JP2003144906A - 壁面に付着した炭素質物の除去方法 - Google Patents
壁面に付着した炭素質物の除去方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反応管壁等の壁面に付着した炭素質物を工業
的に有利に除去する方法を提供する。 【解決手段】 壁面に付着した炭素質物を除去するため
の方法であって、該炭素質物に対して、温度７００〜１
４００℃でスチームを反応させて該炭素質物をガス化さ
せることを特徴とする壁面に付着した炭素質物の除去方
法。
的に有利に除去する方法を提供する。 【解決手段】 壁面に付着した炭素質物を除去するため
の方法であって、該炭素質物に対して、温度７００〜１
４００℃でスチームを反応させて該炭素質物をガス化さ
せることを特徴とする壁面に付着した炭素質物の除去方
法。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反応管や反応器、
配管等の壁面に付着した炭素質物の除去方法に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】炭化水素等の炭素含有物を７００〜１４
００℃の高温の下で予熱あるいは反応を行う場合、予熱
器内の配管あるいは反応管の管壁、反応容器の器壁等に
炭素質物が生成する。生成した炭素質物が蓄積するとこ
れらの器機は伝熱抵抗の増大や閉塞を起こし、安定した
運転はできない。７００〜１４００℃の高温の下での反
応の一例として、約１２００℃の反応管に水素、有機錯
体、炭化水素等を供給し、有機錯体から生成した金属超
微粒子を触媒として炭化水素を熱分解することによって
気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を合成する方法がある。
特許公昭４１−１２０９１、特許１５３２５７５、特許
１４００２７１、特許２７７８４３４）。ＶＧＣＦは直
径０．１〜０．２μのものが製造・市販されている。Ｖ
ＧＣＦの製造過程では、反応器の壁面に炭化水素の熱分
解で生成した炭素質物が付着し壁面からの伝熱の低下を
引き起こす。また、長期の連続運転では反応管の閉塞を
引き起こす。このため、反応器の器壁に生成した炭素質
物を除去する方法として、空気を用いて酸化して除去す
る方法がある（特開平８−６０４４５）。空気を用いて
炭素質物を酸化・除去する方法では、反応を中断して反
応器内の水素ガスを不活性ガスで置換した後に不活性ガ
スで希釈した空気を流して炭素質を酸化して除去する。
反応を再開するには再度不活性ガスで反応器内を置換
し、さらに水素に置換してから行うこととなる。この方
法は酸素と水素とを取り扱う複雑な操作であり、危険を
伴うため、より簡単で操作の安全性の高い方法が求めら
れる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、反応管壁等
の壁面に付着した炭素質物を工業的に有利に除去する方
法を提供することをその課題とする。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成す
るに至った。即ち、本発明によれば、壁面に付着した炭
素質物を除去するための方法であって、該炭素質物に対
して、温度７００〜１４００℃でスチームを反応させて
該炭素質物をガス化させることを特徴とする壁面に付着
した炭素質物の除去方法が提供される。 【０００５】 【発明の実施の形態】本明細書で言う炭素質物とは、高
温度領域の壁面に付着した全ての炭素質の物質を意味
し、無定形炭素、黒鉛、ＶＧＣＦおよびカーボンナノチ
ューブなどを包含する。また、壁面とは、有機化合物が
高温で接触する反応管、反応容器、配管、容器等におけ
る容器壁面や管壁面を意味する。 【０００６】管内や容器内に有機物が高温で接触する
と、その有機化合物は熱分解し、その一部は炭素化され
て壁面に炭素質物として付着する。例えば、カーボンナ
ノチューブを合成するために、高温に加熱された反応管
内に炭化水素を触媒とともに、流通させて熱分解させる
方法が知られているが、この場合には、その管壁面には
炭素質物が付着する。また、高温の配管内を有機物が流
通する際にも、その管壁面には炭素質物が付着し、さら
に、高温の容器内に有機物が収容される際にも、その壁
面には炭素質物が付着する。前記加熱された管壁や容器
壁の温度は、有機物が熱分解する温度であり、通常、７
００℃以上、特に８００℃以上である。その上限値は、
通常、１４００℃程度である。 【０００７】有機物には、常温でガス状又は液状を示す
各種の有機物が包含される。カーボンナノチューブを合
成する場合等においては、炭化水素が好ましく用いられ
る。このようなものには、メタン、エタン、プロパン、
ブタン、ヘキサン、シクロヘキサン等の飽和炭化水素；
エチレン、プロピレン、ブテン、イソブテン等の不飽和
炭化水素；アセチレン等のアセチレン系化合物；ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、ナフタレン等の芳香族炭化水
素、これらの混合物（例えば、ナフサや軽油等）、灯
油、重油等が包含される。さらに、石炭液化油や石炭も
包含される。これらの炭化水素は、水素、あるいはＡ
ｒ、Ｎ2、Ｈｅなどをキャリアガスとの混合物で用いる
のが通常である、キャリアガスを用いずに、炭化水素の
みを単独あるいは混合物の形で用いてもよい。 【０００８】本発明においては、壁面に付着した炭素質
物を除去するために、その炭素質物にスチームを反応さ
せて該炭素質物をガス化させる。この場合、その反応温
度は７００〜１４００℃、好ましくは１０００〜１２０
０℃である。また、その主反応は以下の通りである。 Ｃ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ ＋ Ｈ2 （１） Ｃ ＋ ２Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ２Ｈ2 （２） この反応過程は吸熱反応であり、不活性ガスへのガス置
換をする必要もないため、酸化による除去方法に比べて
安全である。 【０００９】反応管や反応器の壁面に付着した炭素質物
を除去する場合、その反応管や反応器内へスチーム
（水）を導入し、反応させればよい。この場合、そのス
チームの供給量及び供給時間は、その炭素質物の量に応
じて適宜設定する。炭素質物の除去は、反応によって生
成する一酸化炭素の濃度を、質量分析計やガスクロマト
グラフ等の分析機器でモニターすることにより確認する
ことができる。 【００１０】本発明の好ましい１つの態様は、加熱され
た反応管にキャリアーガスとともに炭化水素等の原料を
流通させて該炭化水素を熱分解させてカーボンナノチュ
ーブを合成する際に管壁面に付着した炭素質物を除去す
る方法である。この場合、その炭素質物の除去は、反応
管の加熱条件は特に変更する必要はなく、その加熱条件
において、その原料の流通を停止し、キャリアーガスの
流通下で、その原料に代えてスチームを供給することに
よって実施することができる。この場合、スチームの供
給量は、特に制約されるものではないが、炭化水素の供
給速度の０．１〜１０倍、好ましくは０．５〜５倍程度
の供給量である。 【００１１】本発明の好ましい、他の態様は、炭化水素
油（重質油等）を加熱管内を流通させて加熱又は熱分解
させる際に管壁に付着した炭素質物を除去する方法であ
る。 【００１２】本発明の好ましいさらに他の態様は、炭化
水素油を水素とともに触媒管を流通させて分解軽質化す
る際にその反応管の壁面に付着した炭素質物を除去する
方法である。 【００１３】次に、本発明の１つの実施態様について図
面を参照して詳述する。図１は本発明の方法を実施する
場合のフローシートの１例を示す。図中、１は気化器、
２は反応管、３は第１加熱炉、４は第２加熱炉、５は第
３加熱炉、６は捕集器、７はフィルター、８はヘッダー
を示す。 【００１４】図１に示すフローシートに従って微細炭素
繊維を製造するには、ライン１１からフェロセン等の触
媒金属有機錯体及びチオフェン等のイオウ化合物、ベン
ゼン等の有機物を気化器１に導入する。また、この気化
器１に対しては、キャリヤーガスとしての水素の一部
を、ライン１２、ライン１３、マスフローコントローラ
１４及びライン１５と通して導入する。気化器１は、ラ
イン１１を通して導入される有機物、触媒金属有機錯体
及びイオウ化合物が気化する温度に保持されている。ま
た、ライン１５を介して気化器１に供給される水素の温
度は、約２５℃である。気化器１で得られた気相混合物
は、反応管２に導入されるが、この場合、温度約２５℃
の残部水素がライン１８を通って反応管２に導入され、
前記気相混合物に混入される。 【００１５】こうして得られる有機物、触媒金属有機錯
体、イオウ化合物及び水素からなる気相反応供給物は、
反応管２内を加熱炉３、４及び５により形成される反応
帯域ａ、ｂ及びｃを通過する。反応帯域ａ、ｂ及びｃの
温度（平均温度）は、通常約１２００℃であり、前記気
相反応供給物は、その反応帯域ａ、ｂ、ｃを通過するに
際し、まず、触媒金属有機錯体の熱分解による鉄超微粒
子触媒の生成、つづいて有機物の熱分解と微細炭素繊維
（カーボンナノチューブ）の生成が起る。本発明におい
ては、反応帯域は、複数（２〜５、好ましくは２〜４）
の加熱炉から構成できる他、単一の加熱炉によって構成
することができる。 【００１６】前記のようにして反応管２から得られる微
細炭素繊維と水素及び熱分解炭化水素ガスは、その捕集
器６に導入され、ここに設置されているフィルター７に
より固体と気体とが分離される。即ち、水素及び熱分解
炭化水素ガスは、フィルター７を通って外部へ排出され
るが、この際に、その熱分解生成物中に含まれる微細炭
素繊維は、このフィルターによりガス中から分離され
る。微細炭素繊維が分離された後の排ガスは、ライン１
９、三方バルブ２０を通ってヘッダー８に導入された
後、ライン２１を通って排出される。ヘッダー８内に
は、その下部に水が充填されている。このヘッダーは、
反応器内への空気の流入を防止する。 【００１７】前記のようにして微細炭素繊維の製造を連
続して実施していると、その反応帯域を構成する反応管
壁に炭素質物が付着してくる。この炭素質物の付着は、
壁面からの伝熱の低下を引き起こし、また、長期の連続
運転では管閉塞の原因となる。次に、前記炭素質物を反
応管から除去するために、加熱された反応管内へスチー
ム（水）を供給する。この場合、水素の供給は停止せず
に、反応管内への水素の供給は継続するのが好ましい
が、その供給を停止することもできる。一方、有機物及
び触媒有機錯体の反応管内への供給は停止するのが好ま
しいが、供給を継続してもかまわない。即ち、反応管内
には、水素流通下でスチームのみを供給するのが最もよ
い。この場合の反応管温度は、通常、７００〜１４００
℃、好ましくは１０００〜１２００℃である。 【００１８】反応管内へのスチームの供給は、反応管内
へスチームを供給し得る方法であればよく、任意の方法
で行うことができる。このような方法としては、例え
ば、図１において、ライン１１を介して供給する方法
や、別途反応管に配設したスチーム供給管を介して行う
方法等がある。 【００１９】 【発明の効果】本発明によると、加熱条件下でカーボン
ナノチューブや気相成長炭素繊維などの微細炭素繊維生
成時の副製物として反応管壁に付着した炭素質物をその
加熱条件を変更することなく、該反応管内にスチームを
供給することによって、反応器内の炭素質物をスチーム
と反応させて、一酸化炭素や二酸化炭素に変換してガス
化して反応管から排出除去することができる。この反応
過程は吸熱反応であり、ガス置換をする必要もないた
め、酸化除去にくらべて安全である。以上の手段によっ
て、反応器壁に生成する炭素質物を除去でき、炭素繊維
やカーボンナノチューブを連続的に製造することが可能
になる。本発明は、各種の管壁や器壁に付着した炭素質
物の除去に対して安全に適用することができる。 【００２０】 【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳述する。 【００２１】実施例１ この実施例では、装置としては図１に示したものを用い
た。カーボンナノチューブの製造に先立ち、全系をアル
ゴンで十分に置換した後、水素に置換して水素検知器で
漏れのないことを確認した。昇温操作は、再度アルゴン
に置換した後に行った。反応管２は内径２６ｍｍ、外径
３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの石英管である。加熱炉は
高さ６００ｍｍであり、３つのブロック（３、４、５）
に分かれている。各ブロックは２００ｍｍであり、それ
ぞれ温度の測定と制御が行える。本実施例では、加熱炉
は上の２段を１２００℃に設定した。加熱炉（５）は通
電しなかったが約５５０〜６５０℃であった。昇温及び
降温中は、安全のためアルゴンに置換し、０．１Ｌ／ｍ
ｉｎを流した。反応温度に到達後、アルゴンを水素に切
り替えた。反応原料は、ベンゼン：フェロセン：チオフ
ェン＝１００：４：１の重量比の混合物をマイクロフィ
ーダーを介して１００℃に設定した気化器１へ８０μＬ
／ｍｉｎを供給した。気化した反応原料は、マスフロー
コントロラー１４から０．０５Ｌ／ｍｉｎの水素をへ供
給して希釈した。反応管２には、さらにマスフローコン
トロラー１７から０．７５Ｌ／ｍｉｎの水素ガスを流し
た。マスフローコントロラー１４と１７との合計の水素
流量は０．８Ｌ／ｍｉｎであった。反応管内（ａ）及び
（ｂ）で生成したカーボンナノチュブは反応管から水素
気流によって反応管外へ排出する。水素気流によって反
応管外へ排出されたカーボンナノチューブは回収容器６
に設置したフィルター７で回収容器６からの流出を防止
した。反応終了後、温度の低下を待って、反応管内のカ
ーボンナノチューブを回収した。この反応管内壁には炭
素質物が付着していることが確認された。この反応管
を、再度、加熱炉に取り付けて、反応開始時と同様にア
ルゴンを流しながら１２００℃まで昇温した。１２００
℃に到達後水素に切り替えてマイクロフィーダーを介し
て１５０℃に設定した気化器２へ８０μＬ／ｍｉｎの水
を供給した。気化した水（スチーム）は、、マスフロー
コントロラー１４から０．０５Ｌ／ｍｉｎの水素を気化
器１へ供給して希釈した。反応管２へは、さらにマスフ
ローコントロラー１７から３５０Ｌ／ｍｉｎの水素を流
した。前記のようにして、スチームを反応管２内へ１０
分間流通させた結果、反応管壁に付着した炭素質物は、
完全にガス化除去された。
配管等の壁面に付着した炭素質物の除去方法に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】炭化水素等の炭素含有物を７００〜１４
００℃の高温の下で予熱あるいは反応を行う場合、予熱
器内の配管あるいは反応管の管壁、反応容器の器壁等に
炭素質物が生成する。生成した炭素質物が蓄積するとこ
れらの器機は伝熱抵抗の増大や閉塞を起こし、安定した
運転はできない。７００〜１４００℃の高温の下での反
応の一例として、約１２００℃の反応管に水素、有機錯
体、炭化水素等を供給し、有機錯体から生成した金属超
微粒子を触媒として炭化水素を熱分解することによって
気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）を合成する方法がある。
特許公昭４１−１２０９１、特許１５３２５７５、特許
１４００２７１、特許２７７８４３４）。ＶＧＣＦは直
径０．１〜０．２μのものが製造・市販されている。Ｖ
ＧＣＦの製造過程では、反応器の壁面に炭化水素の熱分
解で生成した炭素質物が付着し壁面からの伝熱の低下を
引き起こす。また、長期の連続運転では反応管の閉塞を
引き起こす。このため、反応器の器壁に生成した炭素質
物を除去する方法として、空気を用いて酸化して除去す
る方法がある（特開平８−６０４４５）。空気を用いて
炭素質物を酸化・除去する方法では、反応を中断して反
応器内の水素ガスを不活性ガスで置換した後に不活性ガ
スで希釈した空気を流して炭素質を酸化して除去する。
反応を再開するには再度不活性ガスで反応器内を置換
し、さらに水素に置換してから行うこととなる。この方
法は酸素と水素とを取り扱う複雑な操作であり、危険を
伴うため、より簡単で操作の安全性の高い方法が求めら
れる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、反応管壁等
の壁面に付着した炭素質物を工業的に有利に除去する方
法を提供することをその課題とする。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成す
るに至った。即ち、本発明によれば、壁面に付着した炭
素質物を除去するための方法であって、該炭素質物に対
して、温度７００〜１４００℃でスチームを反応させて
該炭素質物をガス化させることを特徴とする壁面に付着
した炭素質物の除去方法が提供される。 【０００５】 【発明の実施の形態】本明細書で言う炭素質物とは、高
温度領域の壁面に付着した全ての炭素質の物質を意味
し、無定形炭素、黒鉛、ＶＧＣＦおよびカーボンナノチ
ューブなどを包含する。また、壁面とは、有機化合物が
高温で接触する反応管、反応容器、配管、容器等におけ
る容器壁面や管壁面を意味する。 【０００６】管内や容器内に有機物が高温で接触する
と、その有機化合物は熱分解し、その一部は炭素化され
て壁面に炭素質物として付着する。例えば、カーボンナ
ノチューブを合成するために、高温に加熱された反応管
内に炭化水素を触媒とともに、流通させて熱分解させる
方法が知られているが、この場合には、その管壁面には
炭素質物が付着する。また、高温の配管内を有機物が流
通する際にも、その管壁面には炭素質物が付着し、さら
に、高温の容器内に有機物が収容される際にも、その壁
面には炭素質物が付着する。前記加熱された管壁や容器
壁の温度は、有機物が熱分解する温度であり、通常、７
００℃以上、特に８００℃以上である。その上限値は、
通常、１４００℃程度である。 【０００７】有機物には、常温でガス状又は液状を示す
各種の有機物が包含される。カーボンナノチューブを合
成する場合等においては、炭化水素が好ましく用いられ
る。このようなものには、メタン、エタン、プロパン、
ブタン、ヘキサン、シクロヘキサン等の飽和炭化水素；
エチレン、プロピレン、ブテン、イソブテン等の不飽和
炭化水素；アセチレン等のアセチレン系化合物；ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、ナフタレン等の芳香族炭化水
素、これらの混合物（例えば、ナフサや軽油等）、灯
油、重油等が包含される。さらに、石炭液化油や石炭も
包含される。これらの炭化水素は、水素、あるいはＡ
ｒ、Ｎ2、Ｈｅなどをキャリアガスとの混合物で用いる
のが通常である、キャリアガスを用いずに、炭化水素の
みを単独あるいは混合物の形で用いてもよい。 【０００８】本発明においては、壁面に付着した炭素質
物を除去するために、その炭素質物にスチームを反応さ
せて該炭素質物をガス化させる。この場合、その反応温
度は７００〜１４００℃、好ましくは１０００〜１２０
０℃である。また、その主反応は以下の通りである。 Ｃ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ ＋ Ｈ2 （１） Ｃ ＋ ２Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ２Ｈ2 （２） この反応過程は吸熱反応であり、不活性ガスへのガス置
換をする必要もないため、酸化による除去方法に比べて
安全である。 【０００９】反応管や反応器の壁面に付着した炭素質物
を除去する場合、その反応管や反応器内へスチーム
（水）を導入し、反応させればよい。この場合、そのス
チームの供給量及び供給時間は、その炭素質物の量に応
じて適宜設定する。炭素質物の除去は、反応によって生
成する一酸化炭素の濃度を、質量分析計やガスクロマト
グラフ等の分析機器でモニターすることにより確認する
ことができる。 【００１０】本発明の好ましい１つの態様は、加熱され
た反応管にキャリアーガスとともに炭化水素等の原料を
流通させて該炭化水素を熱分解させてカーボンナノチュ
ーブを合成する際に管壁面に付着した炭素質物を除去す
る方法である。この場合、その炭素質物の除去は、反応
管の加熱条件は特に変更する必要はなく、その加熱条件
において、その原料の流通を停止し、キャリアーガスの
流通下で、その原料に代えてスチームを供給することに
よって実施することができる。この場合、スチームの供
給量は、特に制約されるものではないが、炭化水素の供
給速度の０．１〜１０倍、好ましくは０．５〜５倍程度
の供給量である。 【００１１】本発明の好ましい、他の態様は、炭化水素
油（重質油等）を加熱管内を流通させて加熱又は熱分解
させる際に管壁に付着した炭素質物を除去する方法であ
る。 【００１２】本発明の好ましいさらに他の態様は、炭化
水素油を水素とともに触媒管を流通させて分解軽質化す
る際にその反応管の壁面に付着した炭素質物を除去する
方法である。 【００１３】次に、本発明の１つの実施態様について図
面を参照して詳述する。図１は本発明の方法を実施する
場合のフローシートの１例を示す。図中、１は気化器、
２は反応管、３は第１加熱炉、４は第２加熱炉、５は第
３加熱炉、６は捕集器、７はフィルター、８はヘッダー
を示す。 【００１４】図１に示すフローシートに従って微細炭素
繊維を製造するには、ライン１１からフェロセン等の触
媒金属有機錯体及びチオフェン等のイオウ化合物、ベン
ゼン等の有機物を気化器１に導入する。また、この気化
器１に対しては、キャリヤーガスとしての水素の一部
を、ライン１２、ライン１３、マスフローコントローラ
１４及びライン１５と通して導入する。気化器１は、ラ
イン１１を通して導入される有機物、触媒金属有機錯体
及びイオウ化合物が気化する温度に保持されている。ま
た、ライン１５を介して気化器１に供給される水素の温
度は、約２５℃である。気化器１で得られた気相混合物
は、反応管２に導入されるが、この場合、温度約２５℃
の残部水素がライン１８を通って反応管２に導入され、
前記気相混合物に混入される。 【００１５】こうして得られる有機物、触媒金属有機錯
体、イオウ化合物及び水素からなる気相反応供給物は、
反応管２内を加熱炉３、４及び５により形成される反応
帯域ａ、ｂ及びｃを通過する。反応帯域ａ、ｂ及びｃの
温度（平均温度）は、通常約１２００℃であり、前記気
相反応供給物は、その反応帯域ａ、ｂ、ｃを通過するに
際し、まず、触媒金属有機錯体の熱分解による鉄超微粒
子触媒の生成、つづいて有機物の熱分解と微細炭素繊維
（カーボンナノチューブ）の生成が起る。本発明におい
ては、反応帯域は、複数（２〜５、好ましくは２〜４）
の加熱炉から構成できる他、単一の加熱炉によって構成
することができる。 【００１６】前記のようにして反応管２から得られる微
細炭素繊維と水素及び熱分解炭化水素ガスは、その捕集
器６に導入され、ここに設置されているフィルター７に
より固体と気体とが分離される。即ち、水素及び熱分解
炭化水素ガスは、フィルター７を通って外部へ排出され
るが、この際に、その熱分解生成物中に含まれる微細炭
素繊維は、このフィルターによりガス中から分離され
る。微細炭素繊維が分離された後の排ガスは、ライン１
９、三方バルブ２０を通ってヘッダー８に導入された
後、ライン２１を通って排出される。ヘッダー８内に
は、その下部に水が充填されている。このヘッダーは、
反応器内への空気の流入を防止する。 【００１７】前記のようにして微細炭素繊維の製造を連
続して実施していると、その反応帯域を構成する反応管
壁に炭素質物が付着してくる。この炭素質物の付着は、
壁面からの伝熱の低下を引き起こし、また、長期の連続
運転では管閉塞の原因となる。次に、前記炭素質物を反
応管から除去するために、加熱された反応管内へスチー
ム（水）を供給する。この場合、水素の供給は停止せず
に、反応管内への水素の供給は継続するのが好ましい
が、その供給を停止することもできる。一方、有機物及
び触媒有機錯体の反応管内への供給は停止するのが好ま
しいが、供給を継続してもかまわない。即ち、反応管内
には、水素流通下でスチームのみを供給するのが最もよ
い。この場合の反応管温度は、通常、７００〜１４００
℃、好ましくは１０００〜１２００℃である。 【００１８】反応管内へのスチームの供給は、反応管内
へスチームを供給し得る方法であればよく、任意の方法
で行うことができる。このような方法としては、例え
ば、図１において、ライン１１を介して供給する方法
や、別途反応管に配設したスチーム供給管を介して行う
方法等がある。 【００１９】 【発明の効果】本発明によると、加熱条件下でカーボン
ナノチューブや気相成長炭素繊維などの微細炭素繊維生
成時の副製物として反応管壁に付着した炭素質物をその
加熱条件を変更することなく、該反応管内にスチームを
供給することによって、反応器内の炭素質物をスチーム
と反応させて、一酸化炭素や二酸化炭素に変換してガス
化して反応管から排出除去することができる。この反応
過程は吸熱反応であり、ガス置換をする必要もないた
め、酸化除去にくらべて安全である。以上の手段によっ
て、反応器壁に生成する炭素質物を除去でき、炭素繊維
やカーボンナノチューブを連続的に製造することが可能
になる。本発明は、各種の管壁や器壁に付着した炭素質
物の除去に対して安全に適用することができる。 【００２０】 【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳述する。 【００２１】実施例１ この実施例では、装置としては図１に示したものを用い
た。カーボンナノチューブの製造に先立ち、全系をアル
ゴンで十分に置換した後、水素に置換して水素検知器で
漏れのないことを確認した。昇温操作は、再度アルゴン
に置換した後に行った。反応管２は内径２６ｍｍ、外径
３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの石英管である。加熱炉は
高さ６００ｍｍであり、３つのブロック（３、４、５）
に分かれている。各ブロックは２００ｍｍであり、それ
ぞれ温度の測定と制御が行える。本実施例では、加熱炉
は上の２段を１２００℃に設定した。加熱炉（５）は通
電しなかったが約５５０〜６５０℃であった。昇温及び
降温中は、安全のためアルゴンに置換し、０．１Ｌ／ｍ
ｉｎを流した。反応温度に到達後、アルゴンを水素に切
り替えた。反応原料は、ベンゼン：フェロセン：チオフ
ェン＝１００：４：１の重量比の混合物をマイクロフィ
ーダーを介して１００℃に設定した気化器１へ８０μＬ
／ｍｉｎを供給した。気化した反応原料は、マスフロー
コントロラー１４から０．０５Ｌ／ｍｉｎの水素をへ供
給して希釈した。反応管２には、さらにマスフローコン
トロラー１７から０．７５Ｌ／ｍｉｎの水素ガスを流し
た。マスフローコントロラー１４と１７との合計の水素
流量は０．８Ｌ／ｍｉｎであった。反応管内（ａ）及び
（ｂ）で生成したカーボンナノチュブは反応管から水素
気流によって反応管外へ排出する。水素気流によって反
応管外へ排出されたカーボンナノチューブは回収容器６
に設置したフィルター７で回収容器６からの流出を防止
した。反応終了後、温度の低下を待って、反応管内のカ
ーボンナノチューブを回収した。この反応管内壁には炭
素質物が付着していることが確認された。この反応管
を、再度、加熱炉に取り付けて、反応開始時と同様にア
ルゴンを流しながら１２００℃まで昇温した。１２００
℃に到達後水素に切り替えてマイクロフィーダーを介し
て１５０℃に設定した気化器２へ８０μＬ／ｍｉｎの水
を供給した。気化した水（スチーム）は、、マスフロー
コントロラー１４から０．０５Ｌ／ｍｉｎの水素を気化
器１へ供給して希釈した。反応管２へは、さらにマスフ
ローコントロラー１７から３５０Ｌ／ｍｉｎの水素を流
した。前記のようにして、スチームを反応管２内へ１０
分間流通させた結果、反応管壁に付着した炭素質物は、
完全にガス化除去された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する場合のフローシートの
１例を示す。 【符号の説明】 １ 気化器 ２ 反応管 ３、４、５ 加熱炉 ６ 捕集器 ７ フィルター ８ ヘッダー
１例を示す。 【符号の説明】 １ 気化器 ２ 反応管 ３、４、５ 加熱炉 ６ 捕集器 ７ フィルター ８ ヘッダー
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フロントページの続き
(72)発明者 湯村 守雄
茨城県つくば市東１−１−１ 独立行政法
人産業技術総合研究所 つくばセンター内
(72)発明者 吾郷 浩樹
茨城県つくば市東１−１−１ 独立行政法
人産業技術総合研究所 つくばセンター内
(72)発明者 森田 利夫
神奈川県川崎市川崎区大川町５−１ 昭和
電工株式会社生産技術センター内
(72)発明者 井上 斉
神奈川県川崎市川崎区大川町５−１ 昭和
電工株式会社生産技術センター内
Ｆターム(参考） 3B116 AA13 AB53 BB11 BB82 BC01
4G046 CA00 CA02 CC02 CC09 CC10
4G075 AA57 BA05 BB02 CA02 CA51
DA02 DA18
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 壁面に付着した炭素質物を除去するため
の方法であって、該炭素質物に対して、温度７００〜１
４００℃でスチームを反応させて該炭素質物をガス化さ
せることを特徴とする壁面に付着した炭素質物の除去方
法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001351991A JP2003144906A (ja) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | 壁面に付着した炭素質物の除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001351991A JP2003144906A (ja) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | 壁面に付着した炭素質物の除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003144906A true JP2003144906A (ja) | 2003-05-20 |
Family
ID=19164225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001351991A Pending JP2003144906A (ja) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | 壁面に付着した炭素質物の除去方法 |
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