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JPS6019034A - Chemical reaction apparatus using composite plasma - Google Patents

Chemical reaction apparatus using composite plasma

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Publication number
JPS6019034A
JPS6019034A JP58126795A JP12679583A JPS6019034A JP S6019034 A JPS6019034 A JP S6019034A JP 58126795 A JP58126795 A JP 58126795A JP 12679583 A JP12679583 A JP 12679583A JP S6019034 A JPS6019034 A JP S6019034A
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JP
Japan
Prior art keywords
plasma
torch
reaction
reactant
arc
Prior art date
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Application number
JP58126795A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS6234416B2 (en
Inventor
Kazuo Akashi
明石 和夫
Toyonobu Yoshida
豊信 吉田
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of JPS6019034A publication Critical patent/JPS6019034A/en
Publication of JPS6234416B2 publication Critical patent/JPS6234416B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • C01B21/076Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with titanium or zirconium or hafnium

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a high purity homogenous reaction product, by rapidly performing reactive substances at the lower end of a plasma flame while rapidly cooling the temp. of the plasma flame in injecting the second reactive substance to suppress the formation of the reaction product. CONSTITUTION:A DC arc plasma torch 17 is provided to one end of an elongated pipe 7 comprising a heat resistant and corrosion resistant electric insulating material and an introducing means 6 opened around the arc plasma jet generated from said torch 17 and continuously supplying a first reactive substance such as SiCl4 is arranged. In addition, to the other end of an air-tight reaction chamber which is present in a region for performing joint action along with the above mentioned arc plasma jet and comprises a high frequency induction coil 18 having a center axis common to the torch 17, an injection means, which similarily has said center axis common to said torch 17 and is present in the plane vertical to said center axis and uniformly inject a second reactive substance such as NH3 from the outer periphery of the above mentioned plasma jet in the vicinity of the trailing part of said jet toward the center of the plasma flame to allow the same to react with the first reactive substance as well as to rapidly cool the plasma, is provided.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複合プラズマを使用する化学反応装置に関す
る。本明細書に謂う複合プラズマとは、直流アークジェ
ットに高周波ガスプラスマを重畳・lしめたものを意味
し、直流アークジェノ1にIrIJ周eL電力を電磁的
に結合ゼしめたものは意味しない。アークプラズマに高
周波電力を結合して使用する化学反応装置は、特開昭5
5−32317号公幸ドにその特徴、効果が開示されて
いる。而るに該公報に記載の装置では、目的とする反応
に使用する原料物質は結合プラズマの」二端よりF方に
向かって混合物の状態でプラズマ内に導入されるために
プラズマ内の温度分布により、反応生成物の各粒子間の
熱履歴と反応履歴が異なるので均一粒子からなる製品が
得難いという欠点があった。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a chemical reaction apparatus using composite plasma. The composite plasma referred to in this specification means one in which a high-frequency gas plasma is superimposed on a DC arc jet, and does not mean one in which IrIJ circumferential eL power is electromagnetically coupled to a DC arc jet. A chemical reaction device that combines arc plasma with high-frequency power was developed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5
Its features and effects are disclosed in Kokodo No. 5-32317. However, in the apparatus described in this publication, the raw material used for the desired reaction is introduced into the plasma in the form of a mixture from the two ends of the coupled plasma toward the direction F, so that the temperature distribution within the plasma changes. This has the disadvantage that it is difficult to obtain a product made of uniform particles because the thermal history and reaction history of each particle of the reaction product are different.

さらに、第1原料物質と第2原料物質とを同時に導入す
るためにプラズマを維持するための必要エネルギーは、
第1原料物質のみを導入する場合に比して大きくなり、
従ってプラズマ炎が不安定になり易い欠点がある。
Furthermore, the energy required to maintain the plasma in order to simultaneously introduce the first raw material material and the second raw material material is
It is larger than when only the first raw material is introduced,
Therefore, there is a drawback that the plasma flame tends to become unstable.

本発明考はこれらの欠点に著目し、鋭意研究を行った結
果本発明を完成するに到った。
The present invention focused on these shortcomings, and as a result of intensive research, the present invention was completed.

本発明においては、第1原料物質を導入しまた直流アー
クプラズマトーチを載置する画然耐蝕性電気絶縁体から
なる細長管には、石英を使用する。
In the present invention, quartz is used for the elongated tube made of a highly corrosion-resistant electrical insulator into which the first raw material is introduced and on which the DC arc plasma torch is mounted.

直流および高周波プラズマ発生に使用するガスとしては
、反応の種類によりAr、N2.N2.02等反応性の
ガスを使用しても良い。
Gases used for direct current and high frequency plasma generation include Ar, N2... depending on the type of reaction. A reactive gas such as N2.02 may also be used.

本発明の装置を使用し得る化学反応にはil′f畠にに
おける還元反応、高級炭化水素の熱分解反応。
Chemical reactions for which the apparatus of the present invention can be used include reduction reactions in il'f fields and thermal decomposition reactions of higher hydrocarbons.

多成分系の合成反応、微粉体の製造、非晶質体の製造等
がある。従って本発明装置を使用する場合、原料物質の
導入に当っては複数の原料物質を使用し、この原料物質
を第1と第2の2つに別けて反応室内に注入する。例え
ば。高級炭化水素の分解の場合には、第1反応物質には
炭化水素自体を使用し、第2反応物質には、Ar等の不
活性カス、又はN2等当反応に関して不活性なガスを冷
却用に使用する。
These include multi-component synthesis reactions, production of fine powders, production of amorphous bodies, etc. Therefore, when using the apparatus of the present invention, a plurality of raw materials are used for introducing the raw materials, and the raw materials are divided into two parts, the first and the second, and injected into the reaction chamber. for example. In the case of decomposition of higher hydrocarbons, the first reactant is the hydrocarbon itself, and the second reactant is an inert gas such as Ar or N2 for cooling. used for.

第1及び第2原料物質の導入順位は、それぞれの反応機
構を考慮して最も反応に有利な方法を使用するが具体的
には以下述べる実施例において説明する。
Regarding the order of introduction of the first and second raw materials, the most advantageous method for the reaction is used in consideration of the respective reaction mechanisms, and will be specifically explained in the following examples.

複合プラズマの発生に使用する高周波誘導コイルは通常
銅パイプを使用して作り、このコイルには通常の方法1
発振、バッファー、項中回路で得られた数旨キロヘルツ
から数メガヘルツの無線周波数の高周波電流を流すが、
この場合このコイルは電力増中回路中のタンクコイルに
結合した誘導回路の出力側コイルを使用することができ
る。従ってこのコイルの捲数はそれぞれの使用周波数に
合わせて適宜設計した捲数を使用する。
The high-frequency induction coil used to generate composite plasma is usually made using copper pipes, and this coil is manufactured using the usual method 1.
A high frequency current of several kilohertz to several megahertz radio frequency obtained by oscillation, buffer, and middle circuit is passed.
In this case, this coil can be the output coil of an induction circuit coupled to a tank coil in a power multiplier circuit. Therefore, the number of turns of this coil is appropriately designed according to each frequency used.

この高周波誘導コイルの中心線に沿ってガスプラズマが
発生するがその際、高周波誘導コイルの下部に設けた反
応管下端及び1・−ヂ壁冷却用環状リングの下側に位置
し、該プラズマ炎の中心線に垂直な平面上にあって、プ
ラズマ中心部に関して対称的な位置にある少なくとも1
個の細孔またはスリットを有する環状第2反応物質注入
部材を設ける。この部材は反応管内の反応系に対して不
活性てあって且つ耐熱性でなければならないが、通常水
冷して用いる。
Gas plasma is generated along the center line of this high-frequency induction coil, and at this time, the plasma flame at least one plane perpendicular to the center line of the plasma and located symmetrically with respect to the center of the plasma.
An annular second reactant injection member having pores or slits is provided. This member must be inert to the reaction system in the reaction tube and heat resistant, but it is usually used after being cooled with water.

以上述べた複合プラズマを使用する化学反応装置を添付
第1図について説明する。
A chemical reaction apparatus using the above-described composite plasma will be explained with reference to the attached FIG. 1.

第1図中の1はアークプラズマガス導入口であり、2お
よび3はそれぞれ直流アーク発生用の電源の一側と+側
を示す。この直流トーチには図示はしていないが通常の
型の高周波を利用した点火装置が点火を便ならしめるた
めに付随している。
1 in FIG. 1 is an arc plasma gas inlet, and 2 and 3 indicate one side and the + side of a DC arc generating power source, respectively. Although not shown, the direct current torch is accompanied by a conventional type of high frequency igniter to facilitate ignition.

装置を動作さモるに当っては真空ポンプへ通じる導管4
を通して装置内の空気を排除し真空にした後、アークプ
ラズマガス導入口1からガスを導入 ゛し、直流トーチ
を高周波点火装置により点火し、安全なアークプラズマ
を得る。一方、導入口13から高周波プラズマ用ガスを
流し、高周波誘導コイルには高周波発生装置(図示上ず
)より一定周波数と一定出力の高周波電流を流して高周
波ガスプラズマを発生せしめ、アークプラズマと高周波
プラズマからなる複合プラズマが常圧で安定に得られる
ようになったら、先づ第2反応反応物質導入口5より第
2反応物質をプラズマ内に注入する。
When operating the device, the conduit 4 leading to the vacuum pump
After the air inside the device is removed to create a vacuum, gas is introduced from the arc plasma gas inlet 1, and a DC torch is ignited by a high frequency ignition device to obtain safe arc plasma. On the other hand, a high-frequency plasma gas is flowed through the inlet 13, and a high-frequency current of a constant frequency and constant output is passed through the high-frequency induction coil from a high-frequency generator (not shown) to generate high-frequency gas plasma. When a composite plasma consisting of the following is stably obtained at normal pressure, first, a second reactant is injected into the plasma from the second reactant inlet 5.

この第2反応物質は常温で大量に導入されるためにプラ
ズマ温度を急激に冷却し、該導入口5より下位にあるプ
ラズマは消失する。この間複合プラズマ内の温度は主要
部が8700’に以−にに維持される。
Since this second reactant is introduced in large quantities at room temperature, the plasma temperature is rapidly cooled, and the plasma below the introduction port 5 disappears. During this time, the temperature within the composite plasma is maintained at a temperature of approximately 8700'.

次いで第1反応物質は、第1反応物質導入口6より導入
され複合プラズマ内で高温にさらされて分離し、分解生
成物は上記の第2反応物質と急速に反応して反応系を去
る。この第1反応物質は単一物質のみでなく)k数成分
の混合物でもよい。この第1反応物質および第2反応物
質はプラズマ炎内に均一導入し得る流体、好ましくは気
体状のものが望ましい。
Next, the first reactant is introduced from the first reactant inlet 6 and separated by being exposed to high temperature within the composite plasma, and the decomposition products rapidly react with the second reactant and leave the reaction system. This first reactant may be not only a single substance but also a mixture of k number components. The first reactant and the second reactant are preferably fluids, preferably gases, that can be uniformly introduced into the plasma flame.

プラズマ内の反応機構は上記したように燃焼による加熱
または電気的ジュール熱による加熱を使用する通常の化
学反応に比して極度の高温下で行われるために通常の化
学反応機構とは異なる場合が多い。
As mentioned above, the reaction mechanism in plasma is different from the normal chemical reaction mechanism because it takes place at an extremely high temperature compared to normal chemical reactions that use heating by combustion or heating by electrical Joule heat. many.

反応室を去った反応生成物は通常の化学反応の場合と同
様に空冷、水冷、洗滌、補集等の所要の工程を経て製品
となり、プラズマカス、未反応ガス等は所望に応して循
環再使用される。
The reaction products that have left the reaction chamber go through the necessary steps such as air cooling, water cooling, washing, and collection as in the case of ordinary chemical reactions, and become products. Plasma scum, unreacted gas, etc. are recycled as desired. Reused.

ここに特記すべきことは、第1および第2反応物質の反
応物質間の反応はプラズマ炎の下端で急速に行われ、第
2反応物質の注入はプラズマ炎の温度を急速に冷却用し
めるために副反応物のη−成を抑制し極めて純度が高く
、均質な反応生成物を得ることができる特徴を有するこ
とである。
It should be noted here that the reaction between the reactants of the first and second reactants takes place rapidly at the lower end of the plasma flame, and the injection of the second reactant rapidly cools down the temperature of the plasma flame. It is characterized by the ability to suppress the formation of η-formation of side reactants and to obtain a highly pure and homogeneous reaction product.

第1反応物質導入に1は添付第1図では左右1対の開口
を有するが、必ずしも2個でなくてもよく1個または複
数個の開口又はスリットを有してもよい。
Although the first reactant introduction device 1 has a pair of left and right openings in the attached FIG. 1, it does not necessarily have to have two openings or slits, and may have one or more openings or slits.

以下本発明の反応装置を以下の実施例について添付図面
を用いて、まり訂細に説明する。
Hereinafter, the reaction apparatus of the present invention will be explained in detail with reference to the following examples with reference to the accompanying drawings.

実施例1゜ 添付第1図において反応管7は厚さ21111.内径4
5■、長さ160闘の石英管からなり、その上下端は両
端および)・−器壁を冷却するためにリング状水冷管を
介して気密封止されており、水は下部リング8より−L
部リング9に流れて石英管の」二下端及びトーチ壁を冷
却する。−に1部水冷リングの内側には、外径4QII
mの直流アークトーチ17があり、タングステン製陰極
および銅製陽極からなっている。この直流1・−チには
アークプラスマ形成用のAr導入用の開l」があり1が
あり、直流トーチの出口ノズル付近にはキャリヤーとし
てArを加えた第1反応物質5iC64の導入口6 (
0,51径)が相対向するように配置されており、また
反応管7のL部にはArに水素を加えた高周波プラズマ
ガスの導入口13が設けられている。一方Y部水冷リン
グの下側には反応室内側に向けてQ、 Q 7 vP中
のスリットを円周状に設番ノた環状第2原料物質導入部
材5があり、これらは共に反応管7に気密封止されてい
る。
Example 1 In the attached FIG. 1, the reaction tube 7 has a thickness of 21111. Inner diameter 4
5. It consists of a quartz tube with a length of 160 mm, and its upper and lower ends are hermetically sealed via a ring-shaped water cooling tube to cool both ends and the vessel wall, and water is supplied from the lower ring 8. L
It flows into the ring 9 and cools the lower end of the quartz tube and the torch wall. - The inner part of the water cooling ring has an outer diameter of 4QII.
m DC arc torch 17, consisting of a tungsten cathode and a copper anode. This DC torch 1 has an opening 1 for introducing Ar for arc plasma formation, and near the outlet nozzle of the DC torch there is an inlet 6 for introducing the first reactant 5iC64 to which Ar is added as a carrier.
0 and 51 diameter) are arranged to face each other, and an inlet 13 for a high-frequency plasma gas made by adding hydrogen to Ar is provided at the L portion of the reaction tube 7. On the other hand, on the lower side of the water-cooled ring in the Y part, there is an annular second raw material introduction member 5 having slits arranged in a circumferential manner in Q and Q7 vP toward the inside of the reaction chamber, and both of these are connected to the reaction tube 7. is hermetically sealed.

上記のプラズマト−チを載置した反応管7のFには40
X40X60cmの箱形#lq製ジャクーソト10があ
り、その中心部と上記反応管の中心とは一致している。
The F of the reaction tube 7 on which the above plasma torch is mounted is 40
There is a box-shaped JacuSoto 10 made of #lq, measuring 40 cm by 60 cm, and its center coincides with the center of the reaction tube.

該ジャケットの中心には反応管の直下に内径IQcm、
高さ5Qcmの硬質ガラス製または石英製のデユープ1
1が取りつけられており、その下端ジャケット内部に通
しており、装置内の人気を排除する真空ポンプへの空気
排出1]4および反応後に残留する気体の排出口12に
連結−4る。
In the center of the jacket, directly below the reaction tube, an inner diameter IQ cm,
Duplex 1 made of hard glass or quartz with a height of 5Qcm
1 is fitted and passed inside the jacket at its lower end and connected to an air outlet 1]4 to a vacuum pump which eliminates the pressure inside the apparatus and to an outlet 12 for the gas remaining after the reaction -4.

ジセゲノト底面には」二記硬質ガラス管とジ中ヶノト側
面との中間に同心円的に二重円筒形をなず水冷却部を設
け、ジ+ゲット下部を冷却Jる。14および15はその
だめの冷却水の入口および出口を示す。符号16は硬質
ガラス管表面の温度を測定するための熱電対型温度計で
ある。
A double cylindrical water cooling section is provided concentrically between the hard glass tube and the side surface of the jacket on the bottom of the jacket to cool the lower part of the jacket. 14 and 15 indicate the inlet and outlet of the cooling water of the reservoir. Reference numeral 16 is a thermocouple type thermometer for measuring the temperature on the surface of the hard glass tube.

上記の装置において、反応管7の上部に載置した直流ア
ークト−チに八rを2.7XIO−9kg/秒の速度で
流し、公知の型の高周波点火装置で点火して人力10K
Wで安定な直流アークプラズマを得、同時にガス導入口
13より、Arと112の混合ガスをArは5−8 X
 10 ’kg/秒、I+ 2は6,8x ] ]0−
7kg/秒程の速度で流し、3回捲きのj同バイブ高周
波誘導コイルに周波数5 M f(zプレート出力14
KWの高周波電流を流して安定な複合プラズマを得た。
In the above apparatus, 8R was passed through a DC arc torch placed on the upper part of the reaction tube 7 at a rate of 2.7XIO-9kg/sec, and ignited using a known type of high-frequency ignition device, resulting in a manual effort of 10K.
A stable DC arc plasma is obtained with W, and at the same time, a mixed gas of Ar and 112 is introduced from the gas inlet 13 with Ar being 5-8
10' kg/sec, I+ 2 is 6,8x] ]0-
Flowing at a speed of about 7 kg/sec, a frequency of 5 M f (z plate output 14
A stable composite plasma was obtained by passing a high frequency current of KW.

この際H2を混合することGこよって高周波プラズマは
還元性雰囲気となり、且つプラズマ炎の半径も縮小して
周囲の器壁材料番ご対するrlH伝導によるエネルギー
損および熱的破損を防止する。
At this time, by mixing H2, the high frequency plasma becomes a reducing atmosphere, and the radius of the plasma flame is also reduced to prevent energy loss and thermal damage to the surrounding vessel wall material due to rlH conduction.

ついで、第2原応物導入口5からN113を23×10
〜”kg/秒の速度でプラズマ炎tpに四周より噴射す
ると注入された部分は急冷されて、注入部分より下部の
プラズマは消失する。
Next, 23×10 N113 was added from the second raw material introduction port 5.
When the plasma flame tp is injected from all four directions at a speed of ~"kg/sec, the injected part is rapidly cooled and the plasma below the injected part disappears.

その後第1反応物質導入口6より SiCβ4P とArの混合物をそれぞれ10kg/秒おコミび2.7
xlO−ηkg/秒の速度で注入すると反応生成物は、
550°にの温度で硬質ガラス管11の内部に堆積した
。この際副生物であるNH,C1の量は2−3重量%以
下に抑えることができた力(、このN tl a CQ
は真空中また(よN2気流中で573Kに加熱すること
によ−、て容易に除去゛できた。生成した3 i 3 
N、1は柔らかいふわ、S、わし]こ純白の粉末であっ
て、見IJ)けの比重は約0.15 g /caであっ
た。粉末の粒径は10〜30nmの範囲Gこあり乎均粒
経は20nmであり、形状は球形てMMllの石上素を
認めず、反応率は100%であった。
After that, a mixture of SiCβ4P and Ar was fed through the first reactant inlet 6 at a rate of 10 kg/sec.
When injected at a rate of xlO-ηkg/sec, the reaction product is
It was deposited inside a hard glass tube 11 at a temperature of 550°. At this time, the amount of by-products NH and C1 was suppressed to 2-3% by weight or less (this N tla CQ
could be easily removed in vacuum or by heating to 573K in a N2 stream.The generated 3i3
N.1 was a soft and fluffy powder, S.Washi was a pure white powder, and its specific gravity was approximately 0.15 g/ca. The particle size of the powder was in the range of 10 to 30 nm, the average particle diameter was 20 nm, the shape was spherical, no stone particles of MMll were observed, and the reaction rate was 100%.

得られた5i3N、+は純度と粒度の点で超微粒子−窒
化硅素としての要件を満たすものであツ゛〔、tJ法と
してもSiH4を使用ゼずに5iCj!4とN H3か
ら直接合成できたことは極めて閃昧深L)。
The obtained 5i3N,+ satisfies the requirements for ultrafine silicon nitride particles in terms of purity and particle size. The fact that it could be synthesized directly from 4 and NH3 was extremely surprising.

Si3N4は耐火性材料として極めて有ITIな1勿質
である。
Si3N4 is an extremely useful ITI material as a refractory material.

また添付第1図より明らかなように本発明の装置は上下
を反対にし、又は横にして使用し得ることは明らかであ
る。
It is also clear from the attached FIG. 1 that the device of the present invention can be used upside down or on its side.

実施例2゜ 実施例Iにおいて使用した第2原料物質N)13の代わ
りにCH4を使用した以外は実施例1と世]様の方法に
より、超微粒子からなる均質な炭イヒ6↑=素を100
%に近い反応率で得た。
Example 2 Homogeneous carbon 6↑= element consisting of ultrafine particles was prepared by the same method as in Example 1 except that CH4 was used instead of the second raw material N)13 used in Example I. 100
The reaction rate was close to %.

実施例3、〜16゜ 実施例1における第1原料物質および第2原卑′[物質
を変更して下記第1表の物質が得もね、た。
Examples 3 to 16 The first raw material and the second raw material in Example 1 were changed to the materials shown in Table 1 below.

第1表 ] 」Table 1 ] ”

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

添付第1図は本発明の装置を示)概要図である。 符 号 の 説 明 1、アークプラズマ用ガス導入10 2、アークト−ヂ陰極用電源端子 3、アークトーチ陽極用電源端子 4、青空ポンプへのガス(ノド出口 5、第2反応物質導入口 6、第1反応物質導入し1 7、反応管(複合プラズマトー器壁) 8、冷却水入口 9、冷却水出口 10、ジャケット 11、硬質ガラス管又は石英管 12、反応後の廃ガス排出口 [3,高周波プラズマ用ガス導入Iコ [4,冷却水入口 15、冷却水出口 [6,熱電対型温度旧 17、アークト−ヂ 手続袖i1F、占 11(」和5(]]年4月/’7I 3−庁長官殿 つ表示 158年特許願第126795号 り名称 合プラズマを使用する化学反応装置 をする者 牛との関係 特許出願人 更零号 915 の対象 iI書の特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説瀾及び図
面の簡単な説明の欄 の内容 紙のとおり −r11′(1 明 細 書 1発明の名称 複合プラズマを使用する化学反応装置 2特許請求の範囲 (1)耐熱耐蝕性電気絶縁体からなる細長管の一端に直
流アークプラズマトーチ、該トーチより生ずるアークプ
ラズマジェット周辺に開口し1ユ反応物質を連続的に供
給する少なくとも一つの導入手段および上記細長管の外
周にあり、且つ上記アークプラズマシエントと共同作用
を行う領域内にあって」二証トーチと中心線を共有する
高周波誘導コイルからなる気密反応室の他端に該中心線
を同じく共有し且つ該中心線に垂直な平面内にあって、
上記プラズマジェットの尾部に近い部分の外周より液状
および/または気体状の第2反応物質をプラズマ炎の中
心に向けて均一に噴射注入して上記第1原料物質と反応
せしめると共にプラズマを急冷せしめるように上記プラ
ズマシェフ)の中心に対して対称的に設けた少なくとも
1一つの開口またはスリットを有する第2反応物質注入
手段を設けたことを特徴とする複合プラズマを使用する
化学反応装置。 (2)第1反応物質が、S+Cj’q 、 S]H4。 ’Y+CRq 、B2 H6、BC,L 、S+l]C
e< 。 CHi 5iCjl!3.5iFn 、A、&2 Br
6 。 Δ&(13または高級脂肪族炭化水素であり、第1反応
物策:/)’NHa 、C+h 、N2 、t−(、。 C2+−16,C3i−io、(、H,、、C2N2 
。 CCIt h 、CI = N +’(2またはCHn
 cNで」る特許請求の範囲第1項記載の装置。 (3)高周波プラズマガス中に水素又はその他の多分子
ガスを加えることG !Rj徴とする特許請求の範囲第
1項記載の装置。 3、発明の詳細な説明 本発明は、複合プラズマを使用する化学反応装置に関す
る。本明細書に謂う複合プラズマとは、直流アークジェ
ットに高周波ガスプラズマを小骨せしめたものを意味し
、直流アークジェットに高周波電力を電磁的に結合せし
めたものは意味しない。アークプラズマに高周波電力を
結合して使用する化学反応装置は、特13F111!3
55−32317号公報にその特徴、効果が開示されて
いる。而るに該公報に記載の装置では、目的とする反応
に使用する原料物質は結合プラズマの」二値より下方に
向かって混合物の状態でプラズマ内に導入されるために
プラズマ内の温度分布により、反応生成物の各粒子間の
熱履歴と反応履歴が異4゛ ので均一粒子からなる製品
が?ヨ難い七いう欠点がある。 さらに、第1反応物質と第2反応物質とを同時に導入す
るためにプラズマを維持j−るための必要エネルギーは
、第1反応物質のみを導入する場合に比して大きくなり
、従ってプラスマ炎が不安定になり易い欠点がある。 本発明者はこれらの欠点に著目し、鋭意(σ[究を行っ
た結果本発明を完成するに到った。 本発明の装置ξは耐熱耐蝕性電気絶縁体からなる細長管
の一端に直流アークプラズマトーチ、該トーチより生ず
るアークプラズマジェット周辺に開口し第1反応物質を
連続的に供給する少なくとも一つの導入手段および上記
細長管の外周にあり、目つ上記ア−クブラズ7ジェット
と共同作用を行う領域内にあって」−記トーチと中心線
を共有する高周波誘導コイルからなる気密反応室の他端
に膣中心線を同じく共有し目つ該中心線に垂直な平面内
にあって、上記プラズマシェフ)の尾部に近い部分の外
周より液状および/または気体状の第2反応物質をプラ
ズマ炎の中心に向けて均一に噴射注入して上記第1原別
物質と反応せしめると共にプラズマを急冷せしめるよう
に上記プラズマジェットの中心に対して対称的に設けた
少なくとも1つの開口またはスリットを有する第1反応
物質注人手段を設けたことを特徴とする複合プラズマを
使用する化学反応装置に関する。 本発明においては、第1反応物質を導入しまた直流アー
クプラズマトーヂをil、Ii置する耐熱1制蝕外電気
絶縁体からなる細長管には、4]′英又は窒化ポロンを
使用する。直流および高周波プラズマガスに使用するガ
スとしては、反応の(Φ類によりA5H2,N2,02
等反応性のガスを使用しても良い。 本発明の装置を使用しilる化学反応には高温における
還元反応例えばハライド系カスの水素還元、高級炭化水
素の熱分解反応例えば重油からアセチレンやメタンのI
jJ造、天然ガスやCn H+n等からのカーボン・ブ
ラックの製造、多成分系の合成反応例えばザイアロンの
合成、微粉体のM造例えば純金属合金、セラミックス、
酸化物、炭化物等の超微粒子、非晶質体の製造例えばセ
ラミックス合金微粒子等がある。従って本発明装置を使
用する場合、反応物質の導入に当っては複数の反応物質
を使用し、この反応物質を第1と第2の2つに別は一〇
反応室内に注入する。例えば高級炭化水素の分解の場合
には 第1反応物質には炭化水紫自体を使用し、第2反
応物質には△r等の不活((1ガス。 又はN2等当反応に関して不活性なガスを冷却用に使用
ずろ。 第1及び第2反応物質の導入順位は、それぞれの反応機
構を考慮して最も反応に有利な方法を使用するか具体的
には以下述べる実施例において説明する。 複合プラズマの発生に使用する高周波誘導コイルは通常
銅パイプを使用して作り、このコイルには通常の方法1
発振、バッファー、増+lJ回路で1畳られた数百キロ
ヘルツから数メガヘルツの無線周波数の高周波電流を流
すが、この場合このコイルは電力増ri回路中のタンク
コイルに結合した誘導回路の出力側コイルを使用するこ
とができる。従ってこのコ・イルの捲数はそれぞれの使
用周波数に合わけて適宜設計した捲数を使用する。 この高周波誘導コイルの中心線に沿ってガスプラズマが
発生ずるがその際、高周波誘導コイルの下部に設けた反
応管下端及びトーチ壁冷却用環状リンクの下側に位置し
、該プラズマ炎の中心線に垂直な平面上にあって、プラ
ズマ中心部に関して対称的な位置にある少なくとも1個
の細孔またはスリットを有する例えば環状の第2反応物
質注入手段を設ける。この手段は反応管内の反応系に対
しで不活性であって旧つ耐熱性でなければならないが、
通常水冷して用いる。 以上述べた複合プラズマを使用する化学反応装置を添付
第1図について説明する。 第1図中の1はアークプラズマガス導入[」であり、2
おjび3はそれぞれ偵流子−り発生用の電源の=側よ」
−側を示す。この直流トーチには図示はしていないが通
常の型の高周波を利用した点火装置が点火を便ならしめ
るためにイ;]随している。 装置を動作させるに当ゲCは真空ポンプへ通じる導管4
を通じて装置内の空気を排除し真空にした後、導管4を
閉じ通常不活性ガスを導入し大気圧とする。次に導管1
2を開きアークプラズマガス導入口1からガスを導入し
、直流トーチを高周波点火装置により点火し、安全なア
ークプラズマを得る。一方、導入口13から高周波プラ
ズマ用ガスを流し、高周波誘導コイルには高周波発生装
置(図示せず)より一定周波数と一定出力の高周波電流
を流して高周波ガスプラズマを発生せしめ、アークプラ
ズマと高周波プラズマからなる複合プラズマが常圧で安
定に得られるようになったら、先づ第2反応物質導入し
=15より第1反応物質をプラズマ内に注入する。この
第2反応物質は常温で大量に導入されるためにプラズマ
温度を急激に冷却し、咳導入口5より下位にあるプラズ
マは消失する。この間複合プラズマ内の温度は李要部が
3700″に以上に維持される。 次いで第1反応物質は、第1反応物質導入口6より導入
され複合プラズマ内で高温にさらされて分解し、蒸気又
は分解生成物は上記の第2反応物質と急速に反応して反
応系を去る。この第1反応物質は屯−物質のみでなく複
数成分の混合物でもよい。この第1反応物質および第2
反応物質はプラズマ炎内に均一導入し得る流体、好まし
くは気体状のものが望ましい。又、場合によっては第1
反応物質及び第2反応物質を同時に注入する必要がある
場合もある。 プラズマ内の反応機構は上記したように燃焼による加熱
または電気的ジュール熱による加熱を使用する通常の化
学反応に比して極度の高温下で行われるために通常の化
学反応機構とは異なる場合が多い。 反応室を去った反応生成物は通常の化学反応の場合と同
随に空冷、水冷、洗滌、補集等の所要の工程を経て製品
となり、プラズマガス、未反応ガス等は所望に応じて循
環再使用される。 ここに特記すべきことは、第1および第2反応物質の反
応物質間の反応はプラズマ炎の下端で急速に行われ、第
2反応物質の注入はプラズマ炎の温度を急速に冷却せし
めるために副反応物の生成を抑制し極めて純度が高く、
均質な反応生成物をiWることができる特徴を有するこ
とである。 第1反応物質導入口は添(=1第1図では左右1対の開
口を有するが、必ずしも2個でなくてもよく1個または
複数個の開口又はスリットを有してもよい。 以下本発明の反応装置を以下の実施例につい−C添付図
面を用いて、より詳細に説明する。 実施例1゜ 添付第1[+において反応管7は117さ2mm 、内
径45mm、長さ1.60 +nmの石英管からなり、
その上下端は両端およびトーチ壁を冷却するためにリン
グ状水冷管を介して気密」・j止されており、水は下部
リンク8より上部リンク゛9に流れて石英管の上下端及
びトーチ壁を冷却する。上g15水冷リングの内側には
、外径40mmの直流アークトーチ17があり、タング
ステン製陰極および銅製陽極からなっている。この直流
トーチにはアークプラズマ形成用のAr導入用の開口1
があり、直流トーチの出ロノズルイ」近にはキャリヤー
としてArを加えた第1反応物質S+Cj2+ の導入
口6([]、55mm径が相対向するように配置されて
おり、また反応管7の上部にはArに水素を加えた高周
波プラズマガスの導入口13が設けられている。一方下
部水冷リングの下側には反応室内側に向けて0.07 
mm11]のヌリソトを円周状に設けた環状第2反応物
質導入手段があり、これらは共に反応管7に気密封止さ
れている。 上記のプラズマトーチを載置した反応管7の下には40
 X 40 X 60 Cmの箱形鋼製ジャケット10
があり、その中心部と上記反応管の中心とは一致してい
る。咳ジャケットの中心には反応管の直下に内径IQc
m、高さ60cmの硬質ガラス製または石英製のチュー
ブ11が取りつけられており、その下端はジャケット内
部に通じており、装置内の人気を排除する真空ポンプへ
の空気排出口4および反応時の気体の排出口12に連結
する。ジャケット底面には」1記硬質ガラス管とジャケ
ット側面との中間に同心円的に二重円筒形をなず水冷却
部を設け、ジYケット下部を冷却する。14および15
はそのための冷却水の人口および出口を示ず。 相号16は硬質ガラス管表面の温度を測定するだめの熱
1電対型温度計である。 −1−記の装置において、反応管7の上部に載置した直
流アークトーチにArを2.7 X l O−’kg/
秒の流量で流し、公知の型の高周波点火装置で点火し一
〇人力5 K Wで安定な直流アークプラズマを得、同
時にガス導入口13より、ArとN2の混合ガスをAr
は5−8 X I O−’kg/秒、N2は6.3X1
0”’kg/秒程度の流量で流し、3回捲きの銅パイプ
高周波誘導コイルに周波数5 M l(zプレート出力
14KWの高周波電流を流し−C安定な複合プラズマを
得た。この際H2を混合することによって高周波プラズ
マは還元性雰囲気となり、「1つプラズマ炎の半径も縮
小して周囲の器壁飼料に幻する熱伝導によるエネルギー
損および熱的破損を1υ)止する。 ついで、第2反応物導入「」5からNH3を23XIO
−’kg/秒の流量でプラズマ炎中に四周より噴射する
と注入された部分は急冷され−C1注入ti19分より
下部のプラズマは消失する。 その後第1反応物質導入口6よりS+CCとArの混合
物をそれぞれ10−5kg/秒および27X 10−5
kg/秒の流量で注入すると反応生成物は、550’に
の温度で硬質ガラス管11の内y<+<に堆積した。こ
の際副生物であるNH,(lの量は2−3重量%以下に
抑えることができたが、このNH4(lは真空中または
N2気流中で300℃以上に加熱することによって容易
に除去できた。生成した5iaNnは柔らかいふわふわ
した純白の粉末であっ゛C1見掛けの比重は約0.15
g/Cntてあった。粉末の粒径は10〜301′1I
Tlの範I〕1.1にあり11、 硬質ガラス管又は石
英管 12 ガス排出口 13、高周波プラズマ用ガス導入口 14 冷却水人口 15 冷却水出口 16 熱電対型温度計 17、ア−クトーチ
The attached FIG. 1 is a schematic diagram showing the apparatus of the present invention. Explanation of symbols 1, gas introduction for arc plasma 10 2, power terminal for arc torch cathode 3, power terminal for arc torch anode 4, gas to blue sky pump (nod outlet 5, second reactant inlet 6, First reactant introduced 1 7. Reaction tube (composite plasma reactor wall) 8. Cooling water inlet 9. Cooling water outlet 10. Jacket 11. Hard glass tube or quartz tube 12. After reaction exhaust gas outlet [3 , High-frequency plasma gas introduction I [4, cooling water inlet 15, cooling water outlet [6, thermocouple temperature old 17, arctorage procedure sleeve i1F, uran 11 (''Wa 5 (]) April 2016/' 7I 3 - Director-General's Notice 158 Year Patent Application No. 126795 Name Relationship between persons who operate chemical reaction equipment using synthetic plasma , Contents of the Detailed Description of the Invention and Brief Explanation of the Drawings column - r11' (1 Description 1 Name of the invention Chemical reaction device using composite plasma 2 Claims (1) Heat resistant and corrosion resistant a DC arc plasma torch at one end of an elongated tube made of a conductive electrical insulator, at least one introducing means that opens around the arc plasma jet generated by the torch and continuously supplies a reactant; , and the other end of the airtight reaction chamber consisting of a high-frequency induction coil that is in the area that cooperates with the arc plasma sient and that shares the center line with the two-certified torch and that also shares the center line and is connected to the center line. in a vertical plane,
A liquid and/or gaseous second reactant is uniformly injected toward the center of the plasma flame from the outer periphery of a portion near the tail of the plasma jet to react with the first source material and rapidly cool the plasma. A chemical reaction apparatus using a composite plasma, characterized in that a second reactant injection means is provided having at least one opening or slit symmetrically provided with respect to the center of the plasma chef. (2) The first reactant is S+Cj'q, S]H4. 'Y+CRq, B2 H6, BC, L, S+l]C
e<. CHi 5iCjl! 3.5iFn, A, &2 Br
6. Δ&(13 or higher aliphatic hydrocarbon, first reactant plan:/)'NHa ,C+h ,N2 ,t-(,.C2+-16,C3i-io,(,H,,,C2N2
. CCIt h , CI = N +' (2 or CHn
2. The device according to claim 1, wherein the device has a temperature of 1.cN. (3) Adding hydrogen or other polymolecular gas to high-frequency plasma gasG! The device according to claim 1, wherein the device has Rj characteristics. 3. Detailed Description of the Invention The present invention relates to a chemical reaction device using composite plasma. The composite plasma referred to herein refers to a plasma in which a high-frequency gas plasma is added to a DC arc jet, and does not mean a plasma in which a high-frequency power is electromagnetically coupled to a DC arc jet. Special 13F111!3 is a chemical reaction device that combines arc plasma with high-frequency power.
Its characteristics and effects are disclosed in Japanese Patent No. 55-32317. However, in the apparatus described in this publication, the raw materials used for the target reaction are introduced into the plasma in the form of a mixture downward from the "binary value" of the coupled plasma. , since the thermal history and reaction history between each particle of the reaction product are different, is there a product made of uniform particles? There are seven disadvantages. Furthermore, since the first reactant and the second reactant are simultaneously introduced, the energy required to maintain the plasma is greater than when only the first reactant is introduced, and therefore the plasma flame is It has the disadvantage of being easily unstable. The inventor of the present invention has noticed these shortcomings and has completed the present invention as a result of intensive research. a direct current arc plasma torch, at least one introduction means opening around the arc plasma jet generated by the torch and continuously supplying the first reactant, and located on the outer periphery of the elongated tube and cooperating with the arc plasma jet; The other end of the gas-tight reaction chamber consists of a high-frequency induction coil that shares a center line with the torch and that is within the region of action and that also shares the vaginal center line and is in a plane perpendicular to said center line. A liquid and/or gaseous second reactant is uniformly injected from the outer periphery of the portion near the tail of the plasma chef) toward the center of the plasma flame to react with the first source material and generate plasma. The present invention relates to a chemical reaction apparatus using a composite plasma, characterized in that a first reactant injection means is provided having at least one opening or slit symmetrically provided with respect to the center of the plasma jet so as to rapidly cool the plasma jet. In the present invention, the elongated tube made of a heat-resistant, corrosion-resistant, and non-corrosion-resistant electrical insulator into which the first reactant is introduced and where the direct current arc plasma stage is placed is made of 4' or poron nitride. Gases used for direct current and high frequency plasma gas include reaction (Φ) gases such as A5H2, N2, 02
Equireactive gases may also be used. Chemical reactions that can be carried out using the apparatus of the present invention include reduction reactions at high temperatures, such as hydrogen reduction of halide residues, and thermal decomposition reactions of higher hydrocarbons, such as the production of acetylene and methane from heavy oil.
JJ production, production of carbon black from natural gas, Cn H+n, etc., synthesis of multi-component systems such as synthesis of Xialon, M production of fine powders such as pure metal alloys, ceramics,
Production of ultrafine particles of oxides, carbides, etc., amorphous bodies, for example, ceramic alloy fine particles, etc. Therefore, when using the apparatus of the present invention, a plurality of reactants are used for introducing the reactants, and these reactants are injected into the first and second reaction chambers separately. For example, in the case of decomposition of higher hydrocarbons, the first reactant is hydrocarbon itself, and the second reactant is an inert gas such as △r ((1 gas) or N2, etc.). The order in which the first and second reactants are introduced is determined by considering the respective reaction mechanisms and using the most advantageous method for the reaction, as will be specifically explained in the Examples below. The high-frequency induction coil used to generate composite plasma is usually made using copper pipes, and this coil is manufactured using the usual method 1.
A radio frequency current of several hundred kilohertz to several megahertz is passed through the oscillation, buffer, and intensifier + lJ circuits, but in this case, this coil is the output side coil of the induction circuit coupled to the tank coil in the power intensifier RI circuit. can be used. Therefore, the number of turns of this coil is appropriately designed according to each frequency used. Gas plasma is generated along the center line of this high-frequency induction coil, and at this time, the center line of the plasma flame A second reactant injection means, for example annular, is provided having at least one pore or slit in a plane perpendicular to and symmetrically located with respect to the plasma center. This means must be inert to the reaction system in the reaction tube, old and heat resistant;
Usually used after cooling with water. A chemical reaction apparatus using the above-described composite plasma will be explained with reference to the attached FIG. 1. 1 in Figure 1 is arc plasma gas introduction ['', and 2
3 and 3 are on the = side of the power source for reconnaissance generation.''
- indicates side. Although not shown, this DC torch is equipped with a conventional type of ignition device that utilizes high frequency waves to facilitate ignition. To operate the device, the conduit C is connected to the conduit 4 leading to the vacuum pump.
After the air inside the device is removed to create a vacuum, the conduit 4 is closed and normally an inert gas is introduced to bring the pressure to atmospheric pressure. Next, conduit 1
2 is opened, gas is introduced from the arc plasma gas inlet 1, and a DC torch is ignited by a high frequency ignition device to obtain safe arc plasma. On the other hand, a high-frequency plasma gas is flowed from the inlet 13, and a high-frequency current of a constant frequency and constant output is passed through the high-frequency induction coil from a high-frequency generator (not shown) to generate high-frequency gas plasma. When a composite plasma consisting of the following can be stably obtained at normal pressure, first the second reactant is introduced, and from =15, the first reactant is injected into the plasma. Since this second reactant is introduced in large quantities at room temperature, the plasma temperature is rapidly cooled, and the plasma below the cough introduction port 5 disappears. During this time, the temperature within the composite plasma is maintained at a temperature of 3700" or above.Then, the first reactant is introduced from the first reactant inlet 6, is exposed to high temperature in the composite plasma, decomposes, and becomes vapor. Alternatively, the decomposition product rapidly reacts with the second reactant and leaves the reaction system.This first reactant may be a mixture of not only a tunic substance but also a plurality of components.This first reactant and the second reactant
The reactant is preferably a fluid, preferably a gas, that can be uniformly introduced into the plasma flame. Also, in some cases, the first
It may be necessary to inject the reactant and the second reactant at the same time. As mentioned above, the reaction mechanism in plasma is different from the normal chemical reaction mechanism because it takes place at an extremely high temperature compared to normal chemical reactions that use heating by combustion or heating by electrical Joule heat. many. The reaction products that have left the reaction chamber undergo the necessary steps such as air cooling, water cooling, washing, and collection as in the case of a normal chemical reaction, and become products. Plasma gas, unreacted gas, etc. are circulated as desired. Reused. It should be noted here that the reaction between the reactants of the first and second reactants takes place rapidly at the lower end of the plasma flame, and the injection of the second reactant causes the temperature of the plasma flame to cool rapidly. It suppresses the formation of side reactions and has extremely high purity.
It has the characteristic of being able to iW a homogeneous reaction product. The first reactant inlet has a pair of left and right openings in Figure 1, but it does not necessarily have to be two and may have one or more openings or slits. The reaction apparatus of the invention will be explained in more detail with reference to the following Examples and the accompanying drawings. Consists of +nm quartz tube,
Its upper and lower ends are hermetically sealed via ring-shaped water-cooled pipes to cool both ends and the torch wall, and water flows from the lower link 8 to the upper link 9 to cool the upper and lower ends of the quartz tube and the torch wall. Cooling. Inside the upper g15 water-cooled ring is a DC arc torch 17 with an outer diameter of 40 mm, consisting of a tungsten cathode and a copper anode. This DC torch has an opening 1 for introducing Ar for arc plasma formation.
Near the outlet of the DC torch, there is an inlet 6 ([], 55 mm diameter) for the first reactant S+Cj2+ to which Ar is added as a carrier, and the upper part of the reaction tube 7 is arranged so that they face each other. is provided with an inlet 13 for high-frequency plasma gas made by adding hydrogen to Ar.On the other hand, below the lower water cooling ring, a 0.07 mm
There is an annular second reactant introducing means having a diameter of 11 mm in diameter disposed circumferentially, and both of these are hermetically sealed in the reaction tube 7. There are 40
Box steel jacket 10 x 40 x 60 cm
, and its center coincides with the center of the reaction tube. In the center of the cough jacket, there is an inner diameter IQc directly below the reaction tube.
A tube 11 made of hard glass or quartz with a height of 60 cm is installed, the lower end of which leads into the interior of the jacket and which leads to an air outlet 4 to the vacuum pump which eliminates the pressure inside the apparatus and during the reaction. It is connected to the gas outlet 12. At the bottom of the jacket, a double cylindrical water cooling section is provided concentrically between the hard glass tube described in 1. and the side surface of the jacket to cool the lower part of the jacket. 14 and 15
does not indicate the cooling water population and outlet for that purpose. Phase number 16 is a single-couple type thermometer that measures the temperature on the surface of a hard glass tube. In the apparatus described in -1-, 2.7 X l O-'kg/
2 seconds, and ignited it with a known type of high-frequency ignition device to obtain a stable DC arc plasma with 5 KW of human power. At the same time, a mixed gas of Ar and N2 was injected into the Ar
is 5-8 X I O-'kg/sec, N2 is 6.3X1
A high-frequency current with a frequency of 5 M l (z plate output of 14 KW) was passed through a copper pipe high-frequency induction coil wound three times at a flow rate of about 0'' kg/sec to obtain a -C stable composite plasma. By mixing, the high-frequency plasma becomes a reducing atmosphere, which reduces the radius of the plasma flame and prevents energy loss and thermal damage caused by heat conduction to the surrounding vessel wall feed. Reactant introduction "" NH3 from 5 to 23XIO
When injecting into the plasma flame from all four directions at a flow rate of -'kg/sec, the injected portion is rapidly cooled and the plasma below the -C1 injection time 19 minutes disappears. After that, a mixture of S+CC and Ar is supplied from the first reactant inlet 6 at 10-5 kg/sec and 27X 10-5, respectively.
When injected at a flow rate of kg/sec, the reaction product was deposited inside the hard glass tube 11 at a temperature of 550'. At this time, the amount of by-product NH,(l) was able to be suppressed to 2-3% by weight or less, but this NH4(l) can be easily removed by heating to 300°C or higher in vacuum or in a N2 stream. The 5iaNn produced was a soft and fluffy pure white powder, and the apparent specific gravity of C1 was approximately 0.15.
g/Cnt. The particle size of the powder is 10-301'1I
Tl range I] 1.1 11, hard glass tube or quartz tube 12, gas outlet 13, gas inlet for high-frequency plasma 14, cooling water population 15, cooling water outlet 16, thermocouple type thermometer 17, arc torch

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 耐p%耐蝕性電気絶縁体からなる細長管の一端
に直流アークプラズマト−チ、該トーチより生ずるアー
クプラズマジェット周辺に開口し化学反応に使用する少
なくとも一つの第1原料物質を連続的に供給する導入手
段および上記細長管の外周にあり、且つ上記アークプラ
ズマジェノI・と共同作用を行う領域内にあって上記l
・−ヂとT1コ心線を共有する高周波誘導コイルからな
る気密反応室の他端に該中心線を同じく共有し且つ該中
心線に垂直な平面内にあって、上記プラズマジェットの
尾部に近い部分の外周より液状および/または気体状の
第2原オー1物質をプラズマ炎の中心に向けて均一に噴
射注入して上記第1原料物質と反応−uしめると共にプ
ラズマを急冷セしめるように上記プラズマジェットの中
心に対して対称的に設けた少なくとも1つの開口または
スリットを有する環状ff12原料物質注入手段を設け
たことを特徴とする複合プラスマを使用“する化学反応
装置。
(1) A DC arc plasma torch is attached to one end of an elongated tube made of a p% corrosion-resistant electrical insulator, and at least one first raw material substance used for a chemical reaction is continuously inserted into an opening around the arc plasma jet generated by the torch. an introduction means for supplying the plasma to the arc plasma Geno I;
・The other end of the airtight reaction chamber consisting of a high-frequency induction coil that shares the T1 core line with the T1 core line is located in a plane perpendicular to the center line and is close to the tail of the plasma jet. A liquid and/or gaseous second raw material is uniformly injected from the outer periphery of the part toward the center of the plasma flame to react with the first raw material and rapidly cool the plasma. A chemical reaction apparatus using a composite plasma, characterized in that it is provided with an annular FF12 source material injection means having at least one opening or slit arranged symmetrically with respect to the center of the plasma jet.
(2) 反応に使用する上記第1原料物質は、5iCf
f4゜SiH4,TiCβa 、 B 2H6、B C
n 3 。 5iHC63,CH35iC123,SiF4゜A 1
2 B r 6 、 A 7ICI! 3または高級脂
肪族炭化水素であり、第2反応物質はNH3,CI4゜
N2.H2,C2H6,C3r(B、C,+ 1110
゜C2H2、CCI! 4 、 CH3N H2または
CI(3CNであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の装置。
(2) The first raw material used in the reaction is 5iCf
f4゜SiH4, TiCβa, B 2H6, B C
n3. 5iHC63, CH35iC123, SiF4゜A 1
2 B r 6 , A 7 ICI! 3 or higher aliphatic hydrocarbon, and the second reactant is NH3, CI4°N2. H2, C2H6, C3r (B, C, + 1110
゜C2H2, CCI! 4. The device according to claim 1, characterized in that it is CH3N H2 or CI (3CN).
(3)高周波プラズマガス中に水素又はその他の多分子
ガスを加えることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の装置。
(3) The apparatus according to claim 1, characterized in that hydrogen or other polymolecular gas is added to the high-frequency plasma gas.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56110176A (en) * 1980-02-06 1981-09-01 Canon Inc Electronic apparatus
JPH06108221A (en) * 1990-05-29 1994-04-19 Electroplasma Inc Thermal jet type plasma apparatus
US7905805B2 (en) 2008-04-11 2011-03-15 Shimano Inc. Tension device of bicycle derailleur
CN102101669A (en) * 2011-04-07 2011-06-22 应盛荣 Method for producing high-purity silicon carbide and hydrogen fluoride by taking silicon tetrafluoride as raw material
WO2014002695A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-03 日清エンジニアリング株式会社 Method for production of titanium carbide microparticles

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56110176A (en) * 1980-02-06 1981-09-01 Canon Inc Electronic apparatus
JPH06108221A (en) * 1990-05-29 1994-04-19 Electroplasma Inc Thermal jet type plasma apparatus
US7905805B2 (en) 2008-04-11 2011-03-15 Shimano Inc. Tension device of bicycle derailleur
CN102101669A (en) * 2011-04-07 2011-06-22 应盛荣 Method for producing high-purity silicon carbide and hydrogen fluoride by taking silicon tetrafluoride as raw material
WO2014002695A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-03 日清エンジニアリング株式会社 Method for production of titanium carbide microparticles
JPWO2014002695A1 (en) * 2012-06-28 2016-05-30 日清エンジニアリング株式会社 Method for producing titanium carbide fine particles
US9751769B2 (en) 2012-06-28 2017-09-05 Nisshin Engineering Inc. Method for production of titanium carbide nanoparticles
KR20190132568A (en) * 2012-06-28 2019-11-27 닛신 엔지니어링 가부시키가이샤 Method for production of titanium carbide microparticles

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JPS6234416B2 (en) 1987-07-27

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