JP2005351615A - 反応して固体生成物を形成し得るガスを燃焼するためのバーナー及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 予燃焼室の外側と燃焼室の内側との間に流路が形成され、それにより固体形成ガスの燃焼を促進するために該燃焼室の内部に第2酸化剤を導入することができる、燃焼装置によって上記課題を解決する。
【選択図】 図1
Description
内部への入口とそこからの出口とを有する燃焼室;
入口と出口を有し、該出口が該燃焼室の入口に通じている予燃焼室;
固相酸化生成物を形成し得るガスを含有するフィードガスを噴射するための少なくとも1つのノズルと、リフトガスを噴射するための少なくとも1つのリフトガス用ノズルと、酸化剤を噴射するための少なくとも1つの酸化剤用ノズルとを有する多重バーナーであって、それぞれのノズルが該予燃焼室の入口に噴射するよう向けられた多重バーナー;並びに
該予燃焼室の外側と該燃焼室の内側との間に形成された流路であって、それにより該燃焼室の内部に第2酸化剤を導入することができる流路
を含む。
固体形成ガスの濃度が高い場合でさえ、バーナーノズルの詰まりの発生を減少させて、固相酸化生成物を形成する固体形成ガスの燃焼を達成できること;
酸化剤との反応による、固体を形成する固体形成ガス、例えば、シランの完全燃焼を、多重バーナーと燃焼室の付着が最小限から本質的には全くない状態で達成できること;
系の下流部分、例えば、フィルターバッグへ未燃焼の固体形成ガスと可燃性の固体中間生成物が進むのを最小限に抑えることができること;
ボンベパージガスなどの希釈フィードガスを安定した炎でかつ未燃焼ガス又は中間生成物の通過を最小にして処理できること;
高いフィードガス流量から低いフィードガス流量まで安定した燃焼を有する高いターンダウン比で操作できること;並びに
予燃焼室に噴射される第1酸化剤と、プロセスの最適化及び燃焼後の捕集又は処理工程への固体輸送のための第2酸化剤を別々に制御できること
がある。
[固相酸化生成物を形成するガスを処理するための燃焼装置]
本開示に従ったバーナーを製造し、シランガスの燃焼について試験した。多重バーナーのノズルは円形断面であった。シランを燃焼させるための装置及び試験条件についての詳細を表1にまとめる。
[固相酸化生成物を形成するガスを処理するための燃焼装置]
例2の装置は例1の装置と同様であり、装置及び操作条件に軽微な変更を行った。具体的には、予燃焼室の内径、[予燃焼室の内径]/[最も外側のノズル直径]の比を小さくした(図5と実質的に同等)。予燃焼室の長さは例1と同じであり、結果として予燃焼室の長さ/直径比を大きくした。装置及び試験条件についての詳細を表2にまとめる。
[搬送充填(transfill)設備の第1酸化剤ガス及びフィードガスの変動流におけるシランの燃焼]
搬送充填設備での装置構成は、例2で記載した試験の装置と同様であった。しかしながら、フィルターバッグは燃焼室と誘引ファンの間に置いた。さらに、燃焼室はガラスの代わりにステンレス鋼から作製した。バーナーのノズル先端は、ノズル先端の粒子の付着をさらに最小限に抑えるのを助けるよう丸くした。
[より高流量の第1酸化剤によるシランの燃焼]
第1酸化剤の速度を50%だけ、即ち、約39フィート/秒に増加した以外は、例2に従って試験を行った。リフトガスの速度、即ち、26フィート/秒に比べてより高い流速の第1酸化剤によって、例1及び2の場合よりも予燃焼室及びノズルに固体粒子が多く付着した。リフトガスの速度よりも第1酸化剤の速度が高いことで、燃焼が押し出し流れではなく逆混合を内部に作り出し、そうして付着が起こったと考えられる。
2 予燃焼室
3 多重バーナー
4 パイロットバーナー
5 ステップ
Claims (23)
- 内部への入口とそこからの出口とを有する燃焼室;
入口と出口を有し、該出口が該燃焼室の入口に通じている予燃焼室;
固相酸化生成物を形成し得るガスを含有するフィードガスを噴射するための少なくとも1つのノズルと、リフトガスを噴射するための少なくとも1つのリフトガス用ノズルと、酸化剤を噴射するための少なくとも1つの酸化剤用ノズルとを有する多重バーナーであって、それぞれのノズルが該予燃焼室の入口に噴射するよう向けられた多重バーナー;
を含む燃焼装置において、
該予燃焼室の外側と該燃焼室の内部との間に形成された流路であって、それにより該予燃焼室の外側で該燃焼室の内部に第2酸化剤を導入することができる流路
を含む、改良された燃焼装置。 - 前記リフトガスの流路が、前記フィードガス用ノズルを取り囲んでいる、請求項1に記載の燃焼装置。
- 前記酸化剤用ノズルが、前記リフトガス用ノズルを取り囲んでいる、請求項2に記載の燃焼装置。
- 前記多重バーナーがパイプバーナーである、請求項3に記載の燃焼装置。
- 恒常的な点火源が前記予燃焼室において提供された、請求項4に記載の燃焼装置。
- 前記予燃焼室の長さ/直径比が0.3〜8である、請求項4に記載の燃焼装置。
- 前記予燃焼室の長さ/直径比が0.75〜3.5である、請求項6に記載の燃焼装置。
- 燃焼によって固相酸化生成物を形成する固体形成ガスを含有するフィードガスを燃焼処理する方法であって、
該固体形成ガスを含有する該フィードガスを第1ノズルを通して予燃焼室に噴射する工程;
酸化剤を第2ノズルを通して該予燃焼室に噴射する工程;
リフトガスを該第1ノズルと該第2ノズルの間に配置された第3ノズルを通して該予燃焼室に噴射する工程;
該固体形成ガスを該予燃焼室において少なくとも部分的に燃焼する工程;
該予燃焼室において生成された部分燃焼ガスをさらに燃焼するために燃焼室の内部に排出する工程;並びに
第2酸化剤を該予燃焼室の外側と該燃焼室の内部との間に形成された流路を通して該燃焼室の内部に導入する工程
を含む、方法。 - 前記固体形成ガスが、周期表のIII族〜V族の金属から成る群より選択されたガス状化合物である、請求項8に記載の方法。
- 前記固体形成ガスが、シラン、アルシン、ホスフィン、ゲルマン、ジボラン、水素化セレン、モノシラン、クロロシラン、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、及びトリメチルアルミニウムから成る群より選択された、請求項9に記載の方法。
- 前記リフトガスが、天然ガス、水素、メタン、エタン、プロパン、及びそれらの混合ガスから成る群より選択された、請求項8に記載の方法。
- 前記第1ノズルを通る前記フィードガスの速度が5〜100フィート/秒であり、前記第2ノズルを通る前記リフトガスの速度が5〜100フィート/秒である、請求項8に記載の方法。
- 前記リフトガスと前記第1酸化剤の当量比が0.5〜2であり、前記第1酸化剤の速度/前記リフトガスの速度の比が0.8〜1.2である、請求項12に記載の方法。
- 固相酸化生成物を形成し得るガスを含有するフィードガスを噴射するためのフィードガス用ノズルと、リフトガスを噴射するためのリフトガス用ノズルと、第1酸化剤を噴射するための第1酸化剤用ノズルとを有する多重バーナーであって、該リフトガス用ノズルが該フィードガス用ノズルと該第1酸化剤用ノズルとの間に配置され、入口端部とノズル端部を有する多重バーナー;
該多重バーナーのノズル端部に取り付けられた第1端部と、該フィードガス、該リフトガス及び該第1酸化剤を排出するよう適合された第2端部とを有する予燃焼室;
該フィードガス、該リフトガス及び該第1酸化剤を該予燃焼室から受け入れるよう適合された開口を有する燃焼室;並びに
第2酸化剤を該予燃焼室の外側で一般にその周りにある該燃焼室に導入するための手段
を含む、燃焼装置。 - 恒常的な点火源が前記予燃焼室において提供された、請求項14に記載の燃焼装置。
- 前記予燃焼室の長さ/直径比が0.3〜8である、請求項14に記載の燃焼装置。
- 前記予燃焼室の長さ/直径比が0.75〜3.5である、請求項16に記載の燃焼装置。
- 燃焼によって固相酸化生成物を形成する固体形成ガスを含有するフィードガスを燃焼処理する方法であって、
該固体形成ガスを含有する該フィードガスを第1ノズルを通して予燃焼室に噴射する工程;
酸化剤を第2ノズルを通して該予燃焼室に噴射する工程;
リフトガスを該第1ノズルと該第2ノズルの間に配置された第3ノズルを通して該予燃焼室に噴射する工程;
該固体形成ガスを該予燃焼室において少なくとも部分的に燃焼する工程;
該予燃焼室において生成された部分燃焼ガスをさらに燃焼するために燃焼室に導入する工程;並びに
該固体形成ガスを燃焼するために第2酸化剤を該予燃焼室の外側にある流路を通して該燃焼室に導入する工程
を含む、方法。 - 前記固体形成ガスが、シラン、アルシン、ホスフィン、ゲルマン、ジボラン、水素化セレン、モノシラン、クロロシラン、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、及びトリメチルアルミニウムから成る群より選択された、請求項18に記載の方法。
- 前記リフトガスが、固相酸化生成物を形成しない可燃性ガスと、任意選択で不活性ガスとを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記第1ノズルを通る前記フィードガスの速度が5〜100フィート/秒であり、前記第2ノズルを通る前記リフトガスの速度が5〜100フィート/秒である、請求項18に記載の方法。
- 前記リフトガスと前記第1酸化剤の当量比が0.5〜2であり、前記第1酸化剤の速度/前記リフトガスの速度の比が0.8〜1.2である、請求項21に記載の方法。
- 前記フィードガスと前記第2酸化剤の当量比が0.2未満である、請求項18に記載の方法。
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