RU2093459C1

RU2093459C1 - Method of ozone production

Info

Publication number: RU2093459C1
Application number: RU95107411A
Authority: RU
Inventors: И.М. Уланов; А.С. Васильковская
Original assignee: Уланов Игорь Максимович; Васильковская Анна Сергеевна; Институт теплофизики СО РАН
Priority date: 1995-05-10
Filing date: 1995-05-10
Publication date: 1997-10-20
Also published as: RU95107411A

Abstract

FIELD: ozone production with the help of electric discharge. SUBSTANCE: method includes supply of oxygen by sections into reaction zone of plasma generator of transformer type. Treatment of oxygen with electrodeless induction discharge. Formed ozone is treated in vortex flow of oxygen and withdrawn from reaction zone by sections. EFFECT: higher economic efficiency and productivity. 1 dwg

Description

Изобретение относится к плазмохимии, в частности к технологии синтеза озона из кислорода с помощью электрического разряда. The invention relates to plasma chemistry, in particular to a technology for the synthesis of ozone from oxygen using an electric discharge.

Известен способ получения озона в плазмотроне трансформаторного типа, включающий подачу кислорода в зону реакции, воздействие на него безэлектродным разрядом с последующим выводом образующегося озона. Недостатками известного способа являеются невысокий выход озона и значительные удельные энергозотраты. A known method of producing ozone in a plasma torch of a transformer type, comprising supplying oxygen to the reaction zone, exposing it to an electrodeless discharge, followed by withdrawal of the generated ozone. The disadvantages of this method are the low yield of ozone and significant specific energy consumption.

В основу предлагаемого изобретения положена задача увеличения выхода озона с единичной установки и уменьшение удельных энергозатрат. The basis of the invention is the task of increasing the output of ozone from a single installation and reducing specific energy consumption.

Это достигается тем, что в способе получения озона в плазмотроне трансформаторного типа, включающем подачу кислорода в зону реакции без электродным индукционным разрядом с последующим выводом образующегося озона, согласно изобретению подачу кислорода и вывод озона осуществляют посекционно, причем озон перед выводом из зоны реакции закаливают в вихревом потоке кислорода. This is achieved by the fact that in the method for producing ozone in a transformer type plasma torch, comprising supplying oxygen to the reaction zone without electrode induction discharge, followed by outputting the generated ozone, according to the invention, the oxygen supply and removal of ozone are carried out in sections, and the ozone is quenched before being withdrawn from the reaction zone in a vortex oxygen flow.

Применение замкнутых, безэлектродных индукционных разрядов и вихревой стабилизации позволяет, во-первых, получить длинные плазменные шнуры (до 5м) с малой теплонапряженностью на единицу длины, во-вторых, быстро производить закалку получающегося озона, выводят его из зоны реакции за счет вихревого движения кислорода, в-третьих, увеличить выход озона, так как он будет получатся не только за счет возбуждения и распада молекул кислорода электронами, но и при поглощении УФ-излучения (кислород имеет сильные линии излучения в области 1000- 1300 А). The use of closed, electrodeless induction discharges and vortex stabilization allows, firstly, to obtain long plasma cords (up to 5 m) with low heat stress per unit length, and secondly, to quickly quench the resulting ozone, remove it from the reaction zone due to the vortex movement of oxygen thirdly, to increase the yield of ozone, since it will be obtained not only due to the excitation and decay of oxygen molecules by electrons, but also when absorbing UV radiation (oxygen has strong emission lines in the region of 1000–1300 A).

Способ поясняется чертежом. The method is illustrated in the drawing.

Трансформаторный плазмотрон содержит трансформатор (1), выполненный из одного или нескольких отдельных магнитопроводов с первичной обмоткой(2) и замкнутую разрядную камеру (3), охватывающую сердечник трансформатора. Разрядная камера изготавливается из отдельных металлических секций, охлаждаемых водой и разделенных изоляцией прокладками (4). Каждая секция имеет узлы ввода кислорода (5) и вывода получаемой смеси кислорода с озоном (6). Ввод кислорода осуществляется перед сужением диаметра разрядной камеры. Вихревое движение кислорода практически не позволяет ему перетекать из одной секции в другую. Так как индукционный разряд при атмосферном давлении и выше всегда контрагирован, то диаметр плазменный камеры должен быть всегда значительно больше диаметра плазменного шнура, т.е. плазменный шнур окружен вращающимся потоком холодного кислорода. Получающийся озон на периферии плазменного шнура, как более тяжелый газ, отбрасывается в холодный слой и далее к стенке водоохлаждаемой камеры, где происходит его быстрая закалка. Закалка озона необходима ввиду того, что он быстро разлагается при 80-100^oC. Для предотвращения этого озон необходимо быстро охладить, т.е. закалить, до максимально возможной низкой температуры. Длина секции разрядной камеры выбирается в зависимости от тока разряда, вихревой и продольной скорости и расхода кислорода.The transformer plasmatron contains a transformer (1) made of one or more separate magnetic circuits with a primary winding (2) and a closed discharge chamber (3), covering the transformer core. The discharge chamber is made of separate metal sections cooled by water and separated by insulation with gaskets (4). Each section has nodes for oxygen input (5) and output of the resulting mixture of oxygen with ozone (6). Oxygen is introduced before the diameter of the discharge chamber is narrowed. The vortex movement of oxygen practically does not allow it to flow from one section to another. Since the induction discharge at atmospheric pressure and above is always contracted, the diameter of the plasma chamber must always be significantly larger than the diameter of the plasma cord, i.e. the plasma cord is surrounded by a rotating stream of cold oxygen. The resulting ozone at the periphery of the plasma cord, as a heavier gas, is discarded into the cold layer and further to the wall of the water-cooled chamber, where it rapidly quenches. Ozone quenching is necessary because it rapidly decomposes at 80-100 ^o C. To prevent this, ozone must be cooled rapidly, i.e. harden to the lowest possible temperature. The length of the section of the discharge chamber is selected depending on the discharge current, eddy and longitudinal velocity, and oxygen consumption.

Таким образом, использование изобретения имеет следующие преимущества. Thus, the use of the invention has the following advantages.

1. Применение безэлектродных индукционных разрядов трансформаторного типа позволяет создавать принципиально новые установки для получения озона. При этом удается существенно упростить и уменьшить габариты озонаторных установок, значительно уменьшить энергозатраты на производство 1 кг озона и увеличить выход озона с единичной установки. 1. The use of electrodeless induction discharges of a transformer type allows you to create a fundamentally new installation for the production of ozone. At the same time, it is possible to significantly simplify and reduce the dimensions of ozonation plants, significantly reduce energy consumption for the production of 1 kg of ozone and increase the output of ozone from a single installation.

2. Отсутствие электродов позволяет значительно увеличить срок службы озонаторных установок и упростить условия их эксплуатации. 2. The absence of electrodes can significantly increase the life of ozonation plants and simplify the conditions for their operation.

Claims

A method of producing ozone in a transformer type plasma torch, comprising supplying oxygen to the reaction zone, exposing it to an electrodeless induction discharge, followed by withdrawing the generated ozone, characterized in that the oxygen supply and withdrawing of ozone are carried out in sections, and the ozone is quenched in the eddy stream before being withdrawn from the reaction zone oxygen.