Способ нейтрализации озона в газовых смесях

Авторы патента:

B01J19/08 - способы с использованием непосредственного применения электрической или волновой энергии или облучения частицами; устройства для этого (применение ударных волн B01J 3/08; получение или манипулирование плазмой H05H 1/00)

B01D53/66 - озон

Изобретение относится к области газовой электрохимии для нейтрализации остаточного озона. Способ заключается в обработке озона световым излучением в высокочастотном электрическом поле холодной плазмой в течение 0,5-1,0 с. Дополнительно газовую смесь пропускают через угольный фильтр. Изобретение позволяет значительно снизить энергозатраты, отказаться от использования катализаторов и упростить конструкцию устройств, реализующих предлагаемый способ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области газовой электрохимии, в частности к способам разложения озона в отработанной смеси после озонирования хозяйственно-питьевой и технической вод, промышленно-сточных вод, а также может быть использовано в химической, фармацевтической, металлургической, целлюлозно-бумажной и др. отраслях промышленности, проводящих очистку газовых смесей от озона.

Известен каталитический способ очистки газов от озона на катализаторе, состоящем из платины или палладия на активной окиси алюминия, процесс ведут при температуре от 95 до 130

C и объемной скорости газа 9000-30000 ч [1].

Недостатками указанного способа являются использование дорогостоящих редких металлов и нагрев катализатора электронагревателями, потребляющими большое количество энергии (35 Вт/м³). Процесс инерционен, выход на тепловой режим устройства занимает значительное (до нескольких часов) время.

Известен способ обработки отработанного озона с целью его нейтрализации с помощью электричества без электронагревателей. Газы, содержащие отработанный озон, пропускают над фотокатализатором при действии на катализатор светового излучения в электрическом поле. Фотокатализатор производит излучение определенной длины волны, достаточное для разложения озона. Световое излучение в электрическом поле получают свечой или искровым преобразователем. Для увеличения времени контакта применяются лабиринтные каналы [2].

Недостатком известного способа является сложность изготовления устройства, его реализующего. При мелкосерийном производстве цена на данное устройство будет непомерно высока.

Целью изобретения является: значительное снижение энергозатрат на 1 м³ обрабатываемого газа, отказ от использования редких металлов (от катализаторов) и конструктивная простота устройств, реализующих предлагаемый способ.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе нейтрализации озона в газовых смесях, заключающемся в обработке озона световым излучением в электрическом поле, обработку озона проводят в высокочастотном электрическом поле холодной плазмой. Для полной нейтрализации озона обрабатываемый газ пропускают через угольный фильтр.

Предлагаемый способ реализуется на устройстве, показанном на приведенных чертежах. На фиг. 1 показан продольный разрез, на фиг. 2 - поперечное сечение в зоне перегородки.

Устройство состоит из камеры 1 с входным патрубком 2 для подачи отработанной озоно-газовой смеси. В камере 1 установлена термостойкая перегородка 3 с окном 4, образующая реакционную зону. Свеча 5 и электрод 6 с электроподводами 7 составляют рабочий элемент электрической части устройства, создающей канал высокочастотного электрического разряда, являющегося источником холодной плазмы. Угольный фильтр, состоящий из корпуса 8, загруженного углем 9, с помощью трубы 10 сообщается с камерой 1, из которой поступает обработанная в электрическом поле газовая смесь. После фильтра через патрубок 11 газовая смесь, нейтрализованная по предлагаемому способу, сбрасывается в окружающую среду.

Способ нейтрализации озона осуществляется следующим образом.

Со стороны входа перегородка 3 имеет прямоугольное окно 4 высотой 10 мм и длиной 30...50 мм. На одной из малых сторон окна расположен торец электрода 6, а на другом - плоский торец свечи 5 диаметром 10 мм. Между электродом и свечой создается канал высокочастотного электрического разряда с холодной плазмой (Т~5000К) диаметром 10 мм и происходит ионизация воздуха.

Из химической физики известно, что диссоциация молекулы кислорода происходит при столкновении ее с электроном, обладающим энергией в (5,084 эВ), т.е. О₂+е(5,084 эВ)

O+O с последующим образованием озона О₂+О

О₃. Диссоциация молекулы озона происходит при столкновении ее с электроном обладающим энергией в (2,26 эВ), т.е. О₃+е(2,26 эВ)

O₂+O с последующим образованием кислорода О+О

О₂. Озон термически неустойчив, быстрый распад наступает при температуре 100

С. Время жизни O₃ при температуре, равной 200

C, составляет примерно одну секунду [3].

Время пребывания обрабатываемой озоно-газовой смеси в камере желательно 0,5-1,0 с. Это время можно получить, например, за счет подбора длины окна и объема камеры.

Часть озона диссоциирует от столкновения с электронами, обладающими энергией (2,26 эВ<е<5,0 эВ), другая часть озона распадается от термического нагрева.

Образовавшиеся радикалы кислороде O в цилиндрической части за окном объединяются в молекулы кислорода О+O

O₂. "Проскок" радикала кислорода O через цилиндрическую часть камеры 1 теоретически возможен, поэтому, для гарантии полной нейтрализации озона камера 1 соединяется трубой 10 с корпусом 8 фильтра, наполненного обыкновенным углем 9, где уголь окисляется радикалами кислорода O.

Процесс нейтрализации озона согласно предлагаемому способу поддается регулированию и оптимизации. Например, при малой концентрации остаточного озона можно снизить энергию разряда в высокочастотном электрическом поле или увеличить расход обрабатываемого газа. Оптимальные параметры устанавливаются по результатам контроля остаточного озона.

Оборудование, предназначенное для реализации способа, компактно, удобно в эксплуатации и не требует больших финансовых затрат.

Использованные источники

1. Патент РФ №1603562 (з. №4433126/26 от 30.05.88 г.). Способ очистки газов от озона, МПК В 01 D 53/66.

2. Патент Японии №4-5485 (з. №62-139860 от 05.06.87 г.). Способ обработки отработанного озона. МПК В 01 D 53/36.

3. Химическая энциклопедия. Научное издательство "Большая Российская энциклопедия", М., 1992, т.3, с.332-333.

Формула изобретения

1. Способ нейтрализации озона в газовых смесях, заключающийся в обработке озона световым излучением в электрическом поле, отличающийся тем, что обработку проводят в высокочастотном электрическом поле холодной плазмой в течение 0,5-1,0 с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработанный газ пропускают через угольный фильтр.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

Изобретение относится к области радиационных технологий, в частности к облучению объектов пучком ускоренных электронов и рентгеновским излучением

Способ получения полимера // 2230753

Изобретение относится к способу каталитического производства полимера, в частности к способу получения –олефиновых полимеров

Нейтрализатор автомагистральный // 2230602

Изобретение относится к области очистки газовых выбросов

Установка для очистки газовых выбросов промышленных производств от токсичных органических соединений // 2225751

Изобретение относится к устройствам для очистки газовых выбросов промышленных производств от токсичных органических соединений

Устройство облучения электронным пучком и способ // 2221636

Способ утилизации нефтяных шламов и плазмокаталитический реактор для его осуществления // 2218378

Изобретение относится к переработке тяжелых нефтяных остатков и нефтесодержащих отходов и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтехимической промышленности, а именно для плазмокаталитической утилизации нефтяных шламов

Нейтрализатор // 2216389

Изобретение относится к области очистки газовых выбросов

Способ переработки тяжелых нефтесодержащих фракций и установка для его осуществления // 2215775

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу крекинга тяжелых нефтесодержащих фракций (мазута, отработанных моторных или смазочных масел, нефтешламов и т.п.) с использованием физических методов воздействия и установке для его осуществления

Способ очистки воды высоковольтным импульсным разрядом и реактор для его осуществления // 2213702

Способ проведения гомогенных и гетерогенных химических реакций с использованием плазмы // 2200058

Изобретение относится к химии, а именно к химическим технологиям, и может использоваться в электронике для нанесения пленок на подложки и очистки поверхностей травлением, в химической промышленности для получения особо чистых веществ, в том числе объемных твердотельных материалов, в металлургии для получения особо чистых металлов

Способ очистки газов от озона // 1603562

Способ очистки отходящих газов от примеси озона // 1574256

Изобретение относится к технологии очистки отходящих газов от примеси озона, применяемой в промышленных технологических и исследовательских установках, где имеются остаточные количества озона, позволяющей интенсифицировать процесс очистки

Способ очистки отходящих газов от озона // 975045

Способ получения материала для разложения озона и материал // 2411984

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано для получения материалов, используемых в газоочистке, в частности, для удаления озона и других примесей из газовых потоков

Сорбционный материал с каталитической активностью для удаления озона из жидких и газовых сред и способ его получения // 2411991

Изобретение относится к области экологии

Материал с каталитической активностью для разложения озона и способ его получения // 2411992

Изобретение относится к области неорганической химии и газоочистки и может быть использовано в процессах каталитической очистки газов от озона

Конструктивный элемент с каталитической поверхностью, способ его изготовления и применение этого конструктивного элемента // 2490063

Изобретение относится к конструктивному элементу

Катализатор для разложения озона и способ его получения // 2491991

Изобретение относится к области каталитической очистки воздуха от кислородсодержащих примесей, таких как озон, и может быть использовано, в частности, для удаления озона из воздуха

Катализатор разложения озона и способ его приготовления // 2537300

Изобретение относится к катализатору разложения озона для снаряжения авиационных конвертеров, изготовленного из гофрированной алюминиевой фольги с алюмосиликатным покрытием, которое импрегнировано оксидами переходных металлов с добавками благородных металлов или их оксидов, при этом указанное алюмосиликатное покрытие формируется путем микроплазменной обработки подложки, изготовленной из вентильного металла. Технический результат заключается в достижении высоких степеней разложения озона при пониженных температурах и уменьшении загрузки благородного металла. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 3 пр.

Автомобильный воздухоочиститель // 2549404

Настоящее изобретение относится к автомобильному воздухоочистителю. Задачей является создание DOR-системы (непосредственное уменьшение озона) для пресечения ухудшения функции очищения очищающего озон материала путем уменьшения контакта активного кислорода с активированным углем. Автомобильный воздухоочиститель содержит компонентную деталь транспортного средства с воздухоприемным отверстием и воздуховыпускным отверстием, внутренний проточный канал, соединяющий воздухоприемное отверстие и воздуховыпускное отверстие, очищающий озон элемент. Очищающий озон элемент нанесен на поверхность стенки внутреннего проточного канала для очищения озона посредством преобразования озона в другие вещества. Количество нанесенного очищающего озон элемента на стороне воздухоприемного отверстия больше, чем количество нанесенного очищающего озон элемента на стороне воздуховыпускного отверстия. Таким образом, вероятность того, что активный кислород контактирует с активированным углем, может быть уменьшена. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ инициирования цепных реакций диссоциации и поликонденсации углеводородов и устройство для его осуществления // 2252069

Изобретение относится к химической, газовой, нефтяной, нефтехимической промышленности и другим отраслям, связанным с переработкой углеводородсодержащего сырья, в частности с получением конденсата, состоящего из легких углеводородных газов, с переработкой высоковязкой нефти и нефтяных остатков