CZ122693A3 - Process for preparing carbon black and novel carbon black - Google Patents

Process for preparing carbon black and novel carbon black Download PDF

Info

Publication number
CZ122693A3
CZ122693A3 CZ931226A CZ122693A CZ122693A3 CZ 122693 A3 CZ122693 A3 CZ 122693A3 CZ 931226 A CZ931226 A CZ 931226A CZ 122693 A CZ122693 A CZ 122693A CZ 122693 A3 CZ122693 A3 CZ 122693A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
carbon black
reactor
stream
ctab
air
Prior art date
Application number
CZ931226A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ291227B6 (en
Inventor
John M Branan Jr
Bin Chung
Frank J Hrach Jr
Ronald C Hurst
David J Kaul
Sergio A Montes
William L Sifleet
Daniel W Weaver
Jay Zimmer
Original Assignee
Cabot Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cabot Corp filed Critical Cabot Corp
Priority to CZ19931226A priority Critical patent/CZ291227B6/en
Publication of CZ122693A3 publication Critical patent/CZ122693A3/en
Publication of CZ291227B6 publication Critical patent/CZ291227B6/en

Links

Landscapes

  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Abstract

Prodn. of carbon black comprises: (a) reacting an oxidant, prim. fuel and carbon black feedstock in a reactor to form an effluent composed of carbon black and combustion gases; (b) injecting an oxidant-contg. stream into the reactor, in order to accelerate the rate of carbon black surface modifying reactions, such that the oxidant stream does not interfere with the formation of the carbon black particles and aggregates in the reactor; (c) passing the effluent through the reactor and (d) cooling, sepg. and recovering the carbon black prod. Carbon black prods. have an iodine number (IN) of 35-65 mg/g, a cetyl-trimethyl ammonium bromide absorption value (CTAB) of 30-55 m2/g, a IN:CTAB ratio of at least 1.12 mg/m2, a Tint value (TINT) of less than 65% and a crushed dibutyl phthalate absorption (CDBPA) value of 75-95 cc/100g. A compsn. contg. rubber and/or a plastic also contains the above carbon black prod.

Description

Způsob výroby sazí a nové sazeMethod of production of carbon black and new carbon black

Oblast, technikyArea, techniques

Vynález se týká nového způsobu výroby retortových sazí a třídy nových retortových sazí. které isou vhodné pro různé aplikace a zvlášt vhodné pro použití v kaučukových a plastových směsích.The present invention relates to a novel process for producing retort carbon black and to a class of new retort carbon black. which are suitable for various applications and especially suitable for use in rubber and plastic mixtures.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Saze se obvykle vyrábějí v reaktoru typu retorty pyrolýzou uhlovodíkové suroviny horkými spalnými plyny za vzniku produktů spalování, obsahujících saze ve formě částic. Obecně je známo několik metod výroby sazí.Carbon black is typically produced in a retort reactor by pyrolysis of a hydrocarbon feedstock with hot combustion gases to produce particulate carbon black combustion products. Several methods of carbon black production are generally known.

V jednom typu reaktoru pro výrobu retortových sazí. například podle patentu US 3.401.020 Kestera a d. nebo US 2,785.964 Pollocka, se palivo, výhodně uhlovodíkové, a oxidační činidlo, výhodně vzduch, vstřikuje do první zóny, kde reagují za vzniku horkých spalných plynů. Uhlovodíková surovina buď v plynné, parní nebo kapalné fázi se vstřikuje také do první zóny, načež dochází k pyrolýze uhlovodíkové suroviny. Pyrolýza v tomto případě označuje tepelný rozklad uhlovodíku. Vzniklá směs spalných plynů, v níž probíhá pyrolýza, pak přechází do reakční zóny, kde dochází k dokončení reakce tvorby sazí.In one type of reactor for producing carbon black retorts. for example, according to US Patent 3,401,020 to Kester et al. or US 2,785,964 to Pollock, fuel, preferably hydrocarbon, and an oxidizing agent, preferably air, are injected into the first zone where they react to form hot combustion gases. The hydrocarbonaceous feedstock in either the gas, vapor or liquid phase is also injected into the first zone, after which the hydrocarbonaceous feedstock is pyrolyzed. Pyrolysis in this case denotes thermal decomposition of a hydrocarbon. The resulting mixture of combustion gases, in which pyrolysis takes place, then passes to the reaction zone where the carbon black formation reaction is completed.

V jiném typu reaktoru pro výrobu retortových sazí reaguje kapalné nebo plynné palivo s oxidačním činidlem, výhodně vzduchem, v první zóně za vzniku horkých spalných plynů. Tyto horké spalné plyny procházejí z první zóny za reaktorem do reakční zóny a dále. Za účelem výroby sazí se v jednom nebo více místech vstřiku-Je do dráhy horkého proudu spalných plynů uhlovodíková surovina. Uhlovodíková surovina může být kapalná. plynná nebo parní a může být stejná jako palivo použité k vytvoření proudu spalných plynů nebo odlišná. Obvykle je uhlovodíkovou surovinou uhlovodíková ropa nebo zemní plyn.In another type of reactor for producing the soot retort, the liquid or gaseous fuel reacts with an oxidizing agent, preferably air, in the first zone to produce hot combustion gases. These hot combustion gases pass from the first zone downstream of the reactor to the reaction zone and beyond. In order to produce the carbon black, a hydrocarbon feedstock is injected into the hot gas stream at one or more points of injection. The hydrocarbon feedstock may be liquid. gaseous or steam and may be the same as the fuel used to generate the combustion gas stream or different. Typically, the hydrocarbon feedstock is hydrocarbon oil or natural gas.

V oboru jsou však známy i jiné uhlovodíkové suroviny, jako je acetylen. První (spalovací) zóna může být od reakční zóny oddělena zaškrcením nebo zónou sníženého průměru, která má menší průřez než spalovací zóna i reakční zóna. Surovina může být vstřikována do dráhy horkých spalných plynů před zónou sníženého průměru, za ní a/nebo v ní. Retortové reaktory tohoto typu jsou obecně popsány v patentu US Reissue 28.974 a US 3,922.355._____ __However, other hydrocarbon feedstocks such as acetylene are known in the art. The first (combustion) zone may be separated from the reaction zone by strangulation or a reduced diameter zone having a smaller cross section than both the combustion zone and the reaction zone. The feedstock may be injected into the hot combustion gas path in front of, behind, and / or in the zone of reduced diameter. Retort reactors of this type are generally described in US Reissue 28,974 and US 3,922,355.

V případě obou výše popsaných typů procesů a reaktorů a v dalších obecně známých reaktorech a procesech mají horké spalné plyny teplotu, dostačující k uskutečnění pyrolýzy uhlovodíkové suroviny, vstřikované do proudu spalných plynů.In the two types of processes and reactors described above, and in other generally known reactors and processes, the hot combustion gases have a temperature sufficient to effect pyrolysis of the hydrocarbon feedstock injected into the combustion gas stream.

V jednom typu reaktoru, například podle Kestera, se surovina vstřikuje v jednom nebo více místech do stejné zóny, ve které vznikají spalné plyny. V jiném typu reaktorů nebo procesů probíhá vstřikování suroviny v jednom nebo více místech až po vytvoření proudu spalných plynů.In one type of reactor, for example according to Kester, the feedstock is injected at one or more locations into the same zone in which combustion gases are generated. In another type of reactor or process, the feedstock is injected at one or more locations only after the combustion gas stream has been formed.

V obou typech reaktorů dochází po zavedení suroviny k jejímu míšení, rozprašování a odpařování do proudu spalných plynů. Směs spalných plynů a odpařené suroviny pak vstupuje do primární reakční zóny. Výraz primární reakční zóna“ označuje tu zónu v procesu, v níž se odpařená uhlovodíková surovina převádí na primární částice a agregáty sazí. Doba zdržení suroviny, spalných plynů a sazí v primární reakční zóně reaktoru je dostatečná k tomu, aby za vhodných podmínek umožňovala tvorbu sazí. Za primární reakční zónou se v reaktoru může nebo nemusí nacházet sekundární reakční zóna. V případech.· kdy..sekundámí. reakční zóna. existuje, označuje výraz sekundární reakční zóna tu část reaktoru, kde probíhá povrchová modifikace sazí. vytvořených v primární reakční zóně. Směs spalných plynů a sazí v sekundární reakční zóně reaktoru se zde dále nazývá “výtokový proud. Po vytvoření sazí požadovaných vlastností se sníží teplota výtokového proudu k zastavení hlavních reakcí. Toto snížení teploty a přerušení hlavních reakcí je možno provést jakýmkoli známým způsobem, například vstříknutím chladící tekutiny vhodným zařízením do výtokového proudu. Jak je v oboru obecně známo, přerušují se hlavní reakce po odebrání vzorků z reaktoru a analytickém zjištění vlastností požadovaných sazí. Po přerušení reakcí a dostatečném ochlazení výtokového proudu jakýmkoli známým způsobem prochází výtokový proud obvykle rukávovým filtrem nebo jiným separačním zařízením k oddělení sazí.In both types of reactors, the feedstock is mixed, sprayed and evaporated into the combustion gas stream after the feedstock is introduced. The mixture of combustion gases and vaporized feedstock then enters the primary reaction zone. The term primary reaction zone 'refers to the zone in the process in which the evaporated hydrocarbon feedstock is converted into primary carbon black particles and aggregates. The residence time of the feedstock, combustion gases and soot in the primary reaction zone of the reactor is sufficient to allow soot formation under suitable conditions. A secondary reaction zone may or may not be located downstream of the primary reaction zone in the reactor. In cases of · when..seconds. reaction zone. exists, the term secondary reaction zone denotes the part of the reactor where the surface modification of the carbon black is carried out. formed in the primary reaction zone. The mixture of combustion gases and soot in the secondary reaction zone of the reactor is hereinafter referred to as the " effluent stream. After the carbon black has the desired properties, the temperature of the effluent stream decreases to stop the main reactions. This reduction in temperature and interruption of the main reactions can be accomplished by any known means, for example by injecting a cooling fluid into the effluent stream by a suitable device. As is generally known in the art, the main reactions are interrupted after sampling from the reactor and analytical determination of the properties of the desired carbon black. After interruption of the reactions and sufficient cooling of the effluent stream in any known manner, the effluent stream typically passes through a bag filter or other separator to separate the carbon black.

Právě byly popsány dva obecné typy reaktorů a procesů pro výrobu retortových sazí, avšak je zřejmé, že vynález je možno aplikovat v kterémkoli jiném reaktoru nebo procesu pro výrobu retortových sazí, kde jsou saze vyráběny pyrolýzou a/nebo nedokonalým spalováním uhlovodíků. Tento postup se od známého stavu liší tím. že se do sekundární reakční'zóny zavádí za účelem urychlení a podpoření povrchových modifikačních reakcí pouze v sekundární reakční zóně oxidační proud.Two general types of reactors and processes for producing retort carbon black have just been described, but it is understood that the invention is applicable to any other reactor or process for producing retort carbon black where the carbon black is produced by pyrolysis and / or incomplete combustion of hydrocarbons. This procedure differs from the prior art. The process according to claim 1, wherein only an oxidation stream is introduced into the secondary reaction zone in order to accelerate and promote surface modification reactions in the secondary reaction zone.

V tomto popisu označuje výraz oxidační proud jakýkoli proud, obsahující oxidační činidlo- Výhodně se označení “oxidační proud vztahuje na vzduch, vzduch obohacený kyslíkem, spalné produkty uhlovodíkových paliv a vzduch a/nebo kyslík nebo směsi těchto proudů. Tento oxidační proud nezasahuje do reakcí nebo procesů, probíhajících v primární reakční zóně, kde se tvoří primární částice a agregáty sazí.As used herein, the term oxidation stream refers to any stream containing an oxidizing agent. Preferably, the term oxidation stream refers to air, oxygen-enriched air, combustion products of hydrocarbon fuels, and air and / or oxygen, or mixtures of these streams. This oxidation stream does not interfere with the reactions or processes taking place in the primary reaction zone where primary particles and soot aggregates are formed.

Ve známém stavu existují například patenty US 3,607.058, 3,761.577 a 3,887.690. které popisují zavedení sekundárního tepla do reaktoru pro výrobu sazí. Tyto práce se od vynálezu liší tím, že k dosažení účinku vynálezu je nutná minimální doba zdržení, určená vzrůstem teploty výtokového proudu po uvedení proudu, obsahujícího oxidační činidlo, do sekundární reakční zóny. V citovaných pramenech není konkrétně popsána ani doba zdržení, ani minimální teplotní vzrůst po zavedení sekundárního tepla. Analytické vlastnosti sazí, uvedené v příkladech patentu US 3,887.690, zejména fakt, že dusíková velikost povrchu je ve všech případech větší než jodové adsorpční číslo, ukazují, že nebylo dosaženo minimální doby zdržení podle vynálezu.For example, U.S. Pat. Nos. 3,607,058, 3,761,577 and 3,887,690 exist in the prior art. which describe the introduction of secondary heat into a carbon black reactor. This work differs from the invention in that a minimum residence time, determined by increasing the temperature of the effluent stream after the oxidant-containing stream is introduced into the secondary reaction zone, is necessary to achieve the effect of the invention. Neither the residence time nor the minimum temperature rise after the introduction of the secondary heat is specifically described in the cited sources. The analytical properties of the carbon blacks disclosed in the examples of U.S. Pat. No. 3,887,690, in particular the fact that the nitrogen surface area is in all cases greater than the iodine adsorption number, show that the minimum residence time of the invention has not been reached.

Saze je možno’ používat jako pigmenty, plniva, vyztužující prostředky a pro různé jiné aplikace. Značně rozšířené je jejich použití jako plniva a vyztužující pigmenty při míšení a přípravě kaučukových a plastových směsí. Saze se obvykle charakterizují na základě svých vlastností, zahrnujících například velikost povrchu, chemii povrchu, velikost agregátů a velikost částic. Vlastnosti sazí se stanovují analyticky známými testy, zahrnujícími velikost povrchu pomocí adsorpce jodu <12 No), velikost povrchu pomocí adsorpce dusíku CN2 SA), adsorpci dibutylftalátu CDBP), adsorpci dibutylfta1átu drcenými sazemi CCDBP), hodnotu absorpce četyltrimethylamoni umbromidu CCTAB), barvivost CTINT), Dmode a AD50.Carbon black can be used as pigments, fillers, reinforcing agents and for various other applications. Their use as fillers and reinforcing pigments in the mixing and preparation of rubber and plastic mixtures is widespread. Carbon black is typically characterized by its properties, including, for example, surface size, surface chemistry, aggregate size, and particle size. The properties of the carbon blacks were determined by analytically known assays including iodine adsorption surface area (<12 No), nitrogen surface area (CN2 SA), dibutyl phthalate adsorption (CDBP), dibutylphthalate adsorption (carbon black) (CCTAB), CTINT). , Dmode, and AD50.

Všeobecně se uznává, že vlastnosti sazí ovlivňují vlastnosti kaučukových a plastových směsí, které je obsahují. Například zanesení sazí do kaučukové nebo plastové směsi během tvorby směsi obecně ovlivní viskozitu kaučukové nebo plastové směsi. Zvýšení obsahu sazí v kaučukové nebo plastové směsi normálně zvyšuje viskozitu směsi při dané teplotě. Kaučukové nebo plastové kompozice s nižší viskozitou jsou výhodné, poněvadž .jsou. snadně ji., zpracovatelné...It is generally accepted that the properties of carbon black affect the properties of the rubber and plastic compositions containing them. For example, the introduction of carbon black into the rubber or plastic composition during the formation of the composition will generally affect the viscosity of the rubber or plastic composition. Increasing the carbon black content of a rubber or plastic composition normally increases the viscosity of the composition at a given temperature. Low viscosity rubber or plastic compositions are preferred because they are. easy to handle., workable ...

Kromě různých aplikací, Jako Jsou pneumatiky, hadice, pásy a plasty, se saze obvykle používají ve směsích, určených k použití jako polovodivé stínící směsi pro elektrické kabely. Elektrické kabely jsou obvykle tvořeny elektricky vodivými dráty, obklopenými dielektrickým Izolačním materiálem, který zabraňuje úniku elektřiny do okolí. Tyto polovodivé stínící směsi jsou nezbytné pro dlouhou životnost kabelu, poněvadž snižují elektrické napětí mezi vodivou a izolační částí kabelu. Při výrobě polovodivých stínících směsí pro elektrické kabely je obvykle žádoucí používat saze. které dodávají stínící směsi elektrickou vodivost. Při hodnocení vodivosti plastové kompozice se obvykle měří její měrný odpor. Všeobecně se však uznává, že vodivost je pouhou převrácenou hodnotou měrného odporu (resistivity). Požadovaného stupně vodivosti stínící směsi je možno dosáhnout zvýšením obsahu sazí v kompozici, což však zároveň zvyšuje viskozitu směsi. Proto se jeví výhodným používat saze, které dodávají požadovaný stupeň vodivosti za současné minimalizace viskozity směsi. Výhody této optimální kombinace vlastností nejsou omezeny na polovodivé stínící materiály pro elektrické kabely.In addition to various applications, such as tires, hoses, belts and plastics, carbon black is typically used in mixtures intended for use as semiconductor shielding compounds for electrical cables. Electrical cables are usually formed by electrically conductive wires surrounded by dielectric insulating material that prevents the leakage of electricity into the environment. These semiconducting shielding compounds are essential for a long cable life, as they reduce the electrical voltage between the conductive and the insulating part of the cable. It is usually desirable to use carbon black in the manufacture of semiconducting shielding compounds for electrical cables. which provide shielding compounds with electrical conductivity. When evaluating the conductivity of a plastic composition, its resistivity is usually measured. However, it is generally accepted that conductivity is a mere inverse of resistivity. The desired degree of conductivity of the shielding composition can be achieved by increasing the carbon black content of the composition, but at the same time increasing the viscosity of the composition. Therefore, it seems advantageous to use carbon black which imparts the desired degree of conductivity while minimizing the viscosity of the composition. The benefits of this optimum combination of properties are not limited to semiconducting shielding materials for electrical cables.

300^ modul ASTM kaučukové směsi je mírou jejího vztahu napětí-deformace. Zjišťování modulu kaučukové směsi popisuje test ASTM D3192- Saze se často specifikují na základě schopnosti dodávat směsi rozsah hodnot modulů v rozmezí určitých úzkých tolerancí. Pro výrobce sazí je tedy výhodný postup, který umožňuje manipulovat modul směsi při daném typu sazí. Pro určité aplikace, například pneumatiky pro miraosilniční vozidla, se kromě toho považují za výhodné saze, které kaučukovým směsím dodávají nízký modul.The 300 µm ASTM modulus of the rubber composition is a measure of its stress-strain relationship. The detection of the rubber compound module is described in the ASTM D3192 test. Carbon black is often specified based on its ability to supply the range of module values within certain narrow tolerances. Thus, a process that allows manipulation of the mixture module at a given type of carbon black is advantageous for the carbon black manufacturer. In addition, for certain applications, such as tires for infra-road vehicles, carbon blacks, which impart a low modulus to rubber compositions, are considered to be preferred.

Hodnota absorpce vlhkosti (CMA) kaučukové nebo plastové kompozice se vztahuje na schopnost kompozice absorbovat vlhkost. Pro většinu aplikací jsou obecně žádoucí kaučukové nebo plastové kompozice, které vlhkost neabsorbují. Proto jsou výhodné saze, které při zabudování do kaučukových nebo plastových směsí snižují CMA kompozice. Obecně se má za to, že nižší hodnoty CMA se vztahují k nižší absorpci vlhkosti.The moisture absorption (CMA) value of a rubber or plastic composition refers to the ability of the composition to absorb moisture. Rubber or plastic compositions which do not absorb moisture are generally desirable for most applications. Therefore, carbon blacks that reduce CMA compositions when incorporated into rubber or plastic compositions are preferred. It is generally believed that lower CMA values are related to lower moisture absorption.

Jak je z uvedené diskuse zřejmé, bylo by výhodné nalézt způsob výroby sazí, dodávajících plastovým nebo kaučukovým směsím zlepšenou vodivost. Dále by bylo výhodné nalézt skupinu sazí, dodávajících plastovým nebo kaučukovým směsím lepší vodivost a nižší viskozituBylo by rovněž výhodné nalézt způsob výroby sazí, dodávajících kaučukovým směsím nižší modul, plastovým nebo kaučukovým směsím nižší CMA a plastovým nebo kaučukovým kompozicím nižší viskozitu.As will be appreciated from the above discussion, it would be advantageous to find a process for the production of carbon black which imparts improved conductivity to plastic or rubber compositions. Further, it would be advantageous to find a group of carbon blacks providing better conductivity and lower viscosity to plastic or rubber compositions. It would also be advantageous to find a process for producing carbon blacks providing lower modulus rubber compositions, lower CMA plastic or rubber compositions and lower viscosity plastic or rubber compositions.

Způsob podle vynálezu dosahuje uvedených výhod kromě dalších výhod, které budou z následujícího popisu odborníkovi zřejmé. Podobně saze podlé vynálezu dosahují výše uvedených výhod a dalších výhod, které budou zřejmé z následujícího popisu.The process according to the invention achieves these advantages among other advantages which will be apparent to those skilled in the art from the following description. Similarly, the carbon blacks of the invention achieve the above advantages and other advantages, which will be apparent from the following description.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Objevili jsme způsob výroby sazí jak běžného typu, tak dalších, které jsou, jak dále uvedeno, nové, při němž se do reaktoru za účelem zvětšení rychlosti povrchově modifikačních reakcí v sekundární reakční zóně zvýšením teploty v sekundární reakční zóně bez ovlivnění reakcí, běžně probíhajících v primární reakční zóně. do sekundární reakční zóny v místě za primární reakční'zónou vstřikuje oxidační proud, obsahující oxidační činidlo, jako je vzduch, vzduch obohacený kyslíkem nebo spalné produkty uhlovodíkového paliva.We have found a process for producing carbon blacks of both the conventional type and others which are new, as described below, in which, in order to increase the rate of surface modification reactions in the secondary reaction zone, increase the temperature in the secondary reaction zone without affecting the reactions primary reaction zone. into the secondary reaction zone downstream of the primary reaction zone, an oxidizing stream containing an oxidizing agent such as air, oxygen-enriched air, or hydrocarbon fuel combustion products is injected.

Postup je vhodný k aplikaci v jakémkoli reaktoru pro výrobu sazí, kde je teplota výtokového proudu před místem vstříknutí oxidačního proudu vyšší než 1800 °F (983 °C) a nižší než 2700 °F (1483 °C). Místo vstřiku oxidačního proudu je kdekoli za primární reakční zónou a před zařízením k přerušení reakcí ve výtokovéra proudu. Množství přídavku oxidačního proudu je dostatečné ke zvýšení teploty výtoku z reaktoru o minimální hodnotu ^STmin v závislosti na době zdržení t po přídavku oxidačního činidla a před přerušením reakc ί, def i novanou j akoThe process is suitable for use in any carbon black reactor wherein the temperature of the effluent stream prior to the injection site of the oxidation stream is greater than 1800 ° F (983 ° C) and less than 2700 ° F (1483 ° C). The point of injection of the oxidation stream is anywhere beyond the primary reaction zone and upstream of the device to interrupt the reactions in the effluent stream. The amount of oxidation stream addition is sufficient to increase the reactor effluent temperature by a minimum value of STSTmin depending on the residence time t after addition of the oxidizing agent and before interruption of the reactions defined as

ΔΤιηίη = 1598 °F - 6,20 x (t.ms) kde=ιηίη = 1598 ° F - 6.20 x (t.ms) where

ΔΤιηίη S 110 °F (43 °C) aLatitude 110 ° F (43 ° C) a

t > 180 mst> 180 ms

Dále jsme objevili novou třídu sazí s jodovým absorpčním číslem (I2 No) 35 až 65 mg, hodnotou CTAB rovnou 30 až 55 m2/g a poměrem I2 No/CTAB alespoň 1,12 mg/m2, výhodně meziWe have also discovered a new class of carbon black with an iodine absorption number (I2 No) of 35 to 65 mg, a CTAB value of 30 to 55 m 2 / g and an I2 No / CTAB ratio of at least 1.12 mg / m 2 , preferably between

1,12 a 2,20 mg/m2. zejména mezi 1,12 a 1,50 mg/m2, hodnotou CDBP rovnou 75 až 95 cm3/100 g a s barvivostí ne vyšší než 65 výhodně mezi 30 a 65 %. Dále jsme objevili kaučukové a plastové kompozice, do nichž jsou zabudovány tyto saze.1.12 and 2.20 mg / m 2 . especially between 1.12 and 1.50 mg / m 2, the CDBP value equal to 75 to 95 cm 3/100 g and tinctorial strength not higher than 65, preferably between 30 and 65%. Furthermore, we have discovered rubber and plastic compositions in which these carbon blacks are incorporated.

Saze podle vynálezu je možno vyrábět způsobem podle vynálezu v reaktoru retortového typu s první (spalovací) zónou, zónou vstřikování suroviny a reakční zónou, tvořenou primární reakční zónou a sekundární reakční zónou. V zóně vstřikování suroviny se vstřikuje surovina, poskytující saze, jakýmkoli známým způsobem, do proudu horkých spalných plynů. Vzniklá směs horkých spalných plynů a suroviny prochází nejprve do primární reakční zóny a pak do sekundární reakční zóny. Reakce se zastaví zchlazením směsi tehdy, když se vytvoří saze podle vynálezu. Výhodně se reakce přerušuje vstříknutím chladící tekutiny. Způsob přípravy nových sazí podle vynálezu je podrobněji popsán dále.The carbon black according to the invention can be produced by the process according to the invention in a retort type reactor having a first (combustion) zone, a feedstock injection zone and a reaction zone consisting of a primary reaction zone and a secondary reaction zone. In the feedstock injection zone, the feedstock providing the carbon black is injected in any known manner into the hot combustion gas stream. The resulting mixture of hot combustion gases and feedstock passes first to the primary reaction zone and then to the secondary reaction zone. The reaction is stopped by cooling the mixture when the carbon black of the present invention is formed. Preferably, the reaction is interrupted by injecting a cooling fluid. The process for preparing the novel carbon blacks of the present invention is described in more detail below.

Kaučuky, pro něž jsou nové saze podle vynálezu účinnými vyztužujícími prostředky, zahrnují veškeré přírodní a syntetické kaučuky. Obecně je možno použít na 100 hmotnostních dílů kaučuku asi 10 až asi 250 hmotnostních dílů sazového produktu. Výhodně se však používá množství v rozmezí asi 20 až asi 100 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů kaučuku a zvlášt výhodné je množství asi 40 až asi 80 dílů sazí na 100 dílů kaučuku.Rubbers for which the novel carbon blacks of the present invention are effective reinforcing agents include all natural and synthetic rubbers. Generally, about 10 to about 250 parts by weight of the carbon black product may be used per 100 parts by weight of rubber. Preferably, however, an amount in the range of about 20 to about 100 parts by weight of carbon black per 100 parts by weight of rubber is used, and particularly preferred is an amount of about 40 to about 80 parts carbon black per 100 parts of rubber.

Mezi kaučuky, vhodné pro aplikaci podle vynálezu, patří přírodní kaučuk a jeho deriváty, jako je chlorovaný kaučuk, kopolymery asi 10 až asi 70 % hmotnostních styrenu a asi 90 až asi 30 % hmotnostních butadienu, jako je kopolymer 19 dílů styrenu a 81 dílů butadienu, kopolymer 30 dílů styrenu a 70 dílů butadienu, kopolymer 43 dílů styrenu a 57 dílů butadienu a kopolymer 50 dílů styrenu a 50 dílů butadienu, polymery a kopolymery konjugovaných dienů, jako je polybutadien, polyisopren, polychloropren apod., a kopolymery takovýchto konjugovaných dienů s kopolymerovatelným monomerem s ethylenickou skupinou, jako je styren, methylstyren, chlorstyren, akrylonitrii. 2-vinylpyridin. 5-methy1-2-vinylpyridin,Rubbers suitable for use in the present invention include natural rubber and its derivatives such as chlorinated rubber, copolymers of about 10 to about 70% by weight of styrene and about 90 to about 30% by weight of butadiene, such as copolymer of 19 parts styrene and 81 parts butadiene , a copolymer of 30 parts styrene and 70 parts butadiene, a copolymer of 43 parts styrene and 57 parts butadiene and a copolymer of 50 parts styrene and 50 parts butadiene, polymers and copolymers of conjugated dienes such as polybutadiene, polyisoprene, polychloroprene and the like; a copolymerizable monomer with an ethylene group such as styrene, methylstyrene, chlorstyrene, acrylonitrile. 2-vinylpyridine. 5-methyl-2-vinylpyridine,

-ethy 1 -2-v i ny 1 pyr idin, 2 -methy 1-5-vinyl pyr idin, alky 1-substituované akryláty, vinylketon, methy1isopropeny1keton, methylvinylether, α-methylenkarboxylové kyseliny a jejich estery a amidy, jako je kyselina akrylová a amid kyseliny dialkylakrylové; vhodné jsou dále kopolymery ethylenu a dalších vyšších α-olefinů, jako je propylen, 1-buten a 1-penten; zvlášt vhodné jsou kopolymery ethylen-propylen, kde obsah ethylenu se pohybuje od 20 do 90 % hmotnostních, a dále polymery ethylen-propylen, které navíc obsahují třetí monomer, jako je dicyklopentadien. 1,4-hexadien a methylennorbornen.-ethyl 1-2-vinylpyridine, 2-methyl-5-vinylpyridine, alkyl 1-substituted acrylates, vinyl ketone, methyl isopropenyl ketone, methyl vinyl ether, α-methylenecarboxylic acids and their esters and amides such as acrylic acid and dialkylacrylic acid amide; further suitable are copolymers of ethylene and other higher α-olefins such as propylene, 1-butene and 1-pentene; particularly suitable are ethylene-propylene copolymers wherein the ethylene content ranges from 20 to 90% by weight, and furthermore ethylene-propylene polymers which additionally contain a third monomer, such as dicyclopentadiene. 1,4-hexadiene and methylennorbornene.

Pro použití podle vynálezu je vhodný jakýkoli plast. Mezi plasty, vhodné pro použití s novými sazemi podle vynálezu, patří polyethylen, včetně polyethylenu s velmi nízkou hustotou, vysokou hustotou a lineárního s nízkou hustotou. Patří sem i kopolymery, jako je ethy len-ethyl akry lát, ethylen-viny 1 acetát a ethylen-butylakrýlát. Vhodné k použití jsou i kompozice, vyrobené ze směsí výše popsaných elastomerů a plastů.Any plastic is suitable for use in the present invention. Plastics suitable for use with the novel carbon blacks of the present invention include polyethylene, including ultra-low density, high-density polyethylene, and low-density linear. Also included are copolymers such as ethylene-ethyl acrylates, ethylene-vinyl acetate and ethylene-butyl acrylate. Compositions made of mixtures of the elastomers and plastics described above are also suitable for use.

Výhodou je. že nové saze podle vynálezu dodávají při daném měrném odporu plastovým a kaučukovým kompozicím nižší viskozitu než běžné srovnatelné saze.The advantage is. The novel carbon blacks of the present invention give a lower viscosity than conventional comparable carbon blacks at a given resistivity to the plastic and rubber compositions.

Další výhodou je, že způsob podle vynálezu produkuje saze, které dodávají při daném měrném odporu plastovým a kaučukovým kompozicím nižší viskozitu.A further advantage is that the process according to the invention produces carbon black which imparts a lower viscosity at a given resistivity to the plastic and rubber compositions.

Další výhodou je, že způsob podle vynálezu produkuje saze, které dodávají při daném podílu sazí kaučukovým kompozi10 cím nižší modul Další výhodou je, že způsob podle vynálezu může být využit k výrobě sazí, které dodávají kaučukovým a plastovým kompozicím nižší CMA (adsorpcí vlhkosti).A further advantage is that the process of the invention produces carbon blacks which deliver a lower modulus at a given proportion of carbon blacks. A further advantage is that the process of the invention can be used to produce carbon blacks that deliver lower CMA (moisture adsorption) to the rubber and plastic compositions.

Je výhodou, že plastové kompozice podle vynálezu jsou zvlášť vhodné pro použití jako polovodivé stínění elektrických kabelů se zlepšenými charakteristikami vodivosti a zpracovatelnosti.It is an advantage that the plastic compositions of the invention are particularly suitable for use as a semiconductor shield of electrical cables with improved conductivity and processability characteristics.

Další výhody vynálezu vyplynou z dalšího podrobnějšího popisu vynálezu.Further advantages of the invention will become apparent from a further detailed description of the invention.

Přehled obrázku na výkreseOverview of the figure in the drawing

Obr. 1 představuje průřez částí jednoho typu reaktoru pro výrobu retortových sazí, který je možno použít pro způsob podle vynálezu a k výrobě sazí podle vynálezu. Tento reaktor Je použit v příkladech provedení, avšak představuje pouze typický příklad použitelného reaktoru.Giant. 1 is a cross-sectional view of a portion of one type of retort carbon black reactor that can be used for the process of the present invention and the carbon black of the present invention. This reactor is used in the examples, but is only a typical example of a usable reactor.

Způsobem podle vynálezu se vzduch, vzduch obohacený kyslíkem, spalné produkty uhlovodíků a kyslík nebo jiný oxidační proud vstřikuje jakýmkoli známým způsobem do výtokového proudu, obsahujícího saze, který má před vstříknutím oxidačního proudu teplotu mezi 1800 °F (983 °C) a 2700 °F (1483 °C>, v sekundární reakčni zóně reakčni nádoby v místě za primární reakčni zónou v množství dostačujícím ke zvýšení teploty výtokového proudu o minimální hodnotu ATmin v závislosti na době zdržení t po přídavku oxidačního činidla a před přerušením reakc ί, def inovanou jakoAccording to the method of the invention, air, oxygen-enriched air, hydrocarbon combustion products and oxygen or other oxidation stream are injected by any known method into a soot-containing effluent stream having a temperature between 1800 ° F (983 ° C) and 2700 ° F before injection. (1483 ° C), in the secondary reaction zone of the reaction vessel downstream of the primary reaction zone in an amount sufficient to increase the effluent temperature by a minimum value of ATmin depending on the residence time t after addition of oxidizing agent and before interruption of reactions defined as

ΔΤηύη = 1598 °F - 6,20 X (t.ms) kde t >; 180 ms aΔΤηύη = 1598 ° F - 6.20 X (t.ms) where t>; 180 ms a

úTmin £ 110 °F (43 °C)tpm £ 110 ° F (43 ° C)

Maximální povolený vzestup teploty je limitován teplotou tání materiálů reaktoru pro výrobu sazí. Maximální doba zdržení je omezena velikostí reaktoru pro výrobu sazí.The maximum allowable temperature rise is limited by the melting point of the carbon black reactor materials. The maximum residence time is limited by the size of the carbon black reactor.

Jak je odborníkovi zřejmé, vstřikuje se původní surovina v místě, kde začíná tvorba sazí. Primární reakční zóna označuje tu část reaktoru, kde uhlovodíková surovina a spalné plyny .podléhájí hlavním reakcím tvorby uhlíku za vzniku primárních částic a agregátů sazí. Tato primární reakční zóna může být dále definována jako část reaktoru za místem vstřiku suroviny a před místem, kde expandující proud spalných plynů, suroviny a sazí, vycházející z otvoru, spojujícího spalovací komoru prvního stupně s reaktorem pro výrobu sazí, přichází poprvé do styku se stěnou reaktoru pro výrobu sazí. V případě reaktoru pro výrobu saz ί, znázorněného na obr. 1, může být tato primární reakční zóna (někdy označovaná jako recirkulační zóna) dále definována jako vystupující ze vstupu do retorty pro výrobu sazí do vzdálenosti přibližně 3,8násobku průměru retorty směrem do primární spalovací zóny na bázi průměrného expanzního úhlu expandujícího proudu spalných plynů, suroviny a sazí. Tyto definice podmínek procesu jsou osvětleny pomocí příkladů, které však neomezují rozsah vynálezu.As one skilled in the art will appreciate, the original feedstock is injected at the point where the soot formation begins. The primary reaction zone refers to that part of the reactor where the hydrocarbon feedstock and combustion gases undergo the main carbon-forming reactions to form primary particles and soot aggregates. This primary reaction zone can be further defined as part of the reactor downstream of the feedstock injection site and in front of where the expanding flue gas stream, feedstock and soot stream exiting the orifice connecting the first stage combustion chamber to the carbon black reactor comes into contact with the wall for the first time soot reactor. In the case of the carbon black reactor shown in FIG. 1, this primary reaction zone (sometimes referred to as the recirculation zone) may be further defined as exiting the carbon black retort inlet to a distance of approximately 3.8 times the retort diameter toward the primary combustion. zone based on the average expansion angle of the expanding stream of combustion gases, feedstock and soot. These definitions of process conditions are illustrated by examples, but are not intended to limit the scope of the invention.

Oxidační proud může být vstřikován jakýmkoli způsobem, známým v oboru. Například je možno připojit trubku k průchodu stěnou reaktoru, vedoucímu do sekundární reakční zóny v reaktoru pro výrobu sazí. a vstřikovat tak proud tímto průchodem. Dále je možno oxidační proud vstřikovat dále v procesu jakýmkoli známým způsobem. Způsob výroby sazí podle vynálezu je vhodný pro jakýkoli reaktor pro výrobu sazí, kde je teplota výtokového proudu z reaktoru před vstřiknutím oxidačního proudu mezi 1800 °F (983 °C> a 2700 °F (1483 °C). Oxidační proud se kromě toho vstřikuje v množství dostačujícím ke zvýšení teploty výtokového proudu teplem reakce a/nebo opatrným dodáním tepla o minimální hodnotu v závislostí na době zdržení po pří dávku ox i dačn í ho č i n i d 1 aa předpřerušen í m reakc ír, definovanou jakoThe oxidation stream can be injected by any method known in the art. For example, it is possible to connect the tube to the passage through the reactor wall leading to the secondary reaction zone in the carbon black reactor. and inject the current through this passage. Further, the oxidation stream can be injected further in the process by any known method. The carbon black production method of the present invention is suitable for any carbon black reactor wherein the temperature of the effluent stream from the reactor prior to injection of the oxidation stream is between 1800 ° F (983 ° C> and 2700 ° F (1483 ° C). in an amount sufficient to increase the temperature of the effluent stream by the heat of reaction and / or by cautiously supplying heat by a minimum value depending on the residence time after the addition of oxidizing agent 1 and the interruption of the reactions defined as

ATmin·- 1598 °F - 6,20 x (t.ms) kde t 2: 180 ms aATmin · - 1598 ° F - 6.20 x (t.ms) where t 2: 180 ms a

ATmin £ 110 °F (43 °C).ATmin £ 110 ° F (43 ° C).

Průřez reaktorem typu vhodného k provedení způsobu podle vynálezu je znázorněn na obr. 1. Je samozřejmé, že způsob podle vynálezu nevyžaduje žádné modifikace reaktoru pro výrobu sazí kromě instalace zařízení pro vstřikování oxidačního proudu, a proto může být aplikován ve všech typech reaktorů pro výrobu sazí, například popsaných výše v přehledu dosavadního stavu techniky.A cross-section of a reactor of the type suitable for carrying out the process of the invention is shown in Fig. 1. It goes without saying that the process of the invention does not require any modification of the carbon black reactor except for the installation of an oxidation stream injection device and therefore can be applied in all types of carbon black reactors. , for example as described in the prior art.

Obr. 1 zobrazuje průřez modulárním Cnebo “stupňovitým) retortovým reaktorem pro výrobu sazí“typů; pops£ín“éhomobecně v patentu US 3.922.335. Na obr. 1 ie zobrazen retortový reaktor 2 pro výrobu sazí. obsahující spalovací zónu 10 prvního stupně, která má zónu 11 zužujícího se průměru, dále zónu 12 vstřikování suroviny a reakční zónu 18. Průměr spalovací zóny 10 až k místu, kde začíná zóna 11, je označen D-l, průměr zóny 12 D-2 a průměr zóny 18 D-3. Délka spalovací zóny 10 prvního stupně až k místu, kde začíná zóna 11, je označena L-l, délka zóny 11 zužujícího se průměru L-2 a délka zóny 12 vstřikování suroviny L-3.Giant. 1 is a cross-sectional view of a modular (or "stepped") retort reactor for producing carbon black types; described generally in U.S. Pat. No. 3,922,335. Referring to FIG. 1, a carbon black retort reactor 2 is shown. comprising a first stage combustion zone 10 having a tapered diameter zone 11, a feedstock injection zone 12, and a reaction zone 18. The diameter of the combustion zone 10 to the point where zone 11 begins is designated D1, the zone diameter 12 D-2 and the diameter zone 18 D-3. The length of the first stage combustion zone 10 to the point where the zone 11 begins is indicated by L-1, the length of the zone 11 of the tapering diameter L-2, and the length of the feed zone 12 of the feedstock L-3.

Při výrobě sazí ve spalovací zóně 10 stykem kapalného nebo plynného paliva s vhodným oxidačním proudem, jako je vzduch, kyslík, směsi vzduchu a kyslíku apod., vznikají horké spalné plyny. Mezi paliva, vhodná k použití ve styku s oxidačním proudem ve spalovací zóně 10 k vytvoření horkých spalných plynů, patří všechny snadno spalitelné plynné, parní nebo kapalné proudy, jako je zemní plyn, vodík, oxid uhelnatý, methan, acetylen. alkoholy nebo kerosin- Obvykle je však výhodné používat paliva, která mají vysoký obsah uhlíkatých složek, zejména uhlovodíky. Používá-11 se k výrobě sazí podle vynálezu zemní plyn, může být poměr vzduchu k palivu asi 10=1 až asi 100=1- K usnadnění tvorby horkých spalných plynů je možno oxidační proud předehřívat.The production of carbon black in the combustion zone 10 by contacting a liquid or gaseous fuel with a suitable oxidation stream, such as air, oxygen, air-oxygen mixtures, and the like, produces hot combustion gases. Suitable fuels for use in contact with the oxidation stream in the combustion zone 10 to produce hot combustion gases include any readily combustible gaseous, vapor, or liquid streams such as natural gas, hydrogen, carbon monoxide, methane, acetylene. alcohols or kerosene. However, it is generally preferred to use fuels having a high content of carbonaceous components, in particular hydrocarbons. When natural gas is used to produce the carbon black of the present invention, the air to fuel ratio may be about 10 = 1 to about 100 = 1. To facilitate the formation of hot combustion gases, the oxidation stream may be preheated.

Proud horkých spalných plynů proudí ze zón 10 a 11 do zóny 12 a pak 18. Směr proudění horkých spalných plynů je na obr. 1 označen šipkou. Surovina 30, poskytující saze, je přiváděna v bodě 32 vstupu. Vzdálenost od konce zóny 11 zužujícího se průměru k bodu 32 je označena F. V příkladech uskutečnění se surovina 30, poskytující saze, vstřikuje větším množstvím trysek, které zasahují do vnitrních oblastí proudu horkých spalných plynů, za účelem dosažení vysoké intenzity míšení a střižných sil v horkých spalných plynech a surovině poskytující saze, a tudíž rychlého a dokonalého rozkladu a konverze suroviny na částice a agregáty sazí.The hot combustion gas stream flows from zones 10 and 11 to zone 12 and then 18. The flow direction of the hot combustion gases is indicated by an arrow in FIG. The carbon black yielding feedstock 30 is fed at point 32 of the inlet. The distance from the end of the tapered diameter zone 11 to the point 32 is denoted F. In the exemplary embodiments, the carbon black yielding feedstock 30 is injected with a plurality of nozzles that extend into the interior regions of the hot combustion gas stream to achieve high mixing intensity and shear forces. hot combustion gases and carbon black yielding feedstock, and therefore rapid and complete decomposition and conversion of the feedstock into carbon black particles and aggregates.

Jako uhlovodíková surovina, poskytující saze, která se za podmínek v reaktoru snadno odpařuje, jsou vhodné nenasycené uhlovodíky, jako je acetylen, olefiny, jako je ethylen, propylen, butylen, aromáty, jako je benzen, toluen a xylen, určité nasycené uhlovodíky a těkavé uhlovodíky, jako jsou kerosiny, naftalény, terpeny, ethylenové dehty, suroviny aromatického cyklu apod.Unsaturated hydrocarbons such as acetylene, olefins such as ethylene, propylene, butylene, aromatics such as benzene, toluene and xylene, certain saturated hydrocarbons and volatiles are suitable as the hydrocarbon feedstock yielding carbon black, which readily evaporates under reactor conditions. hydrocarbons such as kerosines, naphthalenes, terpenes, ethylene tars, aromatic cycle raw materials and the like.

Směs suroviny, poskytující saze, a horkých spalných plynů prochází zónou 12 do zóny 18, tj- reaktoru pro výrobu sazí. Reaktor může být podle vynálezu obvykle rozdělen do dvou zón: primární reakční zóny a sekundární reakční zóny. Primární reakční zóny sahá v zóně 18 od výstupu ze zóny 12 do vzdálenosti přibližně 3,8násobku průměru reaktoru (3,8krát D-3). Vzduch nebo jiný oxidační proud se vstřikuje do výtokového proudu v bodě 62 potrubím 60. Axiální vzdálenost mezi zónou 18 a bodem 62 je označena A a pro využití výhod vynálezu má v reaktoru konfigurace podle obr. 1 činit alespoň 3,8 x D-3. Aby oxidační proud pronikl do výtokového proudu, je vstřikován při tlaku vyšším než je tlak výtokového proudu. Oxidační proud může být vstřikován tryskou nebo jednoduše otvorem.The mixture of the carbon black yielding feedstock and the hot combustion gases passes through zone 12 to zone 18, the carbon black reactor. The reactor according to the invention can usually be divided into two zones: a primary reaction zone and a secondary reaction zone. The primary reaction zone extends in zone 18 from the exit of zone 12 to a distance of approximately 3.8 times the reactor diameter (3.8 times D-3). Air or other oxidation stream is injected into the effluent stream at point 62 via line 60. The axial distance between zone 18 and point 62 is indicated by A and should be at least 3.8 x D-3 in the reactor of Figure 1 to take advantage of the invention. To penetrate the effluent stream, the oxidation stream is injected at a pressure higher than the effluent stream pressure. The oxidation stream can be injected through a nozzle or simply through an orifice.

Zařízení 40 ke vstřikování chladící kapaliny 50, umístěné v bodě 42, se používá k zastavení reakcí ve výtokovém proudu. Podle vynálezu je zařízení 40 umístěno v bodě 42, což umožňuje alespoň minimální dobu zdržení, jak je definována výše, po vstříknutí oxidačního proudu potrubím 60 v bodě 62.The coolant injection device 40 located at point 42 is used to stop reactions in the effluent stream. According to the invention, the device 40 is located at point 42, allowing at least a minimum residence time, as defined above, after injection of the oxidation stream through line 60 at point 62.

Q je vzdálenost od začátku zóny 18 k bodu 42 a mění se podle polohy místa zchlazováníPo zchlazení směsi horkých spalných plynů a suroviny poskytující saze odcházejí ochlazené plyny do jakéhokoli běžného chladicího a separačního zařízení, a tak se získávají saze. Separace sazí z plynného proudu se snadno dosáhne obvyklými prostředky, jako je precipitátor, cyklonový separátor nebo pytlový filtr. Pak může. avšak ne nutně, následovat nějaké zařízení pro zahušťování, jako je peletizace a sušení.Q is the distance from the beginning of zone 18 to point 42 and varies according to the location of the quenching site. After quenching the mixture of hot combustion gases and carbon black yielding feedstock, the cooled gases leave to any conventional refrigeration and separation apparatus to recover the carbon black. Separation of the carbon black from the gaseous stream is readily accomplished by conventional means, such as a precipitator, cyclone separator or bag filter. Then he can. but not necessarily, to follow some thickening device, such as pelletizing and drying.

Nové saze podle vynálezu jsou vázány těmito charakteristikami = m2 /g Ϊ2 No s 65 m2 /g 30 m2/g < CTAB < 55 m2/gThe novel carbon blacks according to the invention are bound by the following characteristics = m 2 / g Ϊ2 No with 65 m 2 / g 30 m 2 / g <CTAB <55 m 2 / g

1,12 mg/m2 < poměr I2 No/CTAB barvivost < 65 % cm3/100 g < CDBP < 95 cm3/100 g Ve výhodném provedení vynálezu je poměr I2 No/CTAB v rozmezí1.12 mg / m 2 <ratio I2 No / CTAB tint <65% cm3 / 100g <CDBP <95 cm3 / 100g In a preferred embodiment, the ratio I2 No / CTAB ranges

1,12 až 2.20, výhodně 1,12 až 1,50 mg/m2- Je výhodné, pohybuje—li se barvivost od 35 do 65 %. Dále jsme objevili nové kaučukové a plastové kompozice, do nichž jsou zabudovány tyto saze.1.12 to 2.20, preferably 1.12 to 1.50 mg / m &lt; 2 &gt; We have also discovered new rubber and plastic compositions in which these carbon blacks are incorporated.

Pro stanovení a hodnocení analytických vlastností sazí podle vynálezu a fyzikálních vlastností kaučukových kompozic s obsahem sazí podle vynálezu se používají následující zkušební postupyCTAB sazí se stanovuje podle zkušebního postupu ASTM D3765-85. Jodové číslo <12 No) sazí se stanovuje zkušebním postupem ASTM D1510. Barvivost sazí se stanovuje zkušebním postupem ASTM D3265-85a. Hodnota CDBP pelet sazí se stanovuje zkušebním postupem, uvedeným v ASTM D3493-86.The following test procedures are used to determine and evaluate the analytical properties of the carbon blacks of the present invention and the physical properties of the rubber compositions containing the carbon blacks of the present invention, according to the ASTM D3765-85 test procedure. The iodine number (<12 N) of the carbon black is determined by the ASTM D1510 test procedure. The carbon black is determined by the ASTM D3265-85a test procedure. The CDBP value of the carbon black pellets is determined by the test procedure set forth in ASTM D3493-86.

Kaučukové a plastové kompozice v příkladech provedení se hodnotí následujícími zkušebními postupy: Viskozita kompozice se stanovuje podle ASTM D3835-79. Modul, pevnost v tahu a tažnost kaučukových kompozic se měří postupy, uvedenými v ASTM D412. Tavný index (MFI) kompozic se stanovuje podle ASTM D1238-89. Jako polymer je v příkladech použit ethylen-ethylakrylát (EEA) s hodnotou MFI 6 g/10 min a hustotou 0.931 g/cm3. Kompozice sestávají pouze ze sazí a EEA.The rubber and plastic compositions of the Examples are evaluated by the following test procedures: The viscosity of the composition is determined according to ASTM D3835-79. The modulus, tensile strength and elongation of the rubber compositions are measured according to the procedures described in ASTM D412. The melt index (MFI) of the compositions is determined according to ASTM D1238-89. Ethylene ethylacrylate (EEA) with an MFI of 6 g / 10 min and a density of 0.931 g / cm 3 is used in the examples. The compositions consist only of carbon black and EEA.

Vnitřní resistivita kompozic se stanovuje následujícím způsobem. Vnitřní resistivita (volume resistivity, VR) vzorku “je součin jeho elektrTckeho odporu (R) a průřezu (A), dělený “ jeho účinnou délkou (L), podle rovniceThe intrinsic resistivity of the compositions is determined as follows. The internal resistivity (VR) of a sample 'is the product of its electrical resistance (R) and cross-section (A) divided by' its effective length (L), according to the equation

VR = R x A / LVR = R × A / L

Elektrický odpor se stanovuje takto: z vytlačovaného pásku se vyřízne proužek o délce 15,24 cm (6 in) a šířce 3,81 cm (1,5 in). U každé směsi jsou třeba dva proužky, které jsou z pásku vyříznuty tak, že délka je ve směru vytlačování. Na obě strany konce proužku se nanese stříbrný nátěr (v tomto případě se použije DAG 416 fy Acheson Dispersions, Port Huron Michigan) v šířce 1,27 cm (0,5 in). Horní strana, spodní strana a okraje proužku se pokryjí v šířce 1,27 cm (0,5 in). Po zaschnutí nátěru se pomocí vhodných přístrojů měří šířka a tlouštka sloučeniny a vzdálenost mezi natřenými plochami. Proužky se položí přes jednu pólykarbonátovou fólii 25,4 cm (5 in) krát 40,64 cm (16 in) tak, aby natřené konce byly mimo pólykarbonátovou fólii. Proužky se upraví tak, aby byly od sebe navzájem vzdáleny alespoň 0,635 cm (0,25 in)- Navrch přes proužky se položí další poiykarbonátová fólie stejnýchThe electrical resistance is determined as follows: a strip of 15.24 cm (6 in) long and 3.81 cm (1.5 in) wide is cut from the extruded strip. For each blend two strips are required, which are cut from the tape so that the length is in the extrusion direction. A silver coating (in this case, DAG 416 from Acheson Dispersions, Port Huron Michigan) at a width of 1.27 cm (0.5 in) is applied to both sides of the strip end. The top, bottom, and edges of the strip are covered in a width of 1.27 cm (0.5 in). After the coating has dried, the width and thickness of the compound and the distance between the surfaces to be coated are measured using suitable instruments. The strips are laid over one 25.4 cm (5 inch) by 16.6 inch (16.4 inch) polycarbonate sheet so that the coated ends are outside the polycarbonate sheet. The strips are adjusted so that they are at least 0.635 cm (0.25 in) apart from each other. - Another polycarbonate foil of the same

- 17 rozměrů. Obě pólykarbonátové fólie se zajistí vhodnými svorkami. Pres natřené oblasti na vrchní a spodní straně exponovanVch—konců—proužků—s e—PoiožiUňós ázhé poďl ožky - 0 ·, 635 -cm (0,25 in) krát 1,27 cm (0,5 in). K mosazným podložkám se připojí vhodné svorky na konci drátů. Ke stanovení elektrického odporu by měl být použit digitální multimetr (v tomto případě Digitec HiO-2120 fy United Systems Corp., Dayton, Ohio). Jednotkou elektrického odporu je ohm a jednotkou A, resp. L, je cm2, resp. cm. Proto je vnitřní resistivita udávána v Qcra.- 17 dimensions. Secure both polycarbonate foils with suitable clips. Through the painted areas on the top and bottom of the exposed &quot; ends &quot; of the strips, a straight line of 0.25 inches by 1.27 cm (0.5 in) was applied. Appropriate terminals at the end of the wires are attached to the brass washers. A digital multimeter (in this case Digitec HiO-2120 from United Systems Corp., Dayton, Ohio) should be used to determine the electrical resistance. The unit of electrical resistance is ohm and the unit A, respectively. L, is cm 2 , respectively. cm. Therefore, internal resistivity is given in Qcra.

Absorpce vlhkosti (CMA) kompozic se stanovuje tímto postupem: Předem vysušený vzorek směsi se umístí do komory, kde jě po stanovenou dobu udržována atmosféra s konstantní hodnotou vlhkosti. Po této době se vypočte absorpce z přírůstku relativní hmotnosti kompozice. Postup se konkrétně provádí takto: 25 g vzorek směsi se granuluje v drtiči se sítem 4 mm. Odeberou se 2 g, které se suší minimálně 2 h a maximálně 16 h ve vakuu 254 mm (10 in) při 60 °C (140 °F). Komora s kontrolovanou vlhkostí (například model Blue fl FR-251B-1 nebo jeho ekvivalent) se nastaví na teplotu 26,7 °C (80 °F) a relativní vlhkost 87 Po vysušení se vzorky umístí do této komory na dobu 7 dní, načež se pomocí příslušně přesných vah stanovuje přírůstek hmotnosti. Hodnota CMA se vyjadřuje jako absorpce vlhkosti za 7 dní při 26,7 °C (80 °F) a relativní vlhkosti 87 vztaženo na původní hmotnost.The moisture absorption (CMA) of the compositions is determined by the following procedure: The pre-dried sample of the mixture is placed in a chamber where an atmosphere of constant humidity is maintained for a specified period of time. After this time, the absorption is calculated from the relative weight gain of the composition. Specifically, the procedure is as follows: A 25 g sample of the mixture is granulated in a 4 mm sieve crusher. Take 2 g and dry for a minimum of 2 hours and a maximum of 16 hours under a vacuum of 254 mm (10 in) at 60 ° C (140 ° F). The controlled humidity chamber (for example, Blue fl FR-251B-1 or equivalent) is set at 26.7 ° C (80 ° F) and relative humidity 87. After drying, the samples are placed in this chamber for 7 days, after which time the weight gain is determined using appropriately accurate weights. The CMA value is expressed as the moisture absorption over 7 days at 26.7 ° C (80 ° F) and a relative humidity of 87 based on the original weight.

Příklady provedení vynálezu .DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION.

Vynález je dále osvětlen na příkladech uskutečnění.The invention is further illustrated by means of exemplary embodiments.

K demonstraci účinnosti vynálezu a výhod nových produktů, získaných způsobem podle vynálezu, jsou provedeny experimenty s výrobou sazí v reaktoru podle vynálezu, například typu, zobrazeného.na obr. 1 s výše uvedenou geometrií. Ve všech '-.Zfo příkladech je primárním palivem pro spalovací reakci zemní plyn, dodávaný do procesu tvorby sazí při přibližně teplotě místnosti přibližně 298 K ¢77 °F). Kapalnou surovinou, použitou ve všech příkladech, je obchodně dostupná směs uhlovodíků o vlastnostech, uvedených v tabulce 1.In order to demonstrate the efficiency of the invention and the advantages of the novel products obtained by the process of the invention, experiments are carried out on the production of carbon black in the reactor according to the invention, for example of the type shown in FIG. In all of the examples, the primary fuel for the combustion reaction is natural gas supplied to the carbon black formation process at about room temperature (about 298 K ¢ 77 ° F). The liquid feedstock used in all examples is a commercially available mixture of hydrocarbons having the properties listed in Table 1.

Tabulka 1. Vlastnosti uhlovodíkové surovinyTable 1. Properties of the hydrocarbon feedstock

typ suroviny type of raw material A AND B (B) C C D D poměr H/C H / C ratio 0,94 0.94 0,94 0.94 1,03 1.03 0,97 0.97 vodík ¢^ hm.) hydrogen ¢ ^ wt) 7,20 7.20 7,30 7.30 8,00 8.00 7,51 7.51 uhlík <3í hm. ) carbon <3 wt. ) 91,6 91.6 92,5 92.5 92,4 92.4 92,4 92.4 hmotnost API - 288,6/288,6 K API weight - 288.6 / 288.6 K -2,7 -2.7 3,3 3.3 10,4 10.4 5,4 5.4 BMCI <visk-hm) BMCI <viscos-wt) 143 143 132 132 85 85 118 118

Příklady 1 až 7Examples 1 to 7

Příklady 1 až 7 v tabulce 2 dokládají vliv umístění přídavku oxidačního činidla na vlastnosti sazí. V příkladech 1, a 3 se ve spalovací zóně prvního stupně spaluje vzduch v množství 0,37 Nm3/s <50 KSCFH) a zemní plyn v množství 0,015 Nm3/s ¢2,06 KSCFH) a surovina se vstřikuje v bodě 32 v množství 1,4.10-4 m3/s ¢130 gph). Tyto podmínky se udržují ve všech těchto příkladech přibližně konstantní a v každém případě se výtokový proud zchlazuje ve vzdálenosti 14 m <46 ft) za bodem vstřikování suroviny. Příklad 1 je kontrolní a nepřidává se v něm dodatečné oxidační činidlo. Saze, získané podle příkladu 1, mají jodové číslo 31,7 mg/g, CTAB 30,1 m2/g, barvivost 39,4 % a poměr jodového čísla a CTAB rovný 1,05 mg/m2- V příkladu 2 se k výtokovému proudu přidává potrubím 60 v bodě vzdáleném 2.44 m <8 ft) za vstupem do reaktoru vzduch, předehřátý na 400 °C <750 °F), v množství 0,21 Nm3/s. Tato vzdálenost je ekvivalentní 2.7 průměru reak19 toru a leží ve výše popsané primární reakční zóně, a proto nesplňuje kriteria vynálezu. Saze, vyrobené podle příkladu 2~. má j i jodové čfsTo—53v9~mg/g-r—CTAB—43.3m2/g,—barv.ivo.st61.5 % a CDBP 68,4 cm3/100 g. Relativně velké zvýšení barvivosti (56 a CTAB (44 spolu s velkým poklesem CDBP v porovnání s příkladem 1 ukazuje, že přídavek oxidačního činidla do procesu koliduje s reakcemi tvorby hlavních částic a agregátů sazí, které normálně probíhají v primární reakční zóně retorty, Přídavek oxidačního proudu za podmínek podle vynálezu tuto tvorbu částic a agregátů sazí. která normálně probíhá v primární reakční zóně. neovlivňuje ani nenarušuje.Examples 1 to 7 in Table 2 illustrate the effect of the location of the oxidant addition on the properties of the carbon black. In Examples 1 and 3, air at 0.37 Nm 3 / s (50 KSCFH) and natural gas at 0.015 Nm 3 / s (2.06 KSCFH) are combusted in the first stage combustion zone and the feedstock is injected at point 32 in the amount of 1.4.10 -4 m 3 / s g 130 gph). These conditions are kept approximately constant in all of these examples and in any case the effluent stream is cooled at a distance of 14 m (46 ft) beyond the feed point of feed. Example 1 is a control and no additional oxidizing agent is added. The carbon blacks obtained according to Example 1 have an iodine value of 31.7 mg / g, a CTAB of 30.1 m 2 / g, a coloring of 39.4% and an iodine value to CTAB ratio of 1.05 mg / m 2 . adds to the effluent stream via line 60 at a point 2.44 m <8 ft) downstream of the reactor inlet, preheated to 400 ° C (750 ° F), at a rate of 0.21 Nm 3 / s. This distance is equivalent to 2.7 of the reactor diameter and lies within the primary reaction zone described above and therefore does not meet the criteria of the invention. Carbon black produced according to Example 2. it has an iodine-čfsTo ~ 53v9 mg / GR-CTAB 43.3 m 2 /g,-barv.ivo.st61.5% and a CDBP of 68.4 cm 3/100 g. The relatively large increase in color strength (56 and CTAB (44 together with a large decrease in CDBP compared to Example 1 shows that the addition of an oxidizing agent to the process conflicts with the formation of main particles and soot aggregates that normally take place in the primary reaction zone of the retort. which normally occurs in the primary reaction zone does not affect or disturb.

V příkladu 3 se dodatečný oxidační proud, tvořený vzduchem, vstřikuje do výtokového proudu z reaktoru v množství 0.21 Nm3/s (28,6 KSCFH) ve vzdálenosti 6,86 m (22,5 ft.In Example 3, an additional air oxidation stream is injected into the effluent stream from the reactor at 0.21 Nm 3 / s (28.6 KSCFH) at a distance of 6.86 m (22.5 ft.).

7.5 průměru reaktoru) za vstupem do reaktoru, což je jasně ve výše definované sekundární reakční zóně a za primární reakční zónou v reaktoru pro výrobu sazí, znázorněném na obr. 1. Saze podle příkladu 3 mají poměr jodového čísla a CTAB rovný 1,21 mg/m2 a CDBP 82,8 cm3/100 g, kteréžto hodnoty jsou charakteristické pro novou třídu produktů. Kromě toho hodnoty barvivosti a CTAB jsou v příkladu 3 pouze mírně odlišné (6, resp.7.5 (reactor diameter) downstream of the reactor inlet, which is clearly in the secondary reaction zone defined above, and downstream of the primary reaction zone in the carbon black reactor shown in FIG. 1. The carbon blacks of Example 3 have an iodine value to CTAB ratio of 1.21 mg. / m 2 and a CDBP of 82.8 cm 3/100 g, Which he values are characteristic of a new class of products. In addition, the color and CTAB values are only slightly different in Example 3 (6 and 6, respectively).

od příkladu 1. což ukazuje, že přídavek dodatečného oxidačního činidla v tomto případě nekoliduje s reakcemi v primární reakční zóně, kterými vznikají primární částice a agregáty sazí. Hlavní účinek přídavku dodatečného oxidačního proudu do v příkladu 3 spočívá ve zvýšení poměru jodového čísla a CTAB a urychlení reakcí, typických pro sekundární reakční zónu v reaktoru pro výrobu sazí.from Example 1, which shows that the addition of an additional oxidizing agent in this case does not interfere with the reactions in the primary reaction zone to form primary particles and soot aggregates. The main effect of adding an additional oxidation stream to Example 3 is to increase the ratio of iodine value to CTAB and to accelerate the reactions typical of the secondary reaction zone in the carbon black reactor.

V příkladech 4 a 5 je množství spalovacího vzduchu v prvním stupni 0,37 Nm3/s (50 KSCFH5 a množství plynu v prvním stupni 0,015 Nm3/s (2,06 KSCFH). Surovina se vstřikuje v bodě 32 v množství 1,4.10-4 m3/s (130 gph) a reakce se zastaví zchlazením vodou ve vzdálenosti 8,54 m (28 ft) za vstupem do reaktoru. V příkladu 4 se do reaktoru nepřidává dodatečné oxidační činidlo a získané saze malí jodové číslo 31,3 mg/g, CTAB 31,2 m2/g, poměr jodového čísla a CTAB rovný 1,00 mg/m2 a barvivost 40,3¾. V příkladu 5 se jako dodatečné oxidační činidlo použije vzduch, předehřátý na 400 °C (750 °F), který se přidává do reaktoru v množství 0,21 Nm3/s (28,6 KSCFH) v místě, vzdáleném 4,42 m (14,5 ft) za vstupem do reaktoru, což je ekvivalentní 4,8 průměru reaktoru za vstupem do reaktoru a leží za primární reakční zónou, definovanou výše pro reaktor, znázorněný na obr. 1. Získané saze podle příkladu 5 mají jodové číslo 42,2 mg/g a CTAB 34,7 m2/g při poměru jodového čísla a CTAB 1,22 mg/m2“ a barvi vosti 43,5¾. Porovnání příkladů 4 a 5 ukazuje, že poměr jodového čísla a CTAB se přídavkem dodatečného oxidačního činidla ve vzdálenosti 4,8 průměru reaktoru významně zvýší, avšak CTAB a barvivost se změní pouze mírně (o 11, resp. 8 %)- Reakce tvorby částic a agregátů, probíhající v primární reakční zóně, tedy nejsou ovlivněny přídavkem předehřátého vzduchu v místě, vzdáleném za vstupem do reaktoru 4,8 průměru reaktoru.In Examples 4 and 5, the amount of combustion air in the first stage is 0.37 Nm 3 / s (50 KSCFH5 and the amount of gas in the first stage is 0.015 Nm 3 / s (2.06 KSCFH). 4.10 -4 m 3 / s (130 gph) and quench by quenching with water at a distance of 8.54 m (28 ft) downstream of the reactor inlet. In Example 4, no additional oxidant is added to the reactor and the soot low iodine number 31 is added. 3 mg / g, CTAB 31.2 m 2 / g, iodine to CTAB ratio of 1.00 mg / m 2, and dyeing of 40.3¾. In Example 5, air preheated to 400 ° C is used as an additional oxidizing agent ( 750 ° F), which is added to the reactor at 0.21 Nm 3 / s (28.6 KSCFH) at a location 4.42 m (14.5 ft) downstream of the reactor inlet, equivalent to 4.8 of the reactor diameter downstream of the reactor inlet and lie behind the primary reaction zone defined above for the reactor shown in FIG. 1. The carbon blacks obtained in Example 5 have iodine number 42.2 mg / g CTAB 34.7 m 2 / g at a ratio of CTAB and iodine number of 1.22 mg / m 2 "and the color 43,5¾ bility. Comparison of Examples 4 and 5 shows that the ratio of iodine value to CTAB is significantly increased by the addition of additional oxidizing agent at 4.8 reactor diameter, but CTAB and color change only slightly (by 11% and 8%, respectively). Therefore, the aggregates taking place in the primary reaction zone are not affected by the addition of preheated air at a point remote from the reactor inlet 4.8 of the reactor diameter.

Příklady 6 a 7 ukazují, že oxidační činidlo je možno přidávat ve vzdálenosti 4,0 průměru reaktoru za vstupem do reaktoru bez podstatného ovlivnění reakcí tvorby částic a agregátů sazí, které probíhají v primární reakční zóně.Examples 6 and 7 show that the oxidizing agent can be added at 4.0 reactor diameter downstream of the reactor inlet without substantially affecting the formation of particulate and soot aggregates that take place in the primary reaction zone.

V příkladu 6 a 7 se do spalovací komory prvního stupně uvádí spalovací vzduch v množství 0,26 Nm3/s (35 KSCFH) a zemní plyn v množství 0,012 Nm3/s (1,66 KSCFH). Surovina se vstřikuje v obou příkladech v bodě 32 v množství 0.88.10-4 m3/s (84 gph) v příkladu 6 a 0,99.10-4 m3/s (94 gph) příkladu 7. Rozdíl v množství suroviny je nutný k vyrovnání mírných rozdílů ve vlastnostech suroviny a dosažení zhruba ekvivalentní míry celkového spálení, a tudíž ekvivalentních reakčních podmínek v. primární ..zóně v obou příkladech. V příkladu 6 se do reaktoru nepřidává dodatečný oxidační proud a získané sazemají jodové číslo 42 mg/g, CTAB 40,3 m2/g, poměr jodového čísla a CTAB 1,04 mg/m2 a barvivost 53 V příkladu 7 se jako dodatečný oxidační proud použijí spalné produkty 0,15 Nm3/s (20 KSCFH) vzduchu a 0,008 Nm3/s (1,09 KSCFH) zemního plynu, přidávané do reaktoru ve vzdálenosti 3,66 m (12 ft) za vstupem do reaktoru, což je ekvivalentní 4,0 průměru reaktoru za vstupem do reaktoru- Porovnání analytických vlastností v příkladech 6 a 7 ukazuje, že příklad 7 má významně vyšší jodové číslo a poměr jodového čísla a CTAB, ale CTAB a barvivost jsou pouze mírně vyšší než v příkladu 6 (o 12, resp. 4In Examples 6 and 7, combustion air of 0.26 Nm 3 / s (35 KSCFH) and natural gas of 0.012 Nm 3 / s (1.66 KSCFH) are introduced into the first stage combustion chamber. The feedstock is injected in both examples at point 32 in an amount of 0.88.10 -4 m 3 / s (84 gph) in Example 6 and 0.99.10 -4 m 3 / s (94 gph) of Example 7. A difference in the amount of raw material is necessary to compensate for slight differences in the properties of the feedstock and to achieve a roughly equivalent total burn rate and thus equivalent reaction conditions in the primary zone in both examples. In Example 6, no additional oxidation stream was added to the reactor, and the carbon black obtained was 42 mg / g, 40.3 m 2 / g CTAB, 1.04 mg / m 2 iodine / CTAB ratio, and dye 53. the oxidation stream uses combustion products of 0.15 Nm 3 / s (20 KSCFH) of air and 0.008 Nm 3 / s (1.09 KSCFH) of natural gas added to the reactor at a distance of 3.66 m (12 ft) downstream of the reactor inlet, which is equivalent to 4.0 reactor diameter downstream of the reactor entrance. A comparison of the analytical properties in Examples 6 and 7 shows that Example 7 has a significantly higher iodine number and iodine number to CTAB ratio, but CTAB and dye are only slightly higher than in Example 6 (by 12 and 4 respectively

- To ukazuje, že přídavek spalných produktů ve vzdálenosti 4,0 průměru reaktoru nenarušuje reakce tvorby částic a agregátů sazí v primární reakčni zóně.This shows that the addition of combustion products at a reactor diameter of 4.0 does not interfere with the formation of particulate and soot aggregates in the primary reaction zone.

Příklady 8 a 9Examples 8 and 9

Příklady 8 a 9 v tabulce 2 demonstrují, že do výtokového proudu z reaktoru je možno způsobem podle vynálezu přidávat jako oxidační činidlo buď vzduch nebo spalné produkty vzduchu a zemního plynu se stejným příznivým účinkem na produkované saze. V příkladu 8 a 9 se do spalovací komory prvního stupně uvádí primární spalovací vzduch v množství 0,26 Nm3/s (35 KSCFH) a zemní plyn v množství 0,007 Nm3/s (0,92 KSCFH) a surovina se přidává v bodě 32 v množství 0,86-10-4 m3/s (82 gph). V příkladu 8 je dodatečný oxidační proud, tvořený vzduchem v množství 0,13 Nm3/s (17 KSCFH), přidáván k výtokovému proudu z reaktoru 4,12 m (13,5 ft) za bodem nástřiku suroviny. Získají se saze s jodovým číslem 59 mg/g, CTAB 41,7 m2/g, DBPA 135 cm3/100 g. V příkladu 9 se do výtokového proudu z reaktoru přidávají spalné produkty 0,15 Nm3/s (20 KSCFH) vzduchu a 0,0075 Nm3/s (1,01 KSCFH) zemního plynu, což poskytuje 100^ přebytek vzduchu oproti stechiometrickému množství.Examples 8 and 9 in Table 2 demonstrate that either air or combustion products of air and natural gas having the same beneficial effect on the carbon black produced can be added to the reactor effluent stream by the method of the invention. In Examples 8 and 9, primary combustion air at a rate of 0.26 Nm 3 / s (35 KSCFH) and natural gas at 0.007 Nm 3 / s (0.92 KSCFH) are fed into the first stage combustion chamber, and the feedstock is added at 32 at 0.86-10 -4 m 3 / s (82 gph). In Example 8, an additional 0.13 Nm 3 / s (17 KSCFH) air oxidation stream is added to the reactor effluent stream 4.12 m (13.5 ft) beyond the feed point of feed. Obtained carbon black with an iodine number of 59 mg / g, a CTAB 41.7 m 2 / g, a DBPA of 135 cm 3/100 g. Example 9 into the effluent stream from the reactor the products of combustion are added 0.15 Nm 3 / s (20 KSCFH of air and 0.0075 Nm 3 / s (1.01 KSCFH) of natural gas, providing 100 µl excess air over the stoichiometric amount.

4,12 m (13,5 ft) za bodem nástřiku suroviny. Saze podle příkladu 9 mají analytické vlastnosti v podstatě shodné jako saze podle příkladu 8. Kromě toho vlastnosti směsí, tj. resistivita pásku při 90 °C. MFI a CMA, jsou-li saze podle příkladu 8 a 9 zamíchány v množství 38 % do EEA, jsou rovněž v podstatě shodné. Saze podle příkladů 8 a 9 jsou dalšími reprezentanty nových produktů podle vynálezu.4.12 m (13.5 ft) beyond the feed point. The carbon blacks of Example 9 have analytical properties substantially identical to the carbon blacks of Example 8. In addition, the properties of the mixtures, i.e. the tape resistivity at 90 ° C. MFI and CMA, when mixed with 38% of the carbon blacks of Examples 8 and 9 into the EEA, are also substantially identical. The carbon black of Examples 8 and 9 are further representative of the novel products of the invention.

Příklady 10 až 11Examples 10 to 11

Příklady 10 a 11 v tabulce 2 demonstrují, že k dosažení požadovaných,účinků vynálezu je možno dodatečně v reaktoru pro výrobu sazí dodávat oxidační proud, tvořený bud' spalnými produkty vzduchu a zemního plynu nebo vzduchu, obohaceného kyslíkem. V příkladu 10 se do reaktoru přidávají spalné produkty 0.23 Nm3/s (31 KSCFH) vzduchu a 0,013 Nm3/s (1,74 KSCFH) zemního plynu vstupem, umístěným 3,66 m (12 ft) za vstupem reaktoru, za vzniku sazí s jodovým číslem 58 mg/g a CTAB 46 m2/g při poměru jodového čísla a CTAB 1,23 mg/m2.Examples 10 and 11 in Table 2 demonstrate that, in order to achieve the desired effects of the invention, an oxidation stream consisting of either the combustion products of air and natural gas or oxygen-enriched air can be additionally supplied in the carbon black reactor. In Example 10, combustion products of 0.23 Nm 3 / s (31 KSCFH) of air and 0.013 Nm 3 / s (1.74 KSCFH) of natural gas are added to the reactor through an inlet located 3.66 m (12 ft) downstream of the reactor inlet to form soot with an iodine value of 58 mg / g and a CTAB of 46 m 2 / g at an iodine value to CTAB ratio of 1.23 mg / m 2 .

V příkladu 11 se do reaktoru přidává plynný proud, tvořený 0,056 Nm3/s (7,5 KSCFH) vzduchu ve směsi s 0,011 Nm3/s (1,5 KSCFH) kyslíku za vzniku 34 % 02, sondou, vsunutou otvorem ve stěně reaktoru do sekundární reakční zóny reaktoru pro výrobu sazí ve vzdálenosti 9,15 m (30 ft) za vstupem do reaktoru. Tabulka 2 ukazuje, že analytické vlastnosti produktů v příkladech 10 a 11 jsou velmi podobné a splňují požadavky na zdokonalené produkty podle vynálezu.In Example 11, a gaseous stream of 0.056 Nm 3 / s (7.5 KSCFH) of air mixed with 0.011 Nm 3 / s (1.5 KSCFH) of oxygen is added to the reactor to form 34% O 2 through a probe inserted through a wall opening. of the reactor into the secondary reaction zone of the carbon black reactor at a distance of 9.15 m (30 ft) downstream of the reactor inlet. Table 2 shows that the analytical properties of the products in Examples 10 and 11 are very similar and meet the requirements for the improved products of the invention.

Tabulka 2Table 2

přík1ad- example- Ϊ Ϊ 2 2 3-- 3-- 4 4 '' 5 '' 6 Ξ '5' 6 Ξ 7' 7 ' D-l, m D-1, m 0,18 0.18 0,18 0.18 0,18 0.18 0,18 0.18 0,18 0.18 0,18 0.18 0.18 0.18 D-2, m D-2, m 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 D-3, m D-3, m 0,91 0.91 0,91 0.91 0,91 0.91 0,91 0.91 0,91 0.91 0,91 0.91 0.91 0.91 L-l, m L-1, m 0,61 0.61 0,61 0.61 0,61 0.61 0,61 0.61 0,61 0.61 0,61 0.61 0,61 0.61 L-2, m L-2, m 0,30 0.30 0,30 0.30 0,30 0.30 0,30 0.30 0,30 0.30 0,30 0.30 0,30 0.30 L-3, m L-2, m 0,23 0.23 0,23 0.23 0.23 0.23 0,23 0.23 0,23 0.23 0,23 0.23 0,23 0.23 F, m F, m 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 0.11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 A, m A, m np np 2.44 2.44 6,86 6.86 np np 4,42 4.42 np np 3,66 3.66 Q, m Q, m 14.03 14.03 14.03 14.03 14.03 14.03 8,54 8.54 8.54 8.54 14,03 14.03 14,03 14.03 nástřik surov. spraying of raw materials. 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 trysky x nozzle x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x rozměr, cm size, cm 0,091 0.091 0.091 0.091 0,091 0.091 0.091 0.091 0,091 0.091 0,091 0.091 0,091 0.091 průtok suroviny raw material flow 1,36 1.36 1,36 1.36 1,36 1.36 1,36 1.36 1,36 1.36 0.88 0.88 0,88 0.88 m3 /sm 3 / s . 10“« . 10 “« . 10 . 10 . 10“« . 10 “« . 10~« . 10 ~ « . 10“« . 10 “« . 10“« . 10 “« . io~« . io ~ « teplota suroviny pg raw material temperature pg 177 177 177 177 177 177 177 177 177 177 38 38 38 38 typ suroviny type of raw material A AND A AND A AND A AND A AND C C A AND přídavek K+ g/m3 surov.addition K + g / m 3 raw. 8,16 8.16 8,16 8.16 9,16 9.16 2,24 2.24 2,24 2.24 0 0 0 0 primární spal. vzduch, Nm3/sprimary sleep. air, Nm 3 / s 0,37 0.37 0,37 0.37 0,37 0.37 0,37 0.37 0,37 0.37 0,26 0.26 0,26 0.26 teplota prim. vzduchu, °C temp. air, ° C 399 399 399 399 399 399 399 399 399 399 510 510 455 455 primární zemní plyn, Nm3/sprimary natural gas, Nm 3 / s 0.015 0.015 0,015 0.015 0,015 0.015 0,015 0.015 0,015 0.015 0,013 0.013 0.011 0.011 vzduch/plyn air / gas 9,7 9.7 9,7 9.7 9,7 9.7 9,7 9.7 9,7 9.7 10,0 10.0 9,4 9.4 sekundární vzduch. Nm3 /ssecondary air. Nm 3 / sec 0 0 0,21 0.21 0,21 0.21 0 0 0,21 0.21 0 0 0.15 0.15 sekundární plyn, Nm3/ssecondary gas, Nm 3 / s 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,01 0.01

sekundární secondary kyslík, Nm3/soxygen, Nm 3 / s 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 vzrůst teploty temperature increase v zóně 2, °C in zone 2, ° C 0 0 221 221 354 354 0 0 354 354 0 0 147 147 doba zdržení delay v zóně 2, s in zone 2, p np np 1,03 1.03 0,52 0.52 np np 0,56 0.56 np np 1,00 1.00 teplota temperature zchlazení, °C chilling, ° C 733 733 733 733 733 733 733 733 733 733 733 733 733 733 jodové číslo iodine number mg/g mg / g 31,7 31.7 53,9 53.9 39,1 39.1 31.3 31.3 42,2 42.2 42 42 54 54 CTAB, m2/gCTAB, m 2 / g 30,1 30.1 43,3 43.3 32.2 32.2 31,2 31.2 34,7 34.7 40.3 40.3 45 45 plocha povrchu surface area N2 , m2 /gN 2, m 2 / g 27,8 27.8 47.5 47.5 29,5 29.5 36,6 36.6 38,0 38.0 48,5 48.5 I2/CTAB, rag/m2 I2 / CTAB, rag / m 2 1,05 1.05 1,24 1.24 1,21 1,21 1,00 1.00 1.22 1.22 1,04 1.04 1,2 1,2 barvivost, % color,% 39,4 39.4 61,5 61.5 41,8 41.8 40,3 40.3 43,5 43.5 53 53 55 55 DBPA, cm3/100 gDBPA, cm3 / 100g 153,2 153.2 85,3 85.3 133,1 133.1 139 139 133 133 162 162 139 139 CDBP. cm3/100 gCDBP. cm3 / 100 g 76,6 76.6 68,4 68.4 82,8 82.8 78,9 78.9 76,7 76.7 89 89 88 88 příklad example 8 8 9 9 10 10 11 11 D-l, m D-1, m 0,18 0.18 0,18 0.18 0,18 0.18 0,18 0.18 D-2, m D-2, m 0,11 0.11 0.11 0.11 0,16 0.16 0,11 0.11 D-3, m D-3, m 0.91 0.91 0,91 0.91 0,68 0.68 0,91 0.91 L-l, ra L-1, ra 0,61 0.61 0,61 0.61 0,61 0.61 0,61 0.61 L-2, ra L-2, ra 0,30 0.30 0,30 0.30 0,30 0.30 0,30 0.30 L-3. m L-3. m 0,23 0.23 0,23 0.23 0,23 0.23 0,23 0.23 F, m F, m 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 A, ra A, ra 4,12 4.12 4,12 4.12 3,66 3.66 4,12 4.12 Q. m Q. m 14,03 14.03 14,03 14.03 8,54 8.54 14.03 14.03 nástřik surov. spraying of raw materials. 32 32 32 32 32 32 32 32 trysky x nozzle x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 X 9 X rozměr, cm size, cm 0,091 0.091 0.091 0.091 0,14 0.14 0,081 0,081 průtok suroviny raw material flow 0,86 0.86 0,86 0.86 1.56 1.56 1,18 1.18 ra3 /sra 3 / sec .10-4 .10- 4 . ÍO“4 . ÍO “ 4 .1Q~4 .1Q ~ 4 . ÍO4 . ÍO 4

teplota suroviny, °C raw material temperature, ° C 93 93 93 93 93 93 93 93 typ suroviny type of raw material D D D D A AND C C pří dávek Κ*, g/m3 surov.at doses Κ *, g / m 3 raw. ......0— ...... 0— 0 0 1, 1, ........... ........... primární spal. vzduch, Nm3/sprimary sleep. air, Nm 3 / s 0,26 0.26 0,26 0.26 0,41 0.41 0,41 0.41 teplota prim. vzduchu, °C primary air temperature, ° C 399 399 399 399 483 483 483 483 primární zemní plyn, Nm3/sprimary natural gas, Nm 3 / s 0,007 0.007 0,007 0.007 0,011 0.011 0,019 0.019 vzduch/plyn air / gas 9,9 9.9 9,9 9.9 9,1 9.1 9,7 9.7 sekundární vzduch. Nm3/ssecondary air. Nm 3 / sec 0,13 0.13 0,15 0.15 0,23 0.23 0.06 0.06 sekundární plyn, Nm3/ssecondary gas, Nm 3 / s 0 0 0,008 0.008 0,013 0.013 0 0 sekundární kyslík, Nm3/ssecondary oxygen, Nm 3 / s 0 0 0 0 0 0 0.011 0.011 vzrůst teploty v zóně 2, °C temperature increase in zone 2 ° C 247 247 256 256 225 225 192 192 doba zdržení v zóně 2, s residence time in zone 2, p 1,29 1.29 1,15 1.15 0,35 0.35 0,33 0.33 teplota zchlazení, °C cooling temperature, ° C 733 733 733 733 733 733 733 733 jodové číslo, mg/g iodine value, mg / g 56 56 57 57 58 58 56 56 CTAB, m2/gCTAB, m 2 / g 41 41 42 42 47 47 46 46 plocha povrchu N2 . m2/gN2 surface area. m 2 / g 50,5 50.5 42,0 42.0 51,9 51.9 I2/CTAB, mg/m2 I2 / CTAB, mg / m 2 1,36 1.36 1,35 1.35 1,23 1,23 1,22 1,22 barvivost, % color,% 49 49 49 49 57 57 57 57 DBPA, cm3/100 gDBPA, cm3 / 100g 135 135 134 134 132 132 160 160 CDBP, cm3/100 gCDBP, cm3 / 100g 84 84 84 84 86 86 91 91 plnění sazemi, % hm. filling with soot,% wt. 38,0 38.0 38,0 38.0 MFI MFI 42,2 42.2 42 42 resistivita pásku při 90 °C, tape resistivity at 90 ° C, 13, 13, 13, 13, Ocra Ocra 800 800 800 800 CM A, % CM A,% 0,12 0.12 0,16 0.16

přír. kaučuk modul 300 % z IRB-6 np = nepoužitonat. rubber module 300% of IRB-6 np = not used

Příklady 12 až 17Examples 12 to 17

Příklady 12 až 17 v tabulce 3 osvětlují lepší vlastnosti plastových a kaučukových kompozic v důsledku použití sazí, vyrobených podle vynálezu. V těchto příkladech byly připraveny saze o téměř shodném jodovém čísle a DBPA jak s přídavkem dalšího oxidačního proudu do procesu, tak bez něj. Získané saze pak byly výše uvedeným způsobem zamíchány do kaučuku a/nebo plastu a hodnocena jejich účinnost.Examples 12 to 17 in Table 3 illustrate the improved properties of plastic and rubber compositions due to the use of the carbon black produced according to the invention. In these examples, carbon blacks of nearly identical iodine number and DBPA were prepared both with and without the addition of an additional oxidation stream to the process. The carbon black obtained was then blended into the rubber and / or plastic as described above and evaluated for effectiveness.

Pokud jde o první příklady 12 až 15, činí průtok zemního plynu do spalovací komory prvního stupně 0,015 Nm3/s (2,0 KSCFH), průtok primárního spalovacího vzduchu 0,372 Nm3/s (50 KSČFH) a teplota předehřevu spalovacího vzduchu 399 °C (750 °F). Výsledná primární hodnota spalování se odhaduje na asi 250 Ve všech těchto případech se provádí zchlazení ve vzdálenosti 8,54 m v reaktoru. Příklady 12 a 14 představují kontrolní pokusy, při nichž se vyrobí saze o určitém jodovém čísle a struktuře (DBPA) v retortě pro výrobu sazí podle obr. 1 bez dalšího přídavku oxidačního činidla. V příkladech 12 a 14 se získají saze s jodovým číslem 42 mg/g, DBPA 141 cm3/100 g, resp. jodovým číslem 61 mg/g a DBPA 133 cm3/100 g. Tyto saze se zamíchají do EEA v množství 44 % a testuje se MFI, resistivita pásku při 90 °C a CM A. Výsledky těchto testů jsou uvedeny v tabulce 3. Příklady 13 a 15 představují pokusy, v nichž se získají saze s přibližně stejným jodovým číslem a strukturou jako v příkladech 12 a 14 s přídavkem dodatečného oxidačního činidla podle vynálezu. V těchto případech se přidá ve vzdálenosti 4,42 m (14,5 ft) za místem nástřiku suroviny další předehřátý spalovací vzduch v množství 0,21 Nm3/s a průtok ropné suroviny se nastaví tak. aby poskytoval saze s požadovaným jodovým číslem. Získané saze podle příkladů 13 a 15 mají téměř stejné jodové číslo a DBPA jako saze v příkladech 12, resp. 14, avšak poměr I2 No/C1AB sazí z příkladů 13 a 15 je nad 1,12 mg/m2, zatímco poměr I2For the first examples 12 to 15, the natural gas flow into the first stage combustion chamber is 0.015 Nm 3 / s (2.0 KSCFH), the primary combustion air flow is 0.372 Nm 3 / s (50 KSCFH), and the combustion air preheating temperature 399 ° C (750 ° F). The resulting primary combustion value is estimated to be about 250. In all these cases, cooling is performed at a distance of 8.54 m in the reactor. Examples 12 and 14 show control experiments in which a particular iodine number and structure (DBPA) carbon black is produced in the carbon black retort of the carbon black of FIG. 1 without additional oxidant addition. In Examples 12 and 14 were obtained carbon blacks with an iodine number of 42 mg / g and a DBPA of 141 cm 3/100 g, respectively. an iodine number of 61 mg / g and a DBPA of 133 cm 3/100 grams. These carbon black are mixed into EEA in the amount of 44% and tested for MFI, Tape resistivity at 90 ° C and CM A. The results of these tests are shown in Table 3. Example 13 and 15 are experiments in which a carbon black having approximately the same iodine number and structure as in Examples 12 and 14 is added with the addition of an additional oxidizing agent of the invention. In these cases, additional preheated combustion air of 0.21 Nm 3 / s is added at a distance of 4.42 m (14.5 ft) after the feed point, and the oil feed rate is adjusted accordingly. to provide the carbon black with the desired iodine number. The obtained carbon blacks of Examples 13 and 15 have almost the same iodine number and DBPA as the carbon blacks of Examples 12 and 12, respectively. 14, but the I2 No / C1AB ratio of the carbon blacks of Examples 13 and 15 is above 1.12 mg / m 2 , while the I2 ratio

Nó/CTABsazí—z~příkladu—12—je—pod t,-Í2—mg/m2—a_bárv ivos b............The N / CTABetazone - from example 12 - is below t, -12 mg / m 2 - a_bárv ivos b ............

v příkladu 14 je nad 65 % Saze z příkladů 13 a 15 se zamíchají do EEA v množství 44 % a testuje se MFI, resistivita pásku při 90 °C a % CMA. Porovnáním vlastností kompozic z příkladu 13 s příkladem 12 a z příkladu 15 s příkladem 14 v tabulce 3 se zjistuje, že poměr reslstivity pásku při 90 °C k MFI je v příkladu 13 mnohem nižší než v příkladu 12 a v příkladu 15 nižší než v příkladu 14. Nižší hodnota tohoto poměru ukazuje, že kompozice má nižší resistivitu a pevnou viskozitu. Dále má kompozice podle příkladu 13 nižší CMA než kompozice podle příkladu 12 a kompozice v příkladu 15 má nižší CMA než kompozice v příkladu 14.in Example 14 is above 65% The carbon black of Examples 13 and 15 is blended into the EEA at 44% and tested for MFI, tape resistivity at 90 ° C and% CMA. By comparing the properties of the compositions of Example 13 with Example 12 and of Example 15 with Example 14 in Table 3, the ratio of tape resistivity at 90 ° C to MFI is found to be much lower in Example 13 than in Example 12 and in Example 15 lower than in Example 14. A lower value of this ratio indicates that the composition has a lower resistivity and a strong viscosity. Further, the composition of Example 13 has a lower CMA than the composition of Example 12, and the composition of Example 15 has a lower CMA than the composition of Example 14.

V příkladu 16 jsou podmínky ve spalovací komoře prvního stupně a rychlost nástřiku suroviny v bodě 32 v podstatě shodné jako v příkladu 12. V příkladu 16 se však do výtokovéhó proudu z reaktoru 4,42 m (14,5 ft) za bodem nástřiku suroviny přidává předehřátý vzduch v množství 0,11 Nm3/s (14,3 KSCFH). Saze, vyrobené v příkladu 16, vykazují analytické vlastnosti konzistentní s novými produkty podle vynálezu.In Example 16, the conditions in the first stage combustion chamber and feed rate at point 32 are substantially the same as in Example 12. In Example 16, however, 4.42 m (14.5 ft) after the feed point is added to the reactor effluent stream. preheated air at 0.11 Nm 3 / s (14.3 KSCFH). The carbon black produced in Example 16 exhibits analytical properties consistent with the novel products of the invention.

Kromě toho modul 300 % v přírodním kaučuku i modul 300 % v SBR je nižší než vlastnosti podobných kaučukových kompozic, vyrobených s běžnými sazemi podle příkladu 12. Jak výše uvedeno, dodání nízkého modulu kaučuku při daném plnění sazemi je v mnoha aplikacích žádoucí charakteristikou.Moreover, the 300% modulus in natural rubber and the 300% modulus in SBR are lower than the properties of similar rubber compositions made with conventional carbon black according to Example 12. As mentioned above, the supply of a low rubber modulus for a given carbon black fill is desirable in many applications.

Příklad 17 se týká acetylenových sazí, které se nevyrábějí retortovým způsobem, a je uveden pro srovnání. Tento materiál se obecně považuje za jeden z nejlepších typů sazí, které jsou k dispozici pro použití v plastových kompozicích k opláštování středněvoltážních podzemních kabelů. Jodové číslo, CTAB, barvivost a CDBP jsou vesměs mimo rozmezí pro nové produkty podle vynálezu. Je uvedena i resistivita a hodnoty MFI acetylenových sazí při dvou různých plněních. Resistivita při plnění 40 % je téměř shodná jako v příkladu 15 a resistivita při plnění 38 % je téměř identická jako v příkladu 13. MFI je pro kompozice s acetylenovými sazemi v obou případech mnohem nižší, což ukazuje, že kompozice v příkladu 17 mají vyšší viskozitu při ekvivalentní resistivitě než v příkladech 13 a 15.Example 17 relates to acetylene carbon blacks that are not produced by the retort method and is given for comparison. This material is generally considered to be one of the best types of carbon black available for use in plastic compositions for sheathing medium voltage underground cables. The iodine number, CTAB, dye and CDBP are largely out of range for the novel products of the invention. Resistivity and MFI values of acetylene carbon black at two different fillings are also shown. The filling resistivity at 40% is almost the same as in Example 15 and the filling resistivity at 38% is almost identical to that of Example 13. The MFI is much lower for acetylene black compositions in both cases, indicating that the compositions in Example 17 have a higher viscosity at an equivalent resistivity to Examples 13 and 15.

Tabulka 3Table 3

Příklad_12 13 14 15 16 17 acetylenové sazeExample 12 13 14 15 16 17 acetylene carbon black

DenkaDenka

D-l, D-l, m m 0,18 0.18 0,18 0.18 0,18 0.18 0,18 0.18 0,18 0.18 D-2, D-2, m m 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 0., 11 0., 11 0,11 0.11 D-3, D-3, m m 0,91 0.91 0,91 0.91 0,91 0.91 0,91 0.91 0,91 0.91 L-l, L-l, m m 0,61 0.61 0,61 0.61 0,61 0.61 0,61 0.61 0,61 0.61 L-2, L-2, m m 0,30 0.30 0,30 0.30 0,30 0.30 0,30 0.30 0,30 0.30 L-3, L-3, m m 0,23 0.23 0,23 0.23 0,23 0.23 0.23 0.23 0,23 0.23 F, m F, m 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 A, m A, m np np 4,42 4.42 np np 4,42 4.42 4,42 4.42 Q, m Q, m 8,54 8.54 8,54 8.54 8,54 8.54 8,54 8.54 8,54 8.54 nástřik suroviny injection of raw material 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 trysky x nozzle x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x 9 x rozměr, cm size, cm 0.091 0.091 0,091 0.091 0,091 0.091 0,091 0.091 0,091 0.091 průtok suroviny raw material flow 1.23 1.23 1,36 1.36 1,09 1.09 1,23 1,23 1.23 1.23 m3 /sm 3 / s . 104 . 10 4 - 10“4 - 10 “ 4 . 10~4 . 10 ~ 4 . 10“4 . 10 “ 4 . 10~4 . 10 ~ 4 teplota suroviny, °C raw material temperature, ° C 177 177 177 177 177 177 177 177 177 177 typ : type: suroviny raw materials A AND A AND A AND A AND A AND přídavek K+, g/m3 sur.addition of K +, g / m 3 sur. 2,24 2.24 2,24 2.24 2,24 2.24 2,24 2.24 2,24 2.24

primární vzduch. Nm3/sprimary air. Nm 3 / sec 0.37 0.37 0,37 0.37 0,37 0.37 0,37 0.37 0,37 0.37 -teplota prim- ..... -teplota prim- ..... - ....... - ....... vzduchu, °C air, ° C 399 399 399 399 399 399 399 399 -399—— -399—— primární zemní primary earth P1yn, Nm3/sP1yn, Nm 3 / sec 0,015 0.015 0,015 0.015 0,015 0.015 0,015 0.015 0,015 0.015 vzduch/plyn air / gas 9,9 9.9 9,9 9.9 9,9 9.9 9,9 9.9 9,9 9.9 sekundární secondary vzduch, Nm3/sair, Nm 3 / s 0 0 0,21 0.21 0 0 0,21 0.21 0,11 0.11 sekundární plyn. Nm3/ssecondary gas. Nm 3 / sec 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 sekundární secondary kyslík. Nm3/soxygen. Nm 3 / sec 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 vzrůst teploty temperature increase v : zóně 2. °C in: zone 2. ° C 0 0 305 305 0 0 316 316 183 183 doba zdržení delay v zóně 2. s in zone 2. p np np 0,56 0.56 np np 0,55 0.55 0,69 0.69 teplota zchlazení, °C cooling temperature, ° C 733 733 733 733 733 733 733 733 733 733 jodové číslo, mg/g iodine value, mg / g 42 42 42 42 61 61 63 63 47 47 86 86 CTAB, m2/gCTAB, m 2 / g 40 40 35 35 54 54 47 47 42 42 75 75 plocha povrchu Na m2Zgsurface area Na m 2 Zg 37,1 37.1 36,6 36.6 52,8 52.8 54,5 54.5 41,5 41.5 67 67 12 /CTAB. mg/m2 12 / CTAB. mg / m 2 1,05 1.05 1,2 1,2 1,13 1.13 1,34 1.34 1,12 1.12 1.15 1.15 barvivost, % color,% 48 48 44 44 69 69 57 57 53 53 67 67 DBPA. cm3/100 gDBPA. cm3 / 100 g 141 141 133 133 133 133 127 127 135 135 220 220 CDBP, cm3/100 gCDBP, cm3 / 100g 80 80 77 77 85 85 81 81 79 79 135 135 plnění sazemi. % hm- filling with soot. % hm- 44,0 44.0 44,0 44.0 44.0 44.0 44,0 44.0 40 40 38 38 MFI MFI 13,9 13.9 18,5 18.5 5.7 5.7 10,7 10.7 4.0 4.0 7,7 7.7 resistivita pásku tape resistivity 17298 17298 3680 3680 2065 2065 504 504 443 443 při 90 °C. Qcm at 90 ° C. Qcm 3707 3707 CMA, % CMA,% 0,22 0.22 0,12 0.12 0,31 0.31 0,16 0.16 přír. kaučuk nat. rubber +2,8 +2.8 -1,5 -1.5 +0,7 +0.7

modul 300 % z IRB-6 np = nepoužitomodule 300% of IRB-6 np = not used

Příklady 18 až 21Examples 18 to 21

Příklady 18 až 21 v tabulce 4 demonstrují vliv průtoku dodatečně přidávaného oxidačního činidla na analytické vlastnosti sazí a snížení modulu 300 % u kaučuku, získaného z kompozic, vyrobených pomocí těchto sazí- Ve všech těchto příkladech se do spalovací komory prvního stupně dodává spalovací vzduch v množství 0,37 Nm3/s (50 KSCFH) a zemní plyn v množství 0,015 Nm3/s (2,06 KSCFH) a v bodě 32 se nastřikuje kapalná surovina v množství 1,43.10—4 ra3/s (136 gph). Jediný parametr, který se v těchto příkladech“mění-;—je—průtok—pře-dehřátého vzduchu, přidávaného do sekundární reakční zóny v reaktoru pro výrobu sazí, a to k výtokovému proudu v místě vzdáleném 4,42 m (14,5 ft) za vstupem do reaktoru. Ve všech těchto příkladech se reakce zastavují zchlazením v místě vzdáleném 8,54 m (28 ft) za vstupem do reaktoru.Examples 18 to 21 in Table 4 demonstrate the effect of the additional oxidant flow on the analytical properties of the carbon black and the reduction of the modulus of 300% for the rubber obtained from the compositions made with the carbon black. 0.37 Nm 3 / s (50 KSCFH) and natural gas is 0.015 Nm 3 / s (2.06 KSCFH) and point 32, the injected liquid feed in an amount 1,43.10- 4 r 3 / s (136 gph) . The only parameter that changes in these examples is the flow rate of superheated air added to the secondary reaction zone in the carbon black reactor to the effluent stream at a location 14.5 ft (4.42 m). ) after entering the reactor. In all of these examples, the reactions were stopped by cooling at a location 8.54 m (28 ft) downstream of the reactor inlet.

Příklad 18 je kontrolní pokus, při němž se do reaktoru dodatečně nepřidává oxidační činidlo a získané saze mají jodové číslo 24 mg/g, CTAB 28 m2/g a barvivost 39 %. V příkladech 19, 20 a 21 se do reaktoru v miste vzdáleném 4,42 m (14,5 ft) za vstupem do reaktoru dodatečně přidává 0,037 Nm3/s (5 KSCFH), resp. 0,074 Nm3/s (10 KSCFH), resp. 0,149 Nm3/s (20 KSCFH) vzduchu. Porovnání analytických vlastností sazí z těchto příkladů ukazuje, že jodové číslo se zvyšuje se zvětšujícím se průtokem dodatečného oxidačního činidla. Zvětšující Se průtok dodatečného oxidačního činidla má v podstatě velmi malý vliv na velikost povrchu CTAB nebo barvivost, což ukazuje, že reakce tvorby uhlíku v primární reakční zóně nebyly zvýšením průtoku oxidačního činidla ovlivněny. Porovnání modulu 300 % u NR a SBR, vyjádřeno jako procento odchylky od standardního vzorku, u kompozic, obsahujících saze z těchto příkladů, ukazuje, že modul se snižuje se zvetšuTíčIm se priitokem dodatečného oxidačního činidla. Jak bylo výše uvedeno, je tato schopnost snižovat modul kaučuku jednou z výhod způsobu podle vynálezu.Example 18 is a control experiment in which an oxidizing agent is not additionally added to the reactor and the carbon black obtained has an iodine value of 24 mg / g, a CTAB of 28 m 2 / g and a 39% dye. In Examples 19, 20, and 21, 0.037 Nm 3 / s (5 KSCFH), respectively, was additionally added to the reactor at a location of 4.42 m (14.5 ft) downstream of the reactor inlet. 0.074 Nm 3 / s (10 KSCFH), respectively. 0.149 Nm 3 / s (20 KSCFH) of air. A comparison of the analytical properties of the carbon blacks of these examples shows that the iodine value increases with increasing flow of additional oxidizing agent. The increasing flow rate of the additional oxidizing agent has substantially little effect on the surface area of the CTAB or dyeing, indicating that the carbon formation reactions in the primary reaction zone were not affected by the increase in oxidant flow rate. A module comparison of 300% for NR and SBR, expressed as a percentage of deviation from the standard sample, for the carbon black containing compositions of these examples, shows that the modulus decreases with an increase in the flow rate of the additional oxidizing agent. As mentioned above, this ability to reduce the rubber modulus is one of the advantages of the method of the invention.

Příklad 19 s vypočteným přírůstkem teploty 43,4 °C (110 °F) vykazuje ze všech příkladů nejmenší vzrůst teploty, což demonstruje výhody vynálezu. Kromě toho doba zdržení výtokového proudu v sekundární reakční zóně reaktoru po přídavku dodatečného oxidačního činidla je v příkladu 19 0,240 s (240 ms). V příkladu 21 je vypočtený přírůstek teploty 250,2 °C (482 °F) a doba zdržení výtokového proudu v sekundární reakční zóně je 180 ms. Je patrné, že chemické reakce v sekundární reakční zóně se při zvyšování teploty zrychlují. Je rovněž patrné, že se stoupající teplotou se zvyšuje i rychlost míšení a difuse oxidačního proudu s výtokovým proudem. Je proto zřejmé, že podmínky v příkladech 19 a 21, kde je nejnižší přírůstek teploty v sekundární reakční zóně vlivem přídavku dodatečného oxidačního činidla a nejkratší doba zdržení v reaktoru po přídavku sekundárního oxidačního činidla a před zchlazením (v porovnání s ostatními příklady), demonstrují přínos vynálezu.Example 19 with a calculated temperature increase of 43.4 ° C (110 ° F) shows the lowest temperature increase of all examples, demonstrating the advantages of the invention. In addition, the residence time of the effluent stream in the secondary reaction zone of the reactor after addition of the additional oxidizing agent is 0.240 s (240 ms) in Example 19. In Example 21, the calculated temperature increase is 250.2 ° C (482 ° F) and the residence time of the effluent stream in the secondary reaction zone is 180 ms. It can be seen that the chemical reactions in the secondary reaction zone accelerate as the temperature rises. It is also apparent that as the temperature rises, the rate of mixing and diffusion of the oxidation stream with the effluent stream increases. It is therefore clear that the conditions in Examples 19 and 21, where the temperature rise in the secondary reaction zone is the lowest due to the addition of additional oxidizing agent and the shortest residence time in the reactor after addition of secondary oxidizing agent and before cooling (compared to other examples) invention.

Tabulka 4Table 4

příklad example 18 18 19 19 Dec 20 20 May 21 21 D-l, m D-1, m 0,18 0.18 0,18 0.18 0,18 0.18 0,18 0.18 D-2, m D-2, m 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 D-3, m D-3, m 0,91 0.91 0,91 0.91 0,91 0.91 0,91 0.91 L-l, m L-1, m 0,61 0.61 0,61 0.61 0,61 0.61 0.61 0.61 L-2. m L-2. m 0,30 0.30 0,30 0.30 0,30 0.30 0,30 0.30

L-3, m L-2, m 0,23 0.23 0,23 0.23 0,23 0.23 0.23 0.23 F, m F, m 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 0,11 0.11 A, m A, m np np 4,42 4.42 4,42 4.42 4,42 4.42 Q, m Q, m 8,54 8.54 8,54 8.54 8,54 8.54 8.54 8.54 nástřik suroviny, bod raw material injection, point 32 32 32 32 32 32 32 32 trysky x nozzle x 9 x 9 x 9 X 9 X 9 x 9 x 9 x 9 x rozměr, cm size, cm 0,091 0.091 0,091 0.091 0,091 0.091 0,091 0.091 průtok suroviny raw material flow 1,43 1.43 1,43 1.43 1,43 1.43 1.43 1.43 m3 /sm 3 / s . ΙΟ'4 . 4 ' 4 . 10~4 . 10 ~ 4 . 10~4 . 10 ~ 4 . W4 . W 4 teplota suroviny, °C raw material temperature, ° C 177 177 177 177 177 177 177 177 typ suroviny type of raw material A AND A AND A AND A AND přídavek K+, g/m3 sur.addition of K +, g / m 3 sur. 2.24 2.24 2,24 2.24 2,24 2.24 2,24 2.24 primární vzduch, Nm3/sprimary air, Nm 3 / s 0,37 0.37 0,37 0.37 0,37 0.37 0,37 0.37 teplota prim. vzduchu, °C primary air temperature, ° C 399 399 399 399 399 399 399 399 primární zemní plyn, Nm3/sprimary natural gas, Nm 3 / s 0,015 0.015 0,015 0.015 0,015 0.015 0,015 0.015 vzduch/plyn air / gas 9,7 9.7 9,7 9.7 9,7 9.7 9,7 9.7 sekundární vzduch, Nm3/ssecondary air, Nm 3 / s 0 0 0,037 0,037 0,074 0,074 0,149 0.149 sekundární plyn. Nm3/ssecondary gas. Nm 3 / sec 0 0 0 0 0 0 0 0 sekundární kyslík, Nm3/ssecondary oxygen, Nm 3 / s 0 0 0 0 0 0 0 0 vzrůst teploty v zóně 2, °C temperature increase in zone 2 ° C 0 0 43 43 107 107 250 250 doba zdržení v zóně 2, s residence time in zone 2, p np np 0,24 0.24 0,22 0.22 0,18 0.18 teplota zchlazení, °C cooling temperature, ° C 733 733 733 733 733 733 733 733 jodové číslo, mg/g iodine value, mg / g 24 24 27,1 27.1 29 29 34 34 CTAB, m2/gCTAB, m 2 / g 28 28 29 29 29 29 30 30 plocha povrchu Nz m2/gsurface area Nz m 2 / g 28,2 28.2 26,5 26.5 28,4 28.4 29,2 29.2 I2/CTAB, mg/ra2 I2 / CTAB, mg / m and 2 0,857 0,857 0.934 0.934 1,00 1.00 1.13 1.13 barvivost, % color,% 39 39 39 39 40 40 40 40 DBPA, cm3/100 gDBPA, cm3 / 100g 150 150 158 158 144 144 145 145 CDBP, cm3/100 gCDBP, cm3 / 100g 83 83 80 80 78 78 77 77

plnění sazemi, % hm.filling with soot,% wt.

MFI resistivita pásku při 90 °C, OcmMFI tape resistivity at 90 ° C, Ocm

CM A, % prír. kaučuk, modul 300 %, % IRB-6 .........................21.7 19.7 17.1 8.3 np = nepoužitoCM A,% natural. rubber, module 300%,% IRB-6 ......................... 21.7 19.7 17.1 8.3 np = not used

Je nutno jasně zdůraznit, že uvedené formy vynálezu jsou pouze ilustrativní a neomezují jeho rozsah. Do rozsahu vynálezu spadají všechny modifikace v rozsahu nároků provedení.It will be appreciated that these embodiments are illustrative only and not limiting. All modifications within the scope of the claims are within the scope of the invention.

Claims (13)

PATENTOVÉ NÁROKY ř.PATENT Claims r . 1. Způsob výroby sazí, vyznačující se tím, žeA method for producing carbon black, characterized in that: a) se nechá reagovat oxidační činidlo, primární palivo a surovina pro výrobu sazí v reaktoru za vzniku výtokového proudu, tvořeného sazemi a spalnými piyny,(a) reacting the oxidizing agent, the primary fuel and the carbon black feedstock in the reactor to produce a effluent stream formed of carbon black and combustion gases; b) do reaktoru se za účelem zvětšení rychlosti reakcí, modifikujících povrch sazí, bez ovlivnění tvorby částic a agregátů sazí vstřikuje oxidační proud,b) an oxidation stream is injected into the reactor to increase the rate of the soot surface modifying reactions without affecting the formation of particulate and soot aggregates; c) výtokový proud se nechá procházet reaktorem, a(c) passing the effluent through the reactor; and d) produkt se ochladí, oddělí a získají se saze.d) the product is cooled, separated and carbon black is obtained. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že oxidační proud se vstřikuje do reaktoru v místě, kde již byly vytvořeny částice a agregáty sazí a kde je teplota výtokového proudu v reaktoru mezi 1800 °F <983 °C) a 2700 °F <1483 °C) a v množství dostatečném ke zvýšení teploty výtoku z reaktoru o minimální hodnotu v závislosti na době zdržení sazí v reaktoru po přídavku oxidačního činidla, definovanou jakoThe method of claim 1, wherein the oxidation stream is injected into the reactor at a point where carbon black particles and aggregates have been formed and where the temperature of the effluent stream in the reactor is between 1800 ° F (983 ° C) and 2700 ° F. <1483 ° C) and in an amount sufficient to increase the reactor effluent temperature by a minimum value depending on the residence time of the carbon black in the reactor after addition of the oxidizing agent, defined as ATmin = 1598 °F - 6,20 x <t,ms) kdeATmin = 1598 ° F - 6.20 x <t, ms) where ZiTmin i 110 °F <43 °C) aZiTmin (110 ° F <43 ° C) a t > 180 ms kde T se rovná době zdržení v milisekundách.t> 180 ms where T equals the residence time in milliseconds. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že oxidač35 ní proud je vzduch.The method of claim 2, wherein the oxidation stream is air. 4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že oxidační proud je vzduch, obohacený kyslíkem.The method of claim 2, wherein the oxidation stream is oxygen-enriched air. 5. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že oxidační proud tvoří horké spalné plyny uhlovodíkového paliva a vzduchu.5. The method of claim 2, wherein the oxidation stream comprises hot combustion gases of hydrocarbon fuel and air. 6. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že oxidační proud tvoří horké spalné produkty uhlovodíkového paliva kys1íku.6. The process of claim 2 wherein the oxidation stream is the hot combustion products of the hydrocarbon oxygen fuel. 7. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že oxidační proud tvoří horké spalné produkty uhlovodíkového paliva a vzduchu a kyslíku.7. The method of claim 2, wherein the oxidation stream comprises hot combustion products of hydrocarbon fuel and air and oxygen. 8. Saze, vyznačující se tím. že mají jodové číslo 35 až 65 mg/g, CTAB 30 až 55 m2/g. poměr Jodové číslo/CTAB alespoň8. Carbon black, characterized by. they have an iodine value of 35 to 65 mg / g, a CTAB of 30 to 55 m 2 / g. Iodine / CTAB ratio of at least 1,12 mg/m2, barvivost méně než 65 % a CDBPA 75 až 95 cm3 /100 99. Produkt podle nároku 8, vyznačující se tím, že poměr jodové číslo/CTAB je 1,12 až 2,20 mg/m2.1.12 mg / m 2, color development of less than 65% and a CDBP of 75-95 cm 3/100 99. The product according to claim 8, characterized in that the ratio Iodine number / CTAB is from 1.12 to 2.20 mg / m 2 . 10. Produkt podle nároku 8, vyznačující se tím, že poměr jodové číslo/CTAB je 1,14 až 1,50 mg/m2.Product according to claim 8, characterized in that the iodine value / CTAB ratio is 1.14 to 1.50 mg / m 2 . 11. Produkt podle nároku 8, vyznačující se tím, že barvivost je 30 až 65 %.Product according to claim 8, characterized in that the coloring is 30 to 65%. 12. Kompozice, vyznačující se tím, že obsahuje kaučuk, plastickou hmotu nebo jejich směs a saze podle nároku 8. 9,A composition comprising the rubber, plastic or mixture thereof and the carbon black of claim 8. 9. 10 nebo 11, kde saze jsou přítomny v množství 10 až 250 dsk hmotnostních.10 or 11, wherein the carbon black is present in an amount of 10 to 250 dsk by weight. 13. Kompozice podle nároku 12, vyznačující se tím, že saze jsou přítomny v množství 40 az 80 dsk hmotnostních.A composition according to claim 12, wherein the carbon black is present in an amount of 40 to 80 phr. 14. Kompozice podle nároku 12, vyznačující se tím, že plastickou hmotou je ethylen-ethylakrylát.The composition of claim 12, wherein the plastic is ethylene ethyl acrylate.
CZ19931226A 1993-06-21 1993-06-21 Process for producing carbon blacks, carbon black per se and compositions containing thereof CZ291227B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ19931226A CZ291227B6 (en) 1993-06-21 1993-06-21 Process for producing carbon blacks, carbon black per se and compositions containing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ19931226A CZ291227B6 (en) 1993-06-21 1993-06-21 Process for producing carbon blacks, carbon black per se and compositions containing thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ122693A3 true CZ122693A3 (en) 1995-01-18
CZ291227B6 CZ291227B6 (en) 2003-01-15

Family

ID=5462960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19931226A CZ291227B6 (en) 1993-06-21 1993-06-21 Process for producing carbon blacks, carbon black per se and compositions containing thereof

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ291227B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CZ291227B6 (en) 2003-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI112086B (en) Composition containing carbon black products and carbon black
JP4105229B2 (en) Carbon black and composition containing the carbon black
EP0613489B1 (en) Carbon blacks and their use in rubber applications
EP0609433B1 (en) Carbon blacks
CA1309229C (en) Process for producing carbon black
CS199269B2 (en) Process for manufacturing furnace black with high structural parametrs
CZ283068B6 (en) Process of multistage production of furnace black
US6485693B1 (en) Apparatus for producing carbon blacks
CZ122693A3 (en) Process for preparing carbon black and novel carbon black
AU2003253990B2 (en) Carbon blacks and uses thereof
US6280516B1 (en) Compositions comprising a hydrocarbonaceous material
GB2056957A (en) Carbon blacks
LU85695A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING CARBON BLACKS
US4645657A (en) Production of carbon black
JPH0126620B2 (en)
CS249103B2 (en) Method of furnace black production
JP2001049144A (en) Carbon black with high electrical resistance and rubber composition containing the same
PL88679B1 (en) Rubber compositions[au6378273a]
JPS6350380B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20070621