Способ получения озона

 

(11)

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф

/ г

"г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.05.78 (21) 2612257/23-26 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (5l) М. Кл.;3

С 01 В.13/12

Гасударственный комитет

СССР ао делам изобретений и атврытий (53) УДК 661.94 (088.8}

Опубликовано 23.10.8! . Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 28.10.81

И. В, Никитин, В, Я. Росоловский, Г. В. Лысов и Е. А. Петров

i (72) Авторы изобретения

Институт новых химических проблем АН CCC (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЗОНА!

Изобретение относится к производству озона, находящего применение при подготовке питьевой воды, а также . разнооб. разные применения в синтезе органических и неорганических соединений.

Известен способ получения озона пугем воздействия тихого разряда на газообраз ный кислород. Реакторы, работа которых основана на действии тихого разряда обычно называют озонаторами. Разряд в озонаторе возникает в результате пробоя газового промежутка между барьерами из диэлектрика током высокого напряжения и промышленной или звуковой частоты.

Кислород или смесь кислорода с другим газом, например воздух, пропускают через разряд в озонаторе и получают яа выходе из озонатора газовый поток, содержащ и озон в"концентрации от десятых долей обемного процента до нескольких объемных процентов 11).

Недостатком известного способа является низкий выход озона.

Наиболее близким к предлагаемому rio . технической сущности и доистигаемому .результату является способ получения озона путем воздействия на газообразныЙ кислород тлеющего разряда промышленной частоты 12).

Однако способ имеет недостаточно вы-. сокий выход озона, который составляет около 50%. Кроме того, способ получения озона в тлеющем разряде имеет ряд недостатков, обусловленных природой электрического разряда. К их числу относятся: низкое давление, необходимое для поддерживания разряда, малая мощность разряда и а связанная с ней трудность работы при больших расходах газа, наличие в реакторе металлических электродов, которые могут вступать в побочные реакции с исходными веществами или продуктами, а также пребывание реактора под напряжением с не1з сколько киловольт, что создает известную опасность работы с тлеюущим разрядом.

Эти обстоятельства в целом делают тлеющий разряд малопроизводительным и существенно ограничивают возможности его применения в химической технологии.

Цель изобретения — повышение степе-; ни превращения кислорода в озон и повышение безопасности процесса.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения озона путем воздействия на газообразный кислород электрического разряда, в котором в качестве электрического разряда используют сверхвысокочастотный (СВЧ) импульсный электрический . разряд, возбуждаемый электромагнитным излучением 10-сантиметрового диапазона при длительности импульсов 2 — 4 мкс.

Способ получения озона с применением

СВЧ разряда не имеет недостатков свойственных тлеющему разряду промышленной частоты.

СВЧ тлеющий разряд устойчив при высоких давлениях и расходах газов, недостижимых в низкочастотном тлеющем разряде, что позволяет интенсифицировать проводимые в нем процессы. Реакторы СВЧ разряда не содержат электродов, что повышает чистоту получаемых продуктов. При нестационарной или импульсной форме разряда СВЧ энергия передается реагирующему газу в виде импульсов длительностью в несколько микросекунд, приводящих к значительной диссоциации и ионизации газа в таких условиях, когда температура тяжелых частиц не превышает нескольких сотен градусов Кельвина. Это облегчает закалку образующихся продуктов, в результате чего импульсный режим особенно перспективен при синтезе термических неустойчивых соединений, таких как озон.

В результате проведения синтеза озона в СВЧ импульсном разряде достигается выход продукта, близкий в 100 /в, при стехиометрическом расходовании кислорода, а разрядная камера и реактор при работе установки не находятся под напряжением.

Пример 1. Газообразный кислород со ско- ростью 12,0 л/ь (объемы везде указаны при нормальных условиях) вводят в вакуумированную кварцевую трубку с внутренним диФормула изобретения

Способ получения озона путем воздей25 ствия на газообразный кислород электрического разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения степени превращения кислорода в озон и повышения .безопасности процесса, в качестве электрического разряда используют сверхвысокочастотный им30 пульсный электрический разряд, возбуждаемый электромагнитным излучением 10-сантиметрового диапазона при длительности импульсов 2 — 4 мкс.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Некрасов- Б. В. Общая химия. М., «Химия», 1975, с. 39.

2. Физическая химия, 40, 1966, № 10, с. 2361 (прототип).

874603 аметром 20 мм. Стенки трубки в разрядной зоне охлаждают жидМм азотом. В трубке возбуждают электрический разряд при давлении порядка I мм рт. ст. Источником СВЧ импульсного излучателя служит магнетрон, работающий в 10-сантиметровом диапазоне. Энергию СВЧ излучения подают в разрядную камеру по волноводу прямоугольного сечения, регулируя мощность током магнетрона и водяным аттенюатором. Средняя мощность составляет 0,6 кВт, мощность в импульсе I МВт, длительность импульсов

2 мкс, частота посылок 800 Гц, тип волны

Е«, На стенках разрядной трубки ктнденсируется озон в виде синего кольца. Из 1,0 л кислорода получают 0,65 л озона (выход

15 97,5 /о)

Пример 2. Аналогично примеру в реактор вводят кислород со скоростью 3 50 л/ч..

Синтез ведут при длительности импульсов

4 мкс (частота посылок 200 Гц). Из 0,48 л кислорода получают 0,32 л озона (выход

100%), Составитель P. Герасимов

Редактор А.Шишкина Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 9236 35 Тираж 508 Поди исное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4