Плазмохимический реактор конверсии углеводородов в электрическом разряде

(51) МПК (2006) 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 Жданок Сергей Александрович Крауклис Андрей Владимирович Самцов Птр Петрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт тепло- и 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 помещен анод и полый катод с каналами подачи рабочих газов, высоковольтный источник питания, а также систему поджига, включающую вспомогательный электрод и связанный с ним высоковольтный импульсный источник питания, отличающийся тем, что в корпусе реактора выполнена защитная камера, расположенная на боковой поверхности корпуса реактора,внутри которой помещен вспомогательный электрод, связанный с дополнительно введенным редуктором с электродвигателем. 43842008.06.30 Предлагаемое техническое решение относится к области химической технологии, в частности к плазмохимическим реакторам конверсии углеводородов в электрическом разряде, и может найти применение при создании компактных и эффективных установок для получения водородосодержащих газов и углеродных наноматериалов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению (прототип) является плазмохимический реактор конверсии углеводородов в высоковольтном разряде атмосферного давления 1. Указанный реактор включает корпус, представляющий собой кварцевую трубку, в которую помещен анод и полый катод с каналами подачи рабочих газов, высоковольтный источник питания, а также систему поджига, включающую импульсный высоковольтный источник и вспомогательный электрод, расположенный внутри реактора и связанный с источником питания проводником с термостойкой изоляцией. Плазмохимический реактор работает следующим образом анод и катод установлены на расстоянии, необходимом для поддержания требуемого режима работы, через каналы осуществляют подачу рабочих газов, после чего на анод с помощью высоковольтного источника подают положительный потенциал, достаточный для поддержания самостоятельного разряда. Однако зажигания разряда не происходит, так как электроды значительно удалены друг от друга и пробой невозможен. Тогда на вспомогательный электрод, подключенный к импульсному источнику питания проводником с термостойкой изоляцией,подается напряжение, необходимое для пробоя между вспомогательным электродом и катодом. Происходит ионизация газа и последующее зажигание основного разряда. Далее его горение осуществляется в самостоятельном режиме. Недостатком этой конструкции является невысокая надежность системы поджига, в связи с тем, что вспомогательный электрод и проводник, связывающий его с источником питания, находятся в высокотемпературной зоне основного разряда и часто выходят из строя из-за разрушений. Замена вышедших из строя элементов системы поджига требует материальных и временных затрат, снижает производительность реактора. Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности и увеличение производительности реактора. Задача решается следующим образом. Известный реактор включает корпус, представляющий собой кварцевую трубку, в которую помещен анод и полый катод, с каналами подачи рабочих газов, высоковольтный источник питания, а также систему поджига, включающую вспомогательный электрод и связанный с ним импульсный высоковольтный источник питания. Согласно прилагаемому техническому решению в корпусе реактора выполнена защитная камера, расположенная на боковой поверхности корпуса реактора,которая служит для защиты вспомогательного электрода от тепловых перегрузок, внутри которой помещен вспомогательный электрод, связанный с дополнительно введенным редуктором с электродвигателем, позволяющим выводить вспомогательный электрод из высокотемпературной зоны основного разряда. На фигуре представлен общий вид плазмохимического реактора конверсии углеводородов. Предлагаемый плазмохимический реактор конверсии углеводородов в электрическом разряде включает корпус 1, в который помещен анод 2 и полый катод 3. Внутри полого катода 3 расположены каналы 4 подачи рабочих газов. Для питания основного разряда служит высоковольтный источник 5, а для питания системы поджига - высоковольтный импульсный источник 6. В корпусе реактора 1 выполнена защитная камера 7, расположенная на боковой поверхности корпуса реактора 1, а вспомогательный электрод 8 дополнительно снабжен редуктором с электродвигателем 9, что позволяет выводить вспомогательный электрод из высокотемпературной зоны основного разряда. 2 43842008.06.30 Плазмохимический реактор работает следующим образом анод 2 и катод 3 установлены на расстоянии, необходимом для поддержания требуемого режима работы, а вспомогательный электрод установлен на расстоянии, необходимом для осуществления пробоя вспомогательного разряда. Через каналы 4 осуществляют подачу рабочих газов, после чего на анод 2 с помощью высоковольтного источника 5 подают положительный потенциал, достаточный для поддержания самостоятельного разряда. Однако зажигания разряда не происходит, так как электроды 2 и 3 значительно удалены друг от друга и пробой невозможен. Тогда вспомогательный электрод 8 с помощью редуктора с электродвигателем 9 выдвигается из камеры 7 к катоду 3, и от высоковольтного импульсного источника 6 подают на электрод 8 высоковольтное импульсное напряжение, необходимое для зажигания вспомогательного разряда. Происходит импульсный разряд с ионизацией газа и последующим поджигом основного разряда. После чего горение основного разряда осуществляется в самостоятельном режиме, а вспомогательный электрод 8 с помощью редуктора с электродвигателем 9 возвращается в защитную камеру 7. Таким образом, осуществляется защита вспомогательного электрода от тепловых перегрузок, что позволяет повысить надежность и увеличить производительность реактора. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3