反应喷嘴、气相水解处理装置和气相水解处理方法

摘要

本发明提供使两种类的流体反应且难以被由反应产生的固体成分闭塞的喷嘴。一种反应喷嘴(1)，具有：喷出液状的第1流体的第1喷嘴(10)；以与第1喷嘴呈同心圆状的方式配置于第1喷嘴的外侧，并喷出对第1流体进行微细化的第1气体的第2喷嘴(20)；和第3喷嘴(30)，该第3喷嘴(30)在比第1喷嘴和第2喷嘴靠下游侧、且在第1流体和第1气体的流的外侧具有开口部，并喷出与第1流体反应的第2流体。

权利要求

1.一种反应喷嘴，具有：

喷出液状的第1流体的第1喷嘴；

第2喷嘴，该第2喷嘴以与所述第1喷嘴呈同心圆状的方式配置于所述第1喷嘴的外侧，并喷出对所述第1流体进行微细化的第1气体；

第3喷嘴，该第3喷嘴在比所述第1喷嘴和所述第2喷嘴靠下游侧、且在所述第1流体和所述第1气体的流的外侧具有开口部，并喷出与所述第1流体反应的第2流体，第4喷嘴，该第4喷嘴以与所述第2喷嘴呈同心圆状的方式配置于所述第2喷嘴的外侧，并喷出对所述第1流体与所述第2流体反应后的流体进行覆盖的第2气体。

2.根据权利要求1所述的反应喷嘴，其中，呈辐射状地具有多个所述第3喷嘴，

从所述第3喷嘴朝向被所述第1气体微细化了的所述第1流体喷出所述第2流体。

3.根据权利要求1或2所述的反应喷嘴，其中，所述第1流体含有氯硅烷，

所述第2流体是水蒸汽，

通过所述第1流体与所述第2流体的反应而生成二氧化硅微粒子。

4.一种气相水解处理装置，是处理含有氯硅烷和有机化合物的液体的气相水解处理装置，具有：水解炉，该水解炉具有将所述液体作为所述第1流体而喷出的权利要求3所述的反应喷嘴，并排出所述第1流体与所述第2流体反应后的流体；

燃烧炉，该燃烧炉将从所述水解炉排出的流体燃烧；和捕集装置，该捕集装置捕集所述二氧化硅微粒子。

5.根据权利要求4所述的气相水解处理装置，其中，所述水解炉内的温度被控制在200℃～600℃，所述燃烧炉内的温度被控制在850℃～1100℃。

6.一种气相水解处理方法，是使用权利要求1所述的反应喷嘴处理含有氯硅烷和有机化合物的液体的气相水解处理方法，具有：从所述第1喷嘴喷出液体，

通过与从所述第1喷嘴喷出的液体大致平行地向所述喷出的液体的周围从所述第2喷嘴喷出所述第1气体，将所述液体微细化，向所述微细化了的液体中混合来自所述第3喷嘴的水蒸汽，在200℃～600℃的温度下将所述氯硅烷水解，生成二氧化硅微粒子的工序；

将混合有所述液体和所述水蒸汽的流体即已水解了所述氯硅烷的流体在850℃～

1100℃的温度下燃烧的工序；和

捕集所述二氧化硅微粒子的工序，

所述生成二氧化硅微粒子的工序构成为，从所述第4喷嘴喷出对第1流体和第2流体反应后的流体进行覆盖的所述第2气体，防止该第1流体和第2流体反应后的流体进行循环而流动到第1喷嘴和／或第2喷嘴的开口部近旁，由此防止喷嘴被使用水蒸汽进行氯硅烷的水解时生成的二氧化硅微粒子闭塞，所述第1流体为从所述第1喷嘴喷出的液体，所述第2流体为来自所述第3喷嘴的水蒸汽。

说明书

反应喷嘴、气相水解处理装置和气相水解处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及喷出两种类的流体使其反应的反应喷嘴、具有该喷嘴的气相水解处理装置以及气相水解处理方法。

背景技术

[0002] 从硅酮制造设备排出包含四甲氧基硅烷Si(OCH3)4、六甲基二硅氧烷(CH3)3SiOSi(CH3)3等的硅酮(聚硅氧烷；silicone)的液体，并将其进行焚烧处理是一般所采用的方法。在进行焚烧处理时，在焚烧炉内由喷嘴将液体喷雾，但由液体生成的二氧化硅附着于喷嘴，产生将喷嘴闭塞等问题。因此，曾提出一种燃烧器，其使用具有喷出含有硅酮的液体的中心管、从中心管的外侧喷出支持燃烧性／不燃性气体的第2外管和从第2外管的外侧供给支持燃烧性／不燃性气体的流路的同心圆多重管结构，在使从中心管喷出的液体利用来自第2外管的支持燃烧性／不燃性气体进行喷雾燃烧的同时，使发生了的火焰由从配置于其外侧的流路供给的支持燃烧性／不燃性气体覆盖从而防止闭塞(参照专利文献1)。

[0003] 专利文献1日本专利第3346266号公报(第4页，图2)

发明内容

[0004] 另一方面，由半导体用硅制造设备排出含有以四氯硅烷SiCl4为首的各种氯硅烷的液体，在这些液体中含有少许的有机物。可是，与含有作为有机硅化合物的硅酮的液体不同，燃烧热低、不进行自燃，因此不能够使用上述的燃烧器，大多供给水蒸汽来使其水解。在该情况下也通过将含有以四氯硅烷为首的硅烷系化合物的液体水解来生成二氧化硅，因此要求防止二氧化硅附着于喷嘴。因此，本发明的目的是提供使两种类的流体反应，并且难以被由反应产生的固体成分闭塞的喷嘴、具有该喷嘴的用于处理含氯硅烷的液体的气相水解处理装置以及采用使两种类的流体反应且难以被由反应产生的固体成分闭塞的方法喷出流体的气相水解处理方法。另外，在此所说的「气相水解」是指在气相中水解反应进行，并不限定为反应在含硅烷系化合物液体蒸发气化后发生。

[0005] 为了达到上述目的，作为本发明的第1方式的反应喷嘴，例如如图1所示，具有：喷出液状的第1流体的第1喷嘴10；以与第1喷嘴10呈同心圆状的方式配置于第1喷嘴10的外侧，并喷出对第1流体进行微细化的第1气体的第2喷嘴20；在比第1喷嘴10和第2喷嘴20靠下游侧、且在第1流体和第1气体的流的外侧具有开口部，并喷出与第1流体反应的第2流体的第3喷嘴30。

[0006] 当这样地构成时，从第1喷嘴喷出的第1流体被从第2喷嘴喷出的第1气体微细化，变得容易与从第3喷嘴喷出的第2流体反应。另外，由于第3喷嘴在比第1喷嘴和第2喷嘴靠下游侧、且在第1流体和第1气体的流的外侧具有开口部，因此第1流体和第2流体在从第1喷嘴和第3喷嘴的开口部离开了的位置进行反应，反应的结果产生的固体成分难以附着于喷嘴。另外，仅称为「流体」时，是指气体、液体或者已被微粉化成可从喷嘴喷出的程度或者与液体或气体伴同的程度的固体、或者它们的混合体，称为「液状的流体」时，是指液体或者液体与固体的混合流体。

[0007] 另外，作为本发明的第2方式的反应喷嘴，例如如图1所示，在作为第1方式的反应喷嘴1基础上，具有第4喷嘴40，该第4喷嘴40以与第2喷嘴20呈同心圆状的方式配置于第2喷嘴20的外侧，并喷出对第1流体和第2流体反应后的流体进行覆盖的第2气体。在此，所谓「第1流体和第2流体反应后的流体」是第1流体和第2流体的混合流体，是指至少第1流体的一部分和第2流体的一部分发生了反应的流体。

[0008] 当这样地构成时，从第4喷嘴喷出对第1流体和第2流体反应后的流体进行覆盖的第2气体，因此能够防止第1流体和第2流体反应后的流体进行循环而流动到第1喷嘴和／或第2喷嘴的开口部近旁。

[0009] 另外，作为本发明的第3方式的反应喷嘴，例如如图1所示，在作为第1或第2方式的反应喷嘴1基础上，呈辐射状地具有多个第3喷嘴30，从第3喷嘴30朝向被第1气体微细化了的第1流体喷出第2流体。

[0010] 当这样地构成时，由于呈辐射状地具有多个第3喷嘴，因此容易将第2流体均匀地混合到第1流体中。

[0011] 另外，作为本发明的第4方式的反应喷嘴，在第1～第3的任一方式的反应喷嘴基础上，第1流体含有氯硅烷；第2流体是水蒸汽；通过第1流体和上述第2流体的反应而生成二氧化硅微粒子。

[0012] 当这样地构成时，成为喷嘴难以被使用水蒸汽进行的氯硅烷的水解时生成的二氧化硅微粒子闭塞的反应喷嘴。

[0013] 为了达到上述目的，作为本发明的第5方式的气相水解处理装置，例如如图4所示，是处理含有氯硅烷和有机化合物的液体的气相水解处理装置6，具有：具有将上述液体作为第1流体而喷出的第4方式的反应喷嘴，并排出第1流体和第2流体反应后的流体的水解炉60；将从水解炉60排出的流体燃烧的燃烧炉70；和捕集二氧化硅微粒子的捕集装置85。

[0014] 当这样地构成时，由于水解炉具有上述的反应喷嘴，因此氯硅烷和水蒸汽反应而生成的二氧化硅微粒子难以附着于反应喷嘴，喷嘴难以被闭塞。另外，由于具有燃烧炉，且将第1流体和第2流体反应后的流体燃烧，因此能够将反应后的流体中的可燃性物完全燃烧。而且，由于具有捕集固体成分的捕集装置，因此能够将从气相水解处理装置排出的气体清洁化。

[0015] 另外，作为本发明的第6方式的气相水解处理装置，在第5方式的气相水解处理装置基础上，水解炉60内的温度控制在200℃～600℃；燃烧炉70内的温度控制在850℃～1100℃。

[0016] 当这样地构成时，由于水解炉内的温度被控制在200℃～600℃，因此反应而生成的固体成分的粒子变大。而且，由于将从水解炉排出的流体在燃烧炉内在850℃～1100℃燃烧，因此能够将从水解炉排出的包含固形氧化物的可燃性物完全地燃烧。

[0017] 为了达到上述目的，作为本发明的第7方式的气相水解处理方法，例如如图6所示，是处理含有氯硅烷和有机化合物的液体的气相水解处理方法，具有：喷出上述液体(步骤S10)，与所喷出的液体大致平行地向上述所喷出的液体的周围喷出第1气体，由此将上述液体微细化(步骤12)，向微细化了的液体中混合水蒸汽，在200℃～600℃的温度下将氯硅烷水解，生成二氧化硅微粒子(步骤S14)的工序；将混合有液体和水蒸汽的流体即已水解氯硅烷的流体在850℃～1100℃的温度下燃烧的工序(步骤S20)；和捕集二氧化硅微粒子的工序(步骤S50)。

[0018] 当这样地构成时，喷出含有氯硅烷和有机化合物的液体，与所喷出的液体大致平行地向所喷出的液体的周围喷出第1气体，由此将上述液体微细化，向微细化了的液体混合水蒸汽，将氯硅烷水解，因此能够采用难以被通过水解而生成的二氧化硅微粒子闭塞的方法喷出含有氯硅烷和有机化合物的液体。另外，由于将氯硅烷在200℃～600℃水解，因此反应而生成的固体成分的粒子变大。另外，由于将水解了的液体在850℃～1100℃燃烧，因此能够将从水解炉排出的含有固形氧化物的可燃性物完全地燃烧。而且，由于捕集由水解而产生的粒子大的二氧化硅，因此容易捕集，能够将排出气体清洁化。

[0019] 根据本发明，反应喷嘴具有：喷出液状的第1流体的第1喷嘴；以与第1喷嘴呈同心圆状的方式配置于第1喷嘴的外侧，并喷出对第1流体进行微细化的第1气体的第2喷嘴；在比第1喷嘴和第2喷嘴靠下游侧、且在第1流体和第1气体的流的外侧具有开口部，并喷出与第1流体反应的第2流体的第3喷嘴，因此从第1喷嘴喷出的第1流体，被从第2喷嘴喷出的第1气体微细化，容易与从第3喷嘴喷出的第2流体反应，另外，第1流体和第2流体在从第1喷嘴和第3喷嘴的开口部离开的位置进行反应，反应的结果产生的固体成分难以附着于喷嘴。因此，能够提供时两种类的流体反应，并且由反应产生的固体成分难以附着于喷嘴、难以被闭塞的反应喷嘴。

[0020] 根据本发明，处理含有氯硅烷和有机化合物的液体的气相水解处理装置，具有：具有将含有氯硅烷和有机化合物的液体作为第1流体而喷出的上述的反应喷嘴，并排出第1流体和第2流体反应后的流体的水解炉；将从水解炉排出的流体燃烧的燃烧炉；和捕集二氧化硅微粒子的捕集装置，因此氯硅烷与水蒸汽反应而生成的二氧化硅微粒子难以附着于反应喷嘴，喷嘴难以被闭塞。因此，能够提供具有使两种类的流体反应且难以被由反应产生的固体成分闭塞的喷嘴的用于处理含氯硅烷的液体的气相水解处理装置。

[0021] 根据本发明，处理含有氯硅烷和有机化合物的液体的气相水解处理方法，具有：喷出含有氯硅烷和有机化合物的液体，通过与所喷出的液体大致平行地向所喷出的液体的周围喷出第1气体，从而将液体微细化，向微细化了的液体中混合水蒸汽，在200℃～600℃的温度下将氯硅烷水解，生成二氧化硅微粒子的工序；将混合有液体和水蒸汽的流体即已水解了氯硅烷的流体在850℃～1100℃的温度下燃烧的工序；和捕集二氧化硅微粒子的工序，因此可采用难以被通过水解而生成的二氧化硅微粒子闭塞的方法喷出含有氯硅烷和有机化合物的液体。因此，能够提供使两种类的流体反应且难以被通过反应而产生的固体成分闭塞的方法喷出流体的气相水解处理方法。

附图说明

[0022] 图1是说明反应喷嘴的构成的图，(a)是从尖端侧观察反应喷嘴时的正面图，(b)是反应喷嘴的沿着轴的剖面图。

[0023] 图2是说明在由第4喷嘴形成的流路设置了第3喷嘴的反应喷嘴的构成的图，(a)是从尖端侧观察反应喷嘴时的正面图，(b)是反应喷嘴的沿着轴的剖面图。

[0024] 图3是模式地说明从反应喷嘴喷出的流体或气体的运动的模式图。

[0025] 图4是说明将含有硅烷系化合物和有机化合物等可燃性物的液体进行水解和燃烧处理的气相水解处理装置的构成的框图。

[0026] 图5是说明水解炉的构成的模式剖面图。

[0027] 图6是说明含有氯硅烷和有机化合物的含硅烷系化合物液体的处理方法的流程图。

[0028] 图7是申请人所有的产业废弃物焚烧装置的框图，是使用本发明的反应喷嘴调查反应生成物向喷嘴的附着的实验装置。

[0029] 图8是说明调查相对于水解温度的二氧化硅微粒子的粒径和氯气的副产量的试验装置的框图。

[0030] 图9是归纳使水解反应温度变为200℃、500℃、800℃、1000℃、1300℃的情况下的二氧化硅微粒子的粒径和氯气的浓度的测定结果而示出的图。

[0031] 附图标号说明

[0032] 1、2 反应喷嘴

[0033] 6 气相水解处理装置

[0034] 10 第1喷嘴

[0035] 12 第1喷嘴的尖端

[0036] 14 细的直管

[0037] 16 粗的直管

[0038] 18 倾斜部分

[0039] 20 第2喷嘴

[0040] 22 第2喷嘴的尖端

[0041] 24 缩径开始部分

[0042] 26 倾斜

[0043] 28 缩径开始部分

[0044] 30 第3喷嘴

[0045] 32 第3喷嘴的尖端

[0046] 34 折曲部

[0047] 40 第4喷嘴

[0048] 42 第4喷嘴的尖端

[0049] 44 倾斜

[0050] 46 越来越细的部分

[0051] 52、54、58 端面

[0052] 56 侧面

[0053] 60 水解炉

[0054] 62 立式容器

[0055] 64 高温气体喷嘴

[0056] 65 燃烧器

[0057] 66 气体出口

[0058] 70 燃烧炉

[0059] 75 急冷塔

[0060] 80 洗涤器

[0061] 85 科特雷尔烟雾排除器(mist cottrell)(捕集装置)

[0062] 90 风扇(fan)

[0063] 100 产业废弃物焚烧装置

[0064] 110 回转炉

[0065] 120 后室

[0066] 130 回转流式二次燃烧炉

[0067] 140 急冷塔

[0068] 150 洗涤器

[0069] 160 科特雷尔烟雾排除器(湿式电集尘机)

[0070] 170 诱导风扇

[0071] 180 烟囱

[0072] 200 试验装置

[0073] 250 双重管式喷嘴

[0074] 252 石英管

[0075] 254 电热式立式管状炉

[0076] 260 喷嘴

[0077] 262 水收集器

[0078] 270 圆筒滤纸煤尘捕集器

[0079] 280 检测管

[0080] 290 真空泵

[0081] A 第1流体

[0082] B 第1气体

[0083] C 第2流体

[0084] D 第2气体

[0085] F 燃料

[0086] Mx、My、Mz 混合气体

[0087] SA 水蒸汽-空气混合体

[0088] T 温度计

[0089] W 冷却水

具体实施方式

[0090] 本申请基于在日本国在2007年9月20日申请的专利申请2007-243652号，将其内容作为本申请的内容形成本申请的一部分。

[0091] 本发明可通过以下的详细说明来更完全地理解。本发明的进一步的应用范围可通过以下的详细说明来明确。可是，详细的说明和特定的实例是本发明的所希望的实施方式，是只为了说明的目的而记载的。根据该详细的说明可在本发明的精神和范围内进行各种的变更和改变，这对本领域技术人员而言是很明确的。申请人没有将所记载的实施方式的任一个都献给公众的意图，在变更的方案、替代方案之中，在言语上可能不包含在专利权利要求书中的实施方式都作为均等方案下的发明的一部分。

[0092] 在本说明书或者权利要求书的记载中，名词和同样的指示语的使用，只要没有特别的指示，或者只要没有根据文脉明了地否定，就应理解为包括单数和多数这两者。本说明书中所提供的任一例示或例示的用语(例如「等」))的使用都只不过是容易说明本发明这一意图，只要没有特别低记载于权利要求书，就并不对本发明的范围加以限制。

[0093] 以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在各图中，相互相同或相当的装置附带同一符号，省略重复的说明。

[0094] 首先，参照图1来说明反应喷嘴1的构成。图1是说明反应喷嘴1的构成的图，(a)是从尖端侧观察反应喷嘴1时的正面图，(b)是反应喷嘴1的沿着轴的剖面图。反应喷嘴1具有：第1喷嘴10、第2喷嘴20、第3喷嘴30和第4喷嘴40。第1喷嘴10、第2喷嘴20和第4喷嘴40，被构成为同心圆状，第1喷嘴10配置于内侧，在其外侧配置有第2喷嘴
20，在该第2喷嘴20的外侧配置有第4喷嘴40。相比于第1喷嘴10的尖端12，第2喷嘴
20的尖端22退后。第4喷嘴40的尖端42比第2喷嘴20的尖端22退后。各喷嘴10、20、
40的开口部按尖端12、尖端22、尖端42的顺序从流体流的下游侧配置，由此能够防止流体向各喷嘴10、20、40逆流。

[0095] 第1喷嘴10为尖端12的近旁细的直管14，喷嘴的根部(在图1(b)中为右侧)方向为比尖端12近旁粗的直管16，在其之间具有外表面倾斜的倾斜部分18。细的直管14和粗的直管16，它们的内径也不同，在尖端12近旁变细。

[0096] 第2喷嘴20形成为尖端22近旁越来越细的形状。第2喷嘴20的内径具有：在与第1喷嘴10从粗的直管16向细的直管14倾斜的倾斜部分18大致对应的位置开始变细的缩径开始部分24，具有直到达到尖端22都一样地变细的倾斜26。第2喷嘴20的尖端22配置于与第1喷嘴10的细的直管14对应的位置即配置于细的直管14的外侧。因此，利用第2喷嘴20形成的流路(第2喷嘴20的内面与第1喷嘴10的外面之间)在尖端22近旁变窄。

[0097] 第4喷嘴40，其尖端42配置于与第2喷嘴20的缩径开始部分24对应的位置，在尖端42近旁呈越来越细的形状。第4喷嘴40的内径，在与第2喷嘴20的外径开始越来越细的缩径开始部分28大致对应的位置、或者在开始越来越细的更粗的管的一侧开始变细，一样地具有直至尖端42的倾斜44。通过第4喷嘴40形成的流路(第4喷嘴40的内面与第2喷嘴20的外面之间)也可以在尖端42近旁变窄，但也可以未必变窄。

[0098] 第3喷嘴30由配置于第4喷嘴40的外侧的小径的管构成，但构成第3喷嘴30的管的根数不限于4根，可以是1根，还可以是2根、3根、5根、6根等。当具有多个管时，第2流体(后述)容易更均匀地混合到第1流体(后述)中。另外，在图1中，第3喷嘴30的各管配置于针对第1喷嘴10、第2喷嘴20和第4喷嘴40的中心轴对称的位置，但也可以配置于非对称的位置。其中，将管配置于对称的位置时，第2流体容易更均匀地混合到第1流体中。构成第3喷嘴30的管的截面，可以是椭圆形、矩形、六角形等任意的形状，但典型的为强度优异、可通用的圆形截面。第3喷嘴30具有：从第4喷嘴40侧延伸且在与第4喷嘴40越来越细的部分46对应的位置向中心轴方向折曲的折曲部34。第3喷嘴30，在超过第1喷嘴10的尖端12的位置配置有尖端32，在该处具有开口部。第3喷嘴30的尖端32，在从第1喷嘴10喷出的第1流体流和从第2喷嘴20喷出的气体流的外侧具有开口部。所谓第1流体流的外侧，由于第1流体从第1喷嘴10的尖端12的开口部喷出，因此成为从尖端12的开口部起与中心轴平行地配置的面的外侧。另外，成为比尖端12靠下游的流的下游侧。同样，所谓从第2喷嘴20喷出的气体流的外侧，成为从第2喷嘴20的尖端22的开口部起与中心轴平行地配置的面的外侧。另外，成为比尖端12和尖端22靠下游的流的下游侧。

[0099] 第3喷嘴30的尖端32，不朝向将第1喷嘴10、第2喷嘴20和第4喷嘴40的中心轴延长的方向、即不朝向流的中心方向，而是朝向偏心了的方向配置成巴字形。通过这样地将尖端32配置成巴字形，从第3喷嘴30喷出的第2流体，针对从第1喷嘴10喷出的第1流体等偏心地混入，其结果呈螺旋状地流动。通过第2流体呈螺旋状地流动，更容易与第1流体混合。另外，也可以将第3喷嘴30的尖端32朝向将第1喷嘴10、第2喷嘴20和第4喷嘴40的中心轴延长的方向，特别是在第2流体的流速或者动能大时，若偏心地混入第1流体，则有时穿过第1流体，因此朝向第1流体的中心喷出是优选的。

[0100] 如图2所示，第3喷嘴30也可以配置于通过第4喷嘴40形成的流路。图2是说明将第3喷嘴30设置于通过第4喷嘴40形成的流路的反应喷嘴2的构成的图，(a)是从尖端侧观察反应喷嘴2时的正面图，(b)是反应喷嘴2的沿着轴的剖面图。如图2(b)所示，将第3喷嘴30配置于第4喷嘴40的内侧且第2喷嘴20的外侧。此时，第3喷嘴30由可设置于通过第4喷嘴40形成的流路的小径的管构成。通过将第3喷嘴30配置于第4喷嘴40中，可使第4喷嘴40的外周成为没有由第3喷嘴30导致的凸部的一样的曲面。可是，通过将第3喷嘴30配置于第4喷嘴40的外侧，可由比由第4喷嘴40形成的流路的宽度粗的管构成第3喷嘴30。另外，在形成第1喷嘴10、第2喷嘴20和第4喷嘴40之后能够配置第3喷嘴30，因此反应喷嘴1的制造变得容易。

[0101] 接着，参照图3对反应喷嘴1的作用进行说明。图3是模式地说明从反应喷嘴1喷出的流体的运动的模式图。从第1喷嘴10喷出第1流体A(图中的黑圆)，从第2喷嘴20喷出第1气体B(图中的×)，从第3喷嘴30喷出第2流体C(图中的白圆)，从第4喷嘴40喷出第2气体D(图中的粗的箭头)。第1流体A和第2流体C进行反应，生成作为反应生成物的固体成分(图中的三角)。

[0102] 从第1喷嘴10喷出的第1流体A，在被喷出的很近的区域(图中的区域X)维持与第1喷嘴10的开口部相同的截面。另一方面，从第2喷嘴20喷出的第1气体B也维持与第2喷嘴20的开口部相同的截面。在此，若加速从第2喷嘴20喷出的第1气体B的流速则变为紊流，一边卷入流的周围的气氛气体等一边流动，会卷入在很近处流动的第1流体A。即，第1气体B和第1流体A开始混合。例如，如果第1流体A为液体、第1气体B为空气，则液体和空气混合，第1流体A变为微细的粒子。即，第1流体A被第1气体B雾化(图中的区域Y)。其结果，第1流体A与第1气体B混合而流动。另外，即使第1气体B的流速不快，只要通过第1流体A和第1气体B接触而流动，第1流体A和第1气体B混合即可。

[0103] 从第3喷嘴30喷出的第2流体C流入到第1流体A和第1气体B混合而流动的流中(图中的区域Z)。如前所述，第1流体A与第1气体B混合，变成例如微细的粒子，因此会以大的表面积与第2流体C接触。因此，第1流体A和第2流体C的反应被促进。而且，如前所述，第3喷嘴30以巴字形配置，第2流体C成为螺旋状，与第1流体A和第1气体B的混合流混合，因此混合更容易进行，反应被促进。

[0104] 在通过第1流体A和第2流体C的反应而生成了固体成分的情况下，当反应在喷嘴出口产生时，固体成分附着于喷嘴，产生喷嘴闭塞等的弊端。可是，如上所述，从第1喷嘴10喷出的第1流体A和从第2喷嘴20喷出的第1气体B，在喷嘴近旁的区域X中单独地流动，直至区域Y进行混合。并且，由于从在比第1喷嘴10的开口部(尖端)12和第2喷嘴
20的开口部(尖端)22靠下游侧具有开口部(尖端)32的第3喷嘴30喷出的第2流体C，流入到第1流体A和第1气体B混合了的其下游侧的区域Z，因此反应在远离第1喷嘴10、第2喷嘴20、第3喷嘴30的区域Z产生。即，即使通过第1流体A和第2流体C的反应而生成固体成分，也不会附着于第1喷嘴10、第2喷嘴20、第3喷嘴30。特别是由于第3喷嘴
30在第1流体A的流的外侧具有开口部，因此第1流体A不会到达第3喷嘴30的开口部，第1流体A和第2流体C不会在第3喷嘴30的开口部发生反应。而且，由于第3喷嘴30在第1气体B的流的外侧具有开口部，因此在第1流体A的流和第3喷嘴30的开口部之间形成第1气体B的流，即使第1流体A出于某些原因而飞散，也可防止到达第3喷嘴30的开口部，在第3喷嘴30的开口部第1流体A和第2流体C进行反应的可能性进一步变低。
因此，也不产生喷嘴闭塞的弊端。例如，在使第1流体A为含有氯硅烷的含硅烷系化合物液体、使第2流体C为水蒸汽从而进行水解反应的情况下，能够防止由水解反应的结果产生的二氧化硅所引起的喷嘴闭塞。

[0105] 另外，第2气体D从第4喷嘴喷出，沿第2喷嘴20的尖端22附近的外面流动，并且，以覆盖第1气体B以及第1流体A-第1气体B和第2流体C开始混合或者进行混合的部分的方式流动。因此，能够防止作为第1流体A和第2流体C的反应生成物的固体成分附着于反应喷嘴1特别是第1喷嘴10、第2喷嘴20。对于反应喷嘴1而言，第1流体A和第2流体C反应之后的流体(也混合有第1气体B)的一部分变成循环流(图中的细的箭头)，有时流入到反应喷嘴1的附近。可是，由于沿第2喷嘴20的表面流动的第2气体D，流较弱的循环流伴同第2气体D的流，不会到达第2喷嘴20的外表面，第1喷嘴10和第2喷嘴20被从反应后的流体屏蔽开。因此，可防止固体成分附着于第2喷嘴20的表面。另外，第4喷嘴40在最外面，即使固体成分附着于第4喷嘴40的外表面也容易除去，另外，通常第4喷嘴40的开口部形成得比其他的喷嘴10、喷嘴20、喷嘴30的开口部大，由少许的固体成分的附着引起的影响小，大多不会成为问题。

[0106] 接着，参照图4对于具有反应喷嘴1、且作为含有氯硅烷和有机化合物的含硅烷系化合物液体(以下也仅称为「液体」。)中的硅烷系化合物的处理装置的气相水解处理装置6进行说明。图4是说明将含有硅烷系化合物和有机化合物等可燃性物的液体进行水解和燃烧处理的气相水解处理装置6的构成的框图。气相水解处理装置6具有：具有反应喷嘴
1，并将作为第1流体的液体用作为第2流体的水蒸汽水解、将反应后的流体排出的水解炉
60；使从水解炉60排出的流体完全燃烧即使流体中的可燃性物完全燃烧的燃烧炉70；作为将从燃烧炉70排出的高温的气体(伴有固体成分)冷却的急冷装置的急冷塔75；作为将从急冷塔75排出的气体中所含的酸性气体进行中和除去的中和装置的洗涤器80；将与从洗涤器80排出的气体相伴的固体成分捕集到液中进行除去的除去装置即作为捕集装置的科特雷尔烟雾排除器85；作为一边抽吸气体使之以上述的顺序流动一边由未图示的烟囱释放到大气中的抽吸装置的风扇90。另外，作为燃烧炉70，典型的是使用也被称为喷射式炉(jet furnace)的回转流式燃烧炉。

[0107] 在此参照图5说明水解炉60的构成。图5是说明水解炉60的构成的模式剖面图。水解炉60具有：圆筒形的立式容器62；配置于立式容器62上的反应喷嘴1；导入燃料气体进行燃烧的燃烧器65。高温气体喷嘴64与立式容器62的上游侧的端面52的中心连接。
另外，在图5中，将水解炉60图示成实际设置的朝向，图中的上方为实际设置的铅直上方，且成为上游侧。反应喷嘴1配置于端面52的肩部。在立式容器62的下游侧即下端形成有气体出口66。通过燃烧器65生成的高温的燃烧气体从高温气体喷嘴64流入立式容器62。
从反应喷嘴1喷出的第1流体A、第1气体B、第2气体D、第2流体C(参照图3)一边被从高温气体喷嘴64流入的高温的燃烧气体加热一边在立式容器62内进行反应，通过气体出口66被送至下游侧。立式容器62在反应喷嘴1的下方具有充分的空间，以使得在反应喷嘴1的前方适当形成用于第1流体A和第1气体B混合的区域Y(参照图3)、以及第1流体A和第2流体C进行反应的区域Z(参照图3)。而且，决定第1流体A、第1气体B、第2流体C、第2气体D混合后的气体(伴有作为反应生成物的固体。以后将它们总称为「混合气体」。)的流速以使得可确保足够使第1流体A和第2流体C的反应在立式容器62内完成的滞留时间。混合气体通过由风扇90(参照图4)抽吸，从水解炉60送出至下游侧。如图5所示，在一个水解炉60上既可以具有多个反应喷嘴1，也可以只具有一个反应喷嘴1。在任一情况下反应喷嘴1都配置于立式容器62的上游侧端部附近且高温气体喷嘴64的附近。

[0108] 在此，在水解炉60中，典型的情况是：第1流体是含有包含氯硅烷的硅烷系化合物和有机化合物等的可燃性物的液体，第2流体是水蒸汽，第1气体和第2气体是空气。即从反应喷嘴1喷出作为第1流体的含有硅烷系化合物和有机化合物等的可燃性物的液体，使硅烷系化合物与作为第2流体的水蒸汽反应。液体被空气雾化，雾化了的液体中的硅烷系化合物和水蒸汽进行反应，通过气相中的水解，以微粒子形式产生作为固体成分的二氧化硅SiO2。在此，所谓「微粒子」例如是捕集的粒子的使用扫描型电子显微镜通过图像解析法得到的粒径为10μm以下的粒径小的粒子，是指与气体相伴随那样的粒子。

[0109] 另外，在此，优选将水解炉60中的水解的反应温度控制在200℃～600℃。当水解的反应温度为低于200℃的温度时，生成的二氧化硅微粒子附着于水解炉60的炉壁，稳定运行变得困难。另外，当为高于600℃的温度时，由水解产生的二氧化硅微粒子的粒径变小，难以有后段的科特雷尔烟雾排除器85捕集二氧化硅微粒子。另外，当使水解的反应温度为400℃～500℃时，能够进一步保证二氧化硅微粒子的大小为较大并减少向炉壁的附着，因此是更优选的。为了将水解的反应温度保持在200℃～600℃的温度，由燃烧器65燃烧燃料来作为热源。另外，作为热源不限于具有燃烧器65来进行燃烧的方法，也可以导入高温的过热蒸气或高温空气、或者利用电加热器对水解炉60进行加热，还可以采用其他的众所周知的方法。特别是当导入高温的过热蒸气时，除了由第3喷嘴30(参照图1)供给的水蒸汽以外，还变成供给用于水解的水蒸汽，因此是优选的。由于采用反应喷嘴1喷出液体、水蒸汽和空气，产生水解和燃烧，因此二氧化硅在与反应喷嘴1间隔开的位置生成，可防止附着于反应喷嘴1。

[0110] 回到图4对气相水解处理装置6继续说明。在水解炉60中，为了使残留的可燃性物燃烧，在水解炉60的下游具有燃烧炉70。燃烧炉70是导入燃料F、作为典型在850℃～1100℃使其燃烧的装置。作为燃料，可使用废油、重油、其他燃料等，导入未图示的燃烧用空气使得在容器内回转，从而进行燃烧。在温度低于850℃的燃烧中，未能将可燃性物燃烧尽。
另外，当在高于1100℃的温度下燃烧时，不仅多余地消耗燃料F从而不经济，而且由于为高温，由氯化氢HCl平衡地生成的氯气Cl2的量增大，变得不能由后段的洗涤器80处理。即，由水解产生的氯化氢HCl与氧O2反应而产生氯气Cl2和水H2O的反应变快，增加的氯气Cl2不能处理掉。另外，当使燃烧温度为900℃～950℃时，在能够使其完全燃烧并且节约燃料的同时，能够减少氯气Cl2的量，因此是更优选的。为了使液体中的可燃性物完全燃烧或者分解有害成分，设计燃烧炉70的容量和风扇90的抽吸速度或者燃烧用空气的流速和流入方向(回转的方式)以使得混合气体在燃烧炉70中的滞留时间例如为2秒以上。

[0111] 从燃烧炉70排出的混合气体被导入急冷塔75。急冷塔75是导入冷却水W，一边从喷嘴(未图示)以喷淋方式喷出冷却水W一边使其与混合气体接触，由此对高温的混合气体进行冷却的装置。在燃烧炉70中燃烧过的混合气体，被冷却至在由后段的洗涤器80和科特雷尔烟雾排除器85处理时不产生不良情况的温度例如85℃。另外，此时，优选尽可能地缩短在400～200℃的温度区的通过时间以使得不会发生二 英类的再合成。作为典型，具有：将导入到急冷塔75的冷却水W汇集到急冷塔75的底部，再度导入急冷塔75的冷却水循环流路。

[0112] 在急冷塔75中被冷却了的混合气体，被导入洗涤器80。洗涤器80是使例如氢氧化镁、苛性钠等的碱性物质和混合气体接触，从而将混合气体中的酸性成分例如氯化氢HCl、氯Cl2、二氧化硫SO2中和、除去的装置。在洗涤器80中，通过使碱性物质的浆液或水溶液一边从喷嘴(未图示)以喷淋方式喷出一边与混合气体接触，来中和混合气体中的酸性成分。

[0113] 科特雷尔烟雾排除器(湿式电集尘机)85，对成对的并行平板施加高电压，利用库伦力将微细的煤尘汇集到一个平板上。一般而言，湿式集尘机能够比袋式集尘器等干式集尘机更高效地集尘。由科特雷尔烟雾排除器85除去了煤尘的混合气体，被风扇90抽吸，从烟囱(未图示)释放到大气中。

[0114] 在此，参照图6归纳说明含有氯硅烷和有机化合物的含硅烷系化合物液体的处理方法。图6是说明含有氯硅烷和有机化合物的含硅烷系化合物液体的处理方法的流程图。首先，从喷嘴喷出含有氯硅烷和有机化合物的含硅烷系化合物液体(步骤S10)。同时地沿与液体平行的方向喷出空气，将液体雾化(步骤S12)。在此，所谓与液体平行的方向，不是严格意义上的平行，是指沿与液体相同的方向、例如角度在30度或者15度以内进行喷出。
接着，向被空气雾化了的液体中混合水蒸汽(步骤S14)。于是，液体中的硅烷系化合物被水蒸汽水解，产生二氧化硅微粒子。在此，优选将进行水解的温度保持在200℃～600℃。通过在200℃～600℃进行水解而生成的二氧化硅微粒子变大，并且，二氧化硅微粒子不附着于周围的设备等，能够稳定运行。并且，使空气流通，以使得覆盖已水解了液体中的硅烷系化合物的混合气体流的周围，防止混合气体沿喷嘴方向逆流(步骤S16)。到此为止是涉及液体的水解的工序。

[0115] 接着，将混合气体燃烧，作为典型在850℃～1100℃燃烧，使混合气体中残存的可燃性物完全燃烧(步骤S20)。当在850℃～1100℃进行燃烧时，残存的可燃性物完全燃烧，并且不会使温度过度上升，因此省去燃料的浪费，并且也抑制了由氯化氢HCl生成氯气Cl2。接着，将混合气体急冷(步骤S30)，将混合气体中和处理(步骤S40)，捕集、除去混合气体中的包含二氧化硅微粒子的固体成分(步骤S50)。然后，排出被中和处理过的已除去固体成分的混合气体(S60)。由于在200℃～600℃的温度进行了水解，因此生成的二氧化硅微粒子大，容易捕集、除去。另外，由于在850℃～1100℃进行燃烧，抑制了氯气Cl2的发生，因此中和处理容易进行。

[0116] 到此为止的说明，将第1流体设为含硅烷系化合物液体、将第2流体设为水蒸汽进行了说明，但本发明的反应喷嘴1和水解炉60能够用于其它的用途。特别是在第1流体和第2流体反应而产生固体成分的情况下，可防止由固体成分导致的喷嘴闭塞，因此可很好地使用。

[0117] 实施例1

[0118] 使用图7所示的实验装置进行实验，即从反应喷嘴1喷出含硅烷系化合物液体和水蒸汽，使含硅烷系化合物液体进行气相水解，调查作为反应生成物的二氧化硅微粒子向反应喷嘴1的附着。图7是产业废弃物焚烧装置100的框图，产业废弃物焚烧装置100具有：回转炉110；与水解炉相当且与回转炉110连接并将炉渣分离的后室120；与燃烧炉相当且使未燃物完全燃烧的回转流式二次燃烧炉130；将高温的排气进行湿式冷却的急冷塔140；
吸收除去氯化氢等酸性气体的洗涤器150；完全地除去煤尘的科特雷尔烟雾排除器(湿式电集尘机)160；诱导风扇170和烟囱180。在后室120具有图1所示的反应喷嘴1，从反应喷嘴1喷出含硅烷系化合物液体。另外，产业废弃物焚烧装置100是具有最大焚烧量为267吨／天的能力的装置。

[0119] 将8吨／小时的产业废弃物IW与助燃油AO1一起供给到上述的产业废弃物焚烧装置100的回转炉110中进行焚烧，在后室120中，从图1所示的反应喷嘴1的第1喷嘴103
喷出220kg／小时的含硅烷系化合物液体SW，从第2喷嘴20喷出25Nm ／小时的雾化用空
3
气AR1，从第3喷嘴30喷出70kg／小时的水蒸汽ST，从第4喷嘴40喷出30Nm ／小、时的保护用空气AR2。水蒸汽ST的喷出量为相对于含硅烷系化合物液体SW喷出量的理论当量的约2倍的当量。含硅烷系化合物液体SW的组成是：四氯硅烷为69重量％、其它的氯硅烷类为30重量％、芳香族系有机物为1重量％。

[0120] 使用图1所示的反应喷嘴1，以合计20小时的期间喷出上述的含硅烷系化合物液体SW、雾化用空气AR1、水蒸汽ST、保护用空气AR2，但反应喷嘴1不产生闭塞等的问题而能够使用。另外，在实验结束后检查反应喷嘴1的结果，看不到二氧化硅微粒子的附着。即证实了：反应喷嘴1使两种类的流体反应，并且难以被由反应产生的固体成分闭塞。

[0121] 另外，含硅烷系化合物液体SW与水蒸汽ST产生水解反应，其结果，确认生成了二氧化硅微粒子，因此调整产业废弃物IW和助燃油AO1的供给量，将后室120的温度控制在660～800℃以及970～1150℃进行运行。另外，向回转流式二次燃烧炉130供给助燃油AO2，将温度维持在900～930℃，使可燃物完全燃烧。观察由科特雷尔烟雾排除器160捕集的固体成分的结果，确认是二氧化硅微粒子SP。即证实含硅烷系化合物液体SW和水蒸汽ST进行水解反应，生成了二氧化硅微粒子。

[0122] 另外，测定二氧化硅微粒子SP的平均粒径的结果，在后室120的温度被控制在660～800℃的情况下为143nm，在后室120的温度被控制970～1150℃的情况下为96nm。
在此，平均粒径通过使用了扫描型电子显微镜的图像解析法来测定。因此证实了水解反应的结果而生成的二氧化硅微粒子SP的粒径受到反应温度的影响。另外，在产业废弃物焚烧装置100中，将后室120的温度降低到600℃以下较难，因此在实施例2中详细调查了水解温度和二氧化硅微粒子粒径的关系。

[0123] 实施例2

[0124] 使用图8所示的试验装置200，调查了相对于水解温度的二氧化硅微粒子粒径和氯气Cl2的副产量。图8是说明试验装置200的框图。试验装置200具有：使四氯硅烷在内管流动、使被加热了的水蒸汽-空气混合体SA在外管流动的双重管式喷嘴250；从双重管式喷嘴250流出的四氯硅烷和水蒸汽-空气混合体SA进行流动的石英管252；和将石英管252加热的电热式立式管状炉254。而且，具有：抽吸从石英管252的出口流出的混合气体Mx的一部分的喷嘴260；一边从由喷嘴260抽吸的混合气体Mx除去氯化氢HCl一边将混合气体Mx冷却的水收集器262；从由水收集器262流出的混合气体My捕集煤尘的圆筒滤纸煤尘捕集器270；测定由圆筒滤纸煤尘捕集器270捕集煤尘之后的混合气体Mz的氯气Cl2的浓度的检测管280；和由喷嘴260抽吸混合气体Mx、且由水收集器262抽吸混合气体My、Mz的真空泵290。而且，试验装置200具有测定石英管252的内部温度的温度计T。另外，试验装置200相当于图4所示的水解炉60。

[0125] 在双重管式喷嘴250的内管流通流量为4.7g／分的四氯硅烷，在其外管流通流量3
为2g／分的水蒸汽和标准流量为4.2dm ／分的空气的水蒸汽-空气混合体SA。另外，水的量设为理论当量的2倍。由双重管式喷嘴250将四氯硅烷和水蒸汽-空气混合体SA流通至石英管252中，进行加温，使其进行水解反应。另外，石英管252的内径为35mm、长度为
1000mm，电热式立式管状炉254的长度为420mm。在此，利用电热式立式管状炉254使石英管252的内部温度变化，将由双重管式喷嘴250流出的四氯硅烷和水蒸汽-空气混合体SA进行流动的石英管252的内部温度作为水解反应温度来测定。双重管式喷嘴250的流出四氯硅烷和水蒸汽-空气混合体SA的尖端，位于距电热式立式管状炉254的上游(双重管式喷嘴250)侧端部150mm的位置。内部温度在成为石英管252中的最高温度的距电热式立式管状炉254的上游侧端部210mm的位置进行测定。然后，测定由圆筒滤纸煤尘捕集器270捕集到的二氧化硅微粒子的粒径，利用检测管280测定氯气Cl2的浓度。

[0126] 将使水解反应温度变化为200℃、500℃、800℃、1000℃、1300℃的情况下的二氧化硅微粒子的粒径和氯气Cl2的浓度的测定结果汇总示于图9。另外，二氧化硅微粒子的粒径，利用使用了扫描型电子显微镜的图像解析法测定捕集到的二氧化硅微粒子，将测定出的二氧化硅微粒子的粒径的范围作为测定结果示出。

[0127] 由图9所示的测定结果知道，水解反应温度越低，则二氧化硅微粒子的粒径越大。即，降低水解反应温度时，由后段的科特雷尔烟雾排除器捕集二氧化硅微粒子变得容易。特别是当水解反应温度为500℃以下时，二氧化硅微粒子的粒径变为300nm以上，因此容易进行捕集。

[0128] 另外知道水解反应温度越低则氯气的副产量也越少。即，降低水解反应温度会减轻后段的洗涤器的负担。

[0129] 以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在专利权利要求书和说明书以及附图所记载的技术思想的范围内可进行各种的变形。另外，即使是说明书和附图没有直接记载的任何的形状和／或结构和／或材质，只要可得到本申请发明的作用和效果，就在本申请发明的技术思想的范围内。

[0130] 与本发明的说明关联(特别是与本发明的权利要求关联)使用的名词和同样的指示语的使用，只要在本说明书中没有特别指出或没有明显与文脉矛盾，就解释为涉及单数和多数这两者。语句「具有」、「有」、「含有」和「包含」只要没有特别的声明，就解释为开放式(即「不限定包含～」这一意思)。本说明书中的数值范围的陈述，只要在本说明书中没有特别指出，只希望仅起到作为将处于该范围内的各值一个一个地言及的简记法的作用，各值在本说明书中如分别列举出那样编入说明书中。在本说明书中说明的全部的方法，只要在本说明书中没有特别指出或没有明显与文脉矛盾，就能够以所有的适当的顺序进行。在本说明书中使用的所有的例子或例举的措词(例如「等」)，只要没有特别的声明，只意图更好地说明本发明，并不设置针对本发明范围的限制。说明书中的任何措词都不解释为实施本发明不可缺少的表示权利要求中没有记载的要素的措词。

[0131] 在本说明书中，为了实施本发明对于包括本发明者已知的最佳实施方式在内的本发明的优选实施方式进行了说明。对于本领域技术人员来说，阅读上述说明后能够清楚这些优选实施方式的变形。本发明者期待熟练者适当应用这样的变形，预定可采用在本说明书中具体说明的以外的方法实施本发明。因此，本发明如依据法所许可的那样全部包括本说明书所附带的权利要求中记载的内容的修改和均等物。而且，只要在本说明书中没有特别指出或者没有明显与文脉矛盾，则所有的变形中的上述要素的任一组合都包含在本发明中。

[0132] 本发明中表示数值范围的“以上”和“以下”均包括本数。