一种组合式低温等离子体反应器制造技术

技术编号:19026186 阅读:49 留言:0更新日期:2018-09-26 19:47
本实用新型专利技术公开了一种组合式低温等离子体反应器,属于废气净化技术领域。包括进气段、反应器、出气段、等离子电源,反应器相对的两侧设置若干放电电极深入至反应器内部,呈线性排列,且相互平行,一侧为高压电极,另一侧为低压电极,分别与等离子电源联接,电极之间至少设置一定的间隙。氯化氢和氧气的混合气体通过多个与气流方向相交的放电截面的激发和离解,氯化氢转化效率高;反应气体不与放电电极接触,电极寿命长;反应器结构简单,维修方便,可实现放电功率和空间能量分布的自由调节,无工业放大的限制。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式低温等离子体反应器
本技术属于废气净化
,涉及一种组合式低温等离子体反应器。
技术介绍
氯气是众多有机氯产品生产过程中的重要原料,而在进行取代反应的同时,通常会产生等摩尔的副产氯化氢气体,这些氯化氢一般是以水吸收后制成盐酸,低价出售或回收利用,但盐酸市场始终供过于求,副产的盐酸的销售渠道很不顺畅,其积压后不仅影响主导产品的正常生产,还会带来直接和间接的环境污染问题,已成为制约聚氨酯、氯碱、有机氟、农药、医药化工等众多兴业发展的共性难题。因此,合理开发副产氯化氢的下游产品是解决此问题的有效途径。目前常用的方法主要有盐酸电解法,直接氧化法和催化氧化法。但由于电解法投资大、能耗高、对装置要求高及产品纯度不足;直接氧化法虽然转化率较高,但电解法的问题依然存在,而且反应步骤复杂,副产物多,产物分离困难;催化氧化法具有能耗低,操作简单,能轻易实现工业化等优点,但受逆反应的影响,HCl的转化率较低,未反应的HCl遇水生成盐酸腐蚀设备,较高的反应温度还会导致催化剂挥发和活性迅速降低。等离子体法氯化氢转化为氯气被认为是比较快捷、环保的转化方式,HCl和O2气体在等离子场中分子键更容易被打开或氧化,气体被局部电离,产生较高浓度的高能电子和O、O3自由基,这些活性因子直接参与裂解和氧化氯化氢气体,生成氯气和水,氯气可以再次用于氯化物的制造过程,实现氯资源的循环利用。专利CN102602891B公开了一种氯化氢制备氯气的方法,使氯化氢在微波或/和磁场与电弧等离子体耦合的环境下裂解制得氯气和氢气,该反应器结构复杂,热能利用率低。专利CN103145099.A公开了一种利用磁稳流化床进行氯化氢氧化制备氯气的方法,利用两个交变的磁场加热磁性催化剂到350-450℃,再向磁稳流化床中通入预热至200-300℃,能耗较高,反应器结构复杂。专利CN10361139公开了线管式低温等离子体单元反应器及其组合系统,该反应器由正电极、圆管外电极及密封圈组成,应用于废气处理,可根据废气处工程的需要,配用N个单元反应器以串并联方式组合形成反应器矩阵,结构复杂,增加了维修的难度,且反应器和连接电源的导线均在箱体内,并不适合在氯化氢、氯气等强腐蚀性气体环境中使用。专利CN106334420A公开了一种组合放电型低温等离子体反应器及空气净化装置,两根放电螺杆和群针分别连接直流高频正高压和直流高频负高压,高阻抗绝缘管零电位电极线圈连接地线,形成五个放电结构,产生组合电场及组合等离子体场,放电电极直接暴露在反应气体中,在腐蚀性或强氧化气体中会造成放电电极的损耗,而等离子放电产生的活性离子和自由基会进一步加速电极的损耗。
技术实现思路
为克服现有技术的不足,本技术提供一种组合式低温等离子体反应器,氯化氢和氧气的混合气体通过多个与气流方向相交的放电截面的激发和离解,氯化氢转化效率高;反应气体不与放电电极接触,反应器结构简单,可实现放电功率和空间能量分布的自由调节。本技术采用如下技术方案:一种组合式低温等离子体反应器,包括进气段、反应器、出气段、等离子电源,反应器相对的两侧设置若干放电电极深入至反应器内部,呈线性排列,且相互平行,一侧为高压电极,另一侧为低压电极,分别与等离子电源联接,电极之间至少设置一定的间隙。所述的一种组合式低温等离子体反应器,放电平面内的高压电极与低压电极间隔布置。所述的一种组合式低温等离子体反应器,设置反应器为N(N≥1)段,放电电极为M(M≥2)个。所述的一种组合式低温等离子体反应器,反应器为耐酸碱腐蚀性材料。所述的一种组合式低温等离子体反应器,反应器内壁还设置折流板。所述的一种组合式低温等离子体反应器,放电电极的内电极为导电体材料,可以为实体、空心及其它形式的金属或石墨,也可以为其粉末。所述的一种组合式低温等离子体反应器,放电电极外管为高阻抗材料,可以是石英玻璃、陶瓷、环氧树脂等任一一种。所述的一种组合式低温等离子体反应器,放电电极的横向间隙A为20-50mm,纵向间隙B为1-10mm。所述的一种组合式低温等离子体反应器,功率密度为2×10-6至5×10-5W/m3。本技术的有益效果为:一种组合式低温等离子体反应器,氯化氢和氧气的混合气体通过多个等离子体放电平面进行离解,放电功率及能量分布可根据需要自由调节,氯化氢的转化效率高,反应器结构简单,可并可串,维修方便,电极寿命长,无工业放大的限制。附图说明图1为一种组合式低温等离子反应器的总装图。图2为单个反应器主体的主视图。图3为图2反应器主体的A-A向剖视图。图4为放电电极的剖视图。图5为本技术实施例2放电电极的剖视图。图6为本技术的电极接线图。图7为图7本技术实施例3反应器B-B向剖视图。图8为本技术实施例4单个反应器主体的主视图。附图标号:1进气段、2反应器、3出气段、4放电电极、5锁母、6放电通道、7内电极、8电极外管、9金属粉末、10折流板。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明。实施例1,参考附图1-5,一种组合式低温等离子反应器包括进气段1,反应器2,出气段3。进气段1与进气单元连接,反应器2为矩形结构,数量为1-N(N≥1)段,材料为聚四氟等耐腐蚀材料,在反应器2相对的两面设置有M(M≥2)个放电电极4,相向插入反应器2对应的孔中,并用锁母5固定,锁母5的前端有密封材料。反应器2一面的放电电极4与等离子电源的高压端连接,另一面的放电电极4与等离子电源的低压端连接(如图6),等离子电源为高频脉冲电源,放电电极4内电极7为导电体材料,电极外管8为石英玻璃,陶瓷或其它高阻抗材料,内电极7靠近电极外管8出口处设有密封材料,内电极7的端部设置有螺纹,通过导线与等离子电源的高压端或低压端可靠连接,放电电极4之间横向间隙A为20-50mm,纵向间隙B为1-10mm,放电电极4在横向和纵向的投影均在同一个平面内,出气段3与出气单元连接。开启等离子电源,随着电压逐渐升高,相邻放电电极4在反应器的横向截面被击穿,形成无数个放电细丝构成的放电通道6,在反应器2内形成多个与气流方向相交的等离子体放电平面。从进气段1进入反应器2的氯化氢和氧气的混合气体经过放电平面后被激发或者离解,产生大量的高能电子和氢、氧、氯的活性粒子或自由基,与氯化氢和氧气分子碰撞、引发,使其离解,重新组合而生成氯气和水,经除水,分离后得到纯净的氯气,用于高聚物的氯化或其它耗氯产品。本反应器可以通过改变放电电极4的数目和空间排布方式对放电区域的能量密度及分布自由调节,功率密度为2×10-6至5×10-5W/m3之间,除用于氯化氢氧化制氯气外,还可以用于其他气相或者液相物质之间的相互反应,以及废液、废气的降解处理。实施例2,参考附图5,本实施例与实施例1不同之处在于,在内电极7和电极外管8之间填装金属粉末9,粒度小于100目,金属粉末不规则的外形更容易形成尖端放电,以增加放电均匀性。实施例3,参考附图7,本实施例与实施例1不同之处在于,在反应器内壁的上下两个面上设置有折流板,折流板位于2个放电电极4之间且与电极的轴线平行,使反应气体从电极的放电通道6通过,提高反应效率和放电均匀性。实施例4,参考附图8,本实施例与实施例1不同之处在于,放电电极4形成的放电平面与反本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种组合式低温等离子体反应器,包括进气段、反应器、出气段、等离子电源,其特征在于反应器相对的两侧设置若干放电电极深入至反应器内部,呈线性排列,且相互平行,一侧为高压电极,另一侧为低压电极,分别与等离子电源联接,电极之间至少设置一定的间隙,放电平面内的高压电极与低压电极间隔布置。

【技术特征摘要】
1.一种组合式低温等离子体反应器,包括进气段、反应器、出气段、等离子电源,其特征在于反应器相对的两侧设置若干放电电极深入至反应器内部,呈线性排列,且相互平行,一侧为高压电极,另一侧为低压电极,分别与等离子电源联接,电极之间至少设置一定的间隙,放电平面内的高压电极与低压电极间隔布置。2.根据权利要求1所述的一种组合式低温等离子体反应器,其特征在于设置反应器为N段,放电电极为M个,其中N≥1,M≥2。3.根据权利要求1、2任一所述的一种组合式低温等离子体反应器,其特征在于反应器为耐酸碱腐蚀性材料。4.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员:慕龙黄峥嵘徐勇熊新阳
申请(专利权)人:新疆兵团现代绿色氯碱化工工程研究中心有限公司新疆天业集团有限公司
类型:新型
国别省市:新疆,65

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