BE559801A - Procede et appareil pour la production de carbon black - Google Patents

Description

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   La présente invention se rapporte à un procédé per- fectionné de. fabrication de'carbon   black.par   la décomposition thermique réglée' d'hydrocarbures et à un four perfectionné dans lequel le procédé peut être exécuté. 



   Le brevet américain n  2.625.466 de la Demanderesse décrit un four destiné à la production de carbon black et cons- titué par une chambre de combustion comportant une paroi d'en- trée, une paroi d'extrémité de sortie pratiquement plate, et des parois latérales délimitant une chambre de combustion qui est relativement plate depuis la paroi d'entrée jusqu'à la paroi de sortie, un   tube-dinjection   des hydrocarbures situé au centre de la paroi terminale d'entrée, ouvrant dans la chambre de com- 

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 bustion et 'disposé coaxialement à celle-ci et se terminant par un ajutage produisant un jet pulvérisé sous la forme d'un cône ayant.un angle d'ouverture d'environ 20-30  ,

   une série de brû- leurs ouvrant dans l'extrémité d'entrée de la chambre de com- bustion et répartis en plusieurs positions autour de la chambre de combustion au voisinage des parois latérales et montés per- pendiculairement pour que leur décharge se fasse dans la direc- tion de la paroi d'extrémité de sortie, un orifice de sortie dis- posé au centre de la paroi d'extrémité de sortie et dont la sur- face est égale à celle de la base du cône que forme le jet   pulvé-   risé et une chambre de réaction en   communication   libre avec la chambre de combustion par l'intermédiaire de l'orifice de   s ortie.   



   Dans ce four connu, le carbon black est produit par un procédé qui consiste à injecter dans la chambre de combustion, aux diverses positions autour de la chambre de combustion voisines des parois latérales, un mélange combustible d'un combustible hy- drocarboné et d' dir, à diriger perpendiculairement le mélange et les gaz   formé'-'  par le mélange en combustion à la paroi   d'extré-   mité de sortie pour qu'ils lèchent cette paroi de manière   à   rendre   les gaz violemment turbulents et à les faire s'écouler vers le   centre de la chambre de combustion, puis vers l'orifice de sortie, à injecter simultanément dans la chambre de combustion à partir de son extrémité d'entrée ou extrémité supérieure un cône évasé d'un hydrocarbure pratiquement tout à fait gazeux,

   a diriger ce cône d'hydrocarbure axialement par rapport à. la chambre de combustion dans la masse turbulente des gaz de combustion vers et en grande partie à travers l'orifice de sortie dans la chambre de réaction où se forme en   majeur?   partie le carbone. 



   Bien que ces   procédé     et'   appareil connus permettent de produire du carbon black avec de bons résultats; il est dif- ficile de régler les opérations de fanon à obtenir invariablement du carbone d'une   oualité   uniforme. Cela étant,   1?,présente   inven- tion a pour but principal de procurer un procédé et un appareil 

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 présentant tous les avantages de l'invention antérieure, mais qui soient facilement réglables pour produire du carbone d'une qualité -uniforme constante. Un autre but de la présente invention est de produire du carbone en particules de très petites   dimen-   sions donnant de meilleurs résultats dans les divers produits industriels qui l'utilisent. 



   En relation avec le four décrit dans le brevet pré- cité, l'appareil de la présente invention comprend une chambre de combustion qui est elle aussi relativement plate depuis la. paroi d'entrée à la paroi de sortie et comporte les mêmes agencements de brûleurs et de tube d'injection de l'hydrocarbure et un orifi- ce de sortie situé au centre de la paroi de sortie.

   Le nouveau four est différent par plusieurs aspects principaux, dont la transformation de la   chambre   de combustion en une chambre qui combine la   conbustion   et la réaction, le carbone étant produit en majeure partie ou pratiquement complètement dans cette chambre une très petite partie, tout au plus, de la réaction,devant s' achever dans la chambre de "réaction" qui   communique   librement avec l'orifice de sortie, cette derrière chambre servant maintenait en ordre principal de chambre de refroidissement. 



   Les différences principales sont les suivantes: 
1.- L'ajutage de pulvérisation différent, utilisé   comme   tube d'injection de l'hydrocarbure et s'étendant à travers la paroi   d'entrée,¯   est d'une nature qui permet d'introduire l'hy- drocarbure sous la forme d'un cône à grand angle et pratiquement creux de jet pulvérisé ou de brouillard de particules très petites. 



     2.-   L'orifice de sortie central situé dans la paroi d'extrémité opposée a une surface suffisamment petite par rap- port à cette paroi et par rapport au cône de matière   pulvérisée   pour obliger non seulement la flamne et les gaz de combustion à lécher la paroi de 'sortie et susciter une turbulence violente dans la   chambre,   mais aussi pour obliger   l'hydrocarbure   pulvérisé 

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 à s'écouler obliquement vers la ou les parois latérales de la. chambrer   .et   dans la masse turbulente plutôt que dans la direction .de l'orifice de sortie. 



   3. - La chambre relire à cet orifice de sortie sert ici presque exclusivement à refroidir la masse de réaction et elle comporte un dispositif de pulvérisation de fluide conçu de façon à remplir rapidement la fonction de refroidissement. 



   Pour obtenir du carbone d'une Meilleure qualité opti- mum ou dans des conditions plus désirables ou optima, les-   dimen-   sions des diverses parties du four suivant la présente invention diffèrent de celles du four connu, comme décrit ci-après. 



   Dans le dessin: la figure 1 représente une coupe verticale par le centre du four, et la figure 2 représente une coupe horizontale prise suivant la ligne 2-2 de la figure 1. 



   Le dessin illustre une chambre de combustion-réaction 
12 dans laquelle la distance de l'extrémité supérieure ou d'en- trée à l'extrémité inférieure ou de sortie est relativement pe- tite, cette chambre ayant de préférence la forme d'un cylindre dont la profondeur est approximativement égale à la moitié du diamètre. L'extrémité supérieure ou d'entrée 13 est munie d'une série de brûleurs   14,   avantageusement huit, situés pratiquement aux bords de l'extrémité d'entrée et montés de façon que la flam- me produite se déplace le long et dans le voisinage des parois latérales dans une direction perpendiculaire à la paroi de sortie. 



  La paroi d'entrée 13 comporte une ouverture   15.dirigée   axialement par rapport à la chambre de réaction. 



   La paroi d'extrémité de sortie ou inférieure de la chambre comporte au centre un orifice de sortie 16 dont la surface mesure de préférence environ 3 à   la$   de la surface de la paroi d'extrémité. Cet orifice de sortie est en communication libre avec la chambre de¯ refroidissement 17 qui, à son tour, est déchargée 

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 par le tube de sortie 18 conduisant vers un dispositif collec- teur du carbone (non représenté) dans la direction indiquée par la flèche. Les parois du four qui sont réfractaires et résistent à la chaleur sont recouvertes d'une chemise en acier 19 qui s'étend au-delà de la chambre de combustion-réaction 12 et for- me une chambre-caisson 20 dans laquelle de l'air venant d'un dispositif de ventilation (non représenté), est introduit par l'intermédiaire du conduit d'entrée 21.

   La chambre-caisson 20 est conçue pour effectuer l'alimentation en air à. n'importe quel- le pression. allant   jusquà   environ 150 pouces d'eau. 



   Les brûleurs   14   sont alimentés en combustible hydrocar   boné   à l'aide du tuyau 22. L'hydrocarbure d'alimentation, dont la décomposition en carbone est recherchée, est introduit par le conduit 23 qui s'étend dans l'ouverture 15 et se termine par l' ajutage 27 dont la nature est décrite ci-après. La paroi du'four adjacente à la chambre de refroidissement 17 comporte une ou plusieurs ouverture   24   près de ou dans le voisinage de l'orifice de sortie 16, ouvertures dans lesquelles passent des tuyaux se terminant par des têtes de pulvérisation 25, dont la. fonction est de pulvériser un agent de refroidissement dans le courant en mouvement des produits de réaction traversant la chambre et de les refroidir très rapidement. 



   Le volume de la   chambre   de refroidissement 17 est avan- tageusement de 10% à 50% du volume de la chambre de combustion- réaction et sa forme, de préférence cylindrique, est choisie   pour   assurer un   refroidissement   très rapide des gaz chargés de carbone, Des dimensions appropriées pour la'chambre de refroidissement 17 sont celles qui lui donnent une section transversale d'une   surfa,        ce-environ double de celle de l'orifice de sortie qui relie la chambre de   combustion-réaction   à ladite chambre de refroidisse- ment.

   Afin d'obtenir.dans cette chambre un refroidissement con- venablement rapide, il est avantageux que le premier ajutage de 

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 pulvérisation de l'agent de refroidissement, ou ajutage supé- rieur 25, ne'soit situé qu'à une petite distance de l'orifice . de sortie 16, et si cette disposition est respectée, le refroi- dissement initial des gaz chargés de carbone est opéré en envi- ron 0,005 à0,01 seconde   âpres   leur sortie de la chambre de combustion-réaction. 



   En raison de la vitesse plus grande de   la   réaction chimique qu'implique le procédé de la présente invention, l'hy- drocarbure formant le carbone est de préférence une matière d'une énergie libre positive considérable. On peut sous ce rapport uti- liser   de$   hydrocarbures normalement liauides ou huileux de poids moléculaires substantiels et les matières préférées sont les hydrocarbures hautement non-saturés ou aromaticues. Les hy- drocarbures saturés à 9 atomes de carbone ou davantage donnent de bons résultats et ceux dont le nombre d'atomes de carbone est moins élevé présentent relativement peu d'intérêt. 



   La quantité d'air introduite dans la chambre de coin- bustion peut varier dans des limites étendues et peut   avantageu-   sement aller d'une quantité qui excède légèrement celle requise pour une combustion cpmplète du combustible à une quantité atteig- nant la moitié de celle théoriquement nécessaire pour brûler à la fois le combustible et l'hydrocarbure donnant le carbone. La quantité d'air ou d'oxygène utilisée peut assurer la présence d'un excès considérable d'oxygène libre dans les gaz refroidis, parce que la réaction se fait normalement si vite au'une combustion complète de l'oxygène ne doit pas avoir lieu. 



   La combustion et la production de carbone sont   réalisées   avec une très grande efficacité dans une des formes d'exécution de la présente invention, lorsoue les vitesses d'admission et d'éva- cuation auxquelles on fait fonctionner le four sont réglées de façon à faire régner une pression positive dans la chambre de cors- bustion-réaction, les conditions préférées   ôtant   une pression d'au 

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 moins 20 pouces d'eau. 



   L'ajutage de pulvérisation 27 du tube injecteur peut être pour réaliser la subdivision et l'écoulement directionnel requis de l'hydrocarbure d'alimentation, équipé d'un disque per- foré, et l'épaisseur de ce dernier assure l'obtention du jet co- nique creux et détermine l'angle du cône, le plus grand angle étant formé par un disque mince et le plus petit par un disque épais. On peut utiliser avec succès un ajutage de pulvérisation classique d'un type formant une masse tourbillonnante   d'hydro-   carbure juste avant son entrée dans l'ouverture du disque   plat.   



   Pour effectuer l'opération de pulvérisation, le disque sera choisi de façon à former un jet conique d'un angle minimum d'environ 50 , et il est nécessaire,   comme:on   l'a indiqué plus haut, que le cône de pulvérisation soit pratiquement creux. Des jets en forme de cônes dont les angles sont jusqu'à 140  donnent des carbones en particules de plus en plus fines. Des angles de pulvérisation sensiblement inférieurs à 50 , par exemple de 40  ou moins, don- nent du carbone dont les particules sont au moins deux fois plus grosses que celles des carbones obtenus en utilisant des angles compris entre environ 50 et 150 . 



   La situation et la disposition des brûleurs en vue d'obtenir un anneau de flammes et de gaz de combustion au voisi- nage des parois latérales de la chambre de réaction jouent un. rôle important dans le bon fonctionnement du four en forçant   la.   flamme à lécher la paroi de sortie 26 de la chambre de combustion- réaction, de telle sorte que la flamme ne peut être refoulée du brûleur quand le four travaille à grandes vitesses et une masse turbulente de gaz chauds est formée dans la chambre. 



   La construction du four telle qu'elle est décrite ci- dessus; provoque un mélange extrêmement 'rapide de l'hydrocarbure formant le carbone avec les gaz chauds de la combustion, ce qui entraîne une vaporisation parfaite et très rapide de l'hydrocar- 

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 bure en un brouillard et vne plus grande dilution de l'hydrocar- bure par* les gaz inertes chauds. Le résultat   extrêmement   intéres-   'sant   est.au'on peut obtenir et ou-on obtient des particules de carbone   d"une   qualité beaucoup plus fine. 



   Il faut, pour atteindre les résultats extrêmement intéressants ou optima, régler soigneusement les conditions de l'opération. De façon générale, la réaction doit être effectuée en un temps très court. La vitesse spatiale dans le four doit de préférence être de 300 à   700   pieds cubes/pied   cube/minute   ( 1 pied cube = 28,316 litres ou   0,0283   m3), sur la base du volume des gaz mesuré dans les conditions atmosphériques normales, et les gaz doivent de préférence   surchauffer   à une température dans la gam- me de 2200 à   2750 F   (1204 à   1510 C) .   Dans ces conditions, le temps de séjour des agents de réaction dans la chambre de réac- tion est de l'ordre de 0,013 à 0,03 seconde.

   L'hydrocarbure don- nant le carbone se décompose presque complètement dans la chambre de combustion-réaction et les particules formées sont d'une fines- se qui n'a pu être atteinte   jusqu'à   présent. 



  EXEMPLE   1. -   
On utilise un four vertical comme celui représenté dans le dessin. Le four comporte une chambre de   combustion-réaction   plate, d'une profondeur de 15 pouces (38,2 cm) et d'un diamètre de 32 pouces   (81,3     cm).   L'orifice de sortie de cette chambre a un diamètre de   7   pouces (17, 8 cm) et une longueur   de,6   pouces (15,2   cm).   La chambre de refroidissement reliée à cet orifice a un dia- mètre de 12 pouces   (30,5   cm) et une longueur de 40 pouces   (101,6cm)   Le dispositif de pulvérisation d'eau de la.

   chambre de refroidis- sement est raccordé à un niveau de 18 pouces   (45,7     qm)   sous la sur- face inférieure ou   de   sortie de la chambre de combustion-réaction. 



   Pour le chauffage le combustible utilisé est du gaz na- turel à 1020 BTU. On fait brûler ce gaz avec l'air dans huit brû- leurs du type mélangeur s'étendant à   travers' la   partie supérieure 

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 de la chambre de combustion-réaction. L'hydrocarbure qu'on dé- sire craquer est un résidu visqueux provenant du   craking     catalyti.   que du pétrole et a une densité A.P.I. de 2,6, une   garnie   de dis- tilation de 370 à 680 F (187 à   360 C)   et un indice d'aniline de 53.

   On préchauffe cette huile à625 F (329-330 C) et on la force à traverser sous une pression d'environ 150 livres/pouce carré (10,5 kg/cm2) avec un débit de 2,9 gallons   (10-11   litres) par minute le tube d'injection disposé au centre de la paroi d'entrée du'four dans et à travers un des ajutages qui pulvérisent   l'hydro-   carbure sous la forme d'un cône   creux. à   angles variables, comme indiqué ci-après, les ajutages de pulvérisation opérant la pro- jection à environ 1/2 pouce (12,7 mm) sous la surface intérieure de la paroi d'entrée. 



   On alimente les brûleurs de 197 pieds cubes (5,57 m3) de gaz et de 2929 pieds cubes   (82,9   m3) d'air par minute. On in- troduit 120 pieds cubes (3,4 m3) d'air par minute par la partie supérieure autour du tube d'injection de l'hydrocarbure, tube qui est refroidi par l'air. Tous les gaz sont mesurés sous une pression de 30 pouces de mercure et à une température de 60 F   (l6 C).   Ces débits d'introduction de gaz et d'air assurent une vitesse spatiale de passage des gaz dans le four de 570 pieds cubes/pied cube/minute (1 pied cube = 28,316 litres ou 0,0283 m3). 



  La température dans la chambre de combustion-réaction est d'en- viron 2550-2750 F (1399-1510 C), 
Dans les divers essais, on utilise des disques de dif- férentes épaisseurs.pour obtenir des cônes de degrés d'étale- ment différents figurant dans le tableau ci-après. On   recueille   des échantillons .des carbones produits au cours des essais   respec-   tifs et on les examine pour déterminer les dimensions de leurs particules et leur pouvoir tinctorial dans une composition d'encre d'impression de journaux.

   Les résultats obtenus sont résumés ci-   d essous :    

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 EMI10.1 
 
<tb> Essai <SEP> Degrés <SEP> d'ou- <SEP> Rendement; <SEP> Diamètre <SEP> Pouvoir <SEP> tinc-
<tb> 
<tb> verture <SEP> du <SEP> cône. <SEP> livres <SEP> par <SEP> moyen <SEP> milli- <SEP> torial, <SEP> % <SEP> de
<tb> 
<tb> gallon <SEP> nierons <SEP> Channel <SEP> Car-
<tb> 
 
 EMI10.2 
 ¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯-¯-¯¯¯-- ¯--¯¯--¯--¯--- ------------ bon. 
 EMI10.3 
 
<tb> 



  1 <SEP> 30 <SEP> 3,3 <SEP> (395 <SEP> g/1) <SEP> 70 <SEP> 92
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 40 <SEP> 3,4 <SEP> (407 <SEP> g/1) <SEP> 70 <SEP> 93
<tb> 
<tb> 3 <SEP> 70 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> (419 <SEP> g/1) <SEP> 22 <SEP> 99
<tb> 
<tb> 4 <SEP> 100 <SEP> 3,4 <SEP> (407 <SEP> g/1) <SEP> 12 <SEP> 104
<tb> 
<tb> 5 <SEP> 140 <SEP> 3,4 <SEP> (407 <SEP> g/1) <SEP> 7 <SEP> 109
<tb> 
 
Les carbones obtenus dans les essais 1 et 5 sont également examines du point de vue de leur action de renforcement sur des feuilles de caoutchouc fumées. On constate que 35 parties du produit de l'essai 5 conduisent à un degré de rigidité obtenu seulement avec 50 parties du produit de l'essai 1. 



   Dans une autre série d'essais effectués pratiquement de la même manière que celle décrite ci-dessus, on établit que le diamètre moyen des particules du carbone produit   .-est   de 75 millimicrons, lorsque l'angle de pulvérisation est de 20 ; alors qu'un angle de cône de pulvérisation de 50  réduit cette dimension à 28 millimicrons,et un angle de 60  la réduit à 25 millimicrons. On obtient une réduction prononcée des dimensions des particules de carbone quand le cône ou jet de brouillard d'hydrocarbure est amené à. simplifier suivant un angle d'au moins 50 . 



  EXEMPLE 2. - 
On utilise le même four que celui décrit dans l'exemple ci-dessus excepté au'on remplace les brûleurs à gaz par des brû- leurs à huile du type atomiseur. Le combustible hydrocarboné, ainsi que l'hydrocarbure donnant le carbone utilisés dans cette expérience ont une densité   A.P.I.   de 18 et une teneur en matières aromatiques de 47%. Les huiles, tant celle utilisée pour la com- bustion que celle utilisée pour le cracking sont préchauffées à 450 F   (232 C)   avant   d'être   introduites dans le four. On introduit de   l'air   avec un débit de 3030 pieds cubes   (85,7   m 3) par minute 

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 et la combustion de l'huile se fait à raison de 1 gallon   (3,785   litres) par minute.

   On introduit 30 pieds cubes   (0,85   m3) d'air par minute autour du tube d'injection de l'hydrocarbure. 



  L'huile est introduite par le tube d'injection sous la forme d'un jet pulvérisé conique creux d'un angle de 140  avec un débit de 3 gallons (11,36 litres) par minute. La température régnant dans la chambre de réaction est d'environ   2680 F   (1471 C). 



   Le carbone est recueilli en le faisant passer dans un dépoussiéreur électrique et dans des collecteurs-cyclones; son poids spécifiaue apparent n'est que d'environ 0,3 livre/pied cube   (0,0048   g/cm3) et le diamètre des particules -est d'environ 6 millimicrons. 



    EXEMPLE 3..7¯¯    
On utilise un four semblable à celui.utilisé dans l'exemple 1. Toutefois, le diamètre de l'orifice de sortie de la chambre de combustion-réaction n'est que de 5,6 pouces   (14,2   cm) et celui de la chambre de refroidissement n'est que de 9 pouces (22,9 cm). On introduit du gaz naturel à 1050 BTU par pied cube dans les huit brûleurs avec un débit de 169 pieds cubes (4,8 m3) par minute. De l'air est introduit par les brûleurs avec un dé- bit de 2215 pieds cubes   (62,7   m3) par minute et'dans l'ouverture entourant le tube d'injection de l'hydrocarbure avec un   débit   de 
98,5 pieds cubes (2,8 m3) par minute.

   La matière première utili- sée pour le cracking est une huile de recyclage catalytique ob- tenue comme sous-produit dans la fabrication de l'essence; elle a une   gamme   de distillation de 370-597 F   (188-314 C)   et 52% de sa teneur sont solubles dans l'acide sulfurique. Après avoir été préchauffée à 600 F   (316 C),   l'huile est injectée par le tube d' injection de l'hydrocarbure dans le four avec un débit de 3,5      gallons (13,2 litres). par minute sous la forme d'un   cônepratique-   ment creux d'un angle de 140 . La température régnant dans la chambre de réaction est d'environ   2710 F     (1488 C).   

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   Les gaz de réaction chargés de carbone sont refroidis à   1200 F   (649 C) au moyen d'eau pulvérisée vers le bas dans la . chambre de refroidissement en un point situé à 30 pouces (76.2cm) de la surface de sortie de   la.   chambre de combustion-réaction. 



  Dans la. pa.rtie inférieure de la chambre de   refroidissaient;,   les 
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 gaz sont encore refroidis à 4250F (21S C)aprèscuo-! -ils passent dans un système dépoussiémreur- cyclone. Le carbone recueil li a un poids spécifique apparent d'environ 0,3 livre/pied cube   (0,004$   g/cm3), et'le diamètre moyen de ses particules est d'environ 6 millimicrons. 



   Le carbone produit par le procédé de la présente in- vention est comparé avec un carbone   I.S.A.F.   standard (produit 
 EMI12.2 
 dans un ln ermeo.l8. e super abrasion furnacett) en mélangeant les carbones respectifs avec des compositions de caoutchouc de consti- tution comparable. Les compositions étant modifiées de manière appropriée de façon à compenser les différences des surfaces spécifiques des carbones et la quantité de carbone produit con- formément à la présente invention¯n'étant que de   70%   de celle utilisée dans la composition contenant le carbone I.S.A.F. 
 EMI12.3 
 
<tb> 



  A <SEP> B
<tb> 
<tb> Caoutchouc <SEP> synthétique <SEP> GR.S <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> 
<tb> Carbone <SEP> I.S.A.F. <SEP> 50 <SEP> ----
<tb> 
<tb> Carbone <SEP> expérimental <SEP> ---- <SEP> 35
<tb> 
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> 
<tb> Acide <SEP> stéarique <SEP> 1,5 <SEP> 1,5
<tb> 
<tb> Soufre <SEP> 1,8 <SEP> 2,0
<tb> 
<tb> Huile <SEP> minérale <SEP> 7,5 <SEP> 7,5
<tb> 
 
 EMI12.4 
 Santocure $ 1, 0 1, 2 Chacune de ces compositions est vulcanisée à 311 F pendant 60 minutes. 
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<tb> Composition <SEP> Charge <SEP> à <SEP> 300% <SEP> Traction <SEP> en <SEP> Dureté <SEP> au <SEP> Perte <SEP> par
<tb> 
 
 EMI12.6 
 cPallongesent livres.

   Duronieter abrasion ------------ en .livres. ----------- z ¯¯'3¯¯¯¯¯ 
 EMI12.7 
 
<tb> 1910 <SEP> 3720 <SEP> 3 <SEP> 2,41
<tb> 
<tb> B <SEP> 2160 <SEP> 3900 <SEP> 64 <SEP> 2,09
<tb> 
 * Le Santocure est un produit de la réaction du 
 EMI12.8 
 mercaptobenzothiazole avec la cyclohexylamihe . 

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   Bien que certains modes et détails d'exécution aient été décrits pour illustrer la présente invention, il est clair qu'on peut y apporter de nombreux changements et de nombreuses modifications sans sortir de son cadre. 



  REVENDICATIONS 
1.- Procédé de production de carbone dans lequel on utilise une chambre de combustion de faible profondeur entre ses extrémités, comportant dans une de ses parois d'extrémité un in- jecteur d'hydrocarbures situé au centre de cette paroi et des dispositifs brûleurs disposés autour de cette chambre, ces dis- positifs brûleursétant alimentés de   combustible   et   d'air   et projetant directement des flammes et des gaz le .long de la paroi latérale de cette chambre de façon à lécher son .autre paroi d'extrémité et maintenir une masse turbulente de   flammes   et de gaz autour de cette chambre et au voisinage de cette autre paroi d'extrémité, cette autre paroi d'extrémité comportant, pratique- ment en son centre, un orifice de sortie,

   caractérisé   en ce qu'on   introduit dans cette chambre par l'injecteur un brouillard d'hy- drocarbure d'une énergie libre positive, donnant le carbone, sous la forme d'un cône creux se développant obliquement versla paroi latérale dans cette masse turbulente de flammes et de gaz, on décompose de façon prédominante cet hydrocarbure dans cette cham- bre, on fait s'écouler le carbone et les gaz de réaction résul- tants par cet orifice de sortie et on refroidit le courant de sortie rapidement après sa sortie de l'orifice de sortie, ce qui permet d'obtenir du carbone en particules   extrêmement   fines. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. 2. - Procédé de production de carbone dans lequel on utilise une chambre de combustion de faible profondeur entre ses extrémités, comportant-dansune de ses parois d'extrémité un in- jecteur d'hydrocarbures situé au centre de cette paroi et des dis- positifs brûleurs disposés autour de cette chambre, ces dispositif} <Desc/Clms Page number 14> brûleursétant alimentés de combustible et d'un excès d'air, et projetant directement des flammes et des gaz le long de la pa- roi latérale de cette chambre de façon à lâcher son autre paroi d'extrémité et maintenir une masse turbulente de flammes et de gaz autour de cette chambre au voisinage de cette putre paroi d'extrémité, cette autre paroi d'extrémité comportant, pratique- ment en son centre, un orifice de sortie,

   caractérise en cc qu'on introduit dans cette chai-fibre par cet injecteur un brouillard d'aune huile hydrocarbonée d'une énergie libre positive, donnant le car- bone, sous la forme d'un cône creux se développant obliquement vers cette paroi latérale dans cette masse turbulente de flammes et de gaz, l'angle du cône étant d'au- moins 50 , on décompose de façon prédominante l'huile hydrocarbonée dans cette chambre , on fait s'écoule le carbone et les gaz de réaction résultant par l'orifice de sortie et on refroidit le courant de sortie rapide- ment après sa sortie de l'orifice de sortie, ce qui permet d'ob- tenir du carbone en particules extrêmement fines.

   3. - Procédé de production de carbone dans lequel on utilise une chambre de combustion de faible profondeur entre ses extrémités, comportant dans une de ses parois d'extrémité un in- jecteur d'hydrocarbures situé au centre de cette paroi et des dis- positifs disposés autour de cette chambre, ces dispositifs brû- leurs étant alimentés de combustible et d'un excès d'air, et pro- jetant directement des flammes et des gaz le long de la paroi latérale de cette chambre de façon à lécher son autre paroi d' extrémité et maintenir une masse turbulente de flammes et de gaz autour de cette chambre au voisinage de cette autre paroi d'extré- mité, cette autre paroi d'extrémité comportant, pratiquement en - son centre, un orifice de sortie, caractérisé en ce ou'on intro- duit dans cette chambre par l'injection,

   un brouillard d'une huile hydrocarbonée d'une énergie libre positive, donnant le car- bone, sous la forme d'un cône creux se développant obliquement vers la paroi latérale dans cette masse turbulente de flammes et <Desc/Clms Page number 15> de gaz, l'angle de ce cône étant compris entre 50 et 150 , on décompose de façon prédominante l'huile hydrocarbonée dans cette chambre, on fait s'écouler le carbone et les gaz de réaction résultant par cet orifice de sortie, et on refroidit le courant de sortie rapidement après sa sortie de l'orifice de sortie, ce qui permet d'obtenir du carbone en particules extrêmement fines.

   4. - Procède de production de carbone dans lequel on utilise une chambre de combustion de faible profondeur entre ses extrémités, comportant dans une de ses parois d'extrémité un in- jecteur d'hydrocarbures situé au centre de cette paroi et des dispositifs brûleurs disposés,autour de cette chambre, ces dispo- sitifs brûleurs étant alimentés de combustible et d'un excès d' air, et projetant directement des flammes et des gaz le long de la paroi latérale de cette chambre de façon à lécher son autre paroi d'extrémité et maintenir une masse turbulente de flammes et de gaz autour de cette chambre au voisinage de cette autre paroi d'extrémité, cette autreparoi d'extrémité comportant, pratiquement en son centre, un orifice de sortie,

   caractérisé en ce qu'on in- troduit dans cette chambre par l'injecteur un brouillard d'une huile'hydrocarbonée d'une énergie libre positive, donnant le car- bone, sous la forme d'un cône creux se développant obliquement vers la paroi.latérale dans cette masse turbulente de flammes et de gaz, on décompose de façon prédominante l'huile hydrocarbonée dans cette chambre en 0,013 à 0,03 seconde, on fait s'écouler le carbone et les gaz de réaction résultants par l'orifice de sortie, et on refroidit le courant de sortie rapidement après sa sortie de l'orifice de sortie, ce qui permet d'obtenir du carbone en particules de dimensions extrêmement fines.

   5. - Procédé de production de carbone dans lequel on utilise une chambre de combustion (le faible profondeur entre ses extrémités, comportant dans une de ses parois d'extrémité un in- j ecteur d'hydrocarbures situé au centre de cette paroi et des dis, <Desc/Clms Page number 16> positifs brûleurs disposes autour de cette chambre, ces disposi- tifs brûleurs étant alimentés de combustible et d'un excès d'air, . et projetant directement des flammes et des gaz le long de la.

   pa- roi latérale de cette chambre de façon à lécher son autre paroi d'extrémité et maintenir une masse turbulente de flammes et de gaz autour de cette chambre au voisinage de cette autre paroi d'extrémité, cette autre paroi d'extrémité comportant, pratique- ment en son centre, un orifice de sortie, caractérisé en ce au'on introduit dans cette chambre par cet injecteur un brouillard d'une huile hydrocarbonée d'une énergie libre positive, donnant le carbone, sous la forme d'un cône creux se développant oblique- ment vers cette paroi latérale dans la nasse turbulente de flam- mes et de gaz, on décompose de façon prédominante cette huile hy- drocarbonée dans cette chambre,

   on fait s'écouler le carbone.et les gaz de réaction résultants par cet orifice de sortie, l'huile,, le combustible et l'air étant introduits avec des débits choisis pour maintenir le courant de sortie de cette chambre à une vitesse spatiale de 300 à 700 pieds cubes/pied cube/minute (1 pied cube 0,0283 m3 ou 28,316 litres) et on refroidit le courant de sortie rapidement après sa sortie de l'orifice de sortie, ce qui permet d'obtenir du carbone en particules extrêmement fines.

   6. - Procédé de production de carbone dans lequel on utilise une chambre de combustion de faible profondeur entre ses extrémités, comportant dans une de ses parois d'extrémité un in- jecteur d'hydrocarbures situé au centre de cette paroi et des dis- positifs brûleurs disposés autour de cette chambre, ces dispositifÇ brûleurs étant alimentés de combustible et d'un excès d'air, et projetant directement des flammes et des gaz le long de la paroi latérale de cette chambre de façon à lécher son autre paroi d' extrémité et maintenir une masse turbulente de flammes et de gaz autour de cette chambre au voisinage de cette autre paroi d'extré- mité, cette autre paroi d'extrémité comportant, pratiquement en son centre, un-orifice de sortie,

   caractérisé en ce qu'on intrô- <Desc/Clms Page number 17> 'duit dans cette chambre par l'injecteur, un brouillard d'une huile hydrocarbonée d'une énergie libre positive)donnant le .carbone sous la forme d'un cône creux se développant.obliquement vers cette paroi latérale dans la nasse turbulente de flambes et de gaz, on décompose de façon prédominante cette huile hydro- carbonée dans cette chambre en 0,013 à 0,03 seconde, on fait s'écouler le carbone et les gaz de réaccion résultant par cet orifice de sortie, et on refroidit le courant de sortie en 0,005 à 0,01 seconde après sa sortie de l'orifice de sortie, ce qui permet d'obtenir du carbone en particules extrêmement fines.

   7. - Procédé de production de carbone dans leauel on utilise une chambre de combustion de faible profondeur entre ses extrémités comportant dans une de ses parois d'extrémité un injecteur d'hydrocarbures situé au centre de cette paroi et des dispositifs brûleurs disposés autour de cette chambre, ces dis- positifs brûleurs étant alimentés de combustible et d'un excès d'air, et projetant directement des flammes et des gaz le long de la paroi latérale de cette chambre de façon à lécher son autre paroi d'extrémité et maintenir une masse turbulente.

   de flammes et de gaz autour de cette chambre au voisinage de cette autre paroi d'extrémité, cette autre paroi d'extrémité comportant, pratiquement en son centre, un orifice de sortie, caractérisé en ce qu'on introduit dans cette chambre par l'injecteur un brouillard d'une huile hydrocarbonée d'une énergie libre posi- tive donnant le carbone, sous la forme d'un cône creux se dévelop- pant obliquement vers cette paroi latérale dans la masse turbu- lente de flambes et de gaz, l'angle de ce cône étant compris en- tre 50 et 150 , on décompose de façon prédominante cette huile hydrocarbonée dans la chambre., on proportionne l'air en fonction du combustible et de l'huile de façon à consumer pratiquement tout le combustible et jusqu'à la moitié 'de l'huile,

   on fait s' écouler le carbone et les gaz de réaction résultants par cet orifice de <Desc/Clms Page number 18> sortie et on refroidit le courant de sortie rapidement après sa sortie de l'orifice de sortie, ce qui permet.d'obtenir. du car- bone en-particules extrêmement fines.

   8.- Procédé de production de carbone 'dans lequel on utilise une chambre de combustion de faible profondeur entre ses extrémités, comportant dans une de ses précis d'extrémité un injecteur d'hydrocarbures situé au centre de cette paroi et des dispositifs brûleurs disposés autour de cette chambre, ces dis- positifs brûleurs étant alimentés de combustible et d'un excès d'air, et projetant directement des flammes et des gaz le long de la paroi latérale de cette chambre de façon à lécher son autre paroi d'extrémité et maintenir une masse turbulente de flam- mes et de gaz autour de cette chambre au voisinage de cette au- tre paroi d'extrémité, cette autre paroi d'extrémité comportant, pratiquement en son centre, un orifice de sortie,

   caractérisé en ce qu'on introduit dans cette chambre par l'injecteur un brouillard d'une huile hydrocarbonée d'une énergie libre posi- tive, donnant le carbone, sous la forme d'un cône creux se développant obliquement vers la paroi latérale dans la masse tur- bulente de flammes. et de gaz, langle de'ce cône étant compris entre 50 et 150 , on décompose de façon prédominante cette huile hydrocarbonée dans cette chambre en 0,013 à 0,03 seconde, on fait s'écouler le carbone et les gaz de réaction résultants par cet orifice de sortie, l'huile, le combustible et l'air étant intro- duits avec des débits choisis pour maintenir le courant de sortie de cette chambre à une vitesse spatiale de 300 à 700 pieds cubes/ pied cube/minute,

   et pour maintenir dans cette chambre une pres- sion positive correspondant à-au moins 20 pouces d'eau et on refroidit le courant de sortie en 0,005 à 0,01 seconde après sa sortie de l'orifice de sortie, ce qui permet d'obtenir du car- bone en particules de'dimensions extrêmement fines.

   9. - Four pour la production de carbon black par la décomposition-thermique d'un hydrocarbure;caractérisé en ce qu'il <Desc/Clms Page number 19> comprend une chambre de combustion-réaction de faible prof on, deur entre ses extrémités et comportant une paroi d'extrémité d'entrée' et une paroi d'extrémité opposée da.ns laquelle se trou- ve un orifice central de sortie, des dispositifs brûleurs se trouvant dans ladite paroi d'entrée et répartis autour et dans le voisinage de la paroi latérale de cette chambre pour intro- duire un,combustible et de l'air le long de cette paroi latérale et maintenir le long de celle-ci un courant massif de flammes et de gaz léchant la paroi opposée, cette paroi opposée formant ob- struction à 'ce courant afin de rendre violemment turbulents ces flammes et ces gaz,

   un dispositif s'étendant centralement à tra.vers cette paroi d'entrée et servant à injecter dans la cham- bre un courant d'hydrocarbure sous la forme d'un cône creux se développant obliquement vers :cette paroi latérale dans les flammes et les gaz turbulents, l'hydrocarbure formant le brouil- lard étant de ce fait décomposé rapidement et de façon prédomi- nante dans cette chambre, une chambre de refroidissement en cois- munication avec lorifice de sortie et recevant le carbone et les gaz de réaction sortants, et un dispositif pour refroidir ces derniers rapidement. après leur entrée dans la chambre de refroi- dissement.

   10.-. Four pour la production de carbon black par la 'décomposition thermique d'un hydrocarbure, caractérisé en ce au'il comprend une chambre de combustion-réaction de faible profondeur entre ses extrémités et comportant une paroi d'extrémité d'entrée et une paroi d'extrémité opposée dans laquelle se trouve un orifice central de sortie, des dispositifs brûleurs se trouvant dans ladite paroi d'entrée et.répartis autour et dans le voisinage de la paroi latérale de cette chambre pour'introduire un combustible et de l'air le long de cette paroi latérale et maintenir le long de celle ci un courant massif de flammes et de gaz léchant la paroi opnosée, cette paroi opposée formant obstruction à ce courant afin de rendre <Desc/Clms Page number 20> violment turbulents ces flambes et ces gaz,

   un dispositif s'étendant centralement à travers cette paroi d'entrée et ser- ' vaut µ. injecter dans la chambre un courant d'hydrocarbure sous la forme d'un cône creux se développant suivant un angle d'au moins 50 dans ces flambes et gaz turbulents, l'hydrocarbure formant le brouillard étant de ce fait décomposé rapidement et de façon prédominante dans cette chambre, une chambre de refroidissement en communication avec cet orifice de sortie et recevant le car- bone et les gaz de réaction sortants, et un dispositif pour re- froidir ces derniers rapidement après leur entrée, dans la chambre de refroidissement.

   Il.- Four pour la production de carbon black par la décomposition thermique d'un hydrocarbure, caractérise en ce qu'il comprend une chambre de combustion-réaction de faible profondeur entre ses extrémités et comportant une paroi d'extrémité d'entrée et une paroi d'extrémité opposée dans laquelle se trouve un ori- fice central de sortie,des dispositifs brûleurs se trouvant dans ladite paroi d'entrée et répartis autour et dans le voisinage de la paroi latérale de cette chambre pour introduire un combustible et de l'air le long de cette paroi latérale et maintenir le long de celle-ci un courant massif de flammes et de gaz léchant la paroi opposée, cette paroi oppose formant obstruction à ce cou- rant afin de rendre violemment turbulents ces flammes et ces gaz,

   un dispositif s'étendant centralement à travers cette paroi d' entrée et servant à injecter dans la chambre un courant d;hydro- carbure sous la forme d'un cône creux se développant suivant un angle compris entre 50 et 150 dans ces flammes et gaz turbulents, lhydrocarbure formant le brouillard étant de ce fait décomposé rapidement et de façon prédominante dans cette chambre, une chambre de refroidissement en communication avec l'orifice de sortie et recevant le carbone et les gaz de réaction sortants, et un dis- positif pour refroidir ces derniers rapidement après leur entrée dans la chambre de refroidissement. <Desc/Clms Page number 21>

   12. - Four pour la production de carbon black par la décomposition.thermique d'un hydrocarbure, caractérise, en ce .qu'il comprend une chambre de combustion-réaction cylindrique comportant une paroi d'extrémité d'entrée et une paroi d'extré- mité opposée dans la.quelle se trouve un orifice central de sor- tie,le diamètre de cette chambre étant de 1 à 2 fois la distance entre ces parois d'extrémités, cet orifice de sortie occupant en- viron 3 à 10% de la.

   superficie de ladite paroi opposée, des dis- positifs brûleurs situésdans la paroi d'entrée et disposés autour et dans le voisinage de la paroi (Latérale de le. chambre pour in- troduire du combustible et de l'air le long de cette paroi laté- rale et maintenir le long de celle-ci un courant massif de flam- mes et de gaz léchant la paroi opposée, cette paroi opposée for- mant obstruction au courant et rendant ces flammes et ces gaz violemment turbulents., un dispositif s'étendant centralement à travers cette paroi d'entrée et servant à injecter dans la cham- bre un.

   brouillard d'hydrocarbures sous la forme d'un cône creux se développant suivant un angle compris entre 50 et 150 dans ces flammes et gaz turbulents, l'hydrocarbure formant le brouil- la.rd étant de ce fait décomposé rapidement et de façon prédominam te dans cette chambre, une chambre de refroidissement en communi- cation avec l'orifice de sortie et recevant le carbone et les gaz de réaction sortants et un dispositif pour refroidir ces derniers rapidement après leur entrée dans la chambre de refroidissement.

   13.'- Four pour la production de carbon black par la décomposition thermique d'un hydrocarbure, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de combustion-réaction cylindrique comportant une paroi d'extrémité d'entrée et une paroi d'extrémité opposée dans laquelle se trouve un orifice central de sortie, la diamètre de cette chambre étant de 1 à 2 fois la distance entre ces parois d'extrémités, cet orifice 'de sortie occupant environ 3 à 10% de la superficie.de ladite paroi opposée,

   des dippositifs brûleurs .situés dans la paroi d'entrée et disposés autour et dans le voi- <Desc/Clms Page number 22> sinage.de la paroi latérale de la chambre pour introduire du combustible et de l'air le long de cette paroi latérale et mainte- nir le long de celle-ci un courant massif de flaires et de gaz lâchant la paroi opposée,

   cette paroi opposée formant obstruction au courant et rendant ces flammes et ces gaz violemment turbulent- un dispositif s'étendant centralement à travers cette paroi d'en- trée et servant à injecter dans la chambre un brouillard d'hydro- carbures sous la forme d'un cône creux se développant suivant un angle compris.entre 50 et 1500 dans ces flammes et gaz turbulents l'hydrocarbure formant le brouillard étant de ce fait décomposé rapidement et de façon prédominante dans cette chambre, une chanbi de refroidissement en communication avec l'orifice de sortie, et recevant le carbone et les gaz de réaction sortants, cette chambre de refroidissement étant cylindrique et ayant un diamètre sensible ment inférieur à celui de la chambre de combustion-réaction,

   nais sensiblement plus grand que le diamètre de l'orifice dE sortie, et un dispositif pour pulvériser de l'eau dans la chambre de re- froidissement en vue de refroidir le carbone et les gaz qui s'y trouvent en un endroit situé près de cet orifice.