DE19917510A1 - Reaktor und Verfahren für plasmachemisch induzierte Reaktionen - Google Patents
Reaktor und Verfahren für plasmachemisch induzierte ReaktionenInfo
- Publication number
- DE19917510A1 DE19917510A1 DE19917510A DE19917510A DE19917510A1 DE 19917510 A1 DE19917510 A1 DE 19917510A1 DE 19917510 A DE19917510 A DE 19917510A DE 19917510 A DE19917510 A DE 19917510A DE 19917510 A1 DE19917510 A1 DE 19917510A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- plasma
- injection
- reactor
- induced reactions
- chemically induced
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Bei bekannten Lösungen für plasmachemisch induzierte Reaktionen kommt es teilweise zu einem Schlupf von zu behandelnden Gaskomponenten oder es werden nur Teile eines Abgasstromes von Radikalen durchsetzt. Der neue Reaktor soll eine effektive Injektion von plasmachemisch aktiven Atomen und Molekülen in einen anderen Teilstrom ermöglichen. Dies soll auch für Ströme aus Aerosolen oder Partikeln anwendbar sein. DOLLAR A Der Reaktor besitzt mindestens einen Entladungsraum (17) und einen Injektionsraum (10) zur Einleitung von reaktiven Atomen und Molekülen und/oder oberflächmodifizierten Aerosolen bzw. Partikeln. Der Entladungsraum (17) wird vorzugsweise durch eine dielektrisch behinderte Entladung gebildet, bei der eine perforierte Elektrode (6a), die zwischen dem Entladungsraum (17) und dem Injektionsraum (10) angeordnet ist, benutzt wird. Verfahrensgemäß erzeugt man mindestens in einem Teilstrom reaktive Atome und Moleküle und/oder oberflächenmodifizierte Aerosole bzw. Partikel und leitet diese in einem Injektionsraum (10) in einen anderen Teilstrom ein. DOLLAR A Einsatzgebiete sind die Stoffwandlung, Oberflächenmodifizierung und Zersetzung von Stoffen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Reaktor und zugehöriges Verfahren für plasmachemisch
induzierte Reaktionen. Einsatzgebiete sind die Stoffwandlung im Bereich der Plasmachemie
und/oder der Abbau von Schadstoffen als spezielles Beispiel der Stoffwandlung. Weiterhin ist
die Erfindung zur Oberflächenmodifizierung und Zersetzung von Stoffen einsetzbar. Die
Anwendungen beziehen sich auf gasförmige, flüssige oder feste Medien. Das Plasma wird
vorzugsweise in einem Reaktor mit dielektrisch behinderten Entladungen erzeugt.
Die Einsatzmöglichkeit von dielektrisch behinderten Entladungen (oft auch als stille
Entladungen oder Barrierenentladungen bezeichnet) zum Initiieren plasmachemischer
Reaktionen ist seit längerem bekannt. Beispiele sind die Erzeugung von Ozon und der Abbau
von Schadstoffen. Bei solchen Anwendungen wird die Tatsache ausgenutzt, daß man mit
dielektrisch behinderten Entladungen chemische Verbindungen erzeugen bzw. vernichten
kann. Beiträge zu diesem Themenkreis und weiteren oben genannten Einsatzmöglichkeiten
sind beispielsweise enthalten in: "Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on
Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution Control", Cambridge, Sept. 1992,
herausgegeben von B. Penetrante und S. Schultheis, "Non-Thermal Plasma Techniques for
Pollution Control", Springer-Verlag Berlin 1993.
Dielektrisch behinderte Entladungen sind dadurch gekennzeichnet, daß Entladungen in einem
Gasvolumen mit Wechselspannungen erzeugt werden, wobei mindestens eine der beiden
Elektroden mit einer Isolierstoffschicht bedeckt ist oder zwischen den Elektroden ein
Dielektrikum angeordnet ist. Solche Entladungen können im Druckbereich von einigen mbar
bis zu einigen bar betrieben werden.
In technischen Lösungen ist die dielektrisch behinderte Entladung Teil eines Plasmareaktors.
Normalerweise handelt es sich dabei um ein großvolumiges und großflächiges Gebilde, so daß
auch große Volumenströme zur Reaktion gebracht werden können. Die Form ist entweder
planar oder koaxial, wobei jeweils die beiden Elektroden gegenüberliegend angeordnet sind.
Ferner gibt es Anordnungen mit nebeneinander liegenden Elektroden. Bei einer solchen
Konfiguration spricht man dann auch von einer Oberflächenentladung.
Neben diesen Grundkonfigurationen von dielektrisch behinderten Entladungen sind auch
spezielle Ausführungen vorgeschlagen worden. So sind beispielsweise im Reaktorraum
räumlich periodische Strukturen vorhanden, wie in der DE-OS 195 25 754 A1 und der DE-
OS 195 25 749 A1. In der DE-OS 195 25 749 A1 ist vorgesehen, im Bereich der Oberflächen
von Strukturen chemisch wirksame Materialien einzubringen. In der DE-OS 195 34 950 AI
besteht der Reaktor aus mehreren Modulen mit einer Vielzahl von parallelen und räumlich
voneinander getrennten Kanälen in einem dielektrischen Körper mit darin eingebrachten
Elektroden. Eine weitere Version für den Aufbau einer dielektrisch behinderten Entladung ist
in der Patentschrift DE 43 02 456 C1 genannt. Dabei besteht mindestens eine Elektrode aus
einem spannungsangeregten Plasma.
Eine andere Möglichkeit zum Betreiben einer dielektrisch behinderten Entladung, beschrieben
z. B. in der US-PS 4 954 320, besteht darin, zwischen den metallischen Elektroden eine lose
Schüttung von dielektrischen Isolationskörpern, beispielsweise Keramikkugeln, einzubringen.
Eine ähnliche Variante wird in der DE-OS 44 16 676 A1 beschrieben. Dabei ist der Raum
zwischen plattenförmigen Elektroden mit Isolierstoffkörpern ausgefüllt, die auf ihrem
gesamten Querschnitt von Kanälen durchzogen sind oder Poren enthalten.
Zur Beeinflussung von plasmachemischen Reaktionsabläufen wurde auch bereits vorgesehen,
etwa in der DE 42 31 581 A1, daß bestimmte Additive einem Behandlungsgas zugeführt
werden. In der DE-OS 37 08 508 sind ähnliche Zuführungen für Luft oder Ammoniak in einer
Abgaszuleitung enthalten.
Nach dem üblichen Stand der Technik wird das für die plasmachemischen Reaktionen
vorgesehene Gas bzw. Gasgemisch ganz oder in Teilen oder auch mehrfach in den
Plasmazustand versetzt. Dabei werden einige Komponenten zersetzt und/oder angeregt, so daß
in nachfolgenden chemischen Reaktionen weitere Reaktionsprodukte entstehen. Bevorzugt
laufen solche Reaktionen dabei über im Plasma erzeugte Radikale ab. In der Regel sind dies
hochreaktive Atome. Auf diese Weise hängt die Zusammensetzung der Ausgangsprodukte für
nachfolgende Reaktionen u. a. von der Zusammensetzung des Ausgangsgases ab. Dies ist auch
noch der Fall, wenn dem Ausgangsgas weitere Additive beigemischt werden. Dabei sind die
Reaktionen aber schwer zu steuern, da zahlreiche Spezies in die Reaktionspfade eingreifen.
Im Fall der Behandlung von Abgas wurde in DE 197 17 887 A1 bereits vorgeschlagen, für die
Verbesserung der Wirksamkeit von Beimischungen in einer speziellen Ausführung eine der
gegenüberliegenden Elektroden mit einem Kanal, durch den Luft oder andere Additive
zugeführt werden können, auszustatten. Dadurch wird im unmittelbaren Bereich des Austritts
des Additivs aus der Elektrode aus diesem ein Plasma erzeugt, welches im Fall von Luft
beispielsweise reaktiven Stickstoff enthält. Das Abgas wird seitlich diesem Entladungsbereich,
der eine Art Plasmafackel darstellt, zugeleitet und kann mit dem reaktiven Stickstoff aus der
Luft zur Reaktion gebracht werden. Für effiziente Reaktionen sind die Teilströme so
aufeinander abzustimmen, daß keine Vermischung beider Teilströme im unmittelbaren
Plasmabereich erfolgt. Dies ist technisch aufwendig, da jeweils eine Anpassung an die
Volumenströme erfolgen muß. Dabei gibt es auch Randbereiche der Plasmafackel mit einer
geringen Durchdringung aus beiden Gaskomponenten, so daß hier ein Schlupf der zu
behandelnden Schadstoffkomponenten entstehen kann und die Effektivität vermindert ist.
Ein anderes Verfahren wurde vorgestellt in: T. Nomura et al., acid gas removal characteristics
of corona radical shower system for treatment of stationary engine flue gas, Hakone VI,
Internatinal Symposium on High Pressure, Low Temperature Plasma Chemistry, Cork,
Ireland, Aug. 31th-Sept. 2th 1998, Contributed Papers, p. 47. Dabei werden Radikale, die in
einer Koronaentladung erzeugt werden, einem Abgasstrom über kleine Öffnungen zugeführt.
In einer solchen Anordnung werden nur Teile des Abgasstroms im Bereich der Öffnungen von
den Radikalen durchsetzt, so daß die Wirksamkeit eingeschränkt ist.
Erfindungsgemäße Aufgabe ist es, bestehende Nachteile beim Stand der Technik zu beseitigen.
Dabei ist eine Vorrichtung zu schaffen und ein Verfahren anzugeben, wodurch eine effektive
Injektion von plasmachemisch aktiven Atomen und Molekülen, insbesondere von Radikalen,
in einen anderen Teilstrom erfolgt. Ferner sollen die Vorrichtung und das Verfahren auch für
Ströme aus Aerosolen oder Partikeln geeignet sein.
Die Aufgabe der Erfindung ist insbesondere durch Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen verdeutlicht anhand von
Zeichnungen das Prinzip und Vorteile der Erfindung als auch weitere Einzelheiten und die
Funktionsweise. Es zeigen
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Reaktors,
Fig. 2 eine andere Ausführung von Elektrodenanordnungen und
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einer perforierten Elektrode.
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Reaktors mit vier parallel betriebenen Entladungs-
und Injektionsräumen dargestellt. Der Reaktor besteht aus einem Gehäuse 11, in welchem
durch geeignete Verschlußplatten 12 der Innenraum unterteilt ist. In eine erste
Verschlußplatte 12, zu einem Einlaß 1 hin gelegen, sind Rohre, die als eine metallische
Elektrode 6 für dielektrisch behinderte Entladungen dienen, eingebaut. In diesen Rohren
befinden sich mit geeigneten Abstandshaltern (hier nicht näher eingezeichnet) die
Gegenelektroden, die als isolierte Elektroden ausgebildet sind und aus einem elektrisch
leitfähigen Material 4 mit Dielektrikum 5 bestehen. Anstelle der beschriebenen
Elektrodenkonfiguration können aber auch andere Prinzipien zur Erzeugung eines Plasmas
oder Elektrodenausgestaltungen benutzt werden. So können beide Elektroden isolierte
Elektroden sein, oder es können zwei elektrisch leitende Elektroden mit einem dazwischen
angebrachten Dielektrikum eingesetzt werden. Die isolierte Elektrode (4, 5) ist über eine
Hochspannungsdurchführung 8 mit einer Wechselspannungsversorgung 7 für sinus- oder
rechteckförmige Spannungen verbunden. Die metallische Elektrode 6 ist über das Gehäuse
geerdet und gleichfalls mit der Wechselspannungsversorgung 7 verbunden. Auf diese Weise
sind Entladungskonfigurationen zur Erzeugung eines Plasmas zwischen den Elektroden
ausgebildet. Die Entladungskonfiguration, bestehend aus 4, 5 und 6, mündet in Öffnungen
einer zweiten Verschlußplatte 12. In diese sind wiederum Rohre 9, im vorliegenden
Ausführungbeispiel mit trichterförmiger Eintrittsöffnung, eingebaut. Durch die Trichterform
wird ein Injektionsraum 10 gebildet. In dem Gehäuse 11 sind ein zweiter Einlaß 2, hier aus
zwei Zuleitungen bestehend dargestellt, und ein Auslaß 3 angebracht.
Verfahrensgemäß wird in den Reaktor ein Teilstrom, beispielsweise Luft, durch den Einlaß 1
in den Reaktor eingelassen. Dieser Teilstrom strömt durch den Raum zwischen den beiden
Elektroden, in dem über die Wechselspannungsversorgung 7 eine Entladung betrieben und ein
Plasma unterhalten wird. Auf diese Weise werden in dem Plasma u. a. reaktive Atome und
Moleküle erzeugt und aufgrund der Strömung in den Injektionsraum 10 injiziert. Ein zweiter
Teilstrom, beispielsweise Abgas aus Verbrennungsprozessen, wird durch den Einlaß 2 dem
Reaktor zugeführt und strömt gleichfalls in den Injektionsraum 10 ein. Dort wird der zweite
Teilstrom den aus dem Plasma des ersten Teilstromes stammenden reaktiven Atomen und
Molekülen ausgesetzt und es werden plasmachemische Reaktionen initiiert. Die beiden
Teilströme sind so aufeinander abgestimmt, daß im Injektionsraum 10 ausreichend reaktive
Atome und Moleküle für den gewünschten Grad der Reaktion vorhanden sind. Im
vorliegenden Beispiel wird so das schädliche NO aus dem Abgas abgebaut. Die Reaktions
produkte strömen durch den Auslaß 3 ab.
Das Verfahren ist insbesondere hinsichtlich der Selektivität der Reaktionen von Vorteil.
Komplexe Reaktionen werden so eingeschränkt. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren für
die plasmachemische Synthese, da die Reaktionen durch Wahl in der Zusammensetzung der
Teilströme oder eines Teilstromes gezielt gesteuert werden können.
In einer anderen Betriebsweise ist es auch möglich, daß der Einlaß 2 und der Auslaß 3
vertauscht werden. In diesem Fall würde der zweite Teilstrom dem ersten Teilstrom aus dem
Plasma in dem Injektionsraum entgegen strömen. Beide Teilströme erfahren dadurch eine gute
Durchmischung, was den Reaktionsprozeß fördert. In diesem Fall tritt dann an der in Fig. 1 mit
2 gekennzeichneten Stelle der Auslaß 3.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist ein Reaktor mit vier parallel betriebenen Entladungs-
und Injektionsräumen dargestellt. Diese Zahl kann entsprechend den Erfordernissen verändert
werden. So kann insbesondere auch bei vorgegebenem Volumenstrom eines zu behandelnden
Mediums, was im Beispiel dem zweiten Teilstrom entspricht, eine Anpassung an die
Injektionsleistung des Plasmas erfolgen.
In der Praxis konnte bei angepaßten Volumenströmen mit 20 parallel betriebenen und 2 cm
langen Entladungssystemen der komplette Abbau von NO aus dem Abgas eines 0,4 l
Dieselmotors erreicht werden.
Es ist nun auch möglich, ohne das Prinzip der Erfindung zu verändern, weitere Verknüpfungen
von Teilströmen oder des aus der Behandlung resultierenden und aus dem Injektionsraum 10
kommenden Stromes vorzunehmen. So kann nachfolgend das aus den Rohren 9 oder dem
Auslaß 3 ausströmende Reaktionsprodukt einer weiteren Injektion von reaktiven Atomen und
Molekülen aus einem Plasma eines weiteren oder auch eines bereits zuvor benutzten
Teilstromes ausgesetzt werden. Dies läßt sich entsprechend der Zielstellung stufenweise
fortsetzen. Ebenso kann das aus den Rohren 9 oder dem Auslaß 3 ausströmende
Reaktionsprodukt wiederum Ausgangsteilstrom für eine Einleitung in eine
Entladungskonfiguration sein, in der ein Plasma erzeugt wird und dessen reaktive Atome und
Moleküle in einen weiteren Injektionsraum injiziert werden durch den ein anderer Teilstrom
fließt.
Die eingesetzten Teilströme können Gas-, Dampf oder Partikelströme bzw. Gemische aus
solchen sein, wobei man flüssige oder feste Stoffe vor Einleitung in den Entladungs- und/oder
Injektionsraum in geeigneter Weise verdampft oder versprüht bzw. eine Einleitung in Form
einer Staubwolke ausbildet.
Im Fall, daß feste oder flüssige Medien benutzt werden, ist gleichfalls das Initiieren von
plasmachemischen Reaktionen beabsichtigt. Es lassen sich so aber auch die Oberflächen von
Partikeln bzw. Aerosolen gut modifizieren. Die festen oder flüssigen Medien können
verfahrensgemäß wie gasförmige Teilströme eingesetzt werden. Dabei ist ferner eine
Mischung dieser mit Gasen vorgesehen.
Die Fig. 2 zeigt schematisch ein anderes Beispiel einer Elektrodenanordnung und soll weitere
Möglichkeiten von Ausführungen verdeutlichen. In diesem Ausführungsbeispiel ist
insbesondere die Anordnung zweier Elektrodenkonfigurationen zueinander mit einem dadurch
gebildeten Injektionsraum veranschaulicht. Eine nach Fig. 1 dargestellte Unterbringung in
einem Gehäuse 11 mit geeigneten Einlässen 1 und 2 für zwei Teilströme als auch der Auslaß
3 sowie der Anschluß an eine Wechselspannungsversorgung 7 mit entsprechender
Hochspannungsdurchführung 8 bleibt erhalten und ist nicht weiter dargestellt. Wie in Fig. 1
sind in eine erste Verschlußplatte 12 Rohre, die als eine metallische Elektrode 6 für
dielektrisch behinderte Entladungen dienen, eingebaut. In diesen Rohren befinden sich
wiederum mit geeigneten Abstandshaltern die Gegenelektroden, die als isolierte Elektroden
ausgebildet sind und aus einem elektrisch leitfähigen Material 4 mit Isolator 5 bestehen.
Spiegelsymmetrisch dazu befindet sich mit einem geringen Abstand im Bereich von einigen
zehntel bis zu mehreren mm ein gleiches System. Durch den Abstand dieser beiden
Elektrodensysteme wird an den Stirnflächen ein Injektionsraum 10 ausgebildet. Durch Pfeile
sind die Strömungsrichtungen gekennzeichnet. Mit 13 und 14 sind die Richtungen der
einströmenden Teilströme bezeichnet und mit 15 die Richtung des Auslaßstromes. In diesem
Fall werden für beide einströmenden Teilströme in den jeweiligen Entladungsräumen
Entladungen betrieben und Plasmen unterhalten. Es werden so vorteilhaft aus beiden
Teilströmen reaktive Atome und Moleküle und/oder oberflächenmodifizierte Aerosole bzw.
Partikel erzeugt und aufgrund der Strömung in den Injektionsraum 10 injiziert, wodurch es zu
plasmachemischen Reaktionen kommt.
Ähnlich wie bei Fig. 1 beschrieben ist es auch möglich, eine andere Betriebsweise zu wählen.
In diesem Fall sind beispielsweise die mit 14 und 15 bezeichneten Strömungsrichtungen
umgekehrt gerichtet, so daß der zweite Teilstrom bei 15 einströmt und die Reaktionsprodukte
bei 14 ausströmen.
In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines Reaktors in seinem prinzipiellen Aufbau
mit einer gegenüber Fig. 1 und Fig. 2 veränderten Elektrodenkonfiguration sowie mit weiteren
vorteilhaften Merkmalen dargestellt. Der Reaktor besitzt Einlässe 1 und 2 zur Beschickung mit
den entsprechenden Medien und einen Auslaß 3 zur Abführung der Reaktionsprodukte. Die
Einlässe 1 und 2 sowie der Auslaß 3 sind Teil eines nicht näher bezeichneten Gehäuses,
welches die Aufnahme der Medien als auch deren strömungsmäßige Weiterleitung
gewährleistet. Es ist ferner wiederum ein Entladungssystem zur Erzeugung eines Plasmas in
dem Reaktor enthalten. Das Entladungssystem besteht in diesem Fall "end on" gesehen aus
einer großflächig ausgebildeten Konfiguration für dielektrisch behinderte Entladungen. Die
isolierte Elektrode setzt sich wiederum aus einem elektrisch leitfähigen Material 4 und einem
Isolator 5 zusammen. Dieser Elektrode gegenüber befindet sich eine metallische Elektrode 6a,
die perforiert ist. Auf diese Weise ist ein Entladungsraum 17 zur Erzeugung eines Plasmas mit
Hilfe einer Wechselspannungsversorgung 7 zwischen der isolierten Elektrode, bestehend aus
4 und 5, und der perforierten Elektrode 6a ausgebildet. Dabei ist die perforierte Elektrode mit
den elektrisch leitenden Teilen des Gehäuses, welches geerdet ist, verbunden. Die perforierte
Elektrode kann aus einem dünnen Blech mit Öffnungen im Bereich von einigen µm bis zu
einigen 100 µm bestehen. Auch als Sieb oder Maschendraht ausgebildete Formen sind
möglich. Wichtig ist dabei nur, daß das Gebilde als großflächige Elektrode wirkt und für
Gasteilchen als auch reaktive Atome und Moleküle durchlässig ist.
Auf der anderen Seite der perforierten Elektrode 6a befindet sich ein Injektionsraum, 10.
Weiterhin sind in den Zuleitungen der Einlässe 2 geeignete Körper 16 zum Verwirbeln des in
den Injektionsraum einströmenden Mediums angebracht.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch die Einlässe 1 und 2 geeignete
Teilströme von Medien in den Reaktor eingelassen. Der Teilstrom aus dem Einlaß 1 gelangt
so in den Entladungsraum 17, in dem ein Plasma mit Hilfe der Wechselspannungsversorgung
7 erzeugt wird. Bedingt durch die Strömung werden aus diesem Plasma u. a. reaktive Atome
und Moleküle durch die Öffnungen der perforierten Elektrode in den Injektionsraum 10
injiziert. Wie bereits oben beschrieben, wird ein zweiter Teilstrom durch den Einlaß 2 dem
Reaktor zugeführt und strömt gleichfalls in den Injektionsraum 10 ein. Dort werden so
plasmachemische Reaktionen initiiert. Durch die Körper 16 in der Zuleitung des zweiten
Teilstromes wird dieses Medium bei Einströmung in den Injektionsraum 10 verwirbelt, so daß
es in diesem zu einer guten Durchmischung mit den reaktiven Teilchen aus dem Plasma des
ersten Teilstromes kommt, wodurch die Effektivität der Reaktionen verbessert wird. Dazu
trägt auch die Großflächigkeit der perforierten Elektrode 6a bei. Dadurch kommt es zu einer
besseren räumlichen Verteilung der aus dem Plasma ausströmenden Spezies.
Dieses soweit beschriebene Grundprinzip des Verfahrens kann wiederum entsprechend den
bereits nach Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Varianten abgewandelt sein, ohne den Charakter
der Erfindung zu verändern. Es ist nun zusätzlich vorgesehen, daß der Aufbau einer
Vorrichtung nach Fig. 3 mit einer Elektrodenkonfiguration nach Abb. 1 bzw. Abb. 2
kombiniert wird. Zu diesem Zweck ist in die Zuleitung zum Injektionsraum 10 des Einlasses
2 und/oder des Auslasses 3 eine entsprechende Elektrodenkonfiguration nach Abb. 1 bzw.
Abb. 2 eingebracht. Diese Kombination ist insbesondere für Teilströme mit größeren
Partikeln, die dann dem Plasma der Entladungssysteme nach Abb. 1 bzw. Abb. 2 ausgesetzt
werden, günstig, da so eine Verstopfung der perforierten Elektrode vermieden werden kann.
Zur Unterstützung von plasmachemischen Reaktionsabläufen, insbesondere der Senkung des
Energieeintrags als auch der Verbesserung der Selektivität, können die Wände des
Entladungsraumes 17 und/oder des Injektionsraumes 10, oder auch Teile dieser Räume mit
einem oder verschiedenen katalytisch wirkenden Materialien belegt bzw. aus solchen
aufgebaut sein. Im Fall einer Konfiguration nach Fig. 3 muß die Perforation der Elektrode 6a
erhalten bleiben.
Claims (11)
1. Reaktor für plasmachemisch induzierte Reaktionen, dadurch gekennzeichnet, daß in diesem
mindestens ein Entladungsraum zur Erzeugung eines Plasmas und mindestens ein
Injektionsraum zur Einleitung von reaktiven Atomen und Molekülen und/oder
oberflächenmodifizierten Aerosolen bzw. Partikeln ausgebildet sind, und daß der
Entladungsraum und Injektionsraum unmittelbar aneinander grenzen.
2. Reaktor für plasmachemisch induzierte Reaktionen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Entladungsraum zur Erzeugung eines Plasmas aus einer
Konfiguration für eine dielektrisch behinderte Entladung besteht.
3. Reaktor für plasmachemisch induzierte Reaktionen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die dielektrisch behinderte Entladung aus einer Konfiguration mit einer
perforierten Elektrode besteht, bei der die perforierte Elektrode zwischen dem Entladungsraum
und dem Injektionsraum angeordnet ist.
4. Reaktor für plasmachemisch induzierte Reaktionen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens in einer Zuleitung eines Teilstromes vor dem Injektionsraum
Mittel zum Verwirbeln angebracht sind.
5. Reaktor für plasmachemisch induzierte Reaktionen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Entladungsraum und/oder der Injektionsraum oder Teile dieser
Räume mit katalytisch wirkenden Materialien belegt sind oder aus solchen bestehen.
6. Verfahren für plasmachemisch induzierte Reaktionen mit einem Reaktor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei verschiedene Gas-, Dampf oder Partikelströme
bzw. Gemische aus diesen benutzt werden, und daß man mindestens in einem dieser
Teilströme durch ein Plasma reaktive Atome und Moleküle und/oder oberflächenmodifizierte
Aerosole bzw. Partikel erzeugt und diese in einem Injektionsraum in einen anderen Teilstrom
einleitet sowie die vermischten Teilströme ausströmen läßt.
7. Verfahren für plasmachemisch induzierte Reaktionen nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Strömungsgeschwindigkeiten der Teilströme und die Abmessung
des Injektionsraumes so aufeinander abstimmt, daß der ganze Injektionsraum von den
reaktiven Atomen und Molekülen und/oder oberflächenmodifizierten Aerosolen bzw. Partikeln
ausgefüllt werden kann, und daß erst im Injektionsraum eine Vermischung der Teilströme
erfolgt.
8. Verfahren für plasmachemisch induzierte Reaktionen nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß man mindestens einen Teilstrom im Bereich des Injektionsraumes
verwirbelt.
9. Verfahren für plasmachemisch induzierte Reaktionen nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß man mindestens zwei Teilströme gegeneinander gerichtet in den
Injektionsraum einströmen läßt.
10. Verfahren für plasmachemisch induzierte Reaktionen nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß man den aus dem Injektionsraum ausströmenden Strom mindestens einer
weiteren Behandlung in einem Abstand von dem Injektionsraum, wo die vorangegangenen
Reaktionen abgeklungen sind, aussetzt, und daß man gleiche oder andere Teilströme wie im
ersten Schritt benutzt.
11. Verfahren für plasmachemisch induzierte Reaktionen nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß man flüssige oder feste Stoffe vor Einleitung in den Injektionsraum
verdampft oder versprüht bzw. eine Einleitung in Form einer Staubwolke ausbildet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19917510A DE19917510B4 (de) | 1999-04-17 | 1999-04-17 | Reaktor und Verfahren für plasmachemisch induzierte Reaktionen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19917510A DE19917510B4 (de) | 1999-04-17 | 1999-04-17 | Reaktor und Verfahren für plasmachemisch induzierte Reaktionen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19917510A1 true DE19917510A1 (de) | 2000-10-19 |
DE19917510B4 DE19917510B4 (de) | 2006-01-19 |
Family
ID=7904994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19917510A Expired - Fee Related DE19917510B4 (de) | 1999-04-17 | 1999-04-17 | Reaktor und Verfahren für plasmachemisch induzierte Reaktionen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19917510B4 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014226923A1 (de) | 2014-12-23 | 2016-06-23 | Technische Universität Clausthal | Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Ammoniak aus Gas |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19735362A1 (de) * | 1996-08-14 | 1998-02-19 | Fujitsu Ltd | Gasreaktor |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19717889C2 (de) * | 1997-04-28 | 2003-02-13 | Inst Niedertemperatur Plasmaph | Vorrichtung und Verfahren zur Zersetzung von giftigen Schadstoffen in Abgasen von Verbrennungsprozessen |
-
1999
- 1999-04-17 DE DE19917510A patent/DE19917510B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19735362A1 (de) * | 1996-08-14 | 1998-02-19 | Fujitsu Ltd | Gasreaktor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014226923A1 (de) | 2014-12-23 | 2016-06-23 | Technische Universität Clausthal | Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Ammoniak aus Gas |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19917510B4 (de) | 2006-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0979135B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur zersetzung von schadstoffen in abgasen von verbrennungsprozessen | |
DE69723171T2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Zerstören von Raumluftschadstoffen mit einer Koronaentladung | |
DE19823748C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur plasmachemischen Erzeugung von Stickstoffmonoxid | |
DE19903533A1 (de) | Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden in sauerstoffhaltigen Abgasen | |
DE19518970C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Abgas | |
DE69216367T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von SO2 und NO aus Verbrennungsabgasen | |
DE60304585T2 (de) | System zur abgasbehandlung mit einem gasionisiersystem mit einspritzung von ionisierter luft | |
DE4231581A1 (de) | Verfahren zur plasmachemischen Zersetzung und/oder Vernichtung von Schadstoffen, insbesondere zur Abgasreinigung von Verbrennungsmotoren oder anderer mit fossilem Treibstoff betriebenen Maschinen, sowie zugehörige Vorrichtung | |
DE69724890T2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Zerstören von Schadstoffen mit Vielfach-Elektrodenkoronaentladung | |
EP1291077B1 (de) | Mikrowellenreaktor und Verfahren zur Steuerung von Reaktionen von aktivierten Molekülen | |
EP0659465B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung | |
DE19717887C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Schadstoffabbau in Verbrennungsabgasen | |
EP1121522B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur plasmachemischen reduzierung von gasförmigen und/oder festen schadstoffen in abgasen von verbrennungsmotoren | |
EP1291076A2 (de) | Pyrolysevorrichtung und Pyrolyseverfahren | |
DE19717889C1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Zersetzung von giftigen Schadstoffen in Abgasen von Verbrennungsprozessen | |
DE69016440T2 (de) | Vorrichtung und verfahren zur behandlung von gas. | |
DE10330114A1 (de) | Vorrichtung zur Reinigung schadstoffhaltiger Abluft | |
DE19917510A1 (de) | Reaktor und Verfahren für plasmachemisch induzierte Reaktionen | |
DE19717890C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur plasmagestützten Zersetzung von Ruß in Verbrennungsabgasen | |
DE4423397C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung | |
DE10124548A1 (de) | Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden mit Ammoniak im mageren Abgas eines Verbrennungsprozesses | |
EP1087830A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur behandlung von strömenden gasen, insbesondere von abgasen | |
WO1992019030A1 (de) | Vorrichtung zur herstellung definierter, ionisierter gase bzw. von ionisationsprodukten | |
WO1997040265A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur behandlung von abgas | |
AT397928B (de) | Vorrichtung zum abbau von in einem gasstrom enthaltenen schadstoffen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: LEIBNIZ-INSTITUT FUER PLASMAFORSCHUNG UND TECH, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |