RU2080172C1 - Method of initiation of physico-chemical reactions and gear for its realization - Google Patents
Method of initiation of physico-chemical reactions and gear for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2080172C1 RU2080172C1 RU93033743A RU93033743A RU2080172C1 RU 2080172 C1 RU2080172 C1 RU 2080172C1 RU 93033743 A RU93033743 A RU 93033743A RU 93033743 A RU93033743 A RU 93033743A RU 2080172 C1 RU2080172 C1 RU 2080172C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- reaction chamber
- chamber
- buffer chamber
- foil
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение может быть использовано для инициирования физико-химических реакций в газовой среде, в том числе для получения озона, при очистке газов от вредных примесей и другим путем воздействия на обрабатываемый газ пучком быстрых электронов. The invention can be used to initiate physicochemical reactions in a gaseous medium, including for producing ozone, when cleaning gases from harmful impurities and in another way by applying a beam of fast electrons to the gas being treated.
Известен способ генераций озона [1] в котором описана технология генерации озона путем воздействия пучком быстрых электронов на кислородосодержащий газ. A known method of generating ozone [1] which describes the technology of ozone generation by exposure to a beam of fast electrons on an oxygen-containing gas.
Известен генератор озона [2] Это устройство выбрано за прототип. Known ozone generator [2] This device is selected as a prototype.
В работе [1] описан способ, где обрабатываемый газ пропускается через реакционную камеру с большой скоростью (30 35 м/с), где облучается пучком быстрых электронов, что дает возможность насыщать газ озоном и может быть использовано для последующей очистки газа. In [1], a method is described where the gas being processed is passed through the reaction chamber at a high speed (30–35 m / s), where it is irradiated with a beam of fast electrons, which makes it possible to saturate the gas with ozone and can be used for subsequent gas purification.
В работе [2] описано устройство, в котором ускоритель электронов выполнен неподвижным и соприкасается с реакционной камерой вдоль оси по цилиндрической поверхности. В поверхности их соприкосновения выполнено окно, через которое пучки электронов проникают в реакционную камеру. In [2], a device is described in which the electron accelerator is stationary and is in contact with the reaction chamber along an axis along a cylindrical surface. A window is made in the surface of their contact through which electron beams penetrate into the reaction chamber.
Устройство [2] имеет значительные габариты, недостаточно надежно в работе, имеет невысокую мощность даже при значительных энергозатратах. Кроме того в [2] невозможно получить достаточно высокую степень очистки газа. The device [2] has significant dimensions, is not reliable enough in operation, and has low power even with significant energy consumption. In addition, in [2] it is impossible to obtain a sufficiently high degree of gas purification.
Технический результат предложенного способа и устройства состоит в повышении степени очистки при снижении энергозатрат, в уменьшении габаритов устройства и повышении надежности его работы. The technical result of the proposed method and device consists in increasing the degree of purification while reducing energy consumption, in reducing the dimensions of the device and increasing the reliability of its operation.
В предложенном способе это достигается тем, что обрабатываемый газ смешивают с водяным аэрозолем, облучают газ-инициатор пучком быстрых электронов и воздействуют на смесь обрабатываемого газа с водяным аэрозолем одновременно пучком быстрых электронов и облученным газом-инициатором и, кроме того, еще тем, что между воздействием одновременно на обрабатываемый газ пучком быстрых электронов и облученным газом-инициатором создают временные паузы. При этом в паузы между одновременным воздействием на обрабатываемый газ пучком быстрых электронов и облученным газом-инициатором воздействуют охлажденным газом-инициатором. In the proposed method, this is achieved by the fact that the gas to be treated is mixed with a water aerosol, the initiating gas is irradiated with a beam of fast electrons, and the mixture of the gas being treated with water aerosol is simultaneously exposed to a beam of fast electrons and an irradiated initiating gas, and, in addition, between By simultaneously applying a beam of fast electrons to the processed gas and irradiated initiator gas, temporary pauses are created. At the same time, in the pauses between the simultaneous exposure of the gas being processed by a beam of fast electrons and the irradiated initiator gas, a cooled initiator gas is exposed.
В устройстве для реализации способа указанные обстоятельства достигаются тем, что в устройство введена буферная камера, которая охватывает ускоритель, размещена между вакуумной камерой ускорителя и реакционной камерой, при этом буферная камера выполнена с отверстиями в стенке со стороны реакционной камеры. In the device for implementing the method, these circumstances are achieved by the fact that a buffer chamber is inserted into the device, which covers the accelerator, located between the vacuum chamber of the accelerator and the reaction chamber, while the buffer chamber is made with holes in the wall from the side of the reaction chamber.
Кроме того, тем, что реакционная камера размещена внутри буферной камеры, снаружи которой размещен ускоритель электронов. In addition, the fact that the reaction chamber is located inside the buffer chamber, on the outside of which the electron accelerator is placed.
Кроме того, тем, что реакционная камера размещена снаружи буферной камеры, а ускоритель внутри буферной камеры. In addition, the fact that the reaction chamber is located outside the buffer chamber, and the accelerator inside the buffer chamber.
Кроме того, тем, что в стенке буферной камеры со стороны реакционной камеры выполнены отверстия, закрытые фольгой, при этом расстояние этих отверстий до отверстий в стенке буферной камеры приближено к их диаметру. In addition, the holes in the wall of the buffer chamber from the side of the reaction chamber are covered by a foil, while the distance of these holes to the holes in the wall of the buffer chamber is close to their diameter.
Кроме того, тем, что стенка буферной камеры со стороны реакционной камеры выполнена из фольги. In addition, the fact that the wall of the buffer chamber from the side of the reaction chamber is made of foil.
Кроме того, тем, что на стенку буферной камеры со стороны реакционной камеры нанесено покрытие, вызывающее вторичную электронную эмульсию. In addition, by coating the wall of the buffer chamber from the side of the reaction chamber, causing a secondary electronic emulsion.
На фиг. 1 представлено предложенное устройство, которое для наглядности показано в виде прозрачной модели; на фиг. 2 конструктивная схема устройства. In FIG. 1 presents the proposed device, which for clarity is shown in the form of a transparent model; in FIG. 2 structural diagram of the device.
Устройство содержит реакционную камеру 1, которая предназначена для очистки обрабатываемого газа в результате инициируемых химических реакций, и ускоритель 2 электронов. The device comprises a
Ускоритель 2 электронов предназначен для облучения обрабатываемого газа потоком быстрых электронов и содержит катод 3 с электродами 4 и охватывающую катод 3 вакуумную камеру 5, корпус которой выполнен из фольги на каркасе из титана или сплава алюминия и бериллия. The
Буферная камера 6 предназначена для подачи газа-инициатора внутрь реакционной камеры 1. Размещение буферной камеры 6 между фольгой корпуса вакуумной камеры 5 ускорителя 2 и реакционной камерой 1 необходимо для изолирования тонкой фольги корпуса вакуумной камеры 5 от воздействия агрессивной среды реакционной камеры 1. Ускоритель 2 электронов может быть размещен внутри буферной камеры 6, а реакционная камера 1 при этом охватывает буферную камеру 6. The
Ускоритель 2 электронов может располагаться снаружи буферной камеры 6 (охватывать ее), а реакционная камера 1 при этом располагается внутри буферной камеры 6. Но всегда буферная камера 6 размещена между фольгой корпуса вакуумной камеры 5 и реакционной камерой 1. The
В стенке буферной камеры 6 со стороны реакционной камеры 1 выполнены отверстия 7, которые предназначены для подачи газа-инициатора и пучков ускоренных электронов ускорителя 2 в реакционную камеру 1.
В том случае, если при обработке газ-реагент не образует агрессивную среду, то эта стенка буферной камеры 6 с отверстиями 7 может быть выполнена из фольги. In the event that during processing the reactant gas does not form an aggressive environment, then this wall of the
В стенке буферной камеры 6 со стороны реакционной камеры 1 выполнены отверстия 8, закрытые фольгой (из титана, алюминия или бериллия), которые предназначены для попадания в реакционную камеру потока быстрых электронов. In the wall of the
Кроме этого, на внутренней поверхности стенки буферной камеры 6 с отверстиями 7 может быть нанесено покрытие, вызывающее вторичную электронную эмиссию, для создания дополнительных потоков электронов в буферной камере 6. In addition, on the inner surface of the wall of the
Патрубки 9, 10 предназначены для подачи обрабатываемого газа внутрь реакционной камеры 1, а патрубки 11, 12 для отвода очищенного газа. Стенки реакционной камеры выполнены утолщенными, поэтому устройство обладает самозащищенностью к излучению во внешнее пространство.
Способ заключается в следующем. The method is as follows.
В очищаемый газ вводится водяной аэрозоль в составе 5% от объема газа (размер капель 10 30 мм). Эта смесь подается в реакционную камеру 1 через патрубки 9 и 10. В буферную камеру 6 подается газ-инициатор, например, воздух, который подвергается облучению от ускорителя 2 электронов. Воздух при необходимости охлажден. В буферной камере 6 под действием потоков ускоренных электронов возникают примеси синглентных (возбужденных) атомов кислорода, а также молекулы озона O3.A water aerosol of 5% of the gas volume (
В результате комбинированного воздействия озоном и пучками ускоренных электронов в присутствии водяного аэрозоля улучшается степень очистки. The combined effect of ozone and accelerated electron beams in the presence of a water aerosol improves the degree of purification.
В реакционной камере 1 образуются азотная и серная кислоты (HNO3 и H2SO4), которые конденсируются и собираются на выходе реакционной камеры 1. Путем добавления аммиака или аммиачной воды смесь азотной и серной кислот можно превратить в твердое вещество NH4NO3 и NH4NO3•(NH4)2SO4, которое собирается путем преципитации на стенках специальной камеры (не показана).In the
Между воздействиями на смесь обрабатываемого газа с водяным аэрозолем пучком быстрых электронов и одновременно облученным газом-инициатором устанавливают временные паузы, которые необходимы для регулирования технологии очистки. Эта величина может изменяться от микросекунд до 1 с. Кроме этого, во время временных пауз в реакционную камеру 1 может поступать при необходимости охлажденный газ-инициатор. Between actions on the mixture of the gas to be treated with water aerosol by a beam of fast electrons and simultaneously irradiated with the initiating gas, temporary pauses are established, which are necessary for regulating the cleaning technology. This value can vary from microseconds to 1 s. In addition, during temporary pauses in the
В таблице приведены параметры, полученные в результате применения предложенного способа, на примере очистки отходящих газов ТЭЦ в сравнении с параметрами известного способа. The table shows the parameters obtained as a result of the application of the proposed method, for example, purification of exhaust gases of a thermal power plant in comparison with the parameters of the known method.
В таблице степень очистки газа (η) характеризуется отношением
где Cвх концентрация вредных примесей (окислов азота и серы) в составе газа на входе реакционной камеры;
Cвых концентрация вредных примесей (окислов азота и серы) в составе газа на выходе из реакционной камеры.In the table, the degree of gas purification (η) is characterized by the ratio
where C in is the concentration of harmful impurities (nitrogen and sulfur oxides) in the gas composition at the inlet of the reaction chamber;
C o concentration of harmful impurities (oxides of nitrogen and sulfur) in the gas at the outlet of the reaction chamber.
Приведенные в таблице результаты позволяют сделать вывод, что с помощью предложенного способа степень очистки газов повышается в 2 раза по сравнению с очисткой газов способом озонирования, описанном в прототипе. The results in the table allow us to conclude that using the proposed method, the degree of gas purification is increased by 2 times compared with gas purification by the ozonation method described in the prototype.
Устройство для реализации способа работает следующим образом. A device for implementing the method works as follows.
Ускоритель 2 электронов создает мощные радиально направленные пучки ускоренных электронов, энергия которых ≈ 300 500 (кэВ). Эти пучки быстрых электронов ускоряются в вакуумной камере 5, проходят сквозь фольгу ее корпуса и попадают в буферную камеру 6. Ускоритель 2 электронов может работать в двух режимах:
с постоянным высоким напряжением на электроде 4 анодной сетке (спирали). Величина напряжения ≈ 300 500 кВ;
в форме коротких импульсов длительностью ≈ 10-7 - 10-6 с с максимальным (амплитудным) значением ускоряющего напряжения (≈ 300 500 кВ).The 2 electron accelerator creates powerful radially directed beams of accelerated electrons, whose energy is ≈ 300 500 (keV). These beams of fast electrons are accelerated in the
with a constant high voltage on the electrode 4 of the anode grid (spiral). Voltage value ≈ 300 500 kV;
in the form of short pulses with a duration of ≈ 10 -7 - 10 -6 s with a maximum (amplitude) value of the accelerating voltage (≈ 300 500 kV).
Внутрь буферной камеры 6 подается газ-инициатор, который может быть при необходимости охлажден. В качестве газа-инициатора могут использоваться воздух, кислород, азот, инертные газы и др. Под действием потока быстрых электронов ускорителя 2 газ-инициатор облучается, и в нем возникают свободные радикалы или возбужденные атомы (молекулы), например, синглетного кислорода или молекул озона (в случае использования в качестве газа-инициатора воздуха, кислорода). При нанесении на внутреннюю поверхность стенки покрытия, например, медно-бериллиевого эмиттера, вызывающего вторичную эмиссию, эффект облучения газа-инициатора увеличивается. Облученный газ-инициатор под небольшим избыточным давлением выходит через отверстия 7 буферной камеры 6 в реакционную камеру 1. Через эти же отверстия 7 и отверстия 8, закрытые фольгой, в реакционную камеру 1 поступают пучки быстрых электронов. Отверстия 8, закрытые фольгой, хотя и находятся в агрессивной среде реакционной камеры, не подвергаются большой опасности, поскольку их можно сделать близко расположенными к выходным отверстиям 7 на расстоянии, приближенном к диаметру отверстия 8, и при движении газового потока вдоль реакционной камеры пристеночный слой газа-инициатора защищает фольгу от действия агрессивной среды. An initiator gas is supplied inside the
В том случае, если стенки буферной камеры 6 выполнены из фольги, то пучки быстрых электронов проходят через всю поверхность буферной камеры 6, что улучшает степень очистки. In that case, if the walls of the
Через отверстия 7, 8 в реакционную камеру 1 поступают облученный газ-инициатор и пучки быстрых электронов, которые создаются одним и тем же ускорителем электронов. Through
Через патрубки 9, 10 в реакционную камеру 1 поступает смесь очищаемого газа с водным аэрозолем. Through
Таким образом, в реакционной камере в результате комбинированного воздействия озоном (полученным при облучении газа-инициатора) и пучком ускоренных электронов в присутствии водного аэрозоля проходит окончательная очистка обрабатываемого газа. При этом в предложенном способе и устройстве степень очистки газа (η) повышается ≈ в 2 раза по сравнению с прототипом. Thus, in the reaction chamber as a result of combined exposure to ozone (obtained by irradiating the initiator gas) and a beam of accelerated electrons in the presence of an aqueous aerosol, the final purification of the treated gas takes place. Moreover, in the proposed method and device, the degree of gas purification (η) increases ≈ 2 times in comparison with the prototype.
Положительный эффект предложенного устройства состоит в возможности инициировать физико-химические реакции в реакционной камере одним и тем же ускорителем электронов, но двумя путями -облученным газом-инициатором (в результате облучения которого получается озон) и пучком быстрых электронов. Это приводит к улучшению степени очистки и ≈ в 2 раза выше по сравнению с прототипом. A positive effect of the proposed device consists in the ability to initiate physicochemical reactions in the reaction chamber with the same electron accelerator, but in two ways — an irradiated initiator gas (which results in ozone being irradiated) and a beam of fast electrons. This leads to an improvement in the degree of purification and ≈ 2 times higher compared to the prototype.
Очевидно, что при этом упрощается устройство, значительно сокращаются его габариты и повышается надежность работы. It is obvious that this simplifies the device, significantly reduces its dimensions and increases the reliability of the work.
Кроме того, расположение буферной камеры между реакционной камерой и ускорителем электронов предохраняет фольгу корпуса вакуумной камеры и повышает надежность работы устройства. In addition, the location of the buffer chamber between the reaction chamber and the electron accelerator protects the foil of the vacuum chamber body and increases the reliability of the device.
Выбор расстояния между отверстиями, закрытыми фольгой, и отверстиями для прохода газа-инициатора, приближенным к их диаметру, также дает возможность повысить надежность работы устройства. The choice of the distance between the holes closed by the foil and the holes for the passage of the initiator gas, close to their diameter, also makes it possible to increase the reliability of the device.
Введение в способ работы временных пауз дает возможность регулировать технологию очистки. Introduction to the method of operation of temporary pauses makes it possible to adjust the cleaning technology.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93033743A RU2080172C1 (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Method of initiation of physico-chemical reactions and gear for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93033743A RU2080172C1 (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Method of initiation of physico-chemical reactions and gear for its realization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93033743A RU93033743A (en) | 1997-01-27 |
RU2080172C1 true RU2080172C1 (en) | 1997-05-27 |
Family
ID=20144204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93033743A RU2080172C1 (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Method of initiation of physico-chemical reactions and gear for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2080172C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006132561A1 (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Obschestvo Ogranichennoi Otvetstvennostju 'ksm-Engineering' | Chlorine production method |
-
1993
- 1993-06-30 RU RU93033743A patent/RU2080172C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент США N 4167466, кл. C 01В 13/10, 1979. 2. Патент США N 4095115, кл. С 01В 13/00, 1978. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006132561A1 (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Obschestvo Ogranichennoi Otvetstvennostju 'ksm-Engineering' | Chlorine production method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Urashima et al. | Reduction of NO/sub x/from combustion flue gases by superimposed barrier discharge plasma reactors | |
US5693195A (en) | Method of irradiation with electron beams | |
JP4322728B2 (en) | Water treatment system | |
US20050189278A1 (en) | Apparatus for decomposing organic matter with radical treatment method using electric discharge | |
JP3329386B2 (en) | Method and apparatus for removing SO2 and NOx from combustion flue gas | |
JPS60221566A (en) | Thin film forming device | |
JP4923364B2 (en) | Reactive gas generator | |
RU2080172C1 (en) | Method of initiation of physico-chemical reactions and gear for its realization | |
JP4904650B2 (en) | Material processing equipment | |
JPS6340705A (en) | Method and device for producing ozone by photocatalyst | |
CN1513753A (en) | Method of producing sulfuric acid using hydroxg oxidation of sulfur dioxide | |
Spedding | Chemical synthesis by gas-phase discharge | |
JP5099375B2 (en) | Exhaust gas treatment method by electron beam irradiation | |
Denisov et al. | Influence of the parameters of a pulsed electron beam on the removal of nitrogen oxides from flue gases | |
RU2080171C1 (en) | Gear to initiate physico-chemical reactors | |
JPH06100301A (en) | Ozonizer | |
Baranchicov et al. | Plasma-catalysis SO2 oxidation in an air stream by a relativistic electron beam and corona discharge | |
Baranchicov et al. | Investigation of SO2 oxidation in humid air stream by high current density pulsed electron beam | |
RU2019498C1 (en) | Process for preparing sulfuric acid from sulfur dioxide- containing waste gases | |
JP2001058184A (en) | Method and apparatus for treating harmful substance | |
EP4230320A1 (en) | Method for low-temperature transformation of domestic waste | |
Kuznetsov et al. | Using a radially divergent e-beam accelerator to irradiate flue gases | |
JP4385131B2 (en) | Gas reactor | |
RU93033743A (en) | METHOD FOR INITIATING PHYSICAL AND CHEMICAL REACTIONS AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD | |
RU2064815C1 (en) | Plasmochemical reactor for cleaning air from sulfur and nitrogen oxides |