способ получения озона

Формула изобретения

Способ получения озона путем подачи рабочего газа в разрядную зону генератора озона, работающего на атмосферном воздухе при высокой плотности мощности на единицу активной поверхности электродов, отличающийся тем, что при плотности мощности более 80 Вт/дм ² отбирают часть воздуха из системы воздухоподачи, обогащают кислородом и подают на вход генератора озона, при этом содержание кислорода в подающемся в генератор озона воздухе увеличивается и составляет величину до 30%.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к производству озона из атмосферного воздуха в генераторах озона, использующих для этой цели электрический разряд.

Известны способы получения озона, когда озон синтезируется в промежутке между электродами генератора озона, в которых инициируется электрический разряд. При этом производительность генератора озона и другие его характеристики существенным образом зависят от интенсивности отвода тепла от разрядного промежутка.

Известны способы получения озона при принудительном охлаждении хладоносителем, например водой, только одного (заземленного) электрода /1/ или одновременно двух (высоковольтного и заземленного) электродов /2/.

Задачей изобретения является повышение производительности генератора озона, концентрации озона и снижение энергозатрат на его производство.

Наиболее близким к предлагаемому способу решением является способ получения озона /3/, в котором повышение эффективности генерации озона достигается за счет отбора части рабочего газа с выхода генератора озона, его охлаждения в автономном холодильнике и повторной подачи на вход генератора озона.

Недостатками этого способа являются: наличие дополнительного холодильника и наличие эжектора на входе в генератор озона, который требует повышенного давления воздуха. В то же время при использовании в качестве рабочего газа воздуха при больших значениях плотности мощности на единицу активной поверхности электродов (более 80 Вт/дм²) этот способ не обеспечивает эффективную работу озонатора из-за перехода лавино-стримерного разряда в искровой, при котором интенсивность генерации озона резко снижается.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы (повышение производительности и концентрации озона, снижение энергозатрат) генераторов озона, работающих при высокой плотности мощности (более 80 Вт/дм²).

Указанная цель достигается тем, что в способе получения озона путем подачи рабочего газа в разрядную зону генератора озона, работающего на атмосферном воздухе при высокой плотности мощности на единицу активной поверхности электродов, новым является то, что при плотности мощности более 80 Вт/дм² из системы воздухоподачи часть воздуха отбирают, обогащают кислородом и подают на вход генератора озона. При этом содержание кислорода в подающемся в генератор озона воздухе увеличивается и составляет величину до 30%.

На фиг.1, 2, 4, 5, 6 приведены конкретные примеры, реализующие предложенный способ. Установка, представленная на фиг.1, работает следующим образом: атмосферный воздух в количестве 170% от рабочего количества, подаваемого в генератор озона 3, сжимается компрессором 1 до давления 0,7 МПа и подается в количестве 115% в блок осушки 2 и в количестве 55% - в газоразделительную установку 4. Из блока осушки 2 20% воздуха, используемого на регенерацию адсорберов, выбрасывается в атмосферу, а 95% подается на генератор озона 3. Из газоразделительной установки 4 50% воздуха, обогащенного азотом, выбрасывается в атмосферу, а 5% кислорода с концентрацией не менее 92% подается в генератор озона 3. После генератора озона, работающего при плотности мощности выше 80 Вт/дм² активной поверхности электродов, получаем 130% О₃/ч при концентрации озона 26 г O₃/м³.

Если без изменения подводимой к генератору озона мощности поддерживать концентрацию озона на уровне 20 г O₃/м³, то необходимо увеличить количество перерабатываемого атмосферного воздуха со 170 до 236% (фиг.2) и производительность в этом случае увеличится до 140%.

На фиг.3 приведена существующая схема установки получения озона, работающая следующим образом: атмосферный воздух в количестве 120% подается компрессором 1 на блок осушки 2, в котором 20% воздуха используется на регенерацию, а оставшиеся 100% подаются на генератор озона 3, в котором производится 100% озона в час при концентрации 20 г O₃/м³. При этом мощность, подводимая к генераторам озона, одинакова для всех трех случаев (фиг.1, 2, 3).

Таким образом, предложенный способ позволяет увеличить производительность на 30% при работе по схеме, показанной на фиг.1, и на 40% - при работе по схеме фиг.2. Увеличение же стоимости оборудования и эксплуатационных затрат для производства дополнительных 40% озона будет в 2,5-4 раза ниже, чем увеличение стоимости, если такое же количество озона производится по существующей схеме (фиг.3).

Если блок осушки воздуха 2 работает на низком давлении (0,2 МПа), то отбор воздуха осуществляется с помощью дожимающего компрессора 5 (фиг.4, 5) или компрессора, отбирающего атмосферный воздух (фиг.6).

При увеличении добавки кислорода выше 10% (суммарное содержание кислорода около 31%) разница в стоимостях оборудования и эксплуатационных затратах при получении озона по существующей и предлагаемой схемам быстро уменьшается и преимущества такого способа решения поставленной задачи исчезают.

Источники информации

1. Филиппов Ю.В., Вобликова В.А. и др. Электросинтез озона. - М.:МГУ, 1987, с.51-5.

2. Патент РФ №2046753, Кл. С 01 В 13/11, опубл. 27.10.95, БИ №30.

3. Патент РФ №2120404, Кл. С 01 В 13/11, опубл. 20.10.98, БИ №29 (прототип).