ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2152562
ПЛАЗМОРЕАКТОР УСТАНОВКИ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЖИДКИХ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ
Имя изобретателя: Кувахара Хироюки; Попов Ю.С.; Жуков М.Ф.
Имя патентообладателя: Открытое акционерное общество "НовосибирскНИИхиммаш"
Адрес для переписки: 630056, г.Новосибирск, ул. Софийская 14, Открытое акционерное общество "НовосибирскНИИхиммаш"
Дата начала действия патента: 1998.11.02
Изобретение относится к экологии, точнее к установке обезвреживания жидких
хлорорганических отходов с помощью низкотемпературной плазмы. Технический результат:
повышение технико-эксплуатационных параметров за счет возможности регулирования
давления внутри реакционной камеры и обеспечение стабильной работы центробежно-барботажного
аппарата. Плазмореактор установки включает корпус, плазмотрон, реакционную камеру и
центробежно-барботажный аппарат, узел ввода газа центробежно-барботажного аппарата
установлен внутри реакционной камеры и выполнен в виде цилиндрических колец,
разрезанных плоскостями, касательными к внутренним поверхностям, на сегменты, которые
подвижно закреплены между шайбами, профилирующими газожидкостный слой.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области экологии, в частности представляет
плазмореактор установки обезвреживания жидких хлорорганических отходов с помощью
низкотемпературной плазмы. Оно может быть использовано в любой отрасли промышленности,
включая фармакологическую, для обезвреживания токсичных и вредных для человека
веществ.
Технология плазменного дугового нагрева идеально подходит для пиролиза жидких
углеводородов и превращает их в ценные газовые полуфабрикаты. Однако для
обезвреживания жидких хлорорганических отходов потребовались более высокие
температуры и особые методы деструкции.
Известны способ и устройство плазменного пиролитического разложения жидких
хлорорганических отходов, например полихлорированного дифинила, согласно которым
разложение отходов осуществляют непосредственно в каналах плазмотрона, рекомбинацию
и нейтрализацию проводят в реакционной и закалочной камерах с последующей очисткой в
мокром скруббере [1].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при
использовании известных способа и устройства, относится то, что процесс распыления и
ионизации обезвреживаемых продуктов в известном устройстве осуществляют
непосредственно внутри полых электродов плазмотрона, что существенно сокращает время
пребывания обезвреживаемых отходов в условиях высокой температуры и не исключает
процесс взаимодействия отходов с материалом электродов. Другое препятствие: процесс
закалки рекомбинируемых продуктов при помощи распылительного кольца малоэффективен и
неэкономичен ввиду малой площади взаимодействия газа с жидкостью.
Наиболее близкими того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности
признаков являются способ и устройство для плазменного пиролиза жидких отходов, в
корпусе плазмореактора которого установлены полая обечайка со змеевиком и
центробежно-барботажный аппарат с рециркуляционными контурами, при этом змеевик полой
обечайки соединен гидравлически через парогенератор с паровым плазмотроном, а
центробежно-барботажный аппарат соединен по газу через конденсатор с водокольцевым
вакуумным насосом [2].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при
использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в
известном устройстве отсутствуют конструктивные элементы, обеспечивающие стабильную
и надежную работу всех его частей, включая реакционную камеру и центробежно-барботажный
аппарат. Так, незначительное изменение концентрации растворителя в обезвреживаемых
отходах может привести к существенному изменению температуры внутри реакционной
камеры и, как следствие, к снижению давления. Это тотчас неминуемо сказывается на
работе центробежно-барботажного аппарата ввиду большой зависимости параметров
газожидкостного кольца от скорости входящего газового потока.
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков
путем изменения конструкции устройства и улучшение технико-эксплуатационных
характеристик.
Указанная задача решается за счет достижения технического результата при
осуществлении изобретения, заключающегося в получении возможности регулирования
давления внутри реакционной камеры обеспечения стабильности работы центробежно-барботажного
аппарата.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в
известном устройстве плазмореактор установки обезвреживания жидких хлорорганических
отходов включает наружный корпус, плазмотрон, реакционную камеру и центробежно-барботажный
аппарат с узлом ввода газа. Причем узел ввода газа в центробежно-барботажный аппарат
установлен внутри реакционной камеры и выполнен в виде цилиндрических колец,
разрезанных плоскостями, касательными к его внутренним поверхностям, на сегменты,
которые подвижно закреплены между шайбами, профилирующими газожидкостный слой.
Указанный технический результат достигается также тем, что в сегментах узла ввода и
профилирующих шайбах центробежно-барботажного аппарата выполнены сквозные отверстия
и в них вставлены стержни, подвижно закрепленные в корпусе центробежно-барботажного
аппарата и жестко связанные с сегментами узла ввода газа.
Указанный технический результат достигается также тем, что реакционная камера
плазмореактора выполнена в виде сопла Лаваля и герметично соединена своими торцами с
плазмотроном и корпусом центробежно-барботажного аппарата, при этом в ее полости
установлены датчики температуры и давления, электрически связанные с механизмом
поворота сегментов узла ввода газа.
При исследовании отличительных признаков описываемого плазмореактора установки
обезвреживания жидких хлорорганических отходов не выявлено каких-либо аналогичных
решений, касающихся регулирования температуры и давления внутри реакционной камеры и
обеспечения стабильности работы центробежно-барботажного аппарата. Изложенная выше
совокупность признаков обеспечивает достижение указанного технического результата,
чем обуславливается причинно-следственная связь между признаками и техническим
результатом и существенность признаков формулы изобретения.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включая поиск по патентным и научно-техническим
источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах
заявленного изобретения, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог,
характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого
изобретения. А определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее
близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность
существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату
отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по
действующему законодательству.
Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского
уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления
признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного
изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует
для специалиста явным образом из известного уровня техники, а могло быть получено
только при всестороннем и глубоком изучении вопроса. Следовательно, заявленное
изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему
законодательству.
На фиг. 1 изображен общий вид плазмореактора установки обезвреживания жидких
хлорорганических отходов, на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1 с повернутыми сегментами, на
фиг. 3 - то же сечение по А-А на фиг. 1, разрез с закрытыми сегментами.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением
вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
Плазмореактор установки обезвреживания жидких хлорорганических отходов включает
плазмотрон 1 (фиг. 1), узел ввода отходов 2, корпус 3 со змеевиком охлаждения, реакционную
камеру 4 со змеевиком парогенератора, центробежно-барботажный аппарат 5, шламоприемник
6 с затвором 7. В свою очередь центробежно-барботажный аппарат 5 включает цилиндрический
корпус 8 с мембраной 9, узел ввода газа 10 в центробежно-барботажный аппарат 5, шайбы 11,
профилирующие газожидкостный слой, подвижные сегменты 12, стержни 13 крепления
сегментов 12, механизм поворота 14, выходной конфузор 15 и влагоотбойник 16. На фиг. 2
показано сечение А-А по узлу ввода газа 10 центробежно-барботажного аппарата 5, при этом
сегменты 12 при помощи стержней 13 повернуты вокруг своих осей на максимальный угол. На
фиг. 3 показано это же сечение при закрытых сегментах 12, т.е. при нулевом угле поворота
стержней 13.
Плазмореактор работает следующим образом. Жидкие отходы предварительно смешивают с
различными ингредиентами и подают в узел 2 ввода отходов и далее в реакционную камеру 4,
где они с помощью парового плазмотрона 1 мгновенно нагреваются и распадаются, т.к. при
температуре выше 4000oC пиролиз углеводородов протекает быстро и в полной мере.
Далее образовавшиеся газы, двигаясь по оси реакционной камеры 4, рекомбинируют и,
охлаждаясь, закаливаются. При этом желательно либо устранить, либо свести к минимуму
процесс горения углеводородов во время пиролиза. Этого можно достигнуть только при
определенных параметрах среды в реакционной камере 4: температуре, давлении и времени
пребывания. Температуру можно легко повысить или понизить с помощью плазмотрона 1, но
давление и время пребывания газов в реакционной камере 4 труднее поддается регулировке,
т.к. зависит от многих факторов, в том числе и от геометрических параметров реакционной
камеры 4 и ее выходного канала. В предлагаемом плазмореакторе эти два параметра
регулируют с помощью узла ввода газа 10 в центробежно-барботажный аппарат 5. Так,
поворачивая сегменты 12 (фиг. 2) с помощью стержней 13 посредством механизма поворота 14,
можно установить требуемое давление внутри реакционной камеры 4, а следовательно,
длину пробега и время рекомбинации газа. При этом не менее важным является то
обстоятельство, что при изменении угла поворота сегментов 12 (фиг. 3) в обратном
направлении давление внутри реакционной камеры 4 будет увеличиваться, а скорость газа
в узле ввода 10 центробежно-барботажного аппарата 5 остается постоянной и, как следствие,
остаются постоянными и параметры газожидкостного кольца. Проходя между
профилирующими шайбами 11 и взаимодействуя с жидким сорбентом, газ очищается и
охлаждается. Отработанный жидкий сорбент с помощью конфузора 15 собирается в
шламоприемнике 6, а очищенный газ, пройдя через центробежный отделитель 16, покидает
плазмореактор и направляется на дальнейшую обработку. При этом жидкий сорбент и шлам (на
чертежах условно не показано) подлежат дальнейшей переработке.
Такая конструкция плазмореактора позволяет обезвреживать жидкие хлорорганические
отходы с большой эффективностью и надежностью за счет получения возможности
регулирования параметров среды в реакционной камере и поддержания стабильности
газожидкостных слоев в центробежно-барботажном аппарате.
Таким образом, вышеприведенные сведения свидетельствуют о выполнении при
использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено
для использования в промышленности, а именно в экологии, в частности в установках
обезвреживания жидких хлорорганических отходов с помощью низкотемпературной плазмы;
- заявленное устройство в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте
изложенной формулы изобретения, подтверждает возможность его осуществления с помощью
описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно
обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Преимущество изобретения состоит в том, что использование поворотных сегментов в узле
ввода газа центробежно-барботажного аппарата улучшает технико-экономические
характеристики плазмореактора. Оно позволяет простым и надежным способом изменять
параметры среды в его реакционной камере и добиваться стабильности газожидкостного
кольца при работе центробежно-барботажного аппарата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная
применимость" по действующему законодательству.
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. US, патент 4644877, кл. F 23 G 5/10, 1987 г.
2. Описание изобретения к патенту Российской Федерации 2093754 C1, МКП F 23 G 5/00, 1997 г.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Плазмореактор установки обезвреживания жидких хлорорганических отходов, включающий
корпус, плазмотрон, реакционную камеру и центробежно-барботажный аппарат,
отличающийся тем, что узел ввода газа центробежно-барботажного аппарата установлен
внутри реакционной камеры и выполнен в виде цилиндрических колец, разрезанных
плоскостями, касательными к внутренним поверхностям, на сегменты, которые подвижно
закреплены между шайбами, профилирующими газожидкостный слой.
2. Плазмореактор по п.1, отличающийся тем, что сегменты и профилирующие шайбы выполнены
со сквозными отверстиями и в них вставлены стержни, подвижно закрепленные в корпусе
центробежно-барботажного аппарата и жестко связанные с сегментами узла ввода газа.
3. Плазмореактор по п.1 или 2, отличающийся тем, что реакционная камера в нем выполнена в
виде сопла Лаваля и герметично соединена своими торцами с плазмотроном и корпусом
центробежно-барботажного аппарата, при этом в ее полости установлены датчики
температуры и давления, электрически связанные с механизмом поворота сегментов узла
ввода газа.
Версия для печати
Дата публикации 19.02.2007гг
вверх
|
