodu 1., vyznačený tím, že se proud plazmatu zahřívá ne teploty
10 000 až 50 000 K během 0,001 až 0,1 sí<, ‘
3. Způsob zpracováváni látek v proudu plazmatu podle bodu ί , vyznačený tim, že se výsledný produkt nebo produkty octila* zuji na teptotu n1žS1 než 2 300 K během 0,05 až 1 Si »
4. Způsob zpracováváni látek v proudu plazmatu podle bodu 1, vyznačený tím, že se velikost reakční zóny zahřátého a komprimovaného proudu plazmatu reguluje změnou množství přivedené energie.
5. Způsob zpracováváni tátek v proudu plazmatu podle bodu 1 , vyznačený tim, že se do zahřátého a komprimovaného proudu plazmatu přivádí nejméně jedna přídavná reakční složka.
6. Zařízeni k prováděni způsobu podle bodu 1 , vyznačená tím, že je tvořena průchozí reakční komorou /32/ se vstupem připojeným k plazmovému generátoru /10/ a výstupem /36/ připojeným k chladicímu a oddělovacímu prostořu /130/,
12 přičemž reakční komora /32/ je opatřena prostředky pro ohřev plazmatu a mezi plazmovým generátorem /10/ a reakční zónou /38/ reakční komory /32/ je uspořádán nejméně jeden přívod /90/ zpracovávané látky·
7. Zařízeni podle bodu 6, vyznačené tím, Že prostředkem pro ohřev plazmatu je nejméně jedna kontaktní elektroda /40/, uspořádaná ve styku s proudem plazmatu a připojená k jednomu pólu zdroje /16/ elektrického proudu, jehož druhý pól je spojen s jednou z elektrod /14,20/ obloukového plazmového generátoru /10/, nebo s dalši kontaktní elektrodou nebo elektrodami /50,60/, uspořádanými v reakční komoře /32/.
8. Zařízeni podle bodu 6, vyznačené tím, že prostředkem pro ohřev plazmatu je magnetická cívka /108/, připojené k elektrickému zdroji lib! plazmového generátoru /10/.
9. Zařízeni podle bodu 6, vyznačené tim, že prostředkem pro . ohřev plazmatu je vinuti /114,120,124/, připojené ke zdroji vysokofrekvenčního napětí.
10. Zařízeni podle bodu 6, vyznačené tím, Že reakční komora /32/ je vytvořena jako tryska ze Žáruvzdorného, tepelně Izolačního materiálu.
11. Zařízeni podle bodu 6, vyznačené tím, že mezi plazmovým; generátorem /10/ a reakční komorou t32t je uspořádán nejméně jeden tangenciální přívod /98/ plynného média.
12. Zařízeni podle bodu 6, vyznačené tim, že chladicí a oddělovací prostor /130/ sestává z průchozího chladiče /134/, separátorů /136/ a kolektoru /138/.
13. Zařízeni podle bodu 6, vyznačená tím/ že reakční komora /32/ je přes chladicí a oddělovací prostor /130/ připojena k podtlakovému zásobníku /144/.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS1010285A CS259071B1 (cs) | 1985-12-29 | 1985-12-29 | Způsob zpracování plynnýoh kapalných nebo práškových.tuhých látek v proudu plazmatu a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS1010285A CS259071B1 (cs) | 1985-12-29 | 1985-12-29 | Způsob zpracování plynnýoh kapalných nebo práškových.tuhých látek v proudu plazmatu a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS259071B1 true CS259071B1 (cs) | 1988-10-14 |
Family
ID=5447966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS1010285A CS259071B1 (cs) | 1985-12-29 | 1985-12-29 | Způsob zpracování plynnýoh kapalných nebo práškových.tuhých látek v proudu plazmatu a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS259071B1 (cs) |
-
1985
- 1985-12-29 CS CS1010285A patent/CS259071B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4001212B2 (ja) | フラーレンを生成するための方法および装置 | |
| US3009783A (en) | Production of carbon black | |
| EP0963452B1 (en) | Method for production of magnesium | |
| JP2002226877A (ja) | 代替天然ガスの製造法およびその装置 | |
| CN118201704A (zh) | 气体转化装置和方法 | |
| US3649189A (en) | Preparation of finely particulate silicon oxides | |
| Kameyama et al. | Highly efficient and stable radio-frequency—thermal plasma system for the production of ultrafine and ultrapure β-SiC powder | |
| EP1227142A2 (en) | Method and system for producing hydrogen from solid carbon materials and water | |
| US3380904A (en) | Confining the reaction zone in a plasma arc by solidifying a confining shell around the zone | |
| CN117916193A (zh) | 用于生产气相法二氧化硅的等离子体电弧方法和设备 | |
| CS259071B1 (cs) | Způsob zpracování plynnýoh kapalných nebo práškových.tuhých látek v proudu plazmatu a zařízení k provádění tohoto způsobu | |
| JP5075899B2 (ja) | カルシウムシアナミドを含む粉体、該粉体の製造方法及びその装置 | |
| RU2161549C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОНИЛЬНЫХ НИКЕЛЕВЫХ ПОРОШКОВ С ЦЕПОЧЕЧНОЙ СТРУКТУРОЙ И НАСЫПНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ МЕНЕЕ 1,0 г/см3 | |
| KR20130097288A (ko) | 질화알루미늄 나노분말의 제조방법 | |
| EP1204591B1 (en) | Production of silica particles | |
| CN113518502A (zh) | 一种基于等离子电离快速制备硫等离子体的方法 | |
| RU166224U1 (ru) | Установка для получения технического углерода методом плазмохимического пиролиза | |
| KR102608474B1 (ko) | 전자파 질소 플라스마 토치로 메탄을 개질 하여 시안화 수소를 생산하는 장치와 방법 | |
| RU2350558C2 (ru) | Способ получения трихлорсилана плазмохимическим гидрированием тетрахлорида кремния и устройство для его осуществления | |
| RU2825730C1 (ru) | Способ получения водорода прямым пиролизом природного газа и устройство для его осуществления | |
| JPS59162110A (ja) | 微粉末窒化珪素の製造方法 | |
| RU125991U1 (ru) | Устройство плазмохимического получения кремния из кварца | |
| JPS6234416B2 (cs) | ||
| WO2009065444A1 (en) | A method of producing polycrystalline and single crystal silicon | |
| JPS6241704A (ja) | 窒化アルミニウムの合成法 |