JPH09241528A - Process and apparatus for production carbon black - Google Patents

Process and apparatus for production carbon black

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JPH09241528A
JPH09241528A JP7327296A JP7327296A JPH09241528A JP H09241528 A JPH09241528 A JP H09241528A JP 7327296 A JP7327296 A JP 7327296A JP 7327296 A JP7327296 A JP 7327296A JP H09241528 A JPH09241528 A JP H09241528A
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JP
Japan
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raw material
carbon black
gas
hydrocarbon
carrier gas
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JP7327296A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Takizawa
泰広 滝沢
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Tokai Carbon Co Ltd
Original Assignee
Tokai Carbon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for efficiently producing carbon black in a high yield without producing carbon dioxide and provide an apparatus therefor. SOLUTION: In this process, a hydrocarbon feedstock which is liq. or solid at normal temp. is thermally vaporized, then introduced together with a carrier gas into an externally heated thermal decomposition oven kept in an oxygenfree atmosphere, and heated to a specified temp. to be thermally decomposed. This apparatus comprises a feed vaporizer 6 for thermally vaporizing a hydrocarbon feedstock which is liq. or solid at normal temp., a feed nozzle 12 for introducing the hydrocarbon vapor and a carrier gas into a thermal decomposition oven, an externally heated thermal decomposition oven 13 for thermally decomposing the introduced hydrocarbon vapor, a cooling pipe 18 for cooling the resultant thermal decomposition gas, and a separator 19 for separating carbon black from the decomposition gas.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高純度のカーボン
ブラックを高い生成収率で、能率良く製造することので
きるカーボンブラックの製造方法および製造装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon black production method and production apparatus capable of efficiently producing high-purity carbon black with a high production yield.

【0002】[0002]

【従来の技術】カーボンブラックの製造方法は、熱分解
法と不完全燃焼法とに大別され、熱分解法には天然ガス
を用いて加熱と熱分解を周期的に繰り返すサーマル法
と、アセチレンの熱分解が発熱反応であることを利用し
てアセチレンガスを連続的に熱分解するアセチレン法と
がある。
2. Description of the Related Art Carbon black production methods are roughly classified into a thermal decomposition method and an incomplete combustion method. The thermal decomposition method includes a thermal method in which heating and thermal decomposition are periodically repeated using natural gas, and an acetylene method. There is an acetylene method in which the acetylene gas is continuously pyrolyzed by utilizing the fact that the pyrolysis of is an exothermic reaction.

【0003】一方、不完全燃焼法は燃料を燃焼し、その
燃焼熱により原料炭化水素を熱分解してカーボンブラッ
クを生成させるもので、原料の種類によってガスファー
ネス法とオイルファーネス法とに分類されるが、現在で
はゴム用、カラー用カーボンブラックの大部分がオイル
ファーネス法により製造されている。
On the other hand, the incomplete combustion method burns fuel and thermally decomposes the raw material hydrocarbons by the combustion heat to produce carbon black. It is classified into a gas furnace method and an oil furnace method depending on the kind of the raw material. However, most of the carbon blacks for rubber and color are currently manufactured by the oil furnace method.

【0004】オイルファーネス法の基本的な製造システ
ムは、耐火煉瓦で内張りした円筒状の燃焼域、反応域お
よび反応停止域を同軸的に連設した反応炉を用い、燃焼
域で燃料用炭化水素を過剰の空気により燃焼させて高温
燃焼ガスを生成させ、この高温燃焼ガス流を引き続く反
応域に導き、反応域において高温燃焼ガス流中に原料炭
化水素油を導入し、原料油の一部を燃焼させるとともに
残部を熱分解してカーボンブラックを生成するものであ
る。生成したカーボンブラックを含有するガス流は炉後
部の反応停止域において急冷されて反応が終結し、最終
的に捕集工程で回収するプロセスからなっている。
A basic production system of the oil furnace method uses a reaction furnace in which a cylindrical combustion area lined with refractory bricks, a reaction area and a reaction stop area are coaxially connected, and hydrocarbons for fuel are used in the combustion area. Is combusted with excess air to generate high temperature combustion gas, and this high temperature combustion gas flow is guided to the subsequent reaction zone.In the reaction zone, the feed hydrocarbon oil is introduced into the high temperature combustion gas flow, and part of the feed oil is Carbon black is produced by burning and thermally decomposing the rest. The gas stream containing the produced carbon black is rapidly cooled in the reaction stop region at the rear of the furnace to terminate the reaction, and finally is collected in the collecting step.

【0005】上記プロセスにおいて、原料炭化水素油の
一部はカーボンブラックと水素に熱分解されると同時
に、一部は燃焼反応および分解反応により一酸化炭素、
二酸化炭素、水蒸気などが生成する。したがって、カー
ボンブラックに転化するのは原料炭化水素油の一部であ
り、一般的に原料炭化水素油中の炭素の40〜80%が
カーボンブラックに転化し、残部は一酸化炭素、二酸化
炭素、水蒸気などのほか微量のメタンやメチレンなどを
含むガス状燃焼生成物となる。これらのガス状燃焼生成
物はカーボンブラックを分離、捕集したのち多量の空気
により燃焼させ、二酸化炭素に変えて系外に放出してい
る。
In the above process, a part of the feedstock hydrocarbon oil is pyrolyzed into carbon black and hydrogen, and at the same time, a part of it is burned and decomposed into carbon monoxide,
Carbon dioxide, water vapor, etc. are generated. Therefore, it is a part of the feedstock hydrocarbon oil that is converted to carbon black, generally 40 to 80% of the carbon in the feedstock hydrocarbon oil is converted to carbon black, and the balance is carbon monoxide, carbon dioxide, It becomes a gaseous combustion product containing traces of methane and methylene as well as water vapor. These gaseous combustion products separate and collect carbon black, burn it with a large amount of air, convert it into carbon dioxide, and release it to the outside of the system.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このようにオイルファ
ーネス法は、原料炭化水素油中の炭素の一部がカーボン
ブラックに転化するものであるから、カーボンブラック
の生成収率が低いうえに地球環境保全の面で有害な二酸
化炭素を多量に放出する問題点がある。更に、生成した
カーボンブラックは多量のガス流中に含有されているの
で、その分離、捕集には大規模な装置が必要となり、製
造能率が低いという難点もある。
As described above, in the oil furnace method, since a part of carbon in the raw hydrocarbon oil is converted into carbon black, the production yield of carbon black is low and the global environment is low. There is a problem that a large amount of harmful carbon dioxide is released in terms of conservation. Further, since the produced carbon black is contained in a large amount of gas flow, a large-scale device is required for its separation and collection, and there is a drawback that the production efficiency is low.

【0007】本発明が目的とする課題は、上記問題点を
解消し、原料炭化水素を一酸化炭素や二酸化炭素などを
生成することなく、炭素、すなわちカーボンブラックと
水素とに分解することにより高い生成収率で、かつ高純
度のカーボンブラックを製造するとともに、副生するガ
ス状燃焼生成物の生成量を抑制して能率良くカーボンブ
ラックを製造することのできるカーボンブラックの製造
方法および製造装置を提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is solved by solving the above problems and by decomposing a raw material hydrocarbon into carbon, that is, carbon black and hydrogen, without producing carbon monoxide or carbon dioxide. A carbon black production method and production apparatus capable of producing carbon black with a high production yield and high purity and suppressing the production amount of a gaseous combustion product produced as a by-product to produce carbon black efficiently. To provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明によるカーボンブラックの製造方法は、常温
で液体または固体の炭化水素原料を加熱気化し、該気化
した炭化水素原料をキャリアガスとともに無酸素雰囲気
に保持された外熱式熱分解炉に導入し、所定温度に加熱
して熱分解させることを構成上の特徴とする。
A method for producing carbon black according to the present invention for solving the above-mentioned problems is a method of heating and vaporizing a liquid or solid hydrocarbon raw material at room temperature, and using the vaporized hydrocarbon raw material as a carrier gas. Along with this, it is structurally characterized in that it is introduced into an external heat type pyrolysis furnace held in an oxygen-free atmosphere and heated to a predetermined temperature for pyrolysis.

【0009】また、その製造装置は、常温で液体または
固体の炭化水素原料を加熱気化する原料気化器6と、気
化した炭化水素原料をキャリアガスとともに炉内に導入
する原料ノズル12と、導入された炭化水素原料を熱分解
する外熱式熱分解炉13と、熱分解ガスを冷却する冷却管
18と、熱分解ガスからカーボンブラックを分離する分離
器19と、からなることを構成上の特徴とする。
Further, the production apparatus is provided with a raw material vaporizer 6 for heating and vaporizing a liquid or solid hydrocarbon raw material at room temperature, and a raw material nozzle 12 for introducing the vaporized hydrocarbon raw material into a furnace together with a carrier gas. External pyrolysis furnace 13 for pyrolyzing hydrocarbon raw materials and cooling pipe for cooling pyrolysis gas
The constitutional feature is that it comprises 18 and a separator 19 for separating carbon black from the pyrolysis gas.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明で用いる原料は常温で液体
または固体の炭化水素であり、炭化水素原料はその沸点
以上の温度に加熱して気化させ、気体状態で熱分解炉に
供給される。炭化水素原料としてはカーボンブラックに
転化する割合の大きい芳香族性のものが好ましく、また
熱分解反応を均一に進めるために単体であることがより
好ましい。具体的にはFCC残渣油(流動接触分解残渣
油)や石炭系重質油などを用い、所定の温度に加熱して
揮発生溜分を気化させて使用でき、さらにより好ましく
はベンゼン、ナフタレン、アントラセンなどの芳香族性
炭化水素の単体が用いられ、その純度は95%以上であ
ることが望ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The raw material used in the present invention is a liquid or solid hydrocarbon at room temperature, and the hydrocarbon raw material is heated to a temperature above its boiling point to be vaporized and supplied to the pyrolysis furnace in a gaseous state. . The hydrocarbon raw material is preferably an aromatic one having a large conversion rate to carbon black, and more preferably a single substance for uniformly promoting the thermal decomposition reaction. Specifically, FCC residual oil (fluid catalytic cracking residual oil), coal-based heavy oil, or the like can be used by heating to a predetermined temperature to vaporize the volatile fraction, and more preferably benzene, naphthalene, A simple substance of aromatic hydrocarbon such as anthracene is used, and its purity is preferably 95% or more.

【0011】気化した炭化水素原料はキャリアガスとと
もに沸点以上の所定温度に保持されながら搬送され、熱
分解炉に導入される。キャリアガスとしては炭化水素の
熱分解により生成するカーボンブラックの性状に悪影響
を与えないように窒素や水素あるいはアルゴンなどの不
活性ガスが好ましく、気化した炭化水素原料と適宜な割
合で混合されて熱分解炉に供給される。
[0011] The vaporized hydrocarbon raw material is conveyed together with the carrier gas while being maintained at a predetermined temperature not lower than the boiling point, and is introduced into a pyrolysis furnace. As the carrier gas, an inert gas such as nitrogen, hydrogen or argon is preferable so as not to adversely affect the properties of carbon black produced by the thermal decomposition of hydrocarbons, and the gas is mixed with the vaporized hydrocarbon raw material at an appropriate ratio to generate heat. Supplied to the decomposition furnace.

【0012】熱分解炉は電熱あるいは燃焼バーナにより
外部から加熱する形式の外熱式熱分解炉が用いられ、所
定の温度に加熱保持された熱分解炉に気化させた炭化水
素原料とキャリアガスとの混合ガスが導入される。炭化
水素原料は熱分解炉でカーボンブラックと水素とに熱分
解されるが、この場合に酸化燃焼反応を生起させないこ
とが必要であり、熱分解炉の雰囲気は酸素の存在しない
無酸素雰囲気に保持される。無酸素雰囲気とは遊離酸素
ばかりでなく酸素化合物も存在しない雰囲気をいい、キ
ャリアガスとして用いる窒素や水素あるいはアルゴンな
どの不活性ガスにより無酸素雰囲気を形成、保持するこ
とができる。
As the thermal decomposition furnace, an external heat type thermal decomposition furnace of the type that is heated from the outside by electric heat or a combustion burner is used. The hydrocarbon raw material and carrier gas vaporized in the thermal decomposition furnace heated and maintained at a predetermined temperature Mixed gas is introduced. The hydrocarbon raw material is pyrolyzed into carbon black and hydrogen in the pyrolysis furnace, but in this case it is necessary not to cause an oxidative combustion reaction, and the atmosphere of the pyrolysis furnace is maintained in an oxygen-free atmosphere without oxygen To be done. The oxygen-free atmosphere refers to an atmosphere in which not only free oxygen but also an oxygen compound does not exist, and an oxygen-free atmosphere can be formed and maintained by an inert gas such as nitrogen, hydrogen, or argon used as a carrier gas.

【0013】製造されるカーボンブラックの品質性状
は、熱分解炉に導入する炭化水素原料ガスとキャリアガ
スとの割合ならびに導入するガス流量、および熱分解温
度などを設定することによって、熱分解炉内のガス流
速、滞留時間、カーボンブラックの生成濃度などを調節
することによって制御することができる。
The quality of the carbon black produced is determined by setting the ratio of the hydrocarbon source gas and the carrier gas to be introduced into the pyrolysis furnace, the flow rate of the gas to be introduced, the pyrolysis temperature, etc. It can be controlled by adjusting the gas flow rate, the residence time, the production concentration of carbon black, and the like.

【0014】熱分解により生成したカーボンブラックと
水素およびキャリアガスとからなる熱分解ガスは、カー
ボンブラックを分離回収後、水素およびキャリアガスと
の混合ガスをキャリアガスとして循環使用することがで
き、また外熱式熱分解炉や原料気化器の燃料として用い
ることも可能である。
The pyrolysis gas composed of carbon black produced by pyrolysis and hydrogen and a carrier gas can be used by circulating a mixed gas of hydrogen and a carrier gas as a carrier gas after separating and recovering carbon black. It can also be used as a fuel for an external heat type pyrolysis furnace or a raw material vaporizer.

【0015】図1は本発明のカーボンブラックの製造装
置の構成を例示した説明図である。図1において、原料
タンク1には常温で液体または固体の炭化水素原料が入
れられており、常温で固体の原料の場合には予熱用ヒー
タ2により予め融点以上の温度に加熱して液状の状態で
貯蔵されている。炭化水素原料はポンプ3および流量調
節計4により所定流量に制御しながら炭化水素原料送入
管5から原料気化器6に供給される。原料気化器6には
液状の炭化水素原料を気化するための原料気化用ヒータ
7が備えられており、所定温度に加熱することにより原
料を所定の速度で気化し、炭化水素原料ガス排出管8か
ら送出される。
FIG. 1 is an explanatory view exemplifying the configuration of an apparatus for producing carbon black according to the present invention. In FIG. 1, a raw material tank 1 contains a liquid or solid hydrocarbon raw material at room temperature. In the case of a solid raw material at room temperature, the raw material tank 1 is preheated to a temperature equal to or higher than the melting point by a preheating heater 2 to be in a liquid state. Stored in. The hydrocarbon raw material is supplied to the raw material vaporizer 6 from the hydrocarbon raw material feed pipe 5 while controlling the hydrocarbon raw material at a predetermined flow rate by the pump 3 and the flow controller 4. The raw material vaporizer 6 is provided with a raw material vaporization heater 7 for vaporizing a liquid hydrocarbon raw material. The raw material vaporizer 6 is heated at a predetermined temperature to vaporize the raw material at a predetermined speed, and a hydrocarbon raw material gas discharge pipe 8 is provided. Sent from.

【0016】窒素、水素、不活性ガスなどのキャリアガ
スはキャリアガスタンク9に保管され、流量調節計10に
より所定の流量に制御して送出する。原料気化器6で気
化した炭化水素原料ガスは、図2に部分拡大図で示した
キャリアガスの流通管11内に流入させることによってキ
ャリアガスと混合され、キャリアガスに搬送されて原料
ノズル12に供給される。この混合ガスは原料ノズル12か
ら所定温度に加熱されている外熱式熱分解炉13の炉心管
14に導入され、炭化水素原料ガスがカーボンブラックと
水素とに熱分解される。熱分解温度は原料となる炭化水
素により異なるが、概ね1200℃以上であるとが好ま
しい。
A carrier gas such as nitrogen, hydrogen, or an inert gas is stored in a carrier gas tank 9 and is sent out while being controlled at a predetermined flow rate by a flow controller 10. The hydrocarbon raw material gas vaporized by the raw material vaporizer 6 is mixed with the carrier gas by flowing into a carrier gas flow pipe 11 shown in a partially enlarged view in FIG. Supplied. The mixed gas is heated from a raw material nozzle 12 to a predetermined temperature in a core tube of an external heat type pyrolysis furnace 13.
The hydrocarbon feed gas is thermally decomposed into carbon black and hydrogen. The thermal decomposition temperature varies depending on the hydrocarbon used as the raw material, but is preferably 1200 ° C. or higher.

【0017】炭化水素原料ガスとキャリアガスは、原料
気化器6内で混合することもでき、図3に原料気化器6
内で気化した炭化水素原料ガスとキャリアガスを混合す
る装置を部分拡大図で例示した。図3において、気化し
た炭化水素原料ガスはキャリアガス送入管15から所定の
流量で送入されたキャリアガスと混合され、混合ガスは
流通管内を搬送して原料ノズル12から外熱式熱分解炉13
の炉心管14に導入されて熱分解する。
The hydrocarbon raw material gas and the carrier gas can be mixed in the raw material vaporizer 6, and FIG.
An apparatus for mixing a hydrocarbon raw material gas and a carrier gas vaporized therein is illustrated in a partially enlarged view. In FIG. 3, a vaporized hydrocarbon raw material gas is mixed with a carrier gas fed at a predetermined flow rate from a carrier gas feed pipe 15, and the mixed gas is transported in the flow pipe and is then subjected to external thermal pyrolysis through a raw material nozzle 12. Furnace 13
And is thermally decomposed.

【0018】外熱式熱分解炉13は電熱式あるいは燃焼バ
ーナ式などの適宜な加熱装置16により所定温度に加熱さ
れており、図1には燃焼バーナ式の加熱装置を示した。
プロパンなどの燃料をバーナ17により燃焼して外熱式熱
分解炉13を所定温度、例えば1400℃に加熱し、導入
された炭化水素原料ガスをカーボンブラックと水素に熱
分解する。
The external heating type pyrolysis furnace 13 is heated to a predetermined temperature by an appropriate heating device 16 such as an electric heating type or a combustion burner type. FIG. 1 shows a combustion burner type heating device.
A fuel such as propane is burned by the burner 17 to heat the external heat type pyrolysis furnace 13 to a predetermined temperature, for example, 1400 ° C., and the introduced hydrocarbon raw material gas is pyrolyzed into carbon black and hydrogen.

【0019】熱分解ガスは外熱式熱分解炉13の出口に設
けた冷却管18で冷却したのち、分離器19によりカーボン
ブラックを分離捕集する。冷却管18には2重管構造の外
部水冷式のものが用いられ、熱分解ガスを例えば500
℃以下の温度に速やかに冷却する。分離器19は熱分解ガ
ス中のカーボンブラックを分離するもので、濾布による
濾過分離方式やサイクロンによる遠心分離方式など適宜
な分離器が用いられ、カーボンブラックを分離した熱分
解ガスは水素を含む可燃性ガスであるから外熱式熱分解
炉13を加熱する燃料として回収使用することができ、ま
たキャリアガスの一部として循環使用することも可能で
ある。
After the pyrolysis gas is cooled by a cooling pipe 18 provided at the outlet of the external heat type pyrolysis furnace 13, carbon black is separated and collected by a separator 19. As the cooling pipe 18, an external water-cooled type having a double pipe structure is used.
Promptly cool to a temperature below ℃. The separator 19 separates the carbon black in the pyrolysis gas, and an appropriate separator such as a filtration separation method using a filter cloth or a centrifugal separation method using a cyclone is used.The pyrolysis gas that separates the carbon black contains hydrogen. Since it is a flammable gas, it can be recovered and used as fuel for heating the external heat type pyrolysis furnace 13, and can be circulated and used as part of the carrier gas.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して詳
細に説明する。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below in comparison with comparative examples.

【0021】実施例1 図1に示した製造装置により、ベンゼン(純度99%)を
炭化水素原料としてカーボンブラックを製造した。ベン
ゼンを75g/hrの割合で炭化水素原料送入管5から10
0℃の温度に調節された原料気化器6に送入してベンゼ
ンを気化した。原料気化器6には図3に示した構造のも
のを用い、キャリアガスとして100℃の温度に予熱し
た窒素ガスを0.27m3/hr の割合でキャリアガス送入
管15から原料気化器6に送入した。気化したベンゼンと
窒素の混合ガスは100℃の温度に保持された状態で原
料ノズル12から外熱式熱分解炉13の炉心管14に導入し
た。外熱式熱分解炉13は、予め炉心管14に窒素ガスを流
通させながらバーナ17により加熱して、温度1400
℃、無酸素雰囲気の状態に形成、保持されており、ベン
ゼンをカーボンブラックと水素ガスとに熱分解した。熱
分解ガスは外部水冷式の冷却管18により500℃の温度
に急冷されたのち、分離器19として濾過塔を用いて炉布
上にカーボンブラックを分離回収した。なお、カーボン
ブラックを分離後の水素ガスを含む濾過ガスはバーナ17
の燃料として循環使用した。
Example 1 Carbon black was produced using benzene (purity 99%) as a hydrocarbon raw material by the production apparatus shown in FIG. Hydrocarbon feed pipe 5 to 10 containing benzene at a rate of 75 g / hr
The raw material vaporizer 6 adjusted to a temperature of 0 ° C. was fed to vaporize benzene. The raw material vaporizer 6 having the structure shown in FIG. 3 is used, and nitrogen gas preheated to a temperature of 100 ° C. is used as a carrier gas at a rate of 0.27 m 3 / hr from the carrier gas feed pipe 15 to the raw material vaporizer 6 Sent to. The vaporized mixed gas of benzene and nitrogen was introduced into the furnace core tube 14 of the external thermal pyrolysis furnace 13 from the raw material nozzle 12 while being kept at a temperature of 100 ° C. The external heat type pyrolysis furnace 13 is heated by a burner 17 while circulating nitrogen gas in the furnace core tube 14 in advance to obtain a temperature of 1400.
It was formed and maintained in an oxygen-free atmosphere at ℃, and benzene was thermally decomposed into carbon black and hydrogen gas. The pyrolysis gas was rapidly cooled to a temperature of 500 ° C. by an external water cooling type cooling pipe 18, and then a carbon black was separated and collected on the furnace cloth using a filtration tower as a separator 19. The filtered gas containing hydrogen gas after separating the carbon black is burner 17
It was circulated and used as fuel.

【0022】このようにして得られたカーボンブラック
の特性を測定して、製造条件と対比させて表1に示し
た。また、検出器にTCD(熱伝導度検出器)またはF
ID(炎イオン化検出器)を備えるガスクロマトグラフ
ィーにより熱分解ガス組成を測定し、供給した炭素の収
支バランスから(1) 式によりカーボンブラック収率を算
出し、これらの結果を表1に併載した。 ガス分析収率(%)=〔(導入した原料中の炭素量)−(熱分解ガス中の炭 素量)〕/〔(導入した原料中の炭素量)〕×100…(1)
The characteristics of the carbon black thus obtained were measured and shown in Table 1 in comparison with the production conditions. In addition, TCD (thermal conductivity detector) or F
The pyrolysis gas composition was measured by gas chromatography equipped with an ID (flame ionization detector), the carbon black yield was calculated from the balance balance of the supplied carbon by the formula (1), and these results are also shown in Table 1. . Gas analysis yield (%) = [(carbon amount in introduced raw material)-(carbon amount in pyrolysis gas)] / [(carbon amount in introduced raw material)] × 100 (1)

【0023】実施例2 炭化水素原料としてナフタレン(純度99%)を用い、1
00℃に加熱溶融して液状としたものを75g/hrの割合
で250℃の温度に調節した原料気化器6に送入して、
ナフタレンを気化した。原料気化器6は実施例1と同一
のものを用い、窒素ガスをキャリアガスとして、その予
熱温度を250℃に設定したほかは、実施例1と同一の
方法、条件により熱分解してカーボンブラックを製造し
た。得られたカーボンブラックについて、実施例1と同
一の方法によりカーボンブラック特性、熱分解ガス組成
を測定し、ガス分析収率を算出した。これらの結果を製
造条件と対比して表1に併載した。
Example 2 Using naphthalene (purity 99%) as a hydrocarbon raw material,
What was made into a liquid by heating and melting at 00 ° C. was fed at a rate of 75 g / hr into the raw material vaporizer 6 adjusted to a temperature of 250 ° C.,
Vaporized naphthalene. The same raw material vaporizer 6 as that used in Example 1 was used, and nitrogen gas was used as a carrier gas and the preheating temperature was set to 250 ° C., except that carbon black was obtained by thermal decomposition using the same method and conditions as in Example 1. Was manufactured. With respect to the obtained carbon black, the carbon black characteristics and the pyrolysis gas composition were measured by the same method as in Example 1, and the gas analysis yield was calculated. These results are also shown in Table 1 in comparison with the production conditions.

【0024】実施例3 アントラセン(純度96%)を炭化水素原料に用い、25
0℃の温度に加熱溶融して液状としたものを75g/hrの
割合で400℃の温度に調節した原料気化器6に送入し
て、アントラセンを気化した。原料気化器6は実施例1
と同一のものを用い、窒素ガスをキャリアガスとして、
その予熱温度を400℃に設定したほかは、実施例1と
同一の方法、条件により熱分解してカーボンブラックを
製造し、得られたカーボンブラックについて、実施例1
と同一の方法によりカーボンブラック特性、熱分解ガス
組成を測定し、ガス分析収率を算出した。これらの結果
を製造条件と対比して表1に併載した。
Example 3 Anthracene (purity 96%) was used as a hydrocarbon raw material, and 25
Anthracene was vaporized by feeding into a raw material vaporizer 6 adjusted to a temperature of 400 ° C. at a rate of 75 g / hr, which was heated and melted to a liquid state at a temperature of 0 ° C. The raw material vaporizer 6 is the first embodiment.
The same as the above, using nitrogen gas as a carrier gas,
Carbon black was produced by thermal decomposition according to the same method and conditions as in Example 1 except that the preheating temperature was set to 400 ° C.
The characteristics of carbon black and the composition of the pyrolysis gas were measured by the same method as above, and the gas analysis yield was calculated. These results are also shown in Table 1 in comparison with the production conditions.

【0025】比較例1 実施例1と同一のベンゼンを炭化水素原料として、ベン
ゼンを75g/hrの割合で炭化水素原料送入管5から10
0℃の温度に調節された原料気化器6に送入してベンゼ
ンを気化した。原料気化器6には図3に示した構造のも
のを用い、実施例1の窒素ガスの代わりに空気を使用し
て100℃の温度に予熱し、この空気を0.27m3/hr
の割合で原料気化器6に送入した。気化したベンゼンと
空気の混合ガスを100℃の温度に保持された状態で原
料ノズル12から1400℃の温度に調節、維持された外
熱式熱分解炉13の炉心管14に導入した。炉心管14内にお
いて、ベンゼンは一部は燃焼し、残部はカーボンブラッ
クと水素とに分解した。熱分解ガスは外部水冷式の冷却
管18により500℃の温度に急冷されたのち、分離器19
として濾過塔を用いて炉布上にカーボンブラックを分離
回収した。このようにして得られたカーボンブラックに
ついて、実施例1と同一の方法によりカーボンブラック
特性、熱分解ガス組成を測定し、ガス分析収率を算出し
た。これらの結果を製造条件と対比して表1に併載し
た。
Comparative Example 1 The same benzene as in Example 1 was used as a hydrocarbon raw material, and benzene was supplied at a rate of 75 g / hr from the hydrocarbon raw material feed pipes 5 to 10.
The raw material vaporizer 6 adjusted to a temperature of 0 ° C. was fed to vaporize benzene. The raw material vaporizer 6 having the structure shown in FIG. 3 is used, air is used instead of the nitrogen gas of Example 1 to preheat to a temperature of 100 ° C., and the air is 0.27 m 3 / hr.
Was fed to the raw material vaporizer 6. The mixed gas of vaporized benzene and air was adjusted to a temperature of 1400 ° C. from the raw material nozzle 12 while being maintained at a temperature of 100 ° C., and introduced into the furnace core tube 14 of the external heating type pyrolysis furnace 13. In the core tube 14, benzene was partially burned and the rest was decomposed into carbon black and hydrogen. The pyrolysis gas is rapidly cooled to a temperature of 500 ° C by an external water-cooled cooling pipe 18, and then separated by a separator 19
As a result, carbon black was separated and collected on the furnace cloth using a filtration tower. With respect to the carbon black thus obtained, the carbon black characteristics and the pyrolysis gas composition were measured by the same method as in Example 1, and the gas analysis yield was calculated. These results are also shown in Table 1 in comparison with the production conditions.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】実施例4、5 炭化水素原料として表2に示した特性のFCC残渣油と
石炭系重質油を用い、図2に示した原料気化器6に75
g/hrの割合で送入した。なお、原料気化器6内の温度を
420℃に調節し、気化したFCC残渣油をキャリアガ
ス流通管11を0.27m3/hの割合で流通する温度450
℃の窒素ガス中に流入させて、混合した。この混合ガス
を温度1400℃、無酸素雰囲気に保持された炉心管14
に導入して熱分解した。実施例1と同一の方法でカーボ
ンブラックを分離回収し、得られたカーボンブラックに
ついて、実施例1と同一の方法によりカーボンブラック
特性、熱分解ガス組成を測定し、ガス分析収率を算出し
た。これらの結果を製造条件と対比して表3に示した。
Examples 4 and 5 The FCC residual oil having the characteristics shown in Table 2 and the heavy coal-based oil were used as the hydrocarbon feedstock, and the feedstock vaporizer 6 shown in FIG.
It was delivered at the rate of g / hr. The temperature in the raw material vaporizer 6 was adjusted to 420 ° C., and the vaporized FCC residual oil was circulated through the carrier gas flow pipe 11 at a rate of 0.27 m 3 / h at a temperature of 450.
It was made to flow into nitrogen gas at 0 ° C. and mixed. Core tube 14 with this mixed gas kept at 1400 ° C in an oxygen-free atmosphere
It was introduced into and thermally decomposed. The carbon black was separated and recovered by the same method as in Example 1, and the carbon black characteristics and the pyrolysis gas composition of the obtained carbon black were measured by the same method as in Example 1 to calculate the gas analysis yield. These results are shown in Table 3 in comparison with the production conditions.

【0028】比較例2、3 実施例4および実施例5の窒素ガスに変えて空気を使用
したほかは、実施例4および実施例5と同一の方法、条
件によりカーボンブラックを製造し、実施例1と同一の
方法によりカーボンブラック特性、熱分解ガス組成を測
定し、ガス分析収率を算出した。これらの結果を製造条
件と対比して表3に併載した。
Comparative Examples 2 and 3 Carbon black was produced by the same method and conditions as those in Examples 4 and 5, except that air was used instead of nitrogen gas in Examples 4 and 5. The carbon black characteristics and the pyrolysis gas composition were measured by the same method as in 1, and the gas analysis yield was calculated. These results are also shown in Table 3 in comparison with the production conditions.

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】[0030]

【表3】 [Table 3]

【0031】表1および表3の結果から、実施例におい
ては炭化水素原料が燃焼することなく効率よくカーボン
ブラックと水素ガスとに熱分解されるので、一酸化炭素
や二酸化炭素を生成することなく、高い生成収率でカー
ボンブラックが製造できることが判る。また分溜された
気化状態の原料を使用することによって極めて灰分の少
ないカーボンブラックが得られる。
From the results shown in Tables 1 and 3, in the examples, since the hydrocarbon raw material is efficiently pyrolyzed into carbon black and hydrogen gas without burning, carbon monoxide and carbon dioxide are not generated. It can be seen that carbon black can be produced with a high production yield. In addition, carbon black having extremely low ash content can be obtained by using the vaporized raw material that has been fractionated.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のとおり、本発明のカーボンブラッ
クの製造方法および装置によれば、炭化水素原料を一酸
化炭素や二酸化炭素および水蒸気などを生成することな
く、効率よくカーボンブラックと水素とに熱分解するこ
とができるから、高い生成収率で高純度のカーボンブラ
ックを製造することができる。また、生成する熱分解ガ
ス量も低減化するので能率的にカーボンブラックを製造
することができ、更に地球環境保全のために有害な二酸
化炭素の多量排出を伴うことなく、カーボンブラックを
製造するための方法、装置として極めて有用である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the method and apparatus for producing carbon black of the present invention, a hydrocarbon raw material can be efficiently converted into carbon black and hydrogen without producing carbon monoxide, carbon dioxide, steam or the like. Since it can be pyrolyzed, high-purity carbon black can be produced with a high production yield. In addition, since the amount of pyrolysis gas produced is also reduced, it is possible to efficiently produce carbon black, and to produce carbon black without the emission of a large amount of harmful carbon dioxide for the protection of the global environment. Is extremely useful as the method and device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るカーボンブラックの製造装置の構
成を例示した説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a carbon black manufacturing apparatus according to the present invention.

【図2】気化した炭化水素原料ガスをキャリアガスに混
合する方法を例示した部分拡大図である。
FIG. 2 is a partially enlarged view illustrating a method of mixing a vaporized hydrocarbon raw material gas into a carrier gas.

【図3】気化した炭化水素原料ガスをキャリアガスに混
合する別の方法を例示した部分拡大図である。
FIG. 3 is a partially enlarged view illustrating another method of mixing a vaporized hydrocarbon raw material gas with a carrier gas.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 原料タンク 2 予熱用ヒータ 3 ポンプ 4 流量調節計 5 炭化水素原料送入管 6 原料気化器 7 原料気化用ヒータ 8 炭化水素原料ガス排出管 9 キャリアガスタンク 10 流量調節計 11 キャリアガス流通管 12 原料ノズル 13 外熱式熱分解炉 14 炉心管 15 キャリアガス送入管 16 加熱装置 17 バーナ 18 冷却管 19 分離器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw material tank 2 Preheating heater 3 Pump 4 Flow rate controller 5 Hydrocarbon raw material inlet pipe 6 Raw material vaporizer 7 Raw material vaporization heater 8 Hydrocarbon raw material gas discharge pipe 9 Carrier gas tank 10 Flow rate controller 11 Carrier gas flow pipe 12 Raw material Nozzle 13 External thermal pyrolysis furnace 14 Core tube 15 Carrier gas inlet tube 16 Heating device 17 Burner 18 Cooling tube 19 Separator

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 常温で液体または固体の炭化水素原料を
加熱気化し、該気化した炭化水素原料をキャリアガスと
ともに無酸素雰囲気に保持された外熱式熱分解炉に導入
し、所定温度に加熱して熱分解させることを特徴とする
カーボンブラックの製造方法。
1. A liquid or solid hydrocarbon raw material is heated and vaporized at room temperature, and the vaporized hydrocarbon raw material is introduced together with a carrier gas into an external heat type pyrolysis furnace maintained in an oxygen-free atmosphere and heated to a predetermined temperature. A method for producing carbon black, characterized in that it is thermally decomposed.
【請求項2】 常温で液体または固体の炭化水素原料
が、芳香族性炭化水素単体である請求項1記載のカーボ
ンブラックの製造方法。
2. The method for producing carbon black according to claim 1, wherein the liquid or solid hydrocarbon raw material at room temperature is an aromatic hydrocarbon alone.
【請求項3】 キャリアガスが、窒素、水素あるいは不
活性ガスである請求項1又は2記載のカーボンブラック
の製造方法。
3. The method for producing carbon black according to claim 1, wherein the carrier gas is nitrogen, hydrogen, or an inert gas.
【請求項4】 常温で液体または固体の炭化水素原料を
加熱気化する原料気化器6と、気化した炭化水素原料を
キャリアガスとともに炉内に導入する原料ノズル12と、
導入された炭化水素原料を熱分解する外熱式熱分解炉13
と、熱分解ガスを冷却する冷却管18と、熱分解ガスから
カーボンブラックを分離する分離器19と、からなること
を特徴とするカーボンブラックの製造装置。
4. A raw material vaporizer 6 for heating and vaporizing a liquid or solid hydrocarbon raw material at room temperature, and a raw material nozzle 12 for introducing the vaporized hydrocarbon raw material into a furnace together with a carrier gas.
External heat type pyrolysis furnace 13 for pyrolyzing the introduced hydrocarbon raw material 13
An apparatus for producing carbon black, comprising: a cooling pipe 18 for cooling the pyrolysis gas; and a separator 19 for separating carbon black from the pyrolysis gas.
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