JP5668045B2 - インジェクターアッセンブリ、化学反応装置、および化学プロセス - Google Patents
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Description
Cavg=追加の成分が結果として得られる成分ストリーム12と完全に混合されていることを仮定した、問われているポイントにおける追加の成分の平均濃度;
C1=断面面積に跨って間隔をあけて置かれた約1000の位置の各々における追加の成分の実際の濃度;
A=問われているポイントにおける反応装置導管16の断面面積
である。
発明を更に描写するためにこの予言的な例が提供される。
Cavg=0.07で、追加の酸素ガスが結果として得られる反応物ストリーム12と完全に混合されていることを仮定した、問われているポイントにおける追加の酸素の平均濃度;
C1は0から1の範囲で、断面面積Aに跨って間隔をあけて置かれた約1000の位置において決定された追加の酸素の実際の濃度;
A=38.5平方インチで、問われているポイントにおける反応装置導管16の断面面積である。
Claims (20)
- ガス状のハロゲン化チタンと酸素とを反応させ、酸化チタン粒子を製造する化学反応装置であって、
反応装置導管であって、前記反応装置導管は、第1の部分及び第2の部分を含み、前記第1及び第2の部分の各々は、上流端部と、下流端部と、前記上流端部と下流端部との間に配置された反応装置導管開口部を規定する反応装置導管壁とを有する反応装置導管であり、前記反応装置導管はそれを通して成分の流れを導くことができる前記反応装置導管と、
前記成分の流れの中に追加の成分を注入し、ナタリー数が0.5又はそれ以下である結果としての成分流れを提供するためのインジェクターアセンブリであって、前記ナタリー数は、前記追加の成分が前記成分流れに対して注入される場所から前記反応装置導管の直径の3倍に相当する距離だけ下流において決定され、前記インジェクターアセンブリは、前記反応装置導管の第1の部分の下流端部と前記反応装置導管の第2の部分の上流端部との間に配置され、前記反応装置導管の前記第1の部分及び第2の部分を相互に流体的に結合するものであるインジェクターアセンブリと
を有し、
前記結果としての成分流れに対応する前記ナタリー数は、
Cavgは、前記追加の成分が前記成分流れに注入される場所から前記反応装置導管の直径の3倍の距離だけ下流にある位置における、前記追加成分の平均理論濃度であり、
C1は、前記追加の成分が前記成分の流れに注入される場所から前記反応装置導管の直径の3倍だけ下流にある位置における、前記反応装置導管の断面にわたるおよそ1000以上の離間された場所における前記追加の成分の実際の濃度であり、
Aは、前記追加の成分が前記成分の流れに注入される場所から前記反応装置導管の直径の3倍だけ下流にある位置における前記反応装置導管の断面積である
化学反応装置。
- 請求項1の化学反応装置であって、前記反応装置導管はさらに、前記反応装置導管の、前記第1の部分の下流端部と前記第2の部分の上流端部との間に配置された反応装置導管開口部を規定する反応装置導管壁を含む化学反応装置。
- 請求項2の化学反応装置であって、前記インジェクターアセンブリは、上流端部と、下流端部と、インジェクター導管の上流端部と下流端部との間に配置されたインジェクター導管壁とを含み、
前記インジェクター導管壁は、インジェクター導管開口部を規定し、前記インジェクター導管開口部は、前記反応装置導管の第1の部分及び第2の部分の前記導管開口部と整列し、且つ、それらと流体的に連通するものであり、
前記インジェクター導管壁は、当該壁を通って延びかつ前記反応装置導管における前記成分流れの中に前記追加の成分を横方向に注入するように形成された少なくとも1つのポートを含むことを特徴とする化学反応装置。
- 請求項3の化学反応装置であって、前記インジェクターアセンブリはさらに、追加の成分の源と、インジェクター導管壁の断面周囲部に沿って前記インジェクター導管壁の外側の周りに延びる外側チャンバーとを含み、前記外側チャンバーは、前記少なくとも1つのポートと流体連通し、前記追加成分の源とからの追加成分を受けるための入口を有する化学反応装置。
- 請求項4の化学反応装置であって、前記インジェクター導管壁は、当該壁を通って延びる複数のポートを有し、前記外側チャンバーは、前記複数のポートの各々と流体連通する化学反応装置。
- 請求項5の化学反応装置であって、前記インジェクターアセンブリはさらに、前記インジェクター導管と前記外側チャンバーとの間に配置されたスペーサー板を含み、前記スペーサー板は、前記複数のポートと前記外側チャンバーとの間に配置された通路を含み、前記複数の通路の各々は、対応するポートと前記外側チャンバーとをお互いに流体的に連結する化学反応装置。
- 請求項6の化学反応装置であって、前記外側チャンバーは、前記インジェクター導管壁の外側の周りに且つインジェクター導管の断面周囲部に沿い、かつ、前記反応装置導管の長手軸にほぼ直交している方向に前記スペーサー板の周りに延びる導管である化学反応装置。
- 請求項4の化学反応装置であって、前記インジェクターアセンブリは、前記外側チャンバーの中に前記追加成分を受け入れるように形成され、その際その受け入れ態様は、前記追加成分を前記外側チャンバーを通って旋回せしめる態様であるところの化学反応装置。
- 請求項3の化学反応装置であって、前記少なくとも1つのポートは、1.6cmの直径を有する化学反応装置。
- 請求項9の化学反応装置であって、前記追加の成分は、0.189kg/秒の速度で注入され、結果としての成分ストリームの流れの割合は、2.5kg/秒である化学反応装置。
- 請求項3の化学反応装置であって、さらに第3の反応装置導管を有し、かつ、前記第3の反応装置導管と前記第2の反応装置導管との間に配置された第2のインジェクター導管とを有する化学反応装置。
- 請求項1の化学反応装置であって、前記化学反応装置は、結果としての成分ストリームが、前記反応装置導管を通って、少なくとも30.5m/秒〜244m/秒の速度で流れをもたらすように設計されている化学反応装置。
- 請求項1の化学反応装置であって、前記結果としての成分ストリームのナタリー数は、0.3又はそれより小さいことを特徴とする化学反応装置。
- チタン酸化物を製造する方法であって、
ガス状のハロゲン化チタン及び酸素を反応装置の導管の第1の反応領域へ導入し、前記ハロゲン化チタン及び酸素が反応物ストリームとして前記反応装置導管の長手軸に沿って導管を通って流れるようにするステップと、
ガス状ハロゲン化チタン及び酸素及びそれらの混合物から選ばれた追加の成分を、前記第1の反応領域の下流にある、前記反応装置導管の第2の反応領域へ導入するステップであって、前記追加成分は、前記反応装置導管の断面周辺部の周りに、間をおいて配置された複数のポートから前記反応物ストリームの中へ、結果としての成分ストリームが0.5あるいはそれ以下のナタリー数を有するように横方向に注入され、ここに前記ナタリー数は、前記追加成分が前記成分ストリームの内部へ注入される場所から前記反応装置導管の3倍の距離だけ下流側の位置で決定されるものであるステップと、
前記ハロゲン化チタンと酸素とを、前記反応装置導管の前記第1及び/又は第2反応領域において気相で反応せしめ、チタン酸化物粒子とガス状反応生成物を形成するステップと、
前記チタン酸化物粒子を前記ガス状反応生成物から分離するステップと
を有し、
前記結果としての成分流れに対応する前記ナタリー数は、
Cavgは、前記追加の成分が前記成分流れに注入される場所から前記反応装置導管の直径の3倍の距離だけ下流にある位置における、前記追加成分の平均理論濃度であり、
C1は、前記追加の成分が前記成分の流れに注入される場所から前記反応装置導管の直径の3倍だけ下流にある位置における、前記反応装置導管の断面にわたるおよそ1000以上の離間された場所における前記追加の成分の実際の濃度であり、
Aは、前記追加の成分が前記成分の流れに注入される場所から前記反応装置導管の直径の3倍だけ下流にある位置における前記反応装置導管の断面積である
チタン酸化物を製造する方法。
- 請求項14の方法であって、前記結果としての成分ストリームのナタリー数は0.3かそれ以下である請求項14の方法。
- 請求項14の方法であって、前記追加成分は、外側チャンバーから前記反応装置導管における前記複数のポートに導かれるものであり、前記外側チャンバーは、前記反応装置導管の長手軸に少なくとも概略直交する方向において、前記反応装置導管の外側に、当該導管の断面周辺部に沿って延びる導管である方法。
- 請求項16の方法であって、前記追加成分を前記外側チャンバーを通って、前記外側チャンバーの長手方向軸に沿って渦巻き運動させるステップを有する方法。
- 請求項14の方法であって、前記追加成分は、追加のハロゲン化チタンである方法。
- 請求項18の方法であって、前記反応装置導管の前記第1及び第2の反応領域に導入されるハロゲン化チタンは、四塩化チタンである方法。
- ガス状のハロゲン化チタンと酸素とを反応させ、酸化チタン粒子を製造する化学反応装置であって、
反応装置導管であって、前記反応装置導管は、第1の部分及び第2の部分を含み、前記第1及び第2の部分の各々は、上流端部と、下流端部と、前記上流端部と下流端部との間に配置された反応装置導管開口部を規定する反応装置導管壁とを有する反応装置導管であり、前記反応装置導管はそれを通して成分の流れを導くことができる前記反応装置導管と、
前記成分の流れの中に追加の成分を注入し、ナタリー数が0.5又はそれ以下である結果としての成分流れを提供するためのインジェクターアセンブリであって、前記ナタリー数は、前記追加の成分が前記成分流れに対して注入される場所から前記反応装置導管の直径の3倍に相当する距離だけ下流において決定され、前記インジェクターアセンブリは、前記反応装置導管の第1の部分の下流端部と前記反応装置導管の第2の部分の上流端部との間に配置され、前記反応装置導管の前記第1の部分及び第2の部分を相互に流体的に結合するものであるインジェクターアセンブリと
を有し、
前記結果としての成分流れに対応する前記ナタリー数は、
Cavgは、前記追加の成分が前記成分流れに注入される場所から前記反応装置導管の直径の3倍の距離だけ下流にある位置における、前記追加成分の平均理論濃度であり、
C1は、前記追加の成分が前記成分の流れに注入される場所から前記反応装置導管の直径の3倍だけ下流にある位置における、前記反応装置導管の断面にわたる複数の離間された場所における前記追加の成分の実際の濃度であり、
Aは、前記追加の成分が前記成分の流れに注入される場所から前記反応装置導管の直径の3倍だけ下流にある位置における前記反応装置導管の断面積である
化学反応装置。
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