KR920002625B1 - 카본 블랙 제조 방법 - Google Patents

카본 블랙 제조 방법 Download PDF

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캐보트 코오포레이션
케네트 에프. 부르네스
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Abstract

내용 없음.

Description

카본 블랙 제조방법
제1도는 본 발명의 모든 실시예에서 사용한 전형적인 카본 블랙 제조용 파네이스(furnace)를 개략적으로 도시한 종단면도임.
제2도는 카본 블랙 옹집체의 입도 분포 곡선을 나타내고 카본 블랙 시료의 응집체 입도 분포의 △D50 값을 예시하는 히스토그램(histogram)임.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 파네이스(furance) 3 : 혼합실
4, 6, 17, 37 : 벽 5, 8 : 도관
10 : 연소 대역 11 : 플레임 홀더
12 : 하류젖 13 : 전이 대역
19, 41 : 프로브 27 : 단부 캡
21, 29 : 오리피스 31 : 반응 대역
카본 블랙은 석유, 천연 가스와 같은 탄화수소 및 기타 잘 알려진 물질을 고온에서 불완전 연소시킴으로써 생산된다. 반응 가스로부터 분리해 낼 때, 그 생성물은 솜털 모양의 카본 블랙 분말이다.
전형적인 카본 블랙의 파네이스법(furnace process)에서는, 연료를 예컨대 공기와 같은 산화제와 반응시켜 고온의 연소 가스 기류를 얻는다. 탄화수소 원료를 그 고온의 연소 가스 기류중에 분사시킴으로써 카본블랙이 생성된다. 이때, 카본 블랙을 함유하는 가스 기류의 온도는 같은 통상적인 방법으로 급냉(quenching)시킴으로써 강하된다. 사이클론 및 여과기 등의 공지된 기술에 의하여 카본 블랙이 현탁되어있는 가스 기류로부터 카본 블랙을 분리시킨 다음 조립(造粒)하여 건조시킨다.
카본 블랙은 고무 화합물의 특성을 강화시키기 위하여 고무 화합물에 혼입된다. 고무 공업에서 중요한 카본블랙의 여러 가지 성질 중에서 카본 블랙 응집체의 입도 분포도가 있다. 고무 공업에서는 특정의 목적상 넓은 응집체 입도 분포도를 갖는 카본 블랙이 매우 바람직하다는 사실이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명의 목적은 카본 블랙의 △D50 값의 증가로서 측정되는 더 넓은 응집체 입도 분포도를 갖는 카본 블랙의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 방법은 액상 원료를 사전에 분무되지 않은 응집성 기류 또는 미리 미립화시킨 기류 형태로 하여 단계적인 (단위) 카본 블랙 생성 공정에 있어 별도의 두 곳의 위치에서 주입하는 공정을 포함한다. 원료의 일부를 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하기 이전의 지점으로서, 이 지점의 상류에서는 연소 가스 기류 최대 속도 도달 이전에 원료를 고온의 연소 가스 기류에 주입함으로써 야기되는 카본 블랙의 분쇄된 DBP구조의 증가가 더 이상 관찰되지 않고, 또한 카본 블랙 응집체의 입도 분포 폭의 증가가 달성되는 지점에서 주입한다. 나머지 원료는 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달한 지점에서 주입된다.
1984년 7월 2일자 미합중국 특허 출원 제626,704호에는 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하는 지점과 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하는 지점 이전에 액상 원료를 연소 가스 기류중에 주입함으로써 카본블랙의 분쇄된DBP 구조를 증가시킬수 있다고 기재되어 있으나, 이 방법으로 제조한 카본 블랙의 분쇄된 DBP 구조가 원료 주입점 사이의 거리가 증가함에 따라 무한정 증가하지 않을 것이라는 점은 제안되어 있지않다.
제1도에는 본 발명의 방법을 사용하여 카본 블랙을 제조하는 데 사용된 대표적인 파네이스(1)가 도시되어 있다. 파네이스(1)은 일반적으로 4개의 대역, 즉 혼합실(mixing chamber) (3), 연소 대역(10), 전이 대역(13) 및 반응 대역(31)로 구성된다.
혼합실(3)은 벽(4)와 내부 격벽(9)의 외측부 및 상류벽(6)에 의하여 이루어진다. 격벽의 왼쪽 끝에서 격벽(9)의 내측부에 부착된 것은 플레임홀더(flame holder)(11)이다. 연소실(10)은 격벽(9)의 내측부와 플레임 홀더(11)이 하류측에 의하여 이루어지며, 하류점(12)에서 끝나 있다. 벽(6)을 통하여 도관(8)이 삽입되고, 이 도관을 통하여 혼합실(3)에 연료가 도입된다 측벽(4)를 통하여 도관(5)가 삽입되고, 이 도관을 통하여 혼합실(3)에 산화제가 도입된다. 도관(8)을 통하여 내부 프로브(probe) (19)가 삽입되고 이곳을 통하여 고온의 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하는 지점 이전의 지점으로, 이 지점의 상류에서는 원료를 고온의 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하는 지점 이전에 고온의 연소 가스 기류에 주입함으로써 야기되는 카본 블랙 CDBP 구조가 더 이상 증가하지 않음이 관찰되는 지점에서 원료를 파네이스 내에 주입 할 수가 있다. 분사 프로브(19)는 액체 냉각 시킬 수 있으며 말단 캡(27)에서 끝나는 축방향으로 정렬된 프로브이다. 말단 캡(27)은 그 둘레에 방사상으로 배향된 다수의 오리피스(29)를 갖는다. 연소실(10)으로부터 나오는 하루는 벽(17)에 의하여 이루어지는 전이 대역(13)이다. 벽(17)의 주변에는 실질적으로 횡으로 배향된 다수의 오리피스(21)이 위치하며, 이곳을 통하여 원료가 전이 대역(13)내에 주입될 수 있다.
전이 대역(13)으로부터 하류는 벽(37)에 의하여 이루어지는 반응 대역(31)이다. 반응 대역(31)은 소정의 반응 조건에 따라 그 길이 및 단면적이 가변적이다. 본 발명에 있어서 반응 대역(31)의 내경은 91.44cm(36인치)이다. 퀀치 프로브(guench probe)(41)을 벽(37)을 통해 반응 대역(31)에 삽입한다. 물은 퀀치 프로브(41)을 통하여 반응 대역(31)내에 분산시킴으로써 카본 블랙 생성 반응이 정지된다.
일반적으로, 본 발명에 의한 응집체 입도 분포도가 넓은 카본 블랙 제조 방법은 다음과 같이 달성된다. 파네이스의 혼합실 내에 연료 도관을 통하여 적당한 연료를 도입하고, 산화제 도관을 통하여 공기, 산소, 공기와 산소의 혼합물 등의 적당한 산화제를 도입한다. 연소실에서 고온의 연소 가스를 생성하도록 산화제 기류와 반응시키는데 적절하게 사용되는 연료 중에는 수소, 일산화탄소, 메탄, 아세틸랜, 알콜, 케로센, 액체 탄화수소 연료 등과 같이 용이하게 연소가능한 임의의 가스상, 증기상 또는 액상 물질이 포함된다.
본 명세서에서 언급하는 바와 같이. 일차 연소율은 단위 공정의 제1단계에서의 산화제의 양을 그 공정의 제1단계에서 존재하는 연료를 완전 연소시켜 이산화탄소와 물을 생성하는데 필요한 이론적인 산화제의 양으로 나누고, 100을 곱해서 백분율로 표시한 값을 의미한다. 일차 연소율은 100-500% 범위가 될 수 있지만, 바람직한 일차 또는 제1단계 연소율은 약 120 내지 약 300% 범위이다. 이러한 방식으로 선형 속도 유속이 높은 고온의 연소 가스 기류가 생산된다. 또한, 연소실과 반응실 사이의 압력차는 적어도 1.0p.s.i(6.9kpa), 바람직하기로는 약 1.5-10p.s.i.(10.3-69kpa)가 좋은 것으로 밝혀졌다. 이러한 조건하에서 카본 블랙 생성용 액상 탄화수소 원료를 소정의 카본 블랙 제품으로 전환시키기에 충분한 에너지를 갖는 가스상 연소 생성물의 기류가 생성된다. 연소 단계로부터 방출되는 생성 연소 가스는 적어도 약 1350℃(2400℉), 가장 바람직하기로는 적어도 약 1650℃(3000℉)의 온도가 된다.
고온의 연소 가스는 하향류 방향으로 압송되며, 필요에 따라서 끝이 가늘어지거나 제한될 수 있는 보다 작은 직경으로 둘러싸인 전이 대역내로 연소 가스를 통과 시킴으로써 가속되어 연소실의 하향류 끝으로부터 높은 선형 속도로 방출된다. 연소 가스 기류는 파네이스의 전이 대역의 거의 중간 지점에서 최대 속도에 도달한다.
본 발명의 방법에 의하면, 액상 탄화수소 원료의 전체 필요량중의 약 20 내지 80%, 바람직하기로는 약25내지 75% 의 액상 공급 원료량을 미리 미립화시키지 않은 응집성 기류 형태 또는 미리 미립화시킨 기류 형태, 바람직하기로는 미리 미립화시키지 않는 응집성 기류 형태로 하여, 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하기 이전의 지점으로서, 이 지점의 상류에서는 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하기 이전에 원료를 고온의 연소 가스 기류중기에 주입함으로써 야기되는 분쇄된 DBP 구조의 증가가 더 이상 관찰되지 않고, 더넓은 응집체 입도 분포도가 얻어지는 지점에서 연소 가스 기류내에 그 주위로부터 실질적으로 횡방향에서 외향 또는 내향 방향으로 주입한다. 액상 원료를 고온의 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하기 이전에 그기류를 횡방향에서 외향으로 주입할 경우에는, 원료는 원료 주입 프로브를 통하여 분사시키는 것이 좋다. 연소가스 기류가 최대 속도에 도달한 지점에서는, 전체 탄화수소 원료의 약 20 내지 약 80%, 바람직하기로는 전체 원료의 약 25내지 약 75% 인 액상 탄화수소 원료의 잔류량을 주입한다. 이 지점에서는 액상 원료는 다수의 미리 미립화시키지 않은 응집성 기류 또는 미리 미립화시킨 기류 형태, 바람직하기로는 미리 미립화시키지 않은 형태로 하여 연소 가스 기류 둘레의 외부 또는 내부로부터 연소 가스 기류의 흐름에 대해 실질적으로 방사상 또는 횡방향에서 고온의 연소 가스 기류내에 주입된다. 바람직한 실시 방법에 있어서는 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달한 지점에서 파네이스의 전이 대역의 벽내에 횡으로 배향된 다수의 오리피스를 통하여 연소 가스 기류의 흐름에 대해 원료를 방사상으로 내향 주입한다. 본 발명에서 탄화수소원료로서 적합한 것은 아세틸렌, 올레핀, 예를 들면 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌과 같은 불포화탄화수소, 방향족류, 예를 들면 벤젠, 톨루엔,, 크실렌, 특정의 포화 탄화수소 및 휘발성 탄화수소, 예를 들면 케로센,나프탈렌, 테르펜, 에틸렌 타르, 방향족 고리 원료 등이다. 정해진 위치에서의 전술한 원료의 주입과 관련하여, 원료들은 서로 동일하거나 상이하여도 좋다.
본 발명에 사용된 원료, 연료 및(또는)산화제의 양을 조정함으로써 총 연소 백분율이 약 15 내지 약 60%, 바람직하기로는 약 15 내지 약 40% 가 되도록 한다. 총 연소 백분율은 카본 생성 공정에 사용된 산화제의 총량을 카본 생성 공정에 존재하는 연료 및 공급원료의 총량이 완전 연소되어 이산화탄소의 물로 되는데 필요한 산화제의 양으로 나누고, 100을 곱하여 백분율로 표시한 값을 의미한다.
급냉[퀀칭]에 의하여 반응이 정지되기 전에 카본 블랙 생성 반응이 일어날 수 있도록 하기 위해서는 충분한 체류 시간이 필요하다. 대표적인 급냉 방식은 퀀치 노즐을 통해 물을 주입시킴으로써 수행된다. 그러나, 당업계에는 카본 블랙 생성 반응을 급냉시키는 다수의 다른 방법이 공지되어있다. 이어서, 카본 블랙 생성물이 현탁되어 있는 고온의 유출 가스를 통상의 냉각 단계, 카본 블랙의 분리 및 회수 단계에 부친다. 카본블랙은 가스 기류로부터 침전기, 사이클론 분리기, 백 필터(bag filter)또는 이들을 조합한 통상적인 수단에 의하여 용이하게 분리시킬 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 두곳의 위치에서 공급 원료를 주입함으로써 입도 분포도가 더 넓은 카본 블랙이제조된다는 것이 밝혀졌다.
다음 시험 방법을 사용하여 본 발명으로 제조한 카본 블랙의 분석 특성을 측정하였다.
요오드 흡착가(Iodine Adsorption Number: 沃素吸着價)
카본 블랙 시료의 요오드 흡착가는 ASTM D-1510-81에 따라 측정하였다.
착색력(Tint Strenght)
카본 블랙 시료의 착색력은 ASTM D-3265-76a에 따라 공업용 색조 대조 블랙과 비교하여 측정하였다.
디부틸 프탈레이트(DBP)흡수가
카본 블랙의 DBP 흡수가는 ASTM D-2414-84에 따라 측정하였다. 그 결과로써 카본 블랙이 솜털 형태인지 또는 펠릿 형태인지의 여부를 알 수 있다.
분쇄 DBP 흡수수(CDBP)
카본 블랙 펠릿의 CDBP흡수가는 ASTM D-3493-84에 따라 측정하였다.
응집체 입도 분포도(△D50)
카본 블랙 시료의 응집체 입도 분포도(△D50)는 다음 방법으로 측정하였다. 카본 블랙 시료 응집체의 스토우크스(stokes)직경 대 주어진 시료에서 이들의 상대적인 존재 빈도수로 된 히스토 그램을 작성한다. 제2도에서 나타낸 바와 같이, 선(B)는 히스토그램 피크(A)로부터 축(Y)에 평행하게 그려져 히스토그램 X축의 점(C)에서 끝난다. 얻어진 선(B)의 중점(F)를 결정하고, 선 (G)를 그의 중점(F)를 통해 X축에 평행하게 긋는다. 선(G)는 두점 D 및 E에서 히스토그램의 분포 곡선과 교차한다. 카본 블랙 입자들의 점 D 및 E에서의 두 개의 스토우크스 직경의 차의 절대치가 △D50이다. 히스토그램을 작성하는 데 사용된 데이터는 영국 타인 앤드 웨어 소재의 조이스 리볼사(Joyce Loebl Co., Ltd.) 제품과 같은 디스크 원심 분리기를 사용하여 측정하였다. 하기 방법은 본 명세서에서 참고로 하고, 데이터 측정에 사용하였던 1985년 2월 1일 자 출판된 조이스 리블사제 디스크 원심 분리기의 교육 매뉴얼(문서 참조문 DCF 4.008)에 기재된 방법을 변형한 것이다.
방법
칭량병에 카본 블랙 시료 10mg을 넣어 칭량한다. 카본 블랙에 쉘 케미칼사(Shell Chemical Co.)에서 등록 상표 NONIDET P-40으로 제조 및 시판하고 있는 계면 활성제를 3방울 첨가하고, 생성된 혼합물을 교반하여 균일한 페이스트를 제조한다. 무수 에탄올 20% 와 증류수 80% 로 된 용액 50cc를 그 페이스트에 첨가하고, 미합중국 뉴욕주 파밍데일 소재의 히트 시스템즈 울트라소닉사(Heat Systems Ultrasonics Inc.)제품인 모델 번호 W385의 소니퍼(sonfer)를 사용하여, 15 분 동안 초음파 에너지로 분산시켰다.
시험을 실시하기 전에 디스크 원심 분리기로부터 얻은 데이터를 기록하는 컴퓨터에 다음 데이터를 입력시켰다.
1. 카본 블랙의 비중 : 1.86g/cc, 2. 물과 에탄올로 된 상기 용액중에 분산된 블랙 용액의 용적 : 본 시험에서는 0.5cc, 3.스핀액(spin fluid)의 용적 : 본 시험에서는 물14cc, 4. 스핀액의 점도 : 본 시험에서는 23℃에서 0.933센터포아즈, 5. 스핀액의 밀도 : 본 시험에서는 23℃에서 0.9975g/cc, 6, 디스크 속도 : 본 시험에서는 8,000rpm, 7. 시료 채취 간격 : 본 시험에서는 1초.
스트로보스코프(stroboscope)를 작동시키면서 디스크 원심분리기를 8,000rpm으로 작동시킨다. 스핀액으로서 증류수 14cc를 회전 디스크에 분사한다. 탁도를 0으로 조정하고, 완충액으로서 무수 에탄올 20% 와 증류수 80% 로 된 용액 1cc를 주입한다. 이어서, 디스크 원심 분리기의 커트(cut) 버튼과 부스트 버튼(boost button)을 작동시켜 스핀액과 완충액 사이에 평탄한 농도 기울기를 만들고, 이 기울기를 가시적으로 모니터 한다. 두액 사이의 경계룰 구별할 수 없을 만큼 기울기가 평탄해졌을 때 에탄올 수용액 중에 분사된 카 본 블랙 0.5cc를 회전하는 디스크내에 주입하고, 데이터 수집을 즉시 개시한다. 흐름(streaming)이 나타나면 시험은 실패하게 된다. 에탄올 수용액 중에 분산된 카본 블랙을 분사한 후 디스크를 20분 동안 회전시킨다. 20분 동안 회전시킨후 디스크를 정지시켜 스핀액의 온도를 측정하고, 시험 개시시에 측정한 스핀액의 온도와 시험 종료시에 측정한 스핀액의 온도와의 평균 온도를 디스크 원심 분리기에서 얻은 데이터를 기록하는 컴퓨터에 입력시킨다. 데이터를 표준 스토우크스식에 따라 분석하고, 제2도에 나타낸 바와 같이 히스토 그램으로 나타낸다.
본 발명에 의한 응집체 입도 분포도가 더 넓은 카본 블랙의 제조방법은 다음의 실시예들을 참조함으로써 더욱 용이하게 이해될 것이다. 물론 본 발명이 일단 충분히 설명되어 있으므로, 본 발명의 다른 여러 실시예들도 당업계의 숙련자들에게는 명백하게 될 것이고, 따라서 다음의 실시예들은 단지 예시의 목적상 주어지는 것이며, 어떤 방법으로든지 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
제1도의 파네이스는 하기 각 실시예에서 사용된 파네이스를 예시한다. 실시예 1-3에서는 동일한 액체 탄화수소를 연료로서 사용하였다. 또한, 실시예 1-3에서는 연료로서 사용한 액체수소와는 다른 액체탄화수소를 공급 원료로서 사용하였다.
[실시예 1]
제1도에 나타낸 파네이스를 사용하고, 670℃(1238℉)의 온도로 예비 가열된 공기는 3.933Nm3/sec(500mscfh)의 속도로, 또 액체 탄화수소 연료는 900L/h(238gal/hr)의 속도로 하여 혼합실(3)에 도입하였다. 여기에서 높은 선형속도로 하향류 방향으로 흐르는 1차 연소율이 154% 인 고온의 연소 가스 기류가 발생되었다. 사용된 공급 원료 총량에 대해서 84ppm의 칼륨이 첨가되도록 수용액 형태의 칼륨을 연소 가스 기류에 첨가하였다.
이어서, 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하는 지점 이전에, 전체 공급원료의 25%를 미리 미립화시키지 않은 응집성 액상류 형태로 하여 프로브(19)를 통해 외향 방사상으로 고온 연소 가스 기류내에 주입하였다. 프로브(19)는 외경이 5.1cm(2인치)이었으며, 직경 1.78mm(0.070인치)의 오리피스 6개가 주위에 대하여 수직으로 배향되고, 등각으로 위치하는 0.635cm(1/4인치)NPT단부 캡(27)이 장착되어 있다. 이 실시예에서 프로브(19)를 단부 캡이(27)이 오리피스 (21)의 30cm(11.8인치) 상류 지점에 있도록 위치시켰다.
공급 원료의 나머지 75% 는 미리 미립화시키지 않은 응집성 흐름형태로 하여 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달한 지점에서, 즉 전이 대역(13)의 중간 지점에서 12개의 오리피스(21)을 통해 고온의 연소 가스기류내에 방사상으로 내향 주입시켰다. 전이 대역(13)의 길이는 27.9cm(11인치)이고 내경은 31.5cm(12.4인치)이다. 오리피스(21)들은 횡방향으로 배향되며, 각각의 직경은 1.99mm(0.078인치)이고 전이 대역(13)의 벽(17) 둘레에 대하여 단일 평면상으로 등각 간격으로 위치시켰다. 공급 원료의 총량은 543L/h(1437gal/hr)의 통합 속도로 주입시켰다.
공정은 총 연소율이 20.5% 가 되도록 수행하였다. 반응실 (31)의 직경은 91cm(36인치)이었다. 퀀치 노즐(41)은 오리피스(21)로부터 2.45m(약 10피트)의 하류 지점에 위치시켰다. 카본 블랙의 분석 특성은 아래표에 나타낸다.
[실시예 2]
다음과 같은 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 장치, 원료 및 방법을 사용하여 카본 블랙을 제조하였다. 이실시예에서는 프로브(19)를 단부 캡(27)이 전이 대역(13)내의 오리피스(21)로부터 50cm(19.7인치)의 상류에 있도록 위치시키고, 사용된 원료 총량에 대해 칼륨 123ppm은 수용액 형태로 하여 고온의 연소가스 기류에 첨가하였다. 카본 블랙의 분석 특성은 아래 표에 나타낸다.
[실시예 3]
다음과 같은 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 장치, 원료 및 방법을 사용하여 카본 블랙을 제조하였다. 내부 프로브(19)를 단부 캡(27)이 오리피스(21)로부터 60cm(23.6인치)이 상류에 있도록 위치시키고, 사용된 원료 총량에 대해 칼륨 123ppm을 수용액 형태로 하여 고온의 연소 가스 기류에 첨가하였다. 카본블랙의 분석 특성은 아래 표에 나타낸다.
[표 1]
Figure kpo00001
상기 표중에 데이터는, 본 발명의 방법에 의하면 구조와 표면적에 대하여 실질적으로 동일한 값을 유지하면서 증가된 △D50 값을 갖는 카본 블랙이 제조된다는 사실을 보여준다. 또한, 이들 데이터 및 실시예들로부터 카본 블랙의 △D50 값은 본 발명의 두곳의 원료 주입점 사이의 거리가 증가함에 따라 더욱 증가될 수 있다는 결론에 도달할수 있다.
실시예 1-3에서는 주어진 수준의 카본 블랙 구조를 얻기 위해서 상이한 양의 칼륨을 첨가하였다. 실시예2 및 3에서는 동일량의 칼륨을 사용하였는데, 이 두 경우 모두 카본 블랙의 주어진 구조 수준에 도달하려면 실시예 1에서 사용한 양을 초과한다는 사실에 주목함으로써 본 발명의 효과를 간접적으로 보여줄 수 있다. 실시예 1에서 사용된 칼륨의 양에 비해 실시예 2 및 3에서 사용된 칼륨의 양의 증가는 실시예 1의 간격 거리에서 원료 주입점 사이의 거리가 증가함에 대해서 구조가 여전히 증가하고 있음을 보여준다. 원료 주입점사이의 거리를 더욱 증가시켰을 때 실시예2 및 3에 사용된 칼륨의 양을 일정하게 한 것은 실시예2 및 3과 같이 원료 주입점 사이의 거리를 증가시켜도, 최대 속도에 도달하기 전에 고온의 연소 가스내에 원료를 주입시킴으로써 야기되는 CDBP는 더 이상 증가하지 않는다는 것을 보여준다.
본 발명을 특정한 최선의 실시예로서 기재하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 그것의 별법 및 변형이 실시될 수 있고 이 분야의 기술자라면 이것이 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어나지 않는다는 사실을 명백히 이해하게 될 것이다.

Claims (7)

  1. 연료와 산화제를 반응시켜 카본 블랙 생성용 액상 탄화수소 원료를 카본 블랙으로 전환시키기에 충분한 에너지를 갖는 고온의 일차 연소 가스 기류를 제공하고, 미리 미립화시키지 않은 다수의 응집성 기류 또는 미리 미립화시킨 기류 형태의 액상 탄화수소 원료를 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하는 지점에서 원료의 적당한 전단 및 혼합에 필요한 침투도(degree of penetration)를 얻기에 충분한 압력하에 연소 가스기류의 흐름 방향에 대해 실질적으로 횡방향으로 가스상 연소 생성물의 기류 주위에 주입하고, 급냉에 의해 카본 생성 반응이 종결되기 전에 원료를 분해시켜 카본블랙으로 전환시키고, 이어서 생성된 카본블랙을 냉각,분리 및 회수하는 파네이스(furnace)카본 블랙의 제조 방법에 있어서, 연소가스 기류가 최대 속도에 도달하기 이전의 지점으로서, 이점의 상류에서는 연소 가스 기류 최대 속도도달 이전에 원료를 고온의 연소 가스 기류내에 주입함으로써 야기되는 생성 카본 블랙의 CDBP의 증가가 더 이상 관찰되지 않는지점에서 액상 탄화수소 원료의 일부를 연소 가스 기류에 주입하는 것을 특징으로 하는 응집체 입도 분포도 가 더 넓은 카본 블랙의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 액상원료 총량 중 20 내지 80% 는 연속 가스 기류가 최대 속도에 도달하기 이전의 지점으로서, 이 지점의 상류에서는 연소 가스 기류 최대 속도 도달 이전에 연료를 고온의 연소 가스 기류내에 주입함으로서 야기되는 생성된 카본 블랙의 CDBP의 증가가 더 이상 관찰되지 않는 지점에서 액상 원료를 연소 가스 기류중에 도입하고, 나머지 원료는 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하는 지점에서 첨가하는 것을 특징으로 하는방법.
  3. 제1항에 있어서, 액상 원료 총량 중 25 내지 75% 는 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하기 이전의 지점으로서, 이 지점의 상류에서는 연소 가스 기류 최대 속도 도달 이전에 연료를 고온의 연소 가스 기류내에 주입함으로써 야기되는 생성된 카본 블랙의 CDBP의 증가가 더 이상 관찰되지 않는 지점에서 액상 원료를 연소 가스 기류 중에 주입하고, 나머지 원료는 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하는 지점에서 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 고온 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하는 지점에서 고온의 연소 가스 기류내에 주입되는 원료가 미리 미립화시키지 않는 응집성 기류 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하기 이전의 지점으로서, 이 지점의 상류에서는 연소 가스 기류 최대 속도 도달 이전에 원료를 고온의 연소 가스 기류내에 주입함으로써 야기되는 생성된 카본 블랙의 CDBP의 증가가 더 이상 관찰되지 않는 지점에서 연소 가스 기류중에 주입되는 액상 탄화수소 원료가 고온의 연소 가스 기류의 흐름 방향에 대해 실질적으로 횡방향에서 미리 미립화시키지 않은 응집성기류 형태로 주입됨을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하기 이전의 지점으로서, 이 지점의 상류에서는 연소 가스 기류 최대 속도 도달 이전에 원료를 고온의 연소 가스 기류내에 주입함으로써 야기되는 생성된 카본 블랙의 CDBP의 증가가 더 이상 관찰되지 않는 지점에서, 연소 가스 기류내에 주입되는 액상 탄화수소 원료가 고온의 연소 가스 기류의 내부 주위로부터 외향으로 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 액상 탄화수소 원료를 미리 미립화시키지 않은 응집성기류 형태로 하여 연소 가스 기류가 최대 속도에 도달하기 이전의 지점으로서, 이 지점의 상류에서는 연소 가스 기류 최대 속도 도달 이전에 원료를 고온의 연소 가스 기류중에 주입함으로써 야기되는 생성된 카본 블랙의 CDBP의 증가가 더 이상 관찰되지 않는 지점에서 연소 가스 기류중에 연소 가스 기류의 내부 주위로부터 실질적으로 횡방향에서 외향으로 주입하고, 액상 탄화수소 원료를 미리 미립화시키지 않는 응집성기류 형태로 하여 연소가스 기류가 최대 속도에 도달하는 지점에서 연소 가스 기류내에 고온의 연소 가스 기류의 외부 주위로부터 실질적으로 횡방향에서 내향으로 주입하는 것을 특징으로 하는 방법.
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