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 Крауклис Андрей Владимирович Самцов Петр Петрович Борисевич Кирилл Олегович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. 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, связанными трубопроводом с газовой магистралью, высоковольтный источник питания, отличающийся тем, что реактор дополнительно снабжен системой подачи газа с низким порогом пробоя, состоящей из емкости, наполненной указанным газом, связанной трубопроводом с трубопроводом каналов подачи рабочих газов, причем трубопровод емкости и трубопровод каналов подачи рабочих газов снабжены регулируемыми клапанами. 2. Плазмохимический реактор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве газа с низким порогом пробоя используют гелий.(56) 1. Патент РБ 3437, МПК 01 В 19/00. 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 помещены анод и полый катод с каналами подачи рабочих газов, поступающих по трубопроводу от газовой магистрали, 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 устанавливают на расстояние, необходимое для поддержания требуемого режима работы, через каналы катода от газовой магистрали осуществляют подачу рабочих газов, например метанвоздух, 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 разряда. Далее его горение осуществляется в самостоятельном режиме. Недостатком такой 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 представляет достаточно сложную и трудоемкую операцию, требует материальных и временных затрат. Задачей предлагаемого технического решения является упрощение конструкции и повышение надежности работы реактора. Задача решается следующим образом. Известный реактор включает корпус, представляющий собой кварцевую трубку, в которую помещены анод и полый катод, с каналами подачи рабочих газов, поступающих по трубопроводу от газовой магистрали, и высоковольтный источник питания. Согласно предлагаемому техническому решению, реактор дополнительно снабжен системой подачи газа с низким порогом пробоя и состоит из емкости, наполненной указанным газом, связанной трубопроводом с трубопроводом каналов подачи рабочих газов, причем трубопровод емкости и трубопровод подачи рабочих газов снабжены регулирующими клапанами. Кроме того, в качестве газа с низким порогом пробоя используют гелий. На фигуре представлен общий вид плазмохимического реактора конверсии углеводородов. Предлагаемый плазмохимический реактор конверсии углеводородов в электрическом разряде включает корпус 1, в который помещены анод 2 и полый катод 3. Для питания разряда служит высоковольтный источник 4. Внутри катода 3 расположены каналы 5 подачи рабочих газов, связанные трубопроводом 6 с газовой магистралью (на чертеже не показана). Емкость 7, заполненная газом с низким порогом пробоя, связана трубопроводом 8 2 47502008.10.30 с трубопроводом 6 для осуществления подачи газа с низким порогом пробоя в камеру 1. Регулируемые клапаны 9 и 10 установлены соответственно на трубопроводах 8 и 6. Плазмохимический реактор работает следующим образом. Анод 2 и катод 3 устанавливают на расстояние, необходимое для поддержания требуемого режима работы. После чего открывают регулируемый клапан 9, расположенный на трубопроводе 8, и осуществляют подачу газа с низким порогом пробоя, например гелием. Затем, на анод 2 с помощью высоковольтного источника 4 подают положительный потенциал, достаточный для зажигания разряда в среде газа с низким порогом пробоя. После зажигания разрядам закрывают клапан 9 и открывают клапан 10, расположенный на трубопроводе 8 для подачи рабочих газов через каналы 5 в камеру 1. Продолжается горение самостоятельного разряда в среде рабочего газа. Таким образом, зажигание разряда происходит при подаче на электроды потенциала,достаточного для поддержания самостоятельного разряда в среде рабочего газа при предварительном наполнении реактора газом с низким порогом пробоя, например гелием, и исключает необходимость в дополнительной системе поджига, что упрощает конструкцию и повышает надежность реактора. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3