JPH0564186B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、充填材料、補強材料、導電材料並び
に着色顔料などの多くの用途を有するフアーネス
法によるカーボンブラツクの製造に関する。 さらに詳しくは、特に用途を限定するものでは
ないが、塗料、樹脂並びにゴム等に配合して優れ
た導電性を示す、表面積の大きいカーボンブラツ
クを製造する方法に関する。 〔従来の技術〕 一般的なフアーネス法によるカーボンブラツク
は燃料炭化水素と空気又は酸素等の支燃ガスを混
合し、燃焼させた高温ガス域に原料炭化水素を噴
霧し、原料炭化水素を熱分解及びまたは不完全燃
焼させて製造する。 分解または不完全燃焼ガスに同伴された生成カ
ーボンブラツクは適当な手段で冷却され慣用的に
当業界で使用されている採集装置で採集される。 表面積の大きいカーボンブラツクの製造方法は
たとえば、原料炭化水素噴霧前の燃焼高温域に水
蒸気を導入する方法（特開昭56−24455号）、ある
いは原料炭化水素の噴霧流中に水を噴射する方法
（特公昭54−7634号）又は炭化水素噴霧前の燃焼
高温域にカルシウム、バリウム及びストロンチウ
ムより成る群から選択した金属塩を導入し、カー
ボンブラツクの表面積を増大させる方法（特開昭
57−195162号）が知られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、特開昭56−24455号又は特公昭
54−7634号に開示されている方法ではカーボンブ
ラツク粒子を生成するために必要な高温域に水蒸
気を導入するため水蒸気と炉内温度との熱容量の
差により、炉内の温度降下か生じるため粒子生成
に必要な温度が得られにくいことに加えて、カー
ボンブラツクの基本形態の調節が困難であり、
又、特開昭57−195162号に記載されている方法で
は、生成したカーボンブラツク中に親水性灰分が
増大し、使用分野によつては樹脂やゴムに配合し
た場合、高温多湿の雰囲気に於いて、灰分が樹脂
並びにゴムの表面に析出し、商品価値を著しく低
下する等の問題点があつた。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者らは上記の問題点を解決すべ
く鋭意検討した結果、カーボンブラツクの基本形
態が形成された後に、表面積を大きくするための
賦活剤を導入し、特定の滞留時間で処理すること
によつて、任意のカーボンブラツクの基本構造を
有し、大きい表面積を有するカーボンブラツクを
得ることが出来る事を見出して、本発明に到達し
た。 すなわち、本発明の目的は、優れた導電性を示
す、表面積の大きいカーボンブラツクを製造する
方法を提供するもので、この目的は燃料炭化水素
と酸素含有ガスとを混合して燃焼高温ガス流を形
成される第１帯域と、引き続き得られた燃焼高温
ガス流に原料炭化水素を混合してカーボンブラツ
クを形成させる第２帯域と、第２帯域に引き続い
た下流部であつて、得られたカーボンブラツクを
賦活剤と接触させて賦活する第３帯域からなる帯
域でカーボンブラツクを製造する方法に於いて、
第３帯域に賦活剤として水蒸気を導入することに
より達成される。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明において、カーボンブラツク形態すなわ
ち、基本的な粒子径とストラクチヤーを有し、か
つ調節された表面積を有するカーボンブラツクを
製造するためには、まず、燃料用炭化水素と酸素
含有カスとを混合し、燃焼高温ガス流を形成する
第１帯域と、第１帯域の下流部であつて、得られ
た燃焼高温ガス流に併流又は横方向に設けたバー
ナーから原料炭化水素を噴霧導入し、原料炭化水
素を熱分解及び／または不完全燃焼させてカーボ
ンブラツクを生成する第２帯域とが必要である。 第２帯域では供給した原料炭化水素が十分に熱
分解及び／または不完全燃焼され、カーボンブラ
ツクとしての基本的形態である粒子径とストラク
チヤー並びにそれらの分布が形成される。 該第２帯域にはカーボンブラツクの基本形態で
ある粒子径又はストラクチヤー等を高温ガスの温
度や添加剤の添加量以外の変更要因として重要で
あるカーボンブラツク生成時での高温ガス流の攪
乱を活発とするために、第２帯域には単孔板又は
多孔板あるいはベンチユリー管等の攪乱域を設置
してもよい。 又第２帯域を変化させるために、原料炭化水素
注入口の位置並びに噴霧角度を変更してもよい。 この様にして、カーボンブラツクの基本形態の
整つたカーボンブラツクは高温ガス流に同伴され
ながら、第２帯域の下流部である第３帯域に移送
される。 第３帯域だは第２帯域で得られたカーボンブラ
ツクの表面積を大きくするための賦活反応とその
停止が行なわれる。すなわち、本発明において、
第３帯域とは賦活剤の供給位置から賦活反応を停
止するための冷却水の供給位置までの帯域であ
る。 賦活剤としては水蒸気が用いられる。 賦活剤は直接加熱水蒸気又は水の状態で導入す
ることができる。 第３帯域には賦活剤の導入による該帯域の温度
降下を防ぐために補助燃料炭化水素と、それを燃
焼させるための酸素含有ガスを混合燃焼させ、得
られた高温ガスを補助加熱用高温ガス供給ノズル
より第３帯域に導入する。 該帯域に於ける賦活剤の導入量は単位時間当
り、第３帯域に導入されるガス量、すなわち具体
的には第１帯域及び第２帯域で形成されたガス
と、第３帯域に導入される補助加熱用高温ガス及
び賦活剤（水蒸気）との総和、に対して５〜
50vol％の範囲、好ましくは10〜45vol％である。
5vol％未満では表面積を大きくする効果が少なく
50vol％以上では賦活剤量と該賦活剤を昇温する
ための補助加熱用高温ガスを含めて総ガス量が多
くなり、これに伴い第３帯域でのカーボンブラツ
クの滞留時間が短くなり、かえつて賦活度を低下
させてしまうこと、更には、総排ガス量が多くな
りカーボンブラツクの分離回収装置等の能力を増
強する必要があるなどの支障を生じる。 第３帯域に於ける温度は1200〜1800℃、好まし
くは1300〜1700℃である。 1200℃未満では表面積の増大が小さく1800℃以
上では反応が激しく、カーボンブラツクの生成収
率が低下するので好ましくない。 第３帯域におけるカーボンブラツクの滞留時間
は0.1〜３秒、好ましくは0.8〜２秒である。 滞留時間が0.1秒より短ければ、表面積の増大
効果が小さく、また３秒より長ければカーボンブ
ラツクの生成収率が低下するので好ましくない。 なお、滞留時間は賦活剤導入時点から、第３帯
域の後流部に設けられた冷却水導入ノズルによ
り、水を噴霧する時点までの時間をいう。 冷却水導入ノズルは第３帯域の後流部に適当間
隔を設けて設置した該ノズル挿入口より挿入でき
るようにしておけば該ノズルの位置を変えること
により滞留時間を変更することができる。 また冷却水導入ノズルを第３帯域の後流部に複
数個設置してもよいが、その場合には滞留時間を
賦活剤導入時点に最も近い冷却水導入ノズルから
水が噴霧される時点までの時間とする。 このようにして得られたカーボンブラツクは反
応に供したガスと共に移動され、慣用の方法で冷
却、分離及び回収の各工程を経て収集される。例
えば排ガス中からのカーボンブラツクの分離はサ
イクロン、アグロメレーター、バツクフイルター
またはそれらの組合せのような慣用の方法により
容易に行なうことができる。 本発明のカーボンブラツクの製法に使用される
第１帯域並びに第３帯域に於ける燃焼高温ガス流
の調製は、ガス状または液体の燃料炭化水素と酸
素含有ガスとして空気、酸素、又はそれらの混合
物と混合し、燃焼させることにより行なわれる。
燃料炭化水素としては、水素、一酸化炭素、メタ
ン、天然ガス、石炭ガス、石油ガス並びに灯油、
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液
体燃料が好適に使用される。 又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、アントラセン等の芳
香族炭化水素、クレオソート油、アントラセン
油、カルボン酸油等の石炭系炭化水素やエチレン
ヘビーエンドオイル、FCCオイル等の石油系重
質油やアセチレン系不飽和炭化水素、エチレン、
プロピレンなどのエチレン系炭化水素、ペンタ
ン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素などが好適に使
用される。 〔発明の効果〕 本発明において、カーボンブラツクの基本形態
が形成された後にカーボンブラツクが懸濁した熱
ガス中に賦活剤として水蒸気を導入することによ
り、塗料、樹脂、又はゴム等に配合した場合、優
れた導電性を示す高表面積カーボンブラツクを工
業的に有利に製造することができる。 〔実施例〕 次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。 実施例 １〜10 第１図に示す構造のカーボンブラツク製造炉を
用い、該炉の第１帯域に第３表に示す燃料炭化水
素を190Nm³／hrと燃焼用空気1000Nm³／hrとを
供給して燃焼させ、得られた燃焼高温ガス流の中
に原料炭化水素供給ノズル１から第２表に示す原
料炭化水素を第１表に示す割合で供給し、第２帯
域でカーボンブラツク粒子を生成させた。次いで
第３帯域では賦活剤導入ノズル４から第１表に示
す割合の水蒸気、補助燃料炭化水素（第３表参
照）及び酸素含有ガスを第３帯域に導入し、第２
帯域で生成したカーボンブラツクを第１表に示す
温度及び滞留時間に保持して賦活処理を行った。
滞留時間は第１冷却水導入ノズル５の位置を変更
することにより行つた。第１冷却水導入ノズル５
及び第２冷却水導入ノズル６より冷却水を噴霧す
ることによつて冷却されたカーボンブラツクはサ
イクロンとバツクフイルターで捕集し、粒子径、
表面積及び吸油量を測定した。得られた結果を第
１表に示す。 比較例 １〜３ 第３帯域に水蒸気、補助燃料炭化水素及び酸素
含有ガスを供給しないこと以外は実施例と同様の
条件（第１表参照）でカーボンブラツクを製造し
た。得られたカーボンブラツクの物性を測定し、
その結果を第１表に示す。

【表】

【表】

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる装置の一例の説明図で
ある。 １……原料炭化水素供給ノズル、２……燃料炭
化水素噴霧ノズル、３……酸素含有ガス供給ノズ
ル、４……賦活剤導入ノズル、５……第１冷却水
導入ノズル、６……第２冷却水導入ノズル、７…
…補助加熱用高温ガス供給ノズル、８……第１帯
域、９……第２帯域、１０……第３帯域、１１…
…チヨーク、１２……煙道。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料炭化水素と酸素含有ガスとを混合して燃
   焼高温ガス流を形成させる第１帯域と、引き続き
   得られた燃焼高温ガス流に原料炭化水素を混合し
   てカーボンブラツクを形成させる第２帯域と、第
   ２帯域に引き続いた下流部であつて、得られたカ
   ーボンブラツクを賦活剤と接触させて賦活する第
   ３帯域からなる帯域でカーボンブラツクを製造す
   る方法に於いて、第３帯域に賦活剤として水蒸気
   を導入することを特徴とするカーボンブラツクの
   製造方法。 ２ 水蒸気の導入量が単位時間当りの第３帯域に
   導入されるガス量に対し５〜50容量％であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 第３帯域の温度が1200〜1800℃であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の方法。 ４ 第３帯域におけるカーボンブラツクの滞留時
   間が0.1〜３秒であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１〜３項の何れかに記載の方法。