RU2505336C2 - Способ и устройство для проведения процесса и реакции в камере с применением нескольких резонансных структур - Google Patents

Способ и устройство для проведения процесса и реакции в камере с применением нескольких резонансных структур Download PDF

Info

Publication number
RU2505336C2
RU2505336C2 RU2010115766/07A RU2010115766A RU2505336C2 RU 2505336 C2 RU2505336 C2 RU 2505336C2 RU 2010115766/07 A RU2010115766/07 A RU 2010115766/07A RU 2010115766 A RU2010115766 A RU 2010115766A RU 2505336 C2 RU2505336 C2 RU 2505336C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reaction
carrying
electromagnetic
volume
generators
Prior art date
Application number
RU2010115766/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010115766A (ru
Inventor
Вассилли П. ПРУДКИЙ
Кирк МАКНИЛ
Джо Майкл ЯРБОРО
Original Assignee
Рф Таммим Текнолоджиз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рф Таммим Текнолоджиз, Инк. filed Critical Рф Таммим Текнолоджиз, Инк.
Publication of RU2010115766A publication Critical patent/RU2010115766A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2505336C2 publication Critical patent/RU2505336C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/06—Separation of liquids from each other by electricity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0205—Separation of non-miscible liquids by gas bubbles or moving solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122—Incoherent waves
    • B01J19/126—Microwaves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122—Incoherent waves
    • B01J19/129—Radiofrequency
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/12—Processes employing electromagnetic waves
    • B01J2219/1203—Incoherent waves
    • B01J2219/1206—Microwaves
    • B01J2219/1209—Features relating to the reactor or vessel
    • B01J2219/1212—Arrangements of the reactor or the reactors
    • B01J2219/1215—Single reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/12—Processes employing electromagnetic waves
    • B01J2219/1203—Incoherent waves
    • B01J2219/1206—Microwaves
    • B01J2219/1287—Features relating to the microwave source
    • B01J2219/129—Arrangements thereof
    • B01J2219/1296—Multiple sources

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области обработки материалов посредством электромагнитной энергии. Описаны способ и устройство, содержащее множество электромагнитных резонансных структур, связанных с общим объемом для проведения процесса или реакции таким образом, что поддерживается резонанс каждой структуры, наряду с тем, что объем для проведения процесса или реакции является частью каждой резонансной структуры. Вместе с этим каждая резонансная структура согласована с соответствующим ей электромагнитным генератором. Такое устройство предоставляет возможность каждому генератору и его системе доставки функционировать при номинальной мощности при суммировании всех мощностей, происходящем в общем объеме для проведения процесса или реакции. В различных вариантах осуществления этого изобретения разные электромагнитные генераторы могут работать при одинаковых или разных частотах. Разные резонансные структуры могут быть одномодовыми или многомодовыми или же сочетанием одномодового и многомодового режимов. Разные резонансные структуры могут быть расположены пространственно упорядоченным образом, чтобы соединить множество структур с объемом для проведения процесса или реакции. Технический результат - повышение выходной мощности реакционной камеры. 11 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится в основном к обработке или взаимодействию материалов. Изобретение особенно полезно при применении электромагнитной энергии для стимулирования химического процесса или реакции, такой как разрыв химических связей в больших молекулах, и будет описано в отношении такого применения, хотя предполагаются и другие выгодные типы применения. Примером является разрыв молекулярных связей в длинных углеводородных цепях, так что могут быть образованы углеводороды с более короткой цепью и меньшей молекулярной массой. Такая обработка может, например, доводить тяжелую, вязкую нефть до менее вязкой консистенции, так что она может более простым образом транспортироваться по трубе.
Материалы на нефтяной основе являются неотъемлемой составляющей мировой экономики и спрос топлива на нефтяной основе и продуктов на нефтяной основе увеличивается. Поскольку спрос возрастает, то имеется потребность в эффективном и экономически выгодном извлечении материалов на нефтяной основе, чтобы удовлетворить этот спрос. При этом было бы выгодно не только иметь возможность извлекать материалы на нефтяной основе из толщи пород, но и возвращать в оборот потребительские продукты, чтобы повторно использовать эти материалы на нефтяной основе.
Мировое потребление нефти оценивается как превышающее семьдесят миллионов баррелей в день и возрастающее. Соответственно, имеется потребность в достаточных поставках нефти. Битуминозные пески, нефтеносные пески и нефтеносные сланцы содержат большие количества нефти, однако извлечение нефти из этих материалов является дорогим и трудоемким процессом.
Откачивание тяжелой нефти из нефтеносных песков затруднено. Обычно вплоть до 30% по объему растворителя или разбавителя должно быть добавлено к такой нефти, чтобы снизить ее вязкость до степени, достаточной для прокачивания через трубопроводы. Это увеличивает затраты почти на 15% для барреля нефти при современных ценах. Соответственно, возможность экономичного разрыва некоторых молекулярных связей, чтобы сделать нефть менее вязкой, могла бы оказать значительное влияние на извлечение полезных продуктов из нефтеносных песков. Другой проблемой, важность которой возрастает все в большей степени, является захоронение токсичных отходов. Обычно, чтобы сделать отходы безвредными, требуется разрыв химических связей в отходах и, возможно, добавление других веществ, чтобы образовать новые связи.
Уровень техники
Для известного уровня техники известно, что процесс или реакция в объеме могут быть возбуждены в резонансной электромагнитной структуре со связанным с ней электромагнитным генератором. Структура обычно является многомодовой (т.е. с несколькими пространственными модами). Микроволновая печь является примером такого устройства.
Резонансная структура может также быть одномодовой структурой, в которой единственная частота резонансной в единственной пространственной моде. Одномодовая резонансная структура меньше многомодовой резонансной структуры и не может манипулировать такой большой входной мощностью. Во многих видах применения желательно создавать плазму в объеме для проведения процесса или реакции, и, как правило, в одномодовой резонансной структуре проще создавать стабильную плазму и поддерживать согласование с генератором и системой доставки мощности.
Также известно, что реакция или процесс в объеме могут быть возбуждены в многомодовой резонансной структуре, связанной с несколькими электромагнитными генераторами. Например, в патенте США № 7227097 описывается устройство с применением нескольких генераторов, связанных с обычной многомодовой резонансной структурой, с плазмой, создаваемой в общем объемном резонаторе. Эта конфигурация обладает тем преимуществом, что допускает применение большей входной мощности, однако многомодовый объемный резонатор существенно более чувствителен к флуктуациям плазмы. Согласование и эксплуатация электромагнитных генераторов и их соответствующих систем доставки мощности также затруднены в этой конфигурации. Имеется также больше соединений с разными генераторами из-за нестабильности плазмы.
Возможно также наличие нескольких генераторных входов в одномодовую резонансную структуру, однако в одномодовой конфигурации потребовалось бы, чтобы каждый генератор имел одну и ту же частоту и фазу, и резонансная структура ограничивалась бы величиной мощности, которая могла бы быть к ней приложена.
Сущность изобретения
Согласно настоящему изобретению предложена система, т.е. способ и устройство для обработки объема для проведения процесса или реакции несколькими электромагнитными генераторами. Это выполняется приложением выходной мощности нескольких электромагнитных генераторов к соответствующим резонансным структурам, при этом множество резонансных структур связаны с общим объемом для проведения процесса или реакции. Данное изобретение также предусматривает согласование и настройку электромагнитных генераторов с их соответствующими резонансными структурами, регулирование мощности, вводимой в каждую резонансную структуру, и регулирование фазы любых подаваемых мощностей, которые имеют одну и ту же резонансную частоту. Разные резонансные структуры располагаются таким образом, что объем для проведения реакции или процесса является частью каждой резонансной структуры. Объем для проведения реакции или процесса содержится в камере для проведения процесса или реакции внутри реакционного резервуара, на котором закреплены резонансные структуры и соответствующие генераторы.
В этой конфигурации генераторы могут иметь разные частоты и фазы и, тем не менее, быть согласованными с общим объемом для проведения процесса или реакции. Лишь объем для проведения процесса или реакции ограничивает входную мощность. Все резонансные структуры остаются согласованными с их соответствующими генераторами, в то время как все они одновременно связаны с общим объемом для проведения реакции. Таким образом, данная система объединяет преимущества нескольких подводов мощности и увеличенной стабильности посредством того, что каждый генератор связан со своей собственной резонансной структурой, при этом каждая резонансная структура, в свою очередь, связана с общим объемом для проведения процесса или реакции.
В одном из аспектов данное изобретение применяет электромагнитную энергию, чтобы разорвать молекулярные связи и тем самым уменьшить большие молекулы, разделив их на меньшие составные части. В качестве примера данное изобретение применяет электромагнитную энергию, чтобы снизить вязкость тяжелой нефти таким образом, что она может более простым образом транспортироваться по трубопроводу. Особенностью этого изобретения является то, что оно делает возможным применение нескольких электромагнитных генераторов к общему объему для проведения реакции или процесса, при этом каждый генератор связан со своей собственной резонансной структурой, предоставляя, тем самым, электромагнитные поля большей величины, и каждая резонансная структура связана с общим объемом для проведения процесса или реакции. В дополнение к обработке или разрыву молекулярных связей в тяжелой нефти (известному в промышленности как «крекинг»), это изобретение применимо к любому процессу или реакции, требующим применения электромагнитной энергии. Это включает, например, разложение токсичных отходов, а также другие процессы, в которых не требуется разрывать химические связи, а необходимо лишь, например, протравить поверхность, получить керамику или приложить теплоту к объему.
Другим применением этого изобретения является очистка, разложение, ликвидация или обезвреживание различных отходов, включая токсичные отходы. Поскольку входная мощность ограничивается лишь самим веществом, участвующим в процессе или реакции, то могут быть достигнуты очень высокие температуры, предоставляющие, например, возможность разрыва связей с очень высокой энергией.
Предусмотрены также другие варианты осуществления. В зависимости от вида применения, резонансные структуры могут быть одномодовыми или многомодовыми. Разные генераторы могут иметь разные частоты, если это необходимо, и разные фазы могут потребоваться, если некоторые или все генераторы функционируют при одной и той же частоте. Это, наряду с пространственным расположением резонансных структур по отношению к объему для проведения процесса или реакции, предоставляет возможность подачи мультичастотной мощности в объем для проведения процесса или реакции, вместе с электрическим и/или магнитным полями, и создания вращающегося электрического или магнитного поля любой ориентации в объеме для проведения процесса или реакции. Уровни выхода могут быть такими высокими или такими низкими, как это необходимо для содействия протеканию конкретного процесса или реакции. В дополнение к этому, к объему для проведения процесса или реакции может быть приложено статическое (постоянного тока) электрическое и/или магнитное поле.
Несмотря на то, что данное изобретение может быть применено для создания плазмы, оно может быть также применено для газов, жидкостей, твердотельных материалов или комбинаций нескольких фаз в объеме для проведения процесса или реакции. В одном из вариантов осуществления материал процесса или реакции может находиться во взвешенном состоянии в среде-носителе, такой как газ или растворитель, или катализатор. Также могут быть применены добавки для более эффективного поглощения электромагнитного излучения.
В другом варианте осуществления резонансные структуры могут быть расположены так, и входные мощности и фазы контролироваться таким образом, чтобы данная компоновка создавала вращающееся электрическое или магнитное поле внутри реакционной камеры. Вращающееся электрическое или магнитное поле может предоставлять преимущества при некоторых процессах или реакциях.
Процесс создания вращающегося электрического поля в реакционном объеме с помощью единственного электромагнитного генератора раскрыт, например, в патенте США № 4792732. В данном прототипе электрическое поле перпендикулярно осевой линии реакционного резервуара. В одном из вариантов осуществления данного изобретения применяется множество электромагнитных генераторов и разные резонансные структуры расположены таким пространственным образом и настроены электрически так, чтобы создавать вращающееся электрическое поле любой ориентации по отношению к осевой линии объема для проведения процесса или реакции. В другом варианте осуществления множество резонансных структур может быть расположено последовательно вдоль реакционной камеры, чтобы обеспечить последовательную обработку или выполнение стадий реакции. Такие последовательные расположения могут также быть применены параллельным образом, чтобы увеличить производительность реакции или процесса.
В другом варианте осуществления изобретение может также применять дополнительные источники плазмы. Кроме того, один или множество катализаторов или газов могут инжектироваться или смешиваться, чтобы улучшить различные реакции, протекающие в объеме для проведения процесса или реакции.
В еще одном варианте осуществления изобретение может также применять устройство для инициирования образования плазмы, когда газ, пар или тонкораспыленная жидкость находится в объеме для проведения процесса или реакции.
Подводя итог вышесказанному, данное изобретение использует множество электромагнитных генераторов, связанных с несколькими резонансными структурами, которые, в свою очередь, связаны с реакционной камерой, так что объем для проведения реакции или процесса становится общей нагрузкой для каждой из нескольких резонансных структур. Это предоставляет множество преимуществ, включающих:
1. Мощность не ограничивается выходной мощностью единственного генератора, его системой доставки мощности или его резонансной структурой. Поскольку мощность от нескольких генераторов суммируется в объеме для проведения процесса или реакции, этот объем является единственным фактором, ограничивающим мощность, которая может быть доставлена какой бы то ни было нагрузке в объеме для проведения процесса или реакции.
2. Каждый генератор согласован со своей собственной резонансной структурой, и разные генераторы могут иметь одинаковые или разные частоты.
3. Разные пространственные и фазовые компоновки могут связывать электрическое поле или магнитное поле с объемом для проведения процесса или реакции.
4. Вращающееся электрическое или магнитное поле может быть создано в объеме для проведения процесса или реакции при любой ориентации.
5. Множество резонансных структур может быть распределено вдоль объема для проведения процесса или реакции для последовательной обработки или выполнения стадий реакции.
6. Множество групп последовательных резонансных структур может быть применено параллельно, чтобы увеличить производительность процесса или реакции.
7. Индивидуальные резонансные структуры уменьшают взаимодействие между несколькими генераторами, связанными с одним и тем же объемом для проведения процесса или реакции.
8. В случае одномодовых резонансных структур плазма имеет тенденцию к поддержанию в более стабильном состоянии, поскольку имеется лишь одна резонансная пространственная мода, и не могут быть возбуждены различные моды более высокого порядка. Данное изобретение предоставляет возможность работы в одномодовом режиме без ограничения мощности, которая может быть приложена к единственной моде, вследствие следующих факторов. Если лишь одна одномодовая резонансная структура соединена с несколькими генераторами, они все должны иметь одну и ту же частоту и синхронизованы для работы в общей фазе. Кроме того, общая входная мощность ограничивается единственной резонансной структурой, применяемым методом суммирования мощности и/или системой доставки мощности. Все эти ограничения устранены в данном изобретении.
9. В устройстве по данному изобретению также может применяться источник плазмы или газ-носитель, катализатор или среда для дополнительного содействия протеканию процесса или реакции.
Краткое описание чертежей
Особенности и преимущества настоящего изобретения будут понятны из приведенного ниже подробного описания, представленного вместе с сопроводительными чертежами, на которых одни и те же цифровые обозначения представляют одинаковые детали:
Фиг. 1 изображает схему одного из вариантов осуществления данного изобретения, показывающую три резонансных структуры, связанной с отдельными генераторами;
Фиг. 2 - простое устройство лишь с одним генератором и одной резонансной структурой, чтобы облегчить разъяснение;
Фиг. 3 - вариант осуществления с двумя генераторами и резонансными структурами, связанными с одним и тем же объемом для проведения процесса или реакции;
Фиг. 4 - три разных генератора и резонансные структуры, связанные с одним и тем же объемом для проведения процесса или реакции;
Фиг. 5(a) - схематический чертеж нормального маркирования волновода.
Фиг. 5(b)-5(d) - три разных расположения нескольких генераторов и резонансных структур;
Фиг. 6 - комбинирование источника плазмы и связанных резонансных структур, которые все возбуждают один и тот же объем для проведения процесса или реакции;
Фиг. 7 - множество групп резонансных структур, расположенных последовательно вдоль объема для проведения процесса или реакции;
Фиг. 8 - схема комплексной системы в соответствии с данным изобретением.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1 показан типичный вариант осуществления настоящего изобретения, в котором три резонансные структуры 2 A-C связаны с индивидуальными электромагнитными генераторами 3 A-C, и в котором три резонансные структуры 2 A-C используют совместно один и тот же объем 1 для проведения процесса или реакции. Генераторы могут иметь одинаковые или разные частоты. Каждый генератор поставляет мощность через канал для ее доставки, например, волновод 4 A-C, в согласующий узел. Согласующие узлы 5 A-C согласовывают по импедансу каждый генератор с его резонансной структурой. Каждая резонансная структура, в свою очередь, связана с одним и тем же резервуаром для проведения процесса или реакции с включенным объемом для проведения процесса или реакции. Как будет разъяснено ниже, часть согласующего узла является частью резонансной структуры и также камеры или резервуара для проведения процесса или реакции, при этом рабочий объем для проведения процесса или реакции включен в каждую резонансную структуру. Генераторы могут функционировать при одинаковых или разных частотах, и в случае, когда они функционируют при одной и той же частоте, резонансные структуры могут быть расположены пространственно и в фазе по отношению к камере или резервуару для проведения процесса или реакции таким образом, чтобы создавать различные эффекты, например, вращающееся электромагнитное поле в общем объеме для проведения процесса или реакции.
Вначале следует пояснить, каким образом единственный генератор связан с резонансной структурой. Как показано на Фиг. 2, электромагнитный генератор 10 является микроволновым генератором, например, магнетроном, клистроном или гиротроном, обычно работающими в интервале частот от 300 МГц до 300 ГГц. Мощность от такого узла может составлять, например, от нескольких сотен ватт до 100 киловатт. Средством доставки от этих узлов обычно является волновод 11, который передает единственную моду. Конкретным примером является магнетрон в качестве источника плазмы для обработки полупроводников, который работает при частоте 2,45 ГГц. Волновод 11 для такого источника обычно может быть прямоугольным волноводом, типа WR 284, с размерами примерно 7,2×4,3 см. Как правило, больший размера волновода обозначается буквой «a», а меньший размер обозначается «b». В таком волноводе наименьший порядок моды, обозначаемый как мода TE10, имеет вектор электрического поля, перпендикулярный размеру «a». Как правило, на всех фигурах показана мода TE10, однако и другие моды более высокого порядка могут быть использованы в различных видах применения. Источник обычно защищен от обратных отражений циркулятором или изолятором 12. Мощность, отраженная назад к генератору, направляется к поглощающей нагрузке 22. Волновод доставляет мощность к специально сконструированному резервуару 13 для проведения процесса или реакции через согласующий узел 14, чтобы согласовать резонансную структуру (обозначенную штриховой линией) 15 с системой доставки мощности волноводом. Следует заметить, что резонансная структура содержит объем 16 для проведения процесса или реакции, резервуар 13 для проведения процесса или реакции и часть согласующего узла 14. Примером такого настроечного узла является гибридный настроечный узел, который обеспечивает возможность регулирования резонансной частоты структуры и коэффициента связи вводимой электромагнитной энергии. Части гибридного настроечного узла указаны схематически на фигуре. Регулировка внутренних элементов 17, 18 скольжения предоставляет возможность регулирования коэффициента связи с резервуаром и объемом для проведения процесса или реакции, когда элементы 17, 18 скольжения регулируются индивидуально 19, 20, и регулирования резонансной частоты, когда они настраиваются в одно и то же время 21. Коэффициент связи является мерой того, насколько хорошо генератор согласован с его нагрузкой. Предоставлено средство для регулирования элементов 17, 18 скольжения по отдельности, как показано стрелками 19, 20, или в одно и то же время, как показано стрелкой 21. Как было пояснено выше, пунктирная стрелка 15 указывает, что часть гибридного настроечного узла является частью резонансной структуры. Следует снова заметить, что резонансная структура включает часть согласующего узла, а также реакционный резервуар с объемом для проведения процесса или реакции внутри него. Объем для проведения процесса или реакции может быть в некоторых случаях ограничен, например, трубой из кварца или керамики.
Следует отметить, что на Фиг. 2a и 2b резонансная структура имеет размер «a» волновода и резонансной структуры, перпендикулярный осевой линии объема для проведения процесса или реакции на Фиг. 2a, и размер «b», перпендикулярный на Фиг. 2b. Разные ориентации вызывают лучшее сопряжение электрического или магнитного поля вводимого электромагнитного излучения, в зависимости от разных обстоятельств. На Фиг. 2b объем для проведения процесса или реакции повернут пространственно на 90 градусов по отношению к размеру «a» волновода и резонансной структуры.
Для согласования генератора с резонансной структурой могут быть применены иные узлы, чем гибридный настроечный узел. Другими примерами таких узлов являются согласующий шлейф, так называемый волноводный шлейфовый трансформатор, который обеспечивает независимое регулирование электрического и магнитного полей, и так называемый двойной волноводный тройник и волновод с варьируемой длиной между согласующим узлом и резервуаром для проведения процесса или реакции. Эти средства согласования хорошо известны специалистам в данной области.
Другие источники электромагнитной энергии, включая, например, низкочастотные генераторы или даже статическое (постоянного тока) электрическое или статическое магнитное поле могут быть дополнительно связаны с резервуаром для проведения процесса или реакции с включенным в него объемом для проведения процесса или реакции.
На фиг. 3 показан вариант осуществления с двумя генераторами 30, 31. Резервуар 32 для проведения процесса или реакции, содержащий в себе объем 34 для проведения процесса или реакции, который может в некоторых случаях содержаться в камере 33 для проведения процесса или реакции (например, трубе из кварца или керамики), является общим для обеих резонансных структур 35, 36. Как было разъяснено выше, резонансная структура в каждом случае является частью общего реакционного резервуара с включенной в него камерой для проведения процесса или реакции с включенным в нее объемом для проведения процесса или реакции и частью согласующего узла. Объем для проведения процесса или реакции может или не может находиться в соприкосновении со стенками камеры для проведения процесса или реакции. Как было разъяснено выше, объем для проведения процесса или реакции может также содержаться в некоторых узлах, таких как расходная труба внутри резервуара для проведения процесса или реакции. Материал, подвергаемый обработке или реакции, может находиться в стационарном состоянии или протекать через объем для проведения процесса или реакции.
Электромагнитные генераторы могут быть, например, клистроном или магнетроном, или другим электромагнитным генерирующим узлом. Обычно, чем больше объем для взаимодействия, тем ниже должна быть частота. В интервале выше примерно 300 МГц обычно применяется магнетрон или клистрон. Каждый генератор защищен от мощности, проходящей назад к источнику вследствие отражений от кажущейся нагрузки, защитным узлом 37, 38, как в случае с единственным генератором, рассмотренным выше. Типичным узлом является циркулятор, который направляет отраженную энергию к поглощающей нагрузке 39, 40. Аналогично случаю, рассмотренному выше, каждый генератор связан с нагрузкой обычно волноводом 41, 42, и каждый генератор согласован со своей нагрузкой согласующим узлом 43, 44, таким как гибридный настроечный узел, с подвижными частями, чтобы предоставить возможность регулировки частоты и регулировки коэффициента связи. Аналогично случаю, рассмотренному выше, штриховые линии 35, 36 обозначают, что резонансные структуры включают камеру для проведения процесса или реакционную камеру с включенным объемом для проведения процесса или реакции и также часть согласующих узлов. Аналогично случаю, рассмотренному выше, индивидуальные подвижные части для настройки могут быть отрегулированы индивидуальным образом, как обозначено стрелками 45, 46, 47, 48 или одновременно, как обозначено стрелками 49, 50.
Каждая система доставки мощности от двух генераторов связана со своей собственной резонансной структурой, которая может быть одномодовой или многомодовой, хотя обычно одномодовые структуры будут предпочтительными. В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, два генератора имеют разные частоты, f1 и f2. Таким образом, волноводы должны быть разных размеров, и гибридные настроечные узлы будут, соответственно, разными. Если два генератора имеют одну и ту же частоту, и фазы синхронизованы с фазовым сдвигом в 90 градусов, то вращающееся поле может быть создано в резервуаре для проведения процесса или реакции.
Фиг. 4 показывает три генератора 30, 31a, 31b, соединенных с одним и тем же реакционным резервуаром. Аналогично случаю, рассмотренному выше, каждый генератор изолирован соответствующим средством, связан волноводом со своим собственным согласующим узлом, и все три согласующих узла связаны с одним и тем же резервуаром для проведения процесса или реакции, содержащим объем для проведения процесса или реакции. Аналогично случаю, рассмотренному выше, генераторы могут иметь одинаковые или разные частоты. Если все три генератора имеют одну и ту же частоту, расположены в пространстве под углом 120 градусов по отношению друг к другу, как это показано, и синхронизованы по фазе со сдвигом электрической составляющей на 120 градусов по отношению друг к другу, как это показано, то вращающееся поле создается в резервуаре для проведения процесса или реакции. Как показано размер «a» волновода и согласующих узлов перпендикулярен осевой линии объема для проведения процесса или реакции. Это позволяет создавать вращающееся магнитное поле, перпендикулярное осевой линии объема для проведения процесса или реакции. Если все три генератора и согласующие узлы были повернуты на 90 градусов в пространстве, так что ось «b» волновода и согласующего узла была перпендикулярна осевой линии объема для проведения процесса или реакции, то вращающееся электрическое поле может быть создано в плоскости, перпендикулярной осевой линии объема для проведения процесса или реакции. Как было пояснено выше, если генераторы имеют разные частоты, то вращающиеся поля не могут быть созданы, однако мощность от всех трех генераторов по-прежнему суммируется в реакционном резервуаре.
На фиг. 5 показаны три другие расположения нескольких источников. На фиг. 5 показаны схематически размеры «a» и «b» волновода. Фиг. 5b сходна с фиг. 3, за тем исключением, что в случае Фиг. 5b два генератора имеют одну и ту же частоту и синхронизованы по фазе со сдвигом электрической составляющей 90 градусов по отношению друг к другу. Это будет создавать вращающееся поле. Фиг. 5c также показывает два генератора, однако с разными частотами, связанных с одним и тем же объемом для проведения процесса или реакции. В этом случае волноводы и согласующие узлы повернуты таким образом, что размер «b» волновода и согласующего узла перпендикулярен осевой линии объема для проведения процесса или реакции, а не размер «a» как на Фиг. 5b. Фиг. 5d показывает три генератора 30, 31a, 31b с разными частотами, связанных с одним и тем же объемом для проведения процесса или реакции. В этом случае отсутствуют вращающиеся поля, и мощность от всех трех генераторов суммируется в общем объеме для проведения процесса или реакции. Согласующие узлы работают так, как это было объяснено выше. Следует заметить, что волноводы и согласующие узлы могут иметь разные размеры по причине разных частот, при этом размеры больше для меньших частот.
Эта же самая концепция может быть распространена на множество источников. В общем, если N источников с одной и той же частотой расположены под углами 360/N градусов по отношению друг к другу в пространстве и по электрической фазе, будет создаваться вращающееся поле. Если плоскость нескольких резонансных структур наклонена по отношению к осевой линии объема для проведения процесса или реакции, то вращающееся поле создается в этой плоскости. Такие вращающиеся поля могут быть выгодными в случае некоторых процессов или реакций.
Другие расположения генераторов и резонансных структур могут быть сделаны специалистами в данной области, следуя представленному выше описанию.
В некоторых случаях может оказаться желательной также инжекция плазмы в объем для проведения процесса или реакции. Это может быть сделано, например, с помощью источника плазмы или т.п. Фиг. 6 показывает источник плазмы 60, расположенный в соответствии с данным изобретением. Материал 61, подлежащий обработке или реакционному взаимодействию, может находиться в стационарном состоянии или протекать. В любом случае источник плазмы может быть инжектирован в объем для проведения процесса или реакции. Кроме того, множество источников плазмы могут быть связаны с реакционным объемом, чтобы повысить скорость процесса или реакции. При необходимости, в объем для проведения реакции могут быть инжектированы катализаторы, чтобы стимулировать процесс или реакцию. Кроме того, может быть использован газ-носитель, чтобы содействовать, например, образованию плазмы. Другие вещества, такие как, например, вода, могут быть добавлены или смешаны с веществом, которое подвергается обработке или реакционному взаимодействию, чтобы стимулировать процесс обработки или реакцию. Например, добавление воды к тяжелой нефти может улучшить нагревание смеси, чтобы быстрее достигать высоких температур. Известно, что вода хорошо соединяется с микроволновым излучением вследствие полярной природы молекул воды. Фиг. 6 показывает инжектированную плазму 62, обычно высокоионизованный газ, и резонансные структуры 63, 64, связанные с общим объемом 65 для проведения процесса или реакции.
Разные резонансные структуры могут быть расположены последовательно, чтобы обеспечить более эффективную обработку или реакцию. Фиг. 7 иллюстрирует один из примеров такой конфигурации. Предполагается также возможность и других компоновок. Частоты, как указано выше, могут быть одинаковыми или разными, и резонансные структуры могут быть ориентированы таким образом, чтобы связать больше резонансных структур с объемом для проведения процесса или реакции, чтобы связать электрическое и/или магнитное поле с объемом для проведения процесса или реакции или чтобы создать вращающиеся поля в объеме для проведения процесса или реакции. Кроме того, разные расположения резонансных полостей могут быть сделаны вдоль вытянутого объема для проведения процесса или реакции, либо для дополнительного выполнения стадии процесса или реакции, либо для выполнения другой стадии процесса или реакции для обработки материала или воздействия на него. На этой фигуре материал 70, подлежащий обработке, вводится в реакционный резервуар 71, и на него последовательно воздействуют три группы связанных резонансных полостей, возбуждающих три объема 72, 73, 74 для проведения процесса или реакции. Первая пара резонансных структур 75, 76 для первой реакционной камеры 72 имеет размер «a» волновода, параллельный осевой линии реакционного резервуара. Частоты двух генераторов 77, 78 могут быть одинаковыми или разными, как было пояснено выше. Также, аналогично случаю, рассмотренному выше, каждая резонансная структура, включающая объем для проведения процесса или реакции, согласована с ее приводом. Это может быть выполнено, например, посредством гибридного настроечного узла 14, как на фиг. 2. Следует заметить, что вся цепь из генератора, циркулятора, поглощающей нагрузки, волновода и согласующего узла представлена на фиг. 7 посредством лишь генератора и линии, соединяющей его с резонансными структурами. Если частоты равны, и установлен сдвиг электрической составляющей по фазе на 90 градусов, как было пояснено выше, вращающееся поле будет создаваться в используемом совместно объеме 72 для проведения процесса или реакции. Вторая группа резонансных структур 79, 80, 81 связана со вторым объемом 73 для проведения процесса или реакции. Три генератора 82, 83, 84 в этом случае могут иметь одинаковые или разные частоты. Эти три резонансные структуры также ориентированы таким образом, что размер «a» параллелен осевой линии реакционного резервуара. Третья группа резонансных полостей 85, 86 расположена при осевой линии «b» объемного резонатора, параллельной объему 74 для проведения реакции. Два генератора 87, 88 могут иметь одинаковые или разные частоты. Если они имеют одинаковые частоты и фазы электрической составляющей, сдвинутые на 90 градусов, то вращающееся поле может быть создано в объеме 74 для проведения процесса или реакции. Продукт от последовательности этапов выполнения процесса или реакции обозначен как 89. Как было пояснено выше, для упрощения вся цепь из генератора, циркулятора, волновода и согласующего узла, должна быть связана с объемами для проведения процесса или реакции, показанными на Фиг. 7. Для упрощения, лишь генератор и часть резонансной структуры показаны в каждом случае. Конечно, при этом очевидно, что возможны также и параллельные расположения по данному изобретению.
Видом применения, представляющим особый интерес, является процесс разрыва химических связей в больших молекулах. Одним из таких видов применения является, например, разрывание молекулярных связей в длинных углеводородных цепях таким образом, что образуются более простые углеводороды. Такой процесс может, например, доводить тяжелую, вязкую нефть до менее вязкой консистенции, так что она может более простым образом прокачиваться по трубе, без необходимости добавления растворителя или разбавителя, которое существенно увеличивает затраты на баррель нефти. Соответственно способность устройства, такого как в данном изобретении, к разрыванию некоторых молекулярных связей и получению менее вязкой нефти может оказать огромное воздействие на нефтяную промышленность.
Другим важным применением этого изобретения является очистка, разложение, ликвидация или обезвреживание различных отходов, включая токсичные отходы. Поскольку входная мощность ограничивается лишь самим веществом, участвующим в процессе или реакции, то могут быть достигнуты очень высокие температуры, предоставляющие, возможность разрыва связей с очень высокой энергией.
На фиг. 8 показано типичное устройство в соответствии с предлагаемым изобретением, в котором выполняется процесс распада вводимого материала 90. Это может быть, например, тяжелая нефть. В этом процессе некоторые длинные углеводородные цепи распадаются на более короткие цепи в реакционном резервуаре 91. Показаны разные генераторы 92, согласующие узлы 93 и узлы 94 адаптивного управления. Как указано выше, разные источники плазмы 95, катализаторы 96 и другие материалы 97 также могут быть применены в этом изобретении, что является обычным в данной области. Система управления 98 контролирует процесс в целом. Анализатор 99 исходного продукта предоставляет входные данные для управления процессом. Сепаратор 100 отделяет конечный продукт 101 от необработанного или непрореагировавшего исходного продукта и направляет необработанный продукт назад к началу процесса. Узел 102 регулирования входного потока регулирует введение продукта в процесс.
Рабочие примеры
Чтобы продемонстрировать принципы данного изобретение, была собрана экспериментальная система, содержащая единственный микроволновый генератор, связанный с единственной резонансной структурой. Клистрон был применен в качестве микроволнового источника, и резонансная структура была изготовлена применительно к прямоугольному волноводу. Две разных углеводородных жидкости, моторное масло SAE 30 и керосин, были использованы в двух разных рабочих примерах. Жидкости тонко распыляли в резонансную структуру и инициировали образование плазмы применением искрового разряда вместе с введением микроволн.
При входной мощности 800 ватт при частоте 5945 ГГц, без плазмы, измеренная величина Q резонансной структуры составляла 52, предполагая аккумулированную мощность 41 киловатт. Когда плазма была инициирована, величина добротности (Q) падала до 5 (4 киловатта аккумулировано). Резонансная структура возвращалась к поддержанию резонанса, так что вся мощность была поглощена плазмой. Полезная мощность, доставляемая к плазме, являлась входной мощностью в 800 ватт. Уменьшение величины Q резонатора обусловлено потерями плазмы.
Расход жидкости, протекающей через реакционную камеру, был установлен при 4 литрах в час. Значительные количества газа выделялись камерой, и они превышали пропускную способность использованного измерителя расхода газа Matheson. Измеритель имел пропускную способность 2 литра в минуту. Температура жидкости на входе являлась комнатной температурой, 22 градуса Цельсия. Температура жидкости на выходе составляла 31 градус Цельсия.
Жидкость, выходящая из камеры, была изменена по внешнему виду и вязкости. Как моторное мало, так и керосин были заметно темнее. Как моторное масло, так и керосин содержали увлеченные частицы углерода, которые отделялись отстаиванием через множество дней. Присутствие углерода несомненно демонстрирует, что углеводородные молекулы были разорваны, что иногда приводит к образованию элементарного углерода. После оседания частиц углерода наблюдалось, что моторное масло было светлее, чем перед обработкой, а керосин возвращался к своему первоначальному цвету.
После охлаждения жидкость разливалась значительно легче, что указывало на более низкую вязкость.
Несмотря на то, что обсуждение в основном было сфокусировано на обработке тяжелой нефти, очевидно, что это изобретение может быть применено для любого процесса или реакции, в которых применяется электромагнитная энергия для обработки чего-либо или для стимулирования химической реакции некоторого вида. Изобретение также может быть применено для других процессов, которые включают микроволновое нагревание, например, для изготовления керамики, такой как режущие инструменты из карбида кремния, полупроводниковые були и т.п.
Варианты осуществления и примеры, изложенные в данном документе, представлены для того, чтобы лучше разъяснить данное изобретение и его практическое применение и предоставить, тем самым, возможность реализации и применения изобретения обычным специалистам в данной области. Однако приведенные выше описание и примеры представлены лишь в иллюстративных целях и в качестве примера, и представленное описание не предназначено быть исчерпывающим или ограничивающим изобретение точно определенной изложенной формой. Например, могут быть применены другие типы генераторов, узлов доставки и настройки, частоты и другие обычные методы, такие как применение газа-носителя или растворителя или применение катализаторов в камере для проведения процесса или реакции вместе с веществом, которое подвергается обработке или реакции. Возможны и другие модификации и изменения при принятии во внимание указанных выше идей, без отклонения от сущности и объема данного изобретения.

Claims (17)

1. Устройство для возбуждения среды для проведения процесса или реакции микроволновым или электромагнитным излучением, содержащее:
резервуар для проведения процесса или реакции с камерой для проведения процесса или реакции, содержащей объем для проведения процесса или реакции; и
множество микроволновых или электромагнитных генераторов, причем каждый из множества микроволновых или электромагнитных генераторов связан и согласован по импедансу с соответствующей одной из множества резонансных структур, причем каждая из множества резонансных структур включает в себя резонансную камеру и объем для проведения процесса или реакции, причем каждая из множества резонансных структур настроена и связана с резервуаром для проведения процесса или реакции таким образом, что объем для проведения процесса или реакции становится общей нагрузкой для электромагнитных генераторов, и резонирует с каждым из множества электромагнитных генераторов, причем это множество электромагнитных генераторов конфигурировано для подачи скомбинированной энергии для объема для проведения процесса или реакции, который превышает максимальную выходную мощность одного из множества электромагнитных генераторов.
2. Устройство по п.1, отличающееся одним или более из следующих признаков:
(a) множество резонансных структур являются одномодовыми или многомодовыми;
(b) каждый из множества электромагнитных генераторов является микроволновым или радиочастотным (RF) генератором;
(c) каждый из множества электромагнитных генераторов связан с соответствующей резонансной структурой каналом доставки, причем указанный канал доставки предпочтительно включает в себя волновод или коаксиальную линию, опционально также содержащее настроечный узел для индивидуальной настройки каждой из множества резонансных структур к общей нагрузке, причем настроечный узел предпочтительно выбран из группы, состоящей из гибридного настроечного узла, согласующего шлейфа, волноводного шлейфового трансформатора, двойного волноводного тройника и волновода с варьируемой длиной, или любого другого подходящего средства согласования с общей нагрузкой;
(d) дополнительно содержащее настроечный и/или связующий узел для индивидуального согласования каждого из множества электромагнитных генераторов с соответствующей ему резонансной структурой, причем настроечный узел предпочтительно является гибридным настроечным узлом;
(e) множество резонансных структур расположены ориентированным образом вокруг реакционной камеры;
(f) N резонансных структур разнесены на угол 360°/N в одной плоскости или расположены произвольным образом в одной плоскости;
(g) множество электромагнитных генераторов функционируют при одинаковых или разных частотах;
(h) множество электромагнитных генераторов функционируют при одной и той же частоте при разных фазах, причем два из электромагнитных генераторов предпочтительно создают излучение со сдвигом фазы 90° по отношению друг к другу;
(i) множество резонансных структур являются одномодовыми или многомодовыми, при этом N резонансных структур физически расположены вокруг указанного объема для проведения процесса или реакции под углом 360°/N по отношению друг к другу, и N электромагнитных генераторов, которые функционируют при одной и той же частоте, сдвинуты по фазе на 360°/N по отношению друг к другу в устройстве, создавая вращающееся электромагнитное поле.
(j) по меньшей мере один из множества электромагнитных генераторов формирует стационарное электрическое поле (постоянного тока), или статическое магнитное поле, или низкочастотное излучение;
(k) объем для проведения процесса или реакции содержит газ(ы), жидкость(и), твердотельный материал или комбинацию нескольких фаз или же плазму;
(l) при возбуждении среды для проведения процесса или реакции электромагнитным излучением поджигается плазма;
(m) дополнительно содержащее источник плазмы;
(n) дополнительно содержащее подающий узел для добавления катализатора в указанную среду для проведения процесса или реакции, чтобы способствовать поглощению электромагнитной энергии, причем реакционная среда предпочтительно содержит воду;
(o) дополнительно содержащее узел для изменения выхода каждого из указанных нескольких электромагнитных генераторов;
(p) также содержащее контрольно-измерительный узел мониторинга среды для проведения процесса или реакции;
(q) дополнительно содержащее впускное отверстие и выпускное отверстие для среды для проведения процесса или реакции;
(r) среда для проведения процесса или реакции содержит большие молекулы, предпочтительно неочищенную нефть;
(s) указанное множество микроволновых генераторов создает излучение при частоте в диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц, и опционально также содержащее узел для изменения выхода каждого из нескольких микроволновых генераторов; и
(t) дополнительно содержащее подающий узел для добавления воды к среде для проведения процесса или реакции, чтобы способствовать поглощению микроволнового излучения.
3. Устройство по п.1, в котором резонансные структуры расположены таким образом, что вращающееся электромагнитное поле может быть создано в объеме для проведения процесса или реакции.
4. Устройство по п.3, отличающееся одним или несколькими из следующих признаков:
(a) дополнительно содержащее согласующий настроечный узел для индивидуального согласования каждого из множества электромагнитных генераторов с соответствующей ему резонансной структурой, причем согласующий настроечный узел предпочтительно выбран из группы, состоящей из гибридного настроечного узла, согласующего шлейфа, волноводного шлейфового трансформатора, двойного волноводного тройника и волновода с варьируемой длиной, или любого другого подходящего средства для согласования с общей нагрузкой;
(b) каждый из множества электромагнитных генераторов связан с соответствующей резонансной структурой волноводом или коаксиальной линией; и
(c) N резонансных структур физически расположены вокруг объема для проведения процесса или реакции под углом 360°/N по отношению друг к другу, и N электромагнитных генераторов, которые функционируют при одной и той же частоте, сдвинуты по фазе на 360°/N по отношению друг к другу в устройстве, создавая вращающееся электромагнитное поле.
5. Устройство для возбуждения среды для проведения процесса или реакции электромагнитным излучением, содержащее:
резервуар для проведения процесса с множеством резонансных камер, соединенных последовательно, причем каждая резонансная камера включает в себя объем для проведения процесса или реакции, при этом множество резонансных структур связаны и настроены с каждой из множества резонансных камер, каждая из резонансных структур включает в себя соответствующий объем для проведения процесса или реакции в качестве части общей нагрузки для каждой камеры для проведения процесса или реакции; при этом каждая из множества резонансных структур связана и согласована по импедансу с соответствующим электромагнитным генератором, причем эти электромагнитные генераторы конфигурированы для подачи суммарной энергии для объема для проведения процесса или реакции.
6. Устройство по п.5, в котором множество резонансных структур являются одномодовыми или многомодовыми; и опционально также содержащее впускное отверстие и выпускное отверстие для прохождения среды для проведения процесса или реакции между камерами для проведения процесса или реакции.
7. Способ обработки углеводородной среды, предпочтительно нефти, для облегчения перекачивания углеводородной среды, содержащей углеводородную среду, подвергаемую обработке, электромагнитной энергией с применением устройства по п.1, опционально содержащий этап, на котором добавляют катализатор или воду к углеводородной среде.
8. Способ обработки углеводородной среды, предпочтительно нефти, для облегчения перекачивания углеводородной среды, содержащей углеводородную среду, подвергаемую обработке, электромагнитной энергией с применением устройства по п.5 или 6, опционально содержащий этап, на котором добавляют катализатор или воду к углеводородной среде.
9. Способ обработки токсичных отходов для разрыва химических связей молекул в отходах, содержащих токсичные отходы, подвергаемые обработке, электромагнитной энергией с применением устройства по п.1. или 2, опционально содержащий этап, на котором добавляют воду к токсичным отходам.
10. Способ обработки токсичных отходов для разрыва химических связей молекул в отходах, содержащих токсичные отходы, подвергаемые обработке, электромагнитной энергией с применением устройства по п.3. или 4, опционально содержащий этап, на котором добавляют воду к токсичным отходам.
11. Способ обработки токсичных отходов, для разрыва химических связей молекул в отходах, содержащих токсичные отходы, подвергаемые обработке, электромагнитной энергией с применением устройства по п.5. или 6, опционально содержащий этап, на котором добавляют воду к токсичным отходам.
12. Способ обработки реагента для стимулирования реакции с участием реагента, подвергаемого обработке, электромагнитной энергией с применением устройства по п.1 или 2, опционально содержащий этап, на котором добавляют катализатор или воду к реагенту.
13. Способ обработки реагента для стимулирования реакции с участием реагента, подвергаемого обработке, электромагнитной энергией с применением устройства по п.3 или 4, опционально содержащий этап, на котором добавляют катализатор или воду к реагенту.
14. Способ обработки реагента для стимулирования реакции с участием реагента, подвергаемого обработке, электромагнитной энергией с применением устройства по п.5 или 6, содержащий этап, на котором добавляют катализатор или воду к реагенту.
15. Способ по любому из пп.12-14, в котором N резонансных структур физически расположены вокруг объема для проведения процесса или реакции под углом 360°/N по отношению друг к другу, и N электромагнитных генераторов, которые функционируют при одной и той же частоте, сдвинуты по фазе на 360°/N по отношению друг к другу в устройстве, создавая вращающееся электромагнитное поле, и также в котором N резонансных структур предпочтительно расположены произвольным образом в одной плоскости.
16. Способ нагревания объема для стимулирования процесса или реакции в среде, состоящей из газа(ов), жидкости(ей), твердотельного(ых) материала(ов) или комбинаций нескольких фаз, посредством воздействия на среду электромагнитной энергией с применением устройства по п.1.
17. Способ по п.16, в котором N резонансных структур физически расположены вокруг объема для проведения процесса или реакции под углом 360°/N по отношению друг к другу, и N электромагнитных генераторов, которые функционируют при одной и той же частоте, сдвинуты по фазе на 360°/N по отношению друг к другу в указанном устройстве, создавая вращающееся электромагнитное поле, и также N резонансных структур предпочтительно расположены произвольным образом в одной плоскости.
RU2010115766/07A 2007-09-21 2008-09-22 Способ и устройство для проведения процесса и реакции в камере с применением нескольких резонансных структур RU2505336C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US97443907P 2007-09-21 2007-09-21
US60/974,439 2007-09-21
US12/234,503 2008-09-19
US12/234,503 US8236144B2 (en) 2007-09-21 2008-09-19 Method and apparatus for multiple resonant structure process and reaction chamber
PCT/US2008/077276 WO2009039521A1 (en) 2007-09-21 2008-09-22 Method and apparatus for multiple resonant structure process and reaction chamber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010115766A RU2010115766A (ru) 2011-10-27
RU2505336C2 true RU2505336C2 (ru) 2014-01-27

Family

ID=40468450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010115766/07A RU2505336C2 (ru) 2007-09-21 2008-09-22 Способ и устройство для проведения процесса и реакции в камере с применением нескольких резонансных структур

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8236144B2 (ru)
EP (1) EP2203230A4 (ru)
JP (1) JP2010540216A (ru)
KR (1) KR20100065184A (ru)
CN (1) CN101801492A (ru)
CA (1) CA2699071A1 (ru)
MX (1) MX2010003067A (ru)
RU (1) RU2505336C2 (ru)
WO (1) WO2009039521A1 (ru)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI322032B (en) * 2007-06-20 2010-03-21 Nat Univ Chung Cheng Microfluid mixer
US8236144B2 (en) 2007-09-21 2012-08-07 Rf Thummim Technologies, Inc. Method and apparatus for multiple resonant structure process and reaction chamber
US8128788B2 (en) * 2008-09-19 2012-03-06 Rf Thummim Technologies, Inc. Method and apparatus for treating a process volume with multiple electromagnetic generators
CA2761850A1 (en) 2009-04-14 2010-10-21 Rf Thummim Technologies, Inc. Method and apparatus for excitation of resonances in molecules
US8344559B2 (en) 2009-05-05 2013-01-01 Advanced Energy Industries, Inc. Multi-feed RF distribution systems and methods
CA2830480A1 (en) 2010-03-17 2011-09-22 Rf Thummim Technologies, Inc. Method and apparatus for electromagnetically producing a disturbance in a medium with simultaneous resonance of acoustic waves created by the disturbance
EP2564667A4 (en) * 2010-04-30 2014-08-27 Quantum Wave Pty Ltd PROCESSING OF MICROWAVE MATERIAL AND RADIO FREQUENCY
JP2014524106A (ja) 2011-06-24 2014-09-18 リカーボン，インコーポレイテッド マイクロ波共鳴空洞
JP5901247B2 (ja) * 2011-11-23 2016-04-06 マイクロ波化学株式会社 化学反応装置
US9440263B2 (en) * 2013-02-21 2016-09-13 Spencer Allen Miller Material separation and conveyance using tuned waves
AU2014203279B2 (en) * 2013-06-19 2019-01-24 Hydrosmart A Liquid Treatment Device
WO2015024177A1 (en) 2013-08-20 2015-02-26 Whirlpool Corporation Method for detecting the status of popcorn in a microwave
WO2015099651A1 (en) * 2013-12-23 2015-07-02 Whirlpool Corporation Method of calibrating a multifeed radio frequency device
EP3087805B1 (en) 2013-12-23 2018-05-30 Whirlpool Corporation Interrupting circuit for a radio frequency generator
WO2015142330A1 (en) * 2014-03-19 2015-09-24 Schlumberger Canada Limited Apparatus and method employing microwave resonant cavity heating of hydrocarbon fluid
JP2017528884A (ja) 2014-09-17 2017-09-28 ワールプール コーポレイション パッチアンテナを介した直接加熱
US9677008B2 (en) 2014-12-04 2017-06-13 Harris Corporation Hydrocarbon emulsion separator system and related methods
US10904961B2 (en) 2015-03-06 2021-01-26 Whirlpool Corporation Method of calibrating a high power amplifier for a radio frequency power measurement system
JP7027891B2 (ja) 2015-06-03 2022-03-02 ワールプール コーポレイション 電磁調理のための方法および装置
US10764970B2 (en) 2016-01-08 2020-09-01 Whirlpool Corporation Multiple cavity microwave oven insulated divider
WO2017119909A1 (en) 2016-01-08 2017-07-13 Whirlpool Corporation Method and apparatus for determining heating strategies
JP6775023B2 (ja) 2016-01-28 2020-10-28 パナソニック株式会社 食品を調理するために高周波電磁エネルギーを伝達する方法および装置
WO2017142503A1 (en) 2016-02-15 2017-08-24 Whirlpool Corporation Method and apparatus for delivering radio frequency electromagnetic energy to cook foodstuff
JP6694736B2 (ja) * 2016-03-14 2020-05-20 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN109691227B (zh) 2016-12-23 2021-07-30 松下电器产业株式会社 诊断电磁烹饪装置的方法、电磁烹饪装置
US10827569B2 (en) 2017-09-01 2020-11-03 Whirlpool Corporation Crispness and browning in full flat microwave oven
US11039510B2 (en) 2017-09-27 2021-06-15 Whirlpool Corporation Method and device for electromagnetic cooking using asynchronous sensing strategy for resonant modes real-time tracking
US10772165B2 (en) 2018-03-02 2020-09-08 Whirlpool Corporation System and method for zone cooking according to spectromodal theory in an electromagnetic cooking device
US11404758B2 (en) 2018-05-04 2022-08-02 Whirlpool Corporation In line e-probe waveguide transition
US10912160B2 (en) 2018-07-19 2021-02-02 Whirlpool Corporation Cooking appliance
KR102117097B1 (ko) * 2018-11-29 2020-05-29 세메스 주식회사 전력 결합 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
CN109718733B (zh) * 2019-02-25 2023-09-12 中国计量大学 一种具有可调控外场耦合功能的反应装置及其工作方法
CN110502792B (zh) * 2019-07-23 2022-05-03 电子科技大学 一种基于金属栅格腔结构实现无线输能的方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US688116A (en) * 1900-04-10 1901-12-03 Thomas W Pugh Dish-washing machine.
US4631380A (en) * 1983-08-23 1986-12-23 Durac Limited System for the microwave treatment of materials
US5262610A (en) * 1991-03-29 1993-11-16 The United States Of America As Represented By The Air Force Low particulate reliability enhanced remote microwave plasma discharge device
US5447052A (en) * 1992-11-23 1995-09-05 Texaco Inc. Microwave hydrocarbon gas extraction system
RU2070349C1 (ru) * 1992-11-23 1996-12-10 Московский институт электронной техники Реактор для обработки подложек в плазме свч-тлеющего разряда

Family Cites Families (79)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US358859A (en) * 1887-03-08 Sweat-band for hats or caps and method of making the same
US2714661A (en) 1950-04-14 1955-08-02 Rca Corp Methods and systems for controlling the frequencies of generated oscillations
US2676257A (en) 1950-06-03 1954-04-20 Hughes Tool Co Microwave antenna array
US3170519A (en) * 1960-05-11 1965-02-23 Gordon L Allot Oil well microwave tools
US3588594A (en) 1968-01-19 1971-06-28 Hitachi Ltd Device for bending a plasma flame
US3710519A (en) * 1971-07-21 1973-01-16 W Jones Air supported structures for fenced areas
BE793483A (fr) 1972-12-29 1973-06-29 Int Standard Electric Corp Emetteur a boucle calee en phase.
US4004122A (en) * 1973-11-06 1977-01-18 International Standard Electric Corporation Multi-zone microwave heating apparatus
US4153533A (en) * 1977-09-07 1979-05-08 Kirkbride Chalmer G Shale conversion process
US4279722A (en) * 1978-10-24 1981-07-21 Kirkbride Chalmer G Use of microwaves in petroleum refinery operations
JPS5940052B2 (ja) 1980-06-16 1984-09-27 株式会社荏原製作所 電子ビ−ム多段照射式排ガス脱硫脱硝法および装置
US4336434A (en) * 1980-08-15 1982-06-22 General Electric Company Microwave oven cavity excitation system employing circularly polarized beam steering for uniformity of energy distribution and improved impedance matching
JPS5791500A (en) * 1980-11-28 1982-06-07 Ebara Mfg Method of and apparatus for reducing capacity of radioactive waste
JPS58191998A (ja) 1982-05-06 1983-11-09 動力炉・核燃料開発事業団 環状槽型マイクロ波加熱装置
US4714812A (en) * 1985-05-08 1987-12-22 John F. Woodhead, III Apparatus and method for processing dielectric materials with microwave energy
BR8607232A (pt) * 1985-12-24 1988-11-01 John Edmund Althaus Aparelho e processo de descarga de container
US4728368A (en) 1986-04-25 1988-03-01 Pedziwiatr Edward A Ultrasonic cleaning in liquid purification systems
US4883570A (en) * 1987-06-08 1989-11-28 Research-Cottrell, Inc. Apparatus and method for enhanced chemical processing in high pressure and atmospheric plasmas produced by high frequency electromagnetic waves
US4957606A (en) 1987-07-28 1990-09-18 Juvan Christian H A Separation of dissolved and undissolved substances from liquids using high energy discharge initiated shock waves
US4855695A (en) * 1988-04-29 1989-08-08 E. I. Du Pont De Nemours & Company Automated microwave tuning system for de-emulsifier systems
JP2986166B2 (ja) * 1989-01-30 1999-12-06 株式会社ダイヘン マイクロ波回路のインピーダンス自動調整装置及びインピーダンス自動調整方法
US4922180A (en) 1989-05-04 1990-05-01 The Jackson Laboratory Controlled microwave sample irradiation system
US5507927A (en) * 1989-09-07 1996-04-16 Emery Microwave Management Inc. Method and apparatus for the controlled reduction of organic material
US5200043A (en) * 1989-11-08 1993-04-06 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Method for treating waste gas
US4968403A (en) * 1989-12-21 1990-11-06 Mobil Oil Corporation High efficiency catalytic cracking stripping process
JP2554762B2 (ja) 1990-02-23 1996-11-13 株式会社東芝 アンテナと無線機
JPH084103Y2 (ja) * 1990-10-24 1996-02-07 新日本無線株式会社 マイクロ波プラズマ装置
US5114684A (en) 1990-12-13 1992-05-19 Serawaste Systems Corporation In-line electromagnetic energy wave applicator
US5279669A (en) 1991-12-13 1994-01-18 International Business Machines Corporation Plasma reactor for processing substrates comprising means for inducing electron cyclotron resonance (ECR) and ion cyclotron resonance (ICR) conditions
DE4222469C1 (de) 1992-07-08 1994-01-27 Gossler Kg Oscar Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Gas, insbesondere thermischen und/oder katalytischen Nachverbrennung von Abgas
US5471037A (en) * 1992-08-18 1995-11-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing polymeric material with microwave
EP0634211A1 (en) * 1993-07-16 1995-01-18 Texaco Development Corporation Oxidative coupling of methane on manganese oxide octahedral molecular sieve catalyst
JP3171045B2 (ja) * 1995-01-24 2001-05-28 松下電器産業株式会社 被励起媒質の放電状態の検出装置を有するマイクロ波励起ガスレーザ装置
US5539209A (en) 1994-10-17 1996-07-23 Trojan Technologies Inc. Method of cleaning fouling materials from a radiation module
JPH08165194A (ja) * 1994-12-12 1996-06-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd マイクロ波プラズマｃｖｄによる薄膜形成方法及び装置
US6193878B1 (en) * 1995-01-25 2001-02-27 Zpm, Inc. Multi-modal method and apparatus for treating a solution
US6888040B1 (en) 1996-06-28 2005-05-03 Lam Research Corporation Method and apparatus for abatement of reaction products from a vacuum processing chamber
JP3920420B2 (ja) * 1996-10-08 2007-05-30 富士通株式会社 Ｅｈ整合器、マイクロ波自動整合方法、半導体製造装置
US5770982A (en) * 1996-10-29 1998-06-23 Sematech, Inc. Self isolating high frequency saturable reactor
US5767470A (en) 1997-01-06 1998-06-16 Cha; Chang Yul Process and device for removal of combustion pollutants under high oxygen conditions
US5902404A (en) * 1997-03-04 1999-05-11 Applied Materials, Inc. Resonant chamber applicator for remote plasma source
US6888116B2 (en) 1997-04-04 2005-05-03 Robert C. Dalton Field concentrators for artificial dielectric systems and devices
JPH1116675A (ja) * 1997-06-24 1999-01-22 Hitachi Home Tec Ltd 高周波加熱装置
US5911885A (en) 1997-07-29 1999-06-15 Owens; Thomas L. Application of microwave radiation in a centrifuge for the separation of emulsions and dispersions
US5834744A (en) * 1997-09-08 1998-11-10 The Rubbright Group Tubular microwave applicator
US5914014A (en) * 1997-09-23 1999-06-22 Kartchner; Henry H. Radio frequency microwave energy apparatus and method to break oil and water emulsions
US6077400A (en) * 1997-09-23 2000-06-20 Imperial Petroleum Recovery Corp. Radio frequency microwave energy method to break oil and water emulsions
JP2000046049A (ja) * 1998-07-24 2000-02-15 Koyo Mach Ind Co Ltd スクロールスラスト軸受の両円錐ころ
US6259334B1 (en) * 1998-12-22 2001-07-10 Lam Research Corporation Methods for controlling an RF matching network
US6207023B1 (en) 1999-02-12 2001-03-27 Chang Yul Cha Process for microwave air purification
US6419799B1 (en) 1999-02-12 2002-07-16 Chang Yul Cha Process for microwave gas purification
US6187988B1 (en) 1999-02-26 2001-02-13 Chang Yul Cha Process for microwave decomposition of hazardous matter
US6409975B1 (en) 1999-05-21 2002-06-25 The Texas A&M University System Electrohydrodynamic induction pumping thermal energy transfer system and method
US6689252B1 (en) 1999-07-28 2004-02-10 Applied Materials, Inc. Abatement of hazardous gases in effluent
US6572737B2 (en) 1999-09-29 2003-06-03 Robert C. Dalton Heat transfer with artificial dielectric device
US6261525B1 (en) * 2000-05-17 2001-07-17 Bruce Minaee Process gas decomposition reactor
JP4153143B2 (ja) * 2000-05-22 2008-09-17 株式会社日立製作所 マイクロ波乾燥装置
US6696662B2 (en) 2000-05-25 2004-02-24 Advanced Energy Industries, Inc. Methods and apparatus for plasma processing
US6677828B1 (en) * 2000-08-17 2004-01-13 Eni Technology, Inc. Method of hot switching a plasma tuner
JP4636664B2 (ja) * 2000-10-11 2011-02-23 四国計測工業株式会社 化学反応促進用マイクロ波供給装置を設けた高温高圧容器
US6451174B1 (en) * 2000-11-13 2002-09-17 Serik M. Burkitbaev High frequency energy application to petroleum feed processing
US6592723B2 (en) 2001-01-31 2003-07-15 Chang Yul Cha Process for efficient microwave hydrogen production
ATE381876T1 (de) * 2001-06-01 2008-01-15 Comm And Power Ind Inc Mikrowellenapplikator zur erwärmung einer strömenden flüssigkeit
US7857972B2 (en) * 2003-09-05 2010-12-28 Foret Plasma Labs, Llc Apparatus for treating liquids with wave energy from an electrical arc
US6933482B2 (en) * 2001-10-19 2005-08-23 Personal Chemistry I Uppsala Ab Microwave heating apparatus
US6960747B2 (en) * 2001-11-09 2005-11-01 Personal Chemistry I Uppsala Ab Microwave applicator system
US20040074760A1 (en) 2002-10-17 2004-04-22 Carnegie Mellon University Production of biofuels
DE10260745A1 (de) * 2002-12-23 2004-07-01 Outokumpu Oyj Verfahren und Anlage zur thermischen Behandlung von körnigen Feststoffen
KR100988085B1 (ko) 2003-06-24 2010-10-18 삼성전자주식회사 고밀도 플라즈마 처리 장치
US20050106873A1 (en) * 2003-08-15 2005-05-19 Hoffman Daniel J. Plasma chamber having multiple RF source frequencies
WO2005050239A1 (en) 2003-11-18 2005-06-02 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Rf coil system for super high field (shf) mri
US20060102622A1 (en) * 2004-11-12 2006-05-18 Daniel Gregoire Uniform microwave heating method and apparatus
GB0512183D0 (en) 2005-06-15 2005-07-20 Tooley John K Improvements relating to the refining of waste oil
US7518466B2 (en) * 2005-08-29 2009-04-14 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for symmetrical and/or concentric radio frequency matching networks
EP1969088A2 (en) * 2005-12-14 2008-09-17 Mobilestream Oil Inc. Microwave-based recovery of hydrocarbons and fossil fuels
WO2007117754A2 (en) * 2006-02-02 2007-10-18 Novak John F Method and apparatus for microwave reduction of organic compounds
US7518092B2 (en) 2007-03-15 2009-04-14 Capital Technologies, Inc. Processing apparatus with an electromagnetic launch
US8236144B2 (en) 2007-09-21 2012-08-07 Rf Thummim Technologies, Inc. Method and apparatus for multiple resonant structure process and reaction chamber
US8128788B2 (en) 2008-09-19 2012-03-06 Rf Thummim Technologies, Inc. Method and apparatus for treating a process volume with multiple electromagnetic generators

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US688116A (en) * 1900-04-10 1901-12-03 Thomas W Pugh Dish-washing machine.
US4631380A (en) * 1983-08-23 1986-12-23 Durac Limited System for the microwave treatment of materials
US5262610A (en) * 1991-03-29 1993-11-16 The United States Of America As Represented By The Air Force Low particulate reliability enhanced remote microwave plasma discharge device
US5447052A (en) * 1992-11-23 1995-09-05 Texaco Inc. Microwave hydrocarbon gas extraction system
RU2070349C1 (ru) * 1992-11-23 1996-12-10 Московский институт электронной техники Реактор для обработки подложек в плазме свч-тлеющего разряда

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010115766A (ru) 2011-10-27
EP2203230A4 (en) 2016-08-17
CN101801492A (zh) 2010-08-11
WO2009039521A1 (en) 2009-03-26
JP2010540216A (ja) 2010-12-24
KR20100065184A (ko) 2010-06-15
US20090078559A1 (en) 2009-03-26
US8236144B2 (en) 2012-08-07
CA2699071A1 (en) 2009-03-26
EP2203230A1 (en) 2010-07-07
MX2010003067A (es) 2010-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2505336C2 (ru) Способ и устройство для проведения процесса и реакции в камере с применением нескольких резонансных структур
US8128788B2 (en) Method and apparatus for treating a process volume with multiple electromagnetic generators
Chaker et al. Microwave and RF surface wave sustained discharges as plasma sources for plasma chemistry and plasma processing
NO20101156A1 (no) Anordning, system og fremgangsmate for fremstilling av hydrogen
US20150017076A1 (en) Method and apparatus for excitation of resonances in molecules
JP2012518263A (ja) プラズマ反応器
US10780647B2 (en) Broadband microwave processing system
US9428699B2 (en) Process for the treatment of crude oil and petroleum products
US20180057755A1 (en) Wave modes for the microwave induced conversion of coal
CN105779050A (zh) 使用化学反应器中的旋转/分离系统将天然气转化成液态
EP0201947B1 (en) Method and apparatus for uniform microwave bulk heating of thick viscous materials in a cavity
EP3720248A1 (en) Microwave treatment device, microwave treatment method, and chemical reaction method
US20200325402A1 (en) System and method for cold cracking under a condition of modified density of physical vacuum
Reszke Split energy delivery to material heating at RF and microwave frequencies
KR100977542B1 (ko) 동축 도파관 형태의 공진기로 구성되는 마이크로파 반응기 및 그 방법
US20220195314A1 (en) System and method for cold cracking under a condition of modified density of physical vacuum
RU1837407C (ru) Способ приготовлени дорожного каменноугольного дегт и устройство дл его осуществлени
CN116568781A (zh) 用于处理气体的方法和反应器
Akimov et al. Influence of azimuthal structure of surface waves on efficiency of their excitation by tubular electron beams

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140923