一种用于在三区域反应器中使用蒸汽等离子体破坏前体材料的两步法，其中，作为第一步，将前体材料在反应器的高温区内水解，之后第二步，在反应器注入助燃氧气或空气的燃烧区内中温氧化反应物流，并且立即骤冷所得气流以避免形成不需要的副产物。相关设备包括：非转换直流蒸汽等离子体炬、外部冷却的三区域蒸汽等离子体反应器、用于将前体材料引入到等离子体炬的等离子体流中的装置、用于将助燃空气或氧气引入到反应器的燃烧区内的装置、用于使反应混合物离开反应器的装置和位于反应器出口端的用于骤冷反应混合物的装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种用于在三区域反应器中使用蒸汽等离子体破坏前体材料的两步法，其中，作为第一步，将前体材料在反应器的高温区内水解，之后第二步，在反应器注入助燃氧气或空气的燃烧区内中温氧化反应物流，并且立即骤冷所得气流以避免形成不需要的副产物。相关设备包括：非转换直流蒸汽等离子体炬、外部冷却的三区域蒸汽等离子体反应器、用于将前体材料引入到等离子体炬的等离子体流中的装置、用于将助燃空气或氧气引入到反应器的燃烧区内的装置、用于使反应混合物离开反应器的装置和位于反应器出口端的用于骤冷反应混合物的装置。【专利说明】消耗臭氧层物质的蒸汽等离子体弧水解相关申请的交叉引用本申请要求于2011年3月18日提交、现在未决的美国临时申请N0.61/454，368和于2011年9月23日提交、现在未决的加拿大申请N0.2，753，043的优先权，其通过引用并入本文。
本专利技术涉及大气中的臭氧的消耗，更具体地，涉及对消耗臭氧层物质的破坏。
技术介绍
联合国环境规划署(theUnitedNationsEnvironmentalProgram,UNEP)的技术与经济评估小组(TheTechnologyandEconomic AssessmentPanel,TEAP)已经审核和批准了总计十二种用于破坏消耗臭氧层物质(ozonedepletingsubstances,ODS)的技术。为了所述目的，这些经批准的技术可大致分类成焚烧技术、等离子体技术(包括电弧等离子体和射频等离子体)以及其他非焚烧技术。从ODS处理速率和处理单元的数目二者来说，用于破坏ODS的最广泛使用的现行方法是通过焚烧或通过氩等离子体技术。这两种技术使用热氧化作为主要破坏机理。将ODS供入被加热至约1200°C高温的耐火材料衬里反应器(refractorylinedreactor)中。焚烧炉使用燃烧化石燃料的燃烧器来达到必要的高温,而在氩等离子体技术的情况下使用氩等离子体弧。由于ODS是固有的燃烧抑制剂，因此需要极端的处理条件来用于其破坏。焚烧炉需要大量化石燃料以达到破坏ODS所需要的高温。消耗臭氧层物质以相对小的量与空气或氧气一起被供入至焚烧炉的高温区。通常这些焚烧炉不具有第二燃烧室，所产生的废气被简单稀释后排放到大气中。因此，这些焚烧炉破坏少量的ODS需要大量化石燃料，产生大量烟道气，其包含大量难以从烟道气中除去的C12、F2、N 0x、S0x、V0C。另外，焚烧过程极有可能排放不完全燃烧的有毒产物,例如二喝.英和呋喃。等离子体破坏技术使用氩气、氮气或CO2作为等离子体形成介质来将能量由电弧转换成高的破坏温度。这些技术依然使用热氧化作为其主要的破坏方法。使用直流等离子体炬(directcurrentplasmatorch)将耐火材料衬里反应器加热至高破坏温度。将0DS、空气和蒸汽引入到破坏区并且燃烧0DS。这些系统中的主要破坏机理仍然是热氧化，因此具有类似的问题，例如产生难以从烟道气中除去的C12、F2和CF4。在这些过程中，高温区过量氧和空气的存在还引起形成NOx的可能，然而在减少的氧气水平下操作导致形成难以除去的烟灰。氩等离子体技术需要高流量的高纯氩，这使其使用的成本昂贵。因此，在本领域中需要改善的技术来破坏消耗臭氧层物质。专利技术简述因此，本专利技术的目的是提供用于破坏消耗臭氧层物质的新系统。因此，根据本专利技术，提供了一种用于在反应器中使用蒸汽等离子体的前体材料破坏的两步法，其中，作为第一步，将所述前体材料在反应器的高温区内水解，随后第二步，在注入有助燃氧气或空气的反应器燃烧区中中温氧化反应物流，并且立即骤冷所得气体物流以避免形成不需要的副产物。另外，根据本专利技术，提供了用于实施上述工艺的设备，其包括:非转换直流蒸汽等离子体炬、包含耐腐蚀耐火材料衬里的外部冷却的三区域蒸汽等离子体反应器、用于将等离子体炬附接到反应器的装置、用于将或以气体涡流或以细小的液体喷雾或以固体颗粒形式的前体材料引入到等离子体炬的等离子体流(plasmaplume)中的装置、用于将助燃空气或氧气引入到反应器的燃烧区内的装置、用于使反应混合物离开反应器的装置和用于骤冷位于反应器出口端的反应混合物的装置。另外，根据本专利技术，提供了用于破坏前体材料的设备，其包括:包含高温区和燃烧区的反应器，高温区适合于水解前体材料，燃烧区适合于在注入助燃氧气或空气下对反应物流实施中温氧化，在反应器的出口端设置有骤冷装置，用于骤冷所得气体物流以避免形成不需要的副产物。通过阅读以下仅参照附图以示例的方式给出的本专利技术实施方案的非限制性描述，本专利技术的优点和特征将变得更明显。【专利附图】【附图说明】现在参照附图，以举例说明的方式示出了本专利技术的说明性性实施方案，其中:图1a是根据本专利技术一个实施方案的用于破坏消耗臭氧层物质的完整系统的示意图；图1b是根据本专利技术另一实施方案的用于破坏消耗臭氧层物质的完整系统的示意图；图2是用于破坏消耗臭氧层物质的本系统的破坏部分的纵向截面图。本专利技术的说明性实施方案的描述本专利技术使用蒸汽等离子体水解系统S来破坏0DS。本专利技术的主要破坏机理是等离子体蒸汽水解。在该系统中，定制设计的蒸汽等离子体炬作为唯一能源来将耐火材料衬里的主反应室加热至接近1500°C的温度。使用有少量惰性气体的由普通水形成的过热蒸汽作为主等离子体形成气体。使用蒸汽等离子体中存在的高反应性蒸汽等离子体(即，氢离子和氢氧根离子)在缺氧环境中将ODS转化成C0、HC1和HF。所产生的CO在工艺的下游燃烧掉，然后瞬时水骤冷。缺氧环境消除了有毒物质如C12、F2和CF4的形成，而快速骤冷消除了二英和呋喃的形成。工艺中形成的酸性气体可以:(i)用碱中和，或(ii)首先用水洗涤以回收弱酸混合物，然后中和酸性气体的不可回收部分。在这两种情况下，将主要包含CO2的经净化的废气流排放到大气中。现在转向附图中的图，将详细描述本专利技术的蒸汽等离子体水解系统S。将或以气体涡流或以细小液体喷雾或以固体流形式的前体材料I注入到如图2所示的系统S中。将待破坏的前体材料I通过特别设计的法兰12供应到等离子体炬4附近。该法兰12是水冷的，由耐酸材料制成并且被特别设计来有助于将供应的前体材料I与高温粘性蒸汽等离子体流均匀混合。使用外部加热源(通常是蒸汽等离子体炬4)作为源将耐火材料衬里反应器加热至1500°C的温度。等离子体炬4被设计和构建成具有特征，以避免炬内的过热蒸汽在到达等离子体弧之前冷凝。等离子体炬的这些特征包括:(i)直接注射3主等离子体形成气体(过热蒸汽)至炬涡流(torch vortex)处，以使得其在到达弧流的过程中不冷凝并且使过热蒸汽在炬本体内的通路尽可能小；(ii)用热流体(丙二醇-水混合物)(在高压封闭回路中循环)冷却等离子体炬本体以避免过热蒸汽冷凝；以及(iii)使用耐高温聚合物如Vespel?或PEEK用于炬内部组件。蒸汽等离子体炬4包括如图2所示布置的金属阴极2、金属点火阳极6和金属工作阳极8。等离子体弧在阴极2和点火阳极6之间由氦气或另外的单原子气体引发。一旦弧稳定10，在3处注入等离子体形成蒸汽并且弧从点火阳极6转移到工作阳极8。用氮气、氦气、IS气或其混合物作为保护气体(shroudgas)5。保护气体5保护金属阴极2不被过早本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔·卡拉宾，拉克希米纳拉亚南·米亚达拉·普拉拉达·拉奥，
申请(专利权)人：加拿大派罗杰尼斯有限公司，
类型：
国别省市：
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