Пристрій для обробки рідини плазмохімічним методом

1. Пристрій для обробки рідини плазмохімічним методом, який включає камеру, обмежену корпусом (1), з розміщеними в ньому електродами, патрубками введення і виведення рідини, яку обробляють, який відрізняється тим, що включає горизонтальний або нахилений корпус (1) камери, який є анодом, для обробки рідини у проточному режимі при дії на неї контактної нерівноважної низькотемпературної плазми та C2 2 (19) 1 3 і повітря через стовп дуги нафтопродукти вигоряють, а продукти згорання виводяться з пристрою. Недоліком зазначеного пристрою є: - неможливість використання даного пристрою для інших цілей через відсутність у відкритій електричній дузі ініціюючих факторів для здійснення інших хімічних процесів; - висока температура у зоні електричної дуги, що сприяє інтенсивному випару рідини, яку оброблюють; - необхідність додавання повітря з метою ініціювання процесу горіння нафтовміщених домішок; - неможливість здійснення процесу в плівковому режимі що погіршує параметри ведення процесу очищення стічних вод; - неможливість виділення зі стічних вод іонів важких металів; - неможливість ведення процесу в режимі, близькому до режиму плазмового розряду, який би забезпечував ініціюючі фактори для проведення процесу очищення забруднених рідких середовищ. Відомо також пристрій для очищення рідини [2], що представляє собою камеру іонізатора, який виконано з ізольованими стінками для розміщення електродів, які підключені до джерела високої напруги, та з встановленими шиберами. Нижня частина камери виконана у вигляді заземленого піддона з підведенням і відведенням рідини, яку оброблюють, а верхній частині розміщено патрубки підведення окислювача, які з'єднані трубопроводом з патрубками підведення рідини, яка очищується. Недоліком відомого технічного рішення є: - громіздкість; - неможливість виділення зі стічних вод іонів важких металів, радіонуклідів, очищення стічних вод від органічних і неорганічних домішок та сполук, здійснення синтезу органічних і неорганічних продуктів; - неможливість проведення процесу в режимі плазмового контактного розряду; - неможливість здійснення процесу без виділення токсичних домішок у повітря; - робота пристрою з використанням системи подачі окислювача в реагуючий простір. Розкриття винаходу. В основу винаходу поставлено задачу створення пристрою, що забезпечує проведення широкого спектру технологічних процесів у різних виробництвах з використанням контактної нерівноважної плазми. Поставлена задача досягається тим, що пристрій (Фіг., розріз і перетин) для проведення плазмохімічних процесів складається з корпусу реактора 1, який являється одночасно електродом розрядної камери, приймальної ємності 3 для збирання рідини, яку оброблено, реакційного каналу 8, сорочки 11, регулятора подачі рідини 14, демпфера-піногасника 4 у вигляді перфорованого циліндричного стакану, підіймального механізму 12 і шарніру 13, які забезпечують нахил реактора щодо горизонтальної площини, кришки реактора 2, на якій розміщено ряди електродів 6 з радіаторами 7 і датчиком 10 наявності рідини в реакційному каналі. Робочий елемент електрода виконано у 81374 4 вигляді сферичного конусу, вершина якого направлена убік поверхні рідини, яку оброблюють. Робочу частину електрода виготовлено з торійованого вольфраму, яку вмонтовано в сферичну обійму на її конічному кінці. Електроди гальванічно розв'язані між собою, корпусом 1 і кришкою 2. Кількість електродів задають за умови забезпечення необхідного часу перебування рідини в реакційному просторі з метою досягнення заданої ефективності процесу. Ширину реакційного каналу формують діелектричними накладками 9. Переливний поріг 5 відокремлює реакційній простір від накопичувача і демпферапіногасника. Пристрій працює у такий спосіб. У робочому просторі реактора створюють розрядження, яке постійно підтримують в процесі роботи пристрою на рівні значення, при якому не настає процес природного кипіння рідини при сталій температурі рідини в реакторі. З метою забезпечення ізотермічних умов процесу хімічного перетворення в рідині, яку оброблюють, в простір сорочки 11 подають холодоагент з метою охолодження реакційного каналу. Рідину, яку оброблюють в проточному режимі подають крізь регулятор рідини 14, демпфер-піногасник 4 у приймальну ємність 3 і далі крізь переливний поріг 5 у реакційний канал 8 реактора. Наявність рідини в реакційному каналі контролюється датчиком 10. Контактна нерівноважна плазма над шаром рідини створюється за допомогою електродів, на які подають необхідні напруга та струм, при цьому електрод (катод), який є корпусом 1 реактора, знаходиться під шаром рідини, а електроди 6 (аноди) розташовані в газовій фазі на кришці реактора. Електроди 6 розташовані в зоні реакційного каналу на відстані 5-30мм від поверхні рідини, яку оброблюють. Формування розряду забезпечується високою напругою при малих струменях, обробка рідини забезпечується робочим струмом при більш низьких напругах. У зоні дії розрядів знаходиться поверхня рідини в реакційному каналі. Пройшовши реакційну зону першого електрода, який знаходиться в газовій фазі, рідина, яку оброблюють, попадає під дію другого електрода і так далі. Кількість електродів у просторі реакційного каналу і кількість паралельних реакційних каналів вибирається за умови необхідного часу контакту плазмового розряду з рідиною, завдяки чому забезпечується досягнення заданої ефективності обробки рідини і її продуктивності. Форма конфігурації електродів дозволяє стабілізувати плазмовий розряд. Оброблена контактною нерівноважною низькотемпературною плазмою рідина виводиться з реактора через патрубок у приймальну ємність. Товщину шару рідини (1,5-10мм) забезпечують шляхом зміни кута нахилу пристрою за допомогою підіймального механізму 12, шарніру 13 і регулятора рідини 14. Для створення плазми в реакторі застосовано електричний блок живлення з параметрами: вхідна напруга - перемінна, однофазна, 50Гц, 220В, 60Гц, 11В; вихідна напруга - постійна, пульсуюча, регульована в межах 700-1500В; струм 5 навантаження - максимальне значення 0,25А; напруга підпалу - амплітуда 12000-15000кВ, тривалість імпульсу 1,0-1,5мс. Додатково до аноду реактора відносно катоду підключено пристрій підпалу, що формує імпульси амплітудою до 15кВ при тривалості до 1,5мс. Імпульси підпалу жорстко синхронізовані з фазою пульсуючої напруги. У момент формування імпульсу підпалу відбувається пробій вакуумного проміжку між електродами реактора, опір проміжку різко знижується в результаті чого починає текти анодний струм, який створює плазму. Напруга плазмового розряду практично незмінна (550-900В) і залежить в основному від ступеня розрідженості газу в середині реактора, Величина струму в плазмовому стовпі обумовлена електричним опором плазми і величиною прикладеної напруги до системи плазмовий стовп - баластовий резистор. В електричному блоці живлення реалізовано принцип фазового методу регулювання величини напруги, тобто середнє значення анодної напруги залежить від фази пульсуючої напруги на аноді і моменту подачі імпульсу, що сприяє підпалу. Плазма виникає в момент підпалу і гасне в момент закінчення пульсації анодної напруги. Зазначений процес повторюється з частотою 100Гц. Регулювання струму в плазмовому стовпі здійснюється за рахунок зміни моменту підпалу відносно пульсації анодної напруги за допомогою синхронізуючого пристрою, а силовим регулюючим пристроєм, таким чином, є безпосередньо сам реактор. 1. В.И. Лысенко. Устройство для выделения нефтесодержащих примесей из сточных вод. А.С. (СССР) №497244. М. Кл. С02В 1/82, ВОЗС 5/00. Опубл. 30.12.75. Б. №48. 2. А.А. Лях, А.А. Лях, В.В.Крылов, Н.И. Крылова, А.И. Ройтенберг. Установка для очистки жидкостей. А.С. (СССР) №1068394. М. Кл. C02F 1/46, ВОЗС 5/00, B01D 35/06 Опубл. 23.01.84. Б. №3. 81374 6