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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ozongewinnung mit einer Gasquelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Erfindung betrifft jedoch eine Technologie zur Ozongewinnung aus einem Treibhausgas CO2 und dem Umweltbereich. Ziel ist die Ozongewinnung aus CO2-Gas durch eine Behandlung mit Ultraviolettstrahlung sowie eine wirtschaftliche Problemlösung des Treibhausgasrecyclings.
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Die Erfindung betrifft die Technologie zur Ozongewinnung aus Treibhausgas CO2 und somit die Recyclingtechnologie von Treibhausgas CO2.
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Bekannt sind Einrichtungen zur Ozonherstellung unter Verwendung einer Barriereentladung, einer Elektrolyse, einem photochemischen Verfahren und eines elektrischen Hochfrequenzfelds (Rasumowskij S:W:, Saikow G. E. Ozon und seine Reaktionen mit organischen Verbindungen. Verlag Wissenschaft, Moskau, 1974, S. 31–42) [1].
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Daraus ist bekannt, dass die Sauerstoffmoleküle, indem sie den Barierreentladungsbereich durchlaufen, teilweise dissoziieren. Der gebildete Monosauerstoff reagiert mit dem Sauerstoffmolekül, indem Ozon gebildet wird. Wenn in dem System eine große Menge Ozon präsent ist, kann es mit den Sauerstoffatomen reagieren und sich wieder in Sauerstoffmoleküle umwandeln. Der Nachteil dieses Verfahrens ist somit die beschränkte Möglichkeit, eine Ozonkonzentration im Gas von über 5–7% Vol. wegen der Konkurrenz dieser zwei Reaktionen zu erhalten. Um bessere Ergebnisse zu erzielen, ist es vor Synthesebeginn nötig, den Sauerstoff und die Luft von Verunreinigungen zu befreien. Dazu müssen der Sauerstoff und die Luft bis zum Taupunkt von 45°C und niedriger getrocknet werden. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist ein großer Stromverbrauch und ein niedriger Wirkungsgrad von max. 15%.
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Aus dem russischen Patent (Nr.
2160701 , IPC C01B13|10, 2000) ist ein Verfahren zur Ozonherstellung aus einem Gas durch dessen Behandlung mit einer Ultraviolettstrahlung bekannt. Als Gas wird Luft verwendet, und die Ultraviolettstrahlung wird von einer Entladungsröhre (UV-Lampe) im Wellenlängenbereich von 103–105 nm erzeugt. Der Hauptnachteil des Prototyps [2] und der bekannten Einrichtungen [1] besteht darin, dass Ozon mit Hilfe von CO
2 nicht hergestellt werden kann.
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Als Prototyp dient eine Einrichtung zur Ozon-Gewinnung mit einer Gasquelle aus einem Behälter mit Kohlendioxyd. Dieser Behälter ist mit einem Reaktor als zweiter Behälter verbunden. Der Reaktor ist mit einer Quelle für elektromagnetische Behandlung der Kohlensäure versehen (Europäisches Patent
WO 02064498, A1 . Veröffentlichung 22.08.2002) [3]. Das Ozon wird in einem Reaktor durch die elektromagnetische Strahlung als Kronenentladung zwischen wenigstens einem Elektrodenpaar, durch das Kohlendioxyd durchgelassen wird, erzeugt. Der Nachteil des Verfahrens, des Prototyps, besteht darin, dass das Kohlendioxyd sehr rein sein muss. Die Verunreinigungen dürfen 5% Gew. von Sauerstoff nicht überschreiten, um eine wesentliche Sauerstoffdissoziation während der Kronenentladung zu vermeiden.
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Der gebildete Monosauerstoff reagiert mit dem Sauerstoffmolekül und bildet Ozon. Wenn große Ozonmengen im System vorhanden sind, kann das Ozon mit den Sauerstoffatomen reagieren und sich wieder in Sauerstoffmoleküle umwandeln. Daher ist der Nachteil dieses Verfahrens eine beschränkte Möglichkeit, eine Ozonkonzentration im Gas über 5–7% Vol. wegen der Konkurrenz dieser zwei Reaktionen zu erhalten. Zur Erzielung besserer Ergebnisse muss das CO2 vor Synthesebeginn sorgfältig gereinigt werden. Ein weiterer Nachteil dieser Einrichtung, des Prototyps [3], ist ein großer Stromverbrauch und dementsprechend ein niedriger Wirkungsgrad von max. 15%, da sich die an die Elektroden angelegte Spannung von 5 bis 20 kV bei einer Frequenz in der Kronenentladung von 50–3000 Hz wechselt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Ozonherstellung aus Kohlensäure sicherzustellen. Das Ozon erhält dabei neue Eigenschaften, die Verwendungsmöglichkeiten von Ozon in der Industrie sind erweitert, und das Recyclingproblem des Treibhausgases CO2 ist gelöst.
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Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Dies wird dadurch erreicht, dass die Vorrichtung der elektromagnetischen Behandlung in einem Reaktor als wenigstens eine Quelle einer Ultraviolettstrahlung mit einem Strahlungsbereich des Kohlendioxydabsorptionsquerschnitts ausgeführt ist. Dabei ist der der Verbindung mit der Gasquelle gegenüber liegende Teil des Reaktors als ein zweiter Behälter mit der Atmosphäre verbunden. Der Reaktor als der zweite Behälter ist wenigstens mit einem Ozonsammelbehälter verbunden. Der Reaktor als der zweite Behälter und der Ozonsammelbehälter sind mit Evakuiereinrichtungen versehen.
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Das in dieser Einrichtung hergestellte Ozon ist gegen Zerfall beständig, da sein Molekül und auch der Kern nicht zusammengestellt, sondern infolge Kernphotoreaktion umgewandelt sind. Das auf diese Weise hergestellte Ozon ist in beliebiger Konzentration nicht explosionsgefährlich. Dies erleichtert das Problem für dessen Verwendung und Lagerung. Der Energieverbrauch für die Ozongewinnung ist durch den Einsatz der Kernphotoreaktion reduziert. Gleichzeitig ermöglicht die Ozongewinnung aus Kohlendioxyd, das CO2-Recyclingproblem zu lösen. All dies ermöglicht, den Ozoneinsatz in der Industrie zu erweitern und das Umweltproblem des Recyclings von Treibhausgas CO2 zu lösen.
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Die gegenüberstellende Merkmalsanalyse des Anmeldungsgegenstands und der bekannten Lösungen spricht dafür, dass die Erfindung das Neuheitskriterium erfüllt.
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Die Merkmale des kennzeichnenden Anspruchteils lösen folgende Aufgaben:
das Merkmal „dass die Vorrichtung für die elektromagnetische Behandlung als Ultraviolettstrahlungsquelle mit einem Strahlungsbereich des Kohlendioxydabsorptionsquerschnitts ausgebildet ist”. Dabei ist der der Verbindung mit der Gasquelle gegenüberliegende Teil des zweiten Behälters mit der Atmosphäre verbunden;
das Merkmal „dass der zweite Behälter mit dem dritten Behälter für Ozonsammeln verbunden ist”;
das Merkmal „dass der zweite Behälter mit der Evakuiereinrichtung versehen ist” gewährleistet die Ozonherstellung.
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Die Aufgabe, die mit der neuen Einrichtung gelöst wird, ist die Sicherstellung der Gewinnung von neuen Eigenschaften des Ozons aus Kohlendioxyd. Das damit hergestellte Ozon ist gegen Zerfall beständig, da dessen Molekül und Kern nicht zusammengestellt sondern infolge Kernphotoreaktion umgewandelt sind. Es ist in beliebigen Konzentrationen nicht explosionsgefährlich. Dies ermöglicht, das Problem seiner Verwendung und Lagerung zu lösen. Dabei ist der Energieverbrauch während der Ozonherstellung dank der Kernphotoreaktion wesentlich reduziert. Die Ozonherstellung aus Kohlendioxyd ermöglicht gleichzeitig, das CO2-Recyclingproblem zu lösen. All dies ermöglicht, den Ozoneinsatz in der Industrie zu erweitern und das Umweltproblem des Recyclings des Treibhausgases CO2 zu lösen.
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Das technische Ergebnis: die Gewinnung von Ozon aus dem Treibhausgas CO2, das beständig ist, d. h. nicht in ein Sauerstoffmolekül und ein -atom spontan zerfällt, und in beliebigen Konzentrationen nicht explosionsgefährlich ist.
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Die Einrichtung zu Ozonherstellung wird durch die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine erste Einrichtung,
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2 eine zweite Einrichtung und
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3 eine dritte Einrichtung zur Gewinnung von Ozon.
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Eine erste Einrichtung zur Ozonherstellung ist in 1 dargestellt. Die Einrichtung umfasst eine Gasquelle, z. B. einen Behälter 1 mit Kohlendioxyd, eine Vorrichtung 2 und eine Einheit, z. B. ein Ventil 3 zum Kohlendioxydtransport in einen Reaktor als zweiter Behälter 4. Der Behälter 4 ist wenigstens mit einer Ultraviolettstrahlungsquelle 5 versehen. Die Einrichtung enthält eine erste 6 und eine zweite Vorrichtung sowie einen Stutzen 8 zur Verbindung des Reaktors 4 mit der Atmosphäre.
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In 2 ist eine weitere Ausführung der Einrichtung dargestellt. Der Reaktor als der zweite Behälter 4 ist wenigstens mit einer Ultraviolettstrahlungsquelle 5 versehen und mittels einer Vorrichtung 9 und einer zweiten Einheit, z. B. einem Ventil 10, wenigstens mit einem Ozonsammelbehälter 11 verbunden.
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Im Ausführungsbeispiel 3 (3) sind der Reaktor als Behälter 4 und der Ozonsammelbehälter 11 mit Evakuiereinrichtungen 12 und 13 versehen.
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Die Einrichtung zur Ozonherstellung (
1). Aus dem Behälter
1 wird Kohlendioxyd in den Reaktor
4 über die Vorrichtung
2 mittels eines Ventils
3 transportiert. Das aus dem Behälter
1 in den Reaktor
4 transportierte Kohlendioxyd wird mittels der Quelle
5 mit Ultraviolettstrahlung im dem Kohlendioxydabsorptionsquerschnitt entsprechenden Wellenlängenbereich nach dem russischen Patent behandelt (I. D. Achundow, M. A. Gussejnow, L. N. Solodilow. Verfahren zu Ozongewinnung. Anmeldung
RU 2009111392 mit Prioritätsdatum 03.03.2009. Patent ausgestellt am 12.01.2011) [4].
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Dabei laufen folgende Kernphotoreaktionen ab:
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Kohlendioxyd mit Ultraviolettstrahlung im Wellenlängenbereich von 160–260 nm, der dem Absorptionsquerschnitt von Kohlendioxyd entspricht, behandelt wird. Dabei wird ein besseres Ergebnis während einer Ultraviolettbehandlung mit einer Wellenlänge von 170 nm erreicht.
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Um den Ozonherstellungsprozess durch die Behandlung von Kohlendioxyd mit der Ultraviolettstrahlung zu beschleunigen, wird das Kohlendioxyd vor dem Transport in den Reaktor 4 mittels der Evakuiereinrichtung 9 (2) evakuiert und nach dem Transport aus dem Behälter 1 in den Reaktor 4 mit der im Inneren des Reaktors 4 befestigten Ultraviolettstrahlungsquelle 5 behandelt. Nach dem Reaktionsende nach dem neuen Verfahren wird das Endprodukt Ozon über einen zweiten Kanal 6 und ein Ventil 7 in einen Behälter 8 für die recycelten Produkte transportiert. Danach wird der Reaktor 4 mittels der Evakuiereinrichtung 9 evakuiert. Der Kohlendioxydrecyclingprozess wird zyklisch betrieben.
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Die Ausführbarkeit des Verfahrens zur Ozongewinnung aus CO2 ist durch dessen Behandlung mit Ultraviolettstrahlung durch die Experimente mit den Einrichtungsmustern nach den 1–3 demonstriert.
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Informationsquellen
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- [1] Rasumowskij S. W., Saikow G. E.. Ozon und seine Reaktionen mit organischen Verbindungen. Verlag Wissenschaft, Moskau, 1974, S. 31–42
- [2] Russisches Patent Nr. 2160701 , IPC C01B13|10, 2000
- [3] Europäisches Patent WO 02064498, A1 , Veröffentlichung 22.08.2002 (Prototyp)
- [4] I. D. Achundow, M. A. Gussejnow, L. N. Solodilow. Verfahren zur Ozongewinnung. Anmeldung RU 2009111392 mit Prioritätsdatum 03.03.2009. Patent ausgestellt am 12.01.2011
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4314510 A1 [0002]
- EP 1362828 A1 [0002]
- EP 2088121 A1 [0002]
- RU 2160701 [0007]
- WO 02064498 A1 [0008]
- RU 2009111392 [0025]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Rasumowskij S:W:, Saikow G. E. Ozon und seine Reaktionen mit organischen Verbindungen. Verlag Wissenschaft, Moskau, 1974, S. 31–42 [0005]
