JPH11335577A - Preparation of carbon black - Google Patents

Preparation of carbon black

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JPH11335577A
JPH11335577A JP14252198A JP14252198A JPH11335577A JP H11335577 A JPH11335577 A JP H11335577A JP 14252198 A JP14252198 A JP 14252198A JP 14252198 A JP14252198 A JP 14252198A JP H11335577 A JPH11335577 A JP H11335577A
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JP
Japan
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carbon black
reaction zone
combustion gas
choke
reaction
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Application number
JP14252198A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobutake Mise
信猛 見勢
Hiroaki Takehara
弘明 武原
Yutaka Fukuyama
裕 福山
Masanobu Ishida
雅信 石田
Susumu Nakajima
進 中嶋
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon black which satisfies both a high degree of blackness and a high dispersibility which have conventionally been in the relationship of antinomy and therefore have been difficult to be simultaneously achieved when used as a black pigment in resin colorants, printing inks or coatings. SOLUTION: A preparation process of carbon blacks uses a preparation oven possessing a first combustion reaction zone wherein a high-temperature combustion gas stream is formed, a second reaction zone having a choke part wherein the obtained high-temperature combustion gas stream is mixed with a material hydrocarbon to prepare carbon blacks and a third reaction zone wherein the reaction is stopped, which is positioned at the downstream of the second reaction zone. Here, the flow rate of the combustion gas inside the choke part is 250 m/s or larger, and the entrance angle of the choke part is from 45 to 100 deg..

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】本発明は充填材料、補強材
料、導電材料及び着色顔料などの種々の用途に用いられ
るカーボンブラックの製造に関し、その物性を制御する
ための効果的な方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the production of carbon black used for various uses such as filling materials, reinforcing materials, conductive materials and coloring pigments, and to an effective method for controlling the physical properties thereof. .

【0002】[0002]

【従来技術】カーボンブラックは顔料、充填剤、及び補
強用顔料、耐候性改善剤として広く使用されており、そ
の製法は、一般に円筒状のカーボンブラック製造炉の第
1反応帯域に、炉軸方向又は接線方向に酸素含有ガスと
燃料を導入して、これらの燃焼によって得られた高温燃
焼ガス流を、引き続いて炉軸方向に設置された縮小され
た断面積を持つ第2反応帯域に移動させながら、該ガス
流中に原料炭化水素を導入してカーボンブラックを生成
させ、第3反応帯域で反応ガスを急冷して反応を停止さ
せるファーネス式製造法が広く知られている。
2. Description of the Related Art Carbon black is widely used as a pigment, a filler, a reinforcing pigment, and a weather resistance improver. Generally, carbon black is produced in a first reaction zone of a cylindrical carbon black production furnace in a furnace axial direction. Alternatively, the oxygen-containing gas and the fuel are introduced tangentially, and the high-temperature combustion gas stream obtained by these combustions is subsequently moved to a second reaction zone having a reduced cross-sectional area installed in the furnace axis direction. Meanwhile, a furnace type production method in which a raw material hydrocarbon is introduced into the gas stream to generate carbon black, and the reaction gas is rapidly cooled in a third reaction zone to stop the reaction is widely known.

【0003】樹脂着色剤、印刷インキ、塗料において着
色剤として使用されるカーボンブラックは黒度、分散
性、光沢、着色力に優れたものが求められ、また主に自
動車用タイヤの補強剤として使用されるカーボンブラッ
クは耐摩耗性に優れたものが求められる。黒度、着色力
はカーボンブラックの一次粒子径への依存性が大きく、
一次粒子径が小さくなるほど高黒度となることが知られ
ている。例えば黒度と一次粒子径の関係は特開昭50−
68992号公報に開示されている。また、このような
カーボンブラックはタイヤの補強剤として使用された場
合には、高度の耐摩耗性を示すことが知られている。
[0003] Carbon black used as a colorant in resin colorants, printing inks and paints is required to have excellent blackness, dispersibility, gloss and coloring power, and is mainly used as a reinforcing agent for automobile tires. The carbon black to be used is required to have excellent wear resistance. Blackness and tinting strength depend greatly on the primary particle size of carbon black,
It is known that the smaller the primary particle diameter, the higher the blackness. For example, the relationship between blackness and primary particle size is disclosed in
No. 68992. Further, it is known that such carbon black exhibits a high degree of wear resistance when used as a tire reinforcing agent.

【0004】また、一次粒子径の分布もゴム特性、特に
大きな耐摩耗性を要求されるタイヤトレッドゴム組成物
には大きな影響を与え、その一次粒子径分布も狭い方が
より好ましいとされている。一般的に平均粒子径の小さ
なものほどその分布は狭いが、一次粒子径分布を狭くす
る方法も開示されている(特開平3−33167号公
報)。一次粒子径とともにカーボンブラックの特性に影
響を及ぼす要素として凝集体がある。凝集体の大きさ
は、ゴムに配合した場合の引張応力や押し出し特性、イ
ンキや塗料のビヒクル並びに樹脂に配合した場合の分散
性や黒色度、粘度などに多大な影響を与える。カーボン
ブラックは最終的には一次粒子が何個も連なった凝集体
の集合体で構成されており、この凝集体の大きさや形を
制御する事はカーボンブラックの特性そのものを制御す
る事につながり、一次粒子径の制御以上に重要である場
合がある。
[0004] The distribution of the primary particle diameter also has a significant effect on the rubber properties, particularly on tire tread rubber compositions that require high abrasion resistance, and it is considered that the narrower the primary particle diameter distribution is, the better. . Generally, the smaller the average particle diameter, the narrower the distribution. However, a method of narrowing the primary particle diameter distribution has also been disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 33167/1991). Aggregates are factors that affect the properties of carbon black as well as the primary particle size. The size of the agglomerates greatly affects the tensile stress and extrusion characteristics when compounded with rubber, the dispersibility, blackness and viscosity when compounded with ink and paint vehicles and resins. Carbon black is ultimately composed of aggregates of many primary particles, and controlling the size and shape of these aggregates leads to controlling the properties of carbon black itself, It may be more important than controlling the primary particle size.

【0005】凝集体はカーボンブラックの特性に大きな
影響を与え、これまで一次粒子径に起因すると考えられ
ていたカーボンブラックの特性の多くが、むしろ凝集体
径によってより良く説明できる場合のあることが明らか
になってきた。例えば、着色力などの光学的性質や配合
ゴム組成物の動的粘弾性特性や補強性に対しては、凝集
体径とその分布が大きな役割を果たしていると考えられ
る。樹脂着色用途でみた場合は、凝集体径は小さいほど
高黒度になる事が知られている。一般に凝集体径を小さ
くする方法は、アルカリ金属塩またはその溶液を原料油
に添加したり、燃焼或いは反応域に導入する事が行われ
ている。しかしながら、インキや塗料のビヒクル並びに
樹脂に配合した場合、小粒子径化及び小凝集体径化は分
散性や流動性の劣化をひきおこす。そこで、カーボンブ
ラックの特性と樹脂物性との関係に関しては、一般に二
律背反の関係にある黒色度と分散性をいかに満足させる
かが重要な点となっている。
[0005] Agglomerates have a significant effect on the properties of carbon black, and many of the properties of carbon black, which have heretofore been attributed to the primary particle size, can sometimes be better explained by the aggregate size. It has become clear. For example, it is considered that the aggregate diameter and its distribution play a large role in optical properties such as coloring power and dynamic viscoelastic properties and reinforcing properties of the compounded rubber composition. It is known that the smaller the agglomerate diameter, the higher the degree of blackness when viewed in resin coloring applications. In general, as a method of reducing the diameter of the aggregates, an alkali metal salt or a solution thereof is added to a raw material oil, or is burned or introduced into a reaction zone. However, when incorporated into vehicles and resins of inks and coatings, the reduction in particle size and the size of aggregates cause deterioration in dispersibility and fluidity. Therefore, regarding the relationship between the characteristics of carbon black and the physical properties of the resin, it is important how to satisfy blackness and dispersibility, which are generally in a trade-off relationship.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来より高黒
度と良分散性の両方を満足するカーボンブラックを効率
的に製造する方法を提供する。本発明は、一次粒子径が
小さく、凝集体径が小さく、凝集体分布の幅が小さいカ
ーボンブラックを効率的に得るための製造方法を提供す
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for efficiently producing carbon black satisfying both high blackness and good dispersibility. The present invention provides a production method for efficiently obtaining carbon black having a small primary particle diameter, a small aggregate diameter, and a small width of aggregate distribution.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、カーボン
ブラックのマトリックス中での分散挙動、黒度に影響す
る因子を解析し、従来より高黒度で良分散性を有するカ
ーボンブラックを得るため種々検討した結果、分散に悪
影響を与える微細凝集体や黒度に悪影響を与える大凝集
体のない均一な凝集体を有するカーボンブラックが、高
黒度で良分散性である事を見いだした。すなわち、小粒
子径、小凝集体径で凝集体径の分布がシャープなカーボ
ンブラックが高黒度で分散性が良い、つまり上述の二律
背反関係にあると考えられてきた黒度と分散性の問題を
解決するものであることを発見したのである。
Means for Solving the Problems The present inventors analyze the dispersion behavior of carbon black in a matrix and the factors affecting blackness to obtain carbon black having higher blackness and better dispersibility than before. Therefore, as a result of various studies, it was found that carbon black having fine aggregates having no adverse effect on dispersion and uniform aggregates without large aggregates having an adverse effect on blackness had high blackness and good dispersibility. That is, carbon black having a small particle diameter, a small aggregate diameter, and a sharp distribution of the aggregate diameter is high in blackness and has good dispersibility, that is, the blackness and the dispersibility problem which have been considered to have the above trade-off relationship Was found to solve the problem.

【0008】そこで、発明者らは、上述の優れた特性を
有するカーボンブラックを効率的に製造するための条件
につき更に鋭意検討を重ねた。その結果、特定のチョー
ク部を有するカーボンブラック製造炉を用い、チョーク
部内の燃焼ガスの流速を特定の範囲とすることにより、
上述の優れた特性を有するカーボンブラックを効率的に
製造することができることを見いだした。すなわち本発
明は、高温燃焼ガス流を形成させる第1燃焼反応帯域
と、得られた高温燃焼ガス流に原料炭化水素を混合して
カーボンブラックを生成させるチョーク部を有する第2
反応帯域と、第2反応帯域の下流にあり反応を停止させ
る第3反応帯域とを有する製造炉を用いるカーボンブラ
ックの製造方法において、チョーク部内の燃焼ガスの流
速を250m/s以上とし、チョーク部入口角度を45
〜100°とすることを特徴とするカーボンブラックの
製造方法にある。
Accordingly, the inventors have further studied the conditions for efficiently producing carbon black having the above-mentioned excellent characteristics. As a result, by using a carbon black production furnace having a specific choke portion, by setting the flow rate of the combustion gas in the choke portion to a specific range,
It has been found that carbon black having the above-mentioned excellent properties can be efficiently produced. That is, the present invention provides a second combustion reaction zone having a first combustion reaction zone for forming a high-temperature combustion gas stream and a second choke section for mixing a raw material hydrocarbon with the obtained high-temperature combustion gas stream to produce carbon black.
In a method for producing carbon black using a production furnace having a reaction zone and a third reaction zone downstream of a second reaction zone for stopping the reaction, the flow rate of the combustion gas in the choke portion is set to 250 m / s or more, Entrance angle 45
~ 100 °, a method for producing carbon black.

【0009】さらに本発明は、高温燃焼ガス流を形成さ
せる第1反応帯域と、得られた高温燃焼ガス流に原料炭
化水素を混合してカーボンブラックを生成させるチョー
ク部を有する第2反応帯域と、第2反応帯域の下流にあ
る、反応を停止させる第3反応帯域を有するカーボンブ
ラックの製造装置であって、チョーク部入口角度が45
〜100°である事を特徴とするカーボンブラック製造
装置にある。本発明の製造方法に規定する範囲内におい
て、例えば原料炭化水素の装入量等の種々の条件を変更
することによって、所望の種々の物性を有するカーボン
ブラックを製造することができる。従って種々の用途に
使用できる種々の品種のカーボンブラックを任意に、高
収率で製造できる。
The present invention further provides a first reaction zone for forming a high-temperature combustion gas stream, and a second reaction zone having a choke section for mixing a raw material hydrocarbon with the obtained high-temperature combustion gas stream to produce carbon black. An apparatus for producing carbon black having a third reaction zone downstream of the second reaction zone for stopping the reaction, wherein the chalk inlet angle is 45.
~ 100 ° in a carbon black producing apparatus. By changing various conditions such as the charged amount of the raw material hydrocarbon within the range defined in the production method of the present invention, carbon black having various desired physical properties can be produced. Therefore, various kinds of carbon blacks that can be used for various purposes can be arbitrarily produced in high yield.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、第1反応帯域、第2反応帯域及び第3反応帯
域を有するカーボンブラック製造装置において、原料炭
化水素を導入することによりカーボンブラックを得る、
いわゆるファーネス法に関するものである。本発明の構
成を、図を用いて説明する。図1は、本発明のカーボン
ブラック製造装置の一例を示す要部縦断面概略図であ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
The present invention provides a carbon black producing apparatus having a first reaction zone, a second reaction zone, and a third reaction zone, wherein carbon black is obtained by introducing a raw material hydrocarbon.
It relates to the so-called furnace method. The configuration of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an essential part showing an example of the carbon black producing apparatus of the present invention.

【0011】炉は長さ方向に、高温燃焼ガス流を形成さ
せる第1反応帯域1と、得られた高温燃焼ガス流に原料
炭化水素を混合してカーボンブラックを生成させる、チ
ョーク部を有する第2反応帯域2(チョーク部4を有す
る。)と、第2反応帯域に引き続いた下流にあり、反応
を停止させる第3反応帯域3に区分される。各反応帯域
のプロセス自体は、基本的に従来技術と同様の方法を採
ることができる。第1反応帯域では一般に燃焼ノズル5
から燃料炭化水素と酸素含有ガスを導入し、高温ガス流
を発生させる。酸素含有ガスとしては空気、酸素または
それらの混合物が用いられ、燃料炭化水素としては水
素、一酸化炭素、天然ガス、石油ガス並びに重油等の石
油系液体燃料、クレオソート油等の石炭系液体燃料が使
用される。
The furnace has a first reaction zone 1 for forming a high-temperature combustion gas stream in a longitudinal direction, and a choke section for mixing the obtained high-temperature combustion gas stream with a raw material hydrocarbon to produce carbon black. It is divided into a second reaction zone 2 (having a choke section 4) and a third reaction zone 3 downstream of the second reaction zone, which stops the reaction. The process itself in each reaction zone can basically adopt the same method as in the prior art. In the first reaction zone, generally the combustion nozzle 5
To introduce a fuel hydrocarbon and an oxygen-containing gas to generate a hot gas stream. Air, oxygen or mixtures thereof are used as the oxygen-containing gas, and hydrogen, carbon monoxide, natural gas, petroleum gas and petroleum liquid fuels such as heavy oil, coal-based liquid fuels such as creosote oil are used as fuel hydrocarbons. Is used.

【0012】第2反応帯域では第1反応帯域で得られた
高温ガス流に並流又は横方向に設けた原料炭化水素導入
ノズル6から原料炭化水素をチョーク部へ噴霧導入し、
原料炭化水素を熱分解させてカーボンブラックに転化さ
せる。尚、図1中、7は反応停止流体導入ノズル、8は
コントロールバルブである。原料炭化水素としては一般
にベンゼン、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、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オイル等の石油系重質油、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
等の脂肪族飽和炭化水素などが好適に使用される。
In the second reaction zone, the raw hydrocarbon is spray-introduced into the choke section from the raw hydrocarbon introduction nozzle 6 provided in parallel or in the horizontal direction with the high-temperature gas flow obtained in the first reaction zone.
The raw hydrocarbon is pyrolyzed and converted into carbon black. In FIG. 1, reference numeral 7 denotes a reaction stopping fluid introduction nozzle, and reference numeral 8 denotes a control valve. The raw material hydrocarbons are generally aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, naphthalene and anthracene; coal-based hydrocarbons such as creosote oil and carboxylic acid oil; and heavy petroleum oils such as ethylene heavy-end oil and FCC oil. And acetylenically unsaturated hydrocarbons, ethylene hydrocarbons, and aliphatic saturated hydrocarbons such as pentane and hexane.

【0013】第3反応帯域は高温反応ガスを1000〜
800℃以下に冷却するため、反応停止流体導入用ノズ
ル7から水等を噴霧する。冷却されたカーボンブラック
は、捕集バッグフィルター等でガスと分離し回収する等
公知の一般的プロセスをとる。本発明においては、上述
の第2反応帯域におけるチョーク部として特定のものを
使用することを特徴とする。すなわち、チョーク部入口
角度が45°〜100°、好ましくは80°〜90°、
より好ましくは90°であるチョーク部である。なお、
チョーク部入口角度とは、チョーク入口収斂部の壁面と
炉軸とがなす角度のうち、流路の上流側の角度のことを
いい、図2中の12に相当する部分の角度である。この
値が45°から90°までは、この値が大きいほどチョ
ーク部に向かって炉軸線上の距離に対する断面積が減少
する割合が急激になり、90°の場合は急絞りの状態と
なる。尚、図2中、9はチョーク部入口部、10はチョ
ーク部、11は燃焼ガス流れ方向、12はチョーク部入
口角度を示す。尚、チョーク部の長さは特に限定されな
いが、好ましくは800mm以上とする。
[0013] The third reaction zone is a hot reaction gas 1000 ~
Water or the like is sprayed from the reaction stop fluid introduction nozzle 7 in order to cool it to 800 ° C. or less. The cooled carbon black is subjected to a known general process such as separation and recovery from gas with a collecting bag filter or the like. The present invention is characterized in that a specific choke portion is used in the above-mentioned second reaction zone. That is, the chalk portion entrance angle is 45 ° to 100 °, preferably 80 ° to 90 °,
More preferably, the choke is at 90 °. In addition,
The choke inlet angle refers to the angle on the upstream side of the flow path among the angles formed by the wall surface of the choke inlet converging portion and the furnace axis, and is the angle corresponding to 12 in FIG. When this value is from 45 ° to 90 °, as this value is larger, the rate of decrease in the cross-sectional area with respect to the distance on the furnace axis becomes sharper toward the choke portion. In FIG. 2, reference numeral 9 denotes a choke portion inlet portion, 10 denotes a choke portion, 11 denotes a combustion gas flow direction, and 12 denotes a choke portion inlet angle. The length of the choke is not particularly limited, but is preferably 800 mm or more.

【0014】本発明者らの検討により、カーボンブラッ
クの一次粒子の小粒子径化を達成するためには、原料炭
化水素を製造炉内の燃焼ガス内に導入した直後の原料炭
化水素の液滴径を極力小さくすることが効果があること
が判明した。カーボンブラックの製造においては、従来
より高速度燃焼ガスの運動及び熱エネルギーを原料炭化
水素の微粒化に利用することは知られている。そこで、
高速気流中における液滴の微細化機構について更に鋭意
検討したところ、気流による液滴の微粒化はガスと粒子
の相対速度差及び気流中に噴霧された粒子が気流の速度
近くまで加速されるまでの時間と関係がある事がわかっ
た。
According to the study of the present inventors, in order to achieve the reduction of the primary particle size of the carbon black, droplets of the raw hydrocarbon immediately after the raw hydrocarbon is introduced into the combustion gas in the production furnace. It was found that reducing the diameter as much as possible was effective. In the production of carbon black, it has been conventionally known to utilize the kinetic and thermal energy of high-speed combustion gas for atomizing raw material hydrocarbons. Therefore,
Further studies on the atomization mechanism of droplets in a high-speed airflow revealed that the atomization of the droplets by the airflow occurred until the relative velocity difference between the gas and the particles and the particles sprayed into the airflow were accelerated to near the speed of the airflow. It turned out to be related to my time.

【0015】原料炭化水素が微粒化された後の最終到達
径とガスの流速の関係を検討すると、ガス流速が250
m/sまではガス流速が大きくなるにつれて最終到達径
は急激に減少するが250m/s以上では緩やかに減少
することがわかった。従って、絞り部に導入するガスの
流速は250m/s以上が必要で、望ましくは500m
/s程度が良く、絞り部中にほぼガスの流れに横方向に
原料炭化水素を導入することが望ましいことが本発明者
らの検討により明らかにされた。従って、250m/s
未満では、本発明で目的とする充分な小粒子径化の効果
は得られない。更に、本発明においては、チョーク部入
口角度は45°以上100°以下。好ましくは80°以
上90°以下、より好ましくは90°とする。この範囲
で特に、小粒子径、小凝集体径で、しかも凝集体径分布
がシャープなものを容易に得ることができることを本発
明者らは見いだした。
When the relationship between the final diameter after the raw material hydrocarbon is atomized and the gas flow rate is examined, the gas flow rate becomes 250
It was found that the final diameter rapidly decreased as the gas flow velocity increased up to m / s, but gradually decreased at 250 m / s or more. Therefore, the flow velocity of the gas introduced into the constricted portion needs to be 250 m / s or more, preferably 500 m / s.
The present inventors have clarified that it is desirable to introduce raw material hydrocarbons in a direction substantially transverse to the gas flow into the constriction section. Therefore, 250 m / s
If it is less than 30, the effect of sufficiently reducing the particle size aimed at in the present invention cannot be obtained. Further, in the present invention, the choke portion entrance angle is 45 ° or more and 100 ° or less. Preferably it is 80 ° or more and 90 ° or less, more preferably 90 °. The present inventors have found that, particularly in this range, a particle having a small particle diameter, a small aggregate diameter and a sharp aggregate diameter distribution can be easily obtained.

【0016】このように、本発明において特定値以上の
流速で特定範囲の入口角度を有するチョーク部を通過さ
せる事により好ましい物性を有するカーボンブラックを
得ることができることの理由としてはおそらく、チョー
ク内で燃焼ガス流速を高速に保ち、かつチョーク部入口
の角度を急激にする事により、チョーク内のガスの持つ
乱流混合の大きさが大きくなり、原料炭化水素の液滴の
微粒化が促進されるだけでなく、カーボンブラック生成
反応が起こる雰囲気が一様となり、燃焼ガスの持つ熱エ
ネルギーを効率良くカーボンブラック生成反応に利用す
る事ができるため、反応の速度が上がり、また反応場が
均一となり、短時間でカーボンブラックが生成して炭化
することが可能となるためであると考えられる。
As described above, the reason why carbon black having preferable physical properties can be obtained by passing through a choke portion having a specific range of inlet angle at a flow rate of a specific value or more in the present invention is probably that By keeping the combustion gas flow rate high and steepening the angle of the choke inlet, the size of the turbulent mixing of the gas in the choke increases, and the atomization of the raw hydrocarbon droplets is promoted. Not only that, the atmosphere in which the carbon black generation reaction occurs becomes uniform, and the heat energy of the combustion gas can be used efficiently for the carbon black generation reaction, so the reaction speed increases and the reaction field becomes uniform, This is considered to be because carbon black can be generated and carbonized in a short time.

【0017】このチョーク部の入口角度をさまざまに変
える実験を行う事は時間と労力を要するため、本発明者
らはコンピューターを用いて、カーボンブラックの生成
プロセスをシミュレーションするプログラムを開発し、
そのプログラムを用いて入口角度を変える検討を行っ
た。このプログラムは、汎用的に用いられている差分法
を用いた熱流体解析プログラムと、本発明者らが開発し
た古典的核生成理論をもとにしたカーボンブラックの一
次粒子生成のプログラムとを組み合わせる事で、炉の形
状や操業条件を変えると、生成するカーボンブラックの
一次粒子径やその分布がどのように変わるかを予測する
ことができるものであり、具体的には「エアロゾル研究
第12巻 第3号 pp.175-182(1997)」に記載のもの
である。
Since it takes time and effort to perform experiments for changing the entrance angle of the choke section in various ways, the present inventors have developed a program for simulating the carbon black generation process using a computer.
The change of the entrance angle was examined using the program. This program combines a thermofluid analysis program using the finite difference method, which is widely used, with a program for generating primary particles of carbon black based on classical nucleation theory developed by the present inventors. By changing the furnace shape and operating conditions, it is possible to predict how the primary particle size and the distribution of the produced carbon black will change. Specifically, "Aerosol Research Vol. 12 No. 3, pp. 175-182 (1997) ".

【0018】また、原料炭化水素を炉内に均一に分散さ
せるために、原料炭化水素は2個以上のノズルから炉内
に導入する事が好ましい。こうすることにより、特に凝
集体径、粒子径共にシャープなカーボンブラックを得る
ことができる。原料炭化水素の供給位置もまた重要な要
素であり、発明者らの検討によれば、小粒子径で凝集体
径の均一なカーボンブラックをつくるためには、炭化水
素供給位置はチョーク部分でしかもチョーク入り口から
燃焼ガスの断面平均流速基準で1ms以内、より好まし
くは0.6ms以内の位置にあることが好適であること
を見いだした。原料炭化水素の導入後、チョーク内にお
ける滞留時間は、0.4ms以上とするのが好ましい。
これにより、凝集体径分布が特にシャープなカーボンブ
ラックを容易に得ることができる。凝集体は原料炭化水
素が熱分解後、縮合し、液滴へと凝縮後、核となる前駆
対が形成、相互の衝突を経て、融着炭化し生成するもの
と考えられる。従って、チョーク内の滞留時間を上記の
範囲とすることにより、流路変化等による高攪乱場を受
けることなく凝集体が生成しうるためと考えられる。
In order to uniformly disperse the starting hydrocarbons in the furnace, the starting hydrocarbons are preferably introduced into the furnace from two or more nozzles. By doing so, it is possible to obtain carbon black which is particularly sharp in both the aggregate diameter and the particle diameter. The feed position of the raw material hydrocarbon is also an important factor, and according to the studies of the present inventors, in order to produce carbon black having a small particle diameter and a uniform aggregate diameter, the hydrocarbon feed position is a chalk portion. It has been found that it is suitable to be located within 1 ms, more preferably within 0.6 ms, based on the average cross-sectional flow velocity of the combustion gas from the chalk inlet. After the introduction of the raw material hydrocarbon, the residence time in the chalk is preferably 0.4 ms or more.
Thereby, carbon black having particularly sharp aggregate diameter distribution can be easily obtained. It is considered that the agglomerates are formed by condensing the raw material hydrocarbons after thermal decomposition, condensing them into droplets, forming a core precursor pair, fusing and carbonizing through mutual collision. Therefore, it is considered that by setting the residence time in the chalk within the above range, aggregates can be generated without receiving a high disturbance field due to a change in the flow path or the like.

【0019】なお、ここでチョーク内滞留時間とは、原
料炭化水素が炉内へ装入後、チョーク出口に達するまで
の時間である。チョーク部開始部位であるチョーク部の
入口は、流路の最も狭い部分を含み、流路の縮小する軸
方向に対する角度が5゜を超える値から5゜以下に変化
する部位をいう。一方、チョーク部の終端であるチョー
ク部の出口は、流路の縮小する軸方向に対する角度が5
゜を超える値となる部位をいう。炭化水素を導入する位
置における温度は、好ましくは1600〜1700℃、
より好ましくは1700〜2400℃、さらに好ましく
は1800〜2400℃である。この範囲で特に原料炭
化水素が均一に気化、熱分解するために充分高温雰囲気
となり、粒子径分布、凝集体径分布の特にシャープなカ
ーボンブラックとなる。
Here, the residence time in the choke is the time from when the raw material hydrocarbon is charged into the furnace to when it reaches the choke outlet. The entrance of the choke portion, which is the start portion of the choke portion, includes the narrowest portion of the flow path and refers to a portion where the angle of the flow path with respect to the reducing axial direction changes from a value exceeding 5 ° to 5 ° or less. On the other hand, the exit of the choke portion, which is the end of the choke portion, has an angle of 5 ° with respect to the axial direction in which the flow path is reduced.
Refers to a part with a value exceeding ゜. The temperature at the position where the hydrocarbon is introduced is preferably 1600-1700 ° C.,
It is more preferably 1700 to 2400 ° C, and still more preferably 1800 to 2400 ° C. In this range, a particularly high temperature atmosphere is provided for the raw material hydrocarbons to be uniformly vaporized and thermally decomposed, and carbon black having particularly sharp particle size distribution and aggregate size distribution is obtained.

【0020】原料炭化水素導入部位における酸素濃度
は、好ましくは3vol%以下とする。より好ましく
は、0.05〜1vol%である。燃焼ガス中の酸素の
存在は反応帯域での原料炭化水素の一部燃焼が起こり、
そのため反応帯域の不均一が生じる。従来の技術ではフ
ァーネスブラックは原料油の一部部分燃焼によって生成
すると考えられていたため、原料炭化水素導入部位にお
ける燃焼ガス中の残存酸素濃度を5〜10vol%程度
とし、原料油を一部部分燃焼させていたが、発明者らの
検討により、意外にも原料炭化水素を導入する部位にお
ける酸素濃度が少ないほど、燃焼反応におけるCO2
発生割合が増加し、燃焼反応における発熱量が大きくな
り、燃焼ガスの高温化がはかれること、また歩留まりも
大幅に改善すること、原料油の部分燃焼が少ないため、
カーボンブラックが生成する領域の雰囲気が均一に保た
れ、凝集体径分布が特にシャープなカーボンブラックを
得ることができることが判明した。
The oxygen concentration at the starting hydrocarbon introduction site is preferably 3 vol% or less. More preferably, it is 0.05 to 1 vol%. The presence of oxygen in the combustion gas causes a partial combustion of the raw hydrocarbons in the reaction zone,
This results in non-uniform reaction zones. In the prior art, furnace black was considered to be produced by partial combustion of the feedstock, so the residual oxygen concentration in the combustion gas at the feedstock introduction site was set to about 5 to 10 vol%, and the feedstock was partially burned. However, surprisingly, according to the inventors' studies, the lower the oxygen concentration at the site where the raw material hydrocarbon is introduced, the higher the rate of generation of CO 2 in the combustion reaction, the larger the calorific value in the combustion reaction, Because the combustion gas is heated to a higher temperature, the yield is significantly improved, and the partial combustion of the feedstock is less,
It has been found that the atmosphere in the region where carbon black is generated is kept uniform, and that carbon black having a particularly sharp aggregate size distribution can be obtained.

【0021】原料炭化水素導入位置における酸素濃度の
測定は、原料炭化水素導入部位における気体を採取し、
例えばガスクロマトグラフィー測定装置で窒素、酸素、
二酸化炭素、一酸化炭素、水素、メタン、アセチレンを
測定することにより求めることができる。なお燃焼で発
生する水は計算には入れない。以上説明したような条
件、特にチョーク部における燃焼ガスの流速を250m
/s、チョーク部入口角度が45°〜100°、さらに
は炭化水素導入位置における温度1800〜2400℃
という条件は、従来の技術では実現することは困難であ
った。すなわち、従来は一般的に炉は耐火物で構成され
ており、前述のような条件では、特にチョーク入口部が
すぐに磨耗してしまい、1年以上の長期間運転は不可能
である。
In the measurement of the oxygen concentration at the feed hydrocarbon introduction position, the gas at the feed hydrocarbon introduction site is sampled,
For example, nitrogen, oxygen,
It can be determined by measuring carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen, methane, and acetylene. Water generated by combustion is not included in the calculation. The flow rate of the combustion gas in the choke section was set to 250 m
/ S, the chalk inlet angle is 45 ° to 100 °, and the temperature at the hydrocarbon introduction position is 1800 to 2400 ° C
Is difficult to achieve with the conventional technology. That is, conventionally, the furnace is generally made of a refractory material, and under the above-mentioned conditions, especially the chalk inlet portion is quickly worn away, and it is impossible to operate for a long period of one year or more.

【0022】発明者らは、このチョーク部に水冷ジャケ
ット構造の金属製チョークを用いる事でこの問題を解決
した。水冷ジャケット構造の金属製チョークを用いて、
チョーク部入口の90°のエッジの部分にこの金属部分
を用いる構造とした結果、チョーク入口の磨耗は全く確
認されなかった。これまでに、チョーク部を金属材料を
用いて構築することは多くの記載がある。例えば、特開
昭47−563号公報では、第1反応帯域及び第2反応
帯域を高い熱伝導性の材料、例えば金属で構成し、適当
な液体冷却剤を冷却ジャケット内部に循環させる構造が
開示されている。しかし、チョーク部入口の角度につい
てはなんら記載は無く、本発明とは異なるものである。
The inventors have solved this problem by using a metal choke having a water-cooled jacket structure for the choke portion. Using metal chalk of water cooling jacket structure,
As a result of adopting a structure in which this metal portion is used at the 90 ° edge portion of the chalk inlet, no abrasion was observed at the chalk inlet. Hitherto, there have been many descriptions of constructing a chalk portion using a metal material. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 47-563 discloses a structure in which a first reaction zone and a second reaction zone are made of a material having high thermal conductivity, for example, metal, and a suitable liquid coolant is circulated inside a cooling jacket. Have been. However, there is no description about the angle of the entrance of the choke portion, which is different from the present invention.

【0023】以上説明した本発明のカーボンブラックの
製造方法により、凝集体が小さく、しかも分布がシャー
プであり、さらに小粒子径である、優れた特性を有する
カーボンブラックを効率的に得ることができる。従来よ
り凝集体の評価指標として、cDBPやカーボンブラッ
クの水分散系における遠心沈降法、電子顕微鏡解析が知
られているが、最近では凝集体の大きさ、分布の評価に
遠心沈降法が用いられている。本発明の実施例において
は、凝集体径がシャープであることの指標として遠心沈
降法による凝集体ストークス相当径分布における最大頻
度ストークス相当径Dmod と最大頻度ストークス相当径
の半値幅D1/2 の比を用いて評価した。本発明のカーボ
ンブラック製造装置及び本発明のカーボンブラックの製
造方法により、平均粒子径25nm以下で、遠心沈降法
による凝集体ストークス相当径分布における最大頻度ス
トークス相当径の半値幅D1/2 と最大頻度ストークス相
当径Dmod との比すなわちD1/2 /Dmod の比が0.6
以下である、小粒子径、小凝集体径で凝集体径分布がシ
ャープなカーボンブラックを効率的に得ることができ
る。さらに、PVC黒度を高めるためにより好ましいも
のである平均粒子径20nm以下のカーボンブラックも
容易に得ることができる。
According to the method for producing carbon black of the present invention described above, carbon black having a small aggregate, a sharp distribution, a small particle diameter, and excellent characteristics can be efficiently obtained. . Conventionally, centrifugal sedimentation in an aqueous dispersion of cDBP or carbon black and electron microscopic analysis have been known as evaluation indexes for aggregates. Recently, centrifugal sedimentation has been used to evaluate the size and distribution of aggregates. ing. In the examples of the present invention, the maximum frequency Stokes equivalent diameter D mod and the half width D 1/2 of the maximum frequency Stokes equivalent diameter in the aggregate Stokes equivalent diameter distribution by the centrifugal sedimentation method as an index of the sharpness of the aggregate diameter. Was evaluated using the ratio of According to the carbon black production apparatus of the present invention and the method for producing carbon black of the present invention, the average particle diameter is 25 nm or less, and the half-width D1 / 2 of the maximum frequency Stokes equivalent diameter in the aggregate Stokes equivalent diameter distribution by the centrifugal sedimentation method is the largest. The ratio with the frequency Stokes equivalent diameter D mod, that is, the ratio of D 1/2 / D mod is 0.6
The following carbon black having a small particle diameter and a small aggregate diameter and a sharp aggregate diameter distribution can be efficiently obtained. Furthermore, carbon black having an average particle diameter of 20 nm or less, which is more preferable for increasing the PVC blackness, can be easily obtained.

【0024】[0024]

【実施例】以下に本発明の実施例を挙げて説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。 (実施例1〜5)図1に示す、空気導入ダクトと燃焼バ
ーナーを備える内径500mm、長さ1400mmの第
1反応帯域、該第1反応帯域に連接され、周辺から複数
の原料ノズルを貫設した内径60mm、長さ800mm
のチョーク部を有する第2反応帯域、クエンチ装置を備
えた内径100mm長さ6000mmの第3反応帯域、
及び絞り機構として内弁径80mmのコントロールバル
ブを順次結合した構造のカーボンブラック製造装置を設
置した。なお、チョーク部の入口角度は90°である。
The present invention will be described below with reference to examples of the present invention.
The present invention is not limited to this. (Examples 1 to 5) As shown in FIG. 1, a first reaction zone having an inner diameter of 500 mm and a length of 1400 mm provided with an air introduction duct and a combustion burner is connected to the first reaction zone, and a plurality of raw material nozzles are penetrated from the periphery. 60mm inside diameter, 800mm length
A second reaction zone having a choke portion, a third reaction zone having an inner diameter of 100 mm and a length of 6000 mm equipped with a quench device,
Further, a carbon black manufacturing apparatus having a structure in which control valves having an inner valve diameter of 80 mm were sequentially connected as a throttle mechanism was installed. Note that the entrance angle of the choke portion is 90 °.

【0025】上記の製造装置を用いて、表−1に示す各
条件に従ってカーボンブラックを製造した。燃料及び、
原料炭化水素としてクレオソート油を使用した。表−1
中、「燃焼ガス温度」、「燃焼ガス酸素濃度」及び「炉
内圧力」は原料炭化水素を導入する部位におけるもので
ある。「カリウム濃度」は原料炭化水素中に添加された
KOHの濃度を、カリウムの濃度として規定したもので
ある。得られたカーボンブラックの各種特性を表−2に
示す。本発明によって製造されるカーボンブラックの分
析的性質を決定するため次の試験方法を用いた。
Using the above production apparatus, carbon black was produced according to the conditions shown in Table 1. Fuel and
Creosote oil was used as the starting hydrocarbon. Table-1
The “combustion gas temperature”, “combustion gas oxygen concentration” and “furnace pressure” are those at the site where the raw hydrocarbon is introduced. The “potassium concentration” defines the concentration of KOH added to the raw material hydrocarbon as the concentration of potassium. Table 2 shows various properties of the obtained carbon black. The following test method was used to determine the analytical properties of the carbon black produced according to the present invention.

【0026】(平均粒子径)電子顕微鏡法による。電子
顕微鏡法とは、以下に示す方法である。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後、分散試料を支持膜に固定す
る。これを透過型電子顕微鏡で写真撮影し、写真上の直
径と写真の拡大倍率により粒子径を計算する。この操作
を約1500回にわたって実施し、それらの値の算術平
均により求める。
(Average particle diameter) According to electron microscopy. Electron microscopy is a method described below. Carbon black is injected into chloroform and 200 KHz ultrasonic wave is applied for 20 minutes.
After irradiating for minutes, the dispersion sample is fixed to a support membrane. This is photographed with a transmission electron microscope, and the particle diameter is calculated from the diameter on the photograph and the magnification of the photograph. This operation is performed about 1500 times, and the values are obtained by arithmetic averaging.

【0027】(N2 SA比表面積)N2 SA比表面積
は、ASTM D3037−88に従って決定した。 (SEM比表面積)SEM比表面積は、下記の式より算
出した。 SEM=6000/(ρ・dA) ρ:カーボンブラックの比重(1.86g/cm3) dA:体面積粒子径(nm)
(N 2 SA Specific Surface Area) The N 2 SA specific surface area was determined according to ASTM D3037-88. (SEM specific surface area) The SEM specific surface area was calculated from the following equation. SEM = 6000 / (ρ · dA) ρ: Specific gravity of carbon black (1.86 g / cm 3 ) dA: Body area particle diameter (nm)

【0028】(cDBP)破砕DBP吸収数(cDB
P)はASTM D−3493−88に従って決定し
た。 (Dmod 、D1/2 )最大頻度ストークス相当径
(Dmod )及びストークス相当径半値幅(D1/2 )は次
のようにして決定した。スピン液として20%エタノー
ル溶液を用い、遠心沈降式の流度分布測定装置(JLオ
ートメーション社製 DCF3型)により、ストークス
相当径を測定し、ストークス相当径対与えられた試料中
の相対的発生頻度のヒストグラム(図2)を作る。ヒス
トグラムのピーク(A)から線(B)を、Y軸に平行に
X軸まで引き、ヒストグラムのX軸の点(C)で終わら
せる。点(C)でのストークス直径が最大頻度ストーク
ス相当径Dmod である。また、得られた線(B)の中点
(F)を決定し、その中点(F)を通りX軸に平行に線
(G)を引く。線(G)はヒストグラムの分布曲線と2
点D及びEで交わる.カーボンブラック粒子の2点D及
びEの二つのストークス直径の差の絶対値がストークス
相当径半値幅D1/2値である。
(CDBP) Crushed DBP absorption number (cDB
P) was determined according to ASTM D-3493-88. (D mod , D 1/2 ) The maximum frequency Stokes equivalent diameter (D mod ) and the Stokes equivalent diameter half width (D 1/2 ) were determined as follows. Using a 20% ethanol solution as a spin solution, the Stokes equivalent diameter was measured by a centrifugal sedimentation type flow rate distribution measuring device (DCF3 type manufactured by JL Automation), and the relative occurrence frequency in the given sample relative to the Stokes equivalent diameter (FIG. 2). A line (B) is drawn from the peak (A) of the histogram to the X axis in parallel with the Y axis and ends at a point (C) on the X axis of the histogram. The Stokes diameter at point (C) is the maximum frequency Stokes equivalent diameter D mod . Further, the midpoint (F) of the obtained line (B) is determined, and a line (G) is drawn through the midpoint (F) and parallel to the X axis. The line (G) shows the distribution curve of the histogram and 2
Intersect at points D and E. The absolute value of the difference between the two Stokes diameters at two points D and E of the carbon black particles is the Stokes equivalent diameter half width D1 / 2 value.

【0029】(PVC黒度)PVC黒度は、本発明のカ
ーボンブラックをPVC樹脂に添加、2本ロールにより
分散、シート化し、三菱化学(株)カーボンブラック
「#40」、「#45」の黒度を各々1点、10点と基
準値を定め、試料の黒度を視感判定により評価した。
(PVC Blackness) The PVC blackness is determined by adding the carbon black of the present invention to a PVC resin, dispersing and sheeting with two rolls, and using a carbon black “# 40” or “# 45” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. The blackness was defined as a reference value of 1 point and 10 points, respectively, and the blackness of the sample was evaluated by visual perception.

【0030】(分散指数)分散指数は次の方法により評
価した。LDPE樹脂中の分散状態を観察し、未分散凝
集塊の数をカウントし、この数が多い、すなわち、分散
指数が大きいほど、分散性が悪いと評価した。250c
cバンバリーミキサーにてLDPE樹脂に試料カーボン
ブラックを40重量%配合し115℃、4分混練りす
る。 配合条件 LDPE樹脂 101.89g ステアリン酸カルシウム 1.39g イルガノックス1010 0.87g 試料カーボンブラック 69.43g 次に120℃で、2本ロールミルにてカーボンブラック
濃度が1重量%に成るように希釈する。
(Dispersion index) The dispersion index was evaluated by the following method. The state of dispersion in the LDPE resin was observed, and the number of undispersed aggregates was counted. The larger the number, that is, the larger the dispersion index, the worse the dispersibility was evaluated. 250c
c Using a Banbury mixer, 40% by weight of the sample carbon black is blended with the LDPE resin and kneaded at 115 ° C. for 4 minutes. Mixing conditions LDPE resin 101.89 g Calcium stearate 1.39 g Irganox 1010 0.87 g Sample carbon black 69.43 g Next, the mixture is diluted with a two-roll mill at 120 ° C. so that the carbon black concentration becomes 1% by weight.

【0031】 希釈コンパウンド作成条件 LDPE樹脂 58.3g ステアリン酸カルシウム 0.2g カーボンブラック40%配合樹脂 1.5g スリット幅0.3mmでシート化し、このシートをチッ
プに切断、240℃のホットプレート上で65±3μm
のフィルムに成形する。倍率20倍の光学顕微鏡にて
3.6mm×4.7mmの視野中の0.2mm以上の直
径の未分散凝集塊の直径分布を測定し、その総面積を計
算する。この面積を0.35mm径の未分散凝集塊の面
積を基準に、総面積を基準面積で割り、基準粒子の個数
とし計算する。これを16視野以上観察し、平均値を分
散指数とする。
Conditions for preparing diluted compound LDPE resin 58.3 g Calcium stearate 0.2 g Carbon black 40% blended resin 1.5 g A sheet having a slit width of 0.3 mm was cut into chips, and this sheet was cut into chips. ± 3μm
Into a film. The diameter distribution of undispersed aggregates having a diameter of 0.2 mm or more in a 3.6 mm × 4.7 mm field of view is measured with an optical microscope having a magnification of 20 ×, and the total area is calculated. This area is calculated by dividing the total area by the reference area based on the area of the undispersed aggregate having a diameter of 0.35 mm as the number of reference particles. This is observed in 16 or more visual fields, and the average value is used as the dispersion index.

【0032】(比較例1〜3)実施例で示したカーボン
ブラック製造条件において、チョーク部の流速を207m/
sと250m/s未満に変更した場合、表1に示す条件
で比較例1のカーボンブラックを製造し、その物性を表
2に示した。 また比較例2、比較例3は各々三菱化学
(株)の市販カーボンブラック#990並びに#960
の物性を示した。得られた本発明のカーボンブラックを
比較例と比べると、表2に示すように、実施例は比較例
に比べ、D1/2 /Dmod が小さく凝集体径の分布がシャ
ープである。また、高黒色度を呈し、分散指数も低く、
分散性が良好である。
(Comparative Examples 1 to 3) Under the carbon black production conditions shown in the examples, the flow rate in the choke portion was 207 m /
When s was changed to less than 250 m / s, the carbon black of Comparative Example 1 was produced under the conditions shown in Table 1, and the physical properties are shown in Table 2. Comparative Examples 2 and 3 are commercially available carbon blacks # 990 and # 960 of Mitsubishi Chemical Corporation, respectively.
Physical properties. When the obtained carbon black of the present invention is compared with a comparative example, as shown in Table 2, the example has a smaller D 1/2 / D mod and a sharp distribution of the aggregate diameter as compared with the comparative example. In addition, it exhibits high blackness, low dispersion index,
Good dispersibility.

【0033】(実施例6 比較例4)先に述べた、カー
ボンブラックのコンピュータによるシミュレーションの
実施の条件と結果を表1及び表2の実施例6及び比較例
4に示す。表2の比較例4は実施例6と比べて粒子径が
大きくなっている、これはチョーク入口角度が本発明で
規定した範囲を外れているためであると考えられる。
Example 6 Comparative Example 4 The conditions and results of the above-described computer simulation of carbon black are shown in Example 6 and Comparative Example 4 in Tables 1 and 2. Comparative Example 4 in Table 2 has a larger particle diameter than Example 6, which is considered to be because the choke inlet angle is out of the range specified in the present invention.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】[0036]

【発明の効果】以上の通り、本発明によるカーボンブラ
ックは、樹脂着色剤、印刷インキ、塗料において黒色顔
料として使用したときに、従来二律背反の関係にあり困
難とされていた黒色度と分散性を満足する。従って、樹
脂着色剤、印刷インキ、塗料において黒色顔料として大
変有用である。
As described above, the carbon black according to the present invention, when used as a black pigment in resin colorants, printing inks and paints, exhibits blackness and dispersibility, which have conventionally been in a trade-off relationship and have been considered difficult. To be satisfied. Therefore, it is very useful as a black pigment in resin colorants, printing inks and paints.

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

【図1】本発明におけるカーボンブラック製造装置の一
例を示す図
FIG. 1 is a diagram showing an example of an apparatus for producing carbon black in the present invention.

【図2】本発明におけるカーボンブラック製造装置のチ
ョーク入口角度を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a chalk inlet angle of a carbon black producing apparatus according to the present invention.

【図3】最大頻度ストークス相当径(Dmod )及びスト
ークス相当径半値幅(D1/2 )の求め方を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a method of obtaining a maximum frequency Stokes equivalent diameter (D mod ) and a Stokes equivalent diameter half width (D 1/2 ).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1反応帯域 2 第2反応帯域 3 第3反応帯域 4 チョーク部 5 燃料及び酸化ガス導入用ノズル 6 原料油導入ノズル 7 反応停止流体導入ノズル 8 コントロールバルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st reaction zone 2 2nd reaction zone 3 3rd reaction zone 4 Choke part 5 Fuel and oxidizing gas introduction nozzle 6 Feed oil introduction nozzle 7 Reaction stop fluid introduction nozzle 8 Control valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 雅信 横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学 株式会社横浜総合研究所内 (72)発明者 中嶋 進 横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学 株式会社横浜総合研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masanobu Ishida 1000 Kamoshita-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi Mitsubishi Chemical Corporation Yokohama Research Laboratory (72) Inventor Susumu Nakajima 1000 Kamoshida-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi Mitsubishi Chemical Yokohama Co., Ltd. Within the Research Institute

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高温燃焼ガス流を形成させる第1燃焼反
応帯域と、得られた高温燃焼ガス流に原料炭化水素を混
合してカーボンブラックを生成させるチョーク部を有す
る第2反応帯域と、第2反応帯域の下流にあり反応を停
止させる第3反応帯域とを有する製造炉を用いるカーボ
ンブラックの製造方法において、チョーク部内の燃焼ガ
スの流速を250m/s以上とし、チョーク部入口角度
を45〜100°とすることを特徴とするカーボンブラ
ックの製造方法。
1. A first combustion reaction zone for forming a high-temperature combustion gas stream, a second reaction zone having a choke section for mixing a raw material hydrocarbon with the obtained high-temperature combustion gas stream to produce carbon black, In a method for producing carbon black using a production furnace having a third reaction zone downstream of two reaction zones and stopping the reaction, the flow rate of combustion gas in the choke part is set to 250 m / s or more, and the chalk part entrance angle is 45 to 45 m / s. A method for producing carbon black, wherein the angle is set to 100 °.
【請求項2】 原料炭化水素導入位置の温度を1800
〜2400℃とすることを特徴とする請求項1記載のカ
ーボンブラックの製造方法。
2. The temperature at the feed hydrocarbon introduction position is set to 1800.
The method for producing carbon black according to claim 1, wherein the temperature is set to 2400C.
【請求項3】 チョーク部内における原料炭化水素導入
位置での燃焼ガス中の酸素濃度が3vol%以下である
ことを特徴とする請求項1または2に記載のカーボンブ
ラックの製造方法。
3. The method for producing carbon black according to claim 1, wherein the oxygen concentration in the combustion gas at the position where the raw hydrocarbon is introduced in the choke portion is 3 vol% or less.
【請求項4】 高温燃焼ガス流を形成させる第1反応帯
域と、得られた高温燃焼ガス流に原料炭化水素を混合し
てカーボンブラックを生成させるチョーク部を有する第
2反応帯域と、第2反応帯域の下流にある、反応を停止
させる第3反応帯域を有するカーボンブラックの製造装
置であって、チョーク部入口角度が45〜100°であ
る事を特徴とするカーボンブラック製造装置。
4. A second reaction zone having a first reaction zone for forming a high-temperature combustion gas stream, a second reaction zone having a choke section for mixing a raw material hydrocarbon with the obtained high-temperature combustion gas stream to produce carbon black, and An apparatus for producing carbon black having a third reaction zone downstream of a reaction zone for stopping a reaction, wherein an inlet angle of a chalk portion is 45 to 100 °.
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