[发明专利]一种连续化学反应方法及应用该方法的爆轰反应器

说明书

技术领域

本发明是一种能连续产生气体逆流爆轰冲击波(Detonation Wave)并利用爆轰冲击波的高温高压特性连续进行化学反应的方法及使用该方法的爆轰反应器，可以有效的应用于半导体产业的全氟化物PFCs废气处理、VOC废气处理、油品或有机固体的高温气化。

背景技术

爆轰(Detonation)是指可燃性气体与适量的空气或氧气的气体混合物，存在于一管状容器中，在管内某一点将气体混合物点燃时，火焰面会非常快速进行称为爆燃(Deflagration)，并与其进行方向前方的压缩波结合生成冲击波，然后会突然增加燃烧传播速度，使其速度达音速以上并趋于安定，此现象称为爆轰，而此局部经压缩产生冲击波的反应区域称为爆轰冲击波(Detonation Wave)。爆轰冲击波通过后，气体混合物的化学组成即发生变化，此爆轰冲击波若撞击到物质，不但在极短时间内给予强烈的冲击压力及高温，同时也会产生机械的破坏作用。

有关气体爆燃与爆轰的研究，始自十九世纪末，但是绝大部分的研究都着重在爆炸防止、防灾、武器、炸药、爆炸与爆破工程相关的研究；近年来，还有部分研究是着重在利用爆轰冲击波产生超音速的特性，发展超音速高速飞行器或各种武器应用。

进行爆轰过程的理论分析时，可以将爆轰所产生的物理现象与化学反应简化为一个含化学反应的一维定常传播的爆轰冲击波强间断面。对于爆轰冲击波的强间断面两侧的混合气体状态，可以建立三个守恒方程，分别为质量守恒、动量守恒及能量守恒，如下列方程式所示：

ρ₁(D₂-u₁)＝ρ₂(D₂-u₂)              (1)

P₁+ρ₁(D₂-u₁)²＝P₂+ρ₂(D₂-u₂)²      (2)

E1+P1ρ1+(D2-u1)22=E2+P2ρ2+(D2-u2)22---(3)]]>

其中，状态1为爆轰冲击波前尚未进行反应的状态，状态2为爆轰冲击波后已进行反应的状态。E为气体能量、D为爆轰冲击波传递速度、P为气体压力、u为气体速度、ρ为气体密度。

而伴有化学反应和释放部分反应热Q的理想气体，其状态方程可以写成：