JPH04304271A - カーボンブラックの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は充填材料、補強材料、導
電材料及び着色顔料等の種々の用途に用いられる種々の
物性を有するカーボンブラックを高収率で製造する方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ファーネス法カーボンブラック
は、円筒状のカーボンブラック製造炉の軸方向又は接線
方向に燃料を導入して燃焼させ，得られた高温燃焼ガス
流を下流移動させながら、該ガス流内に原料炭化水素を
導入してカーボンブラック生成反応を起させ、次いて得
られたカーボンブラック懸濁熱ガス流を急冷却すること
により反応を停止させる方法により製造される。そして
、その生成カーボンブラックは、引続いてサイクロン、
バッグフイルターなどの捕集装置を通して捕集・回収さ
れる。

【０００３】カーボンブラックは、ゴム製品、インキ、
塗料、樹脂製品等の製造分野で使用されるが、その各用
途分野に応じて要求される粒子径、凝集体径、並びにス
トラクチャーの重要な指標であるジブチルフタレート吸
油量（以下において、「ＤＢＰ吸油量」ということがあ
る）、圧縮ジブチルフタレート吸油量（以下において「
圧縮ＤＢＰ吸油量」ということがある）、及びそれらの
バランスなどの特性が微妙に異なるので、カーボンブラ
ックの製造段階で、それらの物性値を用途に応じた所望
の値に制御する必要がある。

【０００４】しかしながら、カーボンブラック生成の熱
分解反応は複雑であるために、カーボンブラックの物性
を所望の値に巾広く、かつ独立して制御し、かつ効率よ
くカーボンブラックを製造するのは極めて困難であった
。

【０００５】たとえば、特公平１−２３０６７７号公報
には、多数のかつ別々の原料油流を、別々の部分から供
給することにより凝集体の制御を行なうカーボンブラッ
クの製造方法が記載されている。この方法では、円錐形
状の原料油注入帯域において原料油注入位置をガス流の
上流や下流に変更することにより、凝集体径等の凝集体
の制御を行なうために、凝集体の変化と共にストラクチ
ャーも変化してしまい、凝集体の制御とストラクチャー
の制御とを独立して行なわせることができない。また、
この方法は、高温ガスと原料油との混合に、反応器内部
の断面積が充分に利用されないので、熱エネルギーの利
用効率が低く、カーボンブラック収率が低い。さらに、
カーボンブラックの重要な特性である圧縮ＤＢＰ吸油量
／ＤＢＰ吸油量で表わされるストラクチャーバランスの
制御については同公報に全く記載がない。

【０００６】また、特公平１−１９０７６０号公報に記
載の方法においては、複数の原料油の一方を圧縮ＤＢＰ
吸油量の増大をもたらさない箇所に注入することにより
広い凝集体径分布を得ようとしているが、後段の原料油
装入パイプの位置及び前段と後段との原料油装入比率の
変化のみでは、ストラクチャーバランスの充分な制御が
できない。また、この方法において炉内の軸方向へ装入
する原料油装入パイプを冷却水で保護する場合には、第
１反応帯域で発生した熱エネルギーの損失をもたらし、
カーボンブラックの生成収率を低下させる。

【０００７】このように、従来のファーネス法カーボン
ブラックの製造方法は、生成カーボンブラックの品質を
制御する手段として、原料油の装入方法のみに頼ってい
たので、品質の巾広い制御と収率との両面を充分に満足
させることができなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高い収率を
維持しながら、製品品質を巾広く制御することのできる
ファーネス法カーボンブラックの製造方法を提供しよう
とするものである。

【０００９】本発明者等は、前記の課題を解決するため
に種々研究を重ねた結果、カーボンブラックの品質特性
の中でも特に重要な圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量、
最多頻度凝集体径、及びカーボンブラック収率と、製造
炉内のガス流速、滞留時間等の流体力学的パラメーター
との間には、下記の関係があることを見出し、この知見
にもとづいて本発明を完成することができたものである
。 圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量∝１／Ｖ最多頻度凝集
体径∝１／Ｖｃ　，ｔ カーボンブラック収率∝η，ｔ ここで、Ｖ，Ｖｃ　，ｔ及びηは、それぞれ下記のもの
を表わす。 Ｖ：原料炭化水素導入点における炉内ガスの平均流速Ｖ
ｃ　：炉内の最も直径の小さい領域（すなわち、普通絞
り部といわれる部分）の炉内ガス平均流速η：原料炭化
水素の高温燃焼ガスとの混合効率ｔ：最上流側の原料炭
化水素導入点から第２反応帯域出口までの間の炉内ガス
滞留時間（ただし、その滞留時間ｔは１ミリ秒以上が必
要である。）

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のカーボンブラッ
ク製造方法は、酸素含有ガスと燃料との混合物を燃焼さ
せて高温ガス流を得る第１反応帯域、第１反応帯域で得
られた高温ガス流に原料炭化水素を供給して反応させる
第２反応帯域、及び第２反応帯域からの混合ガスに冷却
水をスプレーして反応を停止させる第３反応帯域を備え
た横型カーボンブラック製造炉を用いてカーボンブラッ
クを製造する方法において、第２反応帯域を内径が相互
に異なる２個以上の円筒部が連結した構造を有する空筒
に構成し、原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給され
る上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくとも
２個所に分割供給し、かつそれにより該各円筒部内を通
過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒の範囲内におい
て相互に変化させることを特徴とする方法である。本明
細書に記載の「原料炭化水素が最初に供給される上流の
円筒部」とは、カーボンブラック製造炉内を流れる混合
ガス流に対して「原料炭化水素が最初に供給される上流
の円筒部」を意味するのである。

【００１１】本発明における第１反応帯域は、通常、均
一な径の空筒状のもの、又は下流が或る程度円錐状に収
剱した空筒状のものであり、その内径は第２反応帯域の
最大空筒部と同一又はそれより多少大きい。第１反応帯
域における燃焼ガス中のＯ２　濃度は、通常、３〜１０
容量％であり、その燃焼ガス温度は、通常、１０００〜
１９００℃、好ましくは１５００〜１８００℃である。

【００１２】本発明における第２反応帯域は、内径が相
互に異なる２個以上の円筒部が連結した構造を有する空
筒に構成されているから、それらの各円筒部の直径や長
さ、円筒部数、原料炭化水素の導入位置及び分割導入の
仕方等を適宜に調整することにより、原料炭化水素導入
点における炉内ガスの平均流速Ｖ、絞り部のガス流速Ｖ
ｃ　、及び最上流側の原料炭化水素導入点から第２反応
帯域出口までの間の炉内ガス滞留時間ｔを、製造しよう
とするカーボンブラックの所望の品質に応じて容易に制
御できることができる。内径が相互に異なる円筒部の連
結個数は、２個以上、通常、２〜３個であり、各円筒部
の内径は、通常、下流になるにしたがって順次に小さく
なるようにする。

【００１３】原料炭化水素は、その１０〜９０重量％、
好ましくは２０〜８０重量％を最初に原料炭化水素が導
入される上流の円筒部内に供給し、残部はそれより下流
の任意の円筒部の１箇所又は数箇所に供給される。その
際の原料炭化水素の供給位置及び供給量は製造しようと
するカーボンブラックの所望の特性に応じて制御される
。原料炭化水素は同一の円筒部内においても、上流と下
流の数箇所に分割して供給することもできる。各円筒部
内への原料炭化水素の供給は、円筒部の周囲に予め設置
されている原料炭化水素導入ノズルを適宜に選択するこ
とにより行なわれる。ノズルの設置個数は、総計で２〜
１０個、好ましくは２〜４個であり、ガス流に沿ってほ
ぼ均等の間隔で設置しておくのが望ましい。各ノズル間
の間隔は、ガス流の滞留時間差で２〜４ミリ秒が好まし
い。

【００１４】原料炭化水素の導入は、前述のように、上
流の円筒部と、それより下流の円筒部との少なくとも２
箇所に分割して行なわれるが、最初に原料炭化水素が導
入される上流の円筒部内のガス流速は、通常、１００〜
２００ｍ／秒の範囲内であり、かつ原料炭化水素は、該
円筒部内の滞留時間が少なくとも２ミリ秒間維持できる
位置に、しかも導入された原料炭化水素ができるだけ速
やかに炉内断面全体に分布されるように導入されるのが
望ましい。本発明においては、原料炭化水素が、炉内流
速の異なる上流と下流との少なくとも２箇所に分割供給
されるので、その分割供給位置及び供給割合の変更、調
節によって、各原料炭化水素の第２反応帯域滞留時間を
変更、調節でき、生成カーボンブラックの圧縮ＤＢＰ吸
油量／ＤＢＰ吸油量、凝集体粒径等を容易に制御できる
。

【００１５】本発明における第２反応帯域の各円筒部内
を通過するガス流速は、１００〜５００ｍ／秒、好まし
くは１５０〜４００ｍ／秒になるように制御する。一般
に、各円筒部内を通過するガス流速があまり速くなりす
ぎると、噴霧された原料炭化水素のガス流中への分散が
不良となり、生成カーボンブラックの収率が低下するし
、逆にガス流速があまりおそくなりすぎても、原料炭化
水素の分散が不均一になり、安定な操業ができなくなる
。

【００１６】各円筒部内のガス流速について詳述すると
、最初に原料炭化水素が導入される上流の円筒部内が１
００〜５００ｍ／秒、好ましくは１００〜２００ｍ／秒
であり、通常、下流の円筒部になるほど速くなるように
する。すなわち、該上流の円筒部に続く第２番目の円筒
部内のガス流速は、通常、該上流の円筒部内のガス流速
の１．２〜５倍、好ましくは１．５〜３倍であり、さら
にその下流の円筒部（設けられるとすれば）内のガス流
速は、第２番目の円筒部内のガス流速よりもさらに速く
する。かかる各円筒部内を通過するガス流速の制御によ
っても生成カーボンブラックの圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢ
Ｐ吸油量の調節ができる。

【００１７】また、最初に原料炭化水素が導入される上
流の円筒部内に流入されるガス流の該円筒部内での滞留
時間は、通常、２ミリ秒以上、好ましくは４〜６ミリ秒
である。また、該上流の円筒部内に最初に導入される原
料炭化水素の該上流の円筒部内の滞留時間は、通常、２
ミリ秒以上、好ましくは２〜４ミリ秒である。また、第
２円筒部内に流入するガスの該第２円筒部内での滞留時
間は、通常、２ミリ秒以上、好ましくは２〜１０ミリ秒
である。なお、最下流の円筒部は、通常、内径の最も小
さい絞り部といわれるものである。

【００１８】本発明においては、第２反応帯域の各円筒
部内を通過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒、好ま
しくは１５０〜４００ｍ／秒に制御し、特に最初に原料
炭化水素が導入される上流の円筒部下端を通過するガス
流速を１００〜２００ｍ／秒に制御し、かつ該上流の円
筒部内に最初に供給した原料炭化水素の該円筒部内での
滞留時間を好ましくは２ミリ秒以上に保つことによって
、高温燃焼ガスと原料炭化水素とを効率よく混合して、
炭素の消費を最低におさえて原料炭化水素の一部と酸素
とを反応させて、カーボンブラックを効率よく生成させ
ることができる。

【００１９】すなわち、原料炭化水素と高温燃焼ガス中
の酸素との反応は、式Ｃ＋１／２Ｏ２　→ＣＯ、及び式
Ｃ＋Ｏ２　→ＣＯ２　で示される炭素を消費する反応と
、式Ｈ２　＋１／２Ｏ２　→Ｈ２　Ｏで示される炭素を
消費しない反応とがあるが、上記のような操業条件を用
いて高温燃焼ガスと原料炭化水素との混合効率を高めて
反応させることにより、炭素を消費する反応を最低にお
さえて、主として炭素消費が少ない反応によってカーボ
ンブラックの生成に必要な熱エネルギーを効率よく発生
させることができるようになる。そのために、下流にお
いて引続き炭化水素を供給しても、カーボンブラックの
生成を有効に行なわせることができ、カーボンブラック
の巾広い品質制御ができるようになる。

【００２０】次に、本発明における第３反応帯域は、第
２反応帯域の最終円筒部（すなわち通常、絞り部といわ
れる円筒部）より流出する生成カーボンブラックを含有
する高温混合ガスを受け入れて冷却水をスプレーして冷
却し、反応を停止させる帯域である。この帯域のガス流
速は、通常、第２反応帯域の最終円筒部のガス流速と同
一程度又はそれ以上である。第３反応帯域における混合
ガス冷却温度は、通常、５００〜１４００℃、好ましく
は８００〜１０００℃である。

【００２１】本発明における高温燃焼ガス発生用の燃料
としては、水素、一酸化炭素、メタン、天然ガス、石炭
ガス、石油ガス等のガス状燃料、灯油、ガソリン、重油
等の石油系液体燃料、クレオソート油、ナフタレン油、
カルボン酸油等の石炭系燃料が好適に使用される。

【００２２】また、本発明における原料炭化水素として
は、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、アン
トラセンなどの芳香族炭化水素、クレオソート油、カル
ボン酸油等の石炭系炭化水素、エチレンヘビーエンドオ
イル、ＦＣＣオイルなどの石油系重質油、アセチレン系
不飽和炭化水素、エチレン系炭化水素、ペンタンやヘキ
サンなどの脂肪族飽和炭化水素等が好適に使用される。

【００２３】次に添付図面にもとづき詳述する。図１は
本発明で使用するカーボンブラック製造炉の一例を示す
要部縦断概略図であり、図２は図１のＡ−Ａ切断概略図
であり、図３は従来用いられていたカーボンブラック製
造炉の一例を示す要部縦断概略図である。

【００２４】図１において、１は製造炉本体であり、酸
素含有ガス入口８と燃料ノズル９より供給される酸素含
有ガスと燃料とが第１反応帯域３で燃焼して高温燃焼ガ
ス流が形成される。この第１反応帯域で形成された高温
燃焼ガス流は、引続き下流に設置された第２反応帯域４
に流入する。

【００２５】第２反応帯域４は、内径が相互に異なる３
個の円筒部４ａ、４ｂ及び４ｃから構成されていて、こ
れらの円筒部は下流になるにしたがってその内径が順次
に小さくなっている。各円筒部４ａ〜４ｃは、炉内ガス
流速が１００〜５００ｍ／秒、好ましくは１５０〜４０
０ｍ／秒の範囲内になるような直径を持ち、かつ円筒部
４ａ及び４ｂは、いずれもその内部を流れるガス流速が
それぞれ少なくとも２ミリ秒、好ましくは５ミリ秒以上
の滞留時間が得られる炉軸方向の長さを持っている。

【００２６】第２反応帯域４には、原料炭化水素ノズル
６ａ〜６ｉが、複数段に設けられており、かつ各段のノ
ズルは図２に示すように左右一対のノズルによって構成
されている。各ノズル６ａ〜６ｉは、いずれも炉軸を横
切る方向に原料炭化水素を噴射できるように構成されて
いる。そして、原料炭化水素の一部は、最初に上流の円
筒部４ａ又は４ｂ内に設けられたノズルから供給され、
残りの原料炭化水素はそれより下流の円筒部４ｂ及び／
又は４ｃ内にも設けられたノズルから供給される。なお
、図１に示された製造炉における第１反応帯域３と第２
反応帯域４との境界は厳格な意味での境界を意味するも
のでない。すなわち、その境界はこの製造炉を使用して
実際に操業する態様によって移動するものである。換言
すれば、この製造炉に最初に原料炭化水素を導入したノ
ズルより上流が第１反応帯域となり、該ノズルより下流
が第２反応帯域４となるのである。

【００２７】最上流の円筒部４ａ内に最初の原料炭化水
素が供給される場合には、その供給ノズルは供給された
原料炭化水素の該円筒部４ａ内における滞留時間が２ミ
リ秒以上になるような位置にあるノズルを選択するのが
望ましい。原料炭化水素は、円筒部４ａ内においてその
上流と下流との２箇所以上に分割して供給することも可
能である。また、次の円筒部４ｂ内に最初の原料炭化水
素が供給される場合にも、上記と同様に、該円筒部４ｂ
内における滞留時間が２ミリ秒以上になるような位置に
あるノズルを選択するのが望ましく、また原料炭化水素
は、円筒部４ｂ内において、上流と下流との２箇所以上
に分割して供給することも可能である。

【００２８】次に、下流の円筒部としての円筒部４ｂ及
び／又は４ｃ内における原料炭化水素の供給ノズルは、
円筒部４ａ又は４ｂ内において最初に炭化水素を供給し
たノズルから、ガス滞留時間差で１〜５ミリ秒、好まし
くは２〜４ミリ秒の範囲内に位置するノズルを選択する
のが望ましい。このようなガス流に対して位置の異なる
少なくとも２箇所から原料炭化水素を分割供給すること
によって、生成カーボンブラックの凝集体径に影響を与
えずに、ストラクチャーバランスのみを効果的に制御で
きる。原料炭化水素の分割供給は、通常、２段以上、好
ましくは２〜５段である。

【００２９】円筒部４内において原料炭化水素を供給す
るノズルの噴霧角は、その最上流部に供給するノズルの
場合には可能な限り広角にするのが望ましく，通常３０
°以上、好ましくは６０°以上である。

【００３０】このようにして、第２反応帯域４において
高温燃焼ガス流に原料炭化水素を導入して、カーボンブ
ラック生成反応を行なわせて得られた反応生成物は、最
小径の円筒部４ｃを経て第３反応帯域５に導入され、こ
こで反応停止用水スプレー７ａ及び／又は７ｂより噴射
される水によって急冷して反応を停止したのち、図示さ
れていないサイクロン、バッグフイルターなどの捕集装
置に導入され、カーボンブラックが捕集・回収される。

【００３１】以上の図１及び図２に示したカーボンブラ
ック製造炉は、本発明で使用できる製造炉の一例であり
、この製造炉は種々の態様のものに変更できるのは勿論
である。特に、第２反応帯域における円筒部の数、各円
筒部の径、原料炭化水素ノズルの数等は、製造しようと
するカーボンブラックの所望の特性等に応じて適宜に変
更することができる。

【００３２】また、添付の図３は、従来のファーネス法
カーボンブラック製造炉の一例を示す要部縦断概略図で
あり、後述の比較例はこの製造炉を用いてカーボンブラ
ックを製造した。

【００３３】

【実施例】以下に、実施例及び比較例をあげて詳述する
。これらの例に記載のカーボンブラックの物性は、下記
の試験方法によった。

【００３４】■　　よう素吸着量 ＪＩＳ　　Ｋ６２２１−１９８２に準拠する。 ■　　ＤＢＰ吸油量 ＪＩＳ　　Ｋ６２２１−１９８２に準拠する。

【００３５】■　　圧縮ＤＢＰ吸油量 試料２５ｇをシリンダーに入れ、ピストンを差込み、油
圧プレスで２４０００ｐｓｉ（１６８７ｋｇ／ｃｍ２　
）の圧力を５秒間加える。その加圧後試料を取出し、１
０００μｍの篩に移し、カーボン塊をほぐして篩を通過
させる。この操作を４回繰返して処理した試料について
、ＪＩＳ　　Ｋ６２２１−１９８２に準拠して、ＤＢＰ
吸油量を測定し、圧縮ＤＢＰ吸油量とする。

【００３６】■　　粒子径及び粒子径分布試料カーボン
ブラックをクロロホルムに投入し、２００ｋＨｚの超音
波を２０分間照射し分散させたのち、分散試料を支持膜
に固定する。これを電子顕微鏡で観察し、算術平均によ
る粒子径と標準偏差を算出し、Å（オングストローム）
で表示する。

【００３７】■　　凝集体径及び凝集体径分布若干量の
分散剤を加えた２０％エタノール水溶液中に５ｍｇのカ
ーボンブラックを加え、超音波処理して完全に分散させ
る。スピン液（水）１０ｍｌを注加した回転デイスクを
８０００ｒｐｍに設定し、上記の分散液０．５ｍｌを注
入する。光電法により検出した濁度を時間に対するヒス
トグラムとして記録し、これより得られた頻度分布曲線
の最多頻度粒径を凝集体径（Ｄｍｏｄ）、また頻度分布
曲線の半径巾を凝集体径分布（Ｄ１／２　）としてｍμ
で表わす。

【００３８】実施例１ この実施例１では、添付の図１及び図２に示したカーボ
ンブラック製造炉を用いてカーボンブラックの製造を行
なったが、同カーボンブラック製造炉の主要部の寸法は
下記のとおりであった。 　　第１反応帯域３ 　　　　長さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　１５００ｍｍ　　　　内側最大直径　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　１４００ｍｍ　　第２反
応帯域４ 　　　　長さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　２０００ｍｍ　　　　異径円筒部の数　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３個　　　　
円筒部４ａの直径　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２５
０ｍｍ　　　　円筒部４ａの長さ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　５００ｍｍ　　　　円筒部４ｂの直径　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　２００ｍｍ　　　　円筒部４
ｂの長さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　１０００ｍｍ　　
　　使用した上流側炭化水素ノズル　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６ｆ，６ｆ　
　　　円筒部４ｃの長さ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　５００ｍｍ　　　　円筒部４ｃの直径　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１５０ｍｍ　　　　使用した下流側炭
化水素ノズル　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　６ｉ，６ｉ　　第３反応帯域５ 　　　　内径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　４００ｍｍ　　　　使用した水スプレ
ー　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７ａ

【００
３９】すなわち、上記のカーボンブラック製造炉と、下
記の燃料及び原料炭化水素とを使用し、かつ表１に示す
製造条件を用いてカーボンブラック製造した。 　　燃料： 　　　　燃料の種類　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　重油　　　　比重（１５０℃）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　０．９９　　　　
炭素分（重量％）　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
８５．５　　　　水素分（重量％）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１０．３　　原料炭化水素： 　　　　原料炭化水素の種類　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　クレオ
ソート油　　　　比重（１５０℃）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１．１０　　　　炭素分（重量％）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　９０．５　　　　水
素分（重量％）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　６．３得られたカーボンブラックの物性及び収率は表
３に示すとおりであった。

【００４０】実施例２ 表１に示すように、実施例１と較べて上流側の原料導入
量を減らし、かつその代わりに下流側の原料導入量を増
加させ、そのほかは実施例１と同様にしてカーボンブラ
ックを製造した。

【００４１】この実施例における下流側の原料導入量を
増加させる目的は、炉内ガス流速の大きい箇所に多量の
原料炭化水素を導入することにより、圧縮ＤＢＰ吸油量
／ＤＢＰ吸油量を低下させるにある。また、この例は、
上流側に導入した原料と下流側に導入した原料との第２
反応帯域滞留時間差を４ミリ秒以下におさえることによ
り凝集体径のＤｍｏｄを変化させないようにした例であ
る（実際の上記の原料炭化水素の滞留時間差は３．６ミ
リ秒であった。）。その結果は、表３からわかるように
、実施例１で得られたカーボンブラックと比較して、Ｄ
ｍｏｄがほぼ同一であるのに、圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢ
Ｐ吸油量を大きく低下させることができた。

【００４２】実施例３ 表１に示すように、上流側の原料導入ノズルを実施例２
の場合よりも上流に変更し、したがって上流側に導入し
た原料の第２反応帯域滞留時間を長くした。この場合に
は、上下側原料の第２反応帯域の滞留時間差が大きくな
ったので、表３に示すように、実施例２の場合に較べて
、圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量が殆んど同じである
のに、Ｄｍｏｄの著しく大きいカーボンブラックを製造
することができた。

【００４３】

【表１】

【００４４】比較例１及び２ 比較例は、添付の図３に示す従来のカーボンブラック製
造炉を使用して、表２に示す製造条件でカーボンブラッ
クを製造した。そのカーボンブラック製造炉の主要部の
寸法等は下記のとおりであった。 　　第１反応帯域１０ 　　　　長さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　１２００ｍｍ　　　　内側最大直径　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　１４００ｍｍ　　第２反
応帯域１１ 　　　　長さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　２８００ｍｍ　　　　内側最大直径　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　１４００ｍｍ　　　　内
側最小直径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
７０ｍｍ　　第３反応帯域１２ 　　　　内径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　４００ｍｍ　　　　使用した水スプレ
ー１４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　１本

【００４５
】その場合の原料炭化水素は、比較例１ではノズル１３
ｃより導入し、比較例２ではノズル１３ａより導入した
。得られたカーボンブラックの物性は表３に示すとおり
であった。

【００４６】

【表２】

【００４７】上記の各実施例及び各比較例で得られたカ
ーボンブラックの物性及び収率を表３にまとめて示す。

【００４８】

【表３】

【００４９】表２及び表３における比較例１と比較例２
との対比から明らかなように、従来の円錐形状の第２反
応帯域において原料炭化水素の導入点を変更しても、原
料の炉内滞留時間及び炉内ガス流速も同時に変化してし
まうために、圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量と凝集体
径との両方も変化してしまって、それらを独立して制御
することができない。

【００５０】これに対し、表１及び表３の実施例１〜３
相互の対比から明らかなように、本発明においては、上
流側原料導入ノズル位置及び上流側と下流側の原料導入
割合を変更することにより、圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ
吸油量、及び凝集体径を独立して制御することができる
。

【００５１】また、比較例１及び２は、反応帯域の形状
が円錐形であるために、同一流速で２ミリ秒以上の滞留
時間を保持することができないので、カーボンブラック
収率が低いが、実施例では反応帯域が内径の相互に異な
る二つ以上の空筒部が連結した構造に構成されているか
ら、同一流速で２ミリ秒以上の滞留時間を容易に保つこ
とができないので、凝集体径の小さいカーボンブラック
を収率よく製造することができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、生成カーボンブラック
の物性、特に圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量、及び凝
集体径を所望の値に巾広く制御することができ、用途に
応じた種々の物性を有するカーボンブラックを、高収率
に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の実施に使用されるカーボン
ブラック製造炉の一例を示す要部縦断概略図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面概略図である。

【図３】従来のファーネス法カーボンブラック製造炉の
一例を示す要部縦断概略図である。

【符号の説明】

１　　　　本発明で用いるカーボンブラック製造炉の本
体２　　　　従来のカーボンブラック製造炉の本体３，
１０　　　　第１反応帯域 ４，１１　　　　第２反応帯域 ５，１２　　　　第３反応帯域 ４ａ〜４ｃ　　　　円筒部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　酸素含有ガスと燃料との混合物を燃焼
   させて高温ガス流を得る第１反応帯域、第１反応帯域で
   得られた高温ガス流に原料炭化水素を供給して反応させ
   る第２反応帯域、及び第２反応帯域からの混合ガスに冷
   却水をスプレーして反応を停止させる第３反応帯域を備
   えた横型カーボンブラック製造炉を用いてカーボンブラ
   ックを製造する方法において、第２反応帯域を内径が相
   互に異なる２個以上の円筒部が連結した構造を有する空
   筒に構成し、原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給さ
   れる上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくと
   も２個所に分割供給し、かつそれにより該各円筒部内を
   通過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒の範囲内にお
   いて相互に変化させることを特徴とするカーボンブラッ
   クの製造方法。
2. 【請求項２】　　原料炭化水素が最初に供給される上流
   の円筒部内のガス流速が１００〜２００ｍ／秒であり、
   かつ該円筒部内のガス滞留時間が２ミリ秒以上である請
   求項１に記載のカーボンブラックの製造方法。