JP2006028017A5 - - Google Patents

Description

本発明の説明のための実施態様および好ましい実施態様の説明は、本発明の範囲の限定を意図するものではない。種々の変更、代りの構成および均等物は、添付の請求項の範囲の本来の精神および範囲から逸脱することなく、用いることができる。
本発明は以下の実施の態様を含むものである。
１． 流通反応装置において酸化剤および金属反応物から実質的に粗くずのない金属酸化物の粒子を調製する方法であって、
（ａ）流通反応装置の接触領域の中へ金属反応物の流れを導くこと、
（ｂ）流通反応装置の高温ゾーンを通して酸化剤の流れを通過させて熱い酸化剤の流れを形成させ、前記熱い酸化剤の温度を拡散性の流れの中で金属反応物が酸化を開始させるために少なくとも十分にして、熱い酸化剤の流れ、金属反応物の流れ、ならびに熱い酸化剤および金属反応物の拡散性の流れを含む反応流を形成するのに十分な流動条件で、流通反応装置の接触領域の上へ熱い酸化剤の流れを導くこと、
（ｃ）流通反応装置の反応ゾーンの中へ反応流を通過させ、一方同時に、反応流と実質的に同軸上に上流の冷却流体を導入して、反応流を囲む流体のカーテンを形成すること、
（ｄ）反応流の拡散性の流れの内部で金属酸化物の粒子が形成する間、そして、少なくとも反応流の大部分が、金属酸化物の粒子が合体する温度より低い温度に冷却されるまで、流体のカーテンを維持すること、および
（ｅ）反応流から金属酸化物の粒子を分離すること、
を含むことを特徴とする、金属酸化物の粒子を調製する方法。
２． 前記高温ゾーンは、プラズマを含むことを特徴とする前記１．に記載の方法。
３． 前記金属反応物は四塩化チタンであり、酸化剤は酸素であることを特徴とする前記１．に記載の方法。
４． 前記流通反応装置の内部の流速は、亜音速であることを特徴とする前記１．に記載の方法。
５． 前記熱い酸化剤のレイノルズ数は、約２０００〜約４０００の範囲であることを特徴とする前記１．に記載の方法。
６． 前記金属反応物は、蒸気または液体であることを特徴とする前記１．に記載の方法。
７． 反応ゾーンに補助的な流体を導入させることを、さらに含むことを特徴とする前記１．に記載の方法。
８． 前記補助的な流体は、冷却材、補助剤、または添加物であることを特徴する前期７．に記載の方法。
９． 前記冷却材は、反応ゾーンの中心部分に導入されることを特徴とする前記８．に記載の方法。
１０． 前記流通反応装置の内部の流速は、亜音速であることを特徴とする前記１．に記載の方法。
１１． 前記反応流の拡散性の流れの断面積は、反応ゾーン内部の熱い酸化剤および金属反応物の流れの拡散が増加することによって、徐々に増加されることを特徴とする前記１．に記載の方法。
１２． 前記金属反応物の変換は、約９０％より大きくないことを特徴とする前記１．に記載の方法。
１３． 前記反応流から分離された金属酸化物の粒子は、直径が約１００ｎｍより大きい金属酸化物の粒子を約１０重量％より少なく含むことを特徴とする前記１．に記載の方法。
１４． 前記反応流から分離された金属酸化物の粒子は、直径が約１００ｎｍより大きい金属酸化物の粒子を約５重量％より少なく含むことを特徴とする前記１．に記載の方法。
１５． 前記反応流から分離された金属酸化物の粒子は、直径が約１００ｎｍより大きい金属酸化物の粒子を約２重量％より少なく含むことを特徴とする前記１．に記載の方法。
１６． 順に、高温ゾーン、中間ゾーン、接触領域および反応ゾーンを有する流通反応装置において、酸化剤および金属反応物から実質的に粗くずのない金属酸化物の粒子を調製する方法であって、
（ａ）接触領域の中心部分の中へ金属反応物の流れを導くこと、
（ｂ）流通反応装置の高温ゾーンを通して酸化剤の流れを通過させて熱い酸化剤の流れを形成させ、前記熱い酸化剤の温度を拡散性の流れの中で金属反応物の酸化が開始するのに少なくとも十分にして、中間ゾーンの中へ酸化剤の流れを導いて熱い酸化剤の層流または層流に近いものを作り、流通反応装置の接触領域の中へ、熱い酸化剤の層流または層流に近いものを通過させて、熱い酸化剤および金属反応物の拡散性の流れを含む反応流を形成させること、
（ｃ）流通反応装置の反応ゾーンの中へ反応流を通過させ、一方同時に、反応流と実質的に同軸に上流の冷却流体の層流または層流に近いものの流れを導入して、反応流を囲む流体のカーテンを作ること、
（ｄ）反応流の拡散性の流れの中で金属酸化物の粒子が形成する間、および少なくとも反応流の大部分が金属酸化物の粒子の合体する温度より低い温度に冷却されるまで、そして、金属酸化物の変換が９０％よりも大きくないときには、流体のカーテンを維持すること、および
（ｅ）反応流から、直径が約１００ｎｍよりも大きい金属酸化物の粒子が１０重量％よりも少ない金属酸化物の粒子を分離すること、
を含むことを特徴とする金属酸化物の粒子を調製する方法。
１７． 前記高温ゾーンは、プラズマを含むことを特徴とする前記１６．に記載の方法。
１８． 前記金属反応物は四塩化チタンであり、酸化剤は酸素であることを特徴とする前記１６．に記載の方法。
１９． 反応ゾーンへ補助的な流体を導入することを、さらに含むことを特徴とする前記１６．に記載の方法。
２０． 前記補助的な流体は、冷却材、補助剤、または添加物であることを特徴する前期１９．に記載の方法。
２１． 前記冷却材は、反応ゾーンの中心部分に導入されることを特徴とする前記２０．に記載の方法。
２２． 前記流速反応装置の内部の流速は、亜音速であることを特徴とする前記１６．に記載の方法。
２３． 前記反応流の拡散性の流れの断面積は、反応ゾーン内部の熱い酸化剤および金属反応物の流れの拡散が増加することによって、徐々に増加されることを特徴とする前記１６．に記載の方法。
２４． 前記金属反応物の変換は、約８５％より大きくないことを特徴とする前記１６．に記載の方法。
２５． 前記金属反応物の変換は、約８０％より大きくないことを特徴とする前記１６．に記載の方法。
２６． 前記金属反応物は、噴流として接触領域の中心部分の中へ導かれることを特徴とする前記１６．に記載の方法。
２７． 前記熱い酸化剤の流れは、層流に近いものであることを特徴とする前記１６．に記載の方法。
２８． 前記熱い酸化剤の流れは、層流であることを特徴とする前記１６．に記載の方法。
２９． 前記冷却流体の流れは、層流に近いものであることを特徴とする前記１６．に記載の方法。
３０． 前記冷却流体の流れは、層流であることを特徴とする前記１６．に記載の方法。

Claims (2)

1. 流通反応装置において酸化剤および金属反応物から実質的に粗くずのない金属酸化物の粒子を調製する方法であって、
   （ａ）流通反応装置の接触領域の中へ金属反応物の流れを導くこと、
   （ｂ）流通反応装置の高温ゾーンを通して酸化剤の流れを通過させて熱い酸化剤の流れを形成させ、前記熱い酸化剤の温度を拡散性の流れの中で金属反応物が酸化を開始させるために少なくとも十分にして、熱い酸化剤の流れ、金属反応物の流れ、ならびに熱い酸化剤および金属反応物の拡散性の流れを含む反応流を形成するのに十分な流動条件で、流通反応装置の接触領域の上へ熱い酸化剤の流れを導くこと、
   （ｃ）流通反応装置の反応ゾーンの中へ反応流を通過させ、一方同時に、反応流と実質的に同軸上に上流の冷却流体を導入して、反応流を囲む流体のカーテンを形成すること、
   （ｄ）反応流の拡散性の流れの内部で金属酸化物の粒子が形成する間、そして、少なくとも反応流の大部分が、金属酸化物の粒子が合体する温度より低い温度に冷却されるまで、流体のカーテンを維持すること、および
   （ｅ）反応流から金属酸化物の粒子を分離すること、
   を含むことを特徴とする、金属酸化物の粒子を調製する方法。
2. 順に、高温ゾーン、中間ゾーン、接触領域および反応ゾーンを有する流通反応装置において、酸化剤および金属反応物から実質的に粗くずのない金属酸化物の粒子を調製する方法であって、
   （ａ）接触領域の中心部分の中へ金属反応物の流れを導くこと、
   （ｂ）流通反応装置の高温ゾーンを通して酸化剤の流れを通過させて熱い酸化剤の流れを形成させ、前記熱い酸化剤の温度を拡散性の流れの中で金属反応物の酸化が開始するのに少なくとも十分にして、中間ゾーンの中へ酸化剤の流れを導いて熱い酸化剤の層流または層流に近いものを作り、流通反応装置の接触領域の中へ、熱い酸化剤の層流または層流に近いものを通過させて、熱い酸化剤および金属反応物の拡散性の流れを含む反応流を形成させること、
   （ｃ）流通反応装置の反応ゾーンの中へ反応流を通過させ、一方同時に、反応流と実質的に同軸に上流の冷却流体の層流または層流に近いものの流れを導入して、反応流を囲む流体のカーテンを作ること、
   （ｄ）反応流の拡散性の流れの中で金属酸化物の粒子が形成する間、および少なくとも反応流の大部分が金属酸化物の粒子の合体する温度より低い温度に冷却されるまで、そして、金属酸化物の変換が９０％よりも大きくないときには、流体のカーテンを維持すること、および
   （ｅ）反応流から、直径が約１００ｎｍよりも大きい金属酸化物の粒子が１０重量％よりも少ない金属酸化物の粒子を分離すること、
   を含むことを特徴とする金属酸化物の粒子を調製する方法。