KR970001931B1 - 카본 블랙(carbon black)의 제조 방법 - Google Patents

카본 블랙(carbon black)의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

카본 블랙(carbon black)의 제조 방법
제1도는 용광로법(furnace method) 카본 블랙제조로의 종단면 모식도이다.
제2도는 제1도의 A-A' 단면 모식도이다.
제3도는 본 발명에 사용된 알카리 버너의 한 예를 나타낸다.
제4a도 및 4b도는 알카리 버너를 용광로법 카본 블랙 제조로의 연소실에 장착한 한 예를 나타낸다.
제5a도는 알칼리 금속 화합물을 연료 연소용 공기에 동반하는 경우에, 노내 손상 상태 및 알카리 금속 화합물의 퇴적 상태를 나타낸 횡단면도이다.
제5b도는 알칼리 토류 금속 화합물을 원료 탄화수소 공급 노즐을 통하여 원료 탄화수소에 동반하여 노내에 도입하는 경우에, 노내 손상 상태 및 알카리 토류 금속 화합물의 퇴적 상태를 나타내는 단면도이다.
제6도는 연소방식 이온화로를 나타낸다.
제7도는 전기로 방식 이온화로를 나타낸다.
제8도는 알카리토류 금속 화합물을 원료 탄화수소 공급 노즐을 통하여 원료 탄화수소에 동반하여 노내에 도입하는 경우에, 노내 손상 상태 및 알카리토류 금속 화합물의 퇴적 상태를 나타내는 단면도이다.
본 발명은 카본 블랙 제조방법에 관한 것이다. 상세히 설명하면, 고온 분위기의 노벽 손상없이 저회분의 상태로, 저스트럭쳐 및/또는 고표면적을 갖는 카본 블랙 제조방법에 관한 것이다.
카본 블랙은 통상, 채널법(channel method), 열법(thermal method), 용광로법(가스 및 오일), 아세틸렌 블랙법, 중질유의 부분 산화 반응법(Shell법, Texaco법, Fauzer법 등.)과 같은 여러 방법에 의해서 제조도니다. 이중에서, 가장 경제적이고 널리 이용되는 방법은 용광로법이다.
용광로법에서는, 공기 등의 산소 함유 가스로 연료를 연소시켜 얻은 고온 연소 가스류에 원료 탄화수소를 도입하여, 부분 연소 및/ 또는 열분해한 다음 카본 블랙을 생성한다. 반응 완성후 고온 연소 가스중에 부유 현탁하는 카본 블랙은 물분사법(water spray method)등의 방법으로 냉각한 다음, 사이클론 또는 백 필터(bag filter)를 사용하여 분리, 포집한다.
이렇게 얻어진 카본 블랙은 자동차의 타이어 등의 고무 강화제; 수지, 도료 및 잉크 등의 안료, 수지, 고무등의 도전성 부여재 등으로 널리 이용된다.
용광로법은, 카본 블랙 제조로 내의 원료 탄화수소의 반응 조건, 예를 들면, 원료 탄화수소의 도입 장치 및 유속, 연료용 산소 함유 가스의 도입방법 및 유속, 제조로의 형상을 변경함으로써, 생성된 카본 블랙의 특성인 표면적, 입자크기, 스트럭쳐 등을 조정할 수 있기 때문에 우수한 제조방법이다.
그러나, 반응조건 또는 제조로의 형상을 변경하는 것은 카본 블랙의 수율의 저하 또는 특성의 조정 범위의 협소화와 같은 결점을 발생시킬 우려가 있다. 따라서, 이러한 결점을 보완할 수 있는 방법으로 첨가제를 도입하는 방법이 제안되어 왔다.
예를 들면, 특공소 3168/1961호 공보에는, 알카리 금속의 용액을 고온 분위기중에 단독으로 또는 고온 연소 가스 발생 버너용 연료, 산소 함유 가스 또는 원료 탄화수소와 동반하여 도입함으로써, 제조한 카본 블랙의 스트럭쳐 및 탄성계수를 조정할 수 있는 방법을 제안하였다.
더구나, 특공소 28104/1964호 공보 및 특공소 3365/1969호 공보에는, 바륨, 칼슘, 마그네슘 또는 스트론튬 등의 알카리 토류 금속을 상기와 같은 방법으로 도입함으로써 카본 블랙의 표면적 및 탄성계수를 조정하기 위한 제안을 하였다.
첨가제의 양이 증가함에 따라, 스트럭쳐는 억제되고(또는, 작게 되고)표면적은 증가하게 되지만 첨가제의 일부가, 생성된 카본 블랙 내에 잔존하게 되어 주로 알카리 금속 또는 알카리 토류 금속으로 이루어진 회분량(ash content)이 많아지게 되어 응용물성면에서 악영향을 끼치는 문제점이 있다. 또한, 알카리 금속 또는 알카리 토류 금속이 고온 분위기의 노벽에 퇴적되어 노벽의 내화 벽돌을 손상시킬 염려가 있다(이러한 현상을 스포일링(spoiling)이라 한다.
즉, 첨가되는 알카리 금속 또는 알카리 토류 금속의 양에는 한계가 있으며, 따라서, 스트럭쳐, 표면적 등의 조정 범위는 한계가 있다.
이와 같은 상황하에서, 본 발명자들은, 저회분을 갖는 저스트럭쳐 또는 고표면적 등의 카본 블랙을 고온 분위기에서, 내화 벽돌의 손상없이 경제적이고 용이하게 제조하는 방법에 대해서 예의 검토하였다. 결과적으로, 본 발명자들은 용광로법과 같은 널리 이용되는 카본 블랙 제조방법에 있어서, (A) 제조로 내에서 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물을 연료 또는 산소 함유 가스와 동반하여 이온화를 위한 특별히 장착된 버너로부터 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물을 도입함으로써, 또는 (B) 제조로와는 별도로 독립하여 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물의 이온화를 위해서 특별히 장착된 이온화로(ionizing furance)로써 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 화합물을 이온화하여 제조로 내부로 도입함으로써, 생성된 카본 블랙의 스트럭쳐 및/또는 표면적을 각각 더욱 낮게 하거나 확장시킬 수 있음이 가능하다는 것을 밝혀냈다. 그리고, 동량의 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물에 있어서, 또는 같은 스트럭쳐나 같은 표면적을 갖는 생성 카본 블랙에 있어서, 현저히 낮은 회분량을 함유하는 카본 블랙을 얻을 수 있음이 가능하다는 사실도 아울러 밝혀냈다. 또한, 요구되는 알카리 금속 화합물 또는 알카리 토류 금속의 양을 줄이고서도, 종래 생산품과 동량의 회분량을 갖는 생산품을 얻을 수 있다는 장점도 가지고 있었다.
뿐만 아니라, 표면벽위에 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물이 퇴적되지 않기 때문에, 내화 벽돌의 손상, 예를 들면 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물에 의한 스포일링을 막을 수 있었다. 본 발명은 이와 같은 밝혀진 여러 사실들에 기초하여 수행된 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 고온 분위기용 노벽 손상없이 저회분의 상태의 저스트럭쳐 또는 고표면적을 갖는 카본 블랙 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 고온 연소 가스 발생 버너로써 연료 및 산소 함유 가스를 연소시켜 발생하는 고온 연소 가스를 이용하여 가열시킨 고온 대안으로 원료 탄화수소를 도입하여 제조로 내에서 원료 탄화수소를 열분해 함으로써 카본 블랙을 제조하는 방법을 제공해 주며, 또한 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물은 (A) 상기의 고온 연소 가스 발생 버너와는 독립하여, 연료 및 산소 함유 가스의 혼합물을 연소하여 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물을 이온화하기 위한 특별히 장착되어 있는 알카리 버너로부터 도입되거나, 또는 (B) 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물을 이온화하기 위하여 특별히 장착한 이온화로 내에서 이온화되어 제조로 안으로 도입되는 것을 특징으로 한다.
다음으로, 선택된 실시예에 근거하여 본 발명을 상세히 설명한다.
카본 블랙 제조용 원료 탄화수소는 통상 널리 사용되는 어떤 원료라도 이용할 수 있으며, 예를 들면, 벤젠 톨루엔, 크실렌, 나프탈렌 또는 안트라센과 같은 방향족 탄화수소, 또는 크레오소트유, 안트라센유, 나프탈렌유, 펀치유 또는 에틸렌 바텀유와 같은 타르계 도는 석유계의 분해 중유 등이다.
원료 탄화수소를 분해하는데 필요한 열량을 얻기 위한 연료로서는, 천연가스, 프로판, 부탄 또는 코오크로가스(coke oven gas)와 같은 기체 연료, 또는 케로신, 경유 또는 증유 등의 액체연료 등도 완전 연소가 용이하고 원료 탄화수소를 분해하는데 필요한 열량을 공급할 수 있으면 사용 가능하다.
연료를 연소시키기 위한 산소함유 가스로는, 통상 공기를 사용한다. 그러나, 공기 또는 공기 이외의 가스에 산소를 임의의 비율로 혼합하여 사용할 수도 있다.
연료는, 고온 연소 가스 발생 버터를 통하여 산소 함유 가스의 일부와 함께 또는 단독으로 제조로 내에 도입되어, 같은 방법으로 도입된 산소 함유 가스와 혼합하여 연소시킨 후 고온 연소 가스를 형성한다. 산소 함유 가스에 대한 연료 비율은, 고온 연소 가스류의 온도가 1400~2000℃, 바람직하기는 1600~1900℃ 정도가 되도록 선택한다. 만일 온도가 이러한 영역보다 낮으면 원료 탄화수소의 분해가 어렵게 되며 한편, 온도가 이 영역 이상의 범위가 되면, 노벽의 내화 벽돌이 열에 의해서 손상될 위험이 있다. 알카리 버너를 채택 할때는, 산소 함유 가스에 대한 연료 비율을 결정하기 위해서 버너의 열용량도 고려해야 한다.
고온 연소 가스로 도입된 원료 탄화수소는 부분연소 및/또는 열분해되어 카본 블랙을 형성한다.
본 발명의 알카리 금속 화합물로서는, 원소 주기율 표 I족 a아족에 속하는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 또는 프란슘과 같은 알카리 금속의 수산화물, 염화물, 황산염, 탄산염 등의 무기염류, 지방산을 함유하는 유기산염류, 금속알킬 등의 유기금속 화합물 등을 들 수 있다. 마찬가지로, 알카리 토류 금속 화합물로는 원소 주기율 표II족 a아족에 속하는 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 또는 바륨 등의 알카리 토류 금속의 수산화물, 염화물, 황산염, 탄산염 등의 무기염류, 지방산을 함유하는 유기산염류, 금속 알킬 등의 유기 금속 화합물 등을 들 수 있다. 알카리 금속 화합물 또는 알카리 토류 금속 화합물의 첨가량은, 원료 탄화수소에 대해서 500~50,000ppm이며 바람직하기는, 500~20,000 ppm 정도이다.
본 발명에 있어서 중요한 것은, 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물을, (A) 원료 탄화수소나 고온 분위기를 형성하기 위한 연료 또는 공기에 혼합하거나 또는 단독으로 노내에 도입하지 않고, 특별히 장착된 알카리 버너를 통하여 연료 및/또는 산소 함유 가스와 함께 도입하는 것이며, 또는 (B) 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물을 원료 탄화수소나 고온 분위기를 형성하기 위한 연료 또는 공기에 혼합하거나 또는 노내에 도입하지 않고, 특별히 장착된 이온화로를 사용하여 이온화한 후 제조로 내에 도입하는 것이다.
(A) 알카리 버너(금속 화합물을 이온화하기 위하여 특별히 장착된 버너)를 사용하는 경우: 알카리 버너의 연소대는, 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물을 효율적으로 이온화시키기 위해서 통상, 고온 연소 가스 발생 버너의 온도보다 더 고온으로 유지된다.
알카리 버너의 연소대의 적정 온도는 첨가되는 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물에 따라 다르지만 통상적으로 1500℃이상, 바람직하기는 1900℃이상이다. 알카리 버너는 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물을 이온화하는 것을 주목적으로 한다. 따라서, 비록 고온 연소 가스 발생 버너보다 더 고온이라 하더라도 발생하는 열용량은 통상적으로 작다. 알카리 버너로 도입된 연료 및 산소 함유 가스는, 상기 고온 연소 가스 발생 버너에 도입 가능한 연료 및 산소 함유 가스가 사용된다.
알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물은 산소 함유 가스 및 연료의 알방, 또는 양방에 동반되거나 그렇지 않으면, 알카리 버너에 독립된 도입로를 통해서 도입된다. 이 도입로는, 알카리 버너의 최외층에 설치된다면, 선단으로부터 분사가 일어날 때 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물의 일부가 주변에 분산되어 바람직하지 못하다 따라서, 통상은 최외층의 산소 함유 가스 및/또는 연료의 도입로의 내측에, 특히 중심부가 바람직하다. 예를 들면, 제3도에 표시한 알카리 버너는, 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물을 산소 함유 가스와 동반하여 도입하는 것을 나타낸 것이다.
노내로 알카리 버너를 도입하는 방향에 대해서는 특별한 제한이 없다. 즉, 알카리 버너는, 원료 탄화수소의 도입방향에 대해서 횡방향 또는 동축(coaxial)방향으로도 가능하다.
알카리 버너의 개수는 1개 또는 복수개를 설치할 수 있다. 알카리 금속 화합물 및 알카리 토류 금속 화합물을 동일 반응로 내부로 도입할 경우에는, 각각 별개의 알카리 버너를 통해서 도입하는 것이 바람직하다.
알카리 버너로부터 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물을 분사하는 위치는, 원료 탄화수소의 분사 위치와 동일하거나 상류측이 바람직하다. 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물의 분사 위치가 원료 탄화수소의 분사 위치의 하류측에 있을 경우, 원료 탄화수소의 액적(liquid drop)이 응고 및 탄화된 후에, 알카리 금속 이온 및/또는 알카리 토류 금속 이온과 접촉하게 되므로, 스트럭쳐, 표면적 등의 조정 효과가 감소되는 경향이 있어 바람직하지 못하다. 이온화된 알카리 금속 및/또는 알카리 토류 금속을, 응고 및 탄화되기 전에 원료 탄화수소와 접촉시키는 것이 중요하다. 분사 위치는, 상기의 고온 연소 가스 발생 버너에 의해 형성된 고온 연소 가스류 내에 존재하는 것이 더욱 바람직하다.
(B) 제조로와는 별개의 이온화로를 사용하는 경우: 이온화로의 최적 온도는, 첨가하는 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물에 따라 다르다. 통상 1300℃ 이상, 바람직하기는 1500℃이상으로 한다.
이온화로의 가열 방법은, 연료 및 산소 함유 가스를 연소시키는 방식, 전기로 방식 또는 적외선 방식 등의 통상적인 방식이 사용 가능하다.
이온화한 알카리 물질을, 이온화로의 연소 가스, 또는 알카리 물질을 이온화로의 내부로 분무하기 위하여 사용하는 물이나 증기 또는 공기 등의 캐리어(carrier) 물질등과 함께 카본 블랙 제조로 내에 도입한다.
여기서, 주의해야 할 사항은, 이온화한 알카리 물질을 예를 들면, 보온재 등으로 보온하여, 그 물질의 도입과 정중에 냉각되지 않도록 해야 한다. 이온화한 알카리 물질의 도입 방향은, 한정적이지 않으며, 원료 탄화수소의 도입 방향에 대해서 횡방향 또는 동축방향으로 할 수 있다. 이온화한 알카리 물질의 도입구는, 1개 또는 복수개로 설치할 수 있다. 알카리 금속 화합물 및 알카리 토류 금속 화합물을 동일한 반응로 내부로 도입할 경우에는, 각각 별개의 도입구로부터 도입하는 것이 바람직하다.
알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물의 분사 위치는, 원료 탄화수소의 분사 위치와 같은 위치 또는 상류측이 바람직하다. 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물의 분사 위치가, 원료 탄화수소의 분사 위치의 하류측에 있을 경우, 원료 탄화수소는 응고 및 탄화된 후에, 알카리 금속 이온 및/또는 알카리 토류 금속 이온과 접촉하게 되어, 스트럭쳐, 표면적 등의 조정 효과가 감소되는 경향이 있어 바람직하지 못하다. 이온화된 알카리 금속 및/또는 알카리 토류 금속을, 응고 및 탄환되기 전에 원료 탄화수소와 접촉시키는 것이 중요하다. 분사 위치는, 상기의 고온 연소 가스 발생 버너에 의해 형성된 고온 연소 가스류 내에 존재하는 것이 더욱 바람직하다.
상기의 (A) 또는 (B)의 방법에 의해서 생성된 카본 블랙을, 반응대의 하류측에 있는 물 등으로 냉각시킨 후 사이클론 또는 백 필터 등으로 분리, 포집한다.
알카리 금속 화합물을 첨가하는 본 발명의 카본 블랙 제조방법은, 스트럭쳐 지표인 DBP 흡수량이 90cc/100g이하로써, 카본 블랙의 제조에 특별한 효과가 있다.
다음에, 실시예를 통해서 본 발명을 설명한다. 그러나, 본 발명은 몇가지의 특정적인 실시예에 국한되지 않는다는 사실을 주목해야 한다.
제1도 내지 제4도는 본 발명을 실시하기 위한 퍼내스 블랙(furnace black)제조로의 한 실시예를 도시한 것이다.
제1도는 노의 종단면 모식도이며, 제2도는 제1도의 A-A'선에 따른 종단면 모식도이다. 여기에서, 1은 노본체, 2는 연소실, 3은 쵸우크(choke), 4는 반응실, 5는 내관(6) 및 외관으로서의 냉각관(7)을 갖는 원료 탄화수소 공급용 노즐, 8은 산소 함유 가스 입구(9)로부터 공급되는 공기 및 연료 공급관(10)으로부터 공급되는 연료로 이루어지는 연소 가스 공급입구, 11 및 12는 유통류(passing stream)을 냉각시키기 위한 냉각수 공급관, 13은 연도(flue)를 각각 나타낸다.
제3도는 알카리 버너의 한 실시예를 나타낸다. 제4도는 알카리 버너를 연소실에 삽입시킨 상태를 나타낸다.
14는 연소용 공기의 입구, 15는 알카리 금속염의 도입구, 16은 연소 가스의 도입구, 17은 알카리 버너의 냉각관, 18은 알카리 버너의 장입 상태를 나타낸다.
제6도 및 제7도는 알카리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물을 이온화하는 이온화로의 한 실시예를 나타낸다.
[실시예 1 및 2]
실시예1 및 2에 있어서는, 알카리 금속 화합물로서 각각, KOH 및 NaOH를 사용한다. 이러한 알카리 금속 화합물을 DBP(dibutylphthalate) 흡수량의 카본 블랙을 제조하기 위해서, 알카리 버너를 통해서 노내로 도입한다. 후술하는 비교예1 및 3과 비교하여 알 수 있듯이, 알카리 버너를 통하여 노내부로 알카리 금속 화합물을 도입할 경우, 동일한 첨가량에 대해서, 저 회분의 현저히 낮은 스트럭쳐를 갖는 카본 블랙을 얻을 수 있다.
[실시예 3 및 4]
실시예3 및 4에 있어서는, 알카리 토류 금속 화합물로서 각각 CaCl2및 (CH3CO2)2CaH2O를 사용한다.
이러한 알카리 토류 금속 화합물을, 고표면적 카본 블랙을 제조하기 위하여, 알카리 버너를 통해서 노내로 도입한다. 알카리 버너를 사용함으로써, 동일한 첨가량을 갖는 저회분의 고표면적의 카본 블랙을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 비교예4와 비교하여 실시예3은 첨가량을 줄이고서도, 동일한 정도의 표면적을 얻을 수 있어, 노에 손상을 주지 않는다. 이러한 구조의 카본 블랙 반응로에서 표1에 나타낸 제조 조건하에서 얻어지는 카본 블랙 현탁 가스를 사이클론 또는 백 필터 등의 공지의 포집장치를 이용하여 카본 블랙을 회수한다. 카본 블랙의 물성을 표1에 나타내었다. 표중의 입자 크기는 전자 현미경으로 관찰에 의해 평균치이며, DBP 흡수량은 JIS K 6221-1982에 의한 측정치이다. 그리고 회분량 및 요오드 흡착량은 JIS K 6221-1982에 따른 측정치이다.
[실시예 5 및 6]
실시예 5 및 6은, 알카리 금속 화합물로써 KOH를, 알카리 토류 금속 화합물로써는 CaCl2를 사용하여, 스트럭쳐 및 표면적을 조정한 실시예이다. 제4b도에 나타낸 2개의 알카리 버너를 통해서, 두 종류의 첨가제를 도입하여, 저회분량의 스트럭쳐 및 표면적을 갖도록 조정하였다.
비교예1은, 알카리 금속 화합물의 도입 방법을 원료 탄화수소 공급관(6)을 통하여 원료 탄화수소와 함께 도입하는 것을 제외하고는 실시예1과 같은 조건하에서 카본 블랙을 제조하였다.
비교예2는, 알카리 금속염을 산소 함유 가스 입구(9)를 통하여, 연소 가스와 함께 도입하는 것을 제외하고는 실시예1과 같은 조건하에서 카본 블랙을 제조하였다.
비교예3은, 알카리 금속 화합물로써 NaOH를 사용하고, 원료 탄화수소에 첨가되는 첨가제의 양을 변화시킨 것을 제외하고는, 비교예1과 같은 조건하에서 카본 블랙을 제조하였다.
비교예4는, 알카리 토류 금속 화합물을 원료 탄화수소 긍급관(6)을 통해서, 원료 탄화수소와 함께 도입하고, 원료 탄화수소에 대한 알카리 토류 금속 화합물의 첨가량을 변화시킨 것을 제외하고는 실시예3과 같은 조건하에서 카본 블랙을 제조하였다.
비교예5은, 알카리 금속 화합물을 원료 탄화수소 공급관(6)을 통해서, 원료 탄화수소와 함께 도입하는 것을 제외하고는 실시예4와 같은 조건하에서 카본 블랙을 제조하였다.
Figure kpo00001
1: 제5-1도의 A에 도시된 바와 같이, 알카리 금속 화합물은 5 내지 10mm 두께로 퇴적되었다. 또한, B에서는 내화벽돌의 손상이 약 150mm 폭 및 약 100mm 길이로 관찰되었다.
2:제5-2도의 C에 도시된 바와 같이, 알카리 토류 금속염은 5 내지 10mm 두꼐로 퇴적되었다. 또한, D에서는 내화벽돌이 손상이 정상 상태의 내벽면으로부터 10 내지 30mm 길이로 관찰되었다.
[실시예 7]
실시예7에서는, 알카리 금속 화합물로서, KOH를 사용하였다. 제6도에 도시한 연소 방식의 이온화로에서 알카리 금속 화합물을 이온화한 후, 저 DBP 흡수량을 갖는 카본 블랙 제조용 노안으로 도입하였다. 비교예6과 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 동일 수준의 첨가제의 양으로서도, 저스트럭쳐의 카본 블랙을 저회분량을 갖도록 얻을 수 있었다.
또한, 노내에는 알카리 물질이 축적되지 않았으며, 뿐만 아니라, 노손상도 관찰되지 않았다.
[실시예 8 및 9]
실시예8 및 9에서는, 알카리 토류 금속 화합물로서 각각, CaCl및 (CHCO)CaHO를 사용한다. 이와 같은 알카리 토류 금속 화합물을 이온화로에서 이온화한 후, 고표면적을 갖는 카본 블랙 제조용 노안으로 도입하였다. 후술의 표2로부터 알 수 있으며, 종래 기술과 비교해 본 바와 같이, 동일 수준의 첨가량으로서도, 고표면적의 카본 블랙을, 저회분량을 갖도록 얻을 수 있었다. 또한, 첨가량을 줄이고서도, 고표면적을 갖는 카본 블랙을 얻을 수 있었다.
뿐만 아니라, 노내 퇴적이나 노벽 손상이 관찰되지 않았다.
[실시예 10]
실시예10은, 알카리 금속 화합물로써 KOH, 알카리 토류 금속 화합물로서는 CaCl를 사용하여 스트럭쳐 및 표면적을 동시에 조정한 실시예이다.
비교예6에서는, 알카리 금속 화합물을 원료 탄화수소와 함께 원료 탄화수소 공급관(6)을 통하여 도입하는 것을 제외하고는 실시예7에서와 동일한 조건하에서 카본 블랙을 제조하였다.
비교예7에서는, 알카리 금속염을 연소용 공기와 함께, 산소 함유 가스 공급 입구(9)를 통하여 도입하는 것을 제외하고는 실시예7에서와 동일한 조건하에서 카본 블랙을 제조하였다.
비교예8에서는, 알카리 토류 금속 화합물을 원료 탄화수소와 함께 원료 탄화수소 공급관(6)을 통하여 도입하고, 첨가되는 알카리 토류 금속 화합물의 첨가량을 변화시킨 것을 제외하고는 실시예8에서와 동일한 조건하에서 카본 블랙을 제조하였다.
비교예9에서는, 알카리 금속 화합물을 원료 탄화수소와 동반하여 원료 탄화수소 공급관(6)을 통하여 장입하는 것을 제외하고는 실시예10에서와 동일한 조건으로 카본 블랙을 제조하였다.
실시예7 내지 10 및 비교예 6 내지 9중에서 각각 얻어진 카본 블랙 현탁 가스는, 사이클론 또는 백 필터등 공지의 포집장치를 이용하여 카본 블랙을 회수한다. 이러한 카본 블랙의 물성을 표2에 나타내었다.
표중의 입자 크기는, 전자 현미경 관찰에 의한 평균치이며, DBP 흡수량, 회분량 및 요오드 흡착량은, JI S K 6221-1982에 따른 측정치이다.
Figure kpo00002
전술한 바와 같이, 본 발명 방법에 따르면, 알칼리 금속 화합물 및/또는 알카리 토류 금속 화합물의 첨가 효율을 현저히 개선할 수 있으며, 따라서 상기 화합물에 의해서 스트럭쳐 및 표면적을 조정한 카본 블랙을 극히 저회분의 상태로 얻을 수 있다.
더우기, 노손상을 피할 수 있고 노내에의 퇴적을 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 연료와 산소 함유 가스를 고온 연소 가스 발생 버너로 연소시키므로써 형성되는 고온 연소 가스에 의해 가열된 고온구역에 원료 탄화수소를 도입하여 제조로 내에서 열분해하므로써 카본블랙을 제조하는 방법에 있어서, 알카리 금속 화합물, 알카리 토금속 화합물, 또는 알카리 금속 화합물 및 알카리 토금속 화합물을, 고온 연소 가스 발생 버너와는 독립하여 설치된, 연료 및 산소 함유 가스의 혼합물을 연소시켜 알카리 금속 화합물 알카리 토금속 화합물, 또는 알카리 금속 화학물 및 알카리 토금속 화합물을 이온화하기 위하여 설비된 알카리 버너로부터 도입하거나, 또는 알카리 금속 화합물, 알카리 토금속 화합물, 또는 알카리 금속 화합물 및 알카리 토금속 화합물을 이온화하기 위하여 설비된 이온화로 내에서 이온화한 후 제조로 내로 도입하는 것을 특징으로 하는 카본 블랙 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 알카리 버너의 분사 위치가 원료 탄화수소의 분사 위치와 같거나 또는 상류측에 존재하는 것을 특징으로 하는 카본 블랙 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 이온화된 알카리 금속 화합물, 알카리 토금속 화합물, 또는 알카리 금속 화합물 및 알카리 토금속 화합물의 분사 위치가 원료 탄화수소의 분사 위치와 같거나 또는 상류측에 존재하는 것을 특징으로 하는 카본 블랙 제조 방법.
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