ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование процесса окисления азота в плазменных реакторах из "Плазма в химической технологии" Процесс окисления азота в низкотемпературной плазме исследовался в лабораторных условиях [15 —21, 26, 54, 80, 101] на пилотных установках и в настоящее время осуществлен на опытно-промышленных установках [18, 19]. [c.77] Полаком и Б. С. Щипачевым [26, 80, 101] впервые в Советском Союзе был исследован процесс получения окиси азота из воздуха при смешении его с аргонной и азотной плазмой на лабораторных установках мощностью до 40 кет. [c.77] Авторы [15—21] изучали процесс получения окиси азота из воздуха на плазмотроне мощностью 50 и 500 кет. Б качестве плазмообразующих газов использовались аргон, смесь аргона с азотом в различных соотношениях, азот и непосредственно воздух. Применение аргона и аргонно-азотных смесей для получения плазмы было вызвано необходимостью моделирования процесса получения окиси азота и отработки конструктивных элементов плазменных реакторов, схемы и источников питания. [c.77] Электрическая схема лабораторной установки для исследования процесса окисления азота в низкотемпературной плазме изображена на рис. 14. В качестве источников питания использовались генераторы постоянного тока типа ПН-550 и ПСО-500, включенные последовательно. Суммарное напряжение холостого хода источников питания составляло 320 в при допустимом токе 250—300 а. Электрическая дуга возбуждалась высокочастотным стартером. В схеме была предусмотрена защита источников питания и измерительных приборов от токов высокой частоты и защита стартера дуги от источников постоянного тока. Стабилизация электрической дуги была магнитновихревой. Измерение рабочего напряжения и силы тока электрической дуги плазмотрона осуществлялось вольтметром и амперметром. Установка включала приборы контроля и регулирования расходов, давлений и температур технологических потоков. [c.78] В формуле (48) g , а, ё д — расход воды на охлаждение катода, анода и других узлов плазмотрона, дм 1ч Д , Aia, Aig — разность температур воды, охлаждающей катод, анод и другие части плазмотрона, °С. [c.78] Синтез окиси азота из воздуха в аргонной, аргонно-азотной и азотной плазме. Процесс окисления азота воздуха в высокотемпературном поле аргонной, аргон-но-азотной и азотной плазмы был исследован в плазменном реакторе, представленном на рис. 15. Плазмообразующий газ непрерывно поступал в межэлектродное пространство плазмотрона, где нагревался теп.тюм электрической дуги и вытекал из сопла плазмотрона в реакционную камеру. Анодный конец электрической дуги под влиянием магнитного поля перемещался по внутренней поверхности сопла плазмотрона, что обеспечивало длительный срок службы анода и равномерный нагрев плазмообразующего газа. [c.80] При исследовании зависимостей выходов окиси азота от состава аргонно-азотной плазмы, содержание азота в плазме колебалось от О до 25%. Содержание окиси азота в газе, полученное опытным и расчетным (в расчете на переработанный воздух)путями повышалось с увеличением дозировки азота в плазмообразующую среду. [c.81] На рис. 16 представлены теоретическая (1) и экспериментальная (2) кривые. Кривая 1 выражает зависимость равновесного содержания окиси азота от температуры воздуха при атмосферном давлении. Кривая 2 выражает зависимость содержания N0 в пересчете на исходный воздух от среднемассовой температуры нагрева смеси в реакторе. Кривая 3 характеризует экспериментальные данные Л. С. Полака и В. С. Щипачева [26], полученные при смешении воздуха с аргонной плазмой. [c.81] Опытные данные, характеризующие зависимость концентрации окиси азота (в пересчете на воздух, смешиваемый с теплоносителем-плазмой) в зависимости от среднемассовой температуры фактически изображаются одной кривой независимо от состава плазмы. Отсюда можно сделать вывод об отсутствии какого-либо специфического активирующего действия азота, входящего в состав плазмы, на реакцию окисления азота. Увеличение концентрации N0 в конвертированном газе с увеличением содержания азота в плазме объясняется повышением среднемассовой температуры реагирующей системы. [c.81] Исследования процесса получения окиси азота из воздуха в азотной плазме [15—21] выполнены при следующих параметрах электрической дуги плазмотрона напряжение 73—80 в, сила тока — 200 а, тепловой коэффициент полезного действия плазмотрона — 0,6—0,68. Среднемассовая температура азотной плазмы составляла примерно 7800—8000° К. Состав азотной плазмы 80—90% атомарного азота, 1—2% ионизированных компонентов, остальное — молекулярный азот. [c.82] В этих условиях были определены зависимости выходов окиси азота от объемной скорости газа и среднемассовой температуры смеси в зоне реакции. Кроме этого, определено влияние некоторых конструктивных особенностей плазменного реактора на процесс синтеза окиси азота. [c.82] Опытные данные, характеризующие влияние объемной скорости газа на процесс окисления азота при смешении воздуха с азотной плазмой, приведены в табл. 9. [c.82] ЧТО конструкция завихрителя с тангенциальным вводом воздуха не обеспечивает достаточно хорошего смешения воздуха с азотной плазмой в зоне реакции. [c.83] При температуре 4000° К из воздуха при закалке окиси азота водой можно получить нитрозный газ с содержанием N0 выше 6% (рис. 18). Энергетический выход окиси азота в отдельных опытах этой серии превышал 1 кг молъЫвт ч. [c.84] Синтез окиси азота из азотно-кислородных смесей в азотной плазме. При исследовании в качестве плазмообразующего газа использовался отбросной азот с содержанием 3—5% кислорода. Отличительные особенности применяемого в этой серии опытов плазменного реактора (рис.20)следующие 1) тангенциальный ввод плазмообразующего газа в электродуговую камеру 2) защита вольфрамового водоохлаждаемого катода от воздействия окислительной среды кварцевым колпачком 3) возможность перемещения катода относительно сопла-анода. Вольфрамовый катод диаметром 8 мм обдувался незначительным количеством чистого азота. Диаметр центрального канала сопла-анода был равен Юлш. Расход плазмообразующего газа сохранялся постоянным и составлял 5,3 нм ч, в том числе 5 нм ч технического азота (3—5% кислорода) 0,3 нм ч чистого азота. [c.85] Параметры электрической дуги изменялись в таких пределах напряжение — о 100 до 130 в, сила тока от 170 до 300 а. Тепловой коэффициент полезного действия плаз-Аютрона составлял 0,6—0,7. [c.85] Подача азотно-кислородных смесей на смешение с плазмой производилась перпендикулярно к плазменной струе. [c.85] Реакционная камера из двуокиси циркония была выполнена в форме усеченного конуса. [c.86] Опытные данные, характеризующие влияние концентрации кислорода на выход окиси азота при температуре 3100° К и времени пребывания газа в зоне реакции 0,72 10 сек, приведены в табл. 10. Концентрация кислорода принята по отношению к суммарному количеству азота (чистого и технического), поступающему в реактор, а также азота азотно-кислородной смеси, смешиваемой с плазмой. [c.86] Вернуться к основной статье