RU2749438C1 - Способ получения электрического разряда в среде сверхкритического флюида - Google Patents
Способ получения электрического разряда в среде сверхкритического флюида Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749438C1 RU2749438C1 RU2020143483A RU2020143483A RU2749438C1 RU 2749438 C1 RU2749438 C1 RU 2749438C1 RU 2020143483 A RU2020143483 A RU 2020143483A RU 2020143483 A RU2020143483 A RU 2020143483A RU 2749438 C1 RU2749438 C1 RU 2749438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- discharge
- electric discharge
- cathode
- supercritical fluid
- anode
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Abstract
Изобретение относится к плазменной технике и технологии и может быть использовано для получения электрического разряда в большом объеме. Технический результат - повышение устойчивости электрического разряда между анодом и катодом при сверхкритических параметрах катода. Способ получения электрического разряда в среде сверхкритического флюида включает электрохимическую активацию исходного реагента в зоне разряда. В зону разряда, расположенную в ячейке высокого давления, подают исходный реагент, включающий смесь негорючих газов и органическую токопроводящую добавку в количестве (0.5-50)% от массы газа, электрохимическую активацию проводят при температуре (1,01-3)Ткр и давлении (1,01-6)Ркр, где Ткр и Ркр - это температура и давление образования сверхкритической фазы исходной смеси, при этом на катод и анод подают ток разряда I в диапазоне 0,015≤I≤250 А, напряжения, равного U≥50 В, для образования электрического разряда между анодом и катодом, а в качестве электролита используют сверхкритический флюид. 1 ил.
Description
Изобретение относится к плазменной технике и технологии и может быть использовано для получения электрического разряда в большем объеме в среде сверхкритического флюида.
Известны способы получения электрического разряда в газовых и жидких средах.
Предлагаемый способ - получение разряда в среде сверхкритического флюида, физико-химические свойства которого являются промежуточными между жидкостью и газом.
Известен способ (Plante G.11 Zeit. Phys. 1875. №80.S.1133) получения парогазового разряда. При данном способе получения парогазового разряда разряд горит между угольным анодом и электролитическим катодом в интервале межэлектродного расстояния от 1 и 7 мм при токе разряда от 5 до 250 А и напряжении разряда 500≤U≤1200 В. Недостатком известного способа является то, что разряд горит точечным пятном на аноде контрагированным плазменным столбом и конусообразным каналом в прикатодной области с ростом межэлектродного расстояния, устойчивость паровоздушного разряда существенно ухудшается и разряд гаснет. Разряд горит в небольшом объеме - 70 мм3.
Известен способ получения электрического разряда (Гайсин Аз.Ф., патент № 2457571), заключающееся в зажигании многоканального разряда между струей - электродом и металлическим электродом, в котором в качестве струи электролита используют электролит, состоящий из последовательных непрерывных капель, являющийся анодом, а металлический электрод является катодом, полученный путем подачи напряжения между электродами, равного U≥200 В, при токе разряда I в диапазоне 0,015≤I≤250 А, при общей длине струи капель lск≥2 мм, диаметре капель dк≥2 мм, при расходе капель электролита Gк≥1 г/с.
В качестве прототипа выбран способ непрерывного осуществления электрохимической реакции в суб- и сверхкритических флюидах и устройство для его проведения (Брункин А.А., патент № 2442644), который включает подачу потока исходного реагента со сверхкритическим давлением, электрохимическую активацию потока в зоне разряда с образованием множества парогазовых пузырьков кавитационной смеси, снижение в зоне реакции скорости потока, осуществление дальнейшего взаимодействия кавитационной смеси, обеспечивающее коллапсирование парогазовых пузырьков с образованием реакционной смеси и дросселирование потока реакционной смеси через редуцирующее устройство, поддерживающее необходимое сверхкритическое давление в зоне реакции. Устройство для проведения способа содержит средство подачи исходного реагента, электроразрядный реактор в виде цилиндрического корпуса, который имеет две взаимосвязанные реакционные зоны, зону разряда и зону реакции, коаксиально установленный внутри реактора электрод, выведенный через диэлектрическую вставку к источнику тока, и редуцирующее устройство. Недостатком способа является то, что электрохимическую активацию исходного реагента осуществляют в зоне разряда электроразрядного реактора электрическим разрядом высокой плотности при субкритическом давлении турбулентного истечения флюида, а не в сверхкритическом состоянии вещества.
Сверхкритическое флюидное состояние - это состояние вещества, при котором исчезает различие между жидкой и газовой фазой. Любое вещество, находящееся при температуре и давлении выше критической точки, является сверхкритической жидкостью. Свойства вещества в сверхкритическом состоянии промежуточные между его свойствами в газовой и жидкой фазе. Так, сверхкритическая жидкость обладает высокой плотностью, близкой к плотности жидкости, низкой вязкостью и при отсутствии межфазных границ поверхностное натяжение также исчезает. Диффузионное проникновение газа в обрабатываемый материал при этом имеет промежуточное значение между таковыми для жидкости и газа. Вещества в сверхкритическом состоянии могут применяться в качестве заменителей органических растворителей в лабораторных и промышленных процессах.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является получение стабильного электрического разряда между металлическим электродом, являющимся анодом, погруженным в раствор электролита, являющийся одновременно катодом, и находящийся в сверхкритическом флюидном состоянии в замкнутом объеме с нулевой скоростью движения (статический режим).
Технический результат предлагаемого способа получения электрического разряда в среде сверхкритического флюида заключается в получении устойчивого электрического разряда между анодом и катодом при сверхкритических параметрах катода.
Технический результат предлагаемого способа получения электрического разряда в среде сверхкритического флюида, включающий подачу на металлический анод, погруженный в раствор электролита, являющегося одновременно катодом, напряжения, равного U≥50 В, при токе разряда I в диапазоне 0,015≤I≤250 А, достигается тем, что в качестве электролита используется сверхкритический флюид, состоящий из газа с температурой (1,01-3)Ткр и давлением (1,01-6)Ркр и органической токопроводящей добавки в количестве (0.5-50)% от массы газа, находящихся в замкнутом объеме с нулевой скоростью движения (статический режим) при определенных термобарических параметрах и составе среды, где U - напряжение между электродами; I - ток разряда; Ткр - температура критической точки газа; Ркр - давление критической точки газа.
На фиг. 1 показан чертеж устройства для получения электрического разряда. Устройство для получения электрического разряда (Фиг. 1) содержит холодильник (1); насос для подачи газа в систему (2); ресивер с системой нагрева и термостатирования (3), предназначенный для получения сверхкритической флюидной фазы с заданными параметрами и равномерного перемешивания сверхкритического флюида и органической токопроводящей добавки; ячейку с системой нагрева и термостатирования для получения электрического разряда (4); заземление корпуса ячейки (5); сепаратор (6); массовый расходомер - регулятор расхода газа (7); регулятор давления «до себя» (8); насос для подачи органической токопроводящей добавки (9); металлический анод (10), помещенный вовнутрь ячейки и выходящий из нее через диэлектрический уплотнитель; источник питания (11).
Рассмотрим осуществление способа получения электрического разряда. Способ получения электрического разряда включает подачу газа из баллона в холодильник (1) с целью его сжижения, после чего жидкая фаза поступает в насос (2), который закачивает ее в ресивер (3) до момента достижения заданного давления, равного (1,01-6)Ркр. Одновременно с этим, насос (8) подает в ресивер (3) органическую добавку в заданном количестве. В ресивере происходит нагрев смеси до заданной температуры, равной (1,01-3)Ткр, и переход смеси в сверхкритическую фазу, после чего проводящая смесь, подается в ячейку высокого давления (4), где расположена зона разряда и происходит зажигание электрического разряда между анодом и катодом от источника питания (10), когда в качестве электролита используется сверхкритический флюид, состоящий из газа с температурой (1,01-3)Ткр и давления (1,01-6)Ркр и органической токопроводящей добавки в количестве (0.5-50)% от массы газа. Электрический разряд получают путем подачи напряжения между анодом и катодом, равного U≥100 В, при токе разряда I в диапазоне 0,015≤I≤250 А, где U - напряжение между электродами; I - ток разряда; Ткр - температура критической точки газа; Ркр - давление критической точки газа. По окончании работ источник питания отключается, газ из ресивера и ячейки медленно стравливается в атмосферу.
Указанные выше термобарические условия сверхкритического флюида выбраны именно такими, т.к. только при таких условиях обеспечивается получение заявленного электрического разряда.
Способ осуществляют следующим образом:
Пример 1. Для получения сверхкритической флюидной среды газ, в частности взят диоксид углерода, который подают из баллона в холодильник (1) с целью его сжижения, после чего жидкая фаза поступает в насос (2), который закачивает ее в ресивер (3) до момента достижения заданного давления, равного 10 МПа. Одновременно с этим, насос (8) подает в ресивер (3) органическую добавку - уксусную кислоту в количестве 25% от массы диоксида углерода. В ресивере происходит нагрев смеси до заданной температуры, равной 45°С, и переход смеси в сверхкритическую фазу, после чего смесь, подается в ячейку высокого давления (4), где расположена зону разряда и происходит зажигание электрического разряда между анодом и катодом от источника питания (10). Электрический разряд произошел при подаче подачи напряжения между электродами, равного U≥100 В, при токе разряда I не менее 5 А, где U - напряжение между электродами; I - ток разряда.
Пример 2. Для получения сверхкритической флюидной среды газ, в частности взят диоксид углерода, который подают из баллона в холодильник (1) с целью его сжижения, после чего жидкая фаза поступает в насос (2), который закачивает ее в ресивер (3) до момента достижения заданного давления, равного 10 МПа. Одновременно с этим, насос (8) подает в ресивер (3) органическую добавку - уксусную кислоту в количестве 15% от массы диоксида углерода. В ресивере происходит нагрев смеси до заданной температуры, равной 55°С, и переход смеси в сверхкритическую фазу, после чего смесь, подается в ячейку высокого давления (4), где расположена зону разряда и происходит зажигание электрического разряда между анодом и катодом от источника питания (10). Электрический разряд произошел при подаче подачи напряжения между электродами, равного U≥145 В, при токе разряда I не менее 10 А, где U - напряжение между электродами; I - ток разряда.
Таким образом, в предлагаемом способе получения электрического разряда, решаемая техническая задача получения электрического разряда в процессе горения между анодом и катодом в среде сверхкритического флюида при нулевом расходе (статический режим), по сравнению с прототипом, достигается за счет подбора определенных термобарических параметров среды и добавления органической токопроводящей добавки в количестве (0.5-50)% от массы газа.
Claims (1)
- Способ получения электрического разряда в среде сверхкритического флюида, включающий электрохимическую активацию исходного реагента в зоне разряда, отличающийся тем, что в зону разряда, расположенную в ячейке высокого давления, подают исходный реагент, включающий смесь негорючих газов и органическую токопроводящую добавку в количестве (0.5-50)% от массы газа, электрохимическую активацию проводят при температуре (1,01-3)Ткр и давлении (1,01-6)Ркр, где Ткр и Ркр - это температура и давление образования сверхкритической фазы исходной смеси, при этом на катод и анод подают ток разряда I в диапазоне 0,015≤I≤250 А, напряжения, равного U≥50 В, для образования электрического разряда между анодом и катодом, а в качестве электролита используют сверхкритический флюид.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020143483A RU2749438C1 (ru) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | Способ получения электрического разряда в среде сверхкритического флюида |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020143483A RU2749438C1 (ru) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | Способ получения электрического разряда в среде сверхкритического флюида |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2749438C1 true RU2749438C1 (ru) | 2021-06-10 |
Family
ID=76301666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020143483A RU2749438C1 (ru) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | Способ получения электрического разряда в среде сверхкритического флюида |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2749438C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040094144A1 (en) * | 2001-03-07 | 2004-05-20 | Makoto Ikegami | Reaction system of organic substances employing supercritical fluid or subcritical fluid |
JP2005138084A (ja) * | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Hitachi Cable Ltd | 超臨界流体処理装置 |
JP2008066495A (ja) * | 2006-09-07 | 2008-03-21 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 高圧処理装置および高圧処理方法 |
RU2411078C1 (ru) * | 2009-07-01 | 2011-02-10 | Алексей Андреевич Брункин | Способ осуществления газожидкостных реакций в суб- и сверхкритическом флюиде |
CN102198387A (zh) * | 2010-03-24 | 2011-09-28 | 淮北中润生物能源技术开发有限公司 | 以亚临界或超临界液体为溶剂、反应物为固体的连续化反应体系 |
RU2442644C2 (ru) * | 2010-04-13 | 2012-02-20 | Алексей Андреевич Брункин | Способ непрерывного осуществления электрохимической реакции в суб- и сверхкритических флюидах и устройство для его проведения |
-
2020
- 2020-12-28 RU RU2020143483A patent/RU2749438C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040094144A1 (en) * | 2001-03-07 | 2004-05-20 | Makoto Ikegami | Reaction system of organic substances employing supercritical fluid or subcritical fluid |
JP2005138084A (ja) * | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Hitachi Cable Ltd | 超臨界流体処理装置 |
JP2008066495A (ja) * | 2006-09-07 | 2008-03-21 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 高圧処理装置および高圧処理方法 |
RU2411078C1 (ru) * | 2009-07-01 | 2011-02-10 | Алексей Андреевич Брункин | Способ осуществления газожидкостных реакций в суб- и сверхкритическом флюиде |
CN102198387A (zh) * | 2010-03-24 | 2011-09-28 | 淮北中润生物能源技术开发有限公司 | 以亚临界或超临界液体为溶剂、反应物为固体的连续化反应体系 |
RU2442644C2 (ru) * | 2010-04-13 | 2012-02-20 | Алексей Андреевич Брункин | Способ непрерывного осуществления электрохимической реакции в суб- и сверхкритических флюидах и устройство для его проведения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9845250B2 (en) | Method of stretching the discharge of plasma in liquids | |
Bulychev et al. | Plasma discharge with bulk glow in the liquid phase exposed to ultrasound | |
US20230017324A1 (en) | Plasma generator | |
Yunusov et al. | Transients in a longitudinal Glow Discharge | |
RU2749438C1 (ru) | Способ получения электрического разряда в среде сверхкритического флюида | |
EA032776B1 (ru) | Способ крекинга жидких углеводородных материалов с применением импульсного электрического разряда и устройство для его осуществления | |
Khani et al. | The effects of microwave plasma torch on the cracking of Pyrolysis Fuel Oil feedstock | |
CA3171685A1 (en) | Foaming system for efficient plasma processing of heavy hydrocarbon | |
US9340885B1 (en) | Negative reactive circuit for a hydrogen generation system | |
US9347142B1 (en) | Feedback circuit for a hydrogen generation system | |
Timerkaev et al. | Decomposition of heavy hydrocarbons in argon arc with the sunken electrodes | |
RU2757449C1 (ru) | Способ обработки стальных изделий, содержащих удлиненные и искривленные полости | |
Mardanov et al. | Modification of the surface of polyethylene by low-temperature plasma and liquid electrodes | |
Tazmeev et al. | The influence of the method of cooling liquid electrolyte cathode on the energy balance in the gas discharge | |
Hasanah et al. | Latex-starch hybrid synthesis using CGDE method with ethanol addition and air injection | |
Goto et al. | Reaction in plasma generated in supercritical carbon dioxide | |
RU2757377C1 (ru) | Способ получения низкотемпературной плазмы и горячего газа для физико-химического воздействия на вещества и установка для получения низкотемпературной плазмы и горячего газа для физико-химического воздействия на вещества (варианты) | |
US9340886B1 (en) | Positive reactive circuit for a hydrogen generation system | |
US10047445B2 (en) | Hydrogen generation system | |
Tazmeev et al. | Formation of a powerful flow of steam-water plasma in a gas discharge with an aqueous solution cathode | |
RU201546U1 (ru) | Устройство для плазмохимической обработки жидкостей | |
RU2466514C2 (ru) | Способ получения электрического разряда в парах электролита и устройство для его осуществления | |
Kojevnikov et al. | The effect of electrical field parameters, medium properties and interelectrode gap geometry on the EHD pump characteristics | |
Timerkaev et al. | Production of Hydrogen From Heavy Hydrocarbons | |
US20160168736A1 (en) | Signal generation system for a hydrogen generation system |