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La présente invention concerne la fabrication du noir de carbone et en particulier un procédé qui consiste à décomposer par la chaleur un hydrocarbure (dit ci-après gaz de fabrication) en l'injectant séparément dans un cou- rant turbulent de gaz de four chauffés.
EMI1.1
Le brevet des Etats-Unis dtlln:c3.que n 2 378 055 du l2 juin 1945 donne la description d'un procédé perfec- tionné du type précité,qui consiste à insuffler un
EMI1.2
n;/31>n gé, combustible d'un comhusbible d'J1yctroourbure fluide et d'air duns une extroruité d'une; c1J..,fJ,hre oblongue ne contenant pas d'obstacle) du ucyon à y i'ormor des gaz ChlUfh1
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de flamme soufflée Ce courant turbulent de gaz de flamme senfflée circule dans la chambre du four, dans laquelle on injecte séparément et violeraient dans le courant turbulent de gaz- ],'hydrocarbure à décomposer en un point éloigné du point d'entrée du mélange combustible dans la cham- bre du four.
L'invention concerne, un perfectionnement de ce mode de fonctionnement et en particulier un procédé perfectionné de formation du mélange de l'hydrocarbure à décomposer avec les gaz'chauds de la flamme soufflée.
Lorsqu'on opère de la manière spécialement décrite dans le brevet précité, on injecte l'hydrocarbure à décom- poser radialement dans la chambre du -four de préférence sous forme de courants .de section relativement faible et à grande vitesse arrivant directement l'un en face de - l'autre. Ce mode de fonctionnement donne lieu à des diffi- cultés lorsque le diamètre de la chambre du four est devenu trop grand.
L'usage de chambres de fours rectangulaires s'est largement répandu dans les grandes-installations industrielles,mais on a aussi constaté qu'il était nécessaire dans ces installations de limiter la largeur de la chambre à environ 0,60 m et de préférence de ne pas lui donner une-, valeur supérieure à 0,30 m pour que les courants d'hydrocarbure à décomposer oonservent une forme .. constante et que l'hydrocarbure forme un mélange uniforme avec les gaz chauds de la flamme.
Une des difficultés du type précité à laquelle on s'est heurté consiste dans l'intervalle à donner entre les tubes d'arrivée du gaz de préparation afin d'empêcher les gaz chauds de la flamme soufflée circulant dans la chambre de former des courants passant entre les oourants de l'hydrocarbure à décomposer. On a remédié à cette difficulté dans la plus large mesure en rapprochant les tubes d'arrivée du gaz de fabrication. Fais cette solution a posé de nou- veaux problèmes dans les installations industrielles. veaux problèmes dans les intstallations industrielles.
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En augmentant le nombre de tubes, on a besoin d'un dis- positif distributeur compliqué très difficile à faire actionner. Les dépôts de résidus carbonés qui se for- ment dans les tubes ou dans le distributeur on% tendre . rendre inégale la distribution du gaz de fabrication - . dans les tubes, dont les uns sont ai.si surcharge., tandis que les autres sont insuffisamment chargés.
L'invention a pour objet un procédé de fonctionne- ment perfectionné qui permet de remédier dans une large mesuré à la difficulté antérieurement constatée de réaliser .un mélange rapide et uniforme de l'hydroocarbure à décompo- ser avec les gaz de la flamme soufflée.
Il a été découvert qu'il est possible d'éviter la formation de courants de gaz de la flamme soufflée insuffi- samment mélangés et en même temps de réduire le nombre de .. courants de gaz de fabrication, en ayant recours à une ehambre de réaction de section circulaire, en y injectant le mélange combustible sous forme de courante à grande vitesse dans une direction sensiblement périphérique ou tangentielle, et en injectant séparément et violemment dans la chambre, en un point en aval du point d'éjection du mélange combustible, l'hydrocarbure à décomposer, dans une direction sensiblement radiale.
-
On constate qu'en opérant par ce procédé, les gaz de la flamme soufflée ont tendance à suivre un trajet plus ou moins hélicoïdal dans la chambre et par suite.un trajet beaucoup plus long, de sorte pour une durée de séjour donnée dans une chambre de réaction d'une longueur donnée, on peut ' maintenir une vitesse des gaz soufflés beauooup plus grande que si les gaz de la flamme soufflée passaient dans le cham- bre suivant son axe. En conséquence, il n'est plus néces- saire de coordonner avec soin le diamètre du four et les vitesses de la masse et on dispose d'une latitude beaucoup
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plus grande dans le choix du rapport entre lea débits des gaz de la flamme soufflée et'des hydrocarbures à déoom- poser.
On voit donc j qu'un des avantages de l'injection ..tangentielle des gaz de la flamme soufflée consiste dans la possibilité de leur donner une vitesse beaucoup plus grande que celle qui peut être adoptée dans la pratique lorsque les gaz de la flamme soufflée circulent sensiblement dans le sens longitudinal de la chambre.
Cette augmentation de la vitesse de la flamme soufflée permet d'augmenter la vitesse d'injection du gaz de fabri- cation. Il en résulte que les tubes d'injection de ce gaz , peuvent être maintenus à une température plus basse et qu'on peut injecter un gaz plus riche sans que se posent de graves problèmes de formation de dépôts de coke dans les tubes.
-De plus, en augmentant la vitesse d'injection du gaz de fabrication, on peut diminuer le nombre de tubes d'injection de ce gaz, ce qui simplifie encore les problèmes de cons- truction et d'entretien. '
Un autre avantage de l'injection tangentielle de la flamme -soufflée consiste dans le fait que dans la région où elle prend naissance, elle est en'contact plus étroit avec . les parois du four que si elle est injectée dans le sens longitudinal..On réalise au moins en partie les avantages -,de la combustion superficielle et on peut élargir notable- ment les limites acceptables du rapport entre l'air et le gaz naturel dans le mélange combustible.
Le procédé perfectionne de l'invention s'applique à des opérations qui consistent à décomposer le gaz naturel ou d'autres hydrocarbures normalement gazeux pour former du noir de carbone. liais il est particulièrement avantageux dans des opérations destinées à former le noir de carbone en décomposant des hydrocarbures de poids moléculaire élevé, par exemple un distillat de pétrole. Un hydrocarbure
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lourd particulièrement avantageux consiste en un distillat du type provenant du icraquage du pétrole et contenant une proportion d'environ 20 à 60% en poids et généralement de
30 à 50% d'éléments aromatiques, déterminée par le procédé d'essai D-875-46T de "a'American Society for Testing Mata- rials".
De préférence, l'indice de trouble d'aniline,, tel quel déterminé par le procédé de cette Société et désigné par D-611-46T doit être compris entre -12 et + 52 et son point d'ébullition final ne doit pas dépasser 385100'et de préférence être légèrement inférieur.
Ces hydrocarbures de poids moléculaire élevé parais- sent se décomposer plus facilement par la chaleur que le gaz naturel,'par exemple, et doivent être mélangés unifor- moment avec les gaz de la flamme soufflée et propor- tionnellement plus rapidement. Il convientodon d'accélérer ) d'une manière quel conque la formation du mélange de l'hydro- carbure avec les gaz soufflés.
Ce résultat est obtenu sui- vant l'invention en augmentant la vitesse du gaz soufflé et sa turbulence, en insufflant le mélange combustible dans le four tangentiellement ou à peu près et en injec- tant l'hydrocarbure à décomposer séparément et dans une direction sensiblement radiale dans la masse tourbillon- nante ainsi obtenue des gaz de la flamme soufflée, de préférence en un point voisin de la périphérie du courant de ,.gaz tourbillonnant, c'est-à-dir au voisinage de la paroi du four, en assurant ainsi la formation rapide du mélange uniforme qu'on désire entre l'hydrocarbure lourd et les gaz de la flamme soufflée..
On a constaté que pour accélérer encore la complète dispersion de l'hydrocarbure lourd dans les gaz de la flamme soufflée, il est particulièrement avantageux de diluer t'hydrocarbure lourd vaporisé en y mélangeant de la vapeur,
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de l'air ou un autre diluant, en proportions comprises , de préférence entre 1 et 2 volumes de vapeur par volume de vapeur d'huile. L'addition de vapeur en mélange avec l'hydrocarbure est;particulièrement avantageuse dans l'appli- , cation du procédé de l'invention à la préparation du noir de carbone du type convenant à la formation des mélanges de caoutchouc du type des bandes de roulement des pneuma- tiques.
Suivant une caractéristique préférée de l'inven- tion, onvaporise un distillat de pétrole du type aromatique précité et on mélange ses vapeurs avec une proportion d'environ 1 à 2 volumes de vapeur d'eau par volume de vapeurs dthydrocarbure (à 16 C et 760 mm), puis on in- jecte ce mélange séparément et violemment directement dans;les gaz de la flamme en rapide mouvement tourbillonnant ""dans une direction sensiblement radiale par rapport au mouvement tourbillonnant des gaz de la flamme soufflée, de sorte qu'il s'y disperse à peu près instantanément, se dilue davantage et se chauffe ainsi à la température de dé- composition de l'hydrocarbure.
Au., lieu de diluer l'hydrocarbure lourd par la vapeur d'eau seule, on,peut le diluer par du gaz naturel additionné de vapeur d'eau ou seul. On peut aussi remplacer la vapeur d'eau par un gaz sensiblement inerte, tel que l'anhydride carbonique ou l'azote. La dilution 'par l'air est aussi avan- tageuse dans certaines sortes d'applications.
L'invention est décrite ci-après en détail avec le dessin ci-joint à l'appui, qui représente sous forme plus ou moins schématique une installation convenant particu- lièrement à l'application du procédé de l'invention et sur lequel: - la fig. 1 est une coupe longitudinale verticale d'une charnbre de réaction, complétée par les éléments auxiliaires, tels que l'installation de refroidissement,
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la fig. 2 est une coupe transversale de la chambre de faction suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 et la fig. 3 est une coupe transversale de la chambre de réaction suivant 4 ligne 3-3 de la fig. 1.
, Suivant la forme de réalisation représentée, le numéro ). désigne une chambre oblongue et cylindrique de réaction et de refroidissement, débouchant à une extrémité dans un dispositif de refroidissement vertical 2. La chambre de réaction 1 est fermée à son extrémité du côté gauche par un bloc 3, percé suivant son axe d'un canal 4 -servant à intro- duire de l'air secondaire dans la chambre du four, si on le désire.
; La chambre 1 est formée par une paroi cylindrique 5 en ratière fortement réfractaire,elle-même recouverte par des couches 6 et 7 'de matière calorifuge.
Quatre orifices 8 de brûleur à insufflation traversent les couches de matière calorifuge et la paroi du four dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longi- tudinal de la chambre et pénètrent chacun dans la chambre du four dans une direction tangentielle (fig.2), L'installation représentée comporte deux séries sensiblement identiques de ces orifices de brûleur, à des distances différentes du bloc de l'extrémité 3.
Plus loin en aval, la chambre du four comporte une 'série de quatre tubes 9 dirigés radialement, à 90 l'un de l'autre et traversant les couches de matière calorifuge et la paroi du four (fig.3), Ces tubes servent à injecter l'hydrooar ' bure à décomposer dans la chambre du four et leurs extré- mités intérieures affleurent normalement la paroi intérieure de la chambre du four. Le'four comporte encore plus loin en aval une seconde série de tubes'9 d'injection h'hydrooarbure, sensiblement indentiques aux prêt!) lors,
Ces tubes d'injection de l'hydrocarbure doivent être
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en une matière fortement réfractaire par exemple en "carbofrax", alundum, etc.
Les orifices de brûleur 8 doivent être formés ou recouverts d'un revêtement d'une matière réfractaire analogue.
Des pommes d'arrosage à eau 10 sont espacées dans le dispositif de refroidissement vertical 2 de façon à contribuer au refroidissement des gaz chauds sortant du four.
Ses pommes d'arrosage semblables peuvent être disposées dans la portion aval de la chambre 1 qui est voisine du dispositif de refroidissement vertical 2.
Pour faire fonctionner l'installation, on insuffle à grande vitesse un mélange combustible d'un hydrocarbure combustible fluide et d'air par les orifices de brûleur tangentiels 8 ; ce mélange s'allume et brûle dans la chambre en formant une masse chaude, extrêmement turbulente de gaz de la flamme soufflée, qui tourbillonne r apidement dans la chambre en suivant un trajet plus ou moins hélicoïdale Ce . mélange combustible peut être injecté dans une zone de la chambre plus ou moins éloignée du bloc de l'extrémité 3, en choisissant l'une ou l'autre des séries d'orifices de brûleur.
L'hydrocarbure à décomposer est injecté dans la chambre par les tubes dirigés radialement 9 et ainsi qu'il a déjà été dit, il se mélange très rapidement et uniformément.avec le courant tourbillonnant des gaz de la -flamme soufflée, se chauffe ainsi et se décompose en formant du noir de carbone en suspension dans les gaz de la flamme soufflée. Pendant que la suspension continue à avanoer vers l'extémité de sortie de la chambr et passe dans le dis- positif de refroidissement vertical, elle se refroidit en contact avec l'eau des, pommes d'arrosage 10.
L'eau non vaporisée de ces pommes d'arrosage, avec le carbone éven- tuellement séparé de la suspension, tombe verticalement dans le dispositif de refroidissement et se rassemble dans hun bac
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11, tandis que la suspension refroidie sort à la partie supérieure du dispositif de refroidissement vertical par un tuyau 12 pour arriver dans une installation ordinaire de séparation et de récupération, ainsi qu'il est connu.
On a constaté que le nombre et le diamètre des orifices de brûleur tangentiels n'ont pas une valeur critique, pourvu que leur capacité soit suffisante pour remplir la chambre du four par les gaz de la flamme soufflée à l'état de forte turbulence. On a constaté que ce résultat est obtenu dans une chambre d'un four de 0,50 m de diamètre avec une couronne de quatre orifices de brûleur, chacun de 50 mm de diamètre intérieur et à une distance de 76 à 152 mm ' de la face intérieure du bloo de l'extrémité 3.
De même, le nombre' et le diamètre des tubes d'injection de l'hydrocarbure peuvent,¯varier entre certaines -limites. On a obtenu d'excellents résultats aveo quatre,,. tubés en "Carbofrax" de le,7 mm de diamètre intérieur, dispo- ses' comme .1' indique le dessin à une distance de 0,30 à 1,20 m en aval des orifices du brûleur.
On a constaté qu'avec des hydrocarbures de poids moléculaire élevé du type précité, le temps pendant lequel l'hydrocarbure et ses produits de décomposition doivent sé- journer dans la- chambre de réaction à la température de la réaction pourformer un noir de carbone possédant oertaines -'caractéristiques avantageuses de formation des mélanges de caoutchouc est inférieur à la durée dite "de contaot" dans le cas ou le gaz de préparation consiste en gaz naturel.
La durée de contact, c'est-à-direle temps qui s'écoule entre 1'injection de l'hydrocarbure et le refroidissement du produit à. une température inférieure à la température de réaction peut être modifiée en disposant plusieurs.pommes d'arrosage dans la partie aval de la chambre 1 et en choi- sissant la ou les pommes d'arrosage qui conviennent pour
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refroiulr la suspension en temps utile à une température inférieure à la température de la réaction.
Il doit être bien entendu évidemment qu'on détermine la durée de contact par le calcul et qu'on ne peut pas la déterminer autrement d'une manière plus directe en l'absence d'indications plus précises sur le trajet exact suivi par les gaz dans la chambre. On oonstate que la durée de con- tact ainsi calculée peut servir de guide assez sûr dans la conduite de l'opération dans la pratique.
En général, la durée de contact ne,doit pas dé- passer 0,5 seconde à une température supérieure à 1073 C
On obtient de bons résultats avec une durée de contact comprise entre 0,02 et 0,3 seconde. Le refroidissement de la suspension est obtenu dans ces opérations par arrosage avec de l'eau. Nais il doit être bien entendu que le refroidissement --de la suspension peut,s'effectuer par les-gaz d'échappement de l'installation, le gaz naturel ou tout autre fluide approprié relativement peu oxydant.
La vitesse dans les orifices du brûleur à laquelle le mélange combustible arrive dans la chambre du four est d'une très grande importance. On a obtenu de bons résultats avec une vitesse comprise entre environ 18 et 55 m/seo. Mais on a obtenu des' résultats très satisfaisants dans des
Installations.industrielles avec une vitesse dans les orifices du brûleur d'environ 24, m/seo. environ.
Les orifices du brûleur de l'installation repré- sentée sont situés dans'un plan perpendiculaire à ltaxe longitudinal de la chambre. Hais il doit être bien entendu que ces Peuvent être légèrement inclinés vers l'aval, tout en restant conformes au principe de l'invention, pourvu que le mélange combustible soit injecté dans la chambre du four dans une direction sensiblement tangentielle par rapport à la chambre.
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De même les tubes d'éjection de l'hydrocarbure peuvent être légèrement inclinés par rapport au plan transversal de la ohambre du four pourvu qu'ils soient sensiblement perpendiculaires à l'axe longitudinal de la chambre.
En marche normale, on ne se sert pas du tube d'injection d'air secondaire. Cependant, on peut parfois régler d'une manière plus satisfaisante les conditions de fonctionnement dans le four en injectant une proportion relativement faible d'air dans l'axe de la chambre par le conduit 4.
Les exemples suivants indiquent de quelle manière l'invention peut s'appliquer dans la pratique.
Exemple 1 - On a appliqué l' invention à un four de la forme de construction représentée, qui comporte une chambre de réaction cylindrique de 0,30 m de diamètre intérieur et
2,28 m de longueur, débouchant dans une colonne verticale -de refroidissement par arrosage et comportant une série de quatre orifices de brûleur de 50 mm de diamètre intérieur situés à une distance de 152 mm en aval de l'extrémité d'entrée du four, et une seconde ,série identique d'orifices de brûleur situés à une distance de 228 mm en aval de la première.
Une .couronne de quatre tubes d'injection d'hydrocarbure,'de 12,7 mm de diamètre intérieur, est dis- posée à une distance de 0,30 m en aval de la seconde série d'orifices de brûleur et une seconde série identique de tubes .d'injection d'hydrocarbure est située à une distance de 1,06 m en aval de la seconde série d'orifices de br.ûleur. L'air et le gaz soufflés sont uniformément répartis dans cette installa- tion entre les deux brûleurs latéraux de la première série et entre les brûleurs supérieur et inférieur de la seconde série à raison de 1046 m3 d'air soufflé et de 86,6 m3 de gaz soufflé par heure au total,le rapport entre l'air et le gaz soufflés
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étant de 12,
2 On fait arriver de l'air secondaire par le conduit 4 à raison de 79,2 m par heure. On fait arriver de l'huile fortement aromatique à l'état de vapeur à raison de
151 litres par heure, diluée par mélange avec de la vapeur d'eau à raison de 25 m3 par heure, qu'on injecte dans le four par la première série de tubes 9. Le rendement de cette opération est de 285 g par litre d'huile.
Le gaz soufflé, c'est-à-dire le gaz combustible, est environ du gaz naturle à 8,500 calories. La tempérture de four en un par m3 point situé à environ 0,60 m en aval du bloc de l'extrémité est de 1438 C Les propriétés de l'huile d'hydrocarbure décomposer sont les suivantes:
EMI12.1
<tb> 'Distillation <SEP> ASTM
<tb> Point <SEP> initial <SEP> 183 C
<tb> 10% <SEP> 215
<tb> 50% <SEP> 244
<tb> 90% <SEP> 288
<tb> Point <SEP> final <SEP> 327
<tb>
<tb> Quantité <SEP> recueillie <SEP> 98
<tb> Résidu <SEP> 1,5
<tb> Densité <SEP> 0,914Indice <SEP> de <SEP> trouble <SEP> d'aniline <SEP> 3 C
<tb> Oléfines <SEP> % <SEP> 22,1
<tb> Aromatiques <SEP> % <SEP> 55,9
<tb>
On effectue l'opération dans une installation sensiblement identique dans les conditions et avec les résul- tats donnés sur le tableau ci-dessous, en relevant les températures T-l, T-2, T-3 et.T-4 aux points situés respec- tivement à des distances de 0,30, 0,76, 1,37 et 1,
82 m de la face intérieure du bloc de l'extrémité* Au cours de chacun de ces essais on injecte l'hydrocarbure à décomposer seulement par les tubes de la première série en le répartissant unifor- ' mément, le nombre de tubes utilisés dans chaque cas étant indiqué sur le tableau.
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EMI13.1
<tb>
N <SEP> de <SEP> l'exemple <SEP> ' <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> bre <SEP> de <SEP> tubes <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> @ <SEP> soufflé, <SEP> total <SEP> m3/h <SEP> 1273 <SEP> 1279 <SEP> 1132 <SEP> 1415 <SEP> 1415 <SEP> 1415
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Air <SEP> secondaire, <SEP> m3/h <SEP> néant <SEP> néant <SEP> Néant, <SEP> néant <SEP> néant <SEP> néant
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Gaz <SEP> soufflé, <SEP> total <SEP> m3/h <SEP> 101,8 <SEP> 106,4 <SEP> 87,1 <SEP> 108,6 <SEP> 106,1 <SEP> 108,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Rapport <SEP> air/gaz <SEP> 12,5 <SEP> 12,0 <SEP> 13,0- <SEP> 13,0 <SEP> 1,37 <SEP> 16,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Huile, <SEP> litres/h <SEP> 147,6 <SEP> 179,7 <SEP> 140,0 <SEP> 151,4 <SEP> 151,4 <SEP> 208,
1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Vapeur <SEP> d'eau, <SEP> kg/h <SEP> 16,7 <SEP> 20,3 <SEP> 183, <SEP> 18,3 <SEP> 18,3 <SEP> 16,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Vapeur <SEP> d'eau <SEP> % <SEP> de <SEP> vap, <SEP> d'huile <SEP> 125 <SEP> 125 <SEP> 169 <SEP> 150 <SEP> 150 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Vitesse <SEP> aux <SEP> orifices
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> m/seo <SEP> à <SEP> 15 C <SEP> 23,55 <SEP> 23,67 <SEP> 20,9 <SEP> 26,11 <SEP> 26,08 <SEP> 26,14
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Vitesse, <SEP> gaz <SEP> de <SEP> préparation
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> m/seo <SEP> à <SEP> 15 C <SEP> 21,79 <SEP> 26,60 <SEP> 42,66 <SEP> 29,37 <SEP> 22,03 <SEP> 25,81
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Vitesse, <SEP> gaz <SEP> de <SEP> préparation
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> m/seo <SEP> à <SEP> 315 C <SEP> 44,49 <SEP> 54,24 <SEP> 86,55 <SEP> 59,42 <SEP> 44,49 <SEP> 52,
41
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Températures <SEP> C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> T-1 <SEP> 1485 <SEP> 1435 <SEP> 1438 <SEP> 1465 <SEP> 1449 <SEP> 1338
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> T-2 <SEP> 1490 <SEP> 1471 <SEP> 1460 <SEP> 1471 <SEP> 1465 <SEP> 1382
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> . <SEP> T-3 <SEP> 1471 <SEP> 1451 <SEP> 1477 <SEP> 1415 <SEP> 1527 <SEP> 1410
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> T-4 <SEP> 1438 <SEP> 1399 <SEP> 1499 <SEP> 1393
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Durée <SEP> de <SEP> contact <SEP> d'arrosage,
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> secondes <SEP> 0,0418 <SEP> 0,0420 <SEP> 0,295 <SEP> 0,238 <SEP> 0,232 <SEP> 0,249
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Rendement, <SEP> g/lit,
<SEP> d'huile <SEP> 333 <SEP> 309 <SEP> 238 <SEP> 273 <SEP> 238 <SEP> soi
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Propriétés <SEP> du <SEP> caoutchouo
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Durée <SEP> de <SEP> vulcanisation, <SEP> min. <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Module <SEP> à <SEP> 300% <SEP> d'allong, <SEP> ,1610 <SEP> 1740 <SEP> 1400 <SEP> 1320 <SEP> 1285 <SEP> 1790
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> kg/cm2 <SEP> 284 <SEP> 277 <SEP> 273' <SEP> 275 <SEP> 275 <SEP> 265
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Allongement.% <SEP> 620 <SEP> 590 <SEP> 680 <SEP> 680 <SEP> 710 <SEP> 560
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Dureté <SEP> 62 <SEP> 62 <SEP> 59 <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 62
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résistivité <SEP> élect.
<SEP> log <SEP> R <SEP> 2,9 <SEP> 3,9 <SEP> 2,7 <SEP> 2,4 <SEP> 2,2 <SEP> 3,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Rebondissement <SEP> (vulo. <SEP> optim) <SEP> 59,0 <SEP> 59,0 <SEP> 61,0 <SEP> 57,4 <SEP> 57,9 <SEP> 60,5
<tb>
Les propriétés du caoutchouc du tableau qui précède sont celles'qu'on obtient en mélangeant les divers noirs de carbone aveo un caoutchouc synthétique "poiymérisé à basse température" suivant la formule ci-dessous et en vulcanisant le mélange dans les conditions indiquées:
EMI13.2
<tb> Caoutchouc <SEP> 100,000 <SEP> parties
<tb>
<tb> Noir <SEP> 50,000
<tb>
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zino <SEP> 50,000
<tb>
<tb> "Paraflux" <SEP> 4,0
<tb>
<tb> "Ciroosol <SEP> 2XH <SEP> 4,0
<tb>
<tb> Acide <SEP> stéarique' <SEP> 2,0
<tb>
<tb> Santocure" <SEP> 1,125
<tb> Soufre <SEP> 2,0
<tb>
<Desc/Clms Page number 14>
A' titre d'exemple des distillats d'hydrocarbures aro-. matiques qui ont donné des résultats remarquables, on peut citer deux sortes d'huiles dont les caractéristiques sont indiquées sur le tableau ci-dessous:
EMI14.1
<tb> n <SEP> de <SEP> l'échantillon
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Densité <SEP> 0,9076 <SEP> 0,9087
<tb>
<tb>
<tb> Indice <SEP> de <SEP> trouble <SEP> d'aniline <SEP> C <SEP> 16 <SEP> 43
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<tb> Distillation <SEP> C
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<tb> Point <SEP> initial <SEP> 176 <SEP> 149
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<tb> 10% <SEP> 208 <SEP> 263
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<tb> 50% <SEP> 240 <SEP> 277
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<tb> 90% <SEP> 279 <SEP> 297
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<tb> Point <SEP> final <SEP> 327 <SEP> 515
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<tb> quantité <SEP> recueillie, <SEP> % <SEP> 98,5 <SEP> 99,0
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<tb> Résidu, <SEP> % <SEP> 1,4 <SEP> 0,8
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<tb> Perte, <SEP> ;
<SEP> 0,1 <SEP> 0,2
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<tb> Essai <SEP> ASTM <SEP> D-875-46T
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<tb> Naphtènes <SEP> et <SEP> paraffines, <SEP> % <SEP> 32,32 <SEP> 40,40
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<tb> Aromatiques <SEP> % <SEP> 46,97 <SEP> 40,71
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<tb> Oléfines <SEP> % <SEP> ' <SEP> 20,71 <SEP> - <SEP> lE <SEP> ,89 <SEP> ' <SEP>
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'Le distillat de l'échantillon n 1 a été choisi dans les exemples 4, 5 et' 6 et celui de l'échantillon n 2 dans les exemples 2, 3 et 4 .
On peut faire varier dans une certaine mesure, comme l'indiquent les exemples qui précèdent, en fonction des caractéristiques du noir de carbone qu'on désire obtenir, les proportions relatives de l'air soufflé, de l'hydrocarbure combustible, de l'hydrocarbure injecté séparément 'et de l'air secondaire* Il doit être bien entendu évidemment que dans tous les! cas la proportion d'oxygène fourni doit être sensiblement inférieure à celle qui est nécessaire à la combustion du gaz combustible et de l'hydrocarbure injecté séparément.
L'invention envisage des opérations dans lesquelles les proportions d'air et de gaz dans le mélange combustible injecté tangentiellement dans la chambre sont choisies de façon à former une flamme soufflée oxydante, neutre ou réductrice. De même, on peut faire varier dans une certaine mesure les'proportions des gaz de la flamme soufflée par rapport à l'hydrocarbure injecté séparément ou au mélange d'hydrocarbure et de vapeur d'eau, eto. Dans tous
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les cas, oette proportion doit être choisie de façon qu'après mélange la température du mélange soit au moins suffisante pour provoquer la décomposition thermique de l'hydrocarbure en noir de carbone .
Si l'on opère de façon à former une flamme soufflée oxydante, une certaine quantité de chaleur supplémentaire peut être dégagée du mélange avec l'hydro- carbure injecté séparément par\,la combustion d'une partie de cet hydrocarbure.
Il est particulièrement avantageux de faire .correspon- .dre la distance en tre le point d'injection, de la flamme . soufflée et le point d'injection du gaz de préparation à l'angle du ,trajet hélicoïdal du courant de gaz de façon à faire arriver les divers jets de gaz de fabrication direc- tement dans le trajet du courant complètement formé des gaz.
soufflés et à éviter que les courants de gaz de fabri- cation se superposen.t, sinon légèrement, ce qui tend à diminuer l'inégalité des concentrations du gaz de fabri- cation dans le courant de gaz en mouvement hélicoïdal,,
Suivant un mode préféré de fonctionnement, on va- porise un hydrocarbure combustible, tel que celui du n 2, provenant d'une opération de craquage catalytique, et on le dilue avec de la vapeur d'eau, généralement en proporttions de100 à 200% et de préférence normalement de 120 à 150% en volume, soit à raison de 122 cm3 par litre d'huile.
La vapeur injectée paraît exercer plusieurs effets avantageux. En premier lieu, la vapeur parait diminuer notablement la tendance à la formation de dépôts de coke sur les parois du four et dans les tubes d'injection du gaz de fabrication et les tuyaux qui l'y font arriver. En second lieu, la vapeur paratt agir comme diluant inerte. On peut régler dans une certaine mesure la finesse des particules de noir de carbone obtenues en réglant la proportion de vapeur.
Un troisième avantage qui résulte de l'addition de
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vapeur consiste dans le fait qu'elle constitue un moyen de régler la trajectoire des courants de gaz de fabrication, c'est-à-dire la mesure.dans laquelle ils pénètrent dans la couche des gaz de La, .flamme soufflée en mouvement hélicoïdal, tout en maintenant le rapport voulu entre l'air et l'huile.
Quoique l'invention s'applique particulièrement à des opérations dans lesquelles l'hydrocarbure à décomposer consiste en une huile, elle est indépendante dans son ac- ception la plus générale de la nature de l'hydrocarbure décomposé. L'hydrocarbure peut être liquide ou gazeux, nais celui auquel on donne actuellement la préférence consiste en un distillat de pétrole du type décrit ci-dessus, en détail
En faisant varier les conditions de fonctionnement., on=peut faire varier entre des limites étendues les oarac- téristiques du noir de carbone, obtenu, par exemple entre celles' d'un noir de carbone HMF normal en particules d'une surface de contact de 45 m2 par gramme et celles d'un noir de four dont la surface des particules dépasse 99 m2 par gramme.
'En mélangeant ces noirs normalement préparés avec un élastomère, on obtient des produits possédant un module très élevé et une résistance à l'usure remar- quable. Le noir ainsi préparé normalement est caractérisé par des particules très fines et un module, ou des caractéristiques de rigidité, élevé.
L'invention est indépendante d'une manière générale . de la durée de contact,, Hais en marche normale, on obtient une réaction complète en 0,06 seconde environ en partant d'un gaz de préparation consistant en un hydrocarbure normalement liquide,.et une plus longue durée parait être inutile.