KR102631446B1 - 아세틸렌블랙 제조장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아세틸렌블랙 제조장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명은 반응챔버의 합성공간에 1단계로 불활성가스를 공급하면서 상기 합성공간을 1100℃로 가열하는 단계; 및 상기 반응챔버의 합성공간을 1100℃로 유지하면서 2단계로 불활성가스의 공급량을 증가시키고 합성공간에 아세틸렌과 에탄올을 분사시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 진공이 아닌 대기 분위기와 낮은 에너지로 아세틸렌블랙을 제조하게 된다.

Description

아세틸렌블랙 제조장치 및 그 방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING ACETYLENE-BLACK USING ETHANOL INJECTION AND METHOD THEREOF}
본 발명은 아세틸렌블렉 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.
탄소소재 시장은 탄소소재의 우수한 물성을 기반으로 전후방 연관 산업 기술과의 융복합을 통해 시너지를 창출하는 고부가가치 산업으로 친환경, 경량소재, 스마트 산업의 성장으로 빠르게 성장되고 있으며, 이후로도 지속적인 성장이 전망된다. 탄소소재는 탄소원자의 결합 형태, 소재 특성 등에 따라 크게 탄소섬유, 인조흑연, 활성탄소, 카본블랙, 탄소나노튜브, 그래핀 등 6가지로 구분하고 있다. 이러한 탄소소재는 탄소를 기반으로 한 제품으로 연결되어 원료에서 제품까지 상호 연계되어 발전하고 있다.
카본블랙(Carbon Black)은 천연가스, 타르 등을 불완전 연소된 탄화수소 덩어리를 이르는 말로, 흑색의 미세한 탄소 분말이며, 입자의 크기는 수 나노미터에서 수백 마이크로미터의 넓은 폭을 가진다. 탄소를 기반으로 한 소재 중 카본블랙은 다양한 영역으로의 활용성이 높고 균일한 양산성이 보장되는 측면에서 지속적인 연구와 양산이 이루어져 다양한 제품의 원재료로 활용되고 있으며, 그 활용범위는 확대되고 있다. 최근, 고온 고압에서의 반응을 통하여 카본블랙 내부의 탄소원자간 상태를 규칙적인 결합상태로 제조하여 카본블랙의 특성을 높이고 있다. 이를 통하여 카본블랙의 활용도가 저부가가치 산업에서 고부가가치 산업으로 바뀌어가고 있으며, 전기 전자 및 에너지 영역에서는 전기 및 열 전도성이 우수한 카본블랙(특수카본블랙)의 양산을 기대하고 있다. 특수카본블랙이 가지는 초경량, 고강도 및 높은 활용성을 통하여 다양한 영역에서 기존제품들의 대체가 가능하며, 특히 탄소소재가 가지는 물리적 특성은 기존 제품의 대체를 넘어 기능 향상까지 전망되고 있다.
카본블랙의 제작을 위해서는 원료에서의 탄소원자의 분해와 분해된 탄소원자의 카본블랙으로 제 결정화 과정이 필요하며 이러한 공정에는 많은 에너지의 공급이 필요하다. 일반적으로 에너지의 공급은 높은 열에너지(1600~2200℃)가 공급되나 적용의 효율성과 제작 제품의 특성에 따라 플라즈마, 아크 및 촉매를 이용하기도 한다. 이러한 방법에 의한 특수카본블랙은 원료 및 반응로가 특수한 것이어야 하지만, 경제성 및 활용성을 위하여 일반 반응로에서 특수카본블랙을 제조하고자 하는 요구가 높아지고 있다.
최근 환경안전성과 고순도 제품을 위하여 고순도의 특수카본블랙이 요구되었으며, 이를 위하여 원유와 천연가스 대신 고가의 아세틸렌(C2H2) 가스가 활용된 특수카본블랙인 아세틸렌블랙이 양산되고 있다. 아세틸렌 블랙은 아세틸렌 가스에서 제조되기 때문에 전도성 특성으로 활용되는 카본블랙과 비교하여 불순물의 함유량이 적고 높은 전도성 특성을 가진다. 고가의 아세틸렌블랙의 양산공정은 고진공 시스템을 기반으로 높은 생산성을 위하여 플라즈마, 아크, 고온의 열(1600 ~ 2200℃) 등의 높은 에너지를 기반으로 하여 양산하고 있다. 이러한 방식은 장비의 구성이 복잡해지고 시스템 운전의 위험성까지 가지게 된다.
본 발명의 목적은 진공이 아닌 대기 분위기와 낮은 에너지로 아세틸렌블랙을 제조하는 아세틸렌블랙 제조장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 합성공간과, 상기 합성공간에 연통되게 합성공간의 아래쪽에 위치하는 냉각공간과, 상기 냉각공간에 연통되게 냉각공간의 아래쪽에 위치하는 포집공간을 포함하는 반응챔버; 상기 합성공간과 연통되도록 상기 반응챔버의 상부에 결합되어 불활성가스, 아세틸렌, 에탄올을 합성공간으로 분사시키는 복합노즐; 상기 반응챔버의 합성공간을 가열시켜 합성공간으로 분사되는 혼합물질을 분해시켜 아세틸렌블랙으로 재결합시키는 가열유닛; 상기 복합노즐에 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급유닛; 상기 복합노즐에 아세틸렌을 공급하는 아세틸렌공급유닛; 및 상기 복합노즐에 에탄올을 공급하는 에탄올공급유닛을 포함하는 아세틸렌블랙 제조장치가 제공된다.
상기 합성공간의 합성온도는 1000 ~ 1200℃인 것이 바람직하다.
상기 복합노즐은 반응챔버의 상부에 관통 결합되는 노즐바디와, 상기 노즐바디를 관통하여 합성공간과 외부를 연통시키는 제1 유로와, 상기 노즐바디의 외측과 제1 유로를 연통시키는 제2 유로와, 상기 노즐바디의 외측과 제1 유로를 연통시키는 제3 유로를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 복합노즐을 통해 반응챔버의 합성공간으로 공급되는 아세틸렌과 에탄올의 비는 50 (sccm) : 0.8~1.2 (ml/min)인 것이 바람직하다.
또한, 반응챔버의 합성공간에 1단계로 불활성가스를 공급하면서 상기 합성공간을 1100℃로 가열하는 단계; 및 상기 반응챔버의 합성공간을 1100℃로 유지하면서 2단계로 불활성가스의 공급량을 증가시키고 합성공간에 아세틸렌과 에탄올을 분사시키는 단계를 포함하는 아세틸렌블랙 제조방법이 제공된다.
상기 1단계로 공급하는 불활성가스의 양과 상기 2단계로 공급하는 불활성가스의 양의 비는 1 : 2인 것이 바람직하다.
상기 복합노즐을 통해 반응챔버의 합성공간으로 공급되는 아세틸렌과 에탄올의 비는 50 (sccm) : 1 (ml/min)인 것이 바람직하다.
본 발명은 고진공, 높은 에너지를 필요로 하는 기존의 합성법과 차별화하여, 진공이 아닌 대기 분위기의 반응로에서 1100℃의 낮은 온도를 유지한 후, 에탄올 분사를 이용하여 아세틸렌블랙을 합성하게 되므로 열에너지 단독으로 활용되는 아세틸렌블랙 합성의 경우 2000 ~ 2200℃ 온도를 필요로 하나, 에탄올 분사와 그 분사된 에탄올의 분해, 확산을 통하여 아세틸렌블랙의 합성온도를 1100℃까지 낮추게되고 합성된 아세틸렌블랙은 기존의 아세틸렌블랙과 유사한 특성을 갖게 되어 성능이 우수한 아세틸렌블랙을 제조하는데 사용되는 열에너지를 감소시키게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 아세틸렌블랙 제조장치의 일실시예를 도시한 정단면도,
도 2는 본 발명에 따른 아세틸렌블랙 제조방법의 일실시예를 도시한 순서도,
도 3은 에탄올 투입 유무에 따라 합성된 카본블랙의 TEM 이미지
도 4는 에탄올 투입 유무에 따라 합성된 카본블랙의 고배율 TEM 이미지
도 5는 에탄올 투입 유무에 따라 합성된 카본블랙의 XPS 분석 그래프
도 6은 에탄올 투입 유무에 따라 합성된 카본블랙의 TGA 분석 그래프,
도 7은 에탄올 투입 유무에 따라 합성된 아세틸렌블랙과 D사 아세틸렌블랙의 분체저항 특성 비교 그래프.
이하, 본 발명에 따른 아세틸렌블랙 제조장치 및 그 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 아세틸렌블랙 제조장치의 일실시예를 도시한 정단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 아세틸렌블랙 제조장치의 일실시예는, 반응챔버(10), 복합노즐(20), 가열유닛(30), 불활성가스공급유닛(40), 아세틸렌공급유닛(50), 에탄올공급유닛(60)을 포함한다.
반응챔버(10)의 일예로, 반응챔버(10)는, 내부에 합성공간(1)이 구비된 합성챔버부(11)와, 그 합성챔버부(11)의 합성공간(1)에 연통되게 합성공간(1)의 아래쪽에 위치하는 냉각공간(2)이 구비된 냉각챔버부(12)와, 그 냉각공간(2)에 연통되게 냉각공간(2)의 아래쪽에 위치하는 포집공간(3)이 구비된 포집챔버부(13)를 포함한다. 반응챔버(10)의 포집챔버부(13)에 포집공간(3)과 연통되도록 가스배출관(14)이 구비된다.
반응챔버(10)의 합성공간(1), 냉각공간(2), 포집공간(3)의 중심선은 동일 선상에 위치하는 것이 바람직하다. 합성챔버부(11)의 합성공간(1), 냉각챔버부(12)의 냉각공간(2), 포집챔버부(13)의 포집공간(3)은 각각 균일한 내경을 갖는 원통 형상이며, 각각 내경이 갖은 것이 바람직하다. 한편, 기체의 원활한 흐름을 위해 냉각공간(2)의 내경이 합성공간(1)의 내경이보다 크고 냉각공간(2)의 내경과 포집공간(3)의 내경이 같게 할 수도 있고, 또한, 합성공간(1)과 냉각공간(20의 내경이 같고 포집공간(3)의 내경이 냉각공간(2)의 내경보다 크게 할 수도 있다. 반응챔버(10)는 지지프레임(미도시)에 지지되어 수직 방향으로 위치한다.
복합노즐(20)은 합성공간(1)과 연통되도록 반응챔버(10)의 상부에 결합되어 불활성가스, 아세틸렌(C2H2), 에탄올(C2H5OH)을 합성공간(1)으로 분사시킨다.
복합노즐(20)의 일예로, 복합노즐(20)은 반응챔버(10)의 상부에 관통 결합되는 노즐바디(21)와, 그 노즐바디(21)를 관통하여 합성공간(1)과 외부를 연통시키는 제1 유로(22)와, 노즐바디(21)의 외측과 제1 유로(21)를 연통시키는 제2 유로(23)와, 노즐바디(21)의 외측과 제1 유로(22)를 연통시키는 제3 유로(24)를 포함한다.
가열유닛(30)은 반응챔버(10)의 합성공간(1)을 가열시켜 합성공간(1)으로 분사되는 혼합물질을 분해시켜 아세틸렌블랙으로 재결합시킨다. 가열유닛(30)은 반응챔버(10)의 합성챔버부(11)에 구비되되, 합성공간(1)을 둘러싸도록 구비된다.
반응챔버(10)의 합성공간(1)의 합성온도는 1000 ~ 1200℃인 것이 바람직하다. 가열유닛(30)은 세라믹히터를 포함하는 것이 바람직하다.
불활성가스공급유닛(40)은 복합노즐(20)을 통해 합성공간(1)에 불활성가스가 공급되도록 복합노즐(20)에 불활성가스를 공급한다. 불활성가스는 아르곤(Ar) 가스인 것이 바람직하다.
불활성가스공급유닛(40)의 일예로, 불활성가스공급유닛(40)은 불활성가스가 저장된 불활성가스탱크(41)와, 그 불활성가스탱크(41)와 복합노즐(20)을 연결하는 가스공급관(42)과, 그 가스공급관(42)에 구비되는 밸브유닛(43)을 포함한다. 가스공급관(42)의 한쪽은 복합노즐(20)의 제2 유로(23)와 연통되도록 복합노즐(20)에 연결된다.
아세틸렌공급유닛(50)은 복합노즐(20)을 통해 합성공간(1)에 아세틸렌이 공급되도록 복합노즐(20)에 아세틸렌을 공급한다.
아세틸렌공급유닛(50)의 일예로, 아세틸렌공급유닛(50)은 아세틸렌이 저장된 아세틸렌탱크(51)와, 그 아세틸렌탱크(51)와 복합노즐(20)을 연결하는 가스공급관(52)과, 그 가스공급관(52)에 구비되는 밸브유닛(53)을 포함한다. 가스공급관(52)의 한쪽은 복합노즐(20)의 제3 유로(24)와 연통되도록 복합노즐(20)에 연결된다.
에탄올공급유닛(60)은 복합노즐(20)을 통해 합성공간(1)에 에탄올이 공급되도록 복합노즐(20)에 에탄올을 공급한다.
에탄올공급유닛(60)의 일예로, 에탄올공급유닛(60)은 에탄올이 저장된 에탄올탱크(61)와, 그 에탄올탱크(61)와 복합노즐(20)을 연결하는 에탄올공급관(62)과, 그 에탄올공급관(62)에 구비되는 밸브유닛(63)을 포함한다. 에탄올공급관(62)의 한쪽은 복합노즐(20)의 제1 유로(22)와 연통되도록 복합노즐(20)에 연결된다.
복합노즐(20)을 통해 반응챔버(10)의 합성공간(1)으로 공급되는 아세틸렌과 아르곤 가스의 비는 1 (sccm) : 2 (sccm)인 것이 바람직하고, 아세틸렌과 에탄올의 비는 50 (sccm) : 0.8~1.2 (ml/min)인 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 아세틸렌블랙 제조방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 아세틸렌블랙 제조방법의 일실시예는, 먼저, 반응챔버(10)의 합성공간(1)에 1단계로 불활성가스를 공급하면서 합성공간(1)을 1100℃로 가열하는 단계(S10)가 진행된다. 불활성가스는 아르곤가스인 것이 바람직하다. 합성공간(1)은 비진공상태이다.
이어, 반응챔버(10)의 합성공간(1)을 1100℃로 유지하면서 2단계로 불활성가스의 공급량을 증가시키고 합성공간(1)에 아세틸렌과 에탄올을 분사시키는 단계(S20)가 진행된다. 이때, 불활성가스와 아세틸렌의 공급비는 2 (sccm) : 1 (sccm)인 것이 바람직하고, 아세틸렌과 에탄올의 공급비는 50 (sccm) : 0.8~1.2 (ml/min)인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 50 (sccm) : 1 (ml/min)이다. 1단계로 공급하는 불활성가스의 양과 2단계로 공급하는 불활성가스의 양의 비는 1 : 2인 것이 바람직하다.
불활성가스공급유닛의 아르곤(Ar) 가스를 복합노즐(20)을 통해 반응챔버(10)의 합성공간(1)으로 1000 sccm으로 분사하면서 반응챔버(10)의 합성공간(1) 내부를 진공 과정없이 가열유닛으로 1100℃까지 온도를 올려 주었다.
반응챔버(10)의 합성공간(1)을 1100℃로 유지하면서 반응챔버(10)의 합성공간(1)으로 2000 sccm 의 아르곤 가스를 흘려준 후, 에탄올공급유닛(60)의 에탄올을 복합노즐(20)을 통해 합성공간(1)으로 20 ml/min으로 분사하고 이와 동시에 아세틸렌공급유닛(50)의 99.6% 순도를 가진 아세틸렌(C2H2)을 복합노즐(20)을 통해 합성공간(1)으로 1000 sccm 을 분사하였다.
반응챔버(10)의 합성공간(1)으로 분사된 액상의 에탄올은 1100℃로 가열된 합성공간(1)에서 순간 기화되어 분해된다. 또한 아세틸렌 가스도 1100℃로 가열된 합성공간(1)에서 고온에 의해 분해된다. 분해된 가스들은 합성공간(1)에서 카본블랙으로 재결합을 진행한다(아래 화학식 참조).
C2H5OH = 2C + 6H + O ---------- (1)
C2H2 = 2C + 2H ---------------- (2)
C2H5OH + C2H2 + Ar = 4C (carbon black) + H2O + 3H2 + Ar ------- (3)
4C 는 분해된 다른 탄소원자들과 결합하여 카본블랙으로 결합하고 분해된 수소는 산소와 결합하여 냉각공간(2)으로 빠져나오며 H2O로 변환된다. 3H2는 아르곤 가스와 과 함께 가스배출관(14)을 통해 외부로 배기되거나, 합성공간(1) 내부에 잔류하는 산소가 있을 경우 산소와 결합하여 H2O로 재결합하여 배출된다. 지속적으로 공급되는 많은 양의 아르곤 가스는 합성된 카본블랙을 포집챔버부(13)의 포집공간(3)까지 밀어내고 포집공간(3)의 바닥에 쌓이게 한다.
반응챔버(10)의 포집공간(3)에 포집된 아세틸렌블랙을 수집하여 아래의 조건으로 기존 제품인 카본블랙과 비교 측정하였다.
합성된 아세틸렌블랙은, 투과 전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM, FEI Tecnai G2 F20), 라만 분광기 (Raman spectroscopy, Thermo Almega XR Raman spectrometer, excitation at 532 nm), 엑스선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS, VG Microtech MT 500/1), 열중량분석기 (Thermogravimetric Analysis, TGA, TA Instruments SDT Q600)를 통하여 구조적 특성을 확인하였고, 분체저항 측정을 통하여 전기적 특성을 확인하고 기존 블랙카본과의 비교를 진행하였다.
도 3은 에탄올이 투입되지 않은 기존 카본블랙 [도 3의 (a) 참조]과 에탄올이 투입된 아세틸렌블랙 [도 3의 (b) 참조]의 TEM 이미지를 보여준다. 해당 배율에서는 카본블랙들의 외부 형태를 확인할 수 있다. 두 카본블랙 모두 지름이 200 nm 이하인 구형의 카본블랙으로 이루어짐을 확인할 수 있다. 구형의 카본블랙들은 독립되거나 서로 엉키어 존재한다. 그러나 해당 배율에서는 두 카본블랙의 차이를 확인할 수 없어 더 높은 배율을 통하여 내부 구조를 확인하였다.
에탄올이 투입되지 않은 일반 카본블랙의 고배율 TEM 이미지[도 4 (a)]에서 불규칙한 내부 구조를 통하여 결정화 되지 못한 카본블랙의 내부 이미지를 확인하였다. 에탄올이 투입된 아세틸렌블랙의 고배율 TEM 이미지[도 4 (b)]에서는 카본블랙 입자 내부에 선으로 연결된 카본블랙의 내부 이미지를 확인하였다. 선들은 초점에 따라 독립되거나 교차되어 확인된다. TEM 이미지의 선간 간격은 약 0.34 nm로 그래파이트에서 그래핀 층간 간격과 일치함을 확인할 수 있다. 이를 통하여 아세틸렌블랙의 경우 카본블랙들이 결정화된 다층의 그래핀으로 형성되어 있음을 예상할 수 있다.
도 5는 에탄올 투입 유무에 따라 합성된 카본블랙의 탄소간 결합을 확인하기 위한 XPS 분석의 C 1s 결과를 보여준다. 284.6 eV의 바인딩 에너지 위치에 형성된 피크는 탄소의 sp2 (C-C) 결합의 상태를 보여준다. 카본블랙과 비교하여 아세틸렌블랙의 C-C 결합 피크 반치폭이 조금 작고 피크의 높이는 높게 형성된 것으로 보아 아세틸렌블랙의 sp2 결합이 더 우수함을 예상할 수 있다. 이는 TEM 이미지의 결과와 동일한 결과를 보여준다.
카본블랙들의 온도에 따른 산소와의 반응을 확인하기 위하여 산소 분위기에서 TGA 분석을 진행하였다. 도 6에 나타난 바와 같이, 에탄올 투입되지 않은 카본블랙의 경우 온도 상승 초기부터 질량의 감소를 보이고 있다. 이는 카본블랙 표면 혹은 카본블랙에 불안정하게 결합하고 있는 탄소가 상온에서부터 산소에 의해 산화되어 CO 혹은 CO2 가스로 바뀌어 사라지고 있음을 의미한다. 반면, 에탄올을 투입하여 합성된 아세틸렌 블랙은 약 600 ℃ 근방에서 큰 낙차를 가지고 질량이 변화됨을 보여준다. 이는 600 ℃ 근방에서 산소에 의해 산화되어 CO 혹은 CO2 가스로 바뀌어 사라지고 있음을 의미한다. 탄소로 이루어진 재료 중 Air 분위기에서 열에 의해 이러한 특성을 보이는 재료는 그래핀, 탄소나노튜브 그리고 다층의 그래핀으로 이루어진 그래파이트들이다. TGA 분석을 통해서도 에탄올이 투입되어 합성된 아세틸렌블랙이 탄소들 사이에 높은 결합력을 가지고 있을 확인할 수 있다.
TEM, XPS, TGA 분석을 통하여 에탄올이 투입된 아세틸렌블랙이 다층의 그래핀으로 이루어지고 결정성이 매우 높음을 확인하였다. 결정성 높은 탄소재료는 전기적 특성과 물리적 강도가 높게 확인된다. 합성된 아세틸렌블랙의 전기적 특성을 확인하기 위하여 압력에 따라 파우더 상태의 저항특성을 확인할 수 있는 분체 저항 분석을 진행하였다.
도 7에 도시한 바와 같이, 아세틸렌블랙의 저항 특성을 확인하기 위하여 현재 양산되어 판매되고 있는 D사의 Denka435를 동일한 조건에서 분석하여 비교하였다. 300 Kgf 의 압력에서는 합성된 아세틸렌블랙의 비저항은 0.361 Ωm, Denka435는 0.331 Ωm로 유사하게 확인되고, 압력이 높아지면서 비저항은 점점 가까워져 1800 Kgf에서는 0.137 Ωm로 동일하게 확인되었다. 이를 통하여 저항특성은 기존 양산되어 판매되는 제품과 매우 유사하게 확인되었다.
이와 같이, 본 발명은 고진공, 높은 에너지를 필요로 하는 기존의 합성법과 차별화하여, 진공이 아닌 대기 분위기의 반응로에서 1100℃의 낮은 온도를 유지한 후, 에탄올 분사를 이용하여 아세틸렌블랙을 합성하게 되므로 열에너지 단독으로 활용되는 아세틸렌블랙 합성의 경우 2000 ~ 2200℃ 온도를 필요로 하나, 에탄올 분사와 그 분사된 에탄올의 분해, 확산을 통하여 아세틸렌블랙의 합성온도를 1100℃까지 낮추게되고 합성된 아세틸렌블랙이 기존의 아세틸렌블랙과 유사한 특성을 갖게 되어 성능이 우수한 아세틸렌블랙을 제조하는데 사용되는 열에너지를 감소시키게 된다.
10; 반응챔버 20; 복합노즐
30; 가열유닛 40; 불활성가스공급유닛
50; 아세틸렌공급유닛 60; 에탄올공급유닛

Claims (7)

  1. 합성공간과, 상기 합성공간에 연통되게 합성공간의 아래쪽에 위치하는 냉각공간과, 상기 냉각공간에 연통되게 냉각공간의 아래쪽에 위치하는 포집공간을 포함하는 반응챔버;
    상기 합성공간과 연통되도록 상기 반응챔버의 상부에 결합되어 불활성가스, 아세틸렌, 에탄올을 합성공간으로 분사시키는 복합노즐;
    상기 반응챔버의 합성공간을 가열시켜 합성공간으로 분사되는 혼합물질을 분해시켜 아세틸렌블랙으로 재결합시키는 가열유닛;
    상기 복합노즐에 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급유닛;
    상기 복합노즐에 아세틸렌을 공급하는 아세틸렌공급유닛; 및
    상기 복합노즐에 에탄올을 공급하는 에탄올공급유닛을 포함하며,
    상기 복합노즐은 반응챔버의 상부에 관통 결합되는 노즐바디와, 상기 노즐바디를 관통하여 상기 반응챔버 내부와 연통되게 형성되며 상기 에탄올공급유닛과 연결되는 제1 유로와, 상기 노즐바디의 외측과 제1 유로를 연통시키도록 형성되며 상기 불활성가스공급유닛과 연결되는 제2 유로와, 상기 노즐바디의 외측과 제1 유로를 연통시키도록 형성되며 상기 아세틸렌공급유닛과 연결되는 제3 유로를 포함하는 아세틸렌블랙 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 합성공간의 합성온도는 1000 ~ 1200℃인 것을 특징으로 하는 아세틸렌블랙 제조장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반응챔버의 합성공간에 1단계로 상기 불활성가스공급유닛으로부터 불활성가스를 상기 복합노즐의 제2 유로 및 제1 유로를 통해 공급하면서 상기 합성공간을 1100℃로 가열하는 단계; 및
    상기 반응챔버의 합성공간을 1100℃로 유지하면서 2단계로 불활성가스의 공급량을 증가시키고 상기 에탄올공급유닛과 아세틸렌공급유닛으로부터 에탄올과 아세틸렌을 상기 복합노즐을 통해 합성공간에 분사시키되, 상기 에탄올은 복합노즐의 제1 유로를 통하고 아세틸렌은 복합노즐의 제3유로 및 제1 유로를 통하여 분사시키는 단계를 포함하는 아세틸렌블랙 제조장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 1단계로 공급하는 불활성가스의 양과 상기 2단계로 공급하는 불활성가스의 양의 비는 1 : 2인 것을 특징으로 하는 아세틸렌블랙 제조장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 복합노즐을 통해 반응챔버의 합성공간으로 공급되는 아세틸렌과 에탄올의 비는 50 (sccm) : 1 (ml/min)인 것을 특징으로 하는 아세틸렌블랙 제조장치.
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