JP6854541B1 - Spray thermal decomposition device and spray thermal decomposition method - Google Patents

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Abstract

【課題】原料液滴を加熱分解させて製品である微粒子の品質を一定に維持しつつ、当該微粒子の量産が可能である噴霧熱分解装置を提供する。【解決手段】原料液滴を加熱、分解させる反応炉11と、この反応炉11の上部に配置され、原料液滴を反応炉11内に噴霧する複数の噴霧器13と、反応炉11の外周部に配置され、反応炉11を加熱する加熱部15と、を備え、反応炉11は、断面が長方形の四角筒状であるセラミックス製の側壁部14を有し、当該側壁部14が加熱部15によって加熱されることで反応炉11内の温度が昇温し、複数の噴霧器13は、反応炉11の側壁部14における長辺の延びる方向に沿って一列に配列されている、噴霧熱分解装置100。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spray thermal decomposition apparatus capable of mass-producing the fine particles while maintaining a constant quality of the fine particles which are products by thermally decomposing the raw material droplets. SOLUTION: A reaction furnace 11 for heating and decomposing raw material droplets, a plurality of sprayers 13 arranged above the reaction furnace 11 and spraying the raw material droplets into the reaction furnace 11, and an outer peripheral portion of the reaction furnace 11. The reactor 11 has a ceramic side wall portion 14 having a rectangular tubular shape and the side wall portion 14 is a heating portion 15. The temperature inside the reactor 11 rises as a result of being heated by, and the plurality of atomizers 13 are arranged in a row along the extending direction of the long side of the side wall portion 14 of the reactor 11. 100. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、噴霧熱分解装置及び噴霧熱分解方法に関する。更に詳しくは、製品である微粒子を量産可能な噴霧熱分解装置及び噴霧熱分解方法に関する。 The present invention relates to a spray pyrolysis apparatus and a spray pyrolysis method. More specifically, the present invention relates to a spray pyrolysis apparatus and a spray pyrolysis method capable of mass-producing fine particles as products.

従来、電池材料、磁性体、各種触媒、超電導材料、セラミックスなどの各種材料を取り扱う分野では、液相合成をすることにより高性能化した微粒子を得ることが図られており、高性能化した微粒子を得るものとして、小型の噴霧熱分解装置、燃焼ガスを用いた噴霧熱分解装置などが知られている。 Conventionally, in the field of handling various materials such as battery materials, magnetic materials, various catalysts, superconducting materials, and ceramics, it has been attempted to obtain high-performance fine particles by liquid phase synthesis, and high-performance fine particles have been obtained. A small spray pyrolysis device, a spray pyrolysis device using a combustion gas, and the like are known.

具体的には、小型の噴霧熱分解装置としては、原料溶液を所定温度の反応室に導入噴霧し、熱分解してセラミックス粉体を製造する装置が知られている(特許文献1参照)。この特許文献1の噴霧熱分解装置では、噴霧器、反応室と、反応室を包囲する加熱手段とを備えており、加熱手段が、検温手段を備えた複数の加熱器を有するものとなっている。 Specifically, as a small spray pyrolysis apparatus, there is known an apparatus in which a raw material solution is introduced and sprayed into a reaction chamber at a predetermined temperature and pyrolyzed to produce ceramic powder (see Patent Document 1). The spray thermal decomposition apparatus of Patent Document 1 includes a sprayer, a reaction chamber, and a heating means surrounding the reaction chamber, and the heating means includes a plurality of heaters provided with a temperature measuring means. ..

また、燃焼ガスを用いた噴霧熱分解装置としては、原料液滴を噴霧する噴霧器、この噴霧器から噴霧された原料液滴を、高温雰囲気下で加熱分解させる円筒状の反応炉、熱風を通過させる通風部、及び、この通風部から排出された熱風を再度加温させるための循環ファンを備えるものが知られている(特許文献2参照)。 Further, as a spray pyrolysis device using combustion gas, a sprayer that sprays raw material droplets, a cylindrical reactor that heats and decomposes the raw material droplets sprayed from the sprayer in a high temperature atmosphere, and hot air are passed through. It is known that a ventilation section and a circulation fan for reheating the hot air discharged from the ventilation section are provided (see Patent Document 2).

特開平05−253469号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 05-253469 特開2014−121704号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-121704

しかしながら、特許文献1では、反応処理が可能な原料液滴の単位当たりの量に限界があり、比較的小規模の生産であれば問題ないが、製品である微粒子の量産を効率的に行うという点においては未だ改良の余地があった。 However, in Patent Document 1, there is a limit to the amount of raw material droplets capable of reaction treatment per unit, and there is no problem in relatively small-scale production, but it is said that mass production of fine particles as products is efficiently performed. There was still room for improvement in terms of points.

特許文献2では、反応炉内で800℃以上の高温のガスによる反応を行わせる場合、長時間の運転が困難になることがある。具体的には、特許文献2の噴霧熱分解装置は、高温のガスを循環させるものであるが、反応炉において800℃以上の高温の反応を行わせるには、反応炉内に800℃以上の高温のガス(例えば、1000℃以上のガス)を供給する必要がある。しかし、この場合、ガスを循環させるための循環ファンが高温のガスに耐えられなくなり、長期間の使用が困難になることがある。 In Patent Document 2, when the reaction is carried out with a gas having a high temperature of 800 ° C. or higher in the reaction furnace, it may be difficult to operate for a long time. Specifically, the spray pyrolysis apparatus of Patent Document 2 circulates a high-temperature gas, but in order to carry out a high-temperature reaction of 800 ° C. or higher in the reactor, the temperature is 800 ° C. or higher in the reactor. It is necessary to supply a high temperature gas (for example, a gas having a temperature of 1000 ° C. or higher). However, in this case, the circulation fan for circulating the gas cannot withstand the high temperature gas, and it may be difficult to use it for a long period of time.

このようなことから、得られる製品(微粒子)の品質が一定であり、原料液滴の単位時間当たりの処理量が多く、製品を量産可能な噴霧熱分解装置の開発が切望されていた。 For these reasons, the quality of the obtained product (fine particles) is constant, the amount of raw material droplets processed per unit time is large, and the development of a spray pyrolysis apparatus capable of mass-producing products has been eagerly desired.

本発明は、上述のような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、得られる製品(微粒子)の品質が一定であり、原料液滴の単位時間当たりの処理量が多く、製品を量産可能な噴霧熱分解装置及び噴霧熱分解方法を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, the quality of the obtained product (fine particles) is constant, the amount of raw material droplets processed per unit time is large, and the product The present invention provides a spray pyrolysis apparatus and a spray pyrolysis method capable of mass production.

本発明により、以下の噴霧熱分解装置及び噴霧熱分解方法が提供される。 The present invention provides the following spray pyrolysis apparatus and spray pyrolysis method.

[1] 原料液滴を加熱、分解させる反応炉と、
前記反応炉の上部に配置され、前記原料液滴を前記反応炉内に噴霧する複数の噴霧器と、
前記反応炉の外周部に配置され、前記反応炉を加熱する加熱部と、を備え、
前記反応炉は、断面が長方形の四角筒状であるセラミックス製の側壁部を有し、当該側壁部が前記加熱部によって加熱されることで前記反応炉内の温度が昇温し、
複数の前記噴霧器は、前記反応炉の前記側壁部における長辺の延びる方向に沿って一列に配列されている、噴霧熱分解装置。
[1] A reactor that heats and decomposes raw material droplets,
A plurality of atomizers arranged above the reactor and spraying the raw material droplets into the reactor.
A heating unit, which is arranged on the outer peripheral portion of the reactor and heats the reactor, is provided.
The reactor has a ceramic side wall portion having a rectangular tubular cross section, and the side wall portion is heated by the heating portion to raise the temperature inside the reaction furnace.
A spray thermal decomposition apparatus in which the plurality of atomizers are arranged in a row along the extending direction of a long side in the side wall portion of the reactor.

[2] 前記反応炉の前記側壁部が、ムライト、アルミナ、石英ガラス、炭化珪素、または、窒化珪素からなる、前記[1]に記載の噴霧熱分解装置。 [2] The spray pyrolysis apparatus according to the above [1], wherein the side wall portion of the reaction furnace is made of mullite, alumina, quartz glass, silicon carbide, or silicon nitride.

[3] 全ての前記噴霧器は、前記反応炉における前記側壁部の一対の長辺の間の中央部に位置する、前記[1]または[2]に記載の噴霧熱分解装置。 [3] The spray pyrolysis apparatus according to the above [1] or [2], wherein all the sprayers are located in the central portion between a pair of long sides of the side wall portion in the reaction furnace.

[4] 隣り合う前記噴霧器の間の距離は、50〜500mmである、前記[1]〜[3]のいずれに記載の噴霧熱分解装置。 [4] The spray pyrolysis apparatus according to any one of [1] to [3], wherein the distance between adjacent sprayers is 50 to 500 mm.

[5] 前記噴霧器のそれぞれには、前記原料液滴を貯留する原料貯留タンクに連結された1つの供給路から分岐した分岐路がそれぞれ接続されている、前記[1]〜[4]のいずれかに記載の噴霧熱分解装置。 [5] Any of the above [1] to [4], each of the atomizers is connected to a branch path branched from one supply path connected to the raw material storage tank for storing the raw material droplets. The spray pyrolysis apparatus described in Crab.

] 前記反応炉は、その内部の温度が、500〜1500℃である、前記[1]〜[5]のいずれかに記載の噴霧熱分解装置。 [ 6 ] The spray pyrolysis apparatus according to any one of [1] to [5] above, wherein the reaction furnace has an internal temperature of 500 to 1500 ° C.

] 前記[1]〜[]のいずれかに記載の噴霧熱分解装置を用いて原料液滴を加熱、分解して微粒子を作製する前記原料液滴の噴霧熱分解方法であって、
前記反応炉内に平均粒子径が0.1〜10μmの前記原料液滴を噴霧し、
前記原料液滴を前記反応炉内で、500〜1500℃に加熱、分解し、
前記原料液滴の処理量を、4〜30L/時間とする、噴霧熱分解方法。
[ 7 ] A method for spraying thermal decomposition of raw material droplets, wherein the raw material droplets are heated and decomposed using the spray thermal decomposition apparatus according to any one of [1] to [ 6] to produce fine particles.
The raw material droplets having an average particle size of 0.1 to 10 μm are sprayed into the reaction furnace.
The raw material droplets are heated and decomposed at 500 to 1500 ° C. in the reaction furnace.
A spray pyrolysis method in which the processing amount of the raw material droplets is 4 to 30 L / hour.

] 隣り合う前記噴霧器の間の距離を50〜500mmとし、前記噴霧器における前記原料液滴の噴霧角度を、20〜90°とする、前記[]に記載の噴霧熱分解方法。


[ 8 ] The spray thermal decomposition method according to [7 ], wherein the distance between adjacent sprayers is 50 to 500 mm, and the spray angle of the raw material droplets in the sprayer is 20 to 90 °.


本発明の噴霧熱分解装置は、原料液滴を加熱分解させて製品となる微粒子の品質を一定に維持しつつ、当該微粒子の量産が可能であるという効果を奏するものである。 The spray pyrolysis apparatus of the present invention has the effect of being able to mass-produce the fine particles while maintaining the quality of the fine particles as a product by heating and decomposing the raw material droplets.

本発明の噴霧熱分解方法によれば、原料液滴を加熱分解させて製品となる微粒子の品質を一定に維持することができ、当該微粒子の量産が可能であるという効果を奏するものである。 According to the spray thermal decomposition method of the present invention, it is possible to heat-decompose the raw material droplets to maintain the quality of the fine particles as a product at a constant level, and it is possible to mass-produce the fine particles.

本発明の噴霧熱分解装置の一の実施形態を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically one Embodiment of the spray thermal decomposition apparatus of this invention. 本発明の噴霧熱分解装置の反応炉を上方から模式的に見た説明図である。It is explanatory drawing schematically as seen from above the reactor of the spray pyrolysis apparatus of this invention. 噴霧熱分解装置の反応炉を上方から模式的に見た説明図である。It is explanatory drawing which looked at the reactor of the spray pyrolysis apparatus schematically from above.

以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。即ち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に属することが理解されるべきである。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments. That is, it is understood that, as long as the gist of the present invention is not deviated, those which have been appropriately modified, improved, etc. to the following embodiments based on the ordinary knowledge of those skilled in the art also belong to the scope of the present invention. Should be.

(1)噴霧熱分解装置:
本発明の噴霧熱分解装置の一の実施形態は、図1に示す噴霧熱分解装置100である。この噴霧熱分解装置100は、原料液滴10を加熱、分解させる反応炉11と、この反応炉11の上部に配置され、原料液滴10を反応炉11内に噴霧する複数の噴霧器13と、反応炉11の外周部に配置され、反応炉11を加熱する加熱部15と、を備えている。そして、反応炉11は、断面が長方形の四角筒状であるセラミックス製の側壁部14を有し、当該側壁部14が加熱部15によって加熱されることで反応炉11内の温度が昇温し、複数の噴霧器13は、反応炉11の側壁部14における長辺の延びる方向に沿って一列に配列されているものである。
(1) Spray pyrolysis device:
One embodiment of the spray pyrolysis apparatus of the present invention is the spray pyrolysis apparatus 100 shown in FIG. The spray thermal decomposition apparatus 100 includes a reaction furnace 11 that heats and decomposes the raw material droplets 10, a plurality of sprayers 13 that are arranged above the reaction furnace 11 and spray the raw material droplets 10 into the reaction furnace 11. It is arranged on the outer peripheral portion of the reaction furnace 11 and includes a heating unit 15 for heating the reaction furnace 11. The reaction furnace 11 has a side wall portion 14 made of ceramics having a rectangular tubular shape in cross section, and the side wall portion 14 is heated by the heating portion 15 to raise the temperature inside the reaction furnace 11. The plurality of atomizers 13 are arranged in a row along the extending direction of the long side of the side wall portion 14 of the reactor 11.

この噴霧熱分解装置100は、原料液滴10を加熱、分解させて製品となる微粒子の品質を一定に維持しつつ(例えば、平均粒子径を小さくすることができ)、当該微粒子の量産が可能である。従来、平均粒子径の小さな微粒子(製品)を作製する要望があり、更には、当該微粒子を量産する要望もある。しかし、当該微粒子を量産するには、原料の液量を増やす必要があるが、原料の液量を増やすには、噴霧器のノズルの開口径を大きくすることが必要である。一方で、噴霧器のノズルの開口径を大きくすると、原料液滴の粒子径が大きくなってしまい、平均粒子径の小さな微粒子を得ることが難しくなる。このように、平均粒子径の小さな微粒子を製造することと、当該微粒子を量産することとは、両立し難い関係にある。このような関係があるが、本発明の噴霧熱分解装置によれば、上述の通り、平均粒子径が小さな微粒子を量産することができるものである。 The spray pyrolysis apparatus 100 can mass-produce the fine particles while maintaining the quality of the fine particles as a product by heating and decomposing the raw material droplets 10 (for example, the average particle size can be reduced). Is. Conventionally, there is a request for producing fine particles (products) having a small average particle size, and further there is a request for mass production of the fine particles. However, in order to mass-produce the fine particles, it is necessary to increase the liquid amount of the raw material, but in order to increase the liquid amount of the raw material, it is necessary to increase the opening diameter of the nozzle of the sprayer. On the other hand, if the opening diameter of the nozzle of the atomizer is increased, the particle size of the raw material droplets becomes large, and it becomes difficult to obtain fine particles having a small average particle size. As described above, the production of fine particles having a small average particle diameter and the mass production of the fine particles are incompatible with each other. Despite this relationship, according to the spray pyrolysis apparatus of the present invention, as described above, fine particles having a small average particle size can be mass-produced.

また、従来公知の噴霧熱分解装置は、1つの反応炉に1つの噴霧器が設けられていることが通常であり、微粒子(製品)を量産しようとする場合、製造能力が十分でないという状況であった。そこで、従来公知の噴霧熱分解装置を2台用意して微粒子を製造することもある。しかしながら、2台の噴霧熱分解装置を採用すると、その設置スペースが必要になるという問題がある。特に、準クリーンルーム内で使用する場合、設置スペースは限られており、噴霧熱分解装置を複数台設置することができない場合もある。また、複数台の噴霧熱分解装置を用いる場合、それぞれの噴霧熱分解装置で得られる微粒子は、平均粒子径等において僅かな違いが生じたり、この僅かな違いが生じないようにするために反応時間を調節したり、反応炉内を同一の雰囲気とするなどの精度の高い操作が必要になったりする。なお、2台の噴霧熱分解装置を上下に配置することで設置スペースを広くしないようにすることもできるが、その高さが高くなりすぎ、準クリーンルーム内に入らない不具合がある。 Further, in the conventionally known spray pyrolysis apparatus, one sprayer is usually provided in one reaction furnace, and when trying to mass-produce fine particles (products), the production capacity is not sufficient. It was. Therefore, two conventionally known spray thermal decomposition devices may be prepared to produce fine particles. However, if two spray pyrolysis devices are adopted, there is a problem that the installation space is required. In particular, when used in a semi-clean room, the installation space is limited, and it may not be possible to install a plurality of spray pyrolyzers. Further, when a plurality of spray pyrolysis devices are used, the fine particles obtained by each spray pyrolysis device react in order to prevent a slight difference in the average particle size and the like, or to prevent such a slight difference. Highly accurate operations such as adjusting the time and making the inside of the reactor the same atmosphere are required. Although it is possible to prevent the installation space from being widened by arranging the two spray pyrolyzers one above the other, there is a problem that the height becomes too high and the quasi-clean room cannot be entered.

一方、本発明の噴霧熱分解装置を用いると、2台の噴霧熱分解装置を採用することがないため、設置スペースが広くならず、また、従来公知の噴霧熱分解装置とその高さが同等であり、準クリーンルーム内に入るものである。更に、反応気体、キャリア気体など、例えば、N、Ar、He、Ne、CO、Oとして、従来の噴霧熱分解装置で使用できるものと同じものを使用することができる。 On the other hand, when the spray pyrolysis apparatus of the present invention is used, the installation space is not widened because two spray pyrolysis apparatus are not adopted, and the height thereof is the same as that of the conventionally known spray pyrolysis apparatus. It is in a semi-clean room. Further, reaction gases, carrier gases, etc., for example, N 2 , Ar, He, Ne, CO 2 , O 2 , which are the same as those that can be used in the conventional spray pyrolysis apparatus, can be used.

この噴霧熱分解装置100は、反応炉11の外周部に加熱部15を有する、いわゆる間接加熱型の噴霧熱分解装置である。このような間接加熱型の噴霧熱分解装置は、直接加熱型のものとは異なり、反応炉内の気体の配合調整を行うことができる。一方、間接加熱型の噴霧熱分解装置は、直接加熱型の噴霧熱分解装置に比べて、反応炉内の温度が低くなるが、本発明の噴霧熱分解装置は、セラミックス製の側壁部14を有する反応炉11を備えており、反応炉11内の温度が低くなることを回避している。 The spray pyrolysis device 100 is a so-called indirect heating type spray pyrolysis device having a heating unit 15 on the outer periphery of the reaction furnace 11. Unlike the direct heating type, such an indirect heating type spray pyrolysis apparatus can adjust the composition of the gas in the reaction furnace. On the other hand, the indirect heating type spray thermal decomposition device has a lower temperature in the reaction furnace than the direct heating type spray thermal decomposition device, but the spray thermal decomposition device of the present invention has a side wall portion 14 made of ceramics. The reactor 11 is provided, and the temperature inside the reactor 11 is prevented from becoming low.

なお、本発明の噴霧熱分解装置は、噴霧乾燥機(スプレードライヤー)としても使用することができる。噴霧乾燥機として使用する場合、1つの反応炉に1つの噴霧器が設けられている装置(小型試験機)をスケールアップするための装置として使用することもでき、小型試験機で得られるものと同じ粒度分布を達成することができる。 The spray pyrolysis apparatus of the present invention can also be used as a spray dryer (spray dryer). When used as a spray dryer, it can also be used as a device for scaling up a device (small tester) equipped with one sprayer in one reactor, which is the same as that obtained with a small tester. A particle size distribution can be achieved.

反応炉11で加熱、分解されて得られる微粒子としては、その平均粒子径を0.01〜10μmとすることができる。 The average particle size of the fine particles obtained by heating and decomposing in the reaction furnace 11 can be 0.01 to 10 μm.

この微粒子としては、特に制限はないが、例えば、BaTiO、LiPO、LiCoO、LaCe−xO、Y−ZrO、NiCo、SrPd、(SrBa1−x)TiO、La0.8Sr0.2Ni0.5Co0.53−xなどの多成分酸化物、ZrO、Y、MgO、CeO、CaO、Al、SiO、TiO、Fe、FeO、NiO、CoO、CuO、ZnO、MnO、PbO、BaO、SrO、Mn、Cr、La、Pr、In、SnO、WO、NdOなどの一成分酸化物、ZnS、CdS、(ZnCd1−x)Sなどの硫化物、β−SiCなどの珪化物、Ni、Ag、Pdなどの金属、Ag−Pd、Ni−Feなどの合金、(La,Sr)MnO−YSZ、Pd−Ca、Pd−SiOなどの複合物などを挙げることができる。 As the fine particles is not particularly limited, for example, BaTiO 3, Li 3 PO 4 , LiCoO 2, La x Ce 1 -xO 2, Y 2 O 3 -ZrO 2, NiCo 2 O 4, SrPd 3 O 4, Multi-component oxides such as (Sr x Ba 1-x ) TiO 3 , La 0.8 Sr 0.2 Ni 0.5 Co 0.5 O 3-x , ZrO 2 , Y 2 O 3 , MgO, CeO 2 , CaO, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , Fe 2 O 3 , FeO, NiO, CoO, CuO, ZnO, MnO, PbO, BaO, SrO, Mn 2 O 3 , Cr 2 O 3 , La 2 O 3, Pr 2 O 3, in 2 O 3, SnO 2, WO 3, one component oxides such as NdO 3, ZnS, CdS, ( Zn x Cd 1-x) sulfides such as S, such as beta-SiC Examples include silicates, metals such as Ni, Ag and Pd, alloys such as Ag-Pd and Ni-Fe, and composites such as (La, Sr) MnO 3- YSZ, Pd-Ca and Pd-SiO 2. it can.

(1−1)反応炉:
反応炉11は、原料液滴10を加熱、分解させるものである。この反応炉11は、断面が長方形の四角筒状であるセラミックス製の側壁部14を有し、この側壁部14が加熱部15によって加熱されることで反応炉11内の温度が昇温する。反応炉11内の温度が所定の温度まで昇温することで、原料液滴が加熱、分解されることになる。
(1-1) Reactor:
The reaction furnace 11 heats and decomposes the raw material droplets 10. The reactor 11 has a ceramic side wall portion 14 having a rectangular tubular cross section, and the side wall portion 14 is heated by the heating portion 15 to raise the temperature inside the reactor 11. When the temperature inside the reaction furnace 11 rises to a predetermined temperature, the raw material droplets are heated and decomposed.

反応炉11の側壁部14を構成する材料は、上記の通りセラミックスであり、このようなセラミックスとしては、具体的には、ムライト、アルミナ、石英ガラス、炭化珪素、窒化珪素などを挙げることができる。これらの中でも、ムライトを採用すると、反応炉11内をより高温とすることができる。 The material constituting the side wall portion 14 of the reaction furnace 11 is ceramics as described above, and specific examples of such ceramics include mullite, alumina, quartz glass, silicon carbide, silicon nitride and the like. .. Among these, if mullite is adopted, the temperature inside the reactor 11 can be made higher.

反応炉11の側壁部14は、断面(即ち、中心軸方向に直交する断面)の形状が長方形の四角筒状のものである。ここで、従来の噴霧熱分解装置は、反応炉の形状としては円筒形状であることが通常であり、本発明のように反応炉11の側壁部14を角筒状とすることは本来行うものではない。これは、角筒状のように角部を有する場合、この角部に微粒子が貯まり易く清掃などの手間がかかる場合があるためである。しかし、一方で、図3に示すような円筒形状の反応炉111では、円筒形状の壁部114を有しており、これに噴霧器13を複数(図3では5個)配置する場合、反応炉111の中央部とそれ以外の部分に温度差が生じ易く、原料液滴を均一に加熱することができなくなるおそれがある。また、反応炉111の中央部の温度は、その周囲の温度に比べて低くなるため、当該中央部の温度を所定の温度まで昇温しようとすると、角筒状の場合に比べて加熱部の温度を高く設定する必要がある。更に、このような温度差の発生を解消するために隣り合う噴霧器13の距離Kを近づけると、噴霧された原料液滴が十分に乾燥する前に互いに衝突してしまい、得られる微粒子の粒子径にバラつきが生じてしまうおそれがある。本発明のように角筒状の側壁部14であると、このような問題が生じないという利点がある。 The side wall portion 14 of the reactor 11 has a rectangular tubular shape having a rectangular cross section (that is, a cross section orthogonal to the central axis direction). Here, in the conventional spray pyrolysis apparatus, the shape of the reactor is usually cylindrical, and the side wall portion 14 of the reactor 11 is originally made into a square cylinder as in the present invention. is not it. This is because when the corners are formed like a square cylinder, fine particles are likely to accumulate in the corners and it may take time and effort for cleaning. However, on the other hand, the cylindrical reactor 111 as shown in FIG. 3 has a cylindrical wall portion 114, and when a plurality of atomizers 13 (five in FIG. 3) are arranged therein, the reactor A temperature difference is likely to occur between the central portion of 111 and the other portion, and there is a possibility that the raw material droplets cannot be heated uniformly. Further, since the temperature of the central portion of the reactor 111 is lower than the temperature of the surroundings thereof, when trying to raise the temperature of the central portion to a predetermined temperature, the temperature of the heating portion is higher than that of the square cylinder shape. The temperature needs to be set high. Further, if the distances K of the adjacent atomizers 13 are brought close to each other in order to eliminate the occurrence of such a temperature difference, the sprayed raw material droplets collide with each other before they are sufficiently dried, and the particle size of the obtained fine particles is obtained. May vary. The square tubular side wall portion 14 as in the present invention has an advantage that such a problem does not occur.

反応炉11の寸法は、複数の噴霧器13が、反応炉11の側壁部14における長辺の延びる方向に沿って一列に配列されることが可能である限り特に制限はない。例えば、「長辺側の側壁」については、横(長辺)が400〜2000mm、縦(高さ)1000〜1500mm、厚さ3〜20mmとすることができ、「短辺側の側壁」については、横(短辺)が100〜300mm、縦(高さ)1000〜1500mm、厚さ3〜20mmとすることができる。 The dimensions of the reactor 11 are not particularly limited as long as the plurality of atomizers 13 can be arranged in a row along the extending direction of the long side of the side wall portion 14 of the reactor 11. For example, the "side wall on the long side" can be 400 to 2000 mm in width (long side), 1000 to 1500 mm in length (height), and 3 to 20 mm in thickness. Can have a width (short side) of 100 to 300 mm, a length (height) of 1000 to 1500 mm, and a thickness of 3 to 20 mm.

反応炉11の内部の温度は、500〜1500℃とすることがよく、600〜1300℃とすることがよりよく、800〜1200℃とすることが更によい。 The temperature inside the reactor 11 is preferably 500 to 1500 ° C, more preferably 600 to 1300 ° C, and even more preferably 800 to 1200 ° C.

反応炉11の下方には、微粒子を回収するための複数の開口部31が形成されている。なお、この開口部31は、1つであってもよい。 A plurality of openings 31 for collecting fine particles are formed below the reaction furnace 11. The number of the openings 31 may be one.

反応炉11の開口部31には、得られた微粒子を回収するための回収配管33が接続されている。図1に示す噴霧熱分解装置100では、微粒子の回収配管33が設けられているが、回収配管33に代えて微粒子を回収するための回収タンクを設けることでもよい。 A recovery pipe 33 for recovering the obtained fine particles is connected to the opening 31 of the reaction furnace 11. In the spray thermal decomposition apparatus 100 shown in FIG. 1, the fine particle recovery pipe 33 is provided, but a recovery tank for recovering the fine particles may be provided instead of the recovery pipe 33.

原料液滴10の平均粒子径としては、製品である微粒子の平均粒子径によって適宜設定できるが、例えば、0.1〜10μmとすることができる。 The average particle size of the raw material droplets 10 can be appropriately set depending on the average particle size of the fine particles of the product, and can be, for example, 0.1 to 10 μm.

(1−2)噴霧器:
噴霧器13は、原料液滴10を反応炉11内に噴霧するものである。このような噴霧器13としては、従来公知の噴霧熱分解装置に用いられる噴霧器を適宜採用することができる。
(1-2) Atomizer:
The atomizer 13 sprays the raw material droplets 10 into the reaction furnace 11. As such a sprayer 13, a sprayer used in a conventionally known spray thermal decomposition device can be appropriately adopted.

本発明において噴霧器13は、反応炉11の上部に複数設けられるものである。その数は、特に制限はないが、例えば、2〜20個とすることができ、5〜10個とすることがよりよい。噴霧器13から噴霧された原料液滴10は、その自重によって反応炉11の上方から下方まで落下し、その間に加熱、分解されることになる。なお、原料液滴10は、自重によって落下するだけでもよいし、キャリアガスによって反応炉11の下方に向かう力を加えられてもよい。 In the present invention, a plurality of atomizers 13 are provided above the reactor 11. The number is not particularly limited, but can be, for example, 2 to 20, and more preferably 5 to 10. The raw material droplet 10 sprayed from the atomizer 13 falls from above to below the reactor 11 due to its own weight, and is heated and decomposed during that time. The raw material droplet 10 may simply fall due to its own weight, or may be subjected to a downward force of the reactor 11 by the carrier gas.

複数の噴霧器13は、反応炉11の側壁部14における長辺の延びる方向に沿って一列に配列されており、このように配列することで、噴霧器13から噴霧された原料液滴は、反応炉11内でムラなく均一に加熱され、分解されることになる。ここで、例えば、複数の噴霧器13を環状に沿って配置した場合、噴霧された原料液滴が乾燥する前に互いに衝突してしまい、粒子径が大きいものが生成されるおそれがある。その結果、得られる微粒子は粒子分布がばらついてしまうおそれがある。 The plurality of atomizers 13 are arranged in a row along the extending direction of the long side of the side wall portion 14 of the reactor 11, and by arranging in this manner, the raw material droplets sprayed from the atomizer 13 are arranged in the reactor. It will be heated evenly and uniformly in 11 and decomposed. Here, for example, when a plurality of atomizers 13 are arranged along the ring shape, the sprayed raw material droplets may collide with each other before they are dried, and those having a large particle size may be produced. As a result, the particle distribution of the obtained fine particles may vary.

各噴霧器13は、通常は同じものを用いることがよいが、異なるものを用いてもよい。なお、異なる噴霧器13としては、噴霧器13が有するノズル40の開口径が異なるものなどを挙げることができる。ノズル40の開口径は、原料液滴10の粒子径を決定する一因であり、この開口径が小さいと、粒子径が小さな原料液滴10を得ることができる。一方で、ノズル40の開口径を小さくすると、微粒子の生産性が低くなり、微粒子を量産することが難しい状況にある。このような状況にあるが、本発明のような構成を採用することで粒子径の小さな微粒子の量産が可能となる。 The same atomizer 13 may be used, but different atomizers 13 may be used. Examples of the different atomizers 13 include those having different opening diameters of the nozzles 40 of the atomizers 13. The opening diameter of the nozzle 40 is one of the factors that determine the particle size of the raw material droplet 10, and if the opening diameter is small, the raw material droplet 10 having a small particle size can be obtained. On the other hand, if the opening diameter of the nozzle 40 is reduced, the productivity of the fine particles is lowered, and it is difficult to mass-produce the fine particles. In such a situation, by adopting the configuration as in the present invention, it is possible to mass-produce fine particles having a small particle size.

「反応炉11の側壁部14における長辺の延びる方向に沿って一列に配列」とは、以下の状態を言う。即ち、反応炉11の角筒状の側壁部14を、仮に、短辺側の側壁部14に平行な仕切り板で仕切った場合、その仕切られた空間のそれぞれに1つの噴霧器13(噴霧器13のノズル14)が配置される状態をいう。 "Arranged in a row along the extending direction of the long side of the side wall portion 14 of the reactor 11" means the following state. That is, if the square tubular side wall portion 14 of the reactor 11 is partitioned by a partition plate parallel to the side wall portion 14 on the short side, one atomizer 13 (of the atomizer 13) is provided for each of the partitioned spaces. The state in which the nozzle 14) is arranged.

隣り合う噴霧器13の間隔D(即ち、隣り合う噴霧器13のノズル40の中心軸間の距離)は、50〜500mmとすることができ、50〜300mmとすることがよい。 The distance D between the adjacent atomizers 13 (that is, the distance between the central axes of the nozzles 40 of the adjacent atomizers 13) can be 50 to 500 mm, and preferably 50 to 300 mm.

噴霧器13のそれぞれには、原料液滴10を貯留する原料貯留タンクに連結された1つの供給路から分岐した分岐路がそれぞれ接続されることがよい。このようにすることで、同じ配合条件の原料を噴霧熱分解処理することができ、粒子分布のバラつきがより少ない製品(微粒子)を得ることができる。なお、原料貯留タンクは、従来公知の噴霧熱分解装置で用いるものと同様のものを適宜採用することができる。 Each of the atomizers 13 may be connected to a branch path branched from one supply path connected to the raw material storage tank for storing the raw material droplet 10. By doing so, the raw materials under the same compounding conditions can be subjected to spray pyrolysis treatment, and a product (fine particles) having less variation in particle distribution can be obtained. As the raw material storage tank, the same one as that used in the conventionally known spray thermal decomposition apparatus can be appropriately adopted.

全ての噴霧器13(具体的には、噴霧器13のノズル40の中心軸)は、反応炉11における側壁部14の一対の長辺側の部分(長辺壁)の間の中央部に位置することがよく、具体的な長さとしては、全ての噴霧器13のノズル40の中心軸は、側壁部14の長辺からの距離(より短い距離の方)L1が、いずれも、例えば、30〜150mmの範囲にあることがよく、100〜150mmの範囲にあることがよりよい。このようにすることによって、反応炉11の中央部に噴霧された原料液滴をより確実に加熱、分解することができる。「側壁部14の一対の長辺側の部分(長辺壁)の間の中央部」とは、一対の長辺壁の間の距離を100%としたとき、25〜75%の範囲の領域をいうものとする。 All nebulizers 13 (specifically, the central axis of the nozzle 40 of the nebulizer 13) are located in the central portion between a pair of long side portions (long side walls) of the side wall portions 14 in the reactor 11. As a specific length, the central axis of the nozzle 40 of all the atomizers 13 has a distance (shorter distance) L1 from the long side of the side wall portion 14, for example, 30 to 150 mm. Often in the range of 100-150 mm. By doing so, the raw material droplets sprayed on the central portion of the reactor 11 can be more reliably heated and decomposed. The "central portion between the pair of long side portions (long side walls) of the side wall portion 14" is an area in the range of 25 to 75% when the distance between the pair of long side walls is 100%. It shall be said.

反応炉11における側壁部14の短辺側の部分(壁)と噴霧器13(短辺側の壁と最も近い噴霧器13である端部噴霧器13a)のノズル40の中心軸との間の距離L2,L2は、それぞれ独立に、例えば、50〜300mmとすることができ、100〜150mmとすることがよい。このような距離L2,L2とすることによって、端部噴霧器13aから噴霧された原料液滴をより確実に加熱、分解することができる。距離L2,L2は、互いに同じ長さであることがよく、更には、上記長辺壁とノズル40の中心軸間の距離(より短い方の距離)とも同じであることがよい。なお、上記長辺壁とノズル40の中心軸間の距離L1,L1は、互いに同じであることがよい。 Distance L2 between the short side portion (wall) of the side wall portion 14 in the reaction furnace 11 and the central axis of the nozzle 40 of the atomizer 13 (the end atomizer 13a which is the closest atomizer 13 to the wall on the short side side). L2 can be independently set to, for example, 50 to 300 mm, and preferably 100 to 150 mm. By setting the distances L2 and L2 as such, the raw material droplets sprayed from the end atomizer 13a can be more reliably heated and decomposed. The distances L2 and L2 are often the same as each other, and further, the distance between the long side wall and the central axis of the nozzle 40 (the shorter distance) is also good. The distances L1 and L1 between the long side wall and the central axis of the nozzle 40 are preferably the same.

(1−3)加熱部:
加熱部15は、反応炉11の外周部に配置され、反応炉11を加熱するものである。なお、反応炉11の内部の温度を500〜1500℃とすることができるものであることがよい。
(1-3) Heating part:
The heating unit 15 is arranged on the outer peripheral portion of the reaction furnace 11 and heats the reaction furnace 11. It is preferable that the temperature inside the reactor 11 can be set to 500 to 1500 ° C.

このような加熱部15については限り特に制限はない。具体的には、輻射熱を利用することのできる、電気ヒーター、二珪化モリブデンヒーター(具体的には、カンタルスーパーヒーター)などを挙げることができる。なお、加熱部15としては、高温のガスを利用したものであってもよいが、高温のガスを利用する場合、このガスを循環させる循環ファンを備える装置が必要となる。この循環ファンは、長時間高温に曝されると、破損するおそれがある。そのため、加熱部15としては、上述の電気ヒーターや二珪化モリブデンヒーターを採用することがよい。 There is no particular limitation on such a heating unit 15. Specific examples thereof include an electric heater and a molybdenum disilicate heater (specifically, a cantal super heater) that can utilize radiant heat. The heating unit 15 may use a high-temperature gas, but when a high-temperature gas is used, a device provided with a circulation fan for circulating this gas is required. This circulation fan may be damaged if exposed to high temperatures for an extended period of time. Therefore, it is preferable to use the above-mentioned electric heater or molybdenum disilicate heater as the heating unit 15.

加熱部15を配置する位置は、反応炉11の外周部を覆うように全部としてもよいし、外周部の一部としてもよい。 The position where the heating portion 15 is arranged may be the whole so as to cover the outer peripheral portion of the reactor 11, or may be a part of the outer peripheral portion.

(1−4)その他の装置:
本発明の噴霧熱分解装置は、図1に示す噴霧熱分解装置100のように、バッグフィルタ21、スクラバ23などを更に備えていてもよい。なお、これら以外にも、従来の噴霧熱分解装置に用いられるその他の装置を適宜採用することができる。
(1-4) Other devices:
The spray pyrolysis apparatus of the present invention may further include a bag filter 21, a scrubber 23, and the like, as in the spray pyrolysis apparatus 100 shown in FIG. In addition to these, other devices used in the conventional spray pyrolysis device can be appropriately adopted.

(1−4−1)バッグフィルタ:
バッグフィルタ21は、反応炉11の回収配管33に接続されており、反応炉11で得られた微粒子が流入する。このバッグフィルタ21としては、従来公知の噴霧熱分解装置に用いられているバッグフィルタ等を適宜採用することができる。
(1-4-1) Bag filter:
The bag filter 21 is connected to the recovery pipe 33 of the reaction furnace 11, and the fine particles obtained in the reaction furnace 11 flow into the bag filter 21. As the bag filter 21, a bag filter or the like used in a conventionally known spray thermal decomposition apparatus can be appropriately adopted.

なお、バッグフィルタ21の数は、特に制限はなく、1つでもよいし、複数を連結させてもよい。 The number of bag filters 21 is not particularly limited, and may be one or a plurality of bag filters 21 may be connected.

(1−4−2)スクラバ:
スクラバ23は、バッグフィルタ21に連結されており、バッグフィルタ21から排出された排出ガス等を洗浄し、廃棄可能にするものである。このスクラバ23としては、従来公知の噴霧熱分解装置に用いられているスクラバ等を適宜採用することができる。
(1-4-2) Scrubber:
The scrubber 23 is connected to the bag filter 21 and cleans the exhaust gas and the like discharged from the bag filter 21 so that the scrubber 23 can be disposed of. As the scrubber 23, a scrubber or the like used in a conventionally known spray thermal decomposition apparatus can be appropriately adopted.

(2)噴霧熱分解装置の使用方法(噴霧熱分解方法):
本発明の噴霧熱分解方法は、本発明の噴霧熱分解装置を用いて原料液滴を加熱、分解して微粒子を作製するものであり、本発明の噴霧熱分解装置(例えば、図1に示す噴霧熱分解装置100)を使用した方法である。本発明の噴霧熱分解方法の一の実施形態では、噴霧熱分解装置100の反応炉11内に平均粒子径が0.1〜10μmの原料液滴10を噴霧し、この原料液滴10を反応炉11内で、500〜1500℃に加熱、分解する。そして、本発明の噴霧熱分解方法では、原料液滴10の処理量を、4〜30L/時間とする。
(2) How to use the spray pyrolysis device (spray pyrolysis method):
The spray pyrolysis method of the present invention heats and decomposes raw material droplets using the spray pyrolysis apparatus of the present invention to produce fine particles, and is shown in the spray pyrolysis apparatus of the present invention (for example, FIG. 1). This is a method using a spray pyrolysis apparatus 100). In one embodiment of the spray pyrolysis method of the present invention, a raw material droplet 10 having an average particle diameter of 0.1 to 10 μm is sprayed into the reaction furnace 11 of the spray thermal decomposition device 100, and the raw material droplet 10 is reacted. In the furnace 11, it is heated to 500 to 1500 ° C. and decomposed. Then, in the spray pyrolysis method of the present invention, the processing amount of the raw material droplet 10 is set to 4 to 30 L / hour.

原料液滴10の平均粒子径は、上述の通り0.1〜10μmとするが、0.1〜5μmとすることがよい。このような平均粒子径とすることで、平均粒子径が小さな微粒子(製品)を得ることができる。 The average particle size of the raw material droplet 10 is 0.1 to 10 μm as described above, but it is preferably 0.1 to 5 μm. By setting such an average particle size, fine particles (products) having a small average particle size can be obtained.

反応炉11内の温度(即ち、原料液滴の加熱、分解温度)は、500〜1500℃とし、好ましくは600〜1300℃とすることができ、より好ましくは800〜1200℃とすることができる。反応炉11内の温度を上記範囲とすることで、良好な微粒子(製品)を得ることができる。この温度が低すぎると、原料液滴を十分に加熱、分解させることができない傾向がある。 The temperature in the reaction furnace 11 (that is, the heating and decomposition temperature of the raw material droplets) can be 500 to 1500 ° C, preferably 600 to 1300 ° C, and more preferably 800 to 1200 ° C. .. By setting the temperature in the reaction furnace 11 within the above range, good fine particles (products) can be obtained. If this temperature is too low, the raw material droplets tend to be unable to be sufficiently heated and decomposed.

原料液滴10の処理量は、4〜30L/時間とし、好ましくは10〜20L/時間とすることができる。上記処理量を上述の範囲とすることで、原料液滴を十分に加熱、分解させることができない傾向がある。 The processing amount of the raw material droplet 10 can be 4 to 30 L / hour, preferably 10 to 20 L / hour. By setting the processing amount within the above range, there is a tendency that the raw material droplets cannot be sufficiently heated and decomposed.

本発明の噴霧熱分解方法では、隣り合う噴霧器13の間の距離(即ち、隣り合う噴霧器13のノズル40の中心軸間の距離)を50〜500mmとし、その際、噴霧器13における原料液滴10の噴霧角度を、20〜90°とすることがよい。この噴射角度は、好ましくは40〜60°とすることができる。原料液滴10の噴霧角度を上記範囲とすることで、隣り合う噴霧器13から噴霧された原料液滴10が十分に乾燥する前に互いに衝突することを回避することができ、より均一な粒子径の微粒子を得ることができる。 In the spray pyrolysis method of the present invention, the distance between the adjacent atomizers 13 (that is, the distance between the central axes of the nozzles 40 of the adjacent atomizers 13) is set to 50 to 500 mm, and at that time, the raw material droplet 10 in the atomizer 13 is set. The spray angle of is preferably 20 to 90 °. This injection angle can be preferably 40 to 60 °. By setting the spray angle of the raw material droplets 10 within the above range, it is possible to prevent the raw material droplets 10 sprayed from the adjacent sprayers 13 from colliding with each other before they are sufficiently dried, and the particle size is more uniform. Fine particles can be obtained.

本実施形態の噴霧熱分解方法では、原料貯留タンクに貯留された原料を、複数の噴霧器13から反応炉11内に噴霧して原料液滴10を形成する。そして、噴霧された原料液滴10は、反応炉11内で加熱、分解されて、微粒子となる。この微粒子は、反応炉11の下方に配置された開口部31から反応炉11外に排出される。その後、微粒子は、回収配管33に流入し、この回収配管33内を流れる冷却気体によって冷却されつつ、バッグフィルタ21内に供給される。バッグフィルタ21内に供給された微粒子は、バッグフィルタ21によって必要な微粒子が回収され、その他の成分と分離される。分離されたその他の成分は、スクラバ23によって洗浄され、処理されることになる。 In the spray thermal decomposition method of the present embodiment, the raw material stored in the raw material storage tank is sprayed from a plurality of sprayers 13 into the reaction furnace 11 to form raw material droplets 10. Then, the sprayed raw material droplets 10 are heated and decomposed in the reaction furnace 11 to become fine particles. The fine particles are discharged to the outside of the reactor 11 through an opening 31 arranged below the reactor 11. After that, the fine particles flow into the recovery pipe 33 and are supplied into the bag filter 21 while being cooled by the cooling gas flowing in the recovery pipe 33. As for the fine particles supplied into the bag filter 21, necessary fine particles are collected by the bag filter 21 and separated from other components. The other separated components will be washed and processed by the scrubber 23.

以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例及び比較例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples and Comparative Examples.

(実施例1)
図1に示すような噴霧熱分解装置100を作製した。この噴霧熱分解装置100は、熱分解炉(反応炉)の側壁部の形状が直方体(縦200mm、幅1000mm、高さ1000mm)であり、側壁部を構成するものとしてムライト板を採用した。このムライト板は、長辺側の側壁として、横1000mm、縦(高さ)1000mm、厚さ10mmのものを用い、短辺側の側壁として、横200mm、縦(高さ)1000mm、厚さ10mmのものを用いた。また、この噴霧熱分解装置は、側壁部の長辺方向に沿って一列に配列された5つの噴霧器(即ち、噴霧ノズルの数は5本)を備え、隣り合う噴霧器の間隔は200mmとした。長辺側の側壁と噴霧器との距離は、100mmであり、短辺側の側壁と噴霧器との距離は、100mmであった。
(Example 1)
A spray thermal decomposition device 100 as shown in FIG. 1 was manufactured. In this spray pyrolysis apparatus 100, the shape of the side wall portion of the thermal decomposition furnace (reaction furnace) is a rectangular parallelepiped (length 200 mm, width 1000 mm, height 1000 mm), and a mullite plate is adopted as the side wall portion. This mullite plate uses a side wall of 1000 mm in width, 1000 mm in length (height), and 10 mm in thickness as a side wall on the long side, and 200 mm in width, 1000 mm in length (height), and 10 mm in thickness as a side wall on the short side. Was used. Further, this spray pyrolysis apparatus is provided with five sprayers (that is, the number of spray nozzles is five) arranged in a row along the long side direction of the side wall portion, and the distance between adjacent sprayers is 200 mm. The distance between the side wall on the long side and the sprayer was 100 mm, and the distance between the side wall on the short side and the sprayer was 100 mm.

原料液滴の平均粒子径は、1.0μmであった。また、原料液滴の処理量は、10L/時間であった。加熱部の温度(ヒーター(具体的にはカンタルスーパーヒーター)の温度)は、950℃であり、反応炉内の温度は、噴霧開始前の中心温度が900℃であった(なお、噴霧時における中心温度は860〜870℃であった)。また、原料液滴の噴霧角度は、45°とした。原料は、以下のように作製したものを用いた。まず、Ba(NOを蒸留水で溶解したBa溶液と、Ti[(CHCHO]を4N−HNOで溶解したTi溶液と、を調製し、これらを混合して混合溶液を得た。その後、蒸留水を加えて所定量とし、これを原料とした。 The average particle size of the raw material droplets was 1.0 μm. The processing amount of the raw material droplets was 10 L / hour. The temperature of the heating part (the temperature of the heater (specifically, the cantal super heater)) was 950 ° C., and the temperature inside the reactor was 900 ° C. at the center temperature before the start of spraying (at the time of spraying). The core temperature was 860-870 ° C.). The spray angle of the raw material droplets was 45 °. As the raw material, the one prepared as follows was used. First, a Ba solution in which Ba (NO 3 ) 2 is dissolved in distilled water and a Ti solution in which Ti [(CH 3 ) 2 CHO] 4 is dissolved in 4N-HNO 3 are prepared, and these are mixed and mixed. A solution was obtained. Then, distilled water was added to obtain a predetermined amount, which was used as a raw material.

得られた微粒子は、BaTiOの微粒子であり、その平均粒子径(粉末の一次粒子の平均粒子径)が0.01μmであった(粉末の凝集粒子径は3μmであった)。生成物の合成率は、99.9%であった。なお、噴霧熱分解装置100の寸法は、高さが2.5mであった。 The obtained fine particles were BaTiO 3 fine particles, and the average particle size (average particle size of the primary particles of the powder) was 0.01 μm (the aggregated particle size of the powder was 3 μm). The synthesis rate of the product was 99.9%. The height of the spray pyrolysis apparatus 100 was 2.5 m.

本実施例では、参考例1と比べて、得られる微粒子の状態やその合成率が維持されつつ、原料供給液量を多くすることができた。即ち、得られる微粒子の品質を落とすことなく、微粒子を量産することができた。その結果、合否判定は、「合格」とした。結果を表1に示す。 In this example, as compared with Reference Example 1, the amount of the raw material supply liquid could be increased while maintaining the state of the obtained fine particles and the synthesis rate thereof. That is, the fine particles could be mass-produced without deteriorating the quality of the obtained fine particles. As a result, the pass / fail judgment was "passed". The results are shown in Table 1.

(実施例2、比較例1、参考例1)
表1に示す条件としたこと以外は、実施例1と同様にして、原料液滴の加熱、分解処理を行った。結果を表1に示す。なお、参考例1には、従来の噴霧熱分解装置を用いた例を示している。
(Example 2, Comparative Example 1, Reference Example 1)
Except for the conditions shown in Table 1, the raw material droplets were heated and decomposed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. In addition, Reference Example 1 shows an example using a conventional spray thermal decomposition apparatus.

実施例2では、噴霧器の数を増やし(噴霧ノズル数10本)として、原料液滴の加熱、分解処理を行った。その結果、原料液滴の処理量が20L/時間となり、更なる量産が可能であることが分かる。一方で、比較例1では、反応炉として円筒形のものを採用し、図3に示すように、各噴霧器を配置した。この比較例1では、得られた微粒子の粒子径が、実施例1,2、参考例1の場合に比べて大きく、また、バラつきがあり、加熱部の温度もより高温とする必要があった。更に、生成物の合成率が67.6%となり、十分な結果が得られなかった。そのため、合否判定は「不合格」とした。 In Example 2, the number of sprayers was increased (the number of spray nozzles was 10), and the raw material droplets were heated and decomposed. As a result, the processing amount of the raw material droplets becomes 20 L / hour, and it can be seen that further mass production is possible. On the other hand, in Comparative Example 1, a cylindrical reactor was adopted, and each atomizer was arranged as shown in FIG. In Comparative Example 1, the particle size of the obtained fine particles was larger than that of Examples 1 and 2 and Reference Example 1, and there were variations, and the temperature of the heating portion also needed to be higher. .. Further, the synthesis rate of the product was 67.6%, and sufficient results could not be obtained. Therefore, the pass / fail judgment was "failed".

Figure 0006854541
Figure 0006854541

以上から分かるように、本願発明の噴霧熱分解装置は、従来の噴霧熱分解装置と比べて、得られる製品(微粒子)の品質が一定であり、原料液滴の単位時間当たりの処理量が多く、製品を量産可能であることが分かった。 As can be seen from the above, the spray pyrolysis apparatus of the present invention has a constant quality of the obtained product (fine particles) and a large amount of raw material droplets processed per unit time as compared with the conventional spray pyrolysis apparatus. , It turned out that the product can be mass-produced.

本発明の噴霧熱分解装置は、BaTiOなどの微粒子の製造に際し、平均粒子径が小さいものを得ることができ、更にその量産を可能にする装置として利用することができる。 The spray pyrolysis apparatus of the present invention can be used as an apparatus capable of obtaining fine particles having a small average particle size in the production of fine particles such as BaTIO 3 and further enabling mass production thereof.

10:原料液滴、11,111:反応炉、13:噴霧器、13a:端部噴霧器、14:側壁部、15:加熱部、21:バッグフィルタ、23:スクラバ、31:開口部、33:回収配管、40:ノズル、100:噴霧熱分解装置、114:壁部、L1,L2:距離。 10: Raw material droplets, 11,111: Reactor, 13: Atomizer, 13a: End atomizer, 14: Side wall, 15: Heating part, 21: Bag filter, 23: Scrubber, 31: Opening, 33: Recovery Piping, 40: Nozzle, 100: Spray pyrolyzer, 114: Wall, L1, L2: Distance.

Claims (8)

原料液滴を加熱、分解させる反応炉と、
前記反応炉の上部に配置され、前記原料液滴を前記反応炉内に噴霧する複数の噴霧器と、
前記反応炉の外周部に配置され、前記反応炉を加熱する加熱部と、を備え、
前記反応炉は、断面が長方形の四角筒状であるセラミックス製の側壁部を有し、当該側壁部が前記加熱部によって加熱されることで前記反応炉内の温度が昇温し、
複数の前記噴霧器は、前記反応炉の前記側壁部における長辺の延びる方向に沿って一列に配列されている、噴霧熱分解装置。
A reactor that heats and decomposes raw material droplets,
A plurality of atomizers arranged above the reactor and spraying the raw material droplets into the reactor.
A heating unit, which is arranged on the outer peripheral portion of the reactor and heats the reactor, is provided.
The reactor has a ceramic side wall portion having a rectangular tubular cross section, and the side wall portion is heated by the heating portion to raise the temperature inside the reaction furnace.
A spray thermal decomposition apparatus in which the plurality of atomizers are arranged in a row along the extending direction of a long side in the side wall portion of the reactor.
前記反応炉の前記側壁部が、ムライト、アルミナ、石英ガラス、炭化珪素、または、窒化珪素からなる、請求項1に記載の噴霧熱分解装置。 The spray pyrolysis apparatus according to claim 1, wherein the side wall portion of the reactor is made of mullite, alumina, quartz glass, silicon carbide, or silicon nitride. 全ての前記噴霧器は、前記反応炉における前記側壁部の一対の長辺の間の中央部に位置する、請求項1または2に記載の噴霧熱分解装置。 The spray pyrolysis apparatus according to claim 1 or 2, wherein all the sprayers are located in the central portion between a pair of long sides of the side wall portion in the reaction furnace. 隣り合う前記噴霧器の間の距離は、50〜500mmである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の噴霧熱分解装置。 The spray pyrolysis apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the distance between the adjacent sprayers is 50 to 500 mm. 前記噴霧器のそれぞれには、前記原料液滴を貯留する原料貯留タンクに連結された1つの供給路から分岐した分岐路がそれぞれ接続されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の噴霧熱分解装置。 The invention according to any one of claims 1 to 4, wherein a branch path branched from one supply path connected to a raw material storage tank for storing the raw material droplets is connected to each of the sprayers. Spray pyrolysis device. 前記反応炉は、その内部の温度が、500〜1500℃である、請求項1〜のいずれか一項に記載の噴霧熱分解装置。 The spray pyrolysis apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein the temperature inside the reactor is 500 to 1500 ° C. 請求項1〜のいずれか一項に記載の噴霧熱分解装置を用いて原料液滴を加熱、分解して微粒子を作製する前記原料液滴の噴霧熱分解方法であって、
前記反応炉内に平均粒子径が0.1〜10μmの前記原料液滴を噴霧し、
前記原料液滴を前記反応炉内で、500〜1500℃に加熱、分解し、
前記原料液滴の処理量を、4〜30L/時間とする、噴霧熱分解方法。
A method for spraying thermal decomposition of raw material droplets, wherein the raw material droplets are heated and decomposed using the spray thermal decomposition apparatus according to any one of claims 1 to 6 to produce fine particles.
The raw material droplets having an average particle size of 0.1 to 10 μm are sprayed into the reaction furnace.
The raw material droplets are heated and decomposed at 500 to 1500 ° C. in the reaction furnace.
A spray pyrolysis method in which the processing amount of the raw material droplets is 4 to 30 L / hour.
隣り合う前記噴霧器の間の距離を50〜500mmとし、前記噴霧器における前記原料液滴の噴霧角度を、20〜90°とする、請求項に記載の噴霧熱分解方法。 The spray thermal decomposition method according to claim 7 , wherein the distance between the adjacent sprayers is 50 to 500 mm, and the spray angle of the raw material droplets in the sprayer is 20 to 90 °.
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