特許 7456156 排ガスの冷却装置、フラーレンの製造装置及びフラーレンの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-18

(45)【発行日】2024-03-27

(54)【発明の名称】排ガスの冷却装置、フラーレンの製造装置及びフラーレンの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 32/154 20170101AFI20240319BHJP

【ＦＩ】

C01B32/154

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019237631

(22)【出願日】2019-12-27

(65)【公開番号】P2021104917

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2022-09-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】株式会社レゾナック

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】末國 啓輔

(72)【発明者】

【氏名】飯野 匡

【審査官】若土 雅之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－００８４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１７０６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０６０１９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０１Ｂ ３２／００－３２／９９１

Ｂ０１Ｆ ２１／００－２５／９０

Ｂ０１Ｆ ３５／００－３５／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼法によるフラーレンの生成に用いられる反応炉から排出される排ガスを冷却する冷却装置であって、
前記冷却装置は、
筒状の形状を有する冷却装置本体と、
不活性ガスを前記冷却装置本体内に流入させる不活性ガス流入手段と、
を有し、
前記冷却装置本体は、
前記反応炉の下部の排出部に直接接続された排ガス流入口と、
排ガス流出口と、
前記排ガス流入口及び前記排ガス流出口を形成する側壁と、
を備え、
前記側壁には二ケ所以上の不活性ガス流入口が設けられており、
前記二ケ所以上の不活性ガス流入口が、前記排ガスの流れる方向に対して垂直である同一断面上に設けられ、
前記不活性ガス流入手段は、前記反応炉から排出される排ガスの流れの中心に向かわない方向に、前記二ケ所以上の不活性ガス流入口から不活性ガスを流入させる、排ガスの冷却装置。

【請求項2】

前記不活性ガス流入手段は、前記不活性ガス流入口に接続された不活性ガス流入管を備える、請求項１に記載の排ガスの冷却装置。

【請求項3】

前記排ガスの流れる方向において、前記不活性ガスを流入させる方向と、前記排ガスの流れる方向とのなす角度が、４０～１１０°である、請求項１又は２に記載の排ガスの冷却装置。

【請求項4】

前記不活性ガスが冷却されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の排ガスの冷却装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の排ガスの冷却装置を有する、フラーレンの製造装置。

【請求項6】

反応炉において燃焼法によりフラーレンを生成するフラーレンの製造方法であって、
前記反応炉から排出される排ガスを冷却装置で冷却する工程を含み、
前記冷却装置は、
筒状の形状を有する冷却装置本体と、
不活性ガスを前記冷却装置本体内に流入させる不活性ガス流入手段と、
を有し、
前記冷却装置本体は、
前記反応炉の下部の排出部に直接接続された排ガス流入口と、
排ガス流出口と、
前記排ガス流入口及び前記排ガス流出口を形成する側壁と、
を備え、
前記側壁には二ケ所以上の不活性ガス流入口が設けられており、
前記二ケ所以上の不活性ガス流入口が、前記排ガスの流れる方向に対して垂直である同一断面上に設けられ、
前記冷却する工程は、前記不活性ガス流入手段により、前記反応炉から排出される前記排ガスの流れの中心に向かわない方向に、前記二ケ所以上の不活性ガス流入口から不活性ガスを前記冷却装置本体内に流入させ、前記排ガスを前記不活性ガスで冷却する工程を含む、フラーレンの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フラーレンの生成に用いられる反応炉から排出される排ガスを冷却する排ガスの冷却装置、当該排ガスの冷却装置を備えるフラーレンの製造装置及びフラーレンの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

フラーレンを安価に効率よく大量に製造する方法として、炭素化合物を反応炉内で不完全燃焼させてフラーレンを製造する燃焼法が知られている（例えば、特許文献１参照）。生成したフラーレンは主に煤状物質に含まれる。煤状物質が排ガスと共に、反応炉から排出されて、フラーレン回収装置で回収される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－１７０６９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されたフラーレンの製造装置を用いて、燃焼法でフラーレンを製造すると、フラーレンの収率は高くない。その原因の一つは、フラーレン回収装置に到達した時点のフラーレン含有煤状物質を含む排ガスの温度が高く、フラーレン回収装置でフラーレンが分解又は昇華してしまうことだと考えられる。

【0005】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、フラーレンの収率を向上させることができる、排ガスの冷却装置（以下、「冷却装置」ともいう）、当該冷却装置を備えたフラーレンの製造装置及びフラーレンの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の発明者らは、上記課題を解決する、排ガスの冷却装置、当該冷却装置を備えたフラーレンの製造装置及びフラーレンの製造方法を見出した。具体的には以下のとおりである。
（１） 燃焼法によるフラーレンの生成に用いられる反応炉から排出される排ガスを冷却する冷却装置であって、前記冷却装置は、冷却装置本体と、不活性ガスを前記冷却装置本体に流入させる不活性ガス流入手段とを有し、前記冷却装置本体は、排ガス流入口と、排ガス流出口と、前記排ガス流入口及び前記排ガス流出口を形成する側壁とを備え、前記側壁には不活性ガス流入口が設けられており、前記不活性ガス流入手段は、前記反応炉から排出される排ガスの流れの中心に向かわない方向に、前記不活性ガス流入口から不活性ガスを流入させる、排ガスの冷却装置。
（２） 前記不活性ガス流入手段は、前記不活性ガス流入口に接続された不活性ガス流入管を備える、（１）に記載の排ガスの冷却装置。
（３） 前記不活性ガス流入口が、前記側壁に二ケ所以上設けられている、（１）または（２）に記載の排ガスの冷却装置。
（４） 前記二ケ所以上の不活性ガス流入口が、前記排ガスの流れる方向に対して垂直である同一断面上に設けられている、（３）に記載の排ガスの冷却装置。
（５） 前記排ガスの流れる方向において、前記不活性ガスを流入させる方向と、前記排ガスの流れる方向とのなす角度が、４０～１１０°である、（１）～（４）のいずれか一項に記載の排ガスの冷却装置。
（６） 前記不活性ガスが冷却されている、（１）～（５）のいずれか一項に記載の排ガスの冷却装置。
（７） （１）～（６）のいずれか一項に記載の排ガスの冷却装置を有する、フラーレンの製造装置。
（８） 燃焼法によるフラーレンの製造方法であって、反応炉から排出される排ガスの流れの中心に向かわない方向に不活性ガスを流す工程を含む、フラーレンの製造方法。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、フラーレンの収率を向上させることができる、排ガスの冷却装置、当該冷却装置を備えたフラーレンの製造装置及びフラーレンの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態のフラーレンの製造装置１０の一例を示す図である。

【図2】本実施形態の冷却装置３１の一例を示す図である。

【図3】本実施形態の一実施形態である、不活性ガス流入口３６から流入させる不活性ガスの流れ方向を示す断面図である。

【図4】本発明の実施例で用いた不活性ガス流入口３６の配置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が同一であるとは限らない。

【0010】

図１に、本実施形態に関する、燃焼法によるフラーレンの製造装置の一例を示す。

【0011】

本実施形態に関するフラーレンの製造装置１０は、図１に示すように、燃焼法によるフラーレンの生成に用いられる反応炉１１と、フラーレン反応炉１１の下部のガス排出部１２に接続され、フラーレン反応炉１１内からフラーレンを含む高温のガスを通過させる冷却装置３１及び配管４１と、排ガスが流入して排ガス中からフラーレンを含有する煤状物質を捕集するフラーレン回収装置１６と、フラーレン回収装置１６から流出する、フラーレンを含有する煤状物質が取り除かれたガスを冷却するガス冷却器１７と、ガス冷却器１７によって降温されたガスを吸引する真空ポンプからなる減圧装置１８と、を備える。図１では、反応炉１１は鉛直方向に配置され、上方から燃料ガスが流入するが、水平方向でも斜め方向でも構わない。反応炉１１は、反応炉１１内で生成した煤状物の滞留の影響が少ない鉛直方向が好ましく、燃料ガスは上方から流入させるのが好ましい。

【0012】

反応炉１１は円筒形状であり、例えば、ジルコニア、モリブデン、タンタル、白金、チタン、窒化チタン、アルミナ等の耐熱材料で構成され、その外側の一部又は全部には、例えばアルミナ質の耐火煉瓦やアルミナ質の不定形耐火材等の断熱材１４がライニングされている。
反応炉１１の上方には、燃料ガスと酸素含有ガスを供給するバーナー１３が設けられている。バーナー１３は、燃料ガスを供給する燃料ガス供給配管２０と、燃料ガス中の原料炭化水素ガスの燃焼に必要な酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給配管２１が接続されている。さらにバーナー１３は、供給された燃料ガス及び酸素含有ガスから混合ガスを作製する混合室と、得られた混合ガスを所定の圧力（例えば、５０～２００トール、好ましくは、１００～１５０トール）で保持する蓄圧室と、混合ガスが吐出する複数の吐出口が設けられた吐出部を備える。吐出部としては、種々の形態のものを用いることができるが、良好なガス流を得るためには、口径が小さい吐出口が多数集合した形態のものが好ましく、例えば、口径が０．１～５ｍｍの吐出口を多数設ける場合には、吐出口の開口面積の合計は、吐出口が分布している領域の横断面積に対して、１０～９５％、好ましくは５０～９５％である。なお、バーナー１３は混合室を設けず、燃料ガスと酸素含有ガスをそれぞれ独立にフラーレン反応炉１１内に導入してもよい。

【0013】

反応炉１１で、バーナー１３を用いて、燃料ガスを酸素含有ガスの下で燃焼させることにより、フラーレンの生成と共に、煤状物質、一酸化炭素ガス、水蒸気等が発生する。生成したフラーレンは主に煤状物質中に含有されている。排ガスには、フラーレンを含む煤状物質が存在し、排ガスは、反応炉１１の排出部１２から排出されて冷却装置３１を通過する。反応炉１１から排出される排ガスの温度は、通常１３００℃～１９００℃である。

【0014】

燃料ガスとしては、例えば、ガス状又はガス化させたトルエン、ベンゼン、キシレン、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の炭素数６～１５の芳香族炭化水素、クレオソート油、カルボン酸油等の石炭系炭化水素、アセチレン系不飽和炭化水素、エチレン系炭化水素、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族飽和炭化水素等が挙げられ、二種以上が併用されてもよい。これらの中でも、芳香族炭化水素が好ましい。なお、燃料ガスは、必要に応じて、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスで希釈されていてもよい。

【0015】

酸素含有ガスとしては、例えば、酸素ガス、空気等が挙げられる。なお、酸素ガスは、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスで希釈されていてもよい。

【0016】

冷却装置３１は、図２に示すように、冷却装置本体３４と不活性ガスを流入させる不活性ガス流入手段により構成され、冷却装置本体３４は排ガス流入口３２と、排ガス流出口３３と、前記排ガス流入口３２及び前記排ガス流出口３３を形成させる側壁３７とを備える。反応炉１１の下部の排出部１２が冷却装置３１の排ガス流入口３２と接続する。冷却装置３１の排ガス流出口３３は配管４１と接続する。冷却装置本体３４は、円筒状であり、ステンレス鋼等の耐熱鋼で構成されている。不活性ガス流入口３６が側壁３７に設けられている。また、冷却装置本体３４の外側に水冷ジャケット等の冷却手段が設けられていてもよい。

【0017】

不活性ガス流入手段は、不活性ガス流入口３６から排ガスの流れの中心に向わない方向に不活性ガスを流入させる。「排ガスの流れ」とは、実際のガスの流れではなく、反応炉１１から排出され、冷却装置本体３４及び配管４１を通り、フラーレン回収装置１６に向かう流れを指す（後述する中心軸Ｂに沿った流れ）。本実施形態において、排ガスの流れの中心に向かわない方向とは、図３（ａ）に示すように、不活性ガス流入口３６の中心Ｇを含み、冷却装置本体３４の中心軸Ｂに対して垂直である断面Ｈにおいて、不活性ガスの流れる方向ＧＫの断面Ｈへの投影ＧＫ_１と、不活性ガス流入口３６の中心Ｇから断面Ｈの中心Ｌ（冷却装置本体３４の中心軸Ｂと断面Ｈとの交点）に向かう方向ＧＬとのなす角θ_１の角度が２０°～９０°（－２０°～－９０°）である場合をいう。
「不活性ガスを流入させる」とは、不活性ガスを不活性ガス流入口から冷却装置３１内に移動させることをいい、不活性ガスを不活性ガス流入口から冷却装置３１内に流出させるともいい、不活性ガスを冷却装置３１内に流すともいう。
不活性ガス流入口３６から排ガスの流れの中心に向かわない方向に不活性ガスを流入させることにより、排ガスの冷却効果を向上することができ、ひいてはフラーレンの収率を向上させることができる。

【0018】

不活性ガス流入口３６から不活性ガスを流入させる方向は、排ガスの流れる方向において、不活性ガスを流入させる方向と排ガスの流れる方向とのなす角θ_２の角度は４０°～１１０°であることが好ましい。「排ガスの流れる方向」とは、冷却設備３１及び配管４１の中の実際のガスの流れではなく、反応炉１１から排出され、冷却装置３１の冷却装置本体３４及び配管４１を通り、フラーレン回収装置１６に向かって、流れる方向を指す（中心軸Ｂに沿う方向）。本実施形態において、具体的には、図３（ｂ）に示すように、不活性ガス流入口３６の中心Ｇと冷却装置３１の冷却装置本体３４の中心軸Ｂを通る断面Ｍにおいて、不活性ガスの流れる方向ＧＫの断面Ｍへの投影ＧＫ_２と、冷却装置本体３４の中心軸Ｂとのなす角θ_２の角度は４０°～１１０°であることが好ましい。θ_２がこの角度の範囲内であれば、不活性ガスが反応炉１１内の燃料ガスの流れを乱す影響が少なくなるため、燃料ガスの燃焼火炎を安定させることが出来ることに加えて、冷却装置３１における排ガスの滞留時間が長くなり、その結果、排ガスの冷却効果が高まる。

【0019】

なお、不活性ガス流入口３６は二ケ所以上備えられていることが好ましい。二ケ所以上の不活性ガス流入口３６が、排ガスの流れる方向に対して垂直である同一断面上に設けられていることがより好ましい。二ケ所以上の不活性ガス流入口が同一断面の円周上に均等に配置されていることがさらに好ましい。二ケ所以上の不活性ガス流入口３６から不活性ガスを流入させると、排ガスを均一に冷却することができ、排ガスの冷却効果を向上させることができる。

【0020】

不活性ガス流入手段は不活性ガス流入口３６と接続される不活性ガス流入管３５を備える。不活性ガス流入管３５としては、例えばステンレス鋼製の配管が例としてあげられる。通常、不活性ガス流入口３６を起点とする、不活性ガス流入管３５の冷却装置本体３４の内部への延長方向が、不活性ガス流入口３６から不活性ガスを流入させる方向になる。

【0021】

不活性ガスを冷却装置３１内に流入させる方法としては、不活性ガスを、例えば不活性ガスボンベにより供給する方法があげられるが、これに限定されない。流入させる不活性ガスの流量は排ガス流量の０．５～１０倍が好ましい。流入させる不活性ガスの流量が排ガス流量の０．５倍以上であれば、冷却効果が得られる。流入させる不活性ガスの流量が排ガス流量の１０倍以下であれば、減圧装置１８の真空ポンプに大きな負荷をかけずに冷却をすることができる。

【0022】

不活性ガスとしては、排ガスと反応しないガスであれば特に限定されない。例えば、窒素ガス、アルゴンガス、二酸化炭素ガス等があげられる。不活性ガスの温度は、２００℃以下であることが好ましく、室温の不活性ガスを用いることがより好ましい。なお、不活性ガスは、室温より低い温度に冷却されていてもよい。この場合は、排ガスの冷却効果がより高まる。

【0023】

本発明の一実施形態に関する冷却装置３１によれば、反応炉１１から排出される１３００℃～１９００℃のフラーレン含有煤状物質を含有する排ガスを４００℃～１０００℃まで冷却することができる。

【0024】

冷却装置３１の排ガス流出口３３は配管４１と接続する。配管４１は、例えば、ステンレス鋼管を用いることができる。冷却装置３１を通過した排ガスをさらに冷却するため、配管４１の全部または少なくとも一部に冷却手段を設けること好ましい。冷却手段としては、例えば、配管４１の外側に水冷ジャケット４２を設けることができる。また、配管４１を通過する排ガスの流速は、反応炉１１内から落下した付着物が配管４１内に堆積しないようにするために、通常、１５～２００ｍ／秒であり、３５～７０ｍ／秒であることが好ましい。冷却装置３４及び配管４１を通過した排ガスは、２５０℃以下まで冷却される。

【0025】

配管４１の下流側端部は、図１に示した通り、フラーレン回収装置１６の上部周壁に接線方向に接続されている。フラーレン回収装置１６は、排ガス中のフラーレンを含む煤状物質とガスを分離する高温耐熱フィルター２２を備える。高温耐熱フィルター２２は、排ガス中の未反応の燃料ガス、一酸化炭素ガス、水蒸気等のガスを通過させて、フラーレンを含む煤状物質を回収する。

【0026】

高温耐熱フィルター２２は、通常の集塵機等に使用されるバッグフィルター構造で構成されることが好ましい。高温耐熱フィルター２２の耐熱温度は、２００℃～６００℃のフィルターが好ましい。高温耐熱フィルター２２に用いられる物質としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）、アラミド繊維、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の樹脂があげられる。また、高温耐熱フィルター２２は汎用されているものを用いることができ、市販品としては、例えば、焼結金属フィルター（日本ポール製）、焼結金属フィルター（富士フィルター製）等があげられる。

【0027】

本実施形態では、反応炉１１から排出される排ガスは、フラーレン回収装置１６に至るまでに、４００℃以下、好ましくは２５０℃以下まで冷却されるため、高温耐熱フィルター２２の劣化を防ぎ、耐用時間を長くすることができる。これにより、フラーレンをより安定して製造することができる。

【0028】

図１ではフラーレン回収装置１６の上部に、付着したフラーレンを含む煤状物質を落下させる逆洗浄機構２３が設けられている。逆洗浄機構２３は、高圧の不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガス）等を貯留するタンク２４と、電磁弁２５と、排出弁２６を有する。電磁弁２５を定期的に短時間開けることにより、高温耐熱フィルター２２内に不活性ガスを入れ、高温耐熱フィルター２２に付着したフラーレンを含む煤状物質を落下させ、排出弁２６を開けて、フラーレンを含む煤状物質を外部に排出する。このように、フラーレンを含む煤状物質は、非酸化性雰囲気で保持されている。

【0029】

フラーレン回収装置１６は、配管２７を介して、ガス冷却器１７と接続されている。ガス冷却器１７は、通常の熱交換器と同一又は類似の構造であり、ガス冷却器内１７のガスの温度を低下させて真空ポンプ１８に流入することにより、ガスを減容すると共に、真空ポンプ１８の負荷を低減させる。また、ガス冷却器１７は、ガス中の未反応の燃料ガス、水蒸気を液化させ、ガス冷却器１７の下部のドレーン２８から排出させる。

【0030】

本発明において、冷却装置３１を用いて、燃焼法によるフラーレンの製造方法が供される。具体的に、反応炉１１から排出される排ガスの流れの中心に向かわない方向に不活性ガスを流す工程を含む、フラーレンの製造方法が供される。

【0031】

以下の実施例及び比較例により、本実施形態の効果をより明らかなものとする。なお、本実施形態は、実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

【実施例】

【0032】

実施例１～１１では、図１のフラーレンの製造装置１０を用いて、フラーレンを生成した。比較例１では、図１の冷却装置３１を有しないフラーレンの製造装置（すなわち、ガス排出部１２が配管４１と直接接続する）を用いて、フラーレンを生成した。回収した煤状物質中のフラーレンの含有率を測定して、フラーレンの収率を算出した。

【0033】

実施例及び比較例で用いた反応炉１１はジルコニア製で、長さは１５００ｍｍ、内径は５４ｍｍであった。運転の際、反応炉１１の炉内圧力は５．３３ｋＰａであった。反応炉１１内のバーナーの吐出部は、外径が５２ｍｍの円板状の多孔質のセラミック焼結体で構成されており、このセラミック焼結体には直径１～２ｍｍほどの孔が吐出口として約４５０～７００個形成されている。

【0034】

実施例及び比較例ともに燃料ガスとしてガス状にしたトルエンを用い、酸素含有ガスとして純酸素を用い、両者の混合ガスを作製して、１３０℃でバーナーに供給した。冷却用の不活性ガスとして２５℃の窒素ガスを用い、窒素ガスボンベにより供給した。窒素ガスの流量は、マスフローメーターでコントロールすることにより調整した。

【0035】

冷却装置３１の冷却装置本体３４は耐熱ステンレス鋼製の円筒で、長さは１５０ｍｍ、内径は５４ｍｍである。冷却装置３１の側壁３７には、ステンレス鋼製の内径は６ｍｍ、長さは１５０ｍｍの不活性ガス流入管３５が備わっている。不活性ガス流入口３６の内径は６ｍｍであった。

【0036】

実施例１～１１の不活性ガス流入口３６は、図４で示すように、以下のパターンＡ～Ｂで設置された。

【0037】

パターンＡ：図４（ａ）に示すような、ａ－１～ａ－４四ケ所に不活性ガス流入口３６が設置された。ここで、四ケ所の不活性ガス流入口３６の中心は、冷却装置本体３４の中心軸に対して垂直な同一断面に位置するように配置した。前記断面と、冷却装置３１の排ガス流入口３２との垂直距離は３０ｍｍであった。

【0038】

パターンＢ：図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）に加えて、さらにｂ－１～ｂ－４の四ケ所にも不活性ガス流入口３６を設置した。ｂ－１～ｂ－４の四ケ所の位置は、図４（ｂ）に示すように、ｒ１：ｒ２＝１：２となるようにした。ここで、ａ－１～ａ－４とｂ－１～ｂ－４の計八ケ所の各々の不活性ガス流入口３６の中心が、冷却装置本体３４の中心軸に対して垂直である同一断面上に位置していた。また、前記断面と、冷却装置３１の排ガス流入口３２との垂直距離は３０ｍｍであった。

【0039】

実施例１～１１の不活性ガス流入口３６の設置パターン、及び不活性ガスを流入させる方向を表１に示す。
実施例１～７において、ａ－１～ａ－４の四ケ所の不活性ガス流入口３６から流入させた不活性ガスの流量は、いずれも同量とした。実施例８～１１において、ａ－１～ａ－４とｂ－１～ｂ－４の八ケ所についても、不活性ガスの流量はいずれも同量とした。

【0040】

配管４１は、ステンレス鋼製のパイプであり、内径は８０ｍｍ、長さは５０００ｍｍであった。配管の外側には水冷ジャケット４２を設け、この水冷ジャケットに室温（約２３℃）の水を流して配管を水冷した。水の流量は２．４ｍ^３／時間であった。

【0041】

排ガス温度は、排出部１２にて測定した。
実施例１～１１では、冷却装置３１を通過した排ガス温度（以下、「冷却後排ガス温度１」という）は、不活性ガス流入口の中心位置から、フラーレン回収装置１６に向かう方向の５０ｍｍの位置で測定された。
フラーレン回収装置に到達する時点の排ガス温度（以下、「冷却後排ガス温度２」という）はフラーレン回収装置１６と配管４１の接続部で測定された。

【0042】

また、以下の表２に、排ガス温度、燃料ガス流量、酸素ガス流量、窒素ガス総流量を示す。

【0043】

〔フラーレン収率の算出〕
フラーレン回収装置１６で回収した煤状物に含まれるフラーレン（ＦＬＮ）の含有率の測定は、ＪＩＳ Ｚ ８９８１に準拠して、以下のように行った。それぞれの実施例及び比較例で回収した煤状物０．０５ｇに対して、１５ｇの１,２,３,５-テトラメチルベンゼン（ＴＭＢ）を添加し、１５分間超音波処理をした。得られた懸濁液を孔径０．５μｍメンブランフイルターで濾過した。得られた抽出液を高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）で分析して、煤状物質に含まれるフラーレン（Ｃ６０、Ｃ７０）を定量し、フラーレン含有率（得られた煤状物に対するフラーレン量（質量％））を算出した。フラーレンは、あらかじめ既知濃度のフラーレンを用いて検量線を作成しておき、定量した。
ＨＰＬＣの測定条件は以下のとおりであった。
装置：Ｉｎｆｉｎｉｔｙ１２６０（Ａｇｉｌｅｎｔ製）
試料液の注入量： ５μＬ
溶離液の流量 ４７体積比（ｖｏｌ％）トルエン／メタノール １ｍＬ／分
カラム：ＹＭＣ－Ｐａｃｋ ＯＤＳ－ＡＭ １００＊４．６ｍｍＩＤ Ｓ－３μｍ，１２ｎｍ
測定温度： ４０℃
ディテクタ：ＵＶ ３２５ｎｍ（ＪＩＳ）
得られたＦＬＮ含有率からフラーレン（ＦＬＮ）収率を以下のように算出して、得られた結果を表２に示す。
ＦＬＮ収率（％）＝（煤状物質回収量（ｇ）／燃料消費量（ｇ））×ＦＬＮ含有率（％）

【0044】

【表1】

【表2】

【0045】

表２に、実施例１～１１並びに比較例１の冷却後排ガス温度１、冷却後排ガス温度２及びＦＬＮの収率をそれぞれ示す。
表２によれば、冷却装置３１を用いて不活性ガスを流入させることにより、フラーレン回収装置１６に到達した時の排ガス温度（冷却後排ガス温度２）を２６０℃以下まで冷却することができた。フラーレン収率は、比較例と比較すると、有意に向上していることが示された。

【符号の説明】

【0046】

１０ フラーレンの製造装置
１１ 反応炉
１２ 排出部
１６ フラーレン回収装置
３１ 冷却装置
３２ 排ガス流入口
３３ 排ガス流出口
３４ 冷却装置本体
３５ 不活性ガス流入管
３６ 不活性ガス流入口
３７ 側壁
４１ 配管
４２ 水冷ジャケット
ａ－１～ａ－４ 不活性ガス流入口配置位置
ｂ－１～ｂ－４ 不活性ガス流入口配置位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】