NL1035555C2

NL1035555C2 - Device for producing ozone, radical and UV radiation used for various applications, has generator provided with two electrodes for generating alternating voltage in reactor

Info

Publication number: NL1035555C2
Application number: NL1035555A
Authority: NL
Inventors: Mateo Jozef Jacques Mayer
Original assignee: Cooeperatieve Vereniging Easym
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2009-12-10

Abstract

The production device has a generator provided with two electrodes for generating alternating voltage in a reactor. A transformer (4) provided with a tuned circuit transforms the generated alternating voltage in the reactor. The pump pumps the fluid to flow through the reactor. An independent claim is included for method for producing ozone, radical and UV radiation.

Description

Werkwijze en inrichting voor de productie van radikalen in chemische processenMethod and device for the production of radicals in chemical processes

Onderhavige vinding betreft een werkwijze en inrichting voor de produktie van radikalen in een fluïdum, gekenmerkt door middelen om een wisselspanning of een gepulseerde gelijkspanning op te wekken, middelen om de wisselspanning of de gepulseerde 5 gelijkspanning te versterken, middelen om de wisselspanning omhoog te transformeren waarbij gebruik wordt gemaakt van een transformator en / of een afgestemde kring, middelen om met de hoogspanning een sterk wisselend elektrisch veld in een radikaalreaktor op te wekken, middelen om een gas en/ of lucht en / of zuurstof en / of chemicaliën die als reaktant dienen voor een chemische reaktie door de radikaalreaktor te 10 pompen, middelen om het mengsel dat de radikaalreaktor verlaat in intensief contact te brengen met een te behandelen fluïdum indien dit te behandelen fluïdum niet door de reactor stroomt en optioneel middelen om radikalen uit een of meerdere processtromen te verwijderen.The present invention relates to a method and device for the production of radicals in a fluid, characterized by means for generating an alternating voltage or a pulsed direct voltage, means for amplifying the alternating voltage or the pulsed direct voltage, means for transforming up the alternating voltage in which use is made of a transformer and / or a tuned circuit, means for generating a highly varying electric field in a radical reactor with the high voltage, means for reacting a gas and / or air and / or oxygen and / or chemicals that serve as reactants for a chemical reaction by pumping the radical reactor, means for bringing the mixture leaving the radical reactor into intensive contact with a fluid to be treated if this fluid to be treated does not flow through the reactor and optionally means for draining radicals from one or more process streams remove.

15 Inleiding15 Introduction

In de chemische industrie wordt een groot scala aan processen uitgevoerd waarbij radikalen worden toegepast om een chemische reaktie te starten, in stand te houden en zowel reaktiesnelheid als produktkwaliteit te sturen. Als niet beperkende voorbeelden worden de produktie van verf op waterbasis door middel van emulsiepolymerisatie, de 20 produktie van PVC, het chloreren van organische molekulen voor de productie van tussenprodukten voor de farmaceutische industrie en elektrolyse voor desinfectiedoeleinden genoemd.In the chemical industry, a wide range of processes are performed in which radicals are used to initiate, maintain and control both a reaction rate and product quality. The production of water-based paint by means of emulsion polymerization, the production of PVC, the chlorination of organic molecules for the production of intermediates for the pharmaceutical industry and electrolysis for disinfection purposes are mentioned as non-limiting examples.

Onderhavige vinding betreft een nieuwe werkwijze en inrichting voor uitvoeren van chemische reakties. Met het concept volgens onderhavige vinding is het mogelijk om deze 25 chemische reakties in de gasfase te laten optreden en / of in druppels die in de gasfase zijn gedispergeerd en / of aan het oppervlak van deeltjes die in de gasfase zijn gedispergeerd en / of aan het oppervlak van elektroden die zich in radikaalreaktor bevinden. Ook is het mogelijk om eerst radikalen in een gasfase te vormen en vervolgens het radikalen bevattende gas te voeden aan een radikaalreaktor waarin zich een vloeibare en / of vaste 30 en / of gasvormige reaktant bevindt optioneel in aanwezigheid van een katalysator. Een groot voordeel van de technologie volgens onderhavige vinding is dat de radikaalvorming elektrisch wordt geregeld en geen radikaalvormende chemicaliën gedoseerd hoeven te worden. Een tweede groot voordeel van de technologie volgens onderhavige vinding is dat radikaalvorming, indien gewenst, volledig in de gasfase kan plaatsvinden en dat de 35 toegepaste elektroden in het concept volgens onderhavige vinding eenvoudig, goedkoop en zeer effectief zijn. Zoals verderop in de tekst zal blijken kan een geïsoleerde 2 aderige elektriciteitskabel in combinatie met onderhavige vinding worden toegepast als zeer 1035555 2 effectieve radikalenvormende elektrode.The present invention relates to a new method and device for carrying out chemical reactions. With the concept according to the present invention, it is possible to cause these chemical reactions to occur in the gas phase and / or in droplets dispersed in the gas phase and / or on the surface of particles dispersed in the gas phase and / or on the gas phase. surface of electrodes located in radical reactor. It is also possible to first form radicals in a gas phase and subsequently to feed the radical containing gas to a radical reactor in which there is a liquid and / or solid and / or gaseous reactant optionally in the presence of a catalyst. A major advantage of the technology according to the present invention is that the radical formation is controlled electrically and no radical-forming chemicals have to be dosed. A second major advantage of the technology according to the present invention is that radical formation, if desired, can take place completely in the gas phase and that the electrodes used in the concept according to the present invention are simple, inexpensive and very effective. As will be seen later in the text, an insulated 2-wire electricity cable in combination with the present invention can be used as a highly effective, radical-forming electrode.

Technische beschrijving van onderhavige vindingTechnical description of the present invention

De technologie bestaat uit volgens een eerste aspect uit een werkwijze of middelen om een ac hoogspanning op te wekken waarvan de frequentie en amplitude bij voorkeur instelbaar 5 zijn. Volgens een tweede aspect bestaat onderhavige vinding uit een werkwijze of middelen om met de opgewekte hoogspanning een sterk wisselend elektrisch veld in een radikaalreaktor op te wekken. Volgens een derde aspect bestaat onderhavige vinding uit een werkwijze of middelen om een fluïdum in de radikaalreaktor te brengen zodat dit fluïdum wordt blootgesteld aan het wisselend elektrisch veld. Volgens een vierde aspect 10 bestaat onderhavige vinding uit een werkwijze of middelen om de eigenschappen van het wisselend elektrisch veld zodanig in te stellen dat in de radikaalreaktor radikalen, waaronder ozon, chloorradikalen, broomradi kalen, fluorradikalen, jood radikalen, waterstofradikalen, OH radikalen, zuurstofradikalen, sulfaatradikalen, fosfaatradikalen worden geproduceerd maar niet daartoe beperkt Volgens een vijfde aspect bestaat 15 onderhavige vinding uit een werkwijze of middelen om het reaktieprodukt dat de radikaalreaktor verlaat te mengen met een of meerdere reaktanten indien deze reaktanten niet aan de radikaalreaktor waren toegevoegd. Volgens een zesde aspect bestaat onderhavige vinding uit middelen om reaktanten of delen daarvan te voeden aan de radikaalreaktor.According to a first aspect, the technology consists of a method or means for generating an ac high voltage, the frequency and amplitude of which are preferably adjustable. According to a second aspect, the present invention consists of a method or means for generating a highly varying electric field in a radical reactor with the generated high voltage. According to a third aspect, the present invention consists of a method or means for introducing a fluid into the radical reactor so that this fluid is exposed to the alternating electric field. According to a fourth aspect, the present invention consists of a method or means for adjusting the properties of the alternating electric field such that in the radical reactor radicals, including ozone, chlorine radicals, bromine radicals, fluorine radicals, iodine radicals, hydrogen radicals, OH radicals, oxygen radicals , sulfate radicals, phosphate radicals are produced but not limited thereto. According to a fifth aspect, the present invention consists of a method or means for mixing the reaction product leaving the radical reactor with one or more reactants if these reactants were not added to the radical reactor. According to a sixth aspect, the present invention consists of means for feeding reactants or parts thereof to the radical reactor.

20 In een eerste voorkeuruitvoeringsvorm van onderhavige vinding wordt een puls- of blokspanning opgewekt met instelbare frequentie in het gebied van 1 Hz tot 100 GHz, meer bij voorkeur in het gebied van 100 Hz tot 1 Ghz, nog meer bij voorkeur in het gebied van 500 Hz tot 1 MHz en het meest bij voorkeur in de gebieden van 1 kHz tot 30 kHz en / of 30 kHz tot 100 kHz. Het is voor de vakman duidelijk dat voor de opwekking van de 25 blokspanning bijvoorbeeld een 555 timer IC gebruikt kan worden. Vervolgens kan het aldus verkregen signaal met een vermogenstransistor bijvoorbeeld een 2N3055 NPN transistor of een FET worden versterkt en vervolgens omhoog worden getransformeerd door gebruik te maken van een transformator. Bijzonder geschikt als transformator in onderhavige vinding te worden toegepast zijn audiotransformators zoals deze in 30 eindtrappen van buizenversterkers worden toegepast, bobines die in auto's, bromfietsen of motoren worden toegepast en hoogspanningstransformators die in magnetrons worden toegepast. De spanning waarbij uiteindelijk ozon wordt geproduceerd is hoger dan 100 volt, bij voorkeur hoger dan 1 kVolt, nog meer bij voorkeur hoger dan 2 kVolt en het meest bij voorkeur hoger dan 5 kVolt. Het is voor de vakman duidelijk dat voor hogere frequenties 35 andere elektronische apparatuur nodig is en dat bij radiofrequenties gebruik kan worden gemaakt van zendapparatuur in combinatie met een antennetuner. De opgewekte hoogspanning wordt bij voorkeur aangesloten op elektroden in een radikaalreaktor die bij 3 voorkeur tenminste een ingang voor voeding van een fluïdum bevat en een uitgang. De voeding kan bestaan uit een gas of gasmengsel van bijvoorbeeld zoutzuur en / of waterstofbromide en / of waterstofFluoride en / of waterstof]odide en / of ammoniak en / of waterstof en / of stikstof en / of zuurstof en / of zwaveldioxide en / of zwaveltrioxide en / of 5 stikstofmonoxide en / of stikstofdioxide en / of koolmonoxide en / of kooldioxide en / of lucht en / of andere componenten die radikalen kunnen vormen maar niet daartoe beperkt. In het gas(mengsel) kan vloeistof worden gedispergeerd bestaande uit druppels met afmetingen in het gebied van 1 nm tot 1 dm of vloeistofdruppels met daarin gedispergeerd lucht- of dampbellen met een diameter van 1 nm tot 1 mm. De voeding van de radikaalreaktor kan 10 ook uit een mengsel van vloeistof en gas bestaan of uit een damp die zowel radikaalvormend als reaktant is. Als niet limiterend voorbeeld van een radikaalvormende damp en tegelijkertijd reaktant worden zoutzuur en chloorgas genoemd. Een andere klasse van reaktanten die tegelijkertijd ook radikalen kunnen vormen en zelfs ten dele kunnen ontleden indien toegepast in een radikaalreaktor volgens onderhavige vinding zijn 15 organische molekulen. Als niet limiterend voorbeeld van dergelijke organische molekulen worden genoemd: glycerol, esters van glycerol, natuurlijke oliën en vetten zoals zonnebloemolie, lijnzaadolie, palmolie, extracten van algen, sacchariden, polysacchariden, eiwitten, fosfolipiden en DNA. Opgemerkt wordt ook dat de radikaalreaktor een katalysator kan bevatten in de vorm van dragemnateriaal zoals korrels met een zeer groot specifiek 20 oppervlak maar dat deze katalysator ook in de vorm van een sol met de reaktant aan de radikaalreaktor kan worden toegevoegd. Als niet limiterende voorbeelden van katalysatoren worden gouddeeltjes, palladiumdeeltjes, zilverdeettjes, platinadeeltjes, titaniumdeeltjes, nikkeldeeltjes, chroomdeeftjes, koperdeeltjes of deeltjes met een coating of composiet of oxide van deze materialen genoemd. Andere katalysatoren zijn zeoliet en aktieve kool.In a first preferred embodiment of the present invention, a pulse or block voltage is generated with adjustable frequency in the range of 1 Hz to 100 GHz, more preferably in the range of 100 Hz to 1 GHz, even more preferably in the range of 500 Hz to 1 MHz and most preferably in the ranges of 1 kHz to 30 kHz and / or 30 kHz to 100 kHz. It is clear to the skilled person that for the generation of the block voltage, for example, a 555 timer IC can be used. Subsequently, the signal thus obtained can be amplified with a power transistor, for example a 2N3055 NPN transistor or a FET and then transformed upwards by using a transformer. Particularly suitable as a transformer to be used in the present invention are audio transformers such as those used in tube stage end stages, ignition coils used in cars, mopeds or motorcycles, and high-voltage transformers used in microwave ovens. The voltage at which ultimately ozone is produced is higher than 100 volts, preferably higher than 1 kVolt, even more preferably higher than 2 kVolt and most preferably higher than 5 kVolt. It is clear to a person skilled in the art that higher electronic frequencies require other electronic equipment and that radio frequencies can make use of transmission equipment in combination with an antenna tuner. The generated high voltage is preferably connected to electrodes in a radical reactor which preferably comprises at least one input for supplying a fluid and an output. The feed may consist of a gas or gas mixture of, for example, hydrochloric acid and / or hydrogen bromide and / or hydrogen fluoride and / or hydrogen] odide and / or ammonia and / or hydrogen and / or nitrogen and / or oxygen and / or sulfur dioxide and / or sulfur trioxide and / or nitrogen monoxide and / or nitrogen dioxide and / or carbon monoxide and / or carbon dioxide and / or air and / or other components that can form but are not limited to radicals. Liquid can be dispersed in the gas (mixture) consisting of droplets with dimensions in the range of 1 nm to 1 dm or liquid droplets with air or vapor bubbles having a diameter of 1 nm to 1 mm dispersed therein. The feed of the radical reactor can also consist of a mixture of liquid and gas or of a vapor that is both radical and reactant. As a non-limiting example of a radical-forming vapor and at the same time reactant, hydrochloric acid and chlorine gas are mentioned. Another class of reactants that can simultaneously also form radicals and even partially decompose when used in a radical reactor according to the present invention are organic molecules. As non-limiting example of such organic molecules, glycerol, esters of glycerol, natural oils and fats such as sunflower oil, linseed oil, palm oil, extracts of algae, saccharides, polysaccharides, proteins, phospholipids and DNA are mentioned. It is also noted that the radical reactor can contain a catalyst in the form of support material such as granules with a very large specific surface area, but that this catalyst can also be added to the radical reactor in the form of a sol with the reactant. As non-limiting examples of catalysts, gold particles, palladium particles, silver particles, platinum particles, titanium particles, nickel particles, chrome particles, copper particles or particles with a coating or composite or oxide of these materials are mentioned. Other catalysts are zeolite and active carbon.

2S De amplitude en frequentie van de hoogspanning wordt zodanig ingesteld dat in de radikaalreaktor radikalen worden gevormd. Het is voor de vakman duidelijk dat fijn verdeelde vloestofdruppels in een gas(mengsel) of damp kunnen worden gemaakt door middel van elektrospray technieken of ultrasone trillingen en dat fijn verdeelde damp- of luchtbellen in de vloeistof kunnen worden gemaakt door de vloeistof in de radikaalreaktor 30 bloot te stellen aan ultrasone trillingen. De vloeistofdruppels in de lucht of het gas dan wel de damp- of gasbellen in de vloeistof hebben bij voorkeur een groot specifiek oppervlak i.e., een diameter kleiner dan 1 dm, meer bij voorkeur een diameter kleiner dan 1 mm, nog meer bij voorkeur een diameter kleiner dan 100 micron en het meest bij voorkeur een diameter kleiner dan 10 micron. Het te behandelen fluïdum kan rechtstreeks aan de 35 radikaalreaktor worden gevoed. Indien gewenst kan ook het radikalen bevattende fluïdum dat de radikaalreaktor verlaat in een verblijftijdsreaktor, verderop nareaktor genoemd, in contact worden gebracht met het te behandelen fluïdum. Het reaktieprodukt dat de 4 radikaalreaktor of de nareaktor verlaat kan desgewenst geheel of gedeeltelijk worden gerecirculeerd naar de radikaalreaktor en / of de nareaktor.2S The amplitude and frequency of the high voltage is set such that radicals are formed in the radical reactor. It is clear to the person skilled in the art that finely divided liquid droplets can be made in a gas (mixture) or vapor by means of electrospray techniques or ultrasonic vibrations and that finely divided vapor or air bubbles can be made in the liquid by the liquid in the radical reactor. to be exposed to ultrasonic vibrations. The liquid droplets in the air or gas or the vapor or gas bubbles in the liquid preferably have a large specific surface area, a diameter of less than 1 dm, more preferably a diameter of less than 1 mm, even more preferably a diameter smaller than 100 microns and most preferably a diameter of less than 10 microns. The fluid to be treated can be fed directly to the radical reactor. If desired, the radical-containing fluid leaving the radical reactor in a residence time reactor, hereinafter referred to as the post-reactor, can also be brought into contact with the fluid to be treated. The reaction product leaving the radical reactor or the post-reactor can, if desired, be wholly or partially recycled to the radical reactor and / or the post-reactor.

In een tweede voorkeuruitvoeringsvorm bestaat de radikaalreaktor uit 2 concentrische elektriciteit geleidende buizen waartussen het fluïdum stroomt. De hoogspanning wordt op 5 de concentrische buizen aangesloten die daardoor als elektrode dienen. Op deze wijze kan een zeer groot elektrisch veld worden aangebracht en wordt het fluïdum op efficiënte wijze behandeld. Het is voor de vakman duidelijk dat op deze wijze de verblijftijdspreiding kan worden beperkt en het elektrisch veld waaraan het fluïdum blootstaat uniform en constant is.In a second preferred embodiment, the radical reactor consists of 2 concentric electricity-conducting tubes between which the fluid flows. The high voltage is connected to the concentric tubes which thereby serve as an electrode. In this way a very large electric field can be applied and the fluid is treated efficiently. It is clear to the person skilled in the art that in this way the residence time spread can be limited and the electric field to which the fluid is exposed is uniform and constant.

10 In een derde voorkeuruitvoeringsvorm wordt op de elektroden in de radikaalreaktor een gelijkspanning toegepast waarop een wisselspanning wordt gesuperponeerd. In een aantal gevallen worden op deze wijze radikalen met een zeer hoge energie-efficiency geproduceerd.In a third preferred embodiment, a direct voltage is applied to the electrodes in the radical reactor on which an alternating voltage is superimposed. In a number of cases, radicals with a very high energy efficiency are produced in this way.

In een vierde voorkeuruitvoeringsvorm wordt een te behandelen vloeistof door 15 elektrospaying in een gas verdeeld en wordt het aldus verkregen mengsel aan de radikaalreaktor gevoed.In a fourth preferred embodiment, a liquid to be treated is divided into a gas by electrospaying and the mixture thus obtained is fed to the radical reactor.

In een vierde voorkeuruitvoeringsvorm wordt een te behandelen vloeistof met behulp van acoestische trillingen waaronder ultrasone trillingen in een gas verdeeld en wordt het aldus verkregen mengsel aan de radikaalreaktor gevoed. De vloeistof kan in het gas worden 20 verdeeld door toepassing van commercieel verkrijgbare transducers (zoals luidsprekers en piezo-elementen) die op een frequentie van 1 kHz tot 100 MHz werken. Bij voorkeur worden transducers toegepast die in het frequentie gebied van 10 kHz tot 1 MHz werken, nog meer bij voorkeur in het frequentiegebied van 10 kHz tot 200 kHz en het meest bij voorkeur in het frequentiegebied tussen 20 kHz en 100 kHz.In a fourth preferred embodiment, a liquid to be treated is distributed in a gas with the aid of acoustical vibrations, including ultrasonic vibrations, and the mixture thus obtained is fed to the radical reactor. The liquid can be distributed in the gas by using commercially available transducers (such as speakers and piezo elements) that operate at a frequency of 1 kHz to 100 MHz. Preferably, transducers are used that operate in the frequency range of 10 kHz to 1 MHz, more preferably in the frequency range of 10 kHz to 200 kHz and most preferably in the frequency range between 20 kHz and 100 kHz.

25 In een vijfde voorkeuruitvoeringsvorm wordt een gas eerst in de radikaalreaktor behandeld en wordt het aldus verkregen radikaalhoudende gas gedispergeerd in een te behandelen vloeistof door middel van ultrasone trillingen, in het frequentiegebied van 10 kHz tot 100 MHz, die met behulp van commercieel verkrijgbare transducers worden aangebracht. Het radikaalhoudende gas kan ook in de te behandelen vloeistof worden gedispergeerd door 30 toepassing van hydrocyclonen of door opwekking van een vortex in een vloeistof waarbij het gas aan de vortex wordt gevoed.In a fifth preferred embodiment, a gas is first treated in the radical reactor and the radical-containing gas thus obtained is dispersed in a liquid to be treated by means of ultrasonic vibrations, in the frequency range of 10 kHz to 100 MHz, which are supplied with the aid of commercially available transducers. applied. The radical-containing gas can also be dispersed in the liquid to be treated by using hydrocyclones or by generating a vortex in a liquid where the gas is fed to the vortex.

In een zesde voorkeuruitvoeringsvorm wordt een mengsel van een te behandelen fluïdum en een gas, zoals lucht en zuurstof maar niet daartoe beperkt, eerst met ultrasone trillingen of met hydrocyclonen behandeld en wordt het aldus verkregen mengsel van zeer kleine 35 gasbellen in vloeistof aan de radikaalreaktor gevoed.In a sixth preferred embodiment, a mixture of a fluid to be treated and a gas, such as air and oxygen but not limited thereto, is first treated with ultrasonic vibrations or with hydrocyclones and the resulting mixture of very small gas bubbles in liquid is fed to the radical reactor .

In een zevende voorkeuruitvoeringsvorm wordt de radikaalreaktor blootgesteld een drukschommelingen waardoor in de radikaalreaktor damp- of gasbellen ontstaan. Deze 5 dru kschommelingen kunnen bijvoorbeeld worden opgewekt door het stootgewijs openen en sluiten van kleppen of door het aansluiten van de radikaalreaktor op een caviterende pomp. In een negende voorkeururtvoeringsvorm wordt de radikaalreaktor opgewarmd waardoor damp- en / of gasbellen ontstaan.In a seventh preferred embodiment, the radical reactor is exposed to pressure fluctuations, as a result of which vapor or gas bubbles are formed in the radical reactor. These pressure fluctuations can be generated, for example, by the shock-like opening and closing of valves or by connecting the radical reactor to a cavitating pump. In a ninth preferred embodiment, the radical reactor is heated, resulting in vapor and / or gas bubbles.

5 In een achtste voorkeuruitvoeringsvorm wordt de uitgang van de hoogspanningsgenerator aangesloten op 2 parallelle afzonderlijk geïsoleerde elektriciteitsdraden. De draden bestaan bijvoorbeeld uit commercieel verkrijgbare 2 aderige kabel die normaliter wordt toegepast om huishoudelijke apparatuur op het lichtnet aan te sluiten of audiokabel om de uitgang van een versterker aan te sluiten op een luidspreker. Opgemerkt wordt dat de 10 samenstelling van het isolatiemateriaal om de kabel in belangrijke mate de efficiency waarmee ozon kan worden geproduceerd bepaalt. Materialen die in combinatie met onderhavige vinding zeer geschikt zijn om als isolatiemateriaal van de 2 aderige kabel te worden toegepast zijn composieten, mengsels of copolymeren van de volgende polymeren: PVC, polyethyleen, polystyreen, polyvinylacetaat, polyacrylaten, teflon, polyurethaan, 15 polypropyleen, polybutadieen, rubber. Opgemerkt wordt dat ook isolatie van poreuze keramische materialen zeer geschikt zijn om te worden toegepast als isolatie van de 2 aderige kabel. Zodra de electricitertdraden op de uitgang van de hoogspanningsgenerator zijn aangesloten wordt de frequentie van de gepulseerde spanning, de blokspanning of de sinusvormige spanning op een zodanige waarde ingesteld dat een sissend geluid bij de 2 20 parallelle draden hoorbaar is. Het blijkt dat bij deze instelling de produktie van radikalen in veel maar niet alle gevallen het grootst is. Het is voor de vakman duidelijk dat deze waarneming van belang is om de radikaalreaktor op een snelle en goedkope wijze te kunnen instellen en tijdens bedrijf automatisch zodanig bij te stellen dat het energieverbruik per hoeveelheid geproduceerde radikalen minimaal is. De toepassing van een sensor zoals 25 een microfoon, die het sissend geluid dat tijdens de produktie van de radikalen wordt geproduceerd registreert, en middelen bestaande uit hardware en / of software die het verkregen audiosignaal koppelen aan de produktiesnelheid van radikalen maken nadrukkelijk deel uit van onderhavige vinding. Middelen om via een "feedback loop” de radikaalreaktor, al dan niet tijdens bedrijf, continu bij te stellen zodat deze optimaal 30 functioneert en waarbij de amplitude en frequentie(spectrum) van het "sissend geluid" i.e., het audiosignaal dat door de radikaalreaktor tijdens bedrijf wordt geproduceerd en als maat wordt gebruikt voor de produktiesnelheid van ozon, maken nadrukkelijk deel uit van onderhavige vinding. Opgemerkt wordt dat de veldsterkte van het elektrisch en / of magnetisch en / of elektromagnetisch veld, dat wordt geproduceerd bij die instelling waarbij 35 de produktie van ozon maximaal is, kan worden toegepast als maat voor de produktiesnelheid van ozon. Verder wordt opgemerkt dat voor een aantal toepassingen de frequentie en vorm van de toegepaste wisselspanning in de radikaalreaktor in voldoende 6 mate de energie-efFidency van het ozonproduktieproces bepalen. Middelen om de frequentie en de vorm van de toegepaste wisselspanning in te stellen en / of tijdens het bedrijf van de radikaalreaktor continu bij te stellen maken nadrukkelijk deel uit van onderhavige vinding.In an eighth preferred embodiment, the output of the high voltage generator is connected to 2 parallel separately insulated electric wires. The wires consist of, for example, commercially available 2-core cable that is normally used to connect household appliances to the mains or audio cable to connect the output of an amplifier to a loudspeaker. It is noted that the composition of the insulation material around the cable largely determines the efficiency with which ozone can be produced. Materials which, in combination with the present invention, are very suitable for use as insulating material of the 2-core cable are composites, mixtures or copolymers of the following polymers: PVC, polyethylene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyacrylates, teflon, polyurethane, polypropylene, polybutadiene , rubber. It is noted that insulation of porous ceramic materials is also very suitable for use as insulation for the 2-core cable. As soon as the electricitert wires are connected to the output of the high-voltage generator, the frequency of the pulsed voltage, the block voltage or the sinusoidal voltage is set to such a value that a hissing sound can be heard at the 2 parallel wires. It appears that with this institution, the production of radicals is highest in many but not all cases. It is clear to a person skilled in the art that this observation is important to be able to adjust the radical reactor in a quick and inexpensive manner and to adjust it automatically during operation in such a way that the energy consumption per amount of radicals produced is minimal. The use of a sensor such as a microphone, which registers the hissing sound produced during the production of the radicals, and means consisting of hardware and / or software that link the obtained audio signal to the production speed of radicals are explicitly part of the present invention. Means to continuously adjust the radical reactor via a "feedback loop", whether or not during operation, so that it functions optimally and in which the amplitude and frequency (spectrum) of the "hissing sound", ie the audio signal transmitted by the radical reactor during is produced and used as a measure for the production rate of ozone, are expressly part of the present invention. It is noted that the field strength of the electric and / or magnetic and / or electromagnetic field, which is produced at that setting at which the production of ozone can be used as a measure of the production speed of ozone, and it is further noted that for a number of applications the frequency and shape of the alternating voltage applied in the radical reactor sufficiently determine the energy efficiency of the ozone production process. to set the frequency and shape of the alternating voltage applied and / or during operation Continuously adjusting the radical reactor are emphatically part of the present invention.

5 In een negende voorkeuruitvoeringsvorm wordt in de nabijheid van de radikaalreaktor een gasontladingsbuis geplaatst. Door het sterke elektrische en / of magnetische en / of elektromagnetische veld dat door de radikaalreaktor wordt geproduceerd, zal de gasontladingslamp (zoals een neonbuis, TL-lamp) oplichten. De hoeveelheid licht die de lamp produceert kan als maat dienen voor de hoeveelheid ozon die door de radikaalreaktor 10 wordt geproduceerd. Het is voor de vakman duidelijk dat op eenvoudige wijze door een lichtgevoelige schakeling met een fotodiode of een lichtgevoelige weerstand op deze wijze een regeling kan worden gemaakt om de werking van de radikaalreaktor te optimaliseren. Deze optimalisatie kan eenmalig zijn in het produktieproces van de radikaalreaktor maar kan ook als functionaliteit in het eindprodukt worden aangebracht zodat de radikaalreaktor 15 tijdens bedrijf continu wordt bijgesteld.In a ninth preferred embodiment, a gas discharge tube is placed in the vicinity of the radical reactor. Due to the strong electric and / or magnetic and / or electromagnetic field produced by the radical reactor, the gas discharge lamp (such as a neon tube, fluorescent lamp) will light up. The amount of light produced by the lamp can serve as a measure of the amount of ozone produced by the radical reactor 10. It is clear to the person skilled in the art that a light-sensitive circuit with a photo-diode or a light-sensitive resistor can be made in this manner in a simple manner in order to optimize the operation of the radical reactor. This optimization can be a one-off in the production process of the radical reactor, but can also be provided as functionality in the end product so that the radical reactor 15 is continuously adjusted during operation.

In een tiende voorkeuruitvoeringsvorm wordt de radikaalreaktor gebruikt voor desinfectie van lucht. Ter desinfectie wordt de lucht door een radikaalreaktor geleid die een stelsel van parallelle geïsoleerde elektriciteitsdraden bevat. Deze draden kunnen parallel en / of in serie geschakeld zijn en de afstand tussen de parallelle draden varieert van 1 nm tot 1 20 meter, bij voorkeur van 10 micron tot 1 cm meer bij voorkeur van 100 micron tot 5 mm en het meest bij voorkeur van 0.5 mm tot 5 mm. In serie met de radikaalreaktor die voor de desinfectie van lucht dient wordt een inrichting geplaatst waarin een restant aan ozon vernietigd wordt. Dit kan bijvoorbeeld een behuizing met vloeistof zijn waardoorheen de lucht borrelt.In a tenth preferred embodiment, the radical reactor is used for air disinfection. For disinfection, the air is passed through a radical reactor that contains a system of parallel insulated electric wires. These wires can be connected in parallel and / or in series and the distance between the parallel wires varies from 1 nm to 1 20 meters, preferably from 10 microns to 1 cm, more preferably from 100 microns to 5 mm and most preferably from 0.5 mm to 5 mm. A device is installed in series with the radical reactor that serves to disinfect air, in which a residual ozone is destroyed. This can for example be a housing with liquid through which the air bubbles.

25 Het is voor de vakman duidelijk dat onderhavige vinding kan worden toegepast voor het efficient en zeer gecontroleerd uitvoeren van chemische reakties in reaktoren die zich als propstroomreaktor gedragen. Verder is het voor de vakman duidelijk dat radikaalreaktoren die volgens het principe van onderhavige vinding werken grote voordelen bieden boven systemen waarin radikaalvormende stoffen zoals peroxiden worden toegepast. Zo is 30 veiligheid van een proces met de technologie volgens onderhavige vinding een stuk groter dan processen waarin peroxiden worden toegepast. Verder zijn ook het energieverbruik, de chemicalienkosten, kosten van onderhoud en investeringskosten van de technologie volgens onderhavige vinding lager dan bij toepassing van klassieke processen waarbij radikaalreakties worden uitgevoerd. Het is voor de vakman ook duidelijk dat een aantal 35 chemische processen met de technologie van onderhavige vinding overbodig worden omdat deze processen nu met een radikaalmechanisme kunnen worden uitgevoerd.It is clear to the person skilled in the art that the present invention can be used for the efficient and highly controlled carrying out of chemical reactions in reactors that act as plug flow reactors. Furthermore, it is clear to those skilled in the art that radical reactors operating on the principle of the present invention offer great advantages over systems in which radical-forming substances such as peroxides are used. Thus, the safety of a process with the technology according to the present invention is considerably greater than processes in which peroxides are used. Furthermore, the energy consumption, the chemical costs, maintenance costs and investment costs of the technology according to the present invention are also lower than with the application of traditional processes in which radical reactions are carried out. It is also clear to a person skilled in the art that a number of chemical processes with the technology of the present invention become superfluous because these processes can now be carried out with a radical mechanism.

Een niet beperkende opsomming van toepassingen van onderhavige vinding voor een 7 aantal produktieprocessen van chemicaliën of produkten wordt in de nu volgende tekst beschreven.A non-limiting list of applications of the present invention for a number of chemical or product production processes is described in the following text.

Onderhavige vinding kan worden toegepast voor het chloreren van organische molekulen. Hiertoe worden aan de radikaalreaktor volgens het principe van onderhavige vinding S zoutzuurgas en / of chloorgas en het te chloreren organisch molekuul gevoed. Het organisch molekuul kan als damp aanwezig zijn of als vloeistofdruppels in het gas gedispergeerd zijn. In de reaktor worden onder invloed van de hoogspanning aan het oppervlak van de eletroden radikalen gevormd i.e., waterstofradikalen en / of chloorradikalen en / of organische radikalen. Bijgevolgd worden de organische molekulen 10 gechloreerd. In een bijzondere voorkeuruitvoeringsvorm wordt in de radikaalreaktor de 2 aderige geïsoleerde kabel als elektrode toegepast en vindt de reaktie voor een groot deel aan het oppervlak van de 2 aderige kabel plaats aangezien op deze plek de meeste radikalen worden gevormd. Opgemerkt wordt dat met het principe van onderhavige vinding niet alleen halogeenalkanen uit chloor en alkanen geproduceerd kunnen worden maar dat 15 het ook mogelijk is om alkoholen te chloreren. Een bijzondere toepassing van de technologie volgens onderhavige vinding is de produktie van epichloorhydrine uit glycerol en zoutzuur waarbij de eerste stap i.e., het chloreren van de glycerol onder vorming van dichloorhydrine in de radikaalreaktor volgens het principe van onderhavige vinding wordt uitgevoerd. Bijvoorkeur wordt de hiertoe een buisreaktor met daarin 2 aderige 20 elektriciteitskabel toegepast en wordt het glycerol in de vorm van kleine druppels in het HCI gas gedispergeerd. Het is echter voor de vakman duidelijk dat ook veel andere configuraties mogelijk zijn. Een mogelijkheid die nog wordt genoemd is de toepassing van een vertikaal geplaatste buisreaktor met daarin de 2 aderige kabel als elektrode waarop de hoogspanning is aangesloten. Langs de geïsoleerde kabel stroomt onder invloed van de 25 zwaartekracht een zeer dunne vloeistoffilm van glycerol en in de reaktor bevindt zich zoutzuurgas. Het is voor de vakman duidelijk dat de chlorering op deze wijze zeer efficient plaatsvindt. Tot slot wordt opgemerkt dat voor het chloreren van organische componenten bij onderhavige vinding ook kan worden uitgegaan van een sol van NaCI die aan de radikaalreaktor wordt gevoed. Indien zich naast het NaCI ook waterdamp en lucht in de 30 reaktor bevindt blijken zich chloorradikalen te vormen. Op deze wijze kan op zeer goedkope en efficiënte wijze chlorering plaatsvinden aangezien niet eerst uit NaCI chloorgas of HCI geproduceerd hoeft te worden.The present invention can be used to chlorinate organic molecules. To this end, the radical reactor according to the principle of the present invention S is fed with hydrochloric acid gas and / or chlorine gas and the organic molecule to be chlorinated. The organic molecule can be present as a vapor or as liquid droplets dispersed in the gas. Under the influence of the high voltage on the surface of the electrodes, radicals are formed in the reactor, i.e., hydrogen radicals and / or chlorine radicals and / or organic radicals. Consequently, the organic molecules are chlorinated. In a particularly preferred embodiment, the 2-core insulated cable is used as the electrode in the radical reactor and the reaction takes place to a large extent on the surface of the 2-core cable since most radicals are formed at this location. It is noted that with the principle of the present invention it is not only possible to produce halogen alkanes from chlorine and alkanes, but that it is also possible to chlorinate alcohols. A particular application of the technology according to the present invention is the production of epichlorohydrin from glycerol and hydrochloric acid in which the first step, i.e. chlorination of the glycerol to form dichlorohydrin in the radical reactor, is carried out according to the principle of the present invention. For this purpose, a tube reactor with 2-core electricity cable is used for this purpose and the glycerol is dispersed in the form of small drops in the HCl gas. However, it is clear to the skilled person that many other configurations are also possible. Another possibility that is mentioned is the use of a vertically placed tube reactor containing the 2-core cable as the electrode to which the high voltage is connected. Along the insulated cable a very thin liquid film of glycerol flows under the influence of gravity and hydrochloric acid gas is present in the reactor. It is clear to the skilled person that the chlorination takes place very efficiently in this way. Finally, it is noted that for chlorination of organic components in the present invention, it is also possible to start from a sol of NaCl which is fed to the radical reactor. If, in addition to the NaCl, water vapor and air are also present in the reactor, chlorine radicals appear to form. In this way chlorination can take place in a very cheap and efficient manner since chlorine gas or HCl does not have to be produced first from NaCl.

Onderhavige vinding kan ook worden toegepast om uit suikers waaronder polysacchariden milieuvriendelijke chemicaliën te produceren zoals kristalgroeiremmers, scale inhibitors en 35 flocculanten. Hiertoe worden deze stoffen geheel of gedeeltelijk opgelost in water en vervolgens blootgesteld aan radikalen die in de radikaalreaktor zijn geproduceerd. Bij voorkeur worden voor deze toepassing zuurstofradikalen geproduceerd door lucht aan e 8 radikaatreaktor te voeden. De reaktie met de potysacchariden kan zowel in de radikaalreaktor als daarbuiten plaatsvinden. Door reaktie van de sacchariden met de geproduceerde radikalen treedt gedeeltelijke ontleding en / of oxidatie van de macromolekulen op met als gevolg dat milieuvriendelijke componenten met een groot 5 gehalte aan carboxylgroepen worden gevormd die surfactanteigenschappen hebben.The present invention can also be used to produce environmentally friendly chemicals from sugars including polysaccharides such as crystal growth inhibitors, scale inhibitors and flocculants. To this end, these substances are wholly or partially dissolved in water and subsequently exposed to radicals produced in the radical reactor. For this application, oxygen radicals are preferably produced by supplying air to the radical reactor. The reaction with the potysaccharides can take place both in the radical reactor and outside it. Reaction of the saccharides with the radicals produced results in partial decomposition and / or oxidation of the macromolecules, with the result that environmentally friendly components with a large content of carboxyl groups are formed that have surfactant properties.

Onderhavige vinding kan ook worden toegepast voor het veredelen van hout. Hiertoe wordt vochtig hout in een buisvormige radikaalreaktor geplaatst en na een verblijftijd van enkele minuten tot enkele dagen is het hout veredeld i.e., vrij van micro-organismen en bestand tegen weersinvloeden.The present invention can also be used for wood refinement. For this purpose, moist wood is placed in a tubular radical reactor and after a residence time of a few minutes to a few days the wood is refined, i.e., free of microorganisms and resistant to weather influences.

10 Onderhavige vinding kan ook worden toegepast als radikaalreaktor bij de produktie van PVC, bij emulsiepolymerisatieprocessen voor de produktie van verf op waterbasis en bij de produktie van brandbaar gas uit organisch afval of afvalwater, bij de produktie van katalysator door op een zeer gecontroleerde wijze radikalen waaronder zuurstofradikalen te produceren die vervolgens een oppervlak gecontroleerd etsen en / of modificeren.The present invention can also be used as a radical reactor in the production of PVC, in emulsion polymerization processes for the production of water-based paint and in the production of combustible gas from organic waste or waste water, in the production of catalyst by radicals in a very controlled manner, including produce oxygen radicals that then etch and / or modify a surface in a controlled manner.

15 Het is voor de vakman duidelijk dat het proces volgens onderhavige vinding op zeer eenvoudige wijze opgeschaald kan worden en dat de radikaalreaktoren in analogie met membraanprocessen modulair kunnen worden opgebouwd om samen een fabriek te vormen.It is clear to the person skilled in the art that the process according to the present invention can be scaled up in a very simple manner and that the radical reactors can be constructed in a modular fashion in analogy with membrane processes to form a factory together.

10355551035555

Claims

A method or device for the production of radicals for treating a fluid, characterized by means for generating an alternating voltage including a block voltage and an S pulsed voltage. • means for transforming the alternating voltage upwards using a transformer and / or a tuned circuit. A radical reactor within which an alternating electric field is generated by connecting the high voltage to at least one electrode in the radical reactor. Means for pumping air or oxygen and / or a fluid to be treated through the radical reactor

Method or device according to claim 1, wherein the alternating voltage is a block voltage.

The method or device of claim 1 wherein the alternating voltage is a sawtooth voltage.

The method or device of claim 1 wherein the alternating voltage is pulsed and approximates a delta function.

5. Method or device as claimed in any of the foregoing claims 1-4, wherein the voltage varies with a frequency in the range of 1 Hz to 100 GHz.

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 4, wherein the voltage varies with a frequency in the range of 100 Hz to 1 GHz.

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 4, wherein the voltage varies with a frequency in the range of 500 Hz to 1 MHz.

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 4, wherein the voltage varies with a frequency in the range of 1 kHz to 100 kHz.

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 4, wherein the voltage varies with a frequency in the range of 500 Hz to 20 kHz.

10. Method or device as claimed in any of the foregoing claims 1-4, wherein the voltage varies with a frequency in the range of 5 kHz to 15 kHz.

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 10, wherein the amplitude of the generated high voltage is greater than 100 volts

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 10, wherein the amplitude of the generated high voltage is greater than 1 kV.

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 10, wherein the amplitude of the generated high voltage is greater than 10 kV

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 10, wherein 1035555 the amplitude of the generated high voltage is greater than 100 kV

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 14, wherein the radical reactor in which ozone is produced is a tube reactor consisting of 2 concentric electricity-conducting pipes, the fluid flowing in the space between the two pipes and the high voltage on both pipes is connected.

A method or device according to any one of the preceding claims 1 to 14, wherein the radical reactor in which ozone is produced is a tube reactor consisting of 2 concentric electricity-conducting pipes which are provided with an insulator 10 and wherein the fluid in the space between the two pipes flows and where the high voltage is connected to both pipes.

17. Method or device as claimed in any of the foregoing claims 1 to 14, wherein the radical reactor in which radicals are produced comprises at least one piece of 2-core cable and / or 2 parallel insulated electrical wires, the high voltage generated by the radical reactor on this 2 wire is connected.

Method or device according to the preceding claim 17, wherein the individual wires of the 2-core cable and / or the parallel insulated electricity wires are located at a distance of 1 nm to 1 meter relative to each other.

Method or device according to the preceding claim 17, wherein the individual wires of the 2-core cable and / or the parallel insulated electricity wires are located at a distance of 10 microns to 1 cm from each other.

20. Method or device according to the preceding claim 17, wherein the individual wires of the 2-core cable and / or the parallel insulated electricity wires 25 are located at a distance of 100 microns to 5 mm from each other.

Method or device according to the preceding claim 17, wherein the individual wires of the 2-core cable and / or the parallel insulated electricity wires are located at a distance of 0.5 mm to 5 mm from each other.

22. Method or device as claimed in any of the foregoing claims 17 to 21, wherein a number of 2-core cables which are located in the radical reactor are connected in series and / or in parallel.

23. Method or device according to any of the preceding claims 17 to 22, wherein the radical reactor in which the radical production takes place is a tube reactor and in which the parallel wires to which the high voltage is connected are arranged in the longitudinal direction of the tube reactor and are placed in the radical reactor placed.

24. Method or device according to claim 23, wherein the tube reactor consists of a plastic hose in which the 2-core cable is arranged.

A method or device according to any one of the preceding claims 1 to 24, wherein droplets in the fluid fed to the radical reactor are dispersed by electrospray techniques.

A method or device according to any one of the preceding claims 1 to 24, wherein drops in the fluid fed to the radical reactor are dispersed by means of ultrasonic vibrations.

27. Method or device according to any of the preceding claims 1 to 24, wherein vapor or gas bubbles fed to the fluid wound on the radical reactor are dispersed in the liquid by means of ultrasonic vibrations.

Method or device according to any of the preceding claims 1 to 24, wherein the vapor or gas bubbles that are fed to the fluid fed to the radical reactor are dispersed in the liquid by means of pressure fluctuations caused by a cavitating pump mounted on the radical reactor is connected.

A method or device as claimed in any one of the preceding claims 1 to 24 wherein vapor or gas bubbles that are fed to the fluid fed to the radical reactor are dispersed in the liquid by means of pressure fluctuations caused by valves that are opened and closed bumpwise.

30. Method or device according to one of the preceding claims 1 to 30, wherein at least one of the electrodes used in the radical reactor is provided with an insulating layer.

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 16, wherein the high voltage at the radical reactor is fed with a single wire and the reactor wall forms the counter electrode.

Method or device according to any of the preceding claims 1 to 31, wherein the amplitude and / or frequency of the acoustic signal produced during the production of ozone in the radical reactor is directly or indirectly measured with a sensor under which a microphone is quantified and used to optimize the operation of the radical reactor.

A method or device according to any one of the preceding claims 1 to 31, wherein a gas discharge lamp including a neon tube or a fluorescent tube is placed in the vicinity of the radical reactor or in the radical reactor, after which the intensity of the light emitted by the lamp is used as a measure of the efficiency of the radical reactor, so that the operation of the radical reactor during operation can be optimized.

A method or device as claimed in any one of the preceding claims 1 to 31 wherein a field-terter meter is placed in the vicinity of the free-radical reactor or in the free-radical reactor and is used to optimize the operation of the free-radical reactor.

35. Method or device according to any of the preceding claims 1 to 31, wherein a combination of an acoustic sensor and / or a gas discharge tube and / or a field strength meter is used to optimize the operation of the radical reactor.

A method or device as claimed in any one of the preceding claims 1 to 35, wherein a direct voltage is applied to the electrodes on which the alternating voltage for the production of ozone is superimposed.

A method or device according to any one of the preceding claims 1 to 36, wherein the radical reactor is supplied with energy by means of batteries, rechargeable batteries or a battery.

A method or device according to any one of the preceding claims 1 to 36, wherein the radical reactor is supplied with energy by means of solar cells.

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 36, wherein the radical reactor is supplied with energy by means of a windmill.

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 36, wherein the radical reactor is supplied with energy by means of a turbine.

41. Method or device according to any of the preceding claims 1 to 36, wherein the radical reactor is supplied with energy by means of a microbial fuel cell.

Method or device according to one of the preceding claims 1 to 36, wherein the radical reactor is supplied with energy by means of a fuel cell.

43. A method or device according to any one of the preceding claims 1 to 36, wherein the radical reactor is supplied with energy by means of reverse electrodialysis.

45. A method or device according to any one of the preceding claims 1 to 44, wherein the feed of the radical reactor consists of at least hydrochloric acid and glycerol and wherein at least a part of the glycerol in the radical reactor is converted to dichlorohydrin.

A method or device according to any one of the preceding claims 1 to 44, wherein wood is upgraded in a tubular radical reactor.

A method or device according to any of the preceding claims 1 to 44 wherein organic molecules are chlorinated in the radical reactor by producing chlorine radicals.

A method or device according to any one of the preceding claims 1 to 44, wherein a radical polymerization is carried out in the radical reactor.

A method or device according to any of the preceding claims 1 to 44 wherein flammable gas is produced in the radical reactor by feeding air and organic waste to the reactor. 1035555