(57)【要約】本発明は、ガス反応を実行するための装置であって、特に円筒形プラズマ室を有する、ガスの通過流によるプラズマ反応器を含む装置において、ガスの流れを形成するための流れ形成要素を、プラズマ反応器の以前および／または内部および／または以後に配置して、プラズマ室内部でガス流を形成させ、それによってガス流内に少なくとも１つの、特に中央の流れ低下区域を形成させる装置に関する。本発明は、さらにガス反応を実行する方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス反応を実行するための装置であって、プラズマ室、特に円筒状プラズマ室を有する、ガスの通過流を用いるプラズマ反応器を含む前記装置において、前記プラズマ室内にガス流を形成し、それによって前記ガス流内に少なくとも１つの、特に中央の、流れの低下した区域を形成するために、ガスの流れを形成するための流れ形成要素が、プラズマ反応器の先行および／または内部および／または後続に配置されていることを特徴とする前記装置。
【請求項２】
ガス流内に配置された流れ形成要素が、コーン、ドロップ、環状間隙、ダイアフラム、グリッド、バッフル体、渦管、サイクロンまたはタービンとして構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
流れ形成要素が、調節可能となるように配設されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
ガス送り装置が、ガスの回転方向に接する方向に配設されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
反応管が、反応器の後に軸上に配設されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
冷却室が、反応器の入口および／または出口、および／または反応管の壁の中および／または上に配設されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
送り要素、特にノズル、スロットまたは管が、冷却媒体、特に低温ガス、液体物質または出発材料の一部を導入するために設けられていることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
送り要素が、流れ形成要素を形成することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
触媒が、反応管内に、特に移動可能に配設されており、前記触媒が特に、底部に置くか、バスケットに入れるか、またはモノリスにした不均一性触媒であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
特に請求項１〜９のいずれかに記載の装置内で、成分を変換するために、ガスの流れまたはガス化可能物質の流れを、プラズマ反応器のプラズマ室内のマイクロ波励起プラズマ、特に非平衡プラズマを通過させることによって、ガス反応を実行するための方法であって、流れ形成要素を用いて、ガス流内に少なくとも１つの流れ低下区域を形成し、そのような区域内に安定なプラズマを生成することを特徴とする、前記方法。
【請求項１１】
流れ形成要素を用いて、ガス流の回転を達成することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
反応管内に一体化された熱交換器によって、特に放射エネルギーを利用するための黒体交換表面を使用することによって、熱を回収することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
特に反応または再結合区域における温度を制御するために、および、送り装置（３）を用いてプラズマ以後のより効率的な活性化を達成するために、ガスまたはエアロゾル、特に水素を、ノズルを介して導入することを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
プラズマを、特にパルス周波数１Ｈｚから５０ｋＨｚにおいて、特にマイクロ波発生器のパルス制御、および／または共振器中へのマイクロ波のパルス導入により、パルス導入させることを特徴とする、請求項１０から１３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、プラズマ室、特に円筒状プラズマ室を有する、ガスの通過流を用いるプラズマ反応器、特に大容量プラズマ反応器を含む、ガス反応を実行するための装置に関する。本発明は、さらに、ガスの流れ、または気体化可能な物質の流れが、プラズマ、特にマイクロ波によって励起されるプラズマによって誘導される、ガス反応を実行するための方法に関する。
【０００２】
ガスは、プラズマ反応器、特に円筒状プラズマ反応器を含む装置を通って流れることができ、この円筒状プラズマ反応器に、導入ポイントを介してマイクロ波が供給されて、このときに、プラズマによりガスが高度励起されてガス反応の発生が可能となり、特に、物質の合成およびガス精製反応の実行が可能である。
【０００３】
マイクロ波プラズマを生成するための既知の装置は、プラズマ室、プラズマを生成するためのマイクロ波発生装置を備えるマイクロ波供給共振器、および導入ポイント、例えばスロット、アンテナ、その他を含み、これらは、マイクロ波をプラズマ室内に導入するために、共振器とプラズマ室の間の金属壁内に規則的に配置されている。
【０００４】
ガス反応を実行するための既知のプラズマ反応器は、数１０ｋＷの大電力を要する熱プラズマジェットを使用し、この熱プラズマジェットが処理ガスを、数１０００Ｋ、または１００００Ｋまでも加熱する。この電力は、電力密度が数１０００〜１００００Ｗ／ｃｍ３になる数ｃｍ３の小さなプラズマ体積中に投入される。
ドイツ特許ＤＥ１９６００２２３によれば、長方形断面をしたリングの形体の共振器が、円筒状、管状プラズマ室の導入ポイントを備える金属壁を包囲している。
【０００５】
ＤＥ１９６００２２３に記載の装置は、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波励起周波数において、数１０００ｃｍ３の体積と数Ｗ／ｃｍ３の電力密度を有する非平衡または非熱プラズマを、プラズマ室内で実際に生成するが、この装置では、大量の体積流と相応するガス速度の処理能力は得られない。このような非熱プラズマの効率、すなわち、電力入力／出力は、一般的には無用な中性ガスの加熱に浪費されるエネルギーが多くないので、顕著に向上する。
また、マイクロ波励起周波数として好適であるのは、特に、事業用に利用されている９１５ＭＨｚおよび４４０ＭＨｚであり、相応して縮尺されたプラズマ発生源によるものである。
【０００６】
本発明に使用することのできる、知られている共振器も、導入ポイントを有するプラズマ室の円筒状壁を完全に包囲するか、または同一の縦軸を有するジャケットの部分として包囲するか、あるいはそれらを、円筒状プラズマ室内内部、例えばその軸上に配置することもできる。共振器の寸法形状と本質的に管状円筒型プラズマ室によるとともに、共振器とプラズマ室の間にある結合点の規則配列によって、ある種の波形パターン、いわゆるモードが、プラズマ室内部でプラズマの最適効率で生成される。マイクロ波発生器を、化学、電磁気または高周波励起で補完するか、または置換することもできる。
【０００７】
プラズマ室中のガスはプラズマによって励起され、それによって、特に、発光効果（luminous effects）が生じる。知られている反応器では、低流量においてもガス流がプラズマを乱し、プラズマを室外に押し出して、プラズマを破壊し、それによってプラズマが消えてしまうことが欠点である。知られている反応器によって、高いガス処理量および高いガス流速を達成することはできない。
【０００８】
既知のガス反応およびガス合成は、放電電極を用いてアーク中で生成することもできるが、この場合には、多くの目的に対して温度が高すぎ、ガス流が、電極によって妨害され、また高エネルギー消費であることが欠点である。
本発明の目的は、均一に分布し安定で、特に非熱的なプラズマを得て、それによって、特に高処理量においてのガスの最適活性化を達成して、特にそのようなマイクロ波励起された、すなわち無電極の、数ｍ／ｓから数１０ｍ／ｓまでの高ガス速度の大量プラズマ発生源を活用すること、および特に数１００ミリバールから数１０バールまでの圧力において安定で長期間の作動を確実にすることである。
【０００９】
この目的を達成するために、ガス流を誘導するための流れ形成要素によるガス反応のための、ガスの通過流を有するプラズマ反応器とともに、この装置を使用して大体積流でのガス反応を実行する方法を提案する。
反応ガスとして考慮するのは、特に、活性化するのが困難、すなわち反応性が悪いガス、例えば二酸化炭素、水に加えて、窒素、メタンおよび天然ガスである。
【００１０】
本発明によれば、ガス流内に、流れ形成要素によって流れ低下した（flow-reduced）、少なくとも１つの、特に中央の区域を形成することが提供される。そのような流れ低下区域内では、特に安定してプラズマを生成することができる。
高い全体ガス流速においても、流れ低下領域ではガス流の速度が低下するので、プラズマは安定なままであり、その結果、高いガス処理量においてもプラズマの破壊が防止される。
【００１１】
ガス流れ形成要素を用いることによって、特に、１）プラズマと反応器壁（例えば水晶硝子管またはセラミック管製の受容器（recipient））の間で弱い接触だけを発生させること、および２）流れ低下区域を（概して、プラズマ発生源、または受容器の中央において）生成することが達成される。
項目１）は、受容器への熱負荷が低いことから、本発明の装置の長寿命につながり、項目２）は、プラズマへの安定電力入力につながる。
【００１２】
本発明は、大容量プラズマ源、すなわち、プラズマ室容積が、供給マイクロ波誘導管（feed microwave guide）（一般的には導波管）のラムダ片（lambda piece）（一波長）の体積よりも大きいプラズマ源、および／またはその（流れの方向の）長さが一波長以上であるプラズマ源に関する。
【００１３】
プラズマがガス流によって吹き消されるプラズマ源の遠隔領域は、プラズマ室容積の部分としては計算せず、プラズマにマイクロ波電力が供給されている領域のみを計算する。
特に、本発明は、小さなプラズマ容量の既知のプラズマジェット源には関しない。同様に、本発明は、既知の低圧プラズマ源にも関係しない。
【００１４】
本発明によれば、本装置は、ガスの通過流を用いる好ましくは円筒管状のプラズマ室をプラズマ反応器として含み、このプラズマ反応器は、場合によってはマイクロ供給共振器を介してマイクロ波電力を供給するための導入ポイントと、ガス流を形成するための流れ形成要素とを備える。例えば導波路リングまたは同軸共振器の形態の供給共振器は、プラズマ室を、ジャケットまたは部分ジャケットの形態でプラズマ室を完全に、または少なくとも部分的に包囲してもよく、それによってプラズマ室自体が、共振器としてのモードを形成することができる。
【００１５】
これに関係して、プラズマをパルス方式で、例えばパルス周波数１Ｈｚから５０ｋＨｚで動作させることもできる。パルスは、マイクロ波発生器のパルス制御によって生成するか、またはプラズマ反応器、特に共振器へのパルス結合によって生成することができる。この方法では、物質の変換率が改善され、エネルギー入力が増大する。
マイクロ波によるプラズマの生成は、非熱プラズマすなわち電子励起に関して高エネルギー部分を有するが、熱的加熱が少ないプラズマを生成することができる利点がある。この結果として、その他のプラズマ生成、例えばアークによるものと比較して高いエネルギー効率が得られる。必要とするエネルギーは、熱プラズマの生成におけるエネルギーの、約１０分の１から１００分の１である。
【００１６】
プラズマ反応器の端面にはガスの供給用の接続を設け、反対側にはガス出口用の接続を設けて、流れ形成要素または装置が、ガスを分布させてガス流、特にその中央部において回転速度が最低になる回転ガス流を生成し、その結果、回転中央において流れ低下区域が形成されるようにしてもよい。
本発明の一実施態様は、流れ形成要素を用いて、プラズマ室に供給されるガス流をチャンバ直前で回転させる配設に関する。
【００１７】
別の実施態様としては、プラズマ室直後でガス流を曲げて、それによってプラズマ源内にガス流の回転を生じさせる、流れ形成要素がある。
好ましくは円筒形であるプラズマ室、および結合点の配設、ならびに特に少なくとも１つの流れ低下区域を有するガス流の分布によって、均一に分布した安定なプラズマが生成され、したがってガスの最適活性化がもたらされる。
【００１８】
本発明の方法は、特に２．４５ＧＨｚのマイクロ波周波数において、大容量プラズマを生成することも可能であるという利点がある。したがって、プラズマ室の容積は、好ましくは、０．５から５リットルの範囲である。これによって、１から２リットルのプラズマ励起区域がもたらされ、この領域において、好ましくはガス流低下を生成する。
【００１９】
流れ形成要素の配設は、反応器の軸に対称にするのが好ましいが、これを利用することによって、流れ低下を、特に効率的な方法、特に上記の好ましいガス流の回転によって生成することができる。流れ形成要素による、反応器および反応管のプラズマ室全体におけるガスの回転によって、高い物質およびガス処理量と、反応させようとする物質の高い変換率とが可能になる。
【００２０】
導入ポイントを介するマイクロ波電力の供給は、好ましくは、プラズマ室をジャケットまたは部分ジャケットとして包囲することのできる、供給リング共振器または同軸共振器を介して実施する。
流れ形成要素として好適なものは、とりわけバッフル板、ノズル、ダイアフラム、グリッド、円錐、バッフル体、渦管、サイクロン、タービンまたは有孔オリフィス板の、代替品として使用または組み合わせての使用である。
【００２１】
流れ形成要素の配設は、必要な場合にガス流を変更するとともに、例えばガス流を、大幅または小幅に落ち着かせるために、調節可能とするのが好ましい。
特に、供給ガス流および軸に対して対称配置された調節可能なリングダイアフラムまたはリングノズル、および／または環状配設された接線方向供給ノズルは、反応器および反応管または２次反応管内での回転を可能にする。そのような流れ形成要素は、特に、反応器のガス入口およびガス出口、ならびに反応管の始点において特に有効である。
【００２２】
流れ形成要素によって、ガスの規則的な誘導、例えば回転誘導や、予期しないほど高いガス速度、すなわち高い処理量が可能となるが、それでも、流れ低下区域が安定したプラズマを提供するので、ガスがリアクタから完全に追い出されることがない。
プラズマによるガスの励起は、反応器内で行うことができるが、さらなる反応は反応管内だけで行われる。この理由で、ガスの一部またはいくつかの反応成分の１つ、あるいは不活性ガスを、反応器の出口においてガス流に供給するのが好ましい。補助物質も、ガス入口または反応管内に供給することができる。
【００２３】
流れ形成要素を含む装置によって、０．１から１０バール、特に０．３から１．５バールまでの大気圧の範囲のガスを取り扱うことが可能となる。例えば、１００ｍｍの直径の２．４５ＧＨｚ反応器においては、例えば０．１ｍ３／ｈから３００ｍ３／ｈ、特に、例えば１０から１００ｍ３／ｈのガス流が達成される。これに関して、１から１５ｍ／ｓｅｃのガス流量が達成される。最大１０００ｍｍの直径を有する反応器は、実質的に数１０００ｍ３／ｈまでの大きな処理量をもたらす。
【００２４】
反応管が続いている場合には、この管は、軸方向は同じであるが、直径は異なるのが好ましい。
ガスはプラズマによって高度に活性されるので、ガスを冷却することが有利となるか、または必要となる場合がある。この目的で、反応管壁の中の、室または冷却ジャケット、場合によっては反応器のガス入口およびガス出口などにおいて、冷却要素を使用することができる。
【００２５】
効果的な冷却は、特に、冷却されたガス流の形態にしたガスすなわちアルゴンなどの低温のガスの補給として、または合成の場合には反応相手の一部の補給として、始点または反応管中において行うことができる。特定の冷却によって、製品を選択的に形成することが可能である。低温ガスは、好ましくは、リングノズル、スリット開口または接線方向に作用する注入管を用いて供給するのが好ましく、これらは、同時に流れ形成要素として働く。これらの冷却要素および、可能であれば低温のガスの追加によって、実行中のそれぞれの反応または変換に対して、最高の変換率と最高の収量を有する温度範囲を設定することが可能となる。
【００２６】
好ましい温度範囲は、１００〜１０００℃である。最高１００％までの変換率、および１０％から１００％までの範囲の収量を達成することができる。
マイクロ波によって透過される受容器、例えば水晶ガラス、セラミックスまたはその他でできたものを、反応器内で円筒壁に平行に配置することができる。受容器の壁は、反応管中に続くか、または反応管を形成してもよい。
【００２７】
サンプリングのための計測機器または管および／またはさらなるガスまたは冷却剤のための移動可能な送り装置は、反応管の中に（図１を参照）、特に背後から軸方向に突出させてもよい。反応管内では、任意の種類の触媒を使用して、それぞれの反応を加速することが可能であり、これらの触媒は、移動可能なバスケットに入れるか、または顆粒、ネットまたはその他にして、特に底部に供給することができる。
【００２８】
プラズマ加速変換によるガス反応を実行する方法は、特に、記述した装置によって実行することができる。流れ形成要素は、ガス流内の流れ低下につながるガスの分布を引き起こし、それによって特にガス流の流れ低下区域において、ガスは安定的に燃焼することができる。特に好ましいのは、ガス流の回転であり、それによって、流速および処理量、ならびに変換の完全さを、大幅に増大させることができる。装置を冷却することによって、または冷却された出発材料、低温ガスまたは補助材料を供給することによって、処理量、および実行される反応に応じて、変換率が向上する。
【００２９】
反応成分の活性化または励起は、プラズマ反応器内で行われる。プラズマ源上方に供給されるガスの活性化は、プラズマがガス流によって反応管の入口に駆動される限り、前記入口において発生する。実際の変換は、主として反応管において発生する。
【００３０】
ガスの一部だけ、またはいくつかの反応成分の１種だけを、プラズマ反応器を通過して誘導し、さらに別の成分、補助ガスまたは水などの液体物質を、反応管の始点に送り込むのが有効であることが多い。特に、任意の種類の低温ガスを、反応管中にのみ送り込み、反応管を冷却することによって、反応の温度は制御され、処理される量および変換率が向上する。
【００３１】
例えば、実行されるそれぞれの反応に適する触媒は、例えば、既知の方法と形状で担体上に付加するか、反応管の底部に配置するか、または有利には、移動可能な触媒バスケットに入れて使用することができる。低温ガスまたは補助ガスの流れは、例えば、感度のある触媒に直接向けて吹きつけてもよい。微細に分散した粉末、したがってやはり微細に分散した触媒、懸濁液または触媒として作用するガスを、プラズマ反応器を直接通過して誘導することもできる。
【００３２】
装置内の静止またはパルスプラズマでは、圧力は０．１から１０バール、特に通常圧力の範囲内にすることができる。
管径が例えば１００ｍｍ、すなわち非常に小さい径の場合に、ガス速度として、例えば０．１から１０ｍ／ｓが可能である。
ガスの体積流量として１から３００ｍ３／ｈが達成される。管径が３００〜１０００ｍｍの場合、対応して１００から数１０００ｍ３の高い処理量が可能である。
【００３３】
強いプラズマ励起のために、それぞれのガス反応の温度は、例えば、アーク中で、または熱励起によって実行される、対応する反応におけるよりも低い。この理由で、本発明では、特に温度範囲が好ましくは２００から２０００℃のいわゆる非熱プラズマが生成される。したがって、装置の材料、とりわけステンレス鋼または水晶ガラスは、応力をほとんど受けることがなく、材料損傷または腐食を受けることもなく、使用寿命が長い。触媒も、使用寿命が長い。
【００３４】
例えば、工業プロセスならびに物質合成からの、廃棄ガスまたは残余ガスの清浄化は、例えば、ガスまたはガス相にあるガス化可能液体、特にＣＯ２、Ｎ２、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６またはＨ２Ｏなどの活性化困難なガスから実行することができる。ガス状または蒸気状の汚染物質を、汚染物質流内で適当な還元剤または酸化剤を用いて消滅させることができる。
【００３５】
高い収量と最高１００％までの変換率を達成できることことが多い。
合成ガスを生成するには、水蒸気および炭化水素を使用することができる。同様に、液体またはガス状炭化水素および二酸化炭素から、１０００℃より低い中性ガス温度で、触媒を使用するか、または使用しないで合成ガスを生成することができる。水素を生成するには、例えば、天然ガスを、例えばアルゴンプラズマまたは水素プラズマによって変換することができる。
【００３６】
ガスから物質を合成する例としては、１：３のモル比の窒素および水素からのアンモニアの製造、ならびに熱分解、例えば、メタンまたはその他の炭化水素の、水素と、とりわけコピー機用のトナーとして多数の応用がある微細粒子高活性のカーボンブラックとへの分解がある。重要な反応として、メタンまたは低級炭化水素からの合成ガス、すなわちＣＯとＨ２の製造がある。これに関して、理論モル量からの２０％のずれが可能である。メタンによる乾燥水蒸気の変換が、１：１のモル比で発生し、理論的に１モルＣＯ当たり３モルＨ２が得られ、このために水素の製造に支配的に利用されている。
【００３７】
炭化水素によるＣＯ２の変換は、メタン計算で、等しいモル量のＣＯとＨ２をもたらすとともに、合成ガスから後続の製品を生成する役割をする。メタンの過剰、または水素の追加または再循環によって、副反応を低減し、高い選択性をもって最高９８％までの変換を達成することも可能となる。水素または再循環させた合成ガスを、例えば図１の示すリングノズル１１を介して追加することができる。
【００３８】
反応管内で触媒を使用することが可能である。これは、特に、アルミニウム酸化物またはケイ素酸化物などの適当な担体上の不均一性触媒について当てはまる。また触媒として適当なものとして、コーティングしたモノリス、およびドーピングあり、またはなしのゼオライトがある。
触媒の活性成分として好適なものとしては、例えば、すべての金属酸化物、例えば鉄、銅、亜鉛またはニッケルの酸化物、および複数の金属の混合酸化物がある。これらの酸化物とは別に、純金属を使用することも可能である。これらは、例えば、パラジウム、プラチナ、ロジウムだけではなく、銅、鉄、コバルト、チタン、ニッケルおよび亜鉛がある。
【００３９】
この意味合いでの触媒の導入は、移動可能な底部上に行うのが好ましい。
高品質の、長鎖および／または芳香族炭化水素を、ガス状オレフィンを利用することにより、すなわち二酸化炭素との反応ありまたはなしで、および触媒ありまたはなしで供給して形成することができる。
【００４０】
触媒を用いる反応の可能性としては、フィッシャー・トロプシュ・プロセス（Fischer-Tropsch process）と同様に、酸素の挿入あり、またはなしでの長鎖炭化水素の形成、芳香族分子の形成、アンモニアの合成だけでなく、合成ガスの製造における収量増加および煤形成の防止がある。したがって、このプロセスは、触媒の使用または不使用での、水素と窒素の混合物からのアンモニアまたはヒドラジンの製造に対して好適である。
【００４１】
廃棄ガスの清浄化を行うと、酸化によって、一酸化炭素、ダイオキシン、フラン類、フッ素塩素化炭化水素（fluorochlorinated hydrocarbons）、フッ化炭化水素、クロロ炭化水素、およびその他の炭素化合物などの不要で、有害または有毒の成分からの、多種多様な廃棄ガスの完全清浄化が行われる。本発明の装置は、ガス送り装置を通して、例えば、空気または酸素、あるいはアンモニア、水素または廃棄ガスとそれらの混合物などの還元性ガスの供給を可能とする。適当な温度を選択し、適当な添加物および効果的な触媒を選ぶことによって、変換の困難な、またはその変換が不完全になることの多い廃棄ガスの清浄化も可能となる。
【００４２】
変換可能な廃棄ガスの例としては、原油および天然ガスの製造および処理からの残留物があり、また出発材料または製品の残留物が、回収の価値がないか、または環境への投棄の前にさらに変換することなく酸化または還元による清浄化が必要である限り、化学反応からの残留物もそうである。
図１から４の図面は、プラズマ処理を用いるガス反応を実行するための、本発明による装置を断面で示している。これらの図面では、既知の送り共振器およびプラズマ反応器壁の中の結合要素は部分的に省略してある。
【００４３】
図１の装置では、例えば、出発材料の回転するガス流が、ガス入口１を用いて、プラズマ室の端面を通過して下から導入され、この入口は、流れ形成要素として構成されており、ガス流は、プラズマ反応器内またはプラズマ室２内に分布し、さらに反応器と同一軸の反応管５を介して誘導されて、完全反応させられて、最終的にガス出口１２で廃棄される。
【００４４】
リング形に構成されている冷却室１０、および冷却されたリング３は、反応器中へのガス入口、反応器のガス出口、および反応管への入口に配置されている。さらなるガスまたは補助物質のための送り配管は、反応器の出口に環状ノズル１１の形態として、およびガス流に向かってのガス導入を伴う移動可能軸管６として配置されている。計測装置１３および移動可能サンプリング装置９が、冷却ヘッド８を介して挿入されている。
反応管５がガラス、水晶またはその他でできている場合には、それを金属の保護管４で包囲してもよい。移動可能に配置された触媒バスケット７は触媒を収納しており、この触媒は、粒状化されるか、または担体に塗布されており、実行中のそれぞれのガス反応を加速する。
【００４５】
図２は、プラズマ室２、プラズマを送るリング形プラズマ共振器１４、および水晶製の受容器１５を備えるガス処理用装置の断面を示す。ガス入口１から入ってくるガスは、流れ形成要素１６によって誘導されて、乱流室のようにして、列をなして軸に接する方向に配置されたドリル穴１７を通過して、回転させられ（矢印で示す）、高速でプラズマ室２を通過して、有孔オリフィス板１７の方向に、２次反応のための反応管５中へと流れる。追加のガスまたは反応成分は、接続枝路１８を介して、反応管５を取り囲むジャケット空間中に誘導され、環状間隙１９を通過してガス出口１２の方向に、反応管５中へ誘導される。
【００４６】
図３は、プラズマ処理用の装置の断面であり、この装置は、概略図で示したプラズマ室２、および反応管として連続する水晶ガラス製の受容器１５を備える。コーン２０は、ガス入口１内の流れ形成要素として、矢印で示すようにガス流を分布させるとともに、プラズマ室を通過してガス出口へと誘導する（出口は図示していない）。コーンの背後には、中央の、流れ低下区域が形成される。
【００４７】
図４は、図３と同様に装置の断面をしているが、この装置は、ガス出口１に移動可能環状間隙２１を備えるとともに、反応管につながる有孔オリフィス板２２を備えている。反応管およびプラズマ室は、連続した壁１５を有する。懸濁液および細粒の粒状体を、ガスと一緒に、プラズマ反応器２および反応管を通過して誘導し、出口で排出することができる。
図５は、可能な反応の例を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】プラズマ処理によるガス反応を実行するための、本発明の装置を示す断面である。
【図２】プラズマ処理によるガス反応を実行するための、本発明の装置を示す断面である。
【図３】プラズマ処理によるガス反応を実行するための、本発明の装置を示す断面である。
【図４】プラズマ処理によるガス反応を実行するための、本発明の装置を示す断面である。
【図５】可能な反応を示す図である。
【図１】
2006501980.tif 000003
【図２】
2006501980.tif 000004
【図３】
2006501980.tif 000005
【図４】
2006501980.tif 000006
【図５】
2006501980.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月25日(2004.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス反応を実行するための装置であって、プラズマ室、特に円筒状プラズマ室を有する、ガスの通過流を用いるプラズマ反応器を含むとともに、前記プラズマ室内にガス流を形成し、それによって前記ガス流内に少なくとも１つの、特に中央の、流れ低下した区域を形成するために、ガスの流れを形成するための流れ形成要素が、プラズマ反応器の先行および／または内部および／または後続に配置されている前記装置において、前記流れ形成要素が調節可能に配設されていることを特徴とする前記装置。
【請求項２】
ガス流内に配置された流れ形成要素が、コーン、ドロップ、環状間隙、ダイアフラム、グリッド、バッフル体、渦管、サイクロンまたはタービンとして構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
反応管が、反応器の軸上の後続に配設されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
冷却室が、反応器の入口および／または出口、および／または反応管の壁の中および／または上に配設されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
送り要素、特にノズル、スロットまたは管が、冷却媒体、特に低温ガス、液体物質または出発材料の一部を導入するために設けられていることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
送り要素が、流れ形成要素を形成することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
触媒が、反応管内に、特に、移動可能に配設されており、前記触媒が特に、底部に置くか、バスケットに入れるか、またはモノリスにした不均一性触媒であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
特に請求項１〜７のいずれかに記載の装置内で、成分を変換するために、ガスの流れまたはガス化可能物質の流れを、プラズマ反応器のプラズマ室内のマイクロ波励起プラズマ、特に非平衡プラズマを通過させることによって、ガス反応を実行するための方法であって、調節可能な流れ形成要素を用いて、ガス流内に少なくとも１つの流れ低下区域を形成し、そのような区域内に安定なプラズマを生成することを特徴とする、前記方法。
【請求項９】
流れ形成要素を用いて、ガス流の回転を達成することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
反応管内に一体化された熱交換器によって、特に放射エネルギーを利用するための黒体交換表面を使用することによって、熱を回収することを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
特に反応または再結合区域における温度を制御するために、および、送り装置（３）を用いてプラズマ以後のより効率的な活性化を達成するために、ガスまたはエアロゾル、特に水素を、ノズルを介して導入することを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
プラズマを、特にパルス周波数１Ｈｚから５０ｋＨｚにおいて、特にマイクロ波発生器のパルス制御、および／または共振器中へのマイクロ波のパルス導入により、パルス動作させることを特徴とする、請求項８から１１のいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】
2006501980.tif 000008
2006501980.tif 000009
2006501980.tif 000010
2006501980.tif 000011
2006501980.tif 000012
2006501980.tif 000013