JPS60156763A - Manufacture of carbon black - Google Patents

Manufacture of carbon black

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JPS60156763A
JPS60156763A JP27056284A JP27056284A JPS60156763A JP S60156763 A JPS60156763 A JP S60156763A JP 27056284 A JP27056284 A JP 27056284A JP 27056284 A JP27056284 A JP 27056284A JP S60156763 A JPS60156763 A JP S60156763A
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gas stream
combustion gas
injected
combustion
carbon black
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ックの製造に関するものである。これらはゴム及びプラ
スチック中での増容剤、顔料、及び強化剤としての用途
を包含する。一般に、カーポンプラックを製造するだめ
のファーネス法では、カーホンブラックを製造するため
に、1256°K(1800”F)よりも高い温度の、
囲っである転化帯域での、天然がス又は循環原料のよう
な炭化水素仕込み原料の熱分解及び(又は)不完全燃焼
を包含する。次に、転化帯域から出てくるガス中に同伴
されるカーポンプラックを、工業で通常使用する適切な
任意の装置で冷却して収集する。しかしながら、デム調
製品に改良された履歴特性を生じさせることのできる同
様な特性のファーネスブラックを製造することは、困難
ではあるけれども、望まれている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the manufacture of racks. These include uses as bulking agents, pigments, and toughening agents in rubber and plastics. Typically, the furnace method for producing carpon black requires a temperature higher than 1256°K (1800"F) to produce carphone black.
It involves the pyrolysis and/or incomplete combustion of a hydrocarbon feedstock, such as natural gas or recycled feedstock, in an enclosed conversion zone. The carpon rack entrained in the gas exiting the conversion zone is then cooled and collected in any suitable equipment commonly used in the industry. However, it is desirable, although difficult, to produce furnace blacks with similar properties that can produce improved hysteresis properties in dem preparations.

従って、本発明の主目的は改良された履歴性能を示す性
質があることを特徴とするカーがンブラック全製造する
新規の改良された方法を提供することである。
It is therefore a principal object of the present invention to provide a new and improved method of producing car blacks which are characterized by properties exhibiting improved hysteresis performance.

本発明の別の目的は、着色力が低く、かつ破砕したDB
P (ODBP)に対する値の高いカーボンプラック全
製造する改良された方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide crushed DB with low tinting strength.
An object of the present invention is to provide an improved method for producing carbon plaques with high values for P (ODBP).

本発明の別の目的はカーポンプラックの着色力及びOD
BPO値を制御する方法を提供することである。
Another object of the present invention is to improve the coloring strength and OD of carpon racks.
It is an object of the present invention to provide a method for controlling BPO values.

本発明の他のしかも異なる目的、利点及び特徴は下記の
詳細な説明及び上記特許請求の範囲を考慮すれば、当業
界の熟達者には明白になるであろう。
Other and different objects, advantages, and features of the present invention will be apparent to those skilled in the art from consideration of the following detailed description and the appended claims.

本発明によって、米国再発行特許第2 8,9 7 4
号明細書で開示及び特許請求のなされたタイプのカーが
ンブラックを製造するモジュラ−、すなわち段階化方法
全修正することによって、上記及び更に他の目的が達成
されることを見い出した。段階化方法は、高温のガス状
燃焼生成物が生成される、最初に準備された主要(第一
段階)燃焼帯域、一様な流れ(凝集性ジェット)の形態
で液体炭化水素仕込み原料全燃焼ガス気流の外部又は内
部の周辺から、前もって作っである高温のガス気流中に
実質的に直角に注入する第二、すなわち転移帯域、及び
急冷で反応全終結させる前に、カーボンプラック生成が
起こる第三帯域(反応帯域)から成る。
In accordance with the present invention, U.S. Reissue Patent No. 28,974
It has now been found that these and further objects are achieved by a complete modification of the modular or staged method of manufacturing car racks of the type disclosed and claimed in this patent. The staging method consists of the first prepared main (first stage) combustion zone, where the high temperature gaseous combustion products are produced, and the liquid hydrocarbon charge is completely combusted in the form of a uniform flow (cohesive jet). A second, or transition zone, injected substantially perpendicularly into the pre-formed hot gas stream from the external or internal periphery of the gas stream, and a second phase where carbon plaque formation occurs, before quenching to terminate the reaction. It consists of three zones (reaction zones).

仕込み原料を燃焼がス気流の外部周辺から注入する前記
のタイプの方法では、燃焼ガスが使用し尽くされないで
装置を流通する可能性がある。これは、例えば、炭化水
素仕込み原料が燃焼ガスの流通する領域に完全に充満し
ないために、使用されない熱全燃焼ガスの形態で漏出さ
せる場合に起こる。これの起こる傾向は反応器の寸法が
増大するにつれて強くなる。この不経済な燃焼がス損失
を防止するために、米国特許第3,9 2 2.3 3
 5号明細書では、転移帯域の外部周辺から注入される
仕込み原料が到着しそうもない燃焼がス気流の内部領域
内に、追加の仕込み原料を注入することを開示している
。この特許では、追加の液体炭化水素仕込み原料全実質
的に横断するように、しかも燃焼がス気流の中央、すな
わち中心部から反応器の壁に向かって外向き方向に、燃
焼ガス気流の中心部に注入するのに通す探査子のような
適切な装置の使用を記載している。こうすることによっ
て、燃焼がスが油滴金せん断し、微粉末にし、かつ分散
させようと子る目的に完全に使用されることが明らかに
なる。燃焼ガス気流の内側領域への注入は、仕込み原料
を転移帯域の外部周辺から燃焼ガス気流の内側に向って
注入する平面と同一の平面で起こる。米国特許第3,9
22,335号明細書に記載の方法では、非常に高度の
生産量及び高度の収率全示し、かつ高品質のカーボンブ
ラック全製造する能力があること金示している。
In methods of the type described above, where the feedstock is injected from around the outside of the combustion gas stream, it is possible for the combustion gas to flow through the device without being used up. This can occur, for example, if the hydrocarbon charge does not completely fill the area through which the combustion gases flow, so that it escapes in the form of unused hot combustion gases. The tendency for this to occur increases as the reactor size increases. In order to prevent this uneconomical combustion from causing loss of gas, U.S. Pat.
No. 5 discloses the injection of additional feedstock into the interior region of the gas stream where combustion is unlikely to arrive with feedstock injected from the outer periphery of the transition zone. In this patent, additional liquid hydrocarbon feedstock is added substantially across the entirety of the combustion gas stream, and in an outward direction from the center of the combustion gas stream, i.e., from the center toward the walls of the reactor. describes the use of appropriate equipment, such as probes, to inject. This makes it clear that the combustion gas is fully used for the purpose of shearing, pulverizing, and dispersing the droplets. The injection into the inner region of the combustion gas stream takes place in the same plane as the plane in which the feedstock is injected from the outer periphery of the transition zone towards the inside of the combustion gas stream. U.S. Patent No. 3,9
The process described in No. 22,335 exhibits very high throughput and high yields, and demonstrates the ability to produce high quality carbon black.

しかしながら、上記の両方の方法と同様な方法でカーが
ンブラックを製造するが、異なった性質のカーボンブラ
ックを製造することが望ましい場合がある。詳細には、
反発力が増大し、かつ履歴特性が一段と優れていること
の標識である、着色力が減少し、しかも0DBPが増大
しているカーボンブラック全製造するのが好ましいこと
がある。
However, it may be desirable to produce carbon black in a manner similar to both methods described above, but with different properties. For details,
It may be preferable to produce all carbon blacks with reduced tinting power and increased 0 DBP, which are indicative of increased repulsion and better hysteretic properties.

履歴特性の改良されたカーボンブラック全製造すること
の出来る本発明のモジュラ−1すなわち段階化方法の改
良方法では、燃焼ガス気流が最高速度に到達していない
位置で、実質的に半径方向に一様な流れとして燃焼ガス
気流中に、液体炭化水素仕込み原料の一部の注入を行う
ことを包含する。
In the improved modular 1 or staging method of the present invention, which allows the production of carbon blacks with improved hysteretic properties, the combustion gas stream is substantially radially uniform at locations where the maximum velocity has not been reached. This includes injecting a portion of the liquid hydrocarbon charge into the combustion gas stream as a similar flow.

仕込み原料は燃焼ガス気流の外部又は内部の周辺から、
低速度の燃焼ガス気流中に実質的に半径方向に注入する
ことができる。しかしながら、仕込み原料の一様な流れ
會低速度の燃焼がス気流中に、それの内部周辺から半径
方向に外向きに、燃焼ガス気流中に注入するのが好まし
い。本発明の段階化方法では、燃焼がス気流は転移帯域
のほぼ中間点で最高速度に到達する。このように、例え
ば、探査子を通して注入を行っている場合には、内向き
、外向きを問わず半径方向に注入される仕込み原料が速
度の遅い燃焼ガス気流に入るように、第一、すなわち主
要燃焼帯域中に探査子を引き込むことによって改良全行
うことができる。仕込み原料全半径方向に、低速度の燃
焼ガス気流中に注入する実際の個所、すなわち平面は、
所望のカーボンブラックの特定の品位又はタイプに基づ
いて、かなり変化させることができる。液体仕込み原料
の一様な流れ全低速度の燃焼ガス気流中に、半径方向に
内向き又は外向きに注入するのは、0DBP値の増大と
関連があるものと思われる、粗大粒度の油滴を生成する
ことになるものと考えられる。
The raw material to be charged comes from around the outside or inside of the combustion gas stream,
It can be injected substantially radially into the low velocity combustion gas stream. However, it is preferred that the low velocity combustion of the feedstock be injected into the combustion gas stream radially outward from its interior periphery into the combustion gas stream. In the staging method of the present invention, the combustion gas stream reaches its maximum velocity approximately midway through the transition zone. Thus, for example, when injection is being carried out through the probe, the first, i.e. All improvements can be made by drawing the probe into the main combustion zone. The actual point where the raw material is injected into the low-velocity combustion gas stream in the entire radial direction, that is, the plane, is:
There can be considerable variation based on the particular grade or type of carbon black desired. Uniform flow of liquid feedstock The injection of coarse oil droplets radially inward or outward into the low-velocity combustion gas stream is likely to be associated with an increase in the 0DBP value. It is thought that this will result in the generation of

本発明のカーボンブラックを製造するときに使用する高
温の燃焼がスの製造では、適切な燃焼室内で、液体又は
気体の燃料及び空気、酸素、空気と酸素との混合物など
のような適切な酸化体気流全反応させる。燃焼室内で酸
化体気流との反応で、高温の燃焼がスを発生させるとき
に使用するに適切な燃料の中には、水素、−酸化炭素、
メタン、アセチレン、アルコール及びケロシンのような
、すぐ燃焼できるガス、蒸気、又は液体の流れのどれで
も全包含する。しかしながら、一般に炭素含有成分、詳
細には炭化水素含有量の多い燃料を使用するのが好まし
い。例えば、天然がス及び変成又は強化天然ガスのよう
なメタンの多い気流、並びに種々の炭化水素のがス及び
液体、並びにエタン、ゾロパン、ブタン及びペンタン分
画を包含する製油所副生成物、燃料油などのような多量
の炭化水素を含有する他の流れが優れた燃料である。
In producing the high temperature combustion gas used in producing the carbon black of the present invention, a liquid or gaseous fuel and a suitable oxidizing gas, such as air, oxygen, a mixture of air and oxygen, etc., are used in a suitable combustion chamber. Makes all body air flow react. Among the fuels suitable for use when high temperature combustion generates gas on reaction with the oxidant stream in the combustion chamber are hydrogen, carbon oxides,
It encompasses any ready-to-combustible gas, vapor, or liquid stream, such as methane, acetylene, alcohol, and kerosene. However, it is generally preferred to use fuels with a high carbon-containing component, and in particular with a high hydrocarbon content. For example, methane-rich streams such as natural gas and modified or fortified natural gas, as well as gases and liquids of various hydrocarbons, and refinery by-products, fuels, including ethane, zolopane, butane and pentane fractions. Other streams containing large amounts of hydrocarbons, such as oil, are excellent fuels.

本明細書に関する限り、主要燃焼では、第一段階の炭化
水素を完全燃焼させて二酸化炭素と水と全生成するのに
理論上必要とする酸化体の量に対する、モジュラ−法の
第一段階で1史用する酸化体の普全示す。このようにし
て、速い線速度で流れる高温の燃焼がス気流を発生させ
る。その上更に、燃焼室と反応室との間の圧力差は、少
なくとも1.0ホンケ/平方インチ(6,9キロパスカ
ル)、好ましくは約1.5deンド/平方インチ(10
,3キロパスカル)から約10ポンr/平方インチ(6
9キロパスカル)までが好ましいことを晃い出した。
As far as this specification is concerned, the primary combustion is based on the first stage of the modular method for the amount of oxidant theoretically required to completely burn the first stage hydrocarbons to produce carbon dioxide and water. 1. Shows the general range of oxidants used in history. In this way, hot combustion flowing at high linear velocity generates a gas flow. Furthermore, the pressure difference between the combustion chamber and the reaction chamber is at least 1.0 dend/in2 (6.9 kPa), preferably about 1.5 dend/in2 (10 kPa).
, 3 kilopascals) to about 10 lb/in2 (6
9 kilopascals) was found to be preferable.

これらの条件fで、カーボンブラックを生成する液体炭
化水素質仕込み原料を微粉化して、十分によく所望のカ
ーボンブラック生成物を生成するのに十分な連動エネル
ギーのあるがス状燃焼生成物の気流全生成させる。主要
燃焼・M域から出てくる、生成した燃焼がス気流は温度
が少なくとも約2400”F’(1316°C)になり
、最も好ましい温度は少なくとも約6000 F’(1
649″C)工りも高い。高温の燃焼がスは、所望によ
っては、通常のベンチュリくびれのような装置で、先細
にするか又は制限することのできる、直径が一段と小さ
い囲われた転移段階の中に燃焼ガス全導入することによ
って加速される速い線速度で下流方向に推進させる。
These conditions f provide a gas stream of slick combustion products with sufficient coupled energy to pulverize the liquid hydrocarbonaceous feedstock that produces carbon black and produce the desired carbon black product well enough. Generate all. The produced combustion gas stream exiting the main combustion/M zone will have a temperature of at least about 2400"F' (1316°C), most preferably at a temperature of at least about 6000"F' (1316°C).
649"C) Highly engineered. The high temperature combustion gas is provided with an enclosed transition stage of smaller diameter which can be tapered or restricted, if desired, with devices such as conventional Venturi constrictions. It is propelled downstream at a high linear velocity that is accelerated by introducing all the combustion gas into the combustion chamber.

本発明の方法では液体仕込み原料の一部全複数の一様な
流れの形態で、燃焼ガス気流の内部又は外部の周辺から
、実質的に半径方向に外向き又は内向きの方向に、燃焼
がス気流がまだ最高速度に到達していない工程中の個所
、すなわち転移帯域のほぼ中間点で燃焼ガス中に注入す
る。液体仕込み原料の残部は、複数の一様な流れの形態
で実質的に半径方向に、転移帯域のほぼ中間点で、燃焼
ガス気流の外部又は内部の周辺から燃焼ガス中に注入す
るが、外部周囲から注入するのが好ましい。
In the method of the present invention, combustion occurs in a uniform flow of some or all of the liquid feedstocks in a substantially radially outward or inward direction from the interior or exterior periphery of the combustion gas stream. It is injected into the combustion gases at a point in the process where the gas stream has not yet reached its maximum velocity, approximately at the midpoint of the transition zone. The remainder of the liquid charge is injected into the combustion gas in the form of a plurality of uniform streams substantially radially, approximately midway through the transition zone, from around the exterior or interior of the combustion gas stream, but not externally. Preferably, it is injected from the periphery.

仕込み原料全注入するこの技法によって、・生成するカ
ーがンブラックの着色力及び0DBPの水準を、履歴の
改良に有利な方向に改変する。
This technique of full charge injection alters the tinctorial strength and 0 DBP level of the resulting carton black in a direction favorable to improved hysteresis.

工程の第二段階では、燃焼ガスは高速度で流れ、かつガ
スの速度頭は少なくとも約1.0ポンド/平方インチ(
6,9パスカル)である。転移帯域、す1 なわち第二帯域で、一様な流れの形態で燃焼ガス中に注
入する、カーボンブラックを生成する液体炭化水素仕込
み原料の部分は、適切な貫入を行って、高温の燃焼ガス
及び液体炭化水素仕込み原料を高速度で確実に混合及び
せん断するのに十分な圧力の下で注入しなければならな
い。液体仕込み原料は、燃焼がス気流の内側領域、すな
わち中心部の中に十分貫入する複数の一様な流れ(凝集
性ジェット)の形態で、高温の燃焼ガス気流の外部又は
内部の周辺から実質的に直角に注入する。
In the second stage of the process, the combustion gases flow at a high velocity and the gas velocity head is at least about 1.0 pounds per square inch (
6.9 Pascal). In the transition zone, i.e., the second zone, a portion of the liquid hydrocarbon feedstock forming the carbon black, which is injected in the form of a uniform flow into the combustion gas, undergoes suitable penetration and is injected into the combustion gas at a high temperature. The gas and liquid hydrocarbon feeds must be injected under sufficient pressure to ensure mixing and shearing at high rates. The liquid feedstock is substantially ejected from the periphery of the exterior or interior of the hot combustion gas stream in the form of multiple uniform streams (cohesive jets) that penetrate well into the interior region, i.e., the center, of the combustion gas stream. Inject at right angles to the target.

反応条件下で容易に揮発することのできる炭化水素仕込
み原料として、本明細書で使用するのに適切なのはアセ
チレンのような不飽和炭化水素、エチレン、プロピレン
及びブチレンのようなオレフィン、ベンゼン、トルエン
及びキシレンのような芳香族、ある種の飽和炭化水素、
及びケロシン、ナフタリン、テレピン、エチレンタール
、芳香族環式原料のような揮発性炭化水素などである。
Suitable for use herein as hydrocarbon feedstocks that are easily volatile under the reaction conditions are unsaturated hydrocarbons such as acetylene, olefins such as ethylene, propylene and butylene, benzene, toluene and aromatics such as xylene, certain saturated hydrocarbons,
and volatile hydrocarbons such as kerosene, naphthalene, turpentine, ethylene tar, and aromatic cyclic feedstocks.

モジュラ−法の第三段階は、急冷によって反応が終結す
る前に、カーがンブラック生成反応を起2 こさせるのに十分な滞留時間ができるようKする反応帯
域である。各場合の滞留時間は、工程の特殊な条件及び
所望する特殊なカーボンブラックに左右される。
The third stage of the modular process is a reaction zone where the reaction zone is heated to allow sufficient residence time for the black-forming reaction to occur before quenching terminates the reaction. The residence time in each case depends on the particular conditions of the process and the particular carbon black desired.

カーボンブラック生成反応が所望する時間の間進行した
後に、少なくとも一組の噴霧ノズル全使用し、水のよう
な、冷却液体を噴霧して反応會終結させる。次に、懸濁
しているカーボンブラック生成物を含有する高温の流出
ガス全下流に流して、ここでカーボンブラックを冷却し
、分離し、かつ採取する工程全通常の方法で行う。例え
ば、カーボンブラックのガス気流からの分離は沈殿装置
、サイクロン分離器、バッグフィルター、又はこれらの
組み合わせのような通常の方法で容易に行う。
After the carbon black production reaction has proceeded for a desired period of time, the reaction session is terminated by spraying a cooling liquid, such as water, using at least one full set of spray nozzles. The hot effluent gas containing the suspended carbon black product is then passed downstream where the carbon black is cooled, separated, and collected in a conventional manner. For example, separation of carbon black from a gaseous stream is readily accomplished by conventional methods such as precipitation apparatus, cyclone separators, bag filters, or combinations thereof.

本発明を実施する場合には、燃焼ガスが最高速度に到達
した個所で、主要燃焼帯域中に注入する仕込み原料の量
は、CDBP値の増大しているカーボンブラック全生成
する工程を結果する任意の量又は割合である。更に、カ
ーボンブラックはカーボンブラック全含有するイム組成
物の履歴特性を改良する。液体仕込み原料の約20%か
ら約80係までの量を一様な流れとして、主要燃焼帯域
に注入し、仕込み原料の残りの量を、燃焼ガス気流がほ
ぼ最高速度に到達した転移帯域中の個所で、一様な流れ
として注入するのが好ましい。特に好ましい実施態様で
は、仕込み原料の約40%から約60%までの葉を主要
燃焼具帯に注入し、仕込み原料の残りの量を、燃焼ガス
気流がほぼ最高速度に到達した転移帯域の個所で注入す
る。
In practicing the present invention, the amount of feedstock injected into the main combustion zone at the point where the combustion gases have reached their maximum velocity may be any amount that results in a total production process of carbon black with increased CDBP values. is the amount or proportion of Additionally, carbon black improves the hysteretic properties of im compositions containing all carbon black. An amount of about 20% to about 80% of the liquid feedstock is injected in a uniform stream into the main combustion zone, and the remaining amount of the charge is injected into the transition zone where the combustion gas stream has reached near maximum velocity. Preferably, it is injected in a single, uniform stream. In a particularly preferred embodiment, from about 40% to about 60% of the charge is injected into the main combustor zone, with the remaining amount of the charge being deposited at a point in the transition zone where the combustion gas stream reaches approximately its maximum velocity. Inject with.

本発明によって製造したカーボンブラックの分析的及び
物理的性質の数値をめるのに、下記の試験方法を使用す
る。
The following test methods are used to quantify the analytical and physical properties of the carbon black produced according to the invention.

ヨウ素吸着数 これはASTM D−1510−70に従って測定する
Iodine Adsorption Number This is determined according to ASTM D-1510-70.

着色力 カーポンプラック試料の着色力はASTM D3265
−76 aに従って、工業色合い標隼黒色と比較して測
定する。
Coloring power The coloring power of the Carpon Prack sample is ASTM D3265.
-76a, measured in comparison with the industrial color standard Hayabusa black.

フタル酸ジプチル(DBP)吸収数 カーぜンブラックのDBP吸収数はAsTu D 24
14−76に従って測定する。記録した結果ではカーざ
ンブラックが綿毛状形態であるか、又は小粒状形態であ
るか否か會示す。
Diptyl phthalate (DBP) absorption number The DBP absorption number of Carzen Black is AsTu D 24
14-76. The results recorded indicate whether the carzan black is in fluff-like or granular form.

破砕DBP吸収数(ODBP) カーボンプラック小粒に破砕タイプ処理音節してからA
STM D −3493−79に従って構造を測定する
Fractured DBP Absorption Number (ODBP) Carbon plaque is crushed into small grains after the syllable is treated with A
The structure is determined according to STM D-3493-79.

モジュラス及び引張り強さ これらの物理的性質はASTM D −412に記載の
方法に従って測定する。要するに、モジュラス測定値は
加硫イム試料を元の長さの300チまで伸ばす場合に測
定するポンド/平方インチの引張る力に関係する。引張
り強さ測定値は引張り試験で加硫ゴム試料を引き裂く、
すなわち、こわすのに必要な引張る力のポンド/平方イ
ンチ単位の測定値である。
Modulus and Tensile Strength These physical properties are measured according to the methods described in ASTM D-412. In short, the modulus measurement is related to the tensile force in pounds per square inch that is measured when stretching a vulcanized imum sample to 300 inches of its original length. Tensile strength measurements are made by tearing a vulcanized rubber sample in a tensile test,
That is, it is a measurement of the tensile force required to break in pounds per square inch.

押し出し収縮 これはASTM D −2230−37(方法B)に従
って測定する。
Extrusion Shrinkage This is measured according to ASTM D-2230-37 (Method B).

反発力 これはASTM D −1054に記載の方法に従って
測定する。
Repulsion Force This is measured according to the method described in ASTM D-1054.

本発明は下記の実施例を参考にすれば、更に容易に理解
されるであろう。いったん本発明を十分に開示したから
には、当業界の熟達者には明白になる本発明の他の形態
が多数あるのはもちろんであり、従って、これらの実施
例は単に説明のために示すものであって、決して本発明
の範囲を制限しようとするものでないことが認められる
であろう。
The present invention will be more easily understood with reference to the following examples. There are, of course, many other forms of the invention that will be apparent to those skilled in the art once the invention has been fully disclosed, and therefore these examples are given by way of illustration only. It will be appreciated that they are not intended to limit the scope of the invention in any way.

実施例1 本実施例では、燃焼がスを生成する反応体、すなわち、
別個の流れとして、あるいは、あらかじめ燃焼させたが
ス状反応生成物としてのどちらかで、燃料及び酸化体を
主要燃焼帯域に供給する装置、及び仕込み原料を、燃焼
ガス気流が最高速度に到達する個所よりも前で、燃焼ガ
ス気流中に、半径方向に内向き又は外向きに、注入する
位置を調節することができるように動かすことのできる
、5 カーボンブラックを生成する炭化水素質仕込み原料を供
給する装置をも設備しておる適切な反応装置を使用する
。装置は金属のような任意の適切な物質で組み立てるこ
とができ、かつ耐火物断熱体を設備しであるか、又は水
であるのが好ましい液体を再循環させるような冷却装置
で囲むかのどちらかである。その上、反応装置には温度
及び圧力の記録装置、噴霧ノズルのようなカーボンブラ
ック生成反応を急冷する装置、カーがンブラック生成物
を冷却する装置、及びカーがンブラックを他の好ましく
ない副生成酸物から分離し、かつ採取する装置全装備し
である。本実施例の実施に際して、150%の主要燃焼
をすることのできる主要、すなわち第一段階では、適切
などんなバーナーでも使用することができる。150%
の主要燃焼をしている第一段階の燃焼ガスは、速度47
5標準キロ立方フィート/時(3,736m’/秒)で
、あらかじめ温度1200’ll?(922°K)まで
加熱しである空気、及び速度62.6標準キロ立方フィ
ート/時(0,256m3/秒)で天然ガスを、装置6 置の燃焼帯域中に仕込んで作り、速い線速度で下速度を
増加するために、横断面の直径の小さい第二、すなわち
転移帯域に流入する。次に、適切な液体炭化水素質仕込
み原料を、生成した高温の燃焼ガス気流中に実質的に直
角に導入する。仕込み原料は、各の寸法が0.059イ
ンチ(1,50韻)ある障害物のないオリフィス12個
を通して、燃焼ガスの中心部に向けて、半径方向に内向
きに外部周辺からと、各の寸法が0.059インチ(1
,501)ある障害物のないオリフィス6個を通して、
燃焼ガス気流中に、半径方向に外向きに内部周辺からと
の両方から、一様な流れの形態で注入する。
Example 1 In this example, combustion reactants that produce gas, i.e.
A device for supplying fuel and oxidant to the main combustion zone, either as separate streams or as pre-combusted but slushy reaction products, and the feedstock until the combustion gas stream reaches maximum velocity. 5. A hydrocarbonaceous feedstock for producing carbon black, which can be moved radially inwardly or outwardly into the combustion gas stream to adjust its injection position, before the injection point. A suitable reactor is used which is also equipped with feeding equipment. The apparatus may be constructed of any suitable material, such as metal, and either be equipped with refractory insulation or surrounded by a cooling system for recirculating a liquid, preferably water. That's it. Additionally, the reactor is equipped with temperature and pressure recording devices, devices for quenching the carbon black production reaction, such as spray nozzles, devices for cooling the carbon black product, and other undesirable sources of carbon black. It is fully equipped with equipment to separate and collect the produced acids. In practicing this embodiment, any suitable burner may be used in the primary or first stage capable of 150% primary combustion. 150%
The combustion gas in the first stage, which is undergoing main combustion, has a velocity of 47
5 standard kilo cubic feet per hour (3,736 m'/sec) and a pre-temperature of 1200'll? Air heated to (922°K) and natural gas at a rate of 62.6 standard kilometers per hour (0,256 m3/s) are charged into the combustion zone of the device at a high linear velocity. In order to increase the velocity below, the cross-sectional diameter flows into the second, i.e. transition zone, where the diameter is smaller. A suitable liquid hydrocarbonaceous charge is then introduced substantially perpendicularly into the generated hot combustion gas stream. The feedstock is passed radially inward from the outer periphery into the center of the combustion gases through 12 unobstructed orifices, each measuring 0.059 inch (1,50 rhymes). Dimensions are 0.059 inches (1
,501) Through six unobstructed orifices,
The combustion gases are injected into the stream in the form of a uniform flow, both radially outward and from the internal periphery.

従って、この操作では、仕込み原料の偽を燃焼ガス気流
の内部周辺から外向きに注入し、残りの215ヲ外部周
辺から内向きに注入する。全仕込み原料の注入は、同一
平面で、すなわち転移帯域のほぼ中間点で、合併速度9
68I!/時(1,02J/秒)で、しかも燃焼ガス気
流中に確実に適当な程度に貫入して、反応器内でコーク
ス生成が起こらないようにするのに十分な条件下で起こ
る。装置の転移帯域は直径が12.4インチ(315y
+m)で、長さが11インチ(279、++m )であ
る。反応器の横断面は直径が18インチ(4577+I
m、 )で、反応を急冷する前の長さが9フイー) (
2−74771)である。
Therefore, in this operation, a portion of the feedstock is injected outward from the interior periphery of the combustion gas stream, and the remaining 215 is injected inward from the exterior periphery. The injection of all feedstocks is done in the same plane, i.e. approximately at the midpoint of the transition zone, with a merger rate of 9
68I! /hour (1.02 J/sec) and under conditions sufficient to ensure a suitable degree of penetration into the combustion gas stream to ensure that no coke formation occurs within the reactor. The transition zone of the device is 12.4 inches (315y) in diameter.
+m) and has a length of 11 inches (279, ++m). The cross section of the reactor is 18 inches in diameter (4577+I
m, ), and the length before quenching the reaction is 9 feet) (
2-74771).

反応は、工程の全燃焼が26.1%、すなわち当量比が
6.83になり、かつ反応を終結させるために水で急冷
する位置は、仕込み原料全注入する位置の下流?フィー
トの個所になるように行う。このカーボンブラックの分
析及び性能の特性を第1表に示す。更に、燃焼ガス気流
が最高速度に到達した転移帯域の中間点で、仕込み原料
を完全に導入したので、本明細書では、このカーボンブ
ラックを実施例2の対照として1史用する。
In the reaction, the total combustion in the process is 26.1%, that is, the equivalence ratio is 6.83, and the position of quenching with water to terminate the reaction is downstream of the position where all the raw materials are injected. Do this so that it is in the ft. position. The analysis and performance characteristics of this carbon black are shown in Table 1. Furthermore, this carbon black is used herein as a control for Example 2, since the feedstock was completely introduced at the midpoint of the transition zone, when the combustion gas stream reached maximum velocity.

実施例2 同一の装置ヲ使用して、実施例1の方法に従って行う。Example 2 The method of Example 1 is followed using the same equipment.

本実施例での実施例1の方法との主な相違点は液体炭化
水素仕込み原料の注入を、一様な9 流れの形態で内部周辺から半径方向に外向に燃焼がス気
流中に行う、位置の変更全包含する。この操作では、内
部周辺からの液体仕込み原料の一部の注入は、燃焼がス
気流がまだ最高速度に到達していない位置、すなわち転
移帯域のほぼ中間点よりも前で起こる。更に詳細には、
247%の主要燃焼をしている主要、すなわち第一段(
V燃焼火炎を生成させるだめに、あらかじめ’12[]
0″F(922°K)に加熱した燃焼空気を、主要燃焼
帯域中に速度475標準キロ立方フィート/時(3,7
36m”/秒)で導入し、かつ天然ガスを速度19.8
標準キロ立方フィート/時(0,156m3/秒)で導
入する。この操作では、液体炭化水素仕込み原料全燃焼
がス気流中に注入する全速度は978g/時(1,03
A’/秒)である。ここで、実施例1のときのように、
液体仕込み原料を一様な流れ(#集性ジェット)の形態
で、燃焼ガス気流の外部周辺から、及び内部周辺から注
入する。
The main difference between this example and the method of Example 1 is that the injection of the liquid hydrocarbon feedstock is carried out in the form of a uniform flow radially outward from the internal periphery into the gas stream. Includes all changes in position. In this operation, the injection of a portion of the liquid feed from the internal periphery occurs at a point where the combustion gas stream has not yet reached its maximum velocity, ie before about the midpoint of the transition zone. More specifically,
The main, or first stage, with 247% main combustion (
In order to generate a V-combustion flame, the '12[]
Combustion air heated to 0″F (922°K) is transferred into the main combustion zone at a rate of 475 standard kilometres/hour (3,7
36 m”/sec) and natural gas at a velocity of 19.8 m”/sec).
It is introduced at standard kilo cubic feet per hour (0,156 m3/sec). In this operation, the total rate of liquid hydrocarbon charge combustion injected into the gas stream is 978 g/hr (1,03
A'/sec). Here, as in Example 1,
The liquid feedstock is injected in the form of a uniform stream (collective jet) from the external periphery of the combustion gas stream and from the internal periphery.

更に正確には、仕込み原料の50%thN転移帯域のほ
ぼ中間点で、各の寸法が0.110インチ0 (2,74mm ) 6る障害物のないオリフィス6個
全通して、外部周辺から半径方向に内向きに、燃焼ガス
気流中に注入する。液体仕込み原料の残りの50%は一
様な流れとして、燃焼ガス気流の内部周辺から、半径方
向に外向きに、各の寸法が0.113インチ(2,87
mm)ある障害物のないオリフィス6個を通して、燃焼
ガス気流中に注入する。しかしながら、この操作では、
液体仕込み原料の内部周辺からの注入は、燃焼ガス気流
が最高速度に到達する平面から上流18インチ(457
mu )の位置で、すなわち転移帯域のほぼ中間点で行
う。生じた燃焼ガス気流は、燃焼ガス気流が最高速度に
到達する平面の9フイー)、(2,74m )下流の位
置の個所、すなわち転移帯域のほぼ中間点でカーボンブ
ラック生成反応を水で急冷する反応帯域中に流入する。
More precisely, at approximately the midpoint of the 50% thN transition zone of the feedstock, a radius from the external periphery is drawn through six unobstructed orifices, each measuring 0.110 inch (2,74 mm). Directly inward into the combustion gas stream. The remaining 50% of the liquid charge flows in a uniform flow radially outward from the interior periphery of the combustion gas stream, each dimension 0.113 inches (2,87
mm) into the combustion gas stream through six unobstructed orifices. However, this operation
Injection from the interior perimeter of the liquid feed is 18 inches (457 cm) upstream from the plane where the combustion gas stream reaches maximum velocity.
mu ), ie approximately at the midpoint of the transition zone. The resulting combustion gas stream quenches the carbon black production reaction with water at a location 9 feet (2,74 m) downstream of the plane where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, i.e. approximately at the midpoint of the transition zone. into the reaction zone.

操作の全燃焼百分率は27.8チである。このカーボン
ブラックの分析及び物理的性質を第1表に示す。
The total combustion percentage of the operation is 27.8 inches. The analysis and physical properties of this carbon black are shown in Table 1.

第 1 表 下記の第2表では、本発明によるカーボンブラックのイ
ム組成物に対する低履歴性強化剤としての適合性を明示
している。カーボンブラックの数値をめるときには、ゴ
ム処方品を通常の方法で調製するのは容易である。例え
ば、了ムとカーがンブラックとを確実に十分に分散させ
るために、パンプリー(Bunbur7 )混合機及び
(又は)ロールミルのような、イム又はプラスチックの
混合に通常使用するタイプの普通の混合機で緊密に混ぜ
合わせる。ゴム処方品は、天然イム又は合成ゴム含有処
方に対する標準工業処方に従って配合する。
Table 1 Table 2 below demonstrates the suitability of carbon black according to the invention as a low hysteresis reinforcement for im compositions. When calculating carbon black values, it is easy to prepare rubber formulations in a conventional manner. For example, a conventional mixer of the type normally used for mixing imits or plastics, such as a Bunbur 7 mixer and/or a roll mill, to ensure a good dispersion of the emulsions and carton black. Mix thoroughly. The rubber formulations are compounded according to standard industry recipes for natural im or synthetic rubber containing formulations.

得られる加硫物は、特定の物理的性質の測定で規定して
いる時間の間硬化させる。本発明によるカ−ポンプラッ
クの性能の数値全求めるときには、tf−重量部で規定
する下記の処方全欧用する。本明細書で特に使用するイ
ム処方はASTM−D−3191−79の合成ゴム処方
であり、特徴は下記の通りである 下記の第2表では、上記に記載したカーボンブラック生
成物をゴム処方品の添加剤として使用して得た、有利な
意外な結果を示す。実施例は、本発明の代表例ではある
が、決して制限又は限定するものと解釈するべきでない
The resulting vulcanizate is cured for a period of time defined by measurements of specific physical properties. When determining all numerical values for the performance of the car pump rack according to the present invention, the following formulation defined in terms of tf-parts by weight is used throughout Europe. The im formulation specifically used herein is an ASTM-D-3191-79 synthetic rubber formulation, the characteristics of which are as follows. We present advantageous and surprising results obtained when using it as an additive. The examples, while representative of the invention, should not be construed as limiting or limiting in any way.

3 4 示すことが分かる。ゴム処方品に混合すれは、ゴム加硫
物の履歴が改良されたことの表示になる反発特性が著し
く改良される。
3 4 I can understand what is shown. When incorporated into rubber formulations, the repulsion properties are significantly improved which is indicative of an improved history of the rubber vulcanizate.

本発明を一定の実施態様に関して説明したけれども、そ
のように限定するものではなく、かつ当業界の熟達にと
っては明白な変化及び変更を、本発明の理念又は範囲か
ら逸脱することなしに、行うことができることは当然で
ある。
Although the invention has been described with respect to certain embodiments, it is not intended to be so limited, and changes and modifications that may be apparent to those skilled in the art may be made without departing from the spirit or scope of the invention. Of course it can be done.

代理人 浅 村 皓Agent Asamura Hajime

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第一帯域では、ガー4ぐンブラックを生じる液体
炭化水素仕込み原料をカーボンブラックに転化するのに
十分なエネルギーのある、高温の主要燃焼がス気流を供
給するように、燃料と酸化体と全反応させ、かつ第三帯
域では、燃焼ガス気流が最高速度に到達した位置で、燃
焼がス気流の流れの方向に対して実質的に直角方向に、
しかも仕込み原料を適切にせん断し、かつ混合するのに
必要な程度の貫入をするのに十分な圧力の下で、液体炭
化水素仕込み原料全複数の一様な流れ(凝集性ジェット
)の形態でがス状燃焼生成物の流れの中に周辺から注入
し、かつ第三帯域では、カーボン生成反応を急冷して終
結させる前に、仕込み原料全分解してカーボンブラック
に転化させ、そして次に、生成したカーボンブラック全
冷却し、分離して採取する、ファーネスカーボンブラッ
ク全製造するモジュラ一方法において、液体炭化水素仕
込み原料全量の十分な部分を、複数の一様な流れの形態
で、燃焼がス気流中に、それの周辺から実質的に半径方
向に、燃焼ガス気流が最高速度に到達する個所よりも前
で導入して、GDBP値の増大したカーボンブラック全
製造することを特徴とする上記方法。
(1) In the first zone, the fuel and oxidizer are combined so that a hot primary combustion provides a gas stream with sufficient energy to convert the liquid hydrocarbon feedstock to carbon black. and in the third zone, where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, the combustion occurs in a direction substantially perpendicular to the direction of flow of the combustion gas stream.
Moreover, all the liquid hydrocarbon feedstocks are in the form of a uniform stream (cohesive jet) under sufficient pressure to provide the necessary degree of penetration to properly shear and mix the feedstocks. is peripherally injected into the stream of slick combustion products, and in a third zone, the charge is completely decomposed and converted to carbon black before quenching and terminating the carbon-forming reaction, and then: In a modular process for producing furnace carbon black, the carbon black produced is cooled, separated, and harvested. The above method, characterized in that the carbon black is produced by introducing into the air stream substantially radially from the periphery thereof, before the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, thereby producing a total carbon black with an increased GDPP value. .
(2)液体仕込み原料全量の約20チから約80俤まで
の量を、燃焼がス気流が最高速度に到達する個所よりも
前で燃焼ガス気流中に注入し、残部を燃焼ガス気流がほ
ぼ最高速度に到達した個所で添加する、上記第(1)項
に記載の方法。
(2) An amount of about 20 g to about 80 g of the total amount of liquid feed material is injected into the combustion gas stream before the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, and the remainder is injected into the combustion gas stream where the combustion gas stream reaches its maximum velocity. The method according to item (1) above, wherein the addition is made at the point where the maximum speed is reached.
(3)液体仕込み原料全量の約40q6から約60%ま
での量を、燃焼ガス気流が最高速度に到達する個所より
も前で燃焼ガス気流中に注入し、残部を燃焼ガス気流が
ほぼ最高速度に到達した個所で添加する、上記第(1)
項に記載の方法。
(3) Approximately 40q6 to approximately 60% of the total amount of liquid feed material is injected into the combustion gas stream before the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, and the remainder is injected into the combustion gas stream at a point where the combustion gas stream reaches almost its maximum velocity. (1) above, which is added at the point where the
The method described in section.
(4)燃焼ガス気流が最高速度に到達した個所よりも前
で、燃焼がス気流中に注入する液体炭化水素仕込み原料
を、燃焼ガス気流の内部周辺から外向きに実質的に直角
方向に注入する上記第(1)項に記載の方法。
(4) Before the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, the liquid hydrocarbon feedstock to be injected into the combustion gas stream is injected outward from the inner periphery of the combustion gas stream in a substantially perpendicular direction. The method according to item (1) above.
(5)燃焼ガス気流がほぼ最高速度に到達する個所で燃
焼がス気流中に注入する液体炭化水素仕込み原料を、燃
焼ガス気流の外部周辺から内向きに実質的に直角方向に
注入する上記第(1)項に記載の方向。
(5) The liquid hydrocarbon charge is injected into the combustion gas stream at a point where the combustion gas stream reaches approximately its maximum velocity, inwardly from the outer periphery of the combustion gas stream in a substantially perpendicular direction. Direction as stated in (1).
(6)燃焼ガス気流が最高速度に到達した個所よりも前
で、燃焼ガス気流中に注入する液体炭化水素仕込み原料
を、燃焼がス気流の内部周辺から外向きに実質的に直角
方向に注入し、かつ燃焼がス気流がほぼ最高速度に到達
する個所で燃焼ガス気流中に注入する液体炭化水素仕込
み原料を、燃焼ガス気流の外部周辺から内向きに実質的
に直角方向に注入する上記第(1)項に記載の方法。
(6) Prior to the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, the liquid hydrocarbon feedstock to be injected into the combustion gas stream is injected outward from the inner periphery of the combustion gas stream in a substantially perpendicular direction. and the liquid hydrocarbon charge is injected into the combustion gas stream at a point where the combustion gas stream reaches substantially its maximum velocity, inwardly from the outer periphery of the combustion gas stream in a substantially perpendicular direction. The method described in section (1).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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