JPH024523B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は一般には細かく分割された金属及びメ
タロイド酸化物を対応する金属又はメタロイド供
給原料の高温分解によつて生産することに関し、
更に詳しくは細かく分割された金属又はメタロイ
ド酸化物を蒸気相での対応するハロゲン化金属又
はメタロイド供給原料の炎加水分解によつて生産
することに関する。 対応する細かく分割された酸化物製品を生成す
るための蒸気化されたハロゲン化金属又はメタロ
イド供給原料の炎加水分解は、広くよく知られ且
つ広範に実施されている技術である。そのような
方法に於いて、蒸気化され又はガス状の加水分解
可能なハロゲン化金属又はメタロイド供給原料は
水生成、水素含有燃料及び酸素含有ガスの燃焼に
よつて作られる炎と互に混ぜられる。この燃焼炎
の主たる役割はハロゲン化供給原料の加水分解の
ための水を提供すること、加水分解反応の普通に
吸熱的な性質を支持するため十分な補助熱を提供
すること及び所望の酸化物製品を生成するために
必要な特別な熱環境を助長することである。反応
排ガスの中に飛沫同伴される細かく分割された粒
状の酸化物を含む反応結果生成物は従来の冷却及
び固体製品分離手法を受けさせられ、そのハロゲ
ン化水素を含む、分離された排ガスはその後再循
環され及び／又は高価な成分を回収するように処
理され及び／又は適当に処分される。 対応するハロゲン化金属又はメタロイド供給原
料の炎加水分解により生産できる細かく分割され
た金属又はメタロイド酸化物製品は各種用途に実
用性がある。例えば、細かく分割されたチタニ
ア、バナジア及びジルコニアは種々のポリマー及
びエラストマーに於ける充填剤及び顔料として並
びに触媒及び触媒担体として有用である。細かく
分割されたアルミナは各種マトリツクスに対する
充填剤として有用であり並びに織物に適用された
とき帯電及び汚れ防止剤としての及び紙製品又は
紡糸前の織物繊維に適用されたとき増摩又は滑り
防止剤としての付加的有用性を見出す。例えば、
シリカ／アルミナ又はチタニア／アルミナのよう
な炎加水分解によつて生産される共生成酸化物も
又触媒用途に於いて有用性がある。 細かく分割されたシリカは現在炎加水分解法に
よつて商業的に生産される金属又はメタロイド酸
化物の大部分を代表する。これらのシリカはそれ
らの比較的高純度、非晶質構造、小さな粒子寸法
及び各種液体中に分散されたときゆるく保持され
たゲル形成網状組織を形成する傾向によつて特徴
づけられる。この炎加水分解シリカは、中でも、
エラストマー、特にシリコンエラストマーに於け
る補強充填剤として；有機及び無機液体に於ける
レオロジー制御及び増粘剤として；コーキング、
シーラント及び接着組成物に於ける流れ及び垂れ
下り制御剤として、プラスチツク、ゴム及び接着
塗料に対する粘着防止剤として、並びに各種粉末
製品に於ける易流動化剤として使用される。 炎加水分解金属及びメタロイド酸化物の生産者
が直面する問題の一つは現在使われている方法
が、加水分解反応物混合体が炎加水分解反応区域
に導入されるときに通るバーナーの吐出端又は口
に固体配化物生成物を堆積する傾向に存る。この
堆積現象は“ホイスカー化”、“ひげ化”、又は単
に“バーナー汚れ”として種々知られている。そ
のようなバーナー汚れは、そし十分に広範囲であ
れば、それは加水分解炎の形状及び滑かさに不利
に影響することがあり且つそれによつてこの方法
が実行される能力を弱めそして細かく分割された
金属又はメタロイド酸化物製品を不均一にするこ
とがあるので、有害になることがある。それで、
これまでに一般に限られた成功しかしなかつたが
相当な努力がバーナー汚れを最小にするため又は
少くともそれが起る範囲を制限するためになされ
ている。例えば、バーナー汚れは一般にそれが有
害に堆積する前にバーナー口から定期的に機械的
に取除くことができる。しかし、バーナーと処理
流れがそのような汚れの起こる速度を最低にする
ように設計されているのが好ましい。後者の例と
して、例えば、バーナー汚れを最少にする手法を
開示したワーグナ（Wagner）の1961年６月27日
付米国特許2990249号を参照する。該手法はバー
ナー口の附近及びそれから加水分解反応物混合体
流が吐出される点の周りのパージガスの導入を広
く含む。これは、空気でもよいパージガスを、バ
ーナー口を完全に囲む環状スリツトを通して充満
させることによつて達成される。この手法はバー
ナー口での固体反応生成物の形成を機械的に妨害
する役割をすることにより及び反応物流の発火速
度が、酸化物生成加水分解反応がバーナー口から
物理的に離れたある点でのみ始まる点まで抑えら
れるような加水分解反応の局在希釈によつてバー
ナー汚れを和らげると言われる。簡単に言えば、
ワーグナーによつて開示された手法は酸化物生成
加水分解炎が直接バーナ口上に定着するのを妨げ
ることを意図している。さて今度はその後の開示
であるラング（Lange）等の1976年５月４日の米
国特許第3954945号に於いて、水素がワーグナー
によつて創始された一般的手法に使用するための
適当なパージガスとして開示されている。上述の
ワーグナーの特許に開示された汚れ防止法はパー
ジガスのバーナー口での反応物混合体流中への放
射が加水分解炎の動作を不安定にする結果となる
傾向があるので通常困難なしには実施されない。
これはパージガスが、環状スリツトを通して汚れ
問題に有利に影響するに十分な速度で射出される
とき、バーナー口から放射する加水分解反応物ガ
ス流の境界を物理的にかき乱すこともできるので
生ずると信じられている。更に、ワーグナー特許
の手法は加水分解炎の伝播に安定な場所を提供し
はしない。従つて、ワーナーの汚れ防止手法を使
うバーナー運転は通常消炎及び炎がぶすぶす燃え
るのを避けるためバーナーを通る流れを比較的狭
い限界内でのしつかりした制御を必要とすること
が判つている、そしてこれらのパラメーターに相
当な注意が払われたとしても、前述の不安定問題
はやはり起るかもしれない。 K.B.リー（Lee）の1977年９月13日付米国特許
第4048290号に於いて、ワーグナーの装置及び方
法の実質的修整が開示されている。ワーグナーの
環状スリツトの代りが各ハロゲン化物含有反応物
流をバーナーからのその吐出点で囲む焼結多孔性
拡散部材である。水素含有パージガスは蒸気はそ
のようなハロゲン化物含有流の境界を形成する多
孔性拡散部材を通し汚れを防ぐに十分な速度で拡
散又は発散される。リーのこの装置及び方法はワ
ーグナーの発明の方法から生ずるよりも反応物流
バーナー放射物の形状をかき乱すことが少い結果
となること及び結果として生ずる加水分解炎はい
くらかより安定であることが判つている。しか
し、米国特許第4048290号のこの方法及び装置は
ある不利益をも有する。例えば、きれいなバーナ
ー状態を維持するために要する水素含有パージガ
スの質量流量は通常かなり多く、製法経済の点で
相当な欠点を表すことになる。第二に、一部分パ
ージガスに要求されるかなりの質量流量のため
に、リーの水素含有ガスを空気又は再循環法の排
ガスのようなコストの安いパージガスで置き換え
ることが通常不可能である。それは後者がバーナ
ー口から放射される反応物混合体流の周辺を過度
に希釈する傾向があるからである。 本発明によれば先行技術の方法及び装置の上記
の問題及び欠点が実質的に克服されている。 本発明の主な目的は対応するハロゲン化金属又
はメタロイド供給原料の蒸気相炎加水分解によつ
て細かく分割された金属又はメタロイド酸化物を
生産するための新規な改良された方法を提供する
ことにある。 本発明の他の目的はバーナー汚れの問題が実質
的に完全に避けられうる前述の型式の改良された
方法を提供することにある。 本発明の他の目的はバーナー汚れの問題からの
解放の利益に加えて、付加的に加水分解炎の良い
安定性によつて特徴づけられた前述の型式の改良
された方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、与えられたバーナー装置
に対し、与えられた表面積の金属又はメタロイド
酸化物製品の与えられた生産速度に対する水素含
有燃料ガスの全体の消費が実質的に減少する前述
の型式の改良された方法を提供することにある。 本発明の他の目的は改良されたバーナー容量に
よつて特徴づけられた前述の型式の改良された方
法を提供することにある。 本発明の他の目的は対応するハロゲン化金属又
はメタロイド供給原料の蒸気相炎加水分解による
細かく分割された金属又はメタロイド酸化物の生
産のための新規な汚れのないバーナー装置を提供
することにある。 本発明のその他の目的は一部以下に現れ、一部
は明白であろう。 本発明によれば、上記及びその他の目的及び利
点は、バーナー装置の中で金属又はメタロイド酸
化物を生成する炎加水分解反応混合体をつくるこ
と；その結果の反応物混合体を該バーナー装置の
口から放射された流れとして連続的に吐出するこ
と；及び、該放射された反応物混合体流の軸にほ
ぼ垂直且つバーナー口から下流に物理的に離れた
面で、ほゞ該反応物混合体流の外周だけをその周
にほぼ接線状に配置された複数の連続的パイロツ
ト炎と接触させることによつて一般に実現され
る。 本発発の改良されたバーナーシステムは、ハロ
ゲン化金属又はメタロイド供給原料、水を生成す
る水素含有燃料及び酸素含有酸化体を含む、蒸気
状又はガス状金属又はメタロイド酸化物生成炎加
水分解反応物をその中に連続的に受け、混合し且
つ囲い、並びにその結果の反応物混合体をその口
からほゞ線形的に放射される流れとして連続的に
吐出するようにされたバーナー装置；このバーナ
ー装置の口の領域で吐出する反応物混合体流の境
界に沿つて連続的にパージガスを吐出するための
装置；反応物混合体流の周囲に配置され、各々連
続的パイロツト炎をバーナー口の下流に離れた距
離にある共通面で該反応物混合体流の外周とほゞ
接線状に接触させるように連続的パイロツト炎を
放射するように配置された複数のパイロツト炎バ
ーナースパツド；及び各該パイロツト炎バーナー
スパツドに燃料ガスを連続的に供給するための装
置を含む。 本発明の実施に有用なハロゲン化金属又はメタ
ロイド供給原料は加水分解炎の中でそれに課され
た条件の下で加水分解を受けて対応する酸化物に
なることのできるほゞどんな気化可能な又はガス
状ハロゲン化金属又はメタロイドも含む。典型的
ハロゲン化金属及びメタロイドは：四塩化バナジ
ウム、四塩化チタン、四臭化チタン、四塩化ジル
コニウム、三塩化アルミ、塩化亜鉛、三塩化アン
チモン、等である。適当なハロゲン化ケイ素に含
まれるのは、四塩化ケイ素、四沸化ケイ素、メチ
ルトリクロロシラン、トリクロロシラン、ジメチ
ルジクロロシラン、メチルジクロロシラン、メチ
ルジクロロフロロシラン、ジクロロシラン、ジブ
チルジクロロシラン、エチルトリクロロシラン、
プロピルトリクロロシラン、及びこれらの混合物
である。異なつた金属又はメタロイドの混合形成
酸化物を望む場合は、勿論、供給原料が対応する
ハロゲン化金属又はメタロイドの混和性のある混
合物を含むことができることは明らかである。 気化可能な又はガス状の水生成、水素含有燃料
はほゞどんなものでもこの加水分解反応物混合体
の調製に使うことができるが、選ばれた燃料がそ
の酸素含有ガスとの燃焼の副産物として水を生成
することが重要ある。典型的に適当な燃料は水素
及びメタン、天然ガス、精油所ガス、エタン、プ
ロパン、アセチレン、ブタン、ブチレン、エチレ
ン、ペンタン又はプロピレンのような炭化水素、
並びに脂肪族、芳香族又は脂環式の炭化水素のよ
うな通常は液体であるが気化可能な燃料である。
一般に、水素は炭素質の副産物を形成することな
くきれいに燃えるので、それが好ましい水生成燃
料を代表する。 酸素は本発明の方法に於ける水素含有水生成燃
料の燃焼に対する酸化体を代表し、その純すいな
状態又は他のガスと混合して使用されてもよい。
それ故、酸素、空気又は酸素濃縮空気が本方法に
於ける酸化体ガスとして便利に使われることがで
きる。しかし、もし望むなら、酸素を、窒素、ア
ルゴン、ヘリウム、又は二酸化炭素若しくはハロ
ゲン化水素のようなガスと混ぜて使うことも本発
明の範囲内にある。 関心の対象である加水分解反応物混合体は通常
少くとも水素含有燃料の理論量と、好ましくは、
少くとも酸素含有酸化体ガスの理論量を含む。換
言すれば、バーナー内で実行され且つバーナー口
から流れとして放射される加水分解反応物混合体
は通常、それが燃焼すると、ハロゲン化金属又は
メタロイド蒸気成分のほゞ全てを対応する酸化物
に変換するに十分な水を供給するように、水素含
有燃料の十分な濃度を含む。該混合体の一部を形
成する酸素含有酸化体ガスの濃度は少くともそれ
に含まれている水素含有燃料成分の全てを燃やす
に十分であることが、絶対条件ではないが、望ま
しい。従つて、この反応物混合体中に含まれる水
素含有燃料及び酸素含有酸化体成分の濃度は各々
少くとも上述の理論要求量をわずかに超えること
が好ましい。 バーナー口の領域に反応物混合体流の境界に沿
つて吐出されるパージガス又は蒸気は加水分解反
応混合体の成分又は加水分解反応の生成物と有害
な反応をしないガス又は蒸気ならほゞどんなもの
でもよい。従つて、この広い要件によれば、アル
ゴン、ネオン、ヘリウム及びキセノンのような、
メンデレエフ周期系のグループ０の不活性ガスが
全て本発明の実施に一般に適したパージガスであ
ることは明らかである。しかし、反応混合体流の
一部を形成する反応物に関して前に述べた窒素、
二酸化炭素、及び燃料又は酸化体ガスのような他
の元素及び化学的に結合したガスも又同じであ
る。バーナー口の領域で吐出された加水分解反応
物混合体流を囲む雰囲気が空気又はこの方法の再
循環排ガスである場合、好ましいパージガスは空
気又は水素である。加水分解反応物混合体流がバ
ーナー口から放射されると該流の境界に沿つて吐
出されるパージガスの速度はかなりの変化がある
が、主な要件は該速度が、最低でも、バーナー口
の汚れを防ぐに十分であるということである。従
つて、この結果を達成するために必要なパージガ
ス流の最低速度は、加水分解反応物混合体流の特
定の成分、バーナー口から該流の吐出される点で
のその速度、バーナー装置の設計及び寸法、パー
ジガスが反応物混合体流の境界に沿つて吐出され
る正確な方法、バーナー口の下流に置かれたパイ
ロツト炎の位置及び数等のようなパラメータに依
存することは明らかである。従つて、該パージガ
スの最低速度は通常本発明の実施に於いて容易に
確認できると言えば十分であると言つておく。 本発明の連続的パイロツト炎は燃料ガスをそれ
に適した酸化体と共に燃焼させることによつて作
られる。必ずしも必要ではないが便宜上、このパ
イロツト炎に供給される燃料ガス及び酸化体は反
応物混合体流の実行に使われるものと同じ型式の
ものである。このパイロツト炎を囲む領域が、例
えば空気のように、このパイロツト燃料ガス又は
蒸気の燃焼を安定に支持するに十分な酸素を含ん
でいれば、一般にパイロツト炎バーナースパツド
を通して燃料ガスだけを供給すれば十分である。
しかし、例えば反応物混合体流を囲む雰囲気が全
て再循環反応排ガスで構成されているときのよう
に、該領域がパイロツト炎の安定な燃焼のために
十分な酸化体を含んでいないならば、パイロツト
バーナースパツドには燃料ガスと酸化体の燃焼可
能な混合物を供給しなけれぱならない。通常、こ
のパイロツトバーナースパツドに燃焼可能な燃
料／酸化体混合物、特に水素／空気混合体を供給
することが好ましい。それはこれがこの発明の実
行者にパイロツト炎を囲む特定の雰囲気の性質を
考慮する必要を軽減し、一方その外部雰囲気に特
別の配慮することなくパイロツト炎が滑か且つ連
続的に燃えることが保証するからである。 本発明の性能及び作用のより良き理解はこれに
ついての図面を参照することによつてなすことが
出来、その第１図から第３図までを通して、同じ
参照番号は同じ構造を指す。バーナー１は入口端
２及び吐出端又は口３を含む。この入口端２は受
け及び混合室４を形成し、そこに気体又は蒸気の
加水分解反応物が導入され且つ混合される。それ
故、例えば、水素を含んだ水生成燃料が導管１５
から、金属又はメタロイドハロゲン化物蒸気又は
ガス供給原料が導管１６から、そして酸素を含む
酸化体が導管１７から導入されうる。図示するよ
うに、酸化体及び金属又はメタロイドハロゲン化
物供給原料反応物は、もし望むなら、それがバー
ナー１の室４に入る前に少くとも部分的に共通導
管１８の中で互に混ぜられることができる。混合
室４内でのこのガス状反応物の乱流混合のため、
この結果の反応混合物体のほゞ直接的質量流量が
バーナー１の中でその口３からその吐出前に確立
されることが望ましい。これは、例えば、バーナ
ー１の穴の内部に縦に星形パターンに配置された
整流板６の段階５を複数存在させることによつて
都合よく達成されうる。反応物混合体質量は次に
バーナー１の口３から吐出され、且つ必ずしも必
要ではないがそのための適当な囲われた反応空間
１００の中に放射されるのが好ましい。 本発明のバーナー装置の他の本質的要素は反応
物混合体流の境界に沿つて、それがバーナー口３
から吐出されるとき、パージガスを連続的に吐出
するための装置を含む。図面に示す特定の実施例
に於いては、該装置はバーナー１の外部に固定さ
れ且つそれとの間に環状空間８を形成する充気室
７を含む。充気室７はバーナー１の外部の上に下
方に延びそしてバーナー口３の領域に位置し且つ
それを囲む環状スリツト９を形成するために狭く
なる。パージガスは導管１０を通つて環状空間８
に導入され、該空間を通つて下方に流れ、且つ反
応物混合体がバーナー１の口３から吐出されると
きその境界に沿つて環状スリツト９から吐出され
る。上述の環状スリツト装置は本発明の好ましい
実施例を表すが、本発明はバーナー口を囲む環状
スリツトを備えることに限定されるべきでないこ
とは、勿論、理解されるであろう。例えば、ここ
に示す特定の装置に対する適当な代替案はリー
（Lee）によつて米国特許第4048290号に開示され
ているもので、そこではパージガスがバーナー口
を囲む多孔性拡散装置を通つて放出される反応物
混合体流の境界に沿つて発散される。 これまで述べられたバーナー装置は米国特許第
2990249，3954945、又は4048290号に開示されて
いるものと大まかに似ている。しかし、これらの
特許はバーナー口の下流に離れた距離に置かれた
複数の連続的パイロツト炎の存在を意図してはい
ずそして本発明の方法と装置の組合せの重大且つ
本質的構成部品を代表するのはこのパイロツト炎
装置である。このようにして、本発明のバーナー
装置は又複数のパイロツトバーナースパツド２０
を含み、そのスパツドは、(1)反応物混合体流の軸
に垂直な面に配置され、(2)バーナー口３から下流
に離れた面にそれからパイロツト炎を放射するよ
うに配置され、(3)反応物混合体流を囲み、そして
(4)この反応物混合体流の外周とほゞ接線接触する
ようにそれからパイロツト炎を放射するように配
置されている。これらの一般的規準により図面か
らこのバーナースパツド２０はバーナー口３の面
から下流に離れた面にそれらのパイロツト炎を放
射するように配置されているのがわかるだろう。
パイロツト炎のそれと反応物混合体流との接触点
での最小間隔は通常バーナー口３の面から下流に
少くとも0.3175cmであるべきで、その間隔の最大
は大体吐出される反応物混合体流の流れの中で該
流れの物理的に完全な状態がこわれ始める面まで
である。しかし一般的に言つて、バーナースパツ
ド２０を放射するパイロツト炎がバーナー口３か
ら下流に約0.635から約1.27cm離れた面で反応物
混合体流と接触するように向けられるように平面
上に配列すれば十分であることが通常知られてい
る。 又重要なのは、このパイロツト炎バーナースパ
ツド２０はそれから出すパイロツト炎が該反応物
混合体流とほゞその外周だけで且つほゞ接線状に
接触するように反応物混合体流の中心線に関して
必放射状に配置されていることである。これは反
応物混合体質量の流れがその外周とパイロツト炎
の接触によつて妨げられることが、あつたとして
も、非常に少いことを保証するので重要である。 当業者には理解されるように、反応物混合体流
がバーナー口３から放射されるとき、それが拡が
ろうとすることは物事の道理である。この拡がり
は分別のある限界内でパージガス流量の制御によ
つてある程度制御することができるが、最少の流
量は、勿論、バーナー口３の汚れを避けるもので
ある。いずれの場合も反応物混合体流がバーナー
スパツド２０によつて形成される面を流れるとき
のその断面寸法は考慮に入れられるべきであり且
つスパツド２０は該反応物混合体流との物理的接
触を避けるようにその外周から十分に離されるべ
きである。 前に述べたように、バーナースパツド２０は燃
料ガス又は、好ましくは、燃料ガスと酸化体の安
定して燃える混合物が供給される。この点につい
て、この機能は第１図に最も明確に示す配列によ
るスパツド２０の便利な機械的固定によつて容易
に達成することができる。第１図では、各スパツ
ド２０はバーナー１の外部に滑動可能に固定され
たマニホルド２２に記源をもつ導管２１を通して
供給されることに気がつくだろう。パイロツト炎
のバーナー１の口３から下流の平面間隔を変えた
いときは、マニホルド２２をバーナー１に関して
上下に滑動させることが必要なだけである。燃料
ガス又は燃料ガスと酸化体の混合物は導管２３を
通してマニホルド２２に供給される。望むなら、
勿論、燃料ガスと酸化体は別々にマニホルド２２
に充填され、混ぜ合されてその結果の燃料／酸化
体混合物がバーナースパツド２０に分配されても
よい。 使われるバーナースパツド２０の数はかなり変
動し且つ大部分反応物混合体流がパイロツト炎に
よつて形成される面を流れるときのその断面寸法
に依存する。反応物混合体流のほゞ全外周がパイ
ロツト炎で覆いつつまれ、それによつて反応物混
合体流の周囲に“死点”が形成されるのを避ける
のが望ましい。例えば、口３の直径が約3.81と約
6.35cmの間のバーナーで、そのバーナースパツド
２０がバーナー口３の下から0.635から1.22cm離
れた面に置かれた場合、この望ましい反応物混合
体流の外周のパイロツト炎によるほゞ完全な覆包
は一般に反応物混合体流の外周に等角度に離した
６つのバーナースパツド２０を使つた６つのパイ
ロツト炎を利用するとき達成できる。実質的に約
6.35cm以上の口３の直径をもつバーナー装置１の
場合、又はパイロツト炎と接触する反応物混合体
流の面がバーナー口３の下に相当の距離に位置す
る場合、バーナースパツド２０の数は例えば８，
10，又は12にさえなるようにかなり大きいのが望
ましい。 バーナースパツド２０からのパイロツト炎の放
射垂直角（第１又は３図に示す装置の方位に関す
る）はかなりの変動をうけ、通常反応物混合体流
の流れに関して本質的共通方向に流れることから
それにいくらか逆流することまでに分布する。第
１図に角度αとして示したこの角度は反応物混合
体流の縦軸にほゞ直角であるのが望ましく、好ま
しい範囲は約85゜と95゜の間で且つ最も好ましいの
は約90゜と94゜の間である。パイロツト炎の放射角
が上に示した広い限界の実質的に外側にある場
合、通常このパイロツト炎が反応物混何体流の周
囲にらせん状に流れる傾向が生じ、それによつて
望まれる反応物流の周囲をパイロツト炎でほゞ完
全に覆包することがゆるめられそれで反応物混合
体流の表面の周に“死点”を生ずる傾向もつ。も
し十分な大きさであるとき、これらの死点は加水
分解後の不安定又は加水分解炎がスナツプバツク
し且つ周期的にバーナー口上に定着する傾向に終
ることができる。 上記からわかるように、本発明のパイロツト炎
は加水分解炎反応を連続的に始め、この加水分解
炎を安定させ、且つ加水分解炎に対するバーナー
口３から物理的に離れた定着点を定める働きをす
る。このようにして、本発明の方法によれば、金
属又はメタロイドハロゲン化物供給原料の加水分
解はバーナー口３に近接した領域では避けられ且
つバーナー口の周に汚れのない環境を維持するた
めのパージガス流の負担はそれによつて非常に軽
減される。 このようにして始められた且つ安定した加水分
解反応物混合体炎が作られたので、反応物混合体
質量は次に健康的な環境をあてがわれその中でこ
の酸化物生成反応が完成させられうる。この環境
は囲われた反応空間によつて形成され、且つ、第
３図に示すように、反応物混合体はバーナー１か
ら適当な大きさの囲われた反応空間１００の中へ
放射されるのが好ましい。反応空間１００は外部
表面の周に環状に離れた冷却ジヤケツト１０２を
もつ反応室１０１によつて形成される。冷却空気
はジヤケツト１０２の環状空間に導管１０３から
導入され、導管１０４から排出される。第３図に
示すいわゆる“開放急冷”システムに於いては、
反応は空気によつて冷却され、その空気は室の入
口１０５から導入され、加水分解反応炎を覆つて
それからの反応生成物を金属又はメタロイド酸化
反応生成物の焼結温度以下に冷却する。粒状酸化
生成物を飛沫同伴する部分的に冷却された反応排
ガスは次に出口１０６を通つて反応室１０１から
引き上げられ、通常のそれ以上の冷却及びこの業
界で普通の固体生成物分離工程を受ける。炎加水
分解による金属又はメタロイド酸化物生成工程の
工程経済は冷却されていて且つそれから少くとも
粒状酸化生成物の大部分（例えば、約95％以上）
が取除かれている排ガスを反応急冷工程として使
うことによつてしばしば有利に影響されることが
できる。この特定の実施例はこゝの第３図に明白
には開示されていないが、この排ガス急冷計画を
実施するために要する第３図の装置のわずかの修
整は反応室１０１とバーナー１の間に密封してさ
しはさまれたマニホルド及び冷却した再循環排ガ
スをこのマニホルドに供給するために通す供給導
管を追加して設けることにあることを銘記すべき
である。このマニホルドは、勿論、反応空間１０
０の中に開いている。 次に例示的で非限定的な例をあげる。 例 以下の本質的寸法をもつた図面に示す一般的型
式のバーナー装置及び反応室が使われた。 バーナー１ 口３の直径 …6.35cm 環状スリツト９の幅…0.0127cm パイロツト炎バーナースパツド２０ 構造 …外径 0.48cm 鋼 数 …６ 角度α…92゜ スパツド２０はパイロツト炎を反応物混合体流
の外周と接線状に接触するように向けられた。 スパツド２０の面はバーナー口３から下流に約
3.81cmに位置した。 反応室１０１ 長さ …257.8cm 入口１０５での内径…13.34cm 肩１０７での内径 …38.74cm 出口１０６での内径…22.07cm 入口１０５の直径 …19.68cm 冷却ジヤケツト１０２は室１０１より称呼間隔
約6.35cmで離された。 ダイヤル温度計が冷却空気出口１０４に置かれ
た。バーナー装置は入口１０５上に同軸に位置
し、そのパイロツト炎バーナースパツド２０は該
入口１０５上約6.03cmに位置した。 この例に使用された特定の出発原料は以下の通
り。 供給原料…約162.8℃に予熱された四塩化ケイ
素。 水素含有燃料…約71.1℃に予熱された乾燥水
素。 酸化物…ほゞ囲温温度の乾燥空気。 パージガス…表に示すように空気（試験２，
３）か又は水素（試験１）。 パイロツト炎燃料…水素。 パイロツト炎酸化物…空気。 一連の細かく分割されたシリカを生産する試験
がなされ、その試験全体を通じ冷却空気は入口１
０３を通してほゞ一定容量の流量を維持するよう
に運転されるブロワーによつて冷却ジヤケツト１
０２を流された。各試験の始動の際、この装置は
最初に装置を乾燥するため及びそれを作業温度に
上げるため熱負荷がかけられた。この熱負荷サイ
クルはパイロツト炎とバーナー１の運転を含み、
後者はそれに供給原料を供給することなく運転さ
れる。シリカ生産作業への切換えは次に供給流を
以下に現われる表に記載された値に調整すること
によつて達成された。対照試験、試験１は使用さ
れる特定の供給原料及び得られる目標シリカ生成
物に対しこのバーナー装置の最大能力と考えられ
たところで行われた。 シリカサンプルの表面積は窒素等温線を使つた
公知のBET手法に従つて決められた。このBET
（Brunauer―Emmet―Teller）法は米国化学会
誌（Journal of the American Chemical
Society）第60巻、309ページ（1938）に出ている
論文に完全に述べられている。 集められたシリカサンプルの濃縮効率は標準ポ
リエステル樹脂液体中に於けるそれら個々の濃縮
性能を二つの標準炎加水分解シリカ、即ち200±
25m²／ｇのBET―N₂表面積をもつたカボツト社
（Cabot Corporation，Boston，MA）製のシリ
カ、CAB―Ｏ―SIL ヒユームドシリカＭ―５又
は220±m²／ｇのBET―N₂表面積をもつたシリ
カ、CAB―Ｏ―SIL PTGの一つ又は地のそれと
比較することによつて決められた。この試験で、
6.5ｇの標準シリカ及び被験シリカがそれぞれ別
の394ｇバツチの未促進ポリエステル樹脂、
Polylite 31007（Reichhold Chemicals，Inc.，
White Plains，N.Y.）の中に分散させられた。
この分散はプレマイヤーの分散器（Premier
Disperator，Premier Mill Corporation，New
York，N.Y.）の中で５分間、軸速3000r.p.m.で
行われた。その結果のシリカ／ポリエステルサン
プルは次に別のガラスジヤーに移され、それはふ
たをされて約４時間の間25℃に維持された恒温水
槽の中に置かれた。次に、このシリカ／ポリエス
テルサンプルはブルツクフイールド社製LVT型
粘度計（Brookfield Engineering
Laboratories，Inc.，Stoughton，MA.）によつ
て粘度分析をうけた。被験シリカの濃縮効率はそ
こで次のように表された： 濃縮効率（％） ＝被験シリカ／ポリエステル樹脂（CPS）／標準シリカ
／ポリエステル粘度（CPS）×100 ＝被験シリカ／ポリエステル樹脂（Pa・Ｓ）／標準シリ
カ／ポリエステル樹脂（Pa・Ｓ） ×100 本発明に従つて行われた各試験（試験２及び
３）の進行中に、加水分解炎は周期的に視覚によ
つて検査され、そしてその各々の場合に、該炎は
滑かな安定した形状をしており且つ連続的パイロ
ツト炎によつてバーナー口３から物理的に離れた
点にしつかりと定着していることに注意された。
本発明による試験の各々が完了したとき、バーナ
ーが検査され、その口３は軽く無視できる程度の
シリカ産物の粉がその上にあるだけであることが
判つた。

【表】

【表】 さて表を参照するに、与えられた目標シリカ生
成物及び与えられたバーナー装置を通す供給原料
の固定処理量に対し、本発明の方法は水素含有燃
料及び酸化体の両方の消費に於いて相当の減少を
もたらすことがそれから明白である。順に、製品
酸化体の重量単位当りに放出される熱の相当の減
少も生ずる。この点について、例えば、対照試験
１と発明試験２の間で比較がされる。これらの減
少した燃料及び酸化体比率は明らかに相当な運転
費の節約を表し、且つ、その上、運転費の低下、
維持費の減少及び装置寿命の延長に帰することが
合理的に期待もできる。更に、これらの経験した
減少は従来の条件で運転されたときのバーナー装
置の定格容量は本発明に従つて運転されたときは
もはや有効ではないかもしれないということを信
ずる原因を与えたように思えた。従つて、発明試
験３は使用される特定の供給原料に対する、及び
従来の運転条件で生産されたときの与えられた目
標シリカ生成物に対するバーナー定格容量を相当
に超えた供給原料処理速度を探査するためになさ
れた。気付かれたように、発明試験３は対照試験
１に比べ約33％の処理量増加で目標シリカ生成物
を成功裡に生産した。その上、この改善された供
給原料率にもかゝわらず、この試験３の過容量試
験は試験１のそれらに対応する対照試験よりも全
体の水素含有燃料を少ししか使用せず且つ冷却空
気温度が対照試験のそれを越える結果とならなか
つた。 本発明の方法から生ずる他の利益は排ガス容
積、即ち酸化物生成率を減少することにあるよう
に思われ、その減少した生成率は冷却、取扱及び
収集装置のような出口１０６の下流の装置に対す
る排ガス取扱負担を軽減する役に立つ。その上、
そのような減少した生成率に対するその他の必然
的結果として、ハロゲン化水素のより高い濃度が
反応排ガス組成の中に経験され、それによつて反
応の高価なハロゲン化水素副産物を回収するよう
にされた下流回収装置部品へのガス取扱負担を軽
減する。 本発明はそのある好ましい実施例に関した上記
の明細書で説明しているが、明らかに多くの付加
的変形や修整はそれら自身を当業者に示唆するだ
ろう。それ故、図面に関連した上記の明細書は性
質上例示と意図されていること及び発明の範囲は
添付の特許請求の範囲によつてのみ境界を決めら
れるべきであることは理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を代表するバーナー装
置の概略の、線図的、長手方向断面図である。第
２図は第１図のバーナー装置の概略の、線図的底
面図である。第３図は第１図及び第２図のバーナ
ー装置をそのための適当な反応室装置と共に示す
概略の、線図的部分断面側面図である。 １…バーナー、３…バーナー口、６…整流バツ
フル、７…充気室、８…環状空間、９…環状スリ
ツト、１０…導管、２０…バーナースパツド、２
１…導管、２２…マニホルド、２３…導管、１０
０…反応空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 細かく分割された粒状の金属及びメタロイド
   酸化物を生産するための方法であつて、バーナー
   １の中で、蒸気状又はガス状ハロゲン化金属又は
   メタロイド、又はその混合物と水素含有水生成燃
   料及びそのための酸化体とを混合すること；その
   結果の反応物混合体を連続的流れとして該バーナ
   ーの口３から反応空間１００の中へ放射するこ
   と；バーナー口の領域で該反応物混合体流の境界
   に沿つて汚れ予防速度でパージガスを連続的に吐
   出すること及び該細かく分割された粒状酸化物を
   該反応空間の中で生産するため反応物混合体流を
   その中で連続的に燃焼することを含む方法に於い
   て、該反応物混合体流の外周を、それにほぼ垂直
   且つ該バーナー口から下流に離れた平面で、複数
   の連続的パイロツト炎とほぼ接線状に接触させる
   ことを含むことを特徴とする方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて該
   パージガスが空気であることを特徴とする方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて該
   パージガスが水素であることを特徴とする方法。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、
   該燃料が水素であることを特徴とする方法。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、
   該ハロゲン化金属又はメタロイドが四塩化ケイ素
   を含むことを特徴とする方法。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、
   該平面が該バーナー口の下流約0.635と約1.27cm
   の間に位置することを特徴とする方法。 ７ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、
   該パイロツト炎の実施に使用される燃料が該反応
   物混合体流の実施に使用されるものと同じ種類で
   あることを特徴とする方法。 ８ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、
   該パイロツト炎の実施に使用される燃料が水素で
   あることを特徴とする方法。 ９ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、
   該パイロツト炎が可燃性燃料／酸化体予備混合体
   で供給されることを特徴とする方法。 １０ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於い
   て、該パイロツト炎の該反応物混合体流の長手方
   向軸に関する角度が大体それに垂直であることを
   特徴とする方法。 １１ 特許請求の範囲第１０項記載の方法に於い
   て、該角度が約85゜と約95゜の間にあることを特徴
   とする方法。 １２ 特許請求の範囲第１１項記載の方法に於い
   て、該角度が約90゜と約94゜の間にあることを特徴
   とする方法。 １３ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於い
   て、該パイロツト炎の数が該反応物混合体流の外
   周をほぼ完全に覆包するに十分であることを特徴
   とする方法。 １４ 炎加水分解金属又はメタロイド酸化物の生
   産のためのバーナー装置であつて、その中に蒸気
   状又はガス状の金属又はメタロイド反応物を連続
   的に受け、混合し且つ囲い並びにその結果の反応
   物混合体をその口３からほぼ線形的に放射される
   流れとして連続的に吐出するようにされたバーナ
   ー１；バーナー口の領域で吐出する反応物混合体
   流の境界に沿つて連続的にパージガスを吐出する
   ための装置７，８，９，１０；バーナー口から吐
   出される反応物混合体流の周囲に配置された複数
   のパイロツト炎バーナースパツド２０；並びに該
   バーナースパツドの各々に連続的に燃料ガスを供
   給するための装置２１，２２，２３を含み、該ス
   パツドの各々が該バーナー口の下流に離れた距離
   に位置する平面で該反応物混合体流の外周とほぼ
   接線状に接触するようにそれからパイロツト炎を
   放射するように配置されていることを特徴とする
   バーナー装置。 １５ 特許請求の範囲第１４項記載のバーナー装
   置に於いて、該バーナースパツドに該燃料ガスを
   供給するための該装置が、燃料ガスをその中に受
   けるためのマニホルド２２、及び該マニホルドに
   付着され且つそれと開放連絡された複数のたれ下
   がる供給導管２１を含み、該供給導管の各々の端
   がそれに付着されそれと開放連絡されたバーナー
   スパツドを有することを特徴とするバーナー装
   置。 １６ 特許請求の範囲第１５項記載のバーナー装
   置に於いて、該マニホルドが該バーナー装置に滑
   動可能に付着されていることを特徴とするバーナ
   ー装置。 １７ 特許請求の範囲第１４項記載のバーナー装
   置に於いて、該バーナー口の直径が約6.35cmを超
   えず、該バーナースパツドの数が６であり、且つ
   該スパツドの配置がそれからパイロツト炎を該バ
   ーナー口の下流約0.635と約1.27cmの間に位置す
   る平面で該反応物混合体流の外周とほぼ接線状に
   接触するように放射するようになつていることを
   特徴とするバーナー装置。 １８ 特許請求の範囲第１４項記載のバーナー装
   置に於いて、該バーナー口の直径が約6.35cmより
   大きく且つ使用されるバーナースパツドの数が６
   より大きいことを特徴とするバーナー装置。 １９ 特許請求の範囲第１４項記載のバーナー装
   置に於いて、該パージガスを吐出するための該装
   置が、該バーナー装置の外部にそれを囲む充気室
   ７及び該充気室の中にパージガスを供給するため
   の装置１０を含み、該充気室がバーナー口の領域
   で薄い環状スロツト９の形に終わる環状空間８を
   形成することを特徴とするバーナー装置。 ２０ 特許請求の範囲第１４項記載のバーナー装
   置に於いて、該バーナースパツドの各々が該放射
   された反応物混合体流の長手方向軸に関してほぼ
   垂直な角度でそれからパイロツト炎を放射するよ
   うに配置されていることを特徴とするバーナー装
   置。 ２１ 特許請求の範囲第２０項記載のバーナー装
   置に於いて、該角度が約85゜と95゜の間にあること
   を特徴とするバーナー装置。 ２２ 特許請求の範囲第２１項記載のバーナー装
   置に於いて、該角度が約90゜と約94゜の間にあるこ
   とを特徴とするバーナー装置。 ２３ 特許請求の範囲第１４項記載のバーナー装
   置に於いて、該バーナー装置が反応物混合体流の
   流れを該バーナー口から吐出する前に整流するた
   めの装置６を含むことを特徴とするバーナー装
   置。 ２４ 特許請求の範囲第１４項記載のバーナー装
   置に於いて、該バーナースパツドに燃料ガスを供
   給するための該装置が該燃料ガスをその酸化体と
   の可燃性混合体で供給するための装置を含むこと
   を特徴とするバーナー装置。