[发明专利]在高气压下产生臭氧的方法

说明书

本发明涉及一种通过具有高压电极(5)和至少一个对电极(1)的臭氧发生器在高气压下产生臭氧的方法，该高气压允许至少1kg臭氧/h的生产能力，其中高压电极(5)和至少一个对电极(1)限定间隙，在该间隙中布置至少一个电介质，并且具有气压p_gas的含氧气体穿过该间隙，并且其中，所述高压电极(5)和所述至少一个对电极(1)被提供有对电源(7，8)的连接，以在至少一个放电间隙中产生放电，其中所述电源提供1kV至50kV范围内的高电压，并且其中，放电的放电距离d_i(9)具有在最小放电距离d_min与最大放电距离d_max之间的分布，并且其中，所述含氧气体的气压p_gas至少为3bar。

技术领域

本发明涉及一种在高气压下产生臭氧的方法。

背景技术

在臭氧的某些应用领域中，臭氧发生器的出口处需要达到12bar的高气压。这些应用领域例如包括造纸工业中的纸张漂白。在约1-2bar的工作压力下具有几kg/h的臭氧生产能力(capacity)的臭氧发生器通常用于漂白纸张。

在本说明书中，单位“bar”将用作压力的技术单位。其被理解为超过大气压的额外压力。绝对压力的数值比该额外压力大1013mbar。

例如可以从申请文件WO/2013/136663中获知如下类型的臭氧发生器：管状高压电极被管状电介质和管状对电极包围。电极以相对于彼此同轴的方式布置。电介质位于对电极的内部。含氧气体流过电介质与高压电极之间的间隙。在工作期间，电介质与高压电极之间产生无声放电。电介质与高压电极之间的距离称为间隙宽度或行程(stroke)宽度。间隙宽度为0.5mm的臭氧发生器可以在1.2至3.2bar之间的气压下工作。如果间隙宽度减小0.2mm，则压力范围在2到5.3bar之间。当间隙宽度保持与气压同步增长时，点火所需的电压也增加。这一效应可以通过减小间隙宽度来补偿。出于生产相关的原因，这种类型的臭氧发生器中的间隙不能被任意降低，以确保在高气压下工作。此外，由于绝缘问题，仅可使用高达约20kV的电源。因此，由于最大电压和最小间隙宽度，传统的臭氧发生器被限于一压力范围。

臭氧产生的盈利性也起着重要作用。这种类型的臭氧发生器不再达到与压力增加一样高的臭氧浓度，而随着压力下降，臭氧产生的效率降低。因此，在高气压下是不可能既经济的生产臭氧又产生高浓度的臭氧的。传统臭氧发生器具有取决于臭氧浓度的最佳工作压力(“Effects of discharge gap width and gas pressure on ozone generationcharacteristics of an Air-Feed-Ozone generator”，J.Kitayama等人，第13届臭氧世界会议论文集(Proceedings 13th Ozone World Congress)，京都)。与该最佳工作压力的任何偏差都导致效率的显着降低(“Ozone production in a high frequency dielectricbarrier discharge generator”，RG Haverkamp等人，臭氧科学与工程(Ozone ScienceEngineering)，卷24，第321-328页)。因此，对于传统的臭氧发生器来说，较高的工作压力是不经济的。

水环压缩机用于将臭氧压缩到需要的压力。然而，购买这些压缩机是昂贵的，且这些压缩机消耗大量能量。

发明内容

本发明的目的是提供一种在高气压下产生臭氧的方法，该方法可以有效地实现高臭氧浓度和高臭氧生产能力。