DE2534033A1 - Hochfrequenzroehrenozonisator - Google Patents

Hochfrequenzroehrenozonisator

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DE2534033A1 DE19752534033 DE2534033A DE2534033A1 DE 2534033 A1 DE2534033 A1 DE 2534033A1 DE 19752534033 DE19752534033 DE 19752534033 DE 2534033 A DE2534033 A DE 2534033A DE 2534033 A1 DE2534033 A1 DE 2534033A1
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ozonizer
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Jurij Michailowitsc Jemeljanow
Michail Fjodorowits Jemeljanow
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    • C01B2201/70Cooling of the discharger; Means for making cooling unnecessary
    • C01B2201/74Cooling of the discharger; Means for making cooling unnecessary by liquid
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    • C01B2201/74Cooling of the discharger; Means for making cooling unnecessary by liquid
    • C01B2201/76Water

Description

  • HOCHFREQUENZRÖHRENOZONISATOR Die vorliegende Erfindung betrifft Apparate für die industri elle Ozonerzeugung und bezieht sich konkret auf Hochfrequenzröhrenozonisatoren.
  • Diese Erfindung kann man in allen Fällen verwenden,in denen Ozon in großen Mengen, u.zw. bis zu Hunderten Kilogramm und sogar einigen Tonnen pro Stunde erzeugt werden soll.
  • Der potentielle Anwendungsbereich des Ozons ist gegenwärtig außerordentlich groß und ist immer noch in schnellem Anstieg begriffen. Dieser Bereich erstreckt sich von der Anwend und des Ozons als "reines" Oxydationsmittel in der Parfümerie-und der Arzneimittelindustrie, ferner - als Bleich- und Desinfektionsmittel in der Nahrungsmittelindustrie bis zur Hydrometallurgie des seltenen und Buntmetalle, wo es als hochaktives Oxydationsmittel bei der Trennung verschiedener Metalle verwendet wird, Das Ozon verwendet man zum Reinigen und Entkeimen des Trinkwassers in den städtischen Wasserversorgungssystemen sowie zur Reinigung der Industrieabwässer (besonirs der phenolhaltigen); es wird verwendet in den verschiedensten Zweigen der chemischen Industrie - bei der Oxydation der Kohlenwasserstoffe bei der Kunstfaserproduktion und der wertvollsten Küpenfarbstoffe, in der Erdölchemie, als aktives Oxydationsmittel bei der Extraktion von Brom aus den Grubenwässern, bei der Herstellung reiner chenischer Reaktionsiittel und sehr vielem anderen.
  • In der Zellstoff-, Papier- und Textilindustrie wird das Ozon als Bleichmittel verwendet; in verschiedenen Betrieben dient es als Oxydationsmittel bei der Entgiftung von Abgasen, welche I12S, SO2, NO und NO2 sowie Dämpfe organischer Verbindungen u.ä. enthalten; man kann es auch zum Oxydieren und Entgifter der Abgase von Wärmekraftwerken und magnethydrodynamischen Generatoren verwenden.
  • Für sehr viele der genannten Prozesse sind überaus große Ozonmengen (Dutzende, Hunderte Kilogramm oder sogar Tonnen pro Stunde) erforderlich, und darum können sie praktisch nur dann durchgeführt werden, wenn kompakte Hochleistungsozonisatoren zur Verfügung stenen, welche derartig hohe Ozonmengen liefern können.
  • Es sind bereits viele Konstruktionen von Ozonisatoren beschrieben worden, welche jedoch den Riesenbedarf an Ozon für die gegenwärtigen technoloischen Prozesse nicht decken können.
  • An zweckmäßigsten ist noch der aus der US-PS 3 766 051 bekannte Ozonisator, der bei Frequenzen von bis zu 5000 Hz betrieben werden kann.
  • Im Kunststoffgehäuse dieses Ozonisators ist mindestens ein Czonisierelement vorhanden, mit einer Niederspannungselektrode, welche röhrenförmig aus einem dielektrischen Stoff (beispielsweise aus Glas) hergestellt und von außen mit einer Metallschicht überzogen ist, sowie einer Hochspannungselektrode, die als Metallrohr ausgeführt und im Rohr der Niederspannungselektrode angeordnet ist.
  • Die einander zugekehrten Röhrenoberflächen der Drieuer- und Hochspannungselektroden bilden eine Entladungszone, in welcher die Ozonbildung aus einem sauerstoffhaltigen Gas erfolgt. Die rückseitigen Oberflächen beider Elektroden werden durch einen Flüssigkeitsstrom gekühlt: die Hochspannungselektrode durch einen Silikonölstrom und die Niederspannungselektrode durch Wasser, welches das Ozoinsatorgehäuse und den Raum zwischen den Ozonisierelementen ausfüllt. Das Silikonöl, welches säntliche Hochspannungselektroden des Apparats kühlt, wird an diese Elektroden mit Hilfe von zwei Sammelbehältern verteilt, die die Stirnseiten des Ozonisators bilden.
  • Bei der, beschriebenen Ozonisator werden als tragende, und folglich mechanisch beanspruchte Teile dünnwandige Rohre aus einem dielektrischen Material, besonders aus Glas, ver<;endet.
  • Diese Rohre muß man sowohl, wenn sie für die Niederals auch für die Hochspannungselektroden verwendet werden, im Rohrboden starr befestigen, weil sie außer der mechanischen Beanspruchung des Rohrbodens und ihres Eigengewichts dem Gewicht der in den Elektroden zirkulierenden Flüssigkeit standhalten müssen. Die Erfüllung all dieser Forderungen und darur;-ter der hohen Anforderungen zun Abdichten der dielektrischen Rohre (besonders, wenn es Glasrohre sind) im Rohrboden des Apparats, schafft überaus große Schwierigkeiten.
  • Außerdem füllt das Wasser im Kühlsystem der Niederspannung: elektroden den gesamten umfangreichen Raum zwischen den Rohren im Ozonisatorgehäuse frei aus, wodurch nur eine geringe Wärnieab gabezahl von den Niederspannungselektroden zur Kühlflüssigkeit gewährleistet wird, während die Kühlung der Hochspannungselektroden durch Siliconöl erfolgt,d.h. mit einem Kühlmittel von hoher Zähigkeit, geringer Warme leitung und geringer Wärmekapazi tät, was auch keine Möglichkeit bietet, eine hohe Kühlintensität weder der Hoch-, noch der Niederspannungsele'stroden zu erreichen.
  • Bei einem derartigen Kilhlsystem lassen sich nicht alle Vorzüge der Anwendung eines höherfrequenten Stroms verwerten.
  • Obwohl also im beschriebenen Ozonisator der direkte Kontakt der Kühlflüssigkeit mit den dielektrischen Schwellen diese vor einem elektrischen Wärmedurchschlag schützt, so bleiben dennoch.
  • die Temperaturverhältnisse in der Reaktionszone des Ozonisators beim Betrieb mit höheren Frequenzen überaus gespannt und für eine erÕiebige Ozonsynthese ungünstig.
  • Infolge eines solchen wenig effektiven Kühlsystems der Elektroden des beschriebenen Ozonisators bleibt auch seine Arbeitsleistung sogar im Falle einer Ozonsynthese aus Sauerstoff dennoch relativ gering. Bei Frequenzen von etwa 2000Hz und einer Konzentration des gewonnenen Ozons 1,5-1,6 Gew.-% beträgt der Energieverbrauch bei der Ozonsynthese aus Sauarstoff in diesem Czonisator im günstigsten Beispiel von den für den genannten Apparat angeführten Vierte 10,6 kWh je 1'Rg Ozon (4,8 kWh je 1pound) und die Leistungsfähigkeit des Ozonisators beträgt 1000-1200g Ozon je 1m2 der Entladungszonenfläche (80-100 g je 1ft²).
  • Dementsprecnend galt als Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Schaffen einer solchen Konstruktion eines Ozonisators, welche die Möglichkeit bietet, ohne die Energieaubeute dt Ozons zu vermindern, die Leistungsfähigkeit um das 50-100fache zu i steigern und dabei die Außenmaße und Gestehungskosten der Anla ge nicht zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daß in dem Hochfrequenzröhrenozonisator, in dessen Gehäuse mindestens ein Ozonisierelement angeordnet ist, mit einer röhrenförmigen lliederspannungselektrode und einer röhrenförmigen Hochspannungs-+ das elektrode, welche in Rohr der Niederspannungselektrode eingesetzt ist, wobei die einander zugekehrten Rörhrenoberflächen der Nieder- und Hochspannungselektroden die Entladungszone bilden, in welcher die Ozonbildung aus einem sauerstoffhaltige Gas erfolgt, und mindestens eins dieser Rohre im Bereich der Entladungszone nit einem Dielektrikum überzogen ist, und ihre rückseitigen Oberflächen durch eine zirkulierende Kühlflüssigkeit gekühlt werden, erfindungsgemäß das Rohr der Niederspannun elektrode einen Kühlmantel aufweist und in das Rohr der Hochspan nungselektrode ein Kern eingesetzt ist, wodurch die Lineargeschwin digkeit des Kilhlflüssigkeitsstrons vergrößert und damit auch die Kühlintensität entsprechend ansteigt.
  • Es ist zweckmäßig, an einem Ende jeder Hochspannungselektrode einen mit ihr als Ganzes ausgeführten Flansch vorzusehen, welcher sich an einem Sammelbehälter abstützt, und am anderen Ende ein Gewinde für eine Stellnutter auszuführen, welche sich am anderen Sammelbehälter abstützt, bei deren Aufschrauben die Hochspannungselektrode längs der Achse der entsprechenden Niederspannungselektrode angezoÕen wird, und zum Zentrieren der Hochspannungs- in den Niederspannunse lektroden an den inden jedes Ozonisierelements Zentrierhülsen vorgesehen sind, ausgeführt als Büchsen aus einem Isolierstoff mit einer oeffnung im Boden zum Einsetzen der verjüngten Lenden der Hochspannungselektroden und mit öffnungen in ihren Seitenwänden zun Durchtritt/des Ozonisiergases, wobei jede Zentrierbüchse durch den ents2rechenden Sammelbehälter an einen der Sitzdurchmassor an den Enden jedes der genannten Niederspannungselektroden herangedrückt wird, wodurch eine hochwertige Zentrierung der erwähnten Hochspannungselektroden in den Niederspannungselektroden mit einer Genauigkeit bis 0,1 mm gewährleistet wird.
  • Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den vertikalen Längsschnitt eines aus mehreren Elementen bestehenden erfindungsgemäßen Hochfrequenzröhrenosonisators; Fig. 2 den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Hochfrequenzröhrenozonisators.
  • Der Hochfrequenzröhrenozonisator enthält ein Gehäuse 1 (Fig.1).
  • in welchem ein oder einige Ozonisierelemente 2 untergebracht sind. In der beiligenden Zeichnung ist ein Ozonisator dargestellt, in welchem sieben Ozonisierelemente 2 vorgesehen sind, von denen sechs im Kreise um das siebte, das sich in der mitte befindet, angeordnet sind (Fig. 2). Doch ist zu bemerken, daß die Gesamtzahl der Ozonisierelemente je nach der erforderlichen Leistung des betresenuen Ozonisators größer oder kleiner sein kann. Die gegenseitige Anordnung der Ozonisierelemente im Geiäuse sowie dessen Form können beliebiÖ gewählt werden.
  • Jedes Ozonisierelement 2 (Fig. 1 und 2) enthält eine Niederspannungselektrode 3 aus zwei koaxial zueinander angeordneten Röhren, einem Außenrohr 4 und einem Innenrohr 5, wobei das Au3enrohr 4 den Kühlmantel zum Verwirbeln und Steigern der Lineargeschwindigkeit des Wasserstroms um die zu kühlende Oberfläche der Niederspannungselektrode 3 bildet, sowie eine Hochspannungselektrode 6 in Form eines Rohres 7 von veränderlichem Querschnitt - mit einer Erweiterung 8 im mittleren Abschnitt und einer Verjüngung 9 an den Enden, das im Rohr 5 der Niederspannungselektrode untergebracht ist. An einem Ende der Hochspannungselektrode 6 ist ein Flansch 10 vorhanden, während am anderen Ende ein Gewinde für die Stellmutter 11 vorgesehen ist. In den erweiterten Teil 8 des Rohrs 7 der Hochspannungselektrode 6 ist ein Kern 12 (vorzugsweise als Hohlkörper) koaxial eingesetzt, welcher den mittleren Teil der Erweiterung 8 des Rohrs 7 der Hochspannungselektrode 6 zum Verwirbeln und Steigern der Lineargeschwindigkeit des Wasserstroms ausfüllt, welcher die Elektrode 6 abkühlt. Der Kern 12 wird im erweiterten Teil 8 des Rohrs 7 der Hochspannun;selektrode 6 mit hilfe einiger Zentrierspreizen 13 zentriert.
  • Die einander zugekehrten Oberflächen 5 und 7 der Niederspannungs- 3 bzw. der Hochspannungselektrode 6 bilden die Entladungszone (die Reaktionszone) 14. Beide Oberflächen sind mit einer dielektrischen Schicht 15 überzogen, die eine dielektrische Sperre bildet. Doch ist zu bemerken, daß es in manchen Fällen ausreicht, zur Gewährleistung einer normalen Arbeit des Ozonisators nur eine der einander zugekehrten Oberflächen mit einam Dielektrikwn zu tiberziehen.
  • Außerdem ist im vorliegenden Ozonisator eine Baueinheit vorhanden, welche die Zufuhr der Kühlflüssigkeit für die Niederspannungselektrode 3 besorgt, Diese Baueinheit enthalt enen in der Wandung des Gehäuses 1 angeordneten Einlaufstutzen 16und zwei parallel angeordnete Membranen 17 und 18, die geneinsam einen Hohlraum 19 bilden. Im Rohr 4 sind zwischen den Membranen 17 und 18 öffnungen 20 zum Durchfluß der Kühlflüs sigkeit in den Kühlmantel der Niederspannungselektrode 3 - in den Zwischenraum der Rohre 4 und 5 - vorgesehen.
  • Außerdem ist der Ozonisator mit einer Baueinheit versehen, die die Kühlflüssigkeit der Niederspannungselektrode 3 ableitet. Diese Einheit enthält einen in der Wandung des Ge-und häuses 1 angeordneten Ablaufstutzen 21, zwei parallel verlaufende Membranen 22 und 23, die gemeinsam einen Hohlraum 24 bilden, der durch im Zwischenraum der Membranen 22 und 23 ausgeführte Öffnungen 25 im Rohr 4 mit dem Raum zwischen den Röhren 4 und 5 verbunden ist.
  • Auf diese t...ise füllt die Kühlflüssigkeit nur einen sehr kleinen Teil des Gehäuses 1 des Ozonisators aus, - im wesentlichen nur die engen Wassermäntel neben den kühiflächen der Niederspannungselektroden 3 und die engen Hohlräume innerhalb der Hochspannungselektroden 6, zwischen dem erweiterten Teil 8 des Rohrs 7 und dem Kern 12-, und der gesamte Raum 26 zwischen den Röhren in Gehäuse 1 des Ozonisators sowie der Hohlraum 27 innerhalb des Kerns 12 in der Hochspannungselektrode 6 bleiben leer. All das bedeutet eine wesentliche Gewichtserleichterung des Ozonisators und ermöglicht außerdem einen schroffen Anstieg der Kühlintensität sowohl der Niederspannungselektroden 3 als auch der Hochspannungselektroden 6 des Ozonisators bei einem minimalen Kühlwasserverbrauch.
  • Der Rochfrequenzröhrenozonisator enthält außerdem zwei Sammelbehälter 28 und 29, vlelche die Stirnseiten des Gehäuses n des Röhrenozonisators bilden und entsprechend für die Zufuhr des Kühlwassers an die Hochspannungselektroden 6 des Ozonisators sowie für dessen Ableitung aus ihnen bestimmt sind. In Die sen beiden Sammelbehältern 28 und 29 sind mit Hilfe der erwähnten Flansche 10 und der Stellmuttern 11, welche auf die Enden der Hochspannungselektroden 6 aufgeschraubt werden, die einander entgegengesetzten verjüngten Enden 9 sämtlicher Hochspannungselektroden 6 befestigt. Jeder Sammelbehälter 28 und 29 enthalt je einen Rohrstutzen 30 bzw. 71 zum Durchtritt der Kühlflüssig keit, und der Sammelbehälter 28 ist außerdem mit einer Klemme 32 für die Zuleitung des Hochspannursstronis versehen.
  • Die Sammelbehälter 23 und 29 sind mit dem Gehäuse 1 des Röhrenozonisators durch die Hochspannungselektroden 6 verbunden, welche sich mit ihren Flanschen 10 an den Sammelbehälter 28 und mit den Stellmuttern 11 an den Sammelbehälter 29 stützen, und sie an das Gehäuse 1 des Röhrenozonisators durch die Isolierhülsen 33 bzw. 34 herandrücken, welche aus einem Isolierstoff hergestellt und am Umfang des Gehäuses 1 angeordnet sind, welche die Sammelbehälter 28 und 29 von Gehäuse 1 elektrisch isolieren. Die Isolierhülsen 33 und 34 sind in Fig. 1 teilweise in Schnitt gezeigt. In manchen Fällen können die Isolierhülsen 33 und 34 auch gemeinsam mit Zentrierhülsen 35 hergestellt werden.
  • An jedem Ende jedes Ozonisierelements 2 ist die Zentrierhülse 35 in Form einer Büchse aus einem. Isolierstoff vorgesehen, mit einer Öffnung 36 in der Seitenwand und einer Öffnung 37 im Boden. Durch die Öffnung 37verläuft das verjüngte Ende 9 der Hochspannungselektrode 6 mit dem bitzdurchmesser 38.
  • L4it ihrem Boden stützt sich jede Zentrierhülse 35 an den entsprechenden Sammelbehälter 28 bzw. 29, und mit inrem anderen Ende triit sie in einen der Sitzdurchmesser 39 an den Enden der Niederspannungselektrode 3 ein. Dadurch werden beim Zusammenziehen der Sammelbehälter 28 und 29 mit Hilfe der Flansche 10 und der Stellmuttern 11 an den Enden der Hochspannungs elektroden 6 sämtliche Hochspannungselektroden 6 und Niederspannungselektroden 9 elektrisch isoliert, fixiert, gespart und mit der erforderlichen Genauigkeit bis 0,1 mm zentriert.
  • Zwischen den Stirnflächen des Gehäuses 1 des Röhrenozonisators und den Sammelbehältern 28 und 29 entstehen Hohlräune 40 und 41, welche mit der Entladungszone 14 durch die Öffnungen 36 der Zentrierhülsen 35 verbunden werden. In der Wandung des Gehäuses 1 sind zwei Rohrstutzen 42 und 43 vorhanden, welche mit den Hohlräumen 40 und 41 für die Zufuhr des Ozonierungsgases und die Ableitung des gewonnenen Ozons verbunden sind.
  • Außerdemsind am Gehäuse 1 des Ozonisators eine Klemme 44 zum Erden des Gehäuses 1 und Konsolen 45 zum Aufstellen des Ozonisators vorgesehen. Während des Betriebs kann der erfindungsgemäße Ozonisator eine beliebige Stellung einnehmen: horizontal, vertikal und geneigt.
  • Es ist dabei zu beachten, daß in der vorliegenden Eonstrution des Hochfrequenzröhrenozonisators die Dielektrikumschicht 15 (die dielektrischen Schranken), welche auf die Oberfläche der Metallelektroden 3 und 6 aufgetragen ist, keine mechanische Belastung trägt, welche vollständig durch die tragenden Metallteile aufgenommen wird. Das bedeutet zweifellos eine wesentliche Erleichterung der Arbeitsbedingungen der dielektrischen Schwellen, wodurch die Betriebssicherheit des Ozonisators um das Vielfache gesteigert wird.
  • Der Ozonisator arbeitet folgendermaßen: Das in Ozon umzusetzende Gas (Luft oder Sauerstoff) gelangt z. B. durch den Rohrstutzen 42 in den Hohlraum 40 und dann durch die Öffnungen 36 der Zentriarhülsen 35 in die Entladungszone 14 (s.Pfeilrichtung A).
  • Ein Hochspannungsstrom von einer Hochfrequenz 1000-20000Hz gelangt zur Klemme 32 am Sammelbehälter 28, passiert die verjüngten Enden 9 dar Röhre 7 und erreicht die Hochspannungselektroden 6. Dabei erfolgt in der Zone 14 eine "stille" Entladung, vJährend der sich der Sauerstoff in Ozon verwandelt. Dann fließt der Strom von der Niederspannungselektrode 3 zum Gehäuse 1 des Ozonisators und gelangt von der Klemme 44 zur Erde bzw. zum Niederspannungspol der Speisequelle (in der Zeichnung nicht angegeben).
  • Aus der Entladungszone 14 strömt das ozonhaltige Gas durch die Öffnungen 36 in den Zentrierhülsen 35 in den Hohlraum 41 und wird hieraus durch den Stutzen 43 iB Gehäuse 1 des Ozonisators abgeleitet.
  • Dabei verläuft der Kühlvorgang der Niederspannungselektrod 3 durch eine Flüssigkeit (vorwiegend mit Wasser) folgendemaßen.
  • Aus der Wasserleitung (s.Pfeilrichtung B) gelangt das Wasser durch den Rohrstutzen 16 in den Hohlraum 1g, dann str;jmt es durch die Öffnungen 20 in den Röhren 4 in die Kühlmäntel der NiederspannunOselestroden 3,d.h. in die Zwischenräume der Röhren 4 und 5. Weil dabei der Wasserstrom, welcher die Nieder spannungselektroden 3 kühlt, verwirbelt wird, erfolgt ein schroffer Anstieg seiner Lineargeschwindigkeit im Kühlmantelim schmalen Zwischenraum der Röhren 4 und 5, wodurch die Kühlwirkung der Niederspannungselektroden 3 entsprechend höher wird Dadurch lassen sich die hohen Wärme daten des Gases in der Entla dun-zone 14 im Vergleich zu beliebigen anderen Ozonisatoren wesentlich herabsetzen, in welchen keine besonderen Maßnahmen getroffen werden, um den Kühlwasserstrom zweckmäßig zu gestalte; Infolgedessen kann man die zulässige energetische Beanspruchung der Entladungszone 14 des Ozonisators bedeutend erhöhen, ohne dabei die Wirksamkeit der Ozonsynthese zu beeinträchtigen.
  • Das von den Niederspannungselektroden 3 abgehende wasser gelangt durch die Öffnungen 25 in den Röhren 4 in den Hohlraum 24 und wird weiter durch den Stutzen 21 aus dem Ozonisator abgeleitet.
  • Die Kühlung der Hochspannungselektroden 6 des Ozonisators durch eine strömende Flüssigkeit (vorwiegend durch Leitungswasser) wird folgendennaßen durchgeführt. Aus einer entsprechenden Vorrichtung, welche einen Erdschluß der Hochspannung (s. Pfeilrichtung C) verhindert, gelangt das Wasser durch den Rohrstutzen 30 in den Sammelbehälter 28. Vom Sammelbehälter 28 wird das ;asser zu sämtlichen Ozonisierelementen 2 verteilt und gelangt durch die hohlen verjüngten Teile 9 der Rohre 7 von veranderlichen Querschnitt in die mittleren erweiterten Teile 8 der Hochspannungselektroden 6. Dank dem -Einsatz der Kerne 12 in den erweiterten Teil 8 der Rohre 7 der Hochspannungselektroden 6 fließt der verwirbelte Wasserstrom mit hoher Gescwindigkeit durch den engen Raum innerhalb der Hochspannungselektroden 6, kühlt sie intensiv ab und tritt in den Sammelbehälter 29 ein von wo er dann aus dem Ho chfreo,uenzröhrenoz; onisator durch den Rohrstutzen 31 hinausgeleitet wird. Dank dem obenbeschriebenen System der Flüssigkeitskühlung wird eine effektive Kühlung der Hochspannungselektroden 6 erreicht, welche annähernd der Wirksamkeit der Kühlung der Niederspannun;selektroden 3 gleich ist, wodurch die hohen Wärmedaten des Gases in der Lntladungszone 14 wesentlich herabgesetzt werden können, was seinerseits die Möglichkeit bietet, die zulässige energetische Beanspruchung der Entladungszone 14 des Ozonisators bedeutend zu erhöhen, ohne die Energieausbeute des Ozons bis zur Frequenz des Ozonisator-Speisestroms von 10000-20000 Hz und darüber zu vermindern.
  • Zusammenfassend ist zu beachten, daß ein derartiges System der intensiven Kühlung der Elektroden des Ozonisators mit Hilfe eines verwirbelten Stroms der Kühlflüssigkeit (vorzugsweise mit Wasser) in den engen Zwischenräumen der Röhren innerhalb der Niederspannungs- und Hochspannungselektroden nebst dem Zentriersystem der Hochspannungs- und Niederspannungs elektroden die Möglichkeit schafft, den Energieverbrauch zur di Ozonsynthese etwa zweifach zu vermindern und die Leistugsfähigkeit des Ozonisators im Vergleich zu allen bekannten Ozonisatoren um ein Vielfaches zu steigern.
  • Die Bewegungsrichtungen der Ströme der Kühlflüssigkeit und des Ozonisiergases, die in Fig. 1 durch Pfeile angegeben sind, können beliebig gewählt werden. Praktisch üben sie aufeinander keinen Einfluß aus.
  • Der vorliegende Hochfre quenzrÜhreno z onisator bildet eine Metallkonstruktion mit einer Durchlaufswasserkühlung sowohl der Niederspannungs- als auch der Hochspannungselektroden, welche mit einer Dielektrikumschicht, beispielsweise aus Silikatemail, Glas u.dgl. überzogen sind.
  • Der vorliegende Ozonisator kann in beliebigen Industriezweigen überall dort verwendet werden, wo große Ozonmengen bewerden nötigt/bzw. wo eine außerst kompakte Anlage erforderlich ist.
  • Die erfindungsgemäßen Röhrenozonisatoren ermdglichen eine 50-100fache Leistungssteigerung im Vergleich zu den bekannten Niederfrequenzozonisatoren, d.h.
  • sie bieten die Möglichkeit, unter Beibehaltur.g der Abmessungen herkömmlicher Ozonisatoren (z.B. 3000x1400x1500 mm3) stat-; 1-2 kg stündlich 50-100 kg Ozon und noch mehr zu erzeugen. Dadurch können die Hauptaufwendungen für die Errichtung der Ozonisieranlagen im Vergleich zu den bekannten Niederfrequenzozonisatoren um das 30-50fache herabgesetzt werden.
  • Der Rohstoffverbrauch und dessen technische Kenndaten bleiben beim Einsatz der Hochfrequenzozonisatoren praktisch dieselben, wie bei der Verwendung von 1iederfrequenzozonisatoren. Der für die Ozonerzeugung in den Hochfrequenzozonisatoren benötigte Energierverbrauch wird im Vergleich zum Energieverbrauch in den Niederfrequenzozonisatoren etwas herabgesetzt.
  • Der erfindungsgemäße Ozonisator mit einem dielektrischen Überzug beider Elektroden arbeitet überaus wirtschaftlich und gewährleistet bei der Ozonsynthese aus Sauerstoff die Gewinnung eines ozonisierten Gases mit einer Ozonkonzentration von 118 mg/l (etwa 6 Vol.-% und etwa 8,5 Gew.-%) bei einen Energieverbrauch von nur 5,5 kWh je 1kg Ozon. Bei Konzentration werten des erhaltenen Ozons von 21,6-35,0 mg/l, d.h. 1,5-2,5 Gew.-7o wird der Energieverbrauch im gegebenen Ozonisator ensprechend bis 4,6 und 4,9 kWh je 1 ko Ozon vermindert, was eine wesentliche Leistungssteigerung (um mehr als das Do)pelte) im Vergleich zu beliebigen der obengenannten Ozonisatoren, darunte auch zu dem aus der US-PS 3 766 051 bekannten, bedeutet, bei dem der minimale Energieverbrauch bei der Ozon synthese aus sauerstoff bei einer Konzentration des erhaltenen Ozons von 1,5-1,6 Gew.-% 10,6 kWh je 1 kg Ozon (4,8 kWh je 1 pound Ozon) beträgt.
  • Bei der Verwendung eines Ozonisators, bei dem nur eine der beiden Elektroden mit einem Dielektrikum überzogen ist (ähnlich den aus der US-PS 9 766 051 bekannten ) beträgt der Energieverbrauch lediglich 5,0 kWh je 1 kg Ozon bei einer Konzentration des erzeugten Ozons von 3,0 Gew.-S, während bei dem bekannten Ozonisator der Energieverbrauch 10,6 kt.h je 1 kg Ozon bei einer Konzentration des erhaltenen Ozons von 1,5-1,6 Gew.-% beträgt.
  • Die Leistung des erfindungsgamäßen Ozonisators, bezogen auf eine Flächeneinheit der Entladungszone ist sehr hoch und übersteigt die Leistung aller bekannten Ozonisatoren um das Vielfache. So kann z.B. im Ozonisator mit einem dielektrischen Überzug beider Elektroden bei einer Frequenz von 1000Hz des Speisestroms die Leistung 3,0kg Ozon je 1 m2 pro Stunde erreichen. In einem Ozonisator mit einem dielektrischen Uberzug nur einer elektrode bei einer Frequenz von 1500 Hz des Speisestroms kann die Leistung 8-10 kg Ozon je 1 m2 pro Stunde erreichen. Werden die Ozonisatoren mit einem Strom von einer noch höheren Frequenz gespeist, so kann ihre Leistung noch um das Mehrfache gesteigert werden.

Claims (2)

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Hochfrequenzröhrenozonisator, in dessen Gehäuse mindestensein Osonisierelement angeordnet ist, mit einer rshrer.förmigen Niederspannungselektrode und einer röhrenförmigen Hochspannungselektrode, die in das Rohr der Niederspannungselektrode eingesetzt ist, wobei die einander zugekehrten Röhrenoberflächen der Nieder- und Hochspannungsele'stroden die Entladungszone bilden, in welcher die Ozonbildung aus einen sauerstoffhaltigen Gus erfolgt, und mindestens eine von ihnen im Bereich der Entladungsgrenze mit einem Dielektrikum überzogen ist, und ihre rückseitigen Oberflächen durch eine zirkulierende Kühlflüssigkeit gekühlt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Rohr (5) der Niederspannungselektroden (3) einen Kühlmantel (4) aufweist und in das Rohr (7) der Hochspannungselektrode (6) ein Kern (12) eingesetzt ist, wodurch die Lineargeschwindigkeit des Kühlflüssigkeitsstroms vergrößert wird und damit auch die Kühlintensit entsprechend ansteigt.
2. Hochfrequenzröhrenozonisator nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an einem Ende jeder h'ochspannungselektrode (6) ein mit ihr als ein Ganzes aus geführter Flansch (10) vorgesehen ist, welcher sich an einen Sammelbehälter stützt, und am anderen Sunde ein Gewinde für eine Stellmutter (11) ausgeführt ist, welche sich an den anderen Sammelbehälter stützt, bei deren Aufschrauben die Hochspannungselektrode (6) längs der Achse der entsprechenden Niederspannung-selektrode (3) angezogen wird, und zum Zentrieren der Hochspannungslektroden (6) und der Niederspannungselektroden (3) an den Enden jedes Ozonisierelements (2) Zentrierhülsen (35) vorgesehen sind, von denen jede als Biichse aus einem Tso -lierstoff mit einer öffnung (37) im Boden zum einsetzen der verjüngten Enden (9) der Hochspannungselektroden (6) und mit Öffnungen (36) in ihren Seitenwänden zum Durchgang des Ozonisiergases hergestellt ist, wobei jede Zentrierhülse (35) durch den entsprechenden Sammelbehälter an einen der Sitzdurchmesser (39) an den inden jedes der genannten Niederspannungselektroden (3) herangedrückt wird, wodurch eine hochwertige Zentrierung der Hochspannungselektroden (6) in den Niederspannungselektroden (3) mit einer Genauigkeit bis 0,1 mm gewährleistet wird.
L e e r s e i t e
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