冷等离子体的产生器装置及用于产生化学物质的相关方法_5

文档序号:9770054阅读:来源:国知局
整。
[0406]根据优选实施例,化学方法的产生器装置101、102的电极可通过使用例如上述驱动构件以大约每分钟2800转的最大旋转速度驱动。
[0407]在本发明的化学方法中,通过上文描述的等离子体产生区121注入气体以便获得等尚子气体。
[0408]根据本发明的化学方法的实施例,已越过等离子体产生区121的等离子气体的一部分在自身的区中进行再循环。
[0409]优选地,所述等离子气体的再循环部分相对于离开产生器装置的等离子气体或离开反应器设备并进入方法的其他步骤的酸的比率处于I: 10直到10:1的范围内。
[0410]本发明的化学方法可包括额外步骤,该额外步骤例如通过使用根据上述实施例中的任一者的冷凝器70冷凝在反应器设备中产生的酸及气体/蒸气及可能在所述冷凝步骤的下游的液体-气体分离步骤。在此液体-气体分离步骤中,可使用如上文所描述而设置的液体-气体大气分离器80。所述化学方法可进一步包括至少一个额外冷却步骤,所述的至少一个额外冷却步骤在冷凝步骤的下游,优选所述额外冷却步骤可发生在根据上述实施例中的任一者的雾反应器90中。
[0411]所述化学方法可进一步提供适于增加酸产量的另一反应步骤,所述适于增加酸产量的另一反应步骤在所述冷凝步骤的下游且优选在所述冷却步骤的下游。可通过例如在根据上述实施例中的任一者的接触反应器40中提供冷凝酸与蒸气之间的接触表面的增加而获得酸产量的增加。
[0412]根据优选的实施例,本发明的化学方法用于产生!^04,例如根据本反应:
[0413]SO2+H2O+I/2O24H2SO4
[0414]所述方法可提供一个用于产生硫烟的步骤,例如在硫燃烧器中,适于产生硫烟且设置在反应器设备的上游,用于形成硫酸的反应在反应器中发生。所述硫烟在它们进入等离子体产生区121之前可以在冷却装置中加入如上文所描述的冷却步骤,且随后并入到根据上述实施例中的任一者的反应器设备中。反应所需的氧气,例如可在局部使用合适的分子筛或其它技术。
[0415]根据另一个优选实施例,本发明的化学方法用于通过在根据本文中所描述的实施例中的任一者的反应器设备中注入大气空气而产生HNO3,在此反应器中,将根据以下反应形成硝酸:
[0416]2Ν2+502+2Η20^ΗΝ03
[0417]本发明的化学方法的主题优选根据上述实施例中的任一者的设备执行。
[0418]氺氺氺
[0419]根据具体的进入物质,本发明的产生器装置、反应器设备及本发明的化学装置可用于制备任何化学物质,包括中间产物。
[0420]本发明可以应用于所有的与使用常压冷等离子体相关联技术的方法中,所述的方法用于产生例如硝酸、硫酸、硝酸钙、硫酸铵、硝酸铵、NO、Ν02、NOx等化合物,以及可使用此技术开发的任何其它化学方法中。
[0421]迄今已经参考优选实施例描述本发明。这意味着可能存在属于相同发明核心的其它实施例,由下文报告的权利要求书的保护范围界定所述发明核心。
【主权项】
1.一种用于通过冷等离子体在反应器设备(211,...,214)中产生化学物质的化学方法,所述化学物质尤其是酸、硝酸、硫酸、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、NO、N02、N0X、NxOx或氧化VOC中的任一者, 其中所述冷等离子体在所述反应器设备(211,...,214)的产生器装置(111、112、113)中产生,所述产生器装置包括彼此相对设置的第一电极(51)及第二电极(522)以便在它们之间界定等离子体产生区(521), 所述第一电极(51)和/或第二电极(522)由电源(15、16)供给,使得在它们之间的所述等离子体产生区(521)处建立电势中的差异, 其中使气体越过所述等离子体产生区(521)以便获得等离子气体, 其中所述第二电极(522)是液态电极, 其中所述第一电极(51)是可旋转的且优选以大约每分钟2800转的最大旋转速度驱动。2.根据权利要求1所述的化学方法,其中已越过所述等离子体产生区(521)的所述等离子气体再循环到所述等离子体产生区(521)中。3.根据前述权利要求所述的化学方法,其中所述等离子气体的再循环部分相对于离开产生器装置的等离子气体或离开反应器设备并进入方法的其他步骤的酸处于1:10直到10:1的范围内的比率。4.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的化学方法,其中所述产生器装置(111、112、113)沿着所述大体上水平的第一电极(51)的纵向轴线(L)设置。5.根据前述权利要求所述的化学方法,其中所述至少一个产生器装置(111、112、113)经设置以使得所述第一电极(51)的纵向轴线(L)大体上平行于所述液态电极(522)的自由表面(18)。6.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的化学方法,其条件是主体(52)封围所述第一电极(51)且其至少部分浸没在所述液态电极(522)中。7.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的化学方法,其中所述液态电极(522)用于冷却进入所述等离子体产生区(521)的所述气体,优选产生进入所述等离子体产生区(521)的蒸气。8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的化学方法,其中所述第一电极(51)与第二电极(522)之间的距离是通过控制所述液态电极(522)的液面高度来调整。9.一种用于通过冷等离子体在反应器设备(201、202)中产生化学物质的化学方法,所述化学物质尤其是酸、硝酸、硫酸、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、NO、N02、NOx、NxOx或氧化VOC中的任一者, 其中所述冷等离子体在所述反应器设备(201、202)的产生器装置(101、102)中产生,所述产生器装置包括外部电极(2)及内部电极(I),所述电极布置成一个电极围绕着另一个电极以便在它们之间界定等离子体产生区(121), 所述内部电极(I)和/或外部电极(2)由电源(15、16)供给,使得在它们之间的所述等离子体产生区(121)处建立电势中的差异, 其中所述内部电极(I)及外部电极(2)彼此相对地旋转, 其中使气体越过所述等离子体产生区(121)以便获得等离子气体, 其中已越过所述等离子体产生区(121)的所述等离子气体的一部分再循环到所述等离子体产生区(121)中, 其中所述外部电极(2)具有等离子气体的额外出口端口(10),所述出口端口( 10)相对于等离子气体流动设置在至少一个出口再循环端口(5)的下游。10.根据权利要求9所述的化学方法,其中所述内部电极(I)可旋转且使所述外部电极(2)固定。11.根据权利要求9或10所述的化学方法,其中所述外部电极(2)和内部电极(I)两者可旋转。12.根据权利要求9到11中任一项权利要求所述的化学方法,其中所述外部电极(2)和内部电极(I)经设置以使得相应的纵轴(L)大体上平行或重合,所述轴的方向优选还对应于相对旋转的轴(A)的方向是共同的。13.根据前述权利要求所述的化学方法,其中所述外部电极(2)和内部电极(I)同轴地设置。14.根据权利要求12所述的化学方法,其中所述外部电极(2)和内部电极(I)偏心地设置。15.根据权利要求9到14中任一项权利要求所述的化学方法,其中所述产生器装置(101、102)沿着大体上垂直的所述内部电极(I)的纵向轴线(L)设置。16.根据权利要求9到15中任一项权利要求所述的化学方法,其中以大约每分钟2800转的最大旋转速度驱动所述产生器装置(11、102)的所述电极(1、2)中的一者。17.根据权利要求9到16中任一项权利要求所述的化学方法,其中所述等离子气体的再循环部分相对于离开产生器装置的等离子气体或离开反应器设备并进入方法的其他步骤的酸处于1:10直到10:1的范围内的比率。18.根据权利要求9到17中任一项权利要求所述的化学方法,其中所述产生器装置(101、102)的所述内部电极(I)及外部电极(2)中的一者至少部分浸没在导电液体中。19.根据前述权利要求所述的化学方法,其中所述至少一个产生器装置(101、102)经设置以使得所述内部电极(I)的纵向轴线(L)大体上垂直于所述导电液体的自由表面(18)。20.根据权利要求9到19中任一项权利要求所述的化学方法,其中导电液体用于冷却进入所述等离子体产生区(121)的所述气体,优选产生进入所述等离子体产生区(121)的蒸Ho21.根据权利要求9到20中任一项权利要求所述的化学方法,其包括在所述反应器设备中产生的所述酸及气体/蒸气的冷凝步骤。22.根据前述权利要求所述的化学方法,其进一步包括在所述冷凝步骤下游的液体-气体分离步骤。23.根据权利要求21所述的化学方法,其进一步包括在所述冷凝步骤下游的至少一个冷却步骤,优选是雾冷却步骤。24.根据权利要求21或23所述的化学方法,其包括适于增加酸产量的额外反应步骤,其中所述额外反应步骤在所述冷凝步骤的下游且优选在所述至少一个冷却步骤的下游。25.根据前述权利要求所述的化学方法,其中所述额外反应步骤增加冷凝酸与气体/蒸气之间的接触表面,优选通过使用雾化或喷雾构件而实现。26.根据权利要求24或25所述的化学方法,其中所述额外反应步骤提供冷凝酸的再循 环。27.根据权利要求21到23中任一项权利要求所述的化学方法,其进一步包括来自所述产生器装置(111、112、113)的所述额外反应步骤的气体/蒸气的再循环步骤。28.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的化学方法,其中所述酸是H2S04且其中所述过程包括用于产生硫烟的步骤,所述步骤是输入的气体越过所述产生器装置(111;112,113)的所述等离子体产生区(521)。29.根据前述权利要求所述的化学方法,其包括在所述硫烟进入所述等离子体产生区(521)中之前对所述硫烟的至少一个冷却步骤。30.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的化学方法,其中所述酸是硝酸,且其中越过所述产生器装置(111、112、113)的所述等离子体产生区(521)的所述输入气体是空气。31.—种冷等离子体的产生器装置(111、112、113), 其适合用于过程中,尤其适合用于产生酸、硝酸、硫酸、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、NO、N02、NOx、NxOx或氧化VOC中的任一者, 所述装置(111、112、113)包括第一电极(51)及第二电极(52、522),所述电极经设置以便在它们之间界定等离子体产生区(521), 所述第一电极(51)和/或第二电极(52、522)连接或可连接到电源(515、516),使得在使用中在所述等离子体产生区(521)处建立电势中的差异, 所述装置(111、112、113)具有用于越过所述等离子体产生区(521)的气体的入口端口(58、55)及用于已越过所述等离子体产生区(521)的所述等离子气体的至少一再循环端口(55,58), 所述装置(111、112、113)经配置以使得所述第二电极(52、522)是液态电极, 其中所述第一电极(51)可旋转。32.根据权利要求31所述的产生器装置(111),其包括主体(52),所述第一电极(51)至少部分接纳在所述主体(52)内。33.根据前述权利要求所述的产生器装置(111),其中在所述主体(52)上获得所述入口端口( 58、55)和/或所述至少一个再循环出口端口( 55、58)。34.根据前述权利要求所述的产生器装置(111),其中所述入口端口(58、55)或所述至少一个再循环出口端口( 55、58)布置在所述主体(52)的一端处、优选布置在基底处。35.根据权利要求33或34所述的产生器装置(111),其中所述至少一个再循环出口端口(55、58)及所述入口端口(58、55)布置在所述主体(52)的侧壁或裙座处。36.根据权利要求33到35中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其中所述至少一个再循环出口端口(55、58)界定出口区域,所述的出口区域大体上等于或大于所述主体(52)的横截面区域。37.根据权利要求31到36中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其中所述主体(52)具有多个所述等离子气体的再循环出口端口(55),所述端口(55)优选布置在所述主体(52)的侧壁或裙座处。38.根据权利要求31到37中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其中所述主体(52)及所述第一电极(51)经设置以使得相应的纵轴(L)大体上平行或重合,其中所述轴的方向优选还对应于所述第一电极(51)的旋转轴(A)的方向。39.根据前述权利要求所述的产生器装置(111),其中所述主体(52)和所述第一电极(51)同轴地设置。40.根据权利要求38所述的产生器装置(113),其中所述主体(52)和所述第一电极(51)偏心地设置。41.根据权利要求32到40中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其中所述主体(52)和/或所述第一电极(51)具有大体上圆柱形几何形状。42.根据权利要求32到41中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其中所述主体(52)的所述横截面区域比所述第一电极(51)的横截面大大约25到100倍。43.根据权利要求32到42中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其中所述主体(52)和所述第一电极(51)两者具有大体上圆形横截面,且其中所述主体(52)的直径比所述第一电极(51)的直径大大约5到1倍。44.根据权利要求32到43中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其中所述主体(52)具有优选设置在其侧壁或裙座处的至少一个液体入口端口(555),所述设置使得所述液体入口端口( 555)允许所述主体(52)部分浸没到所述液态电极(522)中。45.根据前述权利要求所述的产生器装置(I11),其中所述至少一个液体入口端口(555)和所述至少一个再循环出口端口(55、58)设置在所述主体(52)的大体上彼此正交的相应部分处。46.根据权利要求31到45中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其中所述第一电极(51)是轴杆形状。47.根据权利要求31到46中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其中所述第一电极(51)固定到可旋转轴杆(501)上,所述可旋转轴杆优选接纳在所述主体(52)内。48.根据权利要求31到47中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其中所述第一电极(51)的设置大体上平行于所述液态电极(522)的自由表面(518)。49.根据权利要求31到48中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其包括适于通过所述等离子体产生区(521)汲取气体的进气构件(54)。50.根据前述权利要求所述的产生器装置(111),其中所述进气构件(54)包括转子或叶轮,所述转子或叶轮优选连接、更优选固定到所述第一可旋转电极(51),其中所述转子或叶轮优选至少部分由塑料材料制成。51.根据从属于权利要求2时的权利要求39到50所述的产生器装置(112),其中所述进气构件包括设置在所述主体(52)外部的转子或叶轮(64),优选是离心转子或叶轮。52.根据从属于权利要求2时的权利要求40或41所述的产生器装置(111),其中所述进气构件包括转子或叶轮(54),所述转子或叶轮的直径具有在所述主体(52)的内径的大约70 %到95 %、更优选大约60 %到90 %的范围内。53.根据权利要求31到52中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其包括关联到所述第一电极(51)的滑动电接触构件(558)。54.根据权利要求31到53中任一项权利要求所述的产生器装置(111),其包括用于触发所述第一电极(51)与第二电极(52、522)之间的放电的触发构件(53)。55.根据前述权利要求所述的产生器装置(111),其中所述触发构件(53)与所述第一电极(51)连接、优选连接方式为固定。56.根据权利要求45或46所述的产生器装置(101),其中所述触发构件(53)是基于尖端效应。57.根据权利要求45到47中任一项权利要求所述的产生器装置(101),其中所述触发构件(53)大体上是梳状的。58.一种产生器组合件,其包括: 根据前述权利要求中任一项权利要求所述的产生器装置(111、112、113),及连接或可连接到所述产生器装置(111、112、113)的所述第一电极(51)和/或第二电极(52、522)的高频或高压发电机。59.根据前述权利要求所述的产生器组合件,其进一步包括电动机,所述电动机适于优选以大约每分钟2800转的最大速度旋转驱动所述产生器装置(I 11、112、113)的所述电极(51、52、522)中的一者。60.—种反应器设备(211;...;214),其适合用于方法中,尤其适合用于产生酸、硝酸、硫酸、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、NO、NO2、NOx、NxOx或氧化VOC, 所述设备(211;...;214)包括根据前述权利要求中任一项权利要求所述的至少一个产生器装置(111、112、113)或产生器组合件,且其中所述装置(211;...,214)具有至少一个出口端口(510),所述至少一个出口端口(510)用于输出在所述反应器设备中通过涉及所述至少一个产生器装置(111 ;112、113)中产生的所述等离子气体的反应而获得的气体/蒸气。61.根据前述权利要求所述的反应器设备(211),所述设备(211)具有槽区(580),所述槽区(580)适于容纳所述至少一个产生器装置(111、112、113)的所述液态电极(522)。62.根据权利要求60或61所述的反应器设备(211),其包括外部壳体(511),所述至少一个产生器装置(111、112、113)至少部分设置在所述壳体(511)内部。63.根据权利要求61及62所述的反应器设备(211),其中所述壳体(511)界定所述槽区(580)。64.根据权利要求62或63所述的反应器设备(211),其中所述壳体(511)具有导电液体入
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