JP3085981B2

JP3085981B2 - 流動性化合物を化学熱的に転化する方法及び該方法を実施するコンバータ

Info

Publication number: JP3085981B2
Application number: JP08528002A
Authority: JP
Inventors: エルツェットナーミヒャエル
Original assignee: エルツェットナーミヒャエル
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1995-03-20
Publication date: 2000-09-11
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: DK0814901T3; JPH10505002A; AU1950895A; DE59506058D1; ATE180415T1; EP0814901A1; WO1996029143A1; US6555727B2; ES2136840T3; EP0814901B1; US20010029312A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、流動性又は流動性状態に転化可能な化合物
の化学熱的転化方法及び該方法を実施するコンバータに
関する。

十分に高い温度により全ての化合物、従ってまた不燃
性かつ安定な化合物をもその原子状成分に分解し、ひい
ては原子構造を排除することができることは公知であ
る。分子構造が分解もしくは溶解されている程高い温度
を有する物質は、プラズマ又はプラズマ様状態の物質と
称される。プラズマの発生のためには極めて大量のエネ
ルギーを必要とするので、プラズマは原則的にまた高価
である。このことは、プラズマにより安定な有機、特に
毒性化合物を工業的規模で排除すべき場合全く特に重要
である。従って、プラズマを用いた化学熱的方法で安定
な有機、特に毒性化合物の分解は、必要なプラズマの廉
価な発生を必要とする。

この化学熱的分子分解は、前記の理由からまさに、装
入される物質の分子の凝集力が分解するために必要な、
但し可能な限り低い温度レベルで行うべきである。従っ
て、特定の分子の分子凝集力を完全に分解するために、
ほぼ1,932℃の温度が必要である場合、小さい安全性付
加が加算されるべき場合には、最低可能な温度レベルは
完全な分解の際に、約2,000℃が必要となる。

例えば、プラズマを電気的方法で発生させることは原
則的に可能である。しかしながら、約10,000℃の温度を
有する電気的に発生したプラズマは、最低必要な温度レ
ベルにはならない。そのままでは、このような電気的プ
ラズマを使用する際に10,000℃の温度を冷ガスの配合に
より低下させることは可能である。しかし、この場合に
は、エネルギー需要は必要よりも多くなる。それという
のも、プラズマ源から大きな距離で温度勾配に基づいて
低い温度を達成し、最終的に所望の2000℃を達成する
か、又は電気的に発生したプラズマは混合手段を伴う熱
源として利用されるに過ぎないからである。第１の場合
には、プラズマ源からの比較的に短い距離における、20
00℃を越える全ての熱い温度領域は熱過ぎることにな
り、従って必要よりも多くのエネルギーが使用されるこ
とになり、第２の場合には、熱交換のために必要な交換
表面積、ひいてはまた熱損失は必要よりも高くなる。電
気的に発生したプラズマの両者の適用事例においては一
次エネルギー使用の必要よりも多くなる。それというの
もまず電流発生、次いでプラズマ発生は電気的方法は極
めて効果的でないからである。

仏国特許公開第2468070明細書（Brola）から、燃焼空
気を、それが燃料に供給される前に、送風機をまず用い
てリング状間隙により圧縮する燃焼装置が公知である。
このための理由は、反応室の冷却にある。引き続き、空
気を多数の箇所の多数のノズルにより反応室に吹き込
む。これは該刊行物によれば良好な反応を惹起するとい
う。転化すべき物質は、同様に加圧して供給される。そ
れにより、反応の一定の遅延も達成される。それという
のも、出発物質の一部は始めのうちは徐々に加えれるか
らである。反応室の形、多数のノズルの配置及び僅かな
過圧の使用は、この刊行物から公知である。しかしなが
ら、過圧は詳細には定義されておらず、かつ、これは既
に専ら、前方に接続されたリング状間隙及び管内の高い
摩擦抵抗を克服するために必要とされる。更に、開示さ
れた燃焼ガス装置は、燃焼室内自体ではもはや過圧は支
配しないと結論付けられる。本発明による前反応は知ら
れていない。むしろ通常の燃焼プロセスが問題とされて
いる。

英国特許第1387730号明細書（Continental Carbon Co
mpany）には、化学反応の概念的な遅延が記載されてお
り、この遅延は、物質が始めのうちは徐々に反応室に加
えられる方法で行われる。これは反応の意図的遅延であ
り、この場合には反応室内での遅延は多数の供給装置に
より行われる。

米国特許第3,586,732号明細書（TRW Inc.）から、特
徴的パイロット、冷却ジャケット並びに反応室のための
好ましい形としてのシリンダー形は公知である。

本発明の課題は、その適用もしくは使用に関して自由
に利用できるプラズマを有する範囲又は低い温度で自由
に利用可能な、丁度必要な作業温度を有する範囲を達成
することであり、その発生は可能な限り低コストと結び
次いているべきである。

前記課題を解決するために、本発明は冒頭に記載した
形式の方法において、転化反応のためのエネルギーを発
生するための、発熱反応を生じる反応パートナーを有す
る少なくとも１つの前処理工程と、転化反応を行う少な
くとも１つの引き続いての主処理工程とからなる、プラ
ズマ又はプラズマ様熱ガス内で流動性又は流動性状態に
転化可能な化合物（装入物質）、特に有機又は錯体の毒
性化合物を低分子量の有機又は無機化合物に化学熱的に
転化する方法から出発する。

本発明は、前処理工程で比較的小さい横断面積を有す
る混合領域内で反応パートナーの流速が両者の反応パー
トナーの可能な反応前面（Reaktionsfront）の伝播速度
より大きく、それにより過圧下にありかつ発熱物質混合
物を形成する反応パートナーの完全な混合が混合領域内
で行われ、その際該混合物は既に混合領域内で反応する
ことができず、混合領域の末端部で流動横断面積の拡大
により引き起こされた流速の低下に基づき、両者の反応
パートナーが過圧に相応して高い反応速度及びエネルギ
ー密度で第１の部分反応において反応し、かつ主処理工
程で、装入物質及び反応物質からなる第２の転化される
べき物質混合物が、転化のために必要なエネルギーを高
い温度及び圧力状態で存在する第１の部分反応の反応生
成物との混合により該反応生成物から得ることよりな
る。

請求項２〜13には、本発明の有利な構成及び実施態様
が記載されている。

次にまず、本発明による方法を説明する。次いで、図
面に本発明による方法を実施するためのコンバータが示
されている。図面において、第１図は、直立した直角の切断面を有するコンバータ
の見取り図、第1a図は、予熱流路を有する第１のコンバータ、第1b図は、パイロット装置を有する第1a図のコンバー
タ、第２図は、供給ユニットの断面図、第３図は、２つの供給ユニットの垂直断面図、第3a図は、第１図の円形区分に相当する、２つの供給
ユニットの拡大図である。

本発明は、全ての流動性又は流動性状態に変換可能な
物質のために適用可能である。このためには特に微分散
した液体（ミスト）又は固体粒子（煙、ダスト）を有す
る懸濁体及びエーロゾルが該当する。

まず、１つの実施例、即ち唯一のエネルギー担体とし
て木材からのプラズマ発生につき、過圧、達成可能な温
度高さ及び反応時間の間の関係を説明する。点火する
と、木材は、約400℃の温度で燃焼する。木材の熱含量
は約15MJ/kgである、即ちこの熱量は木材の燃焼の際に
放出される。この熱量を放出する時間は、燃焼温度によ
り測定される。木材１キログラムを１時間燃焼させるた
めには、78kgの空気が必要である。外部への熱損失を考
慮しなければ、１キログラムの木材は約30分間で残滓な
く燃焼し、その際400℃の温度を有する煙道ガスが周囲
に放出されることになる。

この上記の燃焼の温度を向上させたければ、例えば40
0℃の７倍の2800℃に上昇させたい場合には、その際該
燃焼を同じ空気量及び木材量で相応して短い時間で行わ
ねばならない。燃焼の際に起こる炭化水素、即ち木材の
化学反応は、30分の元来の時間の1/7、即ち4.2分間で完
全に終了されるべきである。

木材を微細の木材粉に粉砕し、空気と混合しかつ点火
すると、これは爆燃する。その都度の配合された空気の
量に基づき、この木材粉・空気混合物はその燃焼の際に
木材内に含有された熱量から放出される温度を生じる。
１秒の数分の１で、2800℃の高い温度が達成されるか又
はそれを上回るはずであるが、しかしながらこの温度は
持続しない。

エネルギー担体としての木材の燃焼の際に上記例で挙
げた2800℃のような高温を有する連続的方法について、
以下に説明する。それにより、極めて低いコストで意図
的にあらゆる種類の物質の反応のために極めて高い温度
を達成することができる。転化プロセス（今や燃焼、熱
分解、加水分解又はその他の分解プロセスが挙げられ
る）のエネルギー密度は、本発明により制御及び調節す
ることができる。

本発明の目的は、必要最低限のエネルギーレベル及び
必要最低限の温度で連続的プラズマ様状態を化学熱的に
発生させることである。このために、本発明は２つの連
続的に進行する化学的部分反応の組み合わせから出発す
る。

前処理工程で、第１の部分反応を本来の転化反応を実
施するための主処理工程で使用することができる自由に
使用可能なエネルギーの発生のために利用する。この場
合、前処理工程で、1,2又はそれ以上の種類の反応パー
トナーを過圧下に供給ユニットに導入する。そこで、こ
れらの反応パートナーを極めて高い流速で貫流される領
域内で混合し（混合段階）かつ移行領域を通過して低い
流速で貫流される帯域に導き、該帯域内で次いで初めて
相互に反応させる。また、低い流速で貫流される領域又
は帯域では、物質混合物を常になお過圧下に置く。混合
領域内での極端に良好な混合に基づき、反応パートナー
は極めて大きな反応表面積を有する。反応パートナーを
支配する圧力により、極めて高いエネルギー密度が与え
られる。

前処理工程のためにエネルギー発生のための反応パー
トナーとして例えばメタン、アセチレン及び空気又は上
記に例におけるように木材粉の形の木材及び空気を採用
すると、該混合物は点火すると低い流速で貫流される領
域内で即座に完全に、殆ど爆発的に反応する。過圧によ
り、エネルギーもしくは熱量は、大気圧における場合よ
りも小さい容量で放出されるので、反応から生じる温度
は十分な高さになる。

極めて高い流速で貫流される混合領域内での反応する
反応パートナーの極めて十分な混合により、反応パート
ナーの転化が起こる反応表面積は、相応して大きくな
る。これにより化学的転化が著しく急速に行われる。ひ
いては、反応の際に全て放出された熱量は短時間で放出
されるので、それにより温度も同様に上昇する。

本発明の実施例において空気であってよい、１種以上
の反応パートナーの予熱により、混合物の点火性及びひ
いては反応速度は明白に向上せしめられる。それにより
同様に反応時間は短縮され、かつ反応の際に発生するエ
ネルギーは付加的になお短時間で放出され、このことは
また更なる温度上昇に貢献する。極めて高い流速で貫流
され、かつ成分の混合が行われる混合領域内で、該成分
は、一定の区間後に既に完全に混合されている。この領
域内の高い流速は、該混合物が点火されるかもしくは火
災前面又は反応前面がこの混合領域内で後退することが
阻止される。

従って、極めて高い流速で貫流される混合領域内での
個々の反応パートナーもしくは物質混合物の流速は、可
能な反応前面が前進する速度よりも高いべきである。そ
れに相応して、火炎前面（Flammenfront）もしくは反応
前面の伝播を可能にするために、低い流速で貫流される
領域内の物質混合物の流速は低いべきである。この低い
流速で貫流される領域（反応領域）は、直接混合領域に
引き続いた前方領域において、後方のもしくは更に離れ
た反応領域よりも著しく低い流速が支配するように構成
されている。それにより、第１の部分反応は混合領域か
ら反応領域への移行部の直ぐ近くで行われる。該混合領
域は、ガスバーナーで生じるような、同様に極めて高い
流速で貫流される領域とは比較不能である。ガスバーナ
ーの際には、極めて高い流速で貫流される領域はまた十
分な混合に役立つが、但しこの混合されるべきガスは両
者とも過圧下になくかつしばしばまた周囲に対して遮蔽
されていない。それにより、また過圧は構成されない。
しかしながら、供給ユニットの混合領域内では、物質混
合物は過圧下にある。該過圧は数種の雰囲気であってよ
く、かつ該ガス混合物は低い流速で貫流される反応領域
内でなお十分に過圧を有するために必要である。

この目的のために、混合領域はその周囲に対して気密
にシールされているべきでありかつまた存在する過圧の
ために静電気からライニングされていなければならな
い。場合により乱流を伴う、高い流速は、過圧の場合に
はほぼ大気圧で作業するシステムとは著しく異なった特
性データを有する。専ら、ガス摩擦、場合により混合領
域のための決定的な特性値は、大気系又は過大気系にお
けるその大きさ及びその作用に関して完全に異なってい
る。

第２の前処理工程においては、第２の部分反応はまず
第１の部分反応に対してほぼ平行して進行する。第２の
部分反応の目的は、その分子構造が分解されるべきであ
る物質を、分解を支援する又は促進する等の別の反応パ
ートナーと十分に混合することである。

その構造が分解されるべき物質を、以下に装入物質と
称する。単数又は複数の装入物質を、それだけで又は１
種以上の反応物質と一緒に分解もしくは分解反応のため
に過圧下に供給ユニットに装入する。そこで該装入物質
を極めて高い流速で貫流される混合領域内で混合する。
極めて高い流速で貫流される、自由に利用可能な熱量を
発生するための第１の部分反応のための混合領域と類似
して、種々の反応パートナーもここで混合される。装入
物質及び転化物質からなる混合された反応パートナー
は、次いで、低い流速が支配する主工程のための反応領
域に達し、かつそこで第１の部分反応の反応生成物に衝
突する。

既に記載したように、第１の部分反応の反応パートナ
ーは反応領域内に低い流速で導入されるで、その化学反
応は極めて短い時間で行われ、かつそれにより、同様に
既に述べたように、最短時間でかつ小さい容量で極めて
高い温度を発生する。今や、このプラズマ様領域内に、
第２の部分反応の混合物を導入する。第１の部分反応の
単数又は複数の反応生成物との混合により、今や第２の
部分反応の付加的に導入された転化物質により熱化学的
分解反応が行われる。

このプラズマ様領域内で、今や第２の部分反応の反応
パートナーは、確実に完全な分解のために必要であるま
で保持されなばならない。従って、既に第２の部分反応
のための反応パートナーの供給の際に、その反応生成物
が、プラズマ様領域から外に出た場合、１種以上の装入
物質及び第１の部分反応の１種以上の反応生成物と一緒
に、例えば１種以上の天然又は工業的物質の意図的組成
を生じる転化物質を添加する。第１の部分反応に対して
ほぼ平行に進行する第２の部分反応においては、場合に
よっては、転化反応が既に混合領域で開始するか又は引
き続いた、比較的低い流速で貫流される領域内で初めて
開始するかどうかは、それ程重要でない。そこで殆どあ
らゆる場合、第２の部分反応の１種以上の反応パートナ
ーが供給ユニットに到達する前に、該反応パートナーを
予熱又は加熱するのが重要となる。それにより一層少な
い熱エネルギーが低い流速で貫流される反応領域内で消
費されかつそれにより全反応が一層有効になる。

装入物質が既知である場合には、その際装入物質の分
子構造が完全に分解されるために必要な温度を確認する
ことができる。同様に、第１の部分反応のための反応パ
ートナー内に含有される熱エネルギー及び選択されたか
つ支配する圧力に基づき、予測される温度を計算するこ
とができる。装入物質の温度、熱量及び物質データ、特
にその転化もしくは分解反応のエネルギー需要から、如
何なる量の第１の部分反応の反応パートナーが必要であ
るか又は如何なる量の装入物質を添加することができる
か又はそれらの最適な量比を計算することができる。

更に、如何なる反応生成物がプラズマ様領域の外に出
る際に形成されるかは精確に予め決定することができ
る。その形成は、第１及び第２の部分反応の使用される
反応パートナーから生じ、その際これらの物質は定性的
及び定量的に僅かな偏差で報告することができる。これ
らの偏差は、一定の装入物質で、第１及び第２の部分反
応の反応パートナーの装入された物質量に対して、約0.
001％〜0.0005％の範囲内にある。

２つの別々の供給部に分割することにより、反応の高
い安定性が達成される。第１の部分反応は、混合領域か
らの流出直後、即ち混合領域の形状が、流速が低くなり
かつ火炎前面もしくは反応前面の伝播が可能であるよう
に変化する移行領域内で開始する。この比較的小さい領
域内で、エネルギーを提供する第１の部分反応は安定化
される。

第２の部分反応の反応パートナーを第１の部分反応の
反応パートナーと同時に供給すると、後者の反応パート
ナーは不安定性を引き起こすことがある。コンバータの
始動もしくは開始の際、第２の物質混合物は即座に加え
ずに、エネルギーを供給する第１の部分反応が安定化し
かつコンバータがその運転温度に加熱された際に初めて
加えることができる。この開始時間には、装入される物
質の容量は少ない。それというのも、第２の部分反応の
反応パートナーはなお一緒に供給されないからである。
それにより、エネルギー密度は低い。それというのも、
小さな容量により圧力もまた低いからである。しかし、
既に述べたように、高温は、圧力、反応表面積及びエネ
ルギー密度の相互に正確に合わせられた関係から生じ
る。更に、反応の部分成分の容量を、それが混合領域に
おける流動関係に直接影響を及ぼすことなく変化させる
ことは不可能である。

しかし、極めて高い流速で貫流される混合領域は、既
に述べたように、第１の部分反応が既に混合領域内では
なく、引き続いた反応領域内で初めて突然の反応を生
じ、その結果プラズマ様状態を生じる極めて高い温度を
もたらすための前提条件である。従って、この部分反応
の分離は、混合領域に引き続いた、低い流速で貫流され
る反応領域内でプラズマ様状態を安定かつ一定に発生さ
せるための前提条件である。この場合、機械工学におけ
る強制制御におけるように、化学反応（第１の部分反
応）は、強制的遅延を伴って突然の反応を惹起する。こ
の強制制御された化学反応により、エネルギー密度は意
図的に変化せしめられる。この反応の強制制御は、反応
のエネルギー密度の制御性、ひいては反応の制御可能性
をもたらす。

全反応を２つの部分反応に分割することにより、安い
費用で、なお存在する、従ってなお分解されていない装
入物質の検出が従来公知の手段ではもはや不可能である
程の高さである装入物質のための分解率が達成される。
この高い分解率は、第２の部分反応の際に装入物質に配
合される転化物質の添加により達成される。

このことを１つの例で説明する：高い熱的安定性を有
する物質である装入物質、テトラフルオロメタンに、メ
タンを配合する。混合関係は、テトラフルオロメタン内
に結合されたフッ素原子に対して、メタンに結合された
水素原子が僅かに過剰に存在するように選択する。今
や、この混合物が混合領域に引き続いた、低い流速で貫
流され、かつ第１の部分反応により相応して十分に高い
温度が発生せしめられた反応領域に到達すると、その際
熱分解だけでなくまた化学反応も起こる。メタンの遊離
する水素は、装入物質のテトラフルオロメタンのフッ素
と反応する。熱的にそれほど安定でないメタン分子は、
数ミリ秒内で熱いプラズマ様領域内で分解される。混合
領域内への供給前のメタン及び／又はテトラフルオロメ
タンの付加的予熱は、この分解を促進する。メタンは水
素をいわゆる遊離ラジカルとして遊離する。この遊離し
たラジカル水素は、熱反応に加えてテトラフルオロメタ
ンを分解する。第２の部分反応の２つの反応パートナ
ー、この実施例ではテトラフルオロメタンとメタンの、
第２の部分反応の混合領域内での十分な混合により、第
１の部分反応におけると同様に、両者の反応パートナー
の間に最大可能な反応表面積が形成される。それによ
り、該混合物が、極めて高い温度が支配する、混合領域
に引き続いた反応領域内に侵入すると、数ミリ秒の範囲
内でメタンの水素とテトラフルオロメタンのフッ素の間
の完全な反応が発生することができる。

反応が行われる過圧は、化学的転化を付加的に促進す
る。それというのも、過圧は高い密度をかつ高い密度は
反応パートナー間の短い距離を意味するからである。短
い距離は急速な反応を意味する。反応速度は、プロセス
技術から知られているように、圧力と指数関係で上昇す
る。フッ素と水素の間の前記の反応が第１の部分反応か
ら発生する熱エネルギーを消費するにもかかわらず、そ
れでもなお平行して進行する第１の部分反応によりプラ
ズマ様状態は一定に保持される。

コンバータの相応する構成、特に種々の混合領域の相
応する配置により、低い流速で貫流される反応領域に第
１と第２の部分反応の間の可能な限り大きな表面積も形
成される。反応領域内においては、流速は混合領域にお
けるよりも著しく低い。従って、第２の部分反応の変化
は不利には作用しない。第１の部分反応の反応生成物、
プラズマ様領域、及び第２の部分反応の反応パートナー
の間の大きな表面積は、第２の部分反応の反応パートナ
ーへの急速な熱伝播を生じる。

既に述べたように、第１の部分反応は、極めて高い温
度を有するプラズマ様状態を生じる。プラズマ様状態で
発生する熱エネルギーは、その大部分が輻射熱として放
出され、その伝播は周知のように光速で行われる。この
放出熱を高い温度レベルに保持するために、この熱が放
出される容積は極めて小さいべきである。

前記の過程において、最大の難点は、極めて高い流速
で貫流され、かつ第１のエネルギーを供給する部分反応
の混合領域を正確に構成することである。全反応にとっ
ては、第１の反応パートナーの間の化学反応が既に混合
領域内で起こらないことが最も重要である。それによ
り、発生する熱量は、比較的長い時間帯に亙ってかつ大
きな容積に放出される、このことは達成される温度の低
下を惹起することになる。従って、まさに、即座の反応
のために予熱、最適な混合及び圧力が要求される混合領
域においては、例えば反応領域における圧力変動の際の
圧力降下が混合領域に波及することは阻止されるべきで
ある。

以下に記載の図面には、本発明による方法を実施する
ためのコンバータ１が示されている。

第１図は、直立した直角な切断面を有するコンバータ
１を示しているので、コンバータ１の内部構造を見るこ
とができる。該コンバータ１は、主反応室121及び主反
応の反応生成物のための流出ノズル13を有する。コンバ
ータ１のヘッド11には、第１のガス混合物のための供給
ユニット21、22、23、24及び第２のガス混合物のための
供給ユニット31、32、33、34、35、36、37が存在する。
４又は７個の供給ユニットのそれぞれ示された数は単に
１例として示されているに過ぎず、そのままその都度よ
り多い又はまたより少ない供給ユニットが存在してもよ
い。例えば点線で示された領域111では、前記の主反応
が行われる。有利には、、コンバータ１のヘッド11、本
体12及び流出ノズル13は、セラミックライニングを有す
る外部金属材料からなる。

第２図には、供給ユニット21が拡大された尺度で示さ
れている。供給ユニット31は同一の構造を有しているの
で、供給ユニット21の以下の詳細な説明は供給ユニット
31にも当てはまる。図面には、上に第１の反応パートナ
ー、例えばメタンのための供給導管211、及びその下に
第２の反応パートナー、例えば空気のための供給導管21
2が示されている。第２の反応パートナーは、第１の反
応パートナーの供給針214と、供給ユニット21のケーシ
ング210との間のジャケット状の中間室213に供給され
る。針214に一体化された又は他の方法で固定された絞
り215を介して、既に両者の反応パートナーの合流前に
乱流が発生せしめられる。この乱流は次いで、第２図に
おいて下に向かって、極めて高い流速で貫流される混合
流路216内に伝播する。絞り215の代わりに、乱流を発生
させるための１つ以上の別の手段を選択することもでき
る。

第1a図において、コンバータ１は、本体12内に予熱流
路122を有する第１図に基づくコンバータ１が示されて
いる。この予熱流路122内では、一方又は両者の反応パ
ートナーを予熱することができ、それにより反応力及び
反応準備が高められる。供給ユニット21に予熱された反
応パートナーを供給する場合には、乱流は既に反応パー
トナーが混合される前に生じなければならない。

第２図に示された混合流路216は、相応する表面構造
を有する管状流路である。このような管状の、極めて高
い流速で貫流される混合流路は、製作技術上極めて簡単
に製造されるべきである。しかしながら、それには流動
技術的限界が設定される。管状混合流路216の代わり
に、その他の形も可能である。単に、流れが極めて高い
流速を有し、かつ渦流又は鎮静帯域の内部で必要な流速
の低下が生じる領域が存在しないことが保証されるべき
でる。この流速の低下は、既に前記に述べた早すぎる反
応を惹起することになる。

両者の反応パートナーの合流は、極めて高い流速で貫
流されるリング状間隙215a内で行われる。

第３図は、第１の部分反応の反応パートナーのための
極めて高い流速で貫流される混合流路216を有する供給
ユニット21及び低い流速で貫流される反応領域217への
移行部並びに第２の部分反応の反応パートナーのための
極めて高い流速で貫流される混合流路316を有する供給
ユニット31及び低い流速で貫流される反応領域317への
移行部を示す。

これらの両者の並列して示された供給ユニット21,31
は、また第3a図に示されているように、互いに相互に一
定の傾斜角度で配置されていてもよい。このことは主反
応のための両者の部分反応の混合に好ましく影響する。
第3a図は、第１図と同様に、第１及び第２の部分反応の
２つの部分反応領域217,317を示す。この場合には、部
分反応領域217,317は、それらが球セグメント状に低い
流速で貫流される主反応領域111に開口するように配置
されている。そのことにより、主反応又は転化反応の際
に部分反応の一層良好なオーバラップ、ひいては良好な
混合が生じる。この場合、低い流速で貫流される主反応
領域111内に、全反応が主に行われる中心点が形成され
る。

第1b図には、パイロット装置４を有するコンバータ１
が示されている。パイロット装置４は、流路43により主
反応室121と接続されておりかつコンバータ１の運転開
始の際に図示されていない点火装置により、供給ユニッ
ト21〜24を経て流入するエネルギーを供給する第１のガ
ス混合物の確実な点火のために役立つ。該パイロット装
置４は、点火ガスのための供給導管41、少なくとも１つ
の図示されていない点火装置を有する点火室42、及び主
反応室121に開口する流路43からなる。

コンバータ１の運転中に、パイロット装置４は主反応
生成物を連続的に監視するために、反応室121からのガ
ス取出しのために役立つ。しかしながら、該パイロット
装置４を介して、また主反応に関与する別の反応パート
ナーを供給することもできる。

前記のコンバータ１の運転の際には、従来の技術的手
段と比較して極端に高い一定の安定な転化率が生じる。
同時に、エネルギー費用及び装置経費は著しく廉価にな
る。従って、このことはまたコンバータ１が可能最低限
の外部表面積、ひいては外部表面からの対流及び輻射に
よる最少の熱損失を有するためにもたらされることであ
る。

符号の説明１コンバータ 11 ヘッド 111主反応領域 12 本体 121 主反応室 122 予熱流路 13 流出ノズル 23 第１のガス混合物のために供給ユニット 210 ケーシング 211 供給導管 212 供給導管 213 中間室 214 供給針 215 絞り 215a リング状間隙 216 混合流路 217 部分反応領域 22,23,24 供給ユニット 31 第２のガス混合物のための供給ユニット 316 混合領域 317 部分反応領域 32〜37 供給ユニット４パイロット装置 41 供給導管 42 点火室 43 流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｂ０９Ｂ 3/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３ＺＺＡＢＺＡＢ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 19/00 A62D 3/00 F23G 7/00 F23G 7/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】転化反応のためのエネルギーを発生するた
めの、発熱反応を生じる反応パートナーを有する少なく
とも１つの前処理工程と、転化反応を行う少なくとも１
つの引き続いての主処理工程とからなる、プラズマ又は
プラズマ様熱ガス内で流動性又は流動性状態に転化可能
な化合物（装入物質）、特に有機又は錯形成毒性化合物
を低分子量の有機又は無機化合物に化学熱的に転化する
方法において、前処理工程で比較的小さい横断面積を有
する混合領域内で反応パートナーの流速が両者の反応パ
ートナーの可能な反応前面の伝播速度より大きく、それ
により過圧下にありかつ発熱物質混合物を形成する反応
パートナーの完全な混合が混合領域内で行われ、その際
該混合物は既に混合領域内で反応することができず、混
合領域の末端部で流動横断面積の拡大により引き起こさ
れた流速の低下に基づき、両者の反応パートナーが過圧
に相応して高い反応速度及びエネルギー密度で第１の部
分反応において反応し、かつ主処理工程で、装入物質及
び転化物質からなる第２の転化されるべき物質混合物
が、転化のために必要なエネルギーを高い温度及び圧力
状態で存在する第１の部分反応の反応生成物との混合に
より該反応生物から得ることを特徴とする、流動性化合
物を化学熱的に転化する方法。
【請求項２】第１の処理工程とほぼ平行して進行する、
第２の物質混合物のための前処理工程を有し、該工程
は、同様に過圧下にある装入物質と転化物質との完全な
混合が行われるが、但し第２の物質反応を行うことがで
きない混合段階を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】第２の前処理工程の混合段階で又はその終
了時に既に部分反応を行う、請求項２記載の方法。
【請求項４】第１の物質混合物が燃料及び酸素担体から
なるガス混合物であり、かつ第２の物質混合物が装入物
質及び同じ又は別の燃料からなるガス混合物である、特
に化学的に安定な化合物を分解するための、請求項２又
は３記載の方法。
【請求項５】反応生成物のための排出ノズル（13）を有
する主反応室（121）と、第１のガス混合物を反応室（1
21）に供給するための少なくとも１つの第１の供給ユニ
ット（21）と、第２のガス混合物を供給するための少な
くとも１つの第２の供給ユニットとを有する、請求項１
から４までのいずれか１項記載の方法を実施するコンバ
ータにおいて、各供給ユニット（21）がプラズマ又はプ
ラズマ様熱ガス混合物を形成するガスを別々に供給する
ための供給部分（211,212,213,215）と、混合領域とし
て役立ちかつ主反応室（121）に開口する混合流路（21
6）とからなり、その際その相応して小さく選択された
横断面積に基づき混合流路（216）内のガス混合物の流
速がガス混合物の可能な反応前面の伝播速度よりも高い
ことを特徴とする、流動性化合物を化学熱的に転化する
コンバータ。
【請求項６】コンバータ（１）のヘッド部分（11）が球
冠の形を有し、かつ流出ノズル（13）がほぼヘッド部分
（11）の反対側に配置されている、請求項５記載のコン
バータ。
【請求項７】コンバータヘッド（11）内に配置された供
給ユニット（21,31）の混合流路（216,316）が半径方向
に延びており、かつ混合流路（216,316）の軸線がほぼ
主反応室（121）の交点で交差している、請求項６記載
の装置。
【請求項８】第１のガス混合物のための供給ユニット
（21〜24）がコンバータヘッド（11）の上にある外側の
円にかつ第２のガス混合物のための供給ユニット（31〜
37）が内側の円にある、請求項６又は７記載のコンバー
タ。
【請求項９】流入する第１のガス混合物を点火するため
に反応室（121）にパイロット装置（４）を有する、請
求項５から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】パイロット装置（４）が供給導管（4
1）、少なくとも１つの点火装置を有する点火室（42）
及び流路（43）からなり、その際流路（43）が反応室
（121）に開口している、請求項９記載のコンバータ。
【請求項１１】パイロット装置（４）が点火工程の終了
後及びコンバータの運転中にガス分析のための反応室
（121）からのガス取出しのために役立つ、請求項９又
は10記載のコンバータ。
【請求項１２】コンバータ（１）が反応室（121）のセ
ラミックライニングを有する金属ジャケットからなる、
請求項５から11までのいずれか１項記載のコンバータ。
【請求項１３】１種以上のガスを予熱するための予熱流
路（122）を有する、請求項５から12までのいずれか１
項記載のコンバータ。