Плазмохимический реактор конверсии углеводородов в электрическом разряде

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ РАЗРЯДЕ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Крауклис Андрей Владимирович Самцов Птр Петрович Борисевич Кирилл Олегович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Плазмохимический реактор конверсии углеводородов в электрическом разряде, включающий корпус, представляющий собой кварцевую трубку, в которую помещены анод и полый катод с каналами подачи рабочих газов, отличающийся тем, что анод выполнен в виде набора равноудаленных и изолированных друг от друга стержней, причем каждый из них подключен к высоковольтному источнику через балластное сопротивление, а катод представляет собой набор полых цилиндров, выполненных в термостойком металлическом основании, расположенных напротив стержней анода.(56) 1. Жданок С.А., Бородин В.И., Буяков И.Ф. и др. Исследование процесса конверсии смеси СН 4-Н 2 О в плазме высоковольтного разряда атмосферного давления. Т. 4 Минский международный форум Тепломассообмен 2000. - С. 131-137. 35272007.04.30 Предлагаемое техническое решение относится к области химической технологии, в частности к плазмохимическим реакторам конверсии углеводородов в электрическом разряде, и может найти применение при создании высокопроизводительных и эффективных установок для получения водородосодержащих газов и углеродных наноматериалов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению (прототип) является реактор конверсии углеводородов в высоковольтном разряде атмосферного давления 1. Указанный реактор включает корпус, состоящий из кварцевой трубки, в которую помещена система электродов, состоящая из анода и катода, расположенных напротив друг друга, причем анод выполнен в виде стержня, а катод - в виде полого цилиндра. Для питания электрического разряда служит высоковольтный источник. Производительность реактора возрастает при увеличении межэлектродного расстояния между анодом и катодом за счет увеличения активного объема реактора, однако при этом возрастают потери на излучение. Недостатком этой конструкции реактора при работе в режиме с большой производительностью является необходимость поддержания значительных токов и напряжений на разрядном промежутке, что приводит к быстрому износу электродов и,кроме того, к увеличению энергетической стоимости продуктов конверсии. Задачей предлагаемого технического решения является повышение производительности реактора, уменьшение энергетической стоимости продуктов конверсии и увеличение срока службы электродов. Задача решается следующим образом. Известный реактор включает корпус, представляющий собой кварцевую трубку, в которую помещена система электродов, состоящая из анода, выполненного в виде стержня, и полого катода. Для питания электрического разряда служит высоковольтный источник. Согласно предлагаемому техническому решению анод выполнен в виде набора равноудаленных и изолированных друг от друга стержней, причем каждый из них подключен к высоковольтному источнику через балластное сопротивление,а катод представляет собой набор полых цилиндров, выполненных в термостойком металлическом основании, расположенных напротив стержней анода. Горение разряда осуществляется между стержнями анода и противоположными отверстиями катода, благодаря чему становится возможным увеличение активного объема реактора при заданном разрядном промежутке, что не требует повышения тока и напряжения. Предлагаемое техническое решение позволяет увеличить производительность установки, уменьшает энергетическую стоимость продуктов конверсии и увеличивает срок службы электродов. На фигуре представлен общий вид плазмохимического реактора конверсии углеводородов с электродной системой, состоящей из анода, выполненного из набора равноудаленных и изолированных друг от друга стержней, и катода, представляющего собой набор полых цилиндров, выполненных в термостойком металлическом основании и расположенных напротив стержней анода. Предлагаемый плазмохимический реактор конверсии углеводородов в электрическом разряде включает корпус 1, в котором размещены анод 2 и катод 3. Внутри катода 3 находятся каналы подачи рабочих газов 4. Для питания электрического разряда служит высоковольтный источник 5. Согласно предлагаемому техническому решению анод 2 выполнен из набора равноудаленных и изолированных друг от друга стержней, причем каждый из них подключен к высоковольтному источнику через систему балластных сопротивлений 6, а катод 3 представляет собой набор полых цилиндров, выполненных в термостойком металлическом основании, расположенных напротив стержней анода 2. Плазмохимический реактор работает следующим образом. Катод 3 заземляется, а на анод 2 с помощью высоковольтного источника питания 5 подается потенциал, достаточный для поджига и поддержания разряда. Через каналы 4 осуществляется подача рабочих газов в активный объем реактора, где происходит их конверсия. Благодаря наличию системы балластных сопротивлений 6, системы стержней анода 2 и системы отверстий катода 3 горение разряда осуществляется по всему объему реактора, что увеличивает его 2 35272007.04.30 активный объем, в котором происходит конверсия рабочих газов, при заданном разрядном промежутке. Таким образом, предлагаемое техническое решение за счет введения анода, выполненного из набора равноудаленных и изолированных друг от друга стержней, и катода,представляющего собой набор полых цилиндров, дает возможность увеличить активный объем реактора при заданном межэлектродном расстоянии без необходимости увеличения тока и напряжения на разрядном промежутке, что позволяет повысить производительность установки, понизить энергетическую стоимость продуктов конверсии и увеличить срок службы электродов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3