JPH0651848B2 - 大表面積のカ−ボンブラツクの製法及び流体導入装置 - Google Patents

大表面積のカ−ボンブラツクの製法及び流体導入装置

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JPH0651848B2
JPH0651848B2 JP61267902A JP26790286A JPH0651848B2 JP H0651848 B2 JPH0651848 B2 JP H0651848B2 JP 61267902 A JP61267902 A JP 61267902A JP 26790286 A JP26790286 A JP 26790286A JP H0651848 B2 JPH0651848 B2 JP H0651848B2
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ジ−テイエン チエン ポール
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ドウグサ アクチエンゲゼルシヤフト
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44Carbon
    • C09C1/48Carbon black
    • C09C1/50Furnace black ; Preparation thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はカーボンブラツクの製造に関する。1つの観点
においては、本発明は大表面積のカーボンブラツクの製
法に関する。本発明は、特に、大表面積のカーボンブラ
ツクの製法において、供給流と燃焼流とを急速混合する
ための方法に関する。
発明が解決しようとする問題 小さな粒子状のカーボンブラツクを製造するためには、
供給流と燃焼流とを急速混合することが本質的なことで
ある。しかしながら、カーボンブラツクの反応炉の寸法
が増加すると、供給流入流が不変のままである限り、供
給流と燃焼流とが混合される速さは低下する。この混合
速度の低下の原因は主として反応炉の寸法増加とともに
渦の寸法が増加することになり、このことは混合時間を
増加させることになる。従つて、反応炉の寸法が増加す
ると、混合時間を減少させるために、付加的な乱流をつ
くり出すことが必要となる。
混合時間を減少させることによつて、カーボンブラツク
製品の表面積を増加させることができる。カーボンブラ
ツクの価格はカーボンブラツクの表面積に基づいてい
て、製造されるカーボンブラツクの量は単に原料の入力
率に依存しているので、大表面積のカーボンブラツクを
大量に製造することが重要になる。
問題点を解決するための手段 従つて、本発明の目的は大表面積のカーボンブラツクを
製造することにある。本発明の他の目的は大型の反応炉
の中で速い混合速度をつくり出すことにある。本発明の
他の目的は渦の寸法を減らし、従つて、付加的な乱流を
つくり出すことにある。本発明の他の目的は以下の説明
から明らかになるであろう。
発明の要約 本発明によると、少なくとも1つのカーボンブラツク供
給材料の流れと、燃焼ガスを含む少なくとも1つの流れ
からなる流体をカーボンブラツク反応炉の予燃焼領域の
中へ注入する大表面積のカーボンブラツクの製法におい
て、前記流体の内の1つを、前記反応炉の中心線と同心
的な第1配管ノズルを通して、軸方向の流れとして注入
し、前記流体の残りを、前記第1配管ノズルと同心的で
かつそれを取囲んだ複数個の配管ノズルによつて形成さ
れた環状部を通して注入することと、燃焼状態になつて
大表面積のカーボンブラツクを形成するために、乱流を
つくり出し、十分に急速に流れを混合するために、各々
の流れが各々の隣接流とは十分に異なり且つ15.2m
/秒(50フィート毎秒)から519m/秒(1700
フィート毎秒)の範囲内にある流速を有するように、半
径方向において隣接した軸方向の流れを提供するため
に、前に第1配管ノズルと前記環状部とを流れる流体の
流速を制御することとを含むことを特徴とする大表面積
のカーボンブラツクの製法が提供される。
本発明の好的実施例においては、各々の流れの流速は、
各々の隣接流の流速より速くなるか、あるいは各々の隣
接流の流速より遅くなるように制御される。流体の流速
のパターンを画定することは、第1配管ノズルからの流
速を隣接する環状部からの流速よりも速く設定するか、
あるいは隣接する環状部からの流速よりも遅く設定する
ことによつて可能である。好ましくは、特に、供給材料
を予燃焼領域へ入れるために第1配管ノズルを用いる時
には、第1配管ノズルからの流速は隣接する環状部から
の流速よりも遅くなるであろう。
本発明のさらに他の実施例においては、少なくとも1つ
の流体が最も外側の軸方向流の外部において予燃焼領域
の部分の中へ接線方向に注入され、前記接線方向の流れ
は前記最も外側の軸方向流の流速とは十分に異なつた軸
方向の流速成分を有していて、乱流をつくり出す大表面
積のカーボンブラツクを製法することである。本発明の
最も好ましい実施例においては、第1配管ノズルと、3
つの環状部と、2つの半径方向に反対側になつた1対の
接線方向のノズルとを通つて、予燃焼領域の中へ入る流
れが存在するであろう。
本発明の実施例においては、供給材料と燃焼ガスとをカ
ーボンブラツク反応炉へ供給する供給管が第1注入流を
提供し、これはその注入流よりも速くあるいは遅く移動
する第2軸流によつて取囲まれ、前記第2軸流は第3軸
流によつて取囲まれ、この第3軸流は各々の流れの軸方
向流速が全ての隣接する流れの流速とは異なるような軸
方向成分を有した接線方向の流れによつて取囲まれてい
る。前記第1注入流は好ましくは第1軸流より遅く移動
し、前記接線方向の流れの軸方向成分もまた最も外側で
高速で移動する流れよりも遅く移動する。これによつて
カーボンブラツク反応炉の重要な混合領域において、低
速流、高速流、低速流、高速流及び低速流の速度パター
ンが形成される。隣接流間の速度が異なることによつ
て、多数の小さな渦が生じ、望ましい急速混合効果が得
られる。
この方法は、もちろん、本発明において望ましい効果を
つくり出すために、速度の異なつた、より多数のあるい
はより少数の流れを有していてもよい。好ましい実施例
においては、どの流れであつても供給材料油を供給する
ことができるが、第1注入流が反応炉への供給材料油と
なる。
実施例 図面を参照すると、好適実施例においては、カーボンブ
ラツク反応炉10は予燃焼領域32と、燃焼領域34
と、反応領域36と、抑制領域45と、反応を停止させ
るための抑制流体を供給するための抑制管44と、カー
ボンブラツク収集装置(図示せず)へ排煙するための開
口47とを有している。
炭化水素の供給材料油が低速度で配管12、弁56を通
つて配管ノズル1の中へ、また反応炉10の予燃焼領域
32の中へ供給されて第1注入流20を形成し、空気が
比較的高速度で配管14、弁54を通つて、配管ノズル
2と配管ノズル1との間の環状部の中へ供給されて、第
一高速軸流22を形成し、また空気が低速度で配管16
と弁58を通つて配管ノズル3と配管ノズル2との間の
環状部の中へ供給されて、低速軸流24を形成し、また
空気が高速度で配管18と弁52を通つて配管ノズル4
と配管ノズル3との間の環状部の中へ供給され、予燃焼
領域32の中で第二の高速軸流26を形成し、前記高速
度の空気は、配管60を通つて配管14及び18へ供給
され、制御配管42,46,48,50は流量制御器4
0からの制御信号を弁52,54,56,58へ提供し
必要な速度を得、接線方向の開口28は低速度の接線方
向の空気を提供し、接線方向の開口30は低速度の燃焼
ガスを提供する。ノズル28,30からの低速度の接線
方向の流れは高速軸流26を取り囲む。配管ノズル1か
ら出た第1の注入流20を取り囲んだ一連の流れは、低
速流、高速流、低速流、高速流、及び低速流のパターン
を形成し、これらは互いに他と対面し、小さな渦42を
形成し、急速混合効果を与え、従つて、反応炉10の燃
焼領域34及びベンチユリ35に入る全ての流れは反応
領域36の中へ入る前に十分混合され、大きな表面積を
有したカーボンブラツクを生産するために用いられる。
混合流の中の有効な流体はこれらの流体から選択するこ
とができ、それらは通常のカーボンブラツクの反応のプ
ロセスにおいて用いることができる。幾つかの代表的な
流体は、空気と、燃料と、蒸気、及び希ガスとからな
る。流体のあらゆる組み合わせは、供給材料油及び燃焼
を維持するための十分な流体、即ち、空気と燃料が存在
する限り用いることができる。
ここで説明したように、供給材料管は軸方向速度で移動
している軸流を流すことによつて半径方向において連続
的に取囲まれており、各々の流れがあらゆる隣接の流れ
より速いか、あるいはあらゆる隣接の流れより遅いかに
なるように制御される。取囲んでいる流れの速度の領域
は一般に範囲が広く、反応炉のタイプや、プロセスの状
態、あるいは望みとするカーボンブラツクの寸法及び分
布に対して適応するように変更することができる。
本発明によると、混合効果をつくり出すために隣接流度
の速度に差をもたせることだけではなく、流体速のパタ
ーンを維持して、各々の流体がそれ自身の両側における
隣接流体の速度より遅くするか、あるいは隣接流体の速
度より速くすることによつて混合を最大にすることもま
た重要である。中心流(第1注入流)と半径方向におい
て連続した流れの最も外側の流れとは、流体速度の全体
的な調和パターンを維持するような速度に制御しなけれ
ばならない。
本発明の重要な観点においては、各々の半径方向に連続
した流れの流体速度の間に十分な差をもたせて、流れの
境界面において剪断力を発生させることについて特に記
述しなければならない。隣接流の流体速度の差は、少な
くとも4つの流れを用いるプロセスにおいては、低速流
がその半径方向内側及び外側においてより速い流れを有
するようなパターンを用いることによつて最も有効的に
用いられ、また同様に、高速流は低速流の間に位置させ
ることによつて最も有効的に利用することができる。1
つの流れの一方の側が低速流になつていて、他方の側が
高速流になつているようなパターンに比較した場合の利
点は、実際使用の場合、特に利用される流れの全数が4
あるいはそれ以上の場合には容易に明らかになる。
流速を調製させる必要がなく、従つて、非隣接流の数の
多さに対して選定された単一の“高速度”と単一の“低
速度”とが存在するだけである。隣接流に対する最適流
速の範囲は、生産しようとする表面積に依存するのであ
ろう。好ましくは、高速流は隣接の低速流よりも少なく
とも100%以上の軸方向流速を有している。流速は約
50フイート毎秒(15.2m毎秒)から約1700フ
イート毎秒(519m毎秒)に亘つて変化することがで
き、好ましくは約100フイート毎秒(30.5m毎
秒)から約1100フイート毎秒(335m毎秒)に亘
つて変化するが、隣接流の流速の軸方向成分間の差は、
乱流をつくり出し、流れの十分な急速混合を行い、表面
積の大きなカーボンブラツクを形成する範囲内に入らな
ければならない。
以下は本プロセスにおいて有効な代表的なカーボンブラ
ツク反応炉の寸法である。
以下は本発明プロセスを用いた場合の予想結果及び収率
を示す計算例である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1つの実施例を説明するカーボンブラ
ツクの反応炉の断面図である。 図において、 1……第1配管ノズル 2,3,4……その他の配管ノズル 10……カーボンブラツク反応炉 32……予燃焼領域 40……流速制御装置 である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも1つのカーボンブラック供給材
    料の流れと、燃焼ガスを含む少なくとも1つの流れとか
    らなる流体をカーボンブラック反応炉の予燃焼領域の中
    へ注入する大表面積のカーボンブラックの製法におい
    て、 (a)前記流体の内の1つを、前記反応炉の中心線と同心
    的な第1配管ノズルを通して、軸方向の流れとして注入
    し、前記流体の残りを、前記第1配管ノズルと同心的で
    かつそれを取囲んだ複数個の配管ノズルによって形成さ
    れた環状部を通して注入することと、 (b)燃焼状態になって大表面積のカーボンブラックを形
    成するために、乱流をつくり出し、十分に急速に流れを
    混合するために、各々の流れが各各の隣接流とは十分に
    異なり且つ15.2m/秒(50フィート毎秒)から5
    19m/秒(1700フィート毎秒)の範囲内にある流
    速を有するように、半径方向において隣接した軸方向の
    流れを提供するために、前記第1配管ノズルと前記環状
    部とを流れる流体の流速を制御することとを含むことを
    特徴とする大表面積のカーボンブラックの製法。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の製法におい
    て、前記第1配管ノズルからの流速はその隣接環状部か
    らの流速よりも遅い大表面積のカーボンブラックの製
    法。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項から第2項までのい
    ずれか一項に記載の製法において、3つの環状部が存在
    する大表面積のカーボンブラックの製法。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項から第3項までのい
    ずれか一項に記載の製法において、少なくとも1つの流
    体が最も外側の軸方向流の外部において予燃焼領域の部
    分の中へ接線方向に注入され、前記接線方向の流れは前
    記最も外側の軸方向流の流速とは十分に異なった軸方向
    の流速成分を有していて、乱流をつくり出す大表面積の
    カーボンブラックの製法。
JP61267902A 1986-02-11 1986-11-12 大表面積のカ−ボンブラツクの製法及び流体導入装置 Expired - Lifetime JPH0651848B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/828,418 US4729885A (en) 1986-02-11 1986-02-11 High mixing reactor process
US828418 1997-03-28

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Publication Number Publication Date
JPS62185762A JPS62185762A (ja) 1987-08-14
JPH0651848B2 true JPH0651848B2 (ja) 1994-07-06

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US (1) US4729885A (ja)
EP (1) EP0232461B1 (ja)
JP (1) JPH0651848B2 (ja)
DE (1) DE3675006D1 (ja)
ES (1) ES2019273B3 (ja)
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