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 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 помещен анод и полый катод с каналами подачи рабочих газов, высоковольтный источник питания, а также систему поджига, включающую импульсный высоковольтный источник питания и вспомогательный электрод, отличающийся тем, что корпус реактора снабжен камерой,внутренние стенки которой выполнены из изоляционного материала, а внутри камеры помещен вспомогательный электрод, связанный непосредственно с импульсным высоковольтным источником питания. 45222008.08.30 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 импульсным высоковольтным источником питания проводником с термостойкой изоляцией, которая исключает развитие пробоя между вспомогательным электродом и катодом по поверхности кварцевой трубки. 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 зажигание 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 проводник с термостойкой изоляцией, связывающий вспомогательный электрод с импульсным источником питания, находится в высокотемпературной зоне основного разряда и часто выходит из строя из-за разрушений. Замена вышедшего из строя проводника 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 и элементами системы газоснабжения, высоковольтный источник питания, а также систему поджига, включающую импульсный высоковольтный источник и вспомогательный электрод. Согласно предлагаемому техническому решению корпус реактора снабжен камерой, внутренние стенки которой выполнены из изоляционного материала, внутри камеры помещен вспомогательный электрод, связанный непосредственно с высоковольтным импульсным источником питания. 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 питания 5. Установка содержит также элементы системы газоснабжения 4 запорную арматуру и управляемые расходомеры (на схеме не показаны). Для питания системы поджига служит импульсный высоковольтный источник 6. Корпус реактора 1 снабжен камерой 7, внутренние стенки 8 которой выполнены из изоляционного материала, а вспомогательный электрод 9 связан непосредственно с импульсным высоковольтным источником питания 6. 2 45222008.08.30 Плазмохимический реактор работает следующим образом, анод 2 и катод 3 установлены на расстоянии, необходимом для поддержания требуемого режима работы, а вспомогательный электрод 9 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 питания 5 подают положительный потенциал, достаточный для поддержания самостоятельного разряда. Однако зажигание разряда не происходит, так как электроды 2 и 3 значительно удалены друг от друга и пробой невозможен. Тогда на вспомогательный электрод 9 от импульсного высоковольтного источника 6 подают напряжение, необходимое для зажигания вспомогательного разряда между электродом 9 и катодом 3, причем внутренние стенки 8 камеры 7, выполненные из изоляционного материала, исключают пробой, возникающий между вспомогательным электродом 9 и катодом 3 по внутренней поверхности корпуса 1. Происходит импульсный разряд с ионизацией газа и последующим зажиганием основного разряда. После чего горение основного разряда осуществляется в самостоятельном режиме. Таким образом, предлагаемое техническое решение дает возможность за счет введения камеры, внутренние стенки которой выполнены из изоляционного материала, подключить вспомогательный электрод непосредственно к высоковольтному импульсному источнику питания, что позволяет повысить надежность и увеличить производительность реактора. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3