JP2011144068A - Non-clogging nozzle, and manufacturing method for solid production utilizing the same - Google Patents

Non-clogging nozzle, and manufacturing method for solid production utilizing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means to easily supply a raw material chemical agent to a raw material chemical liquid in a reaction system in which a solid reaction product is produced and clogs a supply nozzle as seen in manufacture of a metal amide or an imide compound by a reaction of a metal halide and liquid ammonia. <P>SOLUTION: The non-clogging nozzle for obtaining a solid reaction product by injecting a raw material chemical agent in a raw material chemical liquid by using the nozzle includes a hollow cylindrical unit inside which the raw material chemical agent flows, and a drive shaft installed in the hollow cylinder unit so as to share the center axis with the hollow cylinder unit. The hollow cylinder unit has a chemical agent supply port to introduce the raw material chemical agent in the hollow cylinder unit, and a chemical agent discharge port to discharge the raw material chemical agent to the raw material chemical liquid, wherein at least a part of the front part of the drive shaft in the chemical agent discharge port extends outside the surface or the vicinity thereof formed by the front end of the hollow cylinder unit with respect to the positional relationship in the longitudinal axis direction of the drive shaft. The method for manufacturing a solid reaction product by using the non-clogging nozzle is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、高圧雰囲気や有毒物の使用など反応装置からの無漏洩が求められる条件下で、生成物が固体として析出する非常に速い反応を実施する際に、吐出口を閉塞させることなく安定的に原料を供給するノズル、及びその無閉塞ノズルを用いて1つの原料薬剤とこれと異なる原料薬液を反応させて固体状生成物を得る固体状生成物の製造方法に関わり、より具体的には、金属窒化物粉末の製造用前駆体として有用な、金属アミドあるいはイミド化合物粉末の製造方法に関わるものである。   The present invention is stable without obstructing the discharge port when carrying out a very fast reaction in which the product precipitates as a solid under conditions that require no leakage from the reaction device such as use of a high-pressure atmosphere or toxic substances. The present invention relates to a nozzle for supplying a raw material and a method for producing a solid product by using a non-blocking nozzle to react one raw chemical with a different raw chemical to obtain a solid product. Relates to a method for producing a metal amide or imide compound powder useful as a precursor for producing metal nitride powder.

金属ハロゲン化物と液体アンモニアとの反応により金属アミドあるいはイミド化合物粉末を合成し、これを熱分解させる方法は、量産に適した高純度金属窒化物粉末の製造方法として知られている。   A method of synthesizing a metal amide or imide compound powder by a reaction between a metal halide and liquid ammonia and thermally decomposing the powder is known as a method for producing a high-purity metal nitride powder suitable for mass production.

特許文献1には、液体アンモニアと、液体アンモニアと溶けあわずかつ比重が液体アンモニアより大きい有機溶媒とが、比重差により二層に分離している反応系の下部有機溶媒層中に、金属ハロゲン化物を供給することによって、液体アンモニアと金属ハロゲン化物とを反応させ、前駆体の金属アミドあるいはイミド化合物粉末を合成し、これを窒素又はアンモニア雰囲気中で加熱分解させて対応する金属窒化物粉末を製造する方法が開示されている。   In Patent Document 1, a liquid halogen and an organic solvent having a specific gravity greater than that of liquid ammonia dissolved in liquid ammonia are separated into two layers due to a difference in specific gravity. By supplying a hydride, liquid ammonia and a metal halide are reacted to synthesize a precursor metal amide or imide compound powder, which is thermally decomposed in a nitrogen or ammonia atmosphere to produce a corresponding metal nitride powder. A method of manufacturing is disclosed.

金属ハロゲン化物と液体アンモニアとの反応では、目的物の金属アミドあるいはイミド化合物の他にハロゲン化アンモニウムが副生する。ハロゲン化アンモニウムは液体アンモニアに容易に溶解する一方、液体アンモニアと溶けあわないような低極性の有機溶媒には難溶である。従って、特許文献1に記載の方法による反応混合物から、金属アミドあるいはイミド化合物をろ過分離したろ液は、副生ハロゲン化アンモニウムが溶存した液体アンモニアと、有機溶媒との混合物として回収される。反応原料としての液体アンモニア及び有機溶媒の再利用は工業的実施の上で必須であるが、前記のような混合物から液体アンモニア及び有機溶媒を分離精製して再利用するためには、複雑かつ多段の工程が必要になり設備費が高価になるという問題がある。   In the reaction between a metal halide and liquid ammonia, ammonium halide is by-produced in addition to the target metal amide or imide compound. Ammonium halide is easily dissolved in liquid ammonia, but is hardly soluble in a low-polar organic solvent that does not dissolve in liquid ammonia. Therefore, the filtrate obtained by filtering and separating the metal amide or imide compound from the reaction mixture according to the method described in Patent Document 1 is recovered as a mixture of liquid ammonia in which by-product ammonium halide is dissolved and an organic solvent. Reuse of liquid ammonia and organic solvent as a reaction raw material is indispensable in industrial implementation. However, in order to separate and purify liquid ammonia and organic solvent from the mixture as described above, it is complicated and multistage. There is a problem that this process is required and the equipment cost becomes expensive.

例えば特許文献2には、金属ハロゲン化物としてハロゲン化シランを使用した場合の回収技術が開示されている。ここに示されているのは、液体アンモニアと、液体アンモニアと溶けあわずかつ比重が液体アンモニアより大きい有機溶媒とが、比重差により二層に分離している反応系の下部有機溶媒層中に、ハロゲン化シランと前記有機溶媒との混合溶液を供給することによって、ハロゲン化シランと液体アンモニアを反応させて含窒素シラン化合物を製造するに際し、反応液から含窒素シラン化合物を分離した後、有機溶媒、液体アンモニア及び副生するハロゲン化アンモニウムの混合溶液を薄膜蒸発器に供給してそれぞれを分離回収する工程において、混合溶液に対して2.3〜20.0容量%の水を添加する方法である。この方法によれば、蒸発器の塔頂からアンモニアが取り出され、缶液から有機溶媒、ハロゲン化アンモニウム及び水に少量のアンモニアが混入した混合物を回収することができる。次にこの混合物から有機溶媒を分離する必要があるが、これは静置分離のような方法でなし得ることが示唆されている。しかしながら、実際にハロゲン化シランと混合する溶媒として再利用するにあたっては、微量混入している水分などを除去するための更なる精製工程が必須である。こうして例示されるように、有機溶媒、液体アンモニア及び副生するハロゲン化アンモニウムの混合溶液からアンモニア及び有機溶媒をそれぞれ回収して再利用するためには複雑かつ多段の分離/精製工程が必要となる。   For example, Patent Document 2 discloses a recovery technique when a halogenated silane is used as the metal halide. This is shown in the lower organic solvent layer of the reaction system in which liquid ammonia and an organic solvent having a specific gravity greater than that of liquid ammonia are separated into two layers due to the difference in specific gravity. When the nitrogen-containing silane compound is produced by reacting the halogenated silane with liquid ammonia by supplying a mixed solution of the halogenated silane and the organic solvent, the nitrogen-containing silane compound is separated from the reaction solution, A method of adding 2.3 to 20.0% by volume of water to a mixed solution in a step of supplying a mixed solution of a solvent, liquid ammonia and by-product ammonium halide to a thin film evaporator and separating and recovering each of them. It is. According to this method, ammonia is taken out from the top of the evaporator, and a mixture in which a small amount of ammonia is mixed into the organic solvent, ammonium halide and water can be recovered from the can. Next, it is necessary to separate the organic solvent from the mixture, which has been suggested to be possible by methods such as static separation. However, when the solvent is actually reused as a solvent to be mixed with the halogenated silane, a further purification process for removing moisture mixed in a trace amount is essential. As illustrated in this way, a complicated and multi-stage separation / purification process is required to recover and reuse ammonia and organic solvent from a mixed solution of organic solvent, liquid ammonia, and by-product ammonium halide, respectively. .

前記の問題を回避するためには、有機溶媒を使用することなく金属ハロゲン化物と液体アンモニアとを直接反応させることが望まれる。また、目的の金属アミドあるいはイミド化合物重量あたりの有機溶媒の使用量を削減することも、有機溶媒の回収精製設備の小型化につながり有益である。   In order to avoid the above problem, it is desired to directly react a metal halide and liquid ammonia without using an organic solvent. Also, reducing the amount of the organic solvent used per weight of the target metal amide or imide compound is beneficial in reducing the size of the organic solvent recovery and purification equipment.

特許文献3には、−69〜−33.3℃の温度で液体アンモニアに対し反応場所の空間部よりハロゲン化珪素を滴下する反応方法を含む、珪素ジイミドの製造方法が開示されている。これは、確かに有機溶媒を使用しない金属ハロゲン化物と液体アンモニアとの反応方法の一例ではあるが、−69〜−33.3℃、好ましくは−65℃、という極端に低い温度を必要とする。このため、極低温の冷媒設備が必要とされ、工業的製法として著しく不経済であると言わざるを得ない。   Patent Document 3 discloses a method for producing silicon diimide, which includes a reaction method in which silicon halide is dropped from a space in a reaction site with respect to liquid ammonia at a temperature of −69 to −33.3 ° C. This is certainly an example of a reaction method between a metal halide and liquid ammonia without using an organic solvent, but requires an extremely low temperature of -69 to -33.3 ° C, preferably -65 ° C. . For this reason, a cryogenic refrigerant facility is required, and it must be said that it is remarkably uneconomical as an industrial manufacturing method.

一方、金属ハロゲン化物と液体アンモニアとの常温付近での反応については、例えば特許文献1に記述されているように、非常に激しい発熱反応であって、副生するハロゲン化アンモニウムが反応装置を閉塞し得るなど、トラブル原因が存在することが指摘されているのみであり、有機溶媒を用いることなく、金属ハロゲン化物と液体アンモニアとを直接混合し反応させる具体的方法については開示も示唆もされていない状況である。   On the other hand, the reaction between the metal halide and liquid ammonia near room temperature is a very intense exothermic reaction, as described in Patent Document 1, for example, and the by-product ammonium halide blocks the reaction apparatus. It is only pointed out that there is a cause of trouble, such as being possible, and a specific method of directly mixing and reacting a metal halide and liquid ammonia without using an organic solvent has been disclosed or suggested. There is no situation.

実際に、金属ハロゲン化物としてSiClを用い、供給ノズルとしてSUSパイプを液体アンモニア中に設置して、無溶媒にてSiClを供給することにより、常温で、対応するアンモニア蒸気圧での加圧条件下において、SiClと液体アンモニアを反応させると、反応熱は液体アンモニアを還流させることにより除去することが出来るが、反応が非常に速く、主としてシリコンジイミドよりなる含窒素シラン化合物が供給ノズル出口近傍で直ちに析出するなどの理由により、高い吐出圧力を有する供給ポンプを使用しないと、供給ノズルが閉塞してしまい反応を実施できないことが判明している。 Actually, SiCl 4 is used as a metal halide, a SUS pipe is installed in liquid ammonia as a supply nozzle, and SiCl 4 is supplied without solvent, so that pressurization is performed at a corresponding ammonia vapor pressure at room temperature. Under the conditions, when SiCl 4 is reacted with liquid ammonia, the reaction heat can be removed by refluxing the liquid ammonia. However, the reaction is very fast, and the nitrogen-containing silane compound mainly composed of silicon diimide is discharged from the supply nozzle. For reasons such as immediate precipitation in the vicinity, it has been found that unless a supply pump having a high discharge pressure is used, the supply nozzle is blocked and the reaction cannot be carried out.

特公昭56−44006号公報Japanese Examined Patent Publication No. 56-44006 特開平7−223811号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-223811 特開昭62−223008号公報JP 62-223008 A

本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みなされたものである。すなわち、金属ハロゲン化物を無溶媒か、高濃度で含有する不活性有機溶剤の溶液として液体アンモニア中に供給して、金属ハロゲン化物と液体アンモニアを反応させて金属アミドあるいはイミド化合物を製造する場合のように、固形生成物が生成して反応装置を閉塞させる反応系において、一つの原料薬剤を他の原料薬液に容易に供給する手段、及びその手段を用いて1つの原料薬剤とこれと異なる原料薬液を反応させて固体状生成物を得る固体状生成物の製造方法、特に金属ハロゲン化物と液体アンモニアから金属アミドあるいはイミド化合物を製造する方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems of the prior art. That is, when a metal amide or an imide compound is produced by supplying a metal halide in liquid ammonia as a solution of an inert organic solvent containing no metal halide or containing a high concentration in liquid ammonia and reacting the metal halide with liquid ammonia. In this way, in a reaction system in which a solid product is generated and the reactor is blocked, means for easily supplying one raw material drug to another raw material chemical solution, and one raw material drug and a different raw material using the means It is an object of the present invention to provide a method for producing a solid product obtained by reacting a chemical solution to obtain a solid product, particularly a method for producing a metal amide or imide compound from a metal halide and liquid ammonia.

上記課題を解決する本発明は以下の事項に関する。   The present invention for solving the above problems relates to the following matters.

1.1つの原料薬剤をノズルを用いてこれと異なる原料薬液中に注入して固体反応生成物を得るための無閉塞ノズルであって、
前記原料薬剤が内部を流れる中空円筒部と、該中空円筒部内に中空円筒部と中心軸を共有して回転するように設置されている駆動軸とを有し、
前記中空円筒部は、前記原料薬剤を該中空円筒部に導入する薬剤供給口と、前記原料薬液に前記原料薬剤を吐出する薬剤吐出口とを有し、
前記薬剤吐出口における前記駆動軸の先端の少なくとも一部が、前記駆動軸の長軸方向の位置関係において、前記中空円筒部の先端によって形成される面まで又はその外側まで延在していることを特徴とする無閉塞ノズル。
1. A non-blocking nozzle for injecting one raw chemical into a different raw chemical using a nozzle to obtain a solid reaction product,
A hollow cylindrical portion through which the raw material drug flows, and a drive shaft installed in the hollow cylindrical portion so as to rotate while sharing a central axis with the hollow cylindrical portion;
The hollow cylindrical portion has a drug supply port for introducing the raw material drug into the hollow cylindrical portion, and a drug discharge port for discharging the raw material drug into the raw drug solution,
At least a part of the tip of the drive shaft in the medicine discharge port extends to the surface formed by the tip of the hollow cylindrical portion or to the outside in the positional relationship in the major axis direction of the drive shaft. Non-blocking nozzle characterized by

2.前記薬剤吐出口において、前記中空円筒部と前記駆動軸との隙間が、30μm〜1mmであることを特徴とする、項1に記載の無閉塞ノズル。   2. Item 2. The non-occluding nozzle according to item 1, wherein a gap between the hollow cylindrical portion and the drive shaft is 30 μm to 1 mm in the medicine discharge port.

3.前記駆動軸を駆動するモータを有し、前記駆動軸において前記モータからの駆動力の伝達を受ける部分と前記中空円筒部の間に薬剤供給路付きフランジが介在し、前記薬剤供給路付きフランジは前記原料薬剤を外部から前記中空円筒部内に供給する供給路を有し、前記駆動軸が前記薬剤供給路付きフランジを通って前記中空円筒部中に延在していることを特徴とする、項1又は2に記載の無閉塞ノズル。   3. A motor for driving the drive shaft, and a flange with a medicine supply path is interposed between a portion of the drive shaft that receives the driving force from the motor and the hollow cylindrical portion; The apparatus has a supply path for supplying the raw material medicine from the outside into the hollow cylindrical part, and the drive shaft extends through the flange with the chemical supply path into the hollow cylindrical part. The non-blocking nozzle according to 1 or 2.

4.前記中空円筒部の一方の端部がフランジを形成し、そのフランジが前記薬剤供給路付きフランジと液密に結合されていることを特徴とする、項3に記載の無閉塞ノズル。   4). Item 4. The non-blocking nozzle according to item 3, wherein one end of the hollow cylindrical portion forms a flange, and the flange is liquid-tightly coupled to the flange with the drug supply path.

5.前記薬剤供給路付きフランジが反応器に直接に接続可能であることを特徴とする、項3に記載の無閉塞ノズル。   5. Item 4. The non-blocking nozzle according to item 3, wherein the flange with the drug supply path can be directly connected to the reactor.

6.前記モータから駆動軸への動力伝達が磁力誘導式であることを特徴とする、項3に記載の無閉塞ノズル。   6). Item 4. The non-blocking nozzle according to item 3, wherein power transmission from the motor to the drive shaft is a magnetic induction type.

7.前記駆動軸の先端部分がコマとして取替え可能に接続され、前記コマと前記中空円筒部の間に環状の隙間が形成されていることを特徴とする、項1〜6のいずれか1項に記載の無閉塞ノズル。   7). Item 7. The item according to any one of Items 1 to 6, wherein a tip portion of the drive shaft is removably connected as a frame, and an annular gap is formed between the frame and the hollow cylindrical portion. Non-blocking nozzle.

8.前記中空円筒部の先端が拡開した形状を有し、前記駆動軸の先端も拡開した形状を有して、それらの両先端の間の隙間から吐出される前記原料薬剤が前記原料薬液中に広く分散される構造になっていることを特徴とする、項1〜7のいずれか1項に記載の無閉塞ノズル。   8). The hollow cylindrical portion has a widened tip, the tip of the drive shaft also has a widened shape, and the raw drug discharged from the gap between the two tips is contained in the raw drug solution. Item 8. The non-blocking nozzle according to any one of Items 1 to 7, wherein the nozzle is widely dispersed.

9.項1〜8のいずれか1項に記載の無閉塞ノズルを用いて、1つの原料薬剤とこれと異なる原料薬液を反応させて固体状生成物を得る固体状生成物の製造方法であって、
前記薬剤吐出口を原料薬液中に設置し、前記駆動軸を回転させながら、前記原料薬剤を、円筒部内壁と駆動軸外周面から形成される環状の隙間から前記原料薬液中に供給することを特徴とする、固体状生成物の製造方法。
9. A method for producing a solid product, wherein the non-blocking nozzle according to any one of Items 1 to 8 is used to react one raw material drug with a different raw material chemical solution to obtain a solid product,
The raw material chemical is supplied into the raw chemical from an annular gap formed from the inner wall of the cylindrical portion and the outer peripheral surface of the drive shaft while the chemical discharge port is installed in the raw chemical and the drive shaft is rotated. A method for producing a solid product.

10.前記原料薬剤が、金属ハロゲン化物、または、金属ハロゲン化物濃度が60wt%以上の不活性有機溶剤の溶液であり、前記原料薬液が液体アンモニアであり、前記固体状生成物が金属アミドまたはイミド化合物であることを特徴とする項9記載の固体状生成物の製造方法。
11.金属ハロゲン化物がハロゲン化シランであることを特徴とする、項10記載の固体状生成物の製造方法。
10. The raw chemical is a metal halide or a solution of an inert organic solvent having a metal halide concentration of 60 wt% or more, the raw chemical is liquid ammonia, and the solid product is a metal amide or imide compound. Item 10. The method for producing a solid product according to Item 9, wherein
11. Item 11. The method for producing a solid product according to Item 10, wherein the metal halide is a halogenated silane.

本発明の無閉塞ノズルを使用すると、高圧雰囲気や有毒物の使用など反応装置からの無漏洩が求められる条件下で、非常に反応が速く生成物が固体として析出する反応を実施する際に、ノズルを閉塞させることなく安定的に原料を供給することができる。具体的には、常温での金属ハロゲン化物(第1の原料薬剤)と液体アンモニア(第2の原料薬液)の反応のように、高圧かつ有害物質を使用する条件下で非常に速くかつ生成物が固体として析出するような反応の実施にあたり、金属ハロゲン化物(第1の原料薬剤)を無溶媒か、又はこれを高濃度で含有する不活性有機溶剤の溶液として、安定的かつ容易に、液体アンモニア(第2の原料薬液)中に供給することが出来る。この結果、高い吐出圧力を有する供給ポンプを必要とせず、工業的に安定に金属ハロゲン化物と液体アンモニアの反応を実施でき、設備コストやメンテナンスの労力が削減できる。また、従来の方法のように大量の不活性有機溶剤を必要とせず、無溶媒もしくは少量の不活性有機溶剤の使用で金属アミドあるいはイミド化合物の製造を実施できるため、有機溶剤の回収設備が不要となるか又はこれを小型化することができる。   When using the non-blocking nozzle of the present invention, under the conditions where no leakage from the reaction apparatus such as high-pressure atmosphere and use of toxic substances is required, the reaction is very fast and the product is precipitated as a solid. The raw material can be stably supplied without blocking the nozzle. Specifically, the product is very fast under conditions of high pressure and using toxic substances, such as the reaction of metal halide (first raw chemical) and liquid ammonia (second raw chemical) at room temperature. In carrying out the reaction that precipitates as a solid, the liquid is stable and easily liquid as an inert organic solvent solution containing no metal halide (first raw material drug) or containing it in a high concentration. It can supply in ammonia (2nd raw material chemical | medical solution). As a result, a supply pump having a high discharge pressure is not required, and the reaction between the metal halide and liquid ammonia can be carried out industrially stably, and the equipment cost and maintenance labor can be reduced. Also, unlike conventional methods, a large amount of inert organic solvent is not required, and metal amides or imide compounds can be produced using no solvent or a small amount of inert organic solvent, eliminating the need for organic solvent recovery equipment. Or it can be miniaturized.

本発明の無閉塞ノズルの一例を示す模式図である。図1(a)は縦断面図、図1(b)はノズル先端部の端面図である。It is a schematic diagram which shows an example of the non-blocking nozzle of this invention. 1A is a longitudinal sectional view, and FIG. 1B is an end view of the nozzle tip. 本発明の無閉塞ノズルを用いた製造方法における反応装置の一つの実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the reaction apparatus in the manufacturing method using the non-blocking nozzle of this invention. 本発明の無閉塞ノズルを用いて、液体アンモニア中にSiClを無溶媒で供給した時のSiCl供給配管の圧力の推移を示したグラフである。Using non-blocking nozzle of the present invention, it is a graph showing changes in the pressure of the SiCl 4 supply pipe when supplying the SiCl 4 without a solvent in liquid ammonia. SUS製パイプノズルを用いて、液体アンモニア中にSiClを無溶媒で供給した時のSiCl供給配管の圧力の推移を示したグラフである。Using a SUS pipe nozzle is a graph showing changes in the pressure of the SiCl 4 supply pipe when supplying the SiCl 4 without a solvent in liquid ammonia.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

図1は本発明の無閉塞ノズルの一例である。   FIG. 1 is an example of the non-blocking nozzle of the present invention.

本発明の無閉塞ノズルは、円筒と、この円筒の内径よりも小さな外径を有する円柱状駆動軸を組み合わせて配置し、この駆動軸を常に回転させながら、円筒の内壁と駆動軸外周面から形成される環状の隙間を吐出口として反応の原料となる薬剤を供給するものである。本発明において、無閉塞ノズルから原料薬液中に供給される原料薬剤(第1の原料薬剤)は主に液体であるが、気体であることも可能である。以下では、簡単のために、第1の原料薬剤が液体(原料薬液)であるとして記載するが、本発明は、第1の原料薬剤が液体である場合のみならず気体である場合にも全く同様に適用でき、同様の作用効果を奏することが可能である。   The non-blocking nozzle of the present invention is arranged by combining a cylinder and a columnar drive shaft having an outer diameter smaller than the inner diameter of the cylinder, and constantly rotating the drive shaft from the inner wall of the cylinder and the outer peripheral surface of the drive shaft. The chemical | medical agent used as the raw material of reaction is supplied by making the cyclic | annular clearance gap formed into a discharge outlet. In the present invention, the raw chemical (first raw chemical) supplied from the non-blocking nozzle into the raw chemical is mainly liquid, but can also be gas. In the following, for the sake of simplicity, it is described that the first raw material drug is a liquid (raw material chemical solution), but the present invention is not limited to the case where the first raw material drug is a liquid but a gas. The present invention can be applied in the same manner, and the same effects can be achieved.

非常に速くかつ生成物が固体として析出するような反応において、SUS製パイプのような通常のノズルを使用すると、生成物がノズル壁面に付着しながら吐出口をまたいで析出することにより、吐出口において生成物のブリッジが形成されてしまう。この結果、ノズル吐出口面積が狭くなってしまい、原料薬液の供給に必要なポンプ圧力が高くなる。供給ポンプが充分な吐出圧力を有しておれば、高圧で原料薬液を吐出することにより生成物のブリッジを破壊し、吐出口面積を回復しながら反応を実施することは不可能ではない。しかしながら、吐出口面積が狭くなればなるほど供給に必要なポンプ吐出圧力が高くなる一方で、より少量の生成物のブリッジで吐出口を覆い隠すことが可能になるため、供給ポンプの吐出圧力が充分に高く無ければ、最終的には供給ノズルが閉塞し反応が実施できなくなる。   When a normal nozzle such as a SUS pipe is used in a reaction in which the product precipitates as a solid very quickly, the product is deposited across the discharge port while adhering to the nozzle wall surface. In this case, a product bridge is formed. As a result, the nozzle discharge port area is reduced, and the pump pressure required for supplying the raw chemical is increased. If the supply pump has a sufficient discharge pressure, it is not impossible to carry out the reaction while recovering the discharge port area by destroying the bridge of the product by discharging the raw chemical solution at a high pressure. However, the smaller the discharge port area, the higher the pump discharge pressure required for supply, while it becomes possible to cover the discharge port with a smaller amount of product bridge, so the discharge pressure of the supply pump is sufficient. If it is not too high, the supply nozzle will eventually be blocked and the reaction cannot be carried out.

これに対し本発明の無閉塞ノズルでは、吐出口である環状隙間の片方の壁面を形成する駆動軸が常に回転していることから、生成物固体が環状隙間をまたいで析出し、ブリッジを形成することができない。このため、吐出口面積はほぼ一定の状態に保たれることから、供給に必要な吐出圧力が高まることがなく、安定的に原料薬液を供給することが可能となる。   On the other hand, in the non-blocking nozzle of the present invention, the drive shaft that forms one wall surface of the annular gap that is the discharge port is always rotating, so that the product solid precipitates across the annular gap and forms a bridge. Can not do it. For this reason, since the discharge port area is maintained in a substantially constant state, the discharge pressure necessary for supply does not increase, and the raw material chemical solution can be supplied stably.

本発明の無閉塞ノズルは、市販の、例えば、日東高圧(株)や耐圧硝子工業(株)製の磁力誘導式攪拌機を利用して製作することが出来る。すなわち、磁力誘導式攪拌機の攪拌軸を本発明の無閉塞ノズルにおける駆動軸とし、これに原料薬液の供給路を備えたフランジ4と吐出部を構成するもう一方の部材である円筒7Aを備えたフランジ7を組み合わせることにより構成することが可能である。
本発明の無閉塞ノズルにおいて、吐出部を構成する中空円筒部の材質は原料薬液に耐食性があればよいが、原料薬液や生成物が付着しにくい材質のものが好ましい。一般的には、ステンレス鋼やハステロイのようなニッケル合金などである。
本発明の無閉塞ノズルにおいて、駆動軸を回転させる手段は限定されないが、磁力誘導による動力伝達が簡便である。
The non-blocking nozzle of the present invention can be manufactured using a commercially available magnetic induction stirrer manufactured by, for example, Nitto High Pressure Co., Ltd. or pressure-resistant glass industry. That is, the stirring shaft of the magnetic induction stirrer is used as the drive shaft in the non-blocking nozzle of the present invention, and the flange 4 provided with the supply path for the raw material chemical solution and the cylinder 7A as the other member constituting the discharge unit are provided. It can be configured by combining the flanges 7.
In the non-blocking nozzle of the present invention, the material of the hollow cylindrical part constituting the discharge part is sufficient if the raw material chemical solution is resistant to corrosion, but the material of the raw material chemical solution or product hardly adheres is preferable. Generally, it is a nickel alloy such as stainless steel or Hastelloy.
In the non-blocking nozzle of the present invention, means for rotating the drive shaft is not limited, but power transmission by magnetic force induction is simple.

図1に示す外部マグネット1、内部マグネット格納用内筒2、内部マグネット3及び駆動軸11は市販の磁力誘導攪拌機を構成する通常の部品である。内部マグネット格納用内筒2は、通常の攪拌機用途において、シール材6を挟んで反応器フランジにネジ込むことで接続される。同じ要領で内部マグネット格納用内筒2と薬液供給路付きフランジ4を接続することで、本発明の無閉塞ノズルを構成することができる。なお、図1は市販の磁力誘導式攪拌機を利用した本発明の無閉塞ノズルの構成例を模式的に示したもので、内部マグネット3における軸受けシール部など、各部材の詳細は割愛している。   The outer magnet 1, the inner magnet storage inner cylinder 2, the inner magnet 3 and the drive shaft 11 shown in FIG. 1 are ordinary parts constituting a commercially available magnetic induction stirrer. The inner cylinder 2 for storing the inner magnet is connected by screwing it into the reactor flange with the sealing material 6 sandwiched between them in a normal stirrer application. The non-blocking nozzle of the present invention can be configured by connecting the inner magnet storage inner tube 2 and the chemical solution supply path-equipped flange 4 in the same manner. FIG. 1 schematically shows a configuration example of the non-blocking nozzle of the present invention using a commercially available magnetic induction stirrer, and details of each member such as a bearing seal portion in the internal magnet 3 are omitted. .

内部マグネット格納用内筒2が接続された薬液供給路付きフランジ4は、それぞれの間にガスケット9を入れながら、ノズル円筒部7A付きフランジ7を挟み込んで、反応槽側取り付けフランジ8に接続され、ボルトによって固定される。   The flange 4 with the chemical solution supply path to which the inner cylinder 2 for storing the internal magnet is connected is connected to the reaction tank side mounting flange 8 with the gasket 9 interposed between them and sandwiching the flange 7 with the nozzle cylindrical portion 7A. Fixed with bolts.

ノズル駆動軸11の先端には駆動軸先端コマ12が接続され、駆動軸先端コマ12の外周部とノズル円筒部付きフランジ7に備え付けのノズル円筒部7Aの内周部とによってその間に形成される環状の隙間13が薬液吐出口13を形成する。図1(b)にノズル先端の端面図を示すが、ノズル円筒部7Aと駆動軸先端コマ12の間に横断面が環状(ドーナツ状)の隙間13が形成されており、この環状の隙間13が薬液吐出口を形成している。駆動軸先端コマ12を使用せず、駆動軸11を延長することによって薬液吐出口13を形成することも可能であるが、この環状の隙間の幅を簡便に変更できることから、駆動軸先端コマ12の設置が有用である。   A drive shaft tip piece 12 is connected to the tip of the nozzle drive shaft 11, and is formed between the outer periphery portion of the drive shaft tip piece 12 and the inner periphery portion of the nozzle cylinder portion 7A provided in the flange 7 with the nozzle cylinder portion. The annular gap 13 forms the chemical solution discharge port 13. FIG. 1B shows an end view of the nozzle tip, and a gap 13 having a circular cross section (doughnut shape) is formed between the nozzle cylindrical portion 7A and the drive shaft tip piece 12. This ring gap 13 Forms a chemical discharge port. Although it is possible to form the chemical solution discharge port 13 by extending the drive shaft 11 without using the drive shaft tip piece 12, the width of the annular gap can be easily changed. Installation is useful.

ノズル駆動軸11と駆動軸先端コマ12、およびノズル円筒部は構造上の中心軸を共有して設置され、駆動軸回転の際の中心軸は、前記構造上の中心軸と同一である。また、ノズル駆動軸11及び駆動軸先端コマ12の外壁面と、ノズル円筒部7Aの内壁面の間には常に一定の隙間が存在し、回転の際には駆動軸部とノズル円筒部は非接触の状態に保たれる。駆動軸先端コマ12の軸方向長さは、限定されないが、通常10mmから300mmである。   The nozzle drive shaft 11, the drive shaft tip piece 12, and the nozzle cylindrical portion are installed in common with the structural central axis, and the central axis when the drive shaft rotates is the same as the structural central axis. In addition, there is always a certain gap between the outer wall surface of the nozzle drive shaft 11 and the drive shaft tip piece 12 and the inner wall surface of the nozzle cylindrical portion 7A, and the drive shaft portion and the nozzle cylindrical portion are not in the rotation. Kept in contact. The axial length of the drive shaft tip piece 12 is not limited, but is usually 10 mm to 300 mm.

外部マグネット1は内部マグネット格納用内筒に接続される。外部マグネットを回転させると、磁力によって誘導され内部マグネット3とこれに接続された動軸11及び駆動軸先端コマ12が回転する。こうして駆動軸部を回転させながら、薬液供給口5にポンプなどを利用して原料薬液を送り込むと、閉塞することなく、吐出口13から薬液を反応槽に供給できる。   The outer magnet 1 is connected to the inner magnet storage inner cylinder. When the external magnet is rotated, the internal magnet 3, the moving shaft 11 and the drive shaft tip piece 12 that are guided by the magnetic force and connected thereto rotate. When the raw material chemical solution is fed into the chemical solution supply port 5 using a pump or the like while rotating the drive shaft in this manner, the chemical solution can be supplied from the discharge port 13 to the reaction tank without being blocked.

磁力誘導式攪拌機は加圧条件や有害物質を使用する反応などにおける無漏洩攪拌に使用されていることから、本発明の無閉塞ノズルに好適に利用することができる。なお、吐出口で先端コマの回転による析出物ブリッジ形成回避が達成できれば、磁力誘導式攪拌機以外の無漏洩攪拌機を利用して本発明の無閉塞ノズルを構成しても良い。磁力誘導式以外の具体的な無漏洩攪拌機としては、メカニカルシール式やグランドパッキン式の攪拌機を挙げることができる。   The magnetic induction stirrer can be suitably used for the non-blocking nozzle of the present invention because it is used for leak-free stirring in pressurizing conditions and reactions using harmful substances. Note that the non-blocking nozzle of the present invention may be configured using a non-leakage stirrer other than the magnetic induction stirrer as long as it is possible to avoid the formation of a precipitate bridge due to the rotation of the top piece at the discharge port. Specific leak-free stirrers other than the magnetic induction type include mechanical seal type and gland packing type stirrers.

本発明の無閉塞ノズルを構成する構造材やシール材の材質には制限はなく、使用する原料薬液や反応の性質に応じて適宜選択し製作することが出来る。金属ハロゲン化物と液体アンモニアから金属アミドあるいはイミド化合物を製造する場合には、限定するわけではないが、構造材としては、たとえばSUS304や316のようなステンレス鋼が、またシール材としては、たとえば、テフロン(登録商標)やカーボンテフロン(登録商標)などが好適に使用される。   There is no restriction | limiting in the material of the structural material and sealing material which comprise the non-blocking nozzle of this invention, According to the raw material chemical | medical solution to be used and the property of reaction, it can select and manufacture suitably. In the case of producing a metal amide or imide compound from a metal halide and liquid ammonia, although not limited, as a structural material, for example, stainless steel such as SUS304 or 316, and as a sealing material, for example, Teflon (registered trademark), carbon Teflon (registered trademark), and the like are preferably used.

本発明の無閉塞ノズルの吐出口13付近におけるノズル円筒部付きフランジ7に備え付けのノズル円筒部7Aと駆動軸先端コマ12の、ノズル長軸方向で見た位置関係において、駆動軸先端コマ12の外周部の先端が、ノズル円筒部の先端によって形成される面又は円筒部より外側に、常に位置するように配置しておくことが好ましい。これによって、ノズル先端で析出物のブリッジが形成されることを、駆動軸先端コマ12の回転により確実に防ぐことができる。もっとも、前記の位置関係において、駆動軸先端コマ12の外周部の先端が、ノズル円筒部の先端によって形成される面上あるいはそれより外側でなくても、ノズル円筒部の内側にわずかに入り込んだ程度であれば、無閉塞ノズルの機能が失われることは無いので、そのような構成も本発明において採用できる。しかし、駆動軸先端コマ12の外周部の先端がノズル円筒部の先端よりも大きく内側に位置すると、駆動軸先端コマ12の回転による析出物のブリッジを回避することができなくなる。駆動軸先端コマ12の外周部の先端がノズル円筒部の内側に入り込んでもよい程度は、反応速度や、ノズル及びコマの径(隙間)、原料薬液の流速などによるが、一般的に10mm以下、さらに5mm以下がよい。   In the positional relationship between the nozzle cylindrical portion 7A provided on the flange 7 with the nozzle cylindrical portion and the drive shaft front end piece 12 in the vicinity of the discharge port 13 of the non-blocking nozzle of the present invention, as viewed in the nozzle long axis direction, It is preferable to dispose the tip of the outer peripheral portion so that it is always located outside the surface formed by the tip of the nozzle cylindrical portion or the cylindrical portion. Accordingly, it is possible to reliably prevent the precipitate bridge from being formed at the nozzle tip by the rotation of the drive shaft tip piece 12. However, in the positional relationship described above, the tip of the outer peripheral portion of the drive shaft tip piece 12 slightly enters the inside of the nozzle cylindrical portion even if it is not on or outside the surface formed by the tip of the nozzle cylindrical portion. Since the function of the non-blocking nozzle is not lost as long as it is approximately, such a configuration can also be adopted in the present invention. However, when the tip of the outer peripheral portion of the drive shaft tip piece 12 is positioned more inside than the tip of the nozzle cylindrical portion, it is impossible to avoid the precipitation bridge due to the rotation of the drive shaft tip piece 12. The degree to which the tip of the outer peripheral portion of the drive shaft tip piece 12 may enter the inside of the nozzle cylindrical portion depends on the reaction speed, the diameter of the nozzle and the piece (gap), the flow rate of the raw material chemical solution, etc. Furthermore, 5 mm or less is good.

本発明の無閉塞ノズルにおけるノズル円筒部付きフランジ7に備え付けのノズル円筒部7Aの先端は、ノズル長軸方向に垂直な平面で切断された形状である必要は無く、前記の駆動軸先端コマ12の外周部の先端とのノズル長軸方向における位置関係を満足する範囲であれば、任意の形状に加工して差し支えない。たとえば、駆動軸先端コマが、ノズル円筒部の先端より外側で半径が漸次縮小あるいは拡大する円錐形状であることができる。半径が拡大する円錐形状であれば、ノズルから吐出される第1の原料薬液が第2の原料薬液中で広く分散される効果がある。   The tip of the nozzle cylindrical portion 7A attached to the flange 7 with the nozzle cylindrical portion in the non-blocking nozzle of the present invention does not need to have a shape cut by a plane perpendicular to the major axis direction of the nozzle. As long as the positional relationship in the nozzle major axis direction with the tip of the outer peripheral portion of the nozzle is satisfied, it may be processed into an arbitrary shape. For example, the drive shaft tip piece may have a conical shape whose radius is gradually reduced or enlarged outside the tip of the nozzle cylindrical portion. If the conical shape has an increased radius, there is an effect that the first raw material chemical liquid discharged from the nozzle is widely dispersed in the second raw material chemical liquid.

本発明の無閉塞ノズルの吐出口13付近における、ノズル円筒部内径と駆動軸先端コマ12の外径(いずれも半径)の差分から求められる環状隙間の幅は、反応の種類、原料薬液の流速などにも依存するが、金属ハロゲン化物と液体アンモニアとの反応による金属アミドあるいはイミド化合物を製造する場合は、通常、30μm〜1mm、好ましくは30μm〜500μmである。   In the vicinity of the discharge port 13 of the non-blocking nozzle of the present invention, the width of the annular gap obtained from the difference between the inner diameter of the nozzle cylindrical portion and the outer diameter (both radii) of the drive shaft tip piece 12 is the type of reaction, the flow rate of the raw chemical solution Depending on the above, when producing a metal amide or imide compound by reaction of a metal halide with liquid ammonia, it is usually 30 μm to 1 mm, preferably 30 μm to 500 μm.

本発明の無閉塞ノズルにおける駆動軸先端コマ12は円柱形状である必要は無く、前記のノズル円筒部先端とのノズル長軸方向における位置関係や吐出口13付近における環状隙間の幅を満足する範囲であれば、任意の形状に加工して差し支えない。   The drive shaft tip piece 12 in the non-blocking nozzle of the present invention does not need to have a columnar shape, and satisfies the positional relationship in the nozzle major axis direction with respect to the nozzle cylindrical portion tip and the width of the annular gap near the discharge port 13. If so, it may be processed into an arbitrary shape.

本発明の無閉塞ノズルにおける駆動軸先端コマは、ノズル円筒部とは非接触の状態を保って回転することが理想的であるが、実際の使用においては回転の際に軸ブレを起こすなどしてノズル円筒部と接触し、回転不良などのトラブルを起こす可能性がある。このため、駆動軸先端コマはノズル内筒部とは異なる材料で製作したり、その外周部分をステライトのような高硬度合金やアルミナ、酸化クロムのようなセラミックスでコーティングしておくことが好ましい。   Ideally, the top end of the drive shaft in the non-blocking nozzle of the present invention rotates while maintaining a non-contact state with the nozzle cylindrical portion. May come into contact with the nozzle cylinder and cause troubles such as poor rotation. For this reason, it is preferable to manufacture the top end piece of the drive shaft from a material different from that of the inner cylinder portion of the nozzle, or to coat the outer peripheral portion thereof with a high hardness alloy such as stellite, ceramics such as alumina or chromium oxide.

本発明の無閉塞ノズルを使用する際の駆動軸の回転速度は、反応の種類や原料薬液の流速などにも依存するが、基本的には回転によって吐出口における析出物のブリッジ形成を回避できれば良い。回転の速度は、吐出口付近の駆動軸先端コマ12の外周面の周速度として、通常0.02m/sec以上、好ましくは0.2m/sec以上である。   The rotational speed of the drive shaft when using the non-blocking nozzle of the present invention depends on the type of reaction, the flow rate of the raw material chemical solution, etc., but basically, if the formation of a precipitate bridge at the discharge port can be avoided by the rotation. good. The rotation speed is usually 0.02 m / sec or more, preferably 0.2 m / sec or more, as the peripheral speed of the outer peripheral surface of the drive shaft tip piece 12 near the discharge port.

本発明の無閉塞ノズルを使用する際の駆動軸の回転トルクは通常0.5N・m以上、好ましくは1.0N・m以上である。トルクが大きければ、非常に高速な反応によって吐出口をまたいで析出物のブリッジが形成されても、これを引き剥がしたり、破断することができる。   The rotational torque of the drive shaft when using the non-blocking nozzle of the present invention is usually 0.5 N · m or more, preferably 1.0 N · m or more. If the torque is large, even if a precipitate bridge is formed across the discharge port by a very high-speed reaction, it can be peeled off or broken.

本発明の無閉塞ノズルは、高圧雰囲気や有毒物の使用など反応装置からの無漏洩が求められる条件下で、生成物が固体として析出する非常に速い反応を、大量に有機溶剤や高い吐出圧力を有する供給ポンプを使用することなく実施することができるため有用である。具体的には、金属窒化物粉末の製造用前駆体として有用な、金属アミドあるいはイミド化合物粉末の製造において、金属ハロゲン化物を液体アンモニア中に供給して反応させる工程などにおいて好適に使用することができる。   The non-blocking nozzle of the present invention is capable of performing a very fast reaction in which the product precipitates as a solid under high pressure atmosphere or use of toxic substances, such as the use of toxic substances, a large amount of organic solvent or high discharge pressure. This is useful because it can be carried out without using a feed pump having Specifically, in the production of metal amide or imide compound powder, which is useful as a precursor for the production of metal nitride powder, the metal halide is preferably used in a process of supplying and reacting with liquid ammonia. it can.

以下に、本発明の無閉塞ノズルを用いた金属アミドあるいはイミド化合物粉末の合成について詳細に説明する。   The synthesis of metal amide or imide compound powder using the non-blocking nozzle of the present invention will be described in detail below.

本発明のこの実施態様は、金属ハロゲン化物と液体アンモニアを反応させるにあたり、金属ハロゲン化物を無溶媒か、もしくは金属ハロゲン化物濃度が60wt%以上の不活性有機溶剤の溶液として、無閉塞ノズルを使用して液体アンモニア中に供給することを特徴とする、金属アミドあるいはイミド化合物の製造に関する。   This embodiment of the present invention uses a non-blocking nozzle in reacting a metal halide with liquid ammonia as a solution of an inert organic solvent having a metal halide concentration of 60 wt% or more. In addition, the present invention relates to the production of a metal amide or imide compound, which is supplied into liquid ammonia.

金属ハロゲン化物としてハロゲン化シランを用いた場合の金属アミドあるいはイミド化合物の製造方法としては、特願2009−082730及び特願2009−082747に記載の方法を挙げることができる。これらは従来よりも効率的に含窒素シラン化合物粉末を製造することができる方法であるが、本発明の無閉塞ノズルを適用することによって工業的により好適に実施することができる。   Examples of the method for producing a metal amide or imide compound in the case of using a halogenated silane as the metal halide include the methods described in Japanese Patent Application Nos. 2009-082730 and 2009-082747. These are methods capable of producing a nitrogen-containing silane compound powder more efficiently than before, but can be more suitably carried out industrially by applying the non-blocking nozzle of the present invention.

本発明のこの実施態様で使用される金属ハロゲン化物としては、SiCl、BCl、TiCl、VCl、SiBr、TiBr、GeCl、HSiClなどIII 、IV、V族の金属ハロゲン化物を挙げることができる。これらの化合物と液体アンモニアとの反応は非常に速く大きな発熱を伴って進行し、生成物の金属アミドあるいはイミド化合物が析出する。 Metal halides used in this embodiment of the invention include SiCl 4 , BCl 3 , TiCl 4 , VCl 4 , SiBr 4 , TiBr 4 , GeCl 4 , HSiCl 3, etc. III, IV, Group V metal halides Can be mentioned. The reaction between these compounds and liquid ammonia proceeds very rapidly with a large exotherm, and the product metal amide or imide compound is precipitated.

本反応のこの実施態様の実施において、金属ハロゲン化物は無溶媒あるいは少量の有機溶媒で希釈した溶液として供給される。金属ハロゲン化物を無溶媒で供給した場合には、生成した金属アミドあるいはイミド化合物を反応スラリーからろ別して得られるろ液は、液体アンモニア及びこれに溶解したハロゲン化アンモニウムの二成分のみで構成される。このため、有機溶媒で希釈して供給する場合に比べ、液体アンモニアの回収/再利用がより簡便な工程で実施できるという利点が付加される。   In the practice of this embodiment of the reaction, the metal halide is supplied as a solution without solvent or diluted with a small amount of organic solvent. When the metal halide is supplied without a solvent, the filtrate obtained by filtering the produced metal amide or imide compound from the reaction slurry is composed of only two components of liquid ammonia and ammonium halide dissolved therein. . For this reason, compared with the case where it supplies by diluting with an organic solvent, the advantage that collection | recovery / reuse of liquid ammonia can be implemented by a simpler process is added.

金属ハロゲン化物の希釈に使用する有機溶媒は、金属ハロゲン化物を溶解し、金属ハロゲン化物や液体アンモニアと反応しないものの中から適宜選択して使用することができる。例えば、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタンなどのような炭素数5〜12の鎖状の脂肪族炭化水素、シクロヘキサンやシクロオクタンのような環状の脂肪族炭化水素、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素などを挙げることが出来る。
有機溶媒と金属ハロゲン化物との混合溶液における好ましい金属ハロゲン化物濃度は、通常60wt%以上、より好ましくは70wt%以上である。
The organic solvent used for diluting the metal halide can be appropriately selected from those which dissolve the metal halide and do not react with the metal halide or liquid ammonia. For example, C5-C12 chain aliphatic hydrocarbons such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, cyclic aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane and cyclooctane, toluene And aromatic hydrocarbons such as xylene.
A preferable metal halide concentration in the mixed solution of the organic solvent and the metal halide is usually 60 wt% or more, more preferably 70 wt% or more.

本発明のこの実施態様の実施において、金属ハロゲン化物を無溶媒あるいは少量の有機溶媒で希釈した溶液として供給する際の吐出口は反応器内の液体アンモニア中に設置される。   In the practice of this embodiment of the present invention, the outlet for supplying the metal halide as a solution without solvent or diluted with a small amount of organic solvent is installed in liquid ammonia in the reactor.

本発明のこの実施態様の実施において、反応器における金属ハロゲン化物と液体アンモニアの混合比率は、金属ハロゲン化物重量/液体アンモニア重量=0.02〜0.25である。反応を実施する形式に特に制限はなく、バッチ式でも連続式でも良い。前記の混合比率は、反応をバッチ式で実施する場合には、1バッチあたりに反応器へ供給した金属ハロゲン化物及び液体アンモニアの合計量の比率を指し、連続式の場合には、定常運転状態における金属ハロゲン化物及び液体アンモニアの重量流量の比率を指す。混合比率が0.25より大きくなると、反応スラリーの粘度が高くなり過ぎ、反応器内における攪拌混合が困難になる。混合比率が小さすぎると反応器あたりの生産性が低くなり好ましくない。   In the practice of this embodiment of the invention, the mixing ratio of metal halide and liquid ammonia in the reactor is metal halide weight / liquid ammonia weight = 0.02 to 0.25. There is no restriction | limiting in particular in the format which implements reaction, A batch type or a continuous type may be sufficient. The above mixing ratio refers to the ratio of the total amount of metal halide and liquid ammonia supplied to the reactor per batch when the reaction is carried out in batch mode, and in the case of continuous mode, it is in steady operation state. The ratio of the weight flow rate of metal halide and liquid ammonia in When the mixing ratio is greater than 0.25, the viscosity of the reaction slurry becomes too high, and stirring and mixing in the reactor becomes difficult. When the mixing ratio is too small, productivity per reactor is lowered, which is not preferable.

本発明のこの実施態様の実施において、反応温度に特別な制限はなく、設備仕様に応じて低温から常温の範囲で選択することができるが、反応温度を高くすると液体アンモニアの蒸気圧が高まり反応器の圧力仕様を高くする必要が生じる場合がある。一方、反応温度が低過ぎると冷却設備に過大な負荷がかかってしまう場合がある。適切な反応温度範囲は−約10℃〜約40℃、より好ましくは約0℃〜約30℃である。   In the implementation of this embodiment of the present invention, the reaction temperature is not particularly limited, and can be selected in the range from low temperature to room temperature according to the equipment specifications. However, when the reaction temperature is increased, the vapor pressure of liquid ammonia increases. It may be necessary to increase the pressure specification of the vessel. On the other hand, if the reaction temperature is too low, an excessive load may be applied to the cooling facility. A suitable reaction temperature range is from about 10 ° C to about 40 ° C, more preferably from about 0 ° C to about 30 ° C.

本発明のこの実施態様を実施する際の圧力は、反応スラリーの大部分を占める液体アンモニアの蒸気圧に従って規定しても良いし、必要に応じて、不活性ガスを反応器に導入することにより、反応器内の液体アンモニアの蒸気圧より高く保持しても良い。不活性ガスの導入は、生成物の金属アミドあるいはイミド化合物中に残留するハロゲン不純物を低減する効果を示すことがある。反応スラリー中の液体アンモニアの蒸気圧は反応温度に依存し、通常、約0.3〜1.6MPa、好ましくは約0.4〜1.6MPaである(絶対圧)。不活性ガスを導入する場合には、導入によって反応器に付加される圧力をΔPとすると、ΔPの通常の範囲は約0.5MPa以上、好ましくは約0.7MPa以上である。   The pressure in carrying out this embodiment of the invention may be defined according to the vapor pressure of liquid ammonia occupying the majority of the reaction slurry, or by introducing an inert gas into the reactor as necessary. Alternatively, it may be kept higher than the vapor pressure of liquid ammonia in the reactor. The introduction of the inert gas may show an effect of reducing halogen impurities remaining in the product metal amide or imide compound. The vapor pressure of liquid ammonia in the reaction slurry depends on the reaction temperature, and is usually about 0.3 to 1.6 MPa, preferably about 0.4 to 1.6 MPa (absolute pressure). When introducing an inert gas, assuming that the pressure applied to the reactor by the introduction is ΔP, the normal range of ΔP is about 0.5 MPa or more, preferably about 0.7 MPa or more.

本発明のこの実施態様で生成する金属アミドあるいはイミド化合物の炭素含有量は約0.03wt%以下である。液体アンモニアとの反応に際し金属ハロゲン化物は無溶媒あるいは少量の有機溶媒で希釈した溶液として供給されるが、無溶媒で供給された場合、生成物は実質的に炭素を含まない。また、有機溶媒で希釈して供給された場合も、その使用量が少ないため、生成物中の炭素含有量は極めて少なくすることができる。このため、生成する金属アミドあるいはイミド化合物の炭素含有量は約0.03wt%以下である。   The carbon content of the metal amide or imide compound produced in this embodiment of the invention is about 0.03 wt% or less. In the reaction with liquid ammonia, the metal halide is supplied as a solution without a solvent or diluted with a small amount of an organic solvent, but when supplied without a solvent, the product is substantially free of carbon. In addition, even when diluted with an organic solvent and supplied, the amount of carbon used in the product can be extremely reduced because the amount used is small. For this reason, the carbon content of the produced metal amide or imide compound is about 0.03 wt% or less.

以下に実施例及び比較例を示し、本発明を更に具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.

図2は本発明の無閉塞ノズルを用いた製造方法における反応装置の一つの実施形態を示す模式図である。図2において、参照数字20は反応器、21は金属ハロゲン化物又は金属ハロゲン化物と有機溶媒の混合溶液供給用導管、22は無閉塞ノズル接続用アダプター、23はノズル円筒部、24は液体アンモニア供給用導管、25は窒素ガス供給用導管、26は攪拌装置、27は温度計用鞘管、28は冷却管、29は背圧弁、30は反応混合物抜き出し用導管、31はジャケット冷媒供給用導管、32はジャケット冷媒排出用導管、40は無閉塞ノズルである。   FIG. 2 is a schematic view showing one embodiment of the reaction apparatus in the production method using the non-blocking nozzle of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 20 is a reactor, 21 is a conduit for supplying a metal halide or a mixed solution of a metal halide and an organic solvent, 22 is an adapter for connecting a non-blocking nozzle, 23 is a nozzle cylindrical portion, and 24 is a supply of liquid ammonia. 25, a nitrogen gas supply conduit, 26 a stirrer, 27 a thermometer sheath tube, 28 a cooling tube, 29 a back pressure valve, 30 a reaction mixture extraction conduit, 31 a jacket refrigerant supply conduit, 32 is a jacket refrigerant discharge conduit, and 40 is a non-blocking nozzle.

<実施例1>
反応には、図2に示すような、攪拌装置26およびコンデンサーを備えた内容積約2Lのジャケット付きSUS製耐圧反応器20を使用し、これに図1に示したような内径8mmの円筒部と外径7.9mmの駆動軸先端コマを組み合わせた無閉塞ノズル40を組み込んだ。従って両者の差分から求められる環状隙間の幅は50μmである。円筒部の材質はSUS304であり、駆動軸先端コマは外周面をステライト盛りして製作した。駆動軸先端コマの長軸方向の長さは40mmで円筒部から突き出て設置されており、その先端位置は円筒部の先端より10mm外側である。反応器20内を窒素ガスで置換した後、液体アンモニアを1L仕込み、次に反応器の攪拌翼を400rpmで回転させながら、50mLのSiClを有機溶媒で希釈することなく供給してバッチ式での反応を行った。SiClはプランジャーポンプによって、無閉塞ノズルの金属ハロゲン化物供給用導管21に送られ、液体アンモニア中に設置された無閉塞ノズル40の吐出口から供給される。また、SiClの供給においては、無閉塞ノズル40の駆動軸を400rpmで常に回転させ、流速を2.5mL/分として50mL全量のSiClを供給した。SiCl供給中の反応混合物の温度は18〜20℃、反応器20内の圧力は0.7〜0.8MPa(ゲージ圧)であった。このときSiCl供給中の供給配管の圧力は非常に安定しており、その最大値は1.0MPa(ゲージ圧)程度であった。反応器20内の圧力とほぼ同じであった。
<Example 1>
For the reaction, as shown in FIG. 2, a jacketed SUS pressure-resistant reactor 20 having an internal volume of about 2 L equipped with a stirrer 26 and a condenser was used, and a cylindrical part having an inner diameter of 8 mm as shown in FIG. And a non-blocking nozzle 40 in which a front shaft top piece having an outer diameter of 7.9 mm is combined. Accordingly, the width of the annular gap obtained from the difference between the two is 50 μm. The material of the cylindrical part was SUS304, and the top end piece of the drive shaft was manufactured with stellite on the outer peripheral surface. The length of the drive shaft tip piece in the major axis direction is 40 mm and is projected from the cylindrical portion, and the tip position is 10 mm outside the tip of the cylindrical portion. After the inside of the reactor 20 was replaced with nitrogen gas, 1 L of liquid ammonia was charged, and then 50 mL of SiCl 4 was supplied without dilution with an organic solvent while rotating the stirring blade of the reactor at 400 rpm. The reaction was performed. The SiCl 4 is sent to the metal halide supply conduit 21 of the non-blocking nozzle by a plunger pump, and is supplied from the discharge port of the non-blocking nozzle 40 installed in the liquid ammonia. In supplying SiCl 4 , the drive shaft of the non-blocking nozzle 40 was always rotated at 400 rpm, and 50 mL of the total amount of SiCl 4 was supplied at a flow rate of 2.5 mL / min. The temperature of the reaction mixture during the supply of SiCl 4 was 18 to 20 ° C., and the pressure in the reactor 20 was 0.7 to 0.8 MPa (gauge pressure). At this time, the pressure of the supply piping during supply of SiCl 4 was very stable, and the maximum value was about 1.0 MPa (gauge pressure). The pressure in the reactor 20 was almost the same.

反応終了後、生成したスラリーを攪拌装置と焼結金属フィルターを備えた内容積約2Lのジャケット付きSUS製耐圧容器(ヌッチェ式)に移し、ろ過を行った。得られた湿潤のケーキを更に約1Lの液体アンモニアにてバッチ洗浄した後ろ過した。この洗浄/ろ過操作を合計7回繰り返した。   After completion of the reaction, the produced slurry was transferred to a SUS pressure-resistant vessel (Nutsche type) with a jacket having an internal volume of about 2 L equipped with a stirrer and a sintered metal filter, and filtered. The resulting wet cake was further batch washed with about 1 L of liquid ammonia and then filtered. This washing / filtration operation was repeated a total of 7 times.

こうして得られた湿潤ケーキを乾燥して、主としてシリコンジイミドからなる含窒素シラン化合物粉末を得た。乾燥操作においては、ろ過槽のジャケットに90℃の熱水を流通させて加熱し、適宜内圧を開放しながら槽内の圧力を0.6MPa(ゲージ圧)に保ち、槽内温度が60℃に到達したところを終点とした。   The wet cake thus obtained was dried to obtain a nitrogen-containing silane compound powder mainly composed of silicon diimide. In the drying operation, hot water of 90 ° C. is circulated through the jacket of the filtration tank and heated, the pressure in the tank is kept at 0.6 MPa (gauge pressure) while appropriately releasing the internal pressure, and the temperature in the tank is 60 ° C. The end point was reached.

次にろ過槽を大型のグローブボックスに搬入し、一晩かけて窒素ガスを流通させることにより内部の酸素や水分を充分に追い出した。その後グローブボックス内でろ過槽を開放し、生成した含窒素シラン化合物粉末を取り出した。反応は定量的に進行しており、取得量は25.6gであった。   Next, the filtration tank was carried into a large glove box, and nitrogen gas was circulated overnight to sufficiently expel the internal oxygen and moisture. Thereafter, the filtration tank was opened in the glove box, and the produced nitrogen-containing silane compound powder was taken out. The reaction proceeded quantitatively, and the amount obtained was 25.6 g.

<実施例2>
実施例1と同様の反応器を用い、反応器内に液体アンモニアを仕込んだ後、反応器内の窒素分圧が1.2MPaになるよう窒素ガスを導入したこと、およびSiCl供給の流速を5mL/分としたほかは、実施例1と同様の操作により反応及びろ過、洗浄、乾燥の操作を行った。SiCl4供給中の反応混合物の温度は17〜21℃、反応器内の圧力は2.0〜2.1MPa(ゲージ圧)であり、供給配管の圧力は非常に安定しており、その最大値は2.2MPa(ゲージ圧)程度であった。得られた主としてシリコンジイミドからなる含窒素シラン化合物粉末の取得量は27.1gであった。
<Example 2>
Using the same reactor as in Example 1, after charging liquid ammonia into the reactor, nitrogen gas was introduced so that the nitrogen partial pressure in the reactor was 1.2 MPa, and the flow rate of the SiCl 4 supply was The reaction, filtration, washing, and drying operations were performed in the same manner as in Example 1 except that the flow rate was 5 mL / min. The temperature of the reaction mixture during supply of SiCl 4 is 17 to 21 ° C., the pressure in the reactor is 2.0 to 2.1 MPa (gauge pressure), the pressure of the supply pipe is very stable, and the maximum value is It was about 2.2 MPa (gauge pressure). The obtained amount of the nitrogen-containing silane compound powder mainly composed of silicon diimide was 27.1 g.

<比較例1>
SiClの供給において、無閉塞ノズル40の代わりに液体アンモニア中に設置された内径0.8mmのSUS製ノズルを用いたほかは実施例1と同様の操作により反応及びろ過、洗浄、乾燥の操作を行った。SiCl供給中の反応混合物の温度は18〜21℃、反応器20内の圧力は0.7〜0.8MPa(ゲージ圧)であった。一方、SiCl供給中の供給配管21の圧力は不安定で、激しく上下しながら推移し、その最大値は5.3MPa(ゲージ圧)に達した。また、得られた主としてシリコンジイミドからなる含窒素シラン化合物粉末の重量は25.2gであった。
<Comparative Example 1>
In the supply of SiCl 4, the reaction, filtration, washing and drying operations were performed in the same manner as in Example 1 except that a SUS nozzle having an inner diameter of 0.8 mm installed in liquid ammonia was used instead of the non-blocking nozzle 40. Went. The temperature of the reaction mixture during the supply of SiCl 4 was 18 to 21 ° C., and the pressure in the reactor 20 was 0.7 to 0.8 MPa (gauge pressure). On the other hand, the pressure in the supply pipe 21 during the supply of SiCl 4 was unstable and changed while moving up and down violently, and the maximum value reached 5.3 MPa (gauge pressure). The weight of the obtained nitrogen-containing silane compound powder mainly composed of silicon diimide was 25.2 g.

実施例1及び比較例1の反応時のSiCl供給配管21の圧力の推移を示すチャートをそれぞれ図3及び4に示す。また反応条件と取得した含窒素シラン化合物の分析結果を表1にまとめた。なお、表1のSiCl供給圧力の項における差圧とは下記式1に従って算出したものであり、本発明を実施する際にSiClの供給に使用するポンプにおいて確保すべき吐出圧力の目安となるものである。
差圧(Pa)=SiCl供給圧力の最大値(ゲージ圧)−反応器圧力の最小値(ゲージ圧) ・・・(式1)
FIGS. 3 and 4 show charts showing changes in pressure of the SiCl 4 supply pipe 21 during the reactions of Example 1 and Comparative Example 1, respectively. Table 1 summarizes the reaction conditions and the analysis results of the obtained nitrogen-containing silane compound. The differential pressure in the term of SiCl 4 supply pressure in Table 1 is calculated according to the following formula 1, and is a guideline for the discharge pressure to be secured in the pump used for supplying SiCl 4 when implementing the present invention. It will be.
Differential pressure (Pa) = SiCl 4 Maximum supply pressure (gauge pressure) −Minimum reactor pressure (gauge pressure) (Equation 1)

表1に示した分析結果は次のようにして測定したものである。見掛け密度はJIS K5101に準じて測定した。比表面積は島津フローソーブII2300型を使用し、BET一点法により求めた。Cl含有量は生成物粉末を加水分解させてCl分を液相に溶出させ、イオンクロマトグラフィーによる定量分析を行った。炭素含有量はLECO社製WR−12型炭素分析装置を使用して、燃焼−熱伝導度法により測定した。   The analysis results shown in Table 1 were measured as follows. The apparent density was measured according to JIS K5101. The specific surface area was determined by the BET single point method using Shimadzu Flowsorb II type 2300. The Cl content was obtained by hydrolyzing the product powder and eluting the Cl component into the liquid phase, followed by quantitative analysis by ion chromatography. The carbon content was measured by a combustion-thermal conductivity method using a WR-12 type carbon analyzer manufactured by LECO.

図3は本発明の無閉塞ノズル40を用いて、液体アンモニア中にSiClを無溶媒で供給した時のSiClを供給配管21の圧力の推移を示したグラフである。 Figure 3 is a graph using a non-blocking nozzle 40, the SiCl 4 when supplying the SiCl 4 without a solvent in liquid ammonia shows the change of pressure in the supply pipe 21 of the present invention.

図4はSUS製パイプノズルを用いて、液体アンモニア中にSiClを無溶媒で供給した時のSiClを供給配管の圧力の推移を示したグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the transition of the pressure of the supply pipe of SiCl 4 when supplying SiCl 4 in liquid ammonia without solvent using a SUS pipe nozzle.

<実施例3>
50mLのSiClの代わりに25mLのTiClを用い、TiClの供給流速を10mL/分としたほかは、実施例1と同様の操作により反応及びろ過、洗浄、乾燥の操作を行った。TiCl供給中の反応混合物の温度は16〜21℃、反応器内の圧力は0.7〜0.8MPa(ゲージ圧)であり、供給配管の圧力は非常に安定しており、その最大値は0.9MPa(ゲージ圧)程度であった。また、得られた黄褐色固体の重量は34.8gであった。
<Example 3>
With TiCl 4 in 25mL instead of 50 mL SiCl 4 of, except that the supply flow rate of TiCl 4 was 10 mL / min, reaction and filtration in the same manner as in Example 1, washed, the operation of drying. The temperature of the reaction mixture during the supply of TiCl 4 is 16 to 21 ° C., the pressure in the reactor is 0.7 to 0.8 MPa (gauge pressure), and the pressure of the supply pipe is very stable, its maximum value. Was about 0.9 MPa (gauge pressure). Moreover, the weight of the obtained tan solid was 34.8g.

この生成物粉末をシリコニット雰囲気炉(最高使用温度1600℃、炉心管:ハイアルミナ、発熱体:SiC)に充填し、窒素ガスを500mL/分で流しながら1500℃、1時間の条件で焼成した(昇温時間6時間)。   This product powder was filled in a siliconite atmosphere furnace (maximum use temperature 1600 ° C., furnace core tube: high alumina, heating element: SiC) and fired at 1500 ° C. for 1 hour while flowing nitrogen gas at 500 mL / min ( (Raising time 6 hours).

焼成中は分解ガスの発生が顕著であり、焼成後、炉心管には黄金色の粉末が付着したが坩堝内の固体は、黒褐色の粉体であった。この粉体を乳鉢で粉砕しX線回折分析を行なったところ、TiNの生成が確認された。   During firing, the generation of decomposition gas was remarkable, and after firing, golden powder adhered to the core tube, but the solid in the crucible was black-brown powder. When this powder was pulverized in a mortar and subjected to X-ray diffraction analysis, the formation of TiN was confirmed.

<実施例4>
50mLのSiClの代わりに50mLのVClを用い、VClの供給流速を15mL/分としたほかは、実施例1と同様の操作により反応及びろ過、洗浄、乾燥の操作を行った。VCl供給中の反応混合物の温度は18〜20℃、反応器内の圧力は0.7〜0.8MPa(ゲージ圧)であり、供給配管の圧力は非常に安定しており、その最大値は1.0MPa(ゲージ圧)程度であった。また、得られた黒色固体の取得量は78.9gであった。
<Example 4>
The reaction, filtration, washing, and drying operations were performed in the same manner as in Example 1 except that 50 mL of VCl 4 was used instead of 50 mL of SiCl 4 and the supply flow rate of VCl 4 was 15 mL / min. The temperature of the reaction mixture during the supply of VCl 4 is 18 to 20 ° C., the pressure in the reactor is 0.7 to 0.8 MPa (gauge pressure), and the pressure of the supply pipe is very stable, its maximum value. Was about 1.0 MPa (gauge pressure). Moreover, the obtained amount of the black solid was 78.9 g.

この生成物粉末の実施例3と同じ装置および条件で焼成したところ、黒褐色の紛体が得られた。これを乳鉢で粉砕しX線回折分析を行なったところ、主たる生成物としてVNが確認された。   When this product powder was baked in the same apparatus and conditions as in Example 3, a blackish brown powder was obtained. When this was ground in a mortar and subjected to X-ray diffraction analysis, VN was confirmed as the main product.

図3、4からわかるように、本発明の無閉塞ノズルを使用すると、高圧雰囲気や有毒物の使用など反応装置からの無漏洩が求められる条件下で、生成物が固体として析出する非常に速い反応を実施する際に、吐出口を閉塞させることなく安定的に原料を供給することができる。具体的には、常温での金属ハロゲン化物と液体アンモニアの反応のような反応の実施にあたり、金属ハロゲン化物を無溶媒か、又はこれを高濃度で含有する不活性有機溶剤の溶液として、安定的かつ容易に、液体アンモニア中に供給することが出来る。この結果、工業的に有用な高純度金属窒化物粉末の前駆体である、金属アミドあるいはイミド化合物の製造において、高い吐出圧力を有する供給ポンプを必要とせず、安定的に金属ハロゲン化物と液体アンモニアの反応を実施でき、設備コストやメンテナンスの労力が削減できる。また、大量の不活性有機溶剤を必要とせず、無溶媒もしくは少量の不活性有機溶剤の使用で金属アミドあるいはイミド化合物の製造を実施できるため、有機溶剤の回収設備が不要となるか又はこれを小型化することができる。   As can be seen from FIGS. 3 and 4, when the non-blocking nozzle of the present invention is used, the product precipitates as a solid very quickly under conditions requiring no leakage from the reaction apparatus such as a high-pressure atmosphere or use of toxic substances. When carrying out the reaction, the raw material can be stably supplied without blocking the discharge port. Specifically, in carrying out a reaction such as a reaction between a metal halide and liquid ammonia at room temperature, the metal halide can be used as a solvent-free or inert organic solvent solution containing the metal halide in a high concentration. And it can supply to liquid ammonia easily. As a result, the production of metal amide or imide compound, which is a precursor of industrially useful high-purity metal nitride powder, does not require a supply pump having a high discharge pressure, and can stably produce metal halide and liquid ammonia. The equipment cost and maintenance labor can be reduced. In addition, since a metal amide or imide compound can be produced without using a large amount of an inert organic solvent and using no solvent or a small amount of an inert organic solvent, an organic solvent recovery facility becomes unnecessary or It can be downsized.

1 外部マグネット
2 内部マグネット格納用内筒
3 内部マグネット
4 フランジ
6 シール材
7、8 フランジ
9 ガスケット
11 駆動軸
12 コマ
13 薬液吐出口
20 反応器
21 金属ハロゲン化物導管
22 アダプター
23 ノズル円筒部
24 液体アンモニア供給用導管
25 窒素ガス供給用導管
26 撹拌装置
27 温度計用鞘管
30 反応混合物抜き出し用導管
40 無閉塞ノズル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 External magnet 2 Inner cylinder for storing internal magnet 3 Internal magnet 4 Flange 6 Sealing material 7, 8 Flange 9 Gasket 11 Drive shaft 12 Top 13 Chemical solution discharge port 20 Reactor 21 Metal halide conduit 22 Adapter 23 Nozzle cylindrical portion 24 Liquid ammonia Supply conduit 25 Nitrogen gas supply conduit 26 Stirrer 27 Thermometer sheath tube 30 Reaction mixture extraction conduit 40 Non-blocking nozzle

Claims (11)

1つの原料薬剤をノズルを用いてこれと異なる原料薬液中に注入して固体反応生成物を得るための無閉塞ノズルであって、
前記原料薬剤が内部を流れる中空円筒部と、該中空円筒部内に中空円筒部と中心軸を共有して回転するように設置されている駆動軸とを有し、
前記中空円筒部は、前記原料薬剤を該中空円筒部に導入する薬剤供給口と、前記原料薬液に前記原料薬剤を吐出する薬剤吐出口とを有し、
前記薬剤吐出口における前記駆動軸の先端の少なくとも一部が、前記駆動軸の長軸方向の位置関係において、前記中空円筒部の先端によって形成される面付近乃至その面より外側まで延在していることを特徴とする無閉塞ノズル。
An unoccluded nozzle for injecting one raw chemical into a different raw chemical using a nozzle to obtain a solid reaction product,
A hollow cylindrical portion through which the raw material drug flows, and a drive shaft installed in the hollow cylindrical portion so as to rotate while sharing a central axis with the hollow cylindrical portion;
The hollow cylindrical portion has a drug supply port for introducing the raw material drug into the hollow cylindrical portion, and a drug discharge port for discharging the raw material drug into the raw drug solution,
At least a part of the tip of the drive shaft in the medicine discharge port extends from the vicinity of the surface formed by the tip of the hollow cylindrical portion to the outside in the positional relationship in the longitudinal direction of the drive shaft. A non-blocking nozzle characterized by
前記薬剤吐出口において、前記中空円筒部と前記駆動軸との隙間が、30μm〜1mmであることを特徴とする、請求項1に記載の無閉塞ノズル。   2. The non-occluding nozzle according to claim 1, wherein a gap between the hollow cylindrical portion and the drive shaft is 30 μm to 1 mm in the medicine discharge port. 前記駆動軸を駆動するモータを有し、前記駆動軸において前記モータからの駆動力の伝達を受ける部分と前記中空円筒部の間に薬剤供給路付きフランジが介在し、前記薬剤供給路付きフランジは前記原料薬剤を外部から前記中空円筒部内に供給する供給路を有し、前記駆動軸が前記薬剤供給路付きフランジを通って前記中空円筒部中に延在していることを特徴とする、請求項1又は2に記載の無閉塞ノズル。   A motor for driving the drive shaft, and a flange with a medicine supply path is interposed between a portion of the drive shaft that receives the driving force from the motor and the hollow cylindrical portion; It has a supply path which supplies the raw material medicine from the outside into the hollow cylindrical part, and the drive shaft extends into the hollow cylindrical part through the flange with the chemical supply path. Item 3. The non-blocking nozzle according to item 1 or 2. 前記中空円筒部の一方の端部がフランジを形成し、そのフランジが前記薬剤供給路付きフランジと液密に結合されていることを特徴とする、請求項3に記載の無閉塞ノズル。   The non-blocking nozzle according to claim 3, wherein one end portion of the hollow cylindrical portion forms a flange, and the flange is liquid-tightly coupled to the flange with the medicine supply path. 前記薬剤供給路付きフランジが反応器に直接に接続可能であることを特徴とする、請求項3に記載の無閉塞ノズル。   The non-blocking nozzle according to claim 3, wherein the flange with the drug supply path can be directly connected to the reactor. 前記モータから駆動軸への動力伝達が磁力誘導式であることを特徴とする、請求項3に記載の無閉塞ノズル。   The non-blocking nozzle according to claim 3, wherein power transmission from the motor to the drive shaft is a magnetic induction type. 前記駆動軸の先端部分がコマとして取替え可能に接続され、前記コマと前記中空円筒部の間に環状の隙間が形成されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の無閉塞ノズル。   The tip end portion of the drive shaft is removably connected as a top, and an annular gap is formed between the top and the hollow cylindrical portion. Non-blocking nozzle as described. 前記中空円筒部の先端が拡開した形状を有し、前記駆動軸の先端も拡開した形状を有して、それらの両先端の間の隙間から吐出される前記原料薬剤が前記原料薬液中に広く分散される構造になっていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の無閉塞ノズル。   The hollow cylindrical portion has a widened tip, the tip of the drive shaft also has a widened shape, and the raw drug discharged from the gap between the two tips is contained in the raw drug solution. The non-blocking nozzle according to any one of claims 1 to 7, wherein the non-blocking nozzle has a structure that is widely dispersed. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の無閉塞ノズルを用いて、前記原料薬剤と前記原料薬液を反応させて固体状生成物を得る固体状生成物の製造方法であって、
前記薬剤吐出口を前記原料薬液中に設置し、前記駆動軸を回転させながら、前記原料薬剤を、円筒部内壁と駆動軸外周面から形成される環状の隙間から前記原料薬液中に供給することを特徴とする、固体状生成物の製造方法。
A method for producing a solid product using the non-blocking nozzle according to any one of claims 1 to 8, wherein the raw material drug and the raw material chemical solution are reacted to obtain a solid product,
The raw material chemical is supplied into the raw chemical from an annular gap formed by the inner wall of the cylindrical portion and the outer peripheral surface of the drive shaft while the chemical discharge port is installed in the raw chemical and the drive shaft is rotated. A process for producing a solid product, characterized in that
前記原料薬剤が、金属ハロゲン化物、または、金属ハロゲン化物濃度が60wt%以上の不活性有機溶剤の溶液であり、前記原料薬液が液体アンモニアであり、前記固体状生成物が金属アミドまたはイミド化合物であることを特徴とする請求項9記載の固体状生成物の製造方法。   The raw chemical is a metal halide or a solution of an inert organic solvent having a metal halide concentration of 60 wt% or more, the raw chemical is liquid ammonia, and the solid product is a metal amide or imide compound. 10. The method for producing a solid product according to claim 9, wherein 金属ハロゲン化物がハロゲン化シランであることを特徴とする、請求項10記載の固体状生成物の製造方法。   11. The method for producing a solid product according to claim 10, wherein the metal halide is a halogenated silane.
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