RU2010114790A

RU2010114790A - Способ непрерывного осуществления электрохимической реакции в суб- и сверхкритических флюидах и устройство для его проведения

Info

Publication number: RU2010114790A
Application number: RU2010114790/05A
Authority: RU
Inventors: Алексей Андреевич Брункин (RU); Алексей Андреевич Брункин
Original assignee: Алексей Андреевич Брункин (RU); Алексей Андреевич Брункин
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2011-10-20
Also published as: RU2442644C2

Abstract

1. Способ непрерывного осуществления электрохимической реакции, включающий подачу, по меньшей мере, одного потока исходного реагента и электрохимическую активацию в реакционной зоне электроразрядного реактора, отличающийся тем, что сначала !а) подают поток исходного реагента со сверхкритическим давлением флюида, затем ! б) осуществляют электрохимическую активацию указанного потока исходного реагента в зоне разряда (4) электроразрядного реактора электрическим разрядом анодной плотностью тока 0,1-200 кА/м2, предпочтительно 1-20 кА/м2 при субкритическом давлении флюида, с обеспечением в ней линейной скорости 0,1-500 м/с, предпочтительно 1-100 м/с, причем период времени, в течение которого происходит указанная электрохимическая активация с образованием множества парогазовых пузырьков кавитационной смеси, по существу составляет менее чем 60 с, предпочтительно менее чем 10 с, затем ! в) в зоне реакции (7) электроразрядного реактора резко снижают линейную скорость потока до 0,000001-0,5 м/с, предпочтительно до 0,0001-0,05 м/с, и при сверхкритическом давлении флюида, по существу в адиабатических условиях, осуществляют взаимодействие указанной кавитационной смеси, причем период времени, в течение которого происходит указанное взаимодействие, обеспечивающее коллапсирование парогазовых пузырьков с образованием реакционной смеси, по существу составляет менее чем 120 с, предпочтительно менее чем 20 с, затем ! г) дросселируют указанный поток реакционной смеси через редуцирующее устройство (10), причем одновременно степенью открытия редуцирующего устройства (10) сохраняют сверхкритическое давление флюида в зоне реакции (7) электроразрядного р

Claims

1. Способ непрерывного осуществления электрохимической реакции, включающий подачу, по меньшей мере, одного потока исходного реагента и электрохимическую активацию в реакционной зоне электроразрядного реактора, отличающийся тем, что сначала

а) подают поток исходного реагента со сверхкритическим давлением флюида, затем

б) осуществляют электрохимическую активацию указанного потока исходного реагента в зоне разряда (4) электроразрядного реактора электрическим разрядом анодной плотностью тока 0,1-200 кА/м², предпочтительно 1-20 кА/м² при субкритическом давлении флюида, с обеспечением в ней линейной скорости 0,1-500 м/с, предпочтительно 1-100 м/с, причем период времени, в течение которого происходит указанная электрохимическая активация с образованием множества парогазовых пузырьков кавитационной смеси, по существу составляет менее чем 60 с, предпочтительно менее чем 10 с, затем

в) в зоне реакции (7) электроразрядного реактора резко снижают линейную скорость потока до 0,000001-0,5 м/с, предпочтительно до 0,0001-0,05 м/с, и при сверхкритическом давлении флюида, по существу в адиабатических условиях, осуществляют взаимодействие указанной кавитационной смеси, причем период времени, в течение которого происходит указанное взаимодействие, обеспечивающее коллапсирование парогазовых пузырьков с образованием реакционной смеси, по существу составляет менее чем 120 с, предпочтительно менее чем 20 с, затем

г) дросселируют указанный поток реакционной смеси через редуцирующее устройство (10), причем одновременно степенью открытия редуцирующего устройства (10) сохраняют сверхкритическое давление флюида в зоне реакции (7) электроразрядного реактора.

2. Способ по п.1, в котором в качестве исходного реагента применяют любое органическое или неорганическое соединение.

3. Способ по п.1, в котором исходный реагент дополнительно предварительно нагревают с использованием наружного теплообмена, воздействием электрических или электромагнитных полей до температуры 20-300°С.

4. Способ по п.1, в котором дополнительно осуществляют активацию кавитационной смеси в статическом смесителе, установленным между зонами разряда (4) и реакции (7) электроразрядного реактора при субкритическом давлении флюида, в котором линейная скорость составляет 0,1-500 м/с, предпочтительно 1-100 м/с.

5. Способ по п.1, в котором поток реакционной смеси дросселируют в сепаратор с меньшим давлением.

6. Способ по п.1, в котором используют последовательный каскад электроразрядных реакторов, содержащий, по существу, взаимосвязанные зоны разряда (4) и реакции (7).

7. Устройство для непрерывного осуществления электрохимической реакции, содержащее средство подачи (1), по меньшей мере, одного потока исходного реагента, соединенное линией с впускным отверстием электроразрядного реактора; электроразрядный реактор, выполненный в виде цилиндрического корпуса (3) и коаксиально установленного внутри электрода (2), выведенного через диэлектрическую вставку (5) к источнику тока (6); редуцирующее устройство (10), соединенное с выпускным отверстием электроразрядного реактора, отличающееся тем, что электроразрядный реактор имеет две взаимосвязанные реакционные зоны: зону разряда (4), образованную трубчато-щелевым межэлектродным пространством между цилиндрическими ограничивающими поверхностями корпуса (3) и электрода (2), причем внутренние и наружные поверхности трубчато-щелевого межэлектродного пространства расположены эквидистантно на расстоянии друг от друга в радиальном направлении 0,00005-0,01 м, предпочтительно 0,001-0,003 м и зону реакции (7), образованную, по существу, внутренней полостью трубчатого пространства корпуса (3).

8. Устройство по п.7, в котором средство подачи (1) потока исходного реагента содержит насосный агрегат высокого давления.

9. Устройство по п.7, в котором средство подачи (1) потока исходного реагента содержит компрессорный агрегат высокого давления.

10. Устройство по п.7, в котором электрод (2) изготовлен из палладия или любого тугоплавкого металла.

11. Устройство по п.7, в котором дополнительно электрод (2) образует внутренний теплообменник.

12. Устройство по п.7, в котором расстояние между цилиндрическими поверхностями корпуса (3) электроразрядного реактора не превышает 0,15 м.

13. Устройство по п.7, в котором впускное отверстие в корпусе (3) электроразрядного реактора расположено тангенциально.

14. Устройство по п.7, в котором дополнительно корпус (3) электроразрядного реактора содержит охлаждающую рубашку.

15. Устройство по п.7, в котором в качестве источника питания (6) электроразрядного реактора используют электродуговой генератор постоянного или переменного тока.

16. Устройство по п.7, в котором в качестве источника питания (6) электроразрядного реактора используют высокочастотный генератор.

17. Устройство по п.7, в котором электроразрядный реактор содержит, по меньшей мере, одно измерительное средство (8) для контроля температуры в зоне реакции (7) и, по меньшей мере, одно средство регулирования температуры в зоне реакции (7), функционально связанное с измерительным средством (8) и источником питания (6).

18. Устройство по п.7, в котором электроразрядный реактор содержит, по меньшей мере, одно измерительное средство (9) для контроля давления в зоне реакции (7) и, по меньшей мере, одно средство регулирования редуцирующего устройства (10), функционально связанное с измерительным средством (9) и редуцирующим устройством (10).

19. Устройство по п.7, в котором редуцирующее устройство (10) содержит регулирующий вентиль или регулирующую форсунку.