DD298459A7 - PLASMACHEMIC REACTOR, IN PARTICULAR FOR DESTROYING TOXIC PRODUCTS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen plasmachemischen Reaktor, insbesondere zur Vernichtung toxischer Abprodukte. Der plasmachemische Reaktor, insbesondere zur Vernichtung toxischer Abprodukte, wie halogenierte Kohlenwasserstoffe, vermeidet kalte wandnahe Zonen im Plasmastrahl und macht dadurch einen 100%igen Umsatz der zugefuehrten thermisch und chemisch hochstabilen toxischen Stoffe in unschaedliche Produkte moeglich. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dasz der Reaktor aus einer primaeren Plasmareaktionszone und einer sekundaeren Reaktionszone besteht, wobei zur Kuehlung der primaeren Plasmareaktionszone Luft verwendet wird, die gleichzeitig in der sekundaeren Reaktionszone als Oxidationsmittel eingesetzt wird. Als Reaktormaterial werden Keramiken verwendet, die im Reaktor so angebracht sind, dasz sie keinen mechanischen Spannungen infolge der thermischen Belastung und der Temperaturwechselbelastung ausgesetzt sind. Fig. 1{Plasmareaktor; Abprodukt; toxische Stoffe; halogenierte Kohlenwasserstoffe; Vernichtung; Reaktionszone; Kuehlung; Luft; Oxidationsmittel; Reaktormaterial; Keramik; Belastung}The invention relates to a plasma-chemical reactor, in particular for the destruction of toxic waste products. The plasma-chemical reactor, in particular for the destruction of toxic waste products, such as halogenated hydrocarbons, avoids cold near-wall zones in the plasma jet and thereby makes possible a 100% conversion of the supplied thermally and chemically highly stable toxic substances into non-harmful products. The object is achieved by the reactor consisting of a primary plasma reaction zone and a secondary reaction zone, using air for cooling the primary plasma reaction zone, which is used simultaneously as an oxidant in the secondary reaction zone. As the reactor material, ceramics are used which are mounted in the reactor so as not to be subjected to mechanical stresses due to thermal stress and thermal cycling. Fig. 1 {plasma reactor; waste product; toxic substances; halogenated hydrocarbons; Destruction; Reaction zone; Cooling; Air; Oxidant; Reactor material; ceramics; Burden}
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
Die Erfindung ist anwendbar zurTotalvernichtung stabiler fester, gasförmiger, flüssiger oder pastöser hochtoxischer Stoffe bzw. toxischer Stoffe enthaltender Abprodukte, die im Bereich der chemischen Industrie, der Mikroelektronikindustrie und anderer Industriezweige anfallen, aber auch für verschiedene plasmapyrolytische Prozesse.The invention is applicable to the total destruction of stable solid, gaseous, liquid or pasty highly toxic substances or toxic substances containing waste products, which are obtained in the field of the chemical industry, the microelectronics industry and other industries, but also for various plasma pyrolysis processes.
Plasmachemische Reaktoren sind unabhängig vom gefahrenen Prozeß auf Grund ihrer hohen thermischen Belastung durch den Plasmastrahl stets mit Einrichtungen versehen, die eine intensive Wasserkühlung ermöglichen. Dadurch ist es erst möglich, als Reaktormaterial Stahl bzw. temperaturbeständigen Stahl bzw. Kupfer, Messing, etc. zur Abschirmung des plasmachemischen Prozesses von der Umwelt einzusetzen. Die notwendige Kühlung der Reaktoren führt iur Ausbildung eines zum Teil starken radialen Temperaturgradienten zwischen Kernzone des Plasmastrahles und der Reaktorwand. Dadurch entsteht der Nachteil, daß in den Plasmastrahl eingedüste Rohstoffe, die sich im wandnahen Bereich befinden, zum Teil erheblich geringere Umsatzraten aufweisen. Bei einigen plasmachemischen Verfahren (z. B. der Pyrolyse von Erdgas) muß dies nicht unbedingt einen prinzipiellen Nachteil nach sich ziehen, da in den wandnahen Reaktorzonen nicht umgesetztes Erdgas im Kreislauf in den Reaktor zurückgeführt werden kann, jedoch ist mit der notwendigen Wandkühlung stets eine mehr oder minder große thermische Wirkungsradverminderung bzw. Umsatzgradverminderung verbunden.Regardless of the process involved, plasma-chemical reactors are always provided with facilities that permit intensive water cooling due to their high thermal load due to the plasma jet. As a result, it is only possible to use steel or temperature-resistant steel or copper, brass, etc. as shielding material for shielding the plasma-chemical process from the environment. The necessary cooling of the reactors leads to the formation of a partly strong radial temperature gradient between the core zone of the plasma jet and the reactor wall. This has the disadvantage that in the plasma jet injected raw materials, which are located near the wall, sometimes have significantly lower conversion rates. In some plasma chemical processes (eg the pyrolysis of natural gas), this does not necessarily entail a fundamental disadvantage, since unreacted natural gas can be recirculated back into the reactor in the near-wall reactor zones, but with the necessary wall cooling always one more or less great thermal effect reduction or reduced sales.
Bekannt sind weiterhin Reaktorformen, bei denen der Reaktor mit einem Inlay aus temperatur- bzw. chemisch beständigem Material versehen ist, z. B. Graphit bei Pyrolyseverfahren. Damit kann der Wirkungsgrad prinzipiell verbessert werden, es treten jedoch Probleme dadurch auf, daß durch die irgendwie geartete notwendige mechanische Verbindung zwischen Inlay und Reaktormantel und deren unterschiedliche thermische Ausdehnung bei Erwärmung auf hohe Temperaturen mechanische Spannungen oder Wechselspannungen (durch An- und Abfahrprozesse) auftreten, die zu einer Ermüdung des Inlaymaterials oder zum Reaktorbruch führen. Bekannt sind eine Reihe von plasmachemischen Verfahren zur Vernichtung toxischer Abprodukte entweder durch Plasmapyrolyse oder durch Plasmaverbrennung mittels H2-oder Luftplasma (DE-OS 3424710, DD-WP 245 941, DE-OS 3605785, DD-WP 158128), deren Gegenstand jedoch nicht eine Reaktorbauform ist, die die Nachteile der bekannten Bauformen vermeidet. Ein bekanntes Plasmaverbrennungsverfahren arbeitet mit direkter Einwirkung des Lichtbogens auf die umzusetzenden Stoffe, wobei infolge starker Temperaturgradienten zwischen Bereichen innerhalb und außerhalb der Bogenzone keine gleichmäßige Umsetzung erreicht werden kann. Die Folge und der Nachteil besteht in der Notwendigkeit des Einsatzes eines zweiten Plasmareaktors zur Nachreaktion.Are also known reactor forms in which the reactor is provided with an inlay made of temperature or chemically resistant material, for. B. graphite in pyrolysis. Thus, the efficiency can be improved in principle, but there are problems in that mechanical stresses or AC voltages (by startup and Abfahrprozesse) occur due to the kind of required mechanical connection between inlay and reactor shell and their different thermal expansion when heated to high temperatures which lead to fatigue of the inlay material or reactor failure. A number of plasma-chemical methods for the destruction of toxic waste products are known either by plasma pyrolysis or by plasma combustion by means of H 2 or air plasma (DE-OS 3424710, DD-WP 245 941, DE-OS 3605785, DD-WP 158128), but their subject is not a reactor design which avoids the disadvantages of the known designs. A known plasma combustion method works with direct action of the arc on the substances to be reacted, whereby due to high temperature gradients between areas inside and outside the arc zone no uniform implementation can be achieved. The consequence and the disadvantage is the necessity of using a second plasma reactor for after-reaction.
Die bekannten Reaktorbauformen besitzen sämtlich den Nachteil eines möglichen Schadstoffdurchbruches durch die kühlen wandnahen Zonen und damit einer Kontaminierung nachfolgender Verfahrensstufen oder der Umwelt. Um dennoch einen hohen Entgiftungsgrad zu erreichen, muß gegebenenfalls der Nachteil in Kauf genommen werden, zwei Plasmatrons jeweils mit Plasmareaktor hintereinander zu schalten, wobei neben höherem apparativem und energetischem Aufwand die Gefahr des Schadstoffdurchbruchs zwar vermindert, aber nicht völlig ausgeschaltet wird. Darüber hinaus tritt bei den bekannten Reaktorbauformen das Problem der Beherrschung von Wärmespannungen und der Temperaturwechselbeständigkeit auf.The known reactor designs all have the disadvantage of a possible breakdown of pollutants by the cool near-wall zones and thus a contamination of subsequent process stages or the environment. Nevertheless, in order to achieve a high degree of detoxification, the disadvantage may have to be taken into account to switch two Plasmatrons each with plasma reactor in a row, in addition to higher equipment and energy costs, the risk of pollutant breakthrough reduced, but not completely eliminated. In addition, in the known reactor designs, the problem of controlling thermal stresses and thermal shock resistance occurs.
Das Ziel der Erfindung ist es, einen plasmachemischen Reaktor zu schaffen, der eine 100%ige Entgiftung von flüssigen, festen, gasförmigen oder breiig-pastösen toxischen Abprodukten und deren Überführung in unschädliche und umwelfreundliche Stoffe mit hohem thermischem Wirkungsgrad und hohen Reaktorstandzeiten ermöglicht.The object of the invention is to provide a plasma-chemical reactor, which enables a 100% detoxification of liquid, solid, gaseous or paste-like toxic waste products and their conversion into innocuous and environmentally friendly substances with high thermal efficiency and high reactor life.
-2- 298 459 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 298 459 Presentation of the Essence of the Invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen plasmachemischen Reaktor anzugeben, der einen 100%igen Umsatz der eingesetzten Stoffe in nur einer plasmachemischen Stufe bei hoher Temperaturwechsel· und Temperaturbeständigkeit ohne Durchbrüche von Schadstoffen durch kalte Reaktorzonen garantiert.The invention has for its object to provide a plasma-chemical reactor, which guarantees a 100% conversion of the substances used in only one plasmachemic stage with high thermal cycling and temperature resistance without breakthroughs of pollutants by cold reactor zones.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem plasmachemischen Reaktor, der über einen Flansch mit einem Plasmatron verbunden ist. Der Flansch besitzt radiale Kanäle zum Eindüsen der Rohstoffe in den zentral angeordneten Plasmastrahlkanal sowie einen Kühlwasserringkanal. Im Reaktor befindet sich ein Rohr aus hochtemperaturbeständigem Material, um das mit Abstand ein äußerer zylindrischer Reaktormantel mit Gaszuführungsstutzen nahe dem Piasmatronflansch angeordnet ist. Die Erfindung besteht darin, daß das Rohr locker auf einen konischen Erweiterungsring aufgesteckt ist, der sich im Plasmareaktor dem Piasmatronflansch anschließt. Dessen Innenraum dient als Mischkammer. Das Rohr wird seitlich durch am Reaktormantel angeordnete Distanzstifte fixiert, so daß die Einhaltung eines symmetrischen Ringspaltes zwischen Rohr und Reaktormantel gewährleistet ist. Der Reaktormantel ist kürzer als das Rohr, so daß dieses in einen sekundären Reaktionsraum ragt. Dieser wird durch ein zylindrisches Doppelmantelrohr mit einem ringspaltförmigen Kühlwasserkanal gebildet, das an den Reaktormantel angeflanscht ist.The object is achieved according to the invention with a plasma-chemical reactor which is connected via a flange to a plasmatron. The flange has radial channels for injecting the raw materials into the centrally arranged plasma jet channel and a cooling water ring channel. In the reactor is a tube made of high-temperature resistant material, which is arranged by far an outer cylindrical reactor shell with gas supply nozzle near the Piasmatronflansch. The invention consists in that the tube is loosely plugged onto a conical enlargement ring, which adjoins the Piasmatronflansch in the plasma reactor. Its interior serves as a mixing chamber. The tube is laterally fixed by arranged on the reactor jacket spacer pins, so that the maintenance of a symmetrical annular gap between the tube and the reactor jacket is guaranteed. The reactor jacket is shorter than the tube so that it projects into a secondary reaction space. This is formed by a cylindrical double-walled tube with an annular gap-shaped cooling water channel, which is flanged to the reactor jacket.
Vorteilhafterweise hat das Doppelmantelrohr den gleichen Innendurchmesser wie der Reaktormantel. Es kann zweckmäßig sein, in dem hochtemperaturbeständigen Rohr koaxial ein weiteres hochtemperaturbeständiges Rohr mit einem geringeren Durchmesser anzuordnen, das nur maximal dessen halbe Länge aufweist und auf dem konischen Erweiterungsring formschlüssig fixiert ist.Advantageously, the double-walled tube has the same inner diameter as the reactor jacket. It may be expedient to coaxially arrange in the high-temperature-resistant tube another high-temperature-resistant tube with a smaller diameter, which has only a maximum of half its length and is fixed in a form-fitting manner on the conical enlargement ring.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt die Grundvariante der Reaktorausführung und zusätzlich den Einsatz nach der zweiten Variante.The invention will be explained in more detail with reference to two exemplary embodiments. The accompanying drawing shows the basic version of the reactor design and also the use according to the second variant.
Der Plasmareaktor ist durch den Plasmatronflansch 1 mit dem Plasmatron 2 verbunden. Im Plasmatronflansch 1 befinden sich radiale Rohstoffzuführungskanäle 3, der axiale, als Zumischkammer ausgebildete Plasmastrahlkanal 4 und ein Kühlwasserringkanal S. Auf dem Plasmatronflansch 1 ist in axialer Verlängerung auf der vom Plasmatron 2 abgewandten Seite ei.-, ι,r Innern konischer Erweiteriingsring 6 angebracht, um weichen ein Siliziumkarbidrohr 7 befestigungslos auf den Plasmatronflansch 1 aufgesetzt und vom konischen Erweiterungsring 6 in seiner Lage fixiert ist. Das nach oben offene Silizumkarbidrohr 7 ist vom Außenmantel 8 des Plasmareaktors koaxial umgeben, wobei sich in unmittelbarer Nähe des Piasmatronflansches 1 Luftzuführungsstutzen 9 befinden. Zwischen Siliziumkarbidrohr 7 und Außenmantel 8 befinden sich Distanzstifte 11, die das Siliziumkarbidrohr 7 spannungsfrei auch in seinem oberen Bereich fixieren. Dabei entsteht zwischen Siliziumkarbidrohr 7 und Außenmantel 8 ein Ringspalt 10 für Kühlluft. In axialer Verlängerung des Außenmantels 8 ist ein Doppelmantelrohr 12 mit einem Kühlwasserkanal 13 und entsprechenden Kühlwasserzuführungsstutzen 16 und einer mittig angeordneten Gasabführung 17 mit Hilfe eines Flansches 18 angebracht Das Siliziumkarbidrohr 7 endet hinter dem Flansch 18 ir. der Reaktorzone 15. Der Plasmareaktor wird damit in ineinander übergehende Zonen 4; 10; 14; 15 unterteilt. Die Wirkungsweise des Plasmareaktors soll anhand eines technologischen Beispiels erläutert werden: Ein flüssiges Abprodukt, welches mit chlorierten Kohlenwasserstoffen kontaminiert ist, wird durch die Rohstoffzuführungskanäle 3 in den Plasmastrahlkanal 4, in welchem sich ein WasserJampfplasma mit einer mittleren Massentemperatur von 3200K ausbreitet, radial zugedüst. Im Inneren des die primäre Plasmareaktionszone 14 bildenden Siliziumkarbidrohres 7 findet eine Abspaltung randständiger Halogene aus den chlorierten Toxinen, eine Zertrümmerung der Rümpfe aller Kohlenwasserstoffe und die vergasende Fixierung des Kohlenstoffes und des Wasserstoffes in CO und H2 statt, wobei die Halogene an reaktive Η-Atome in Form von HCI gebunden werden. Voraussetzung für eine 100%ige Zerstörung halogenierter Kohlenwasserstoffe, die thermisch und chemisch sehr stabil sind, ist eine Mindesttemperatur von ca. 14000C, ohne differenzierte radiale Temperaturfelder, die Schadstoffdurchbrüche durch kalte Zonen zulassen. Während konventionelle wassergekühlte Plasmareaktoren starke radiale Temperaturfelder aufweisen, was zum Durchbruch von Toxinen durch kalte wandnahe Zonen führt, wird die primäre Plasmareaktionszone des erfindungsgemäßen Plasmareaktors durch über die Luftzuführungsstutzen 9 im unteren Teil des Reaktors zugeführte Luft gekühlt. Dadurch wird es möglich, die mittlere Temperatur der prim'ren Plasmareaktionszone 14 zu erhöhen (z. B. auf 25000C) mit einer Kerntemperatur des Plasmas auf der Zonenachse von ca. 30000C, wobei die Wandtemperatur auf der Innenseite des Siliziumkarbidrohres 7 auf ca. 20000C hochgenommen wird, die mit Sicherheit eine Abspaltung aller randständigen Halogene gewährleistet. Damit sind keine Schadstoffdurchbrüche durch die primäre Plasmareaktionszone 14 mehr möglich und die im zugoführten Abprodukt enthaltenen Toxine werden vollständig in CO, H2 und HCI umgewandelt. Das reaktive Plasma strömt nach Reaktion in dor primären Plasmareaktionszone 14 in die sekundäre Reaktionszone 15, wo eine Vermischung mit der erhitzten Kühlluft aus dem Ringspalt 10 stattfindet. Dabei findet eine Quenchung auf ca. 15000C statt, wobei diese Temperatur ausreichend ist, um die in der primären Plasmareaktionszone 14 durch plasmachemische Vergasung gebildeten stabilen Brennstoffe H2, CO zu CO2 und H2O zu oxidieren. Das wird dadurch erreicht, daß die erfindungsgemäße Reaktorform mit mehreren ineinander übergehenden Zonen 10; 14; 15, insbesondere die direkte Verbindung zwischen Ringspalt 10 als Kühlzone der primären Plafmavcaktionszone 14 und der sekundären Reaktionszone 15 eine Mehrfachnutzung der über die Luftzuführungsstutzen 9 zugeführten Luft, einerseits als Kühlmittel und andererseits als erhitztes Oxidationsmittel, gestattet, wodurch der Oxidationsprozeß problemlos durchführbar wird. In der sekundären Reaktionszone 15 kommt es zu einer gesteuerten Oxidation der stabilen Brennstoffe, wobei wegen der Exothermic eine Wasserkühlung dieser Zone über den Kühlwasserkanal 13 realisiert wird.The plasma reactor is connected to the plasmatron 2 through the plasmatron flange 1. In the Plasmatronflansch 1 are radial raw material supply channels 3, the axial, designed as mixing chamber plasma jet channel 4 and a cooling water ring channel S. On the Plasmatronflansch 1 is in the axial extension on the side facing away from the Plasmatron 2 ei.-, ι, r inner conical extension ring 6 attached soft to a silicon carbide 7 without fixing placed on the Plasmatronflansch 1 and fixed by the conical extension ring 6 in its position. The upwardly open Silizumkarbidrohr 7 is coaxially surrounded by the outer shell 8 of the plasma reactor, which are in the immediate vicinity of Piasmatronflansches 1 air supply nozzle 9. Between the silicon carbide tube 7 and the outer jacket 8 there are spacer pins 11, which fix the silicon carbide tube 7 in its upper region in a stress-free manner. In the process, an annular gap 10 for cooling air is formed between silicon carbide tube 7 and outer jacket 8. In the axial extension of the outer jacket 8, a double-walled tube 12 with a cooling water channel 13 and corresponding cooling water supply pipe 16 and a centrally disposed gas discharge 17 by means of a flange 18 is attached The silicon carbide 7 ends behind the flange 18 ir. The reactor zone 15. The plasma reactor is in one another passing zones 4; 10; 14; 15 divided. The mode of operation of the plasma reactor will be explained by means of a technological example: A liquid waste product which is contaminated with chlorinated hydrocarbons is injected radially through the raw material supply channels 3 into the plasma jet channel 4, in which a water-jet plasma with an average mass temperature of 3200K spreads. Inside the silicon carbide tube 7 forming the primary plasma reaction zone 14 there is a splitting off of marginal halogens from the chlorinated toxins, a breakdown of the carcasses of all hydrocarbons and the gasifying fixation of the carbon and the hydrogen in CO and H 2 , whereby the halogens react on reactive Η-atoms be bound in the form of HCI. The prerequisite for a 100% destruction of halogenated hydrocarbons, which are very stable thermally and chemically, is a minimum temperature of about 1400 0 C, without differentiated radial temperature fields that allow pollutant breakthroughs by cold zones. While conventional water-cooled plasma reactors have strong radial temperature fields, resulting in the passage of toxins through cold wall near zones, the primary plasma reaction zone of the plasma reactor according to the invention is cooled by supplied via the air supply nozzle 9 in the lower part of the reactor air. This makes it possible to increase the average temperature of the prim'ren plasma reaction zone 14 (eg. B. 2500 0 C) having a core temperature of the plasma on the zone axis of about 3000 0 C, the wall temperature on the inside of Siliziumkarbidrohres 7 is raised to about 2000 0 C, which guarantees a separation of all marginal halogens with certainty. As a result, pollutant breakthroughs through the primary plasma reaction zone 14 are no longer possible, and the toxins contained in the by-product removed are completely converted into CO, H 2 and HCl. The reactive plasma, after reaction in the primary plasma reaction zone 14, flows into the secondary reaction zone 15, where mixing with the heated cooling air takes place from the annular gap 10. In this case, a quenching to about 1500 0 C, which temperature is sufficient to oxidize the formed in the primary plasma reaction zone 14 by plasma gasification stable fuels H 2 , CO to CO 2 and H 2 O. This is achieved in that the reactor form according to the invention with several merging zones 10; 14; 15, in particular the direct connection between annular gap 10 as a cooling zone of the primary Plafmavcaktionszone 14 and the secondary reaction zone 15 multiple use of air supplied via the air supply nozzle 9, on the one hand as a coolant and on the other hand as a heated oxidant, allowing the oxidation process is easily carried out. In the secondary reaction zone 15 there is a controlled oxidation of the stable fuels, which is realized because of the exothermic water cooling of this zone via the cooling water channel 13.
Die Reaktionsprodukte CO2, H2O-Dampf, HCI werden über die Gasabführung 17 abgezogen.The reaction products CO 2 , H 2 O vapor, HCI are removed via the gas outlet 17.
Infolge der einseitigen lockeren Halterung mit froier möglicher Raumausdehnung des Siliziumkarbidrohres 7 durch den konischen Erweiterungsring β und Hie mit Spiel zum Siliziumkarbidrohr 7 angebrachten Dlstanzstifu, 11 treten trotz riar hohen thermischen Belastung (bis 20000C) und der hohen Tmeperaturwechselbaanspruchunrj am Siliziumkarbidrohr 7 keinerlei thermische und mechanische Spannungen auf und es ist dadurch eine hohe Lebensdauer des Reaktors gegeben.Due to the one-sided loose mount with froier possible space expansion of the silicon carbide tube 7 through the conical extension ring β and Hie with play to the silicon carbide 7 attached Dlstanzstifu 11 occur despite riar high thermal load (up to 2000 0 C) and the high Tmeperaturwechselbaanspruchunrj the silicon carbide 7 any thermal and mechanical stresses and it is characterized given a long life of the reactor.
Im erfindungsgemäßen Plasmareaktor treten weiterhin keine Abdichtungsprobleme mehr auf, da infolge eines höheren Druckverlustes im Ringspalt 10 (höhere Strömungsgeschwindigkeit) gegenüber der primären Plasmareaktion6zone 14 an der Übergangsstelle zwischen Piasmatronflansch 1 und Siliziumkarbidrohr 7 prinzipiell keine Abdichtung mehr notwendig ist. Es kommt stets zu einem geringen Kühlluftstrom aus dem Ringspalt 10 in die primäre Reaktionszone 14, was sich nicht negativ auf die Plasmareaktione ι in der primären Plasmareaktionszone 14 auswirkt, nie jedoch zu einem Durchbruch von Toxinen aus der primären Plasmareaktionszone 14 in den Ringspalt 10 infolge der herrschenden Druckdifferenz. Aus diesem Grunde ist eine Einspannung des Siliziumkarbidrohres 7 nicht mehr notwendig und thermische und mechanische Spannungen werden grundsätzlich beseitigt.In the plasma reactor according to the invention continue to occur no more sealing problems, as a result of a higher pressure drop in the annular gap 10 (higher flow velocity) compared to the primary plasma reaction6zone 14 at the transition between Piasmatronflansch 1 and silicon carbide pipe 7 in principle no more sealing is necessary. It always comes to a small flow of cooling air from the annular gap 10 in the primary reaction zone 14, which does not adversely affect the Plasmareaktione ι in the primary plasma reaction zone 14, but never to a breakthrough of toxins from the primary plasma reaction zone 14 in the annular gap 10 due to prevailing pressure difference. For this reason, a clamping of the silicon carbide tube 7 is no longer necessary and thermal and mechanical stresses are basically eliminated.
Eine Ergänzung des Plasmareaktors ergibt sich, wenn z. B. in eine Nut des konischen Erweiterungsringes 6 ein weiteres Siliziumkarbidrohr 19 mit einer geringeren axialen Länge und einem geringeren Durchmesser als das Siliziumkarbidrohr eingesetzt wird, wodurch sich eine zusätzliche Mischstrecke 20 mit kleinerem Durchmesser zwischen Wasserdampfplasma und Abprodukt herausbildet, in deren oberem Bereich sich beim Übergang zwischen den Mischstrecken 20 und 14 durch das Vorhandensein der Abrißkante des Siliziumkarbidrohres 19 intensive Turbulenzen herausbilden. Der erfindungsgemäße Reaktor gestattet eine nahezu vollständige Vernichtung auch hochstabiler Abprodukte durch Realisierung hoher Kern- und Wandtemperaturen, gewährleistet eine optimale Energieausnutzung durch einstufige Arbeitsweise und Ausnutzung der Kühlluftzone als zweckmäßige Isolierung des Plasmastrahls von der Umwelt, sowie dadurch, daß die erwärmte Kühlluft gleichzeitig als Oxidationsmittel genutzt wird. Er arbeitet mit einem hohen thermischen Wirkungsgrad und hoher Standzeit trotz hoher Belastung des Reaktormaterials. Darüber hinaus kann er auch für andere plasmapyrolytische Prozesse eingesetzt werden.An addition to the plasma reactor results when z. B. in a groove of the conical extension ring 6, a further silicon carbide tube 19 is used with a smaller axial length and a smaller diameter than the silicon carbide, whereby an additional mixing section 20 of smaller diameter between water vapor plasma and product forms, in the upper region at the transition 19 between the mixing sections 20 and 14 by the presence of the tear-off edge of the silicon carbide tube 19 form intensive turbulence. The reactor of the invention allows an almost complete destruction of highly stable waste products by realization of high core and wall temperatures, ensures optimum energy utilization by one-step operation and use of the cooling air zone as appropriate isolation of the plasma jet from the environment, and characterized in that the heated cooling air used simultaneously as the oxidant becomes. He works with a high thermal efficiency and long service life despite high load of the reactor material. In addition, it can also be used for other plasmapyrolytic processes.
Claims (4)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RPI | Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |