LU82671A1 - Procede de fabrication de noirs de carbone a grande surface specifique - Google Patents

Description

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La présente invention concerne la fabrication de noirs de fours ayant de nombreuses applications importantes telles que les charges, les agents de renforcement, les pigments et analogues. Plus particulièrement, l’invention concerne un procédé de traitement au four en vue de fabriquer des noirs de carbone ayant de grandes surfaces spécifiques et qui sont particulièrement utiles comme noirs de carbone conducteurs. En règle générale, le procédé de préparation de noirs de carbone est un procédé de traitement au four dans lequel une charge hydrocarbonée est soumise à un craquage et/ou à une combustion incomplète dans une zone de transformation enfermée à des températures supérieures à 982°C en vue de former du noir de carbone. Le noir de carbone entraîné dans les gaz sortant de la zone de transformation est ensuite refroidi et recueilli par n’importe quel moyen approprié que l’on emploie habituellement dans la technique.

En conséquence, un objet principal de la présente invention est de fournir un nouveau procédé perfectionné pour la fabrication de noirs de carbone ayant des surfaces spécifiques supérieures à celles des noirs de carbone obtenus par le procédé de l'invention auquel le perfectionnement de celle-ci n'a pas été apporté.

Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé perfectionné de traitement au four pour la fabrication de noirs de carbone hautement conducteurs.

Un autre objet de la présente invention est de fournir une classe de nouveaux noirs de carbone hautement appropriés pour conférer des propriétés conductrices à des systèmes polymères.

• L'homme de métier reconnaîtra d'autres objets, avantages et caractéristiques de la présente invention à la lecture - 3 - de la description détaillée et des revendications ci-après.

Suivant la présente invention, on a trouvé que l’on pouvait réaliser les objets ci-dessus, ainsi que d'autres encore en modifiant un procédé modulaire ou à étages pour la fabrication de noirs de carbone, par exemple, le procédé décrit et revendiqué dans le brevet des Etats-Unis d’Amérique n° Reissue 28.974. Selon ce procédé à étages, on prévoit une zone de combustion primaire initialement préparée dans laquelle est formé un courant de produits de combustion chauds et gazeux; une deuxième zone ou zone de transition dans laquelle une charge hydrocarbonée liquide sous forme de courants solides ou de jets cohérents est pratiquement injectée transversalement dans le courant de combustion gazeux; ainsi qu’une troisième zone qui est la zone réactionnelle dans laquelle le noir de carbone est formé en mettant un terme à la réaction par arrêt brusque. La modification de ce procédé à étages consiste à ajouter de l’eau sous forme de vapeur et en une quantité d’environ 4 à 15% en volume, calculés sur le volume gazeux total du combustible et des agents oxydants utilisés pour préparer la combustion primaire, cette vapeur d'eau étant ajoutée dans la zone de combustion primaire de telle sorte qu'elle se mélange convenablement avec les produits de combustion gazeux avant l'introduction de la charge.

Dans une forme de réalisation préférée de la présente invention, on ajoute l'eau en une quantité comprise entre environ 4,6 et environ 11% en volume et, dans une forme de réalisation particulièrement préférée, on l'ajoute en une quantité d'environ 9 à environ 11% en volume. L'eau peut être introduite directement dans les produits de combustion gazeux par n'importe quel moyen approprié ou, de préférence, elle peut être introduite avec l'agent oxydant utilisé lors de la préparation de la combustion m-nmaire. En trait nan. mmmp nn 1*3 indinué ri—dessus. "il est ! i } essentiel que la vapeur d'eau soit mélangée convenablement avec les produits de combustion avant l'introduction de la charge.

Pour la fabrication de noirs de carbone à grande surface spécifique, il est également indispensable que la durée de. séjour dans le réacteur soit d'au moins 0,5 seconde, de préférence d'au moins 1 seconde et que le pourcentage global de combustion du procédé se situe entre environ 40 et environ 60%, de préférence, entre environ 46 et environ 57%.

Après l'arrêt brusque de la réaction, on recueille le noir de carbone de n'importe quelle manière habituelle bien connue dans l'industrie, par exemple, au moyen de filtres à sacs seuls ou en utilisant des cyclones conjointement avec des filtres à sacs. Le noir de carbone ainsi recueilli est ensuite transformé en pastilles de la manière habituelle,'puis il est traité dans des conditions oxydantes. A ce stade, le nouveau procédé de traitement au four donne des noirs de carbone ayant des surfaces spécifiques nettement plus grandes et pouvant conférer des propriétés de conductivité. Toutefois, on a également trouvé qu'en soumettant les pastilles du noir de carbone obtenu par le procédé de l'invention à un traitement dans différentes conditions oxydantes, on pouvait également fabriquer des noirs de carbone à grande surface spécifique ayant des pH réglés, en particulier des pH réglés en dessous d'une valeur de 5. Les noirs de fours à grande surface spécifique de cette nouvelle classe sont caractérisés par une surface spécifique d'iode d'au moins 600 m2/gramme, un pH inférieur à 5 et un indice d'absorption de phtalate de dibutyle d'au moins 160 cm3/l00 g. Dans des formes de réalisation préférées, les nouveaux noirs de carbone sont caractérisés par une surface spécifique d'iode comprise entre environ 800 et 1100 m2/g et plus. De même, les noirs de carbone préférés ont un pH compris entre environ 2 et environ 4, mieux - 5 - encore, entre environ 3 et environ 4. Du point de vue structure, les valeurs préférées concernant l'indice d'absorption de phtalate de dibutyle sont comprises entre environ 180 et environ 350 et plus, mieux encore, entre environ 180 et environ 275 Cm3/100 g.

Lors de la mise en oeuvre du procédé de la présente invention pour la fabrication de noirs de carbone à grande surface spécifique, on adopte l'opération décrite ci-après. On injecte une charge hydrocarbonée liquide formatrice de noir de carbone pratiquement transversalement dans un courant préformé de gaz de combustion chauds s'écoulant vers l'aval à une vitesse linéaire moyenne d'au moins 152 m/seconde. On injecte transversalement cette charge sous forme de jets cohérents dans les gaz de combustion à partir de la périphérie du courant précité jusqu'à un degré suffisant pour assurer la pénétration et ainsi éviter la formation de coke sur les parois de la zone du réacteur où se forme le carbone. Toutefois, dans ce cas, la charge aura été injectée dans un courant préformé de produits de combustion gazeux avec lesquels on aura mélangé convenablement de la vapeur d'eau. Comme on l'a indiqué ci-dessus, la quantité d'eau ajoutée est critique pour la mise en oeuvre efficace du procédé de la présente invention et cette caractéristique, ainsi que les autres opérations indiquées, notamment le pourcentage global de combustion requis et les durées de séjour définies, sont en relation directe avec la production de noirs de fours ayant une surface spécifique exceptionnellement grande.

Lors de la préparation des gaz de combustion chauds utilisés pour la formation des noirs de carbone de la présente invention, on fait réagir, dans une chambre de combustion appropriée, un combustible gazeux ou liquide et un courant d'un agent oxydant approprié tel que l'air, l'oxygène, des mélanges d'air - 6 - i utilisés lors de la réaction avec le courant d’agent oxydant ! dans la chambre de combustion en vue de former les gaz de com bustion chauds, il y a n’importe quel courant de liquides, de vapeurs ou de gaz aisément combustibles, par exemple, l’hydrogène, l’oxyde de carbone, le méthane, l’acétylène, les alcools et le kérosène. Toutefois, il est généralement préférable d’utiliser des combustibles ayant une forte teneur en composants carbonés et, en particulier, en hydrocarbures. Par exemple, des courants riches en méthane tels que le gaz naturel, de même que le gaz naturel modifié ou enrichi constituent d’excellents combustibles au même titre que d’autres courants contenant d’importantes quantités d’hydrocarbures tels que les différents gaz et liquides hydrocarbonés, ainsi que les sous—produits de raffinerie, notamment les fractions d'éthane, de propane, de butane et de pentane, les huiles combustibles et analogues. Comme indiqué .dans la présente spécification, la combustion primaire représente la quantité d'agent oxydant utilisé dans le premier étage du procédé modulaire par rapport à la quantité d'agent oxydant théoriquement requise pour assurer la combustion complète de l'hydrocarbure du premier étage eh vue de former de l’anhydride carbonique et de l’eau. Dans le procédé de la présente invention, la combustion primaire peut se situer entre environ 85 et environ j 300%, la combustion de premier étage ou combustion primaire pré- , férée se situant entre environ 85 et environ 150%. De la sorte, î ’ ! on forme un courant de gaz de combustion chauds s'écoulant à une grande vitesse linéaire. En outre, on a trouvé qu’il était souhaitable d’établir, entre la chambre de combustion et la chambre réactionnelle, une différence de pression d'au moins 6,9 kPa, i de préférence d’environ 10,3 kPa à 69 kPa. Dans ces conditions, on forme un courant de produits de combustion gazeux ayant une έτίΡτσΊ p ΡΡί -nmvr' franiPn-rrnpr unp ρΤίρτόρ Vi £p ~ 7 - liquide formatrice de noir de carbone en noirs de carbone désirés. Le courant du gaz de combustion ainsi formé et sortant de la zone de combustion primaire atteint une température -d'au moins environ 1316°C, les températures de loin préférées étant au moins supérieures à environ 1649°C. Les gaz de combustion chauds sont propulsés vers l’aval à une grande vitesse linéaire qui augmente par l’introduction des gaz de combustion dans un étage de transition enfermé de plus petit diamètre pouvant éventuellement être à section décroissante ou restreinte, par exemple, au moyen 'd’un étranglement Venturi classique. C’est précisément à ce stade du procédé, que l'on considère comme le deuxième étage, que la charge est injectée avec force dans le courant des gaz de combustion chauds.

Plus particulièrement, dans le deuxième étage où les gaz de combustion voyagent à grande vitesse et où règne une pression cinétique de gaz au moins supérieure à 6,9 kPa, une charge hydrocarbonée liquide appropriée formatrice de noir de carbone est injectée dans les gaz de combustion sous une pression suffisante pour produire la pénétration désirée et assurer ainsi une grande vitesse de mélange et de cisaillement des gaz de combustion chauds et de la charge hydrocarbonée liquide. Grâce à ce milieu ambiant, la charge hydrocarbonée liquide est rapidement décomposée et transformée en noir de carbone avec de hauts rendements. Suivant la présente invention, comme charges hydrocar-bonêes aisément volatilisables dans les conditions de la réaction, il y a les hydrocarbures insaturés tels que l'acétylène; les oléfines telles que l'éthylène, le propylène et le butylène; les hydrocarbures aromatiques tels que le benzène, le toluène et le xylène; certains hydrocarbures saturés; de même que les hydrocarbures volatilisés tels que les kérosènes, les naphtalè- - 8 - aromatiques et analogues. On injecte la charge liquide pratiquement transversalement à partir de la périphérie extérieure et/ou intérieure du courant des gaz de combustion chauds sous forme de ; plusieurs petits jets cohérents pénétrant convenablement dans i les zones intérieures ou le noyau du courant des gaz de combus- t tion, mais non jusqu'à une profondeur à laquelle les jets opposés viendraient se heurter. Lors de la mise en oeuvre de la présente invention, on peut aisément introduire la charge hydrocarbonée sous forme de courants cohérents de liquide en chassant la charge liquide à travers plusieurs orifices ayant un diamètre compris entre 0,25 et 3,81 mm, de préférence entre 0,51 et 1,52 mm sous une pression d’injection suffisante pour assurer la pénétration désirée.

La quantité de charge utilisée et/ou les quantités de combustible et/ou d’agent oxydant que l’on utilise suivant l’invention, seront réglées de façon à assurer un pourcentage global de combustion d’environ 40 à environ 60%, de préférence, d’environ 46 à environ 57%. La combustion globale représente la quantité totale d’oxygène utilisé dans le procédé de formation de carbone par rapport à la quantité d’oxygène nécessaire pour assurer la combustion complète de la quantité totale de la charge hydrocarbonée utilisée dans le procédé de formation de carbone pour obtenir de l’anhydride carbonique et de l’eau. La combustion globale est habituellement exprimée par un pourcentage.

Comme troisième étage du procédé modulaire, on prévoit une zone réactionnelle assurant une durée de séjour suffisante jj pour que la réaction de formation de noir de carbone ait lieu avant l’achèvement de la réaction par arrêt brusque. En règle générale, bien que, 'dans chaque cas, la durée de séjour dépende des conditions particulières et du noir de carbone particulier v ’ Ί r» A s-ι' e*A A τ»υιλλ*AAA A rs 1¾ PûVI fô ΐ Vltraw+’T ΛΥ» - 9 - sont d’au moins 0,5 seconde, de préférence d'au moins 1 seconde. En conséquence, dès que la réaction de formation de noir de carbone s’est déroulée pendant le laps de temps désiré, il est mis un terme à la réaction en pulvérisant un liquide de refroidissement brusque tel que l'eau et ce, en utilisant au moins un groupe de pulvérisateurs. Les gaz effluents chauds contenant le noir de carbone en suspension sont ensuite amenés en aval où les étapes de refroidissement, de séparation et de ramassage du noir de carbone sont effectuées de la manière habituelle. Par exemple, le noir de carbone est aisément séparé du courant gazeux par des moyens classiques tels qu'un précipitateur, un séparateur à cyclone, un filtre à sacs ou des combinaisons de ces différents moyens.

Ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus assure la formation de noirs de fours ayant de grandes surfaces spécifiques et d'excellentes propriétés de conductivité lorsqu'on fait intervenir de l'eau sous forme de vapeur comme étape essentielle du procédé. Plus particulièrement, ce n'est pas simplement l’addition d'eau dans le procédé'qui permet de conférer de grandes surfaces spécifiques aux noirs de carbone, mais plutôt la façon d'introduire l’eau, sa quantité et la forme sous laquelle elle est introduite. Toutes ces caractéristiques sont indispensables pour la mise en oeuvre correcte du procédé de la présente invention. De manière plus détaillée, l'eau ajoutée qui peut être sous n'importe quelle forme physique au moment de l'addition, doit toutefois être sous forme de vapeur dans le courant des produits de combustion gazeux avant l'introduction de la charge liquide. De plus, l'eau ajoutée doit être introduite dans des conditions dans lesquelles elle est mélangée convenablement avec le courant gazeux de combustion - 10 - la quantité d'eau ajoutée sous forme de vapeur et qui, ainsi qu'on l'a constaté, est critique pour la mise en oeuvre efficace du procédé, se situe entre environ 4 et 15¾ en volume, calculés sur le volume gazeux total du combustible et de l'agent oxydant intervenant dans la préparation de la combustion primaire, une quantité préférée se situant entre environ 4,6 et environ 11¾ en volume, plus particulièrement entre environ 9 et environ 11¾ en volume.

Les procédés d'essai décrits ci-après sont adoptés pour ‘évaluer les propriétés analytiques et physiques des noirs de carbone obtenus suivant la présente invention.

Surface spécifique d'iode

On détermine la surface spécifique d'iode d'un noir de carbone par le procédé décrit ci-après et on l'exprime en unités de mètres carrés/gramme (m2/g). On dépose un échantillon de noir de carbone dans un creuset en porcelaine de dimension 0 muni d'un couvercle s'adaptant librement pour permettre l'échappement des gaz, puis on le soumet à une volatilisation ou à une calcination à une température de 927°C pendant une période de 7 minutes. Ensuite, on refroidit le creuset et son contenu dans un dessic-cateur, après quoi on enlève et élimine la couche supérieure de noir de carbone calciné jusqu'à une profondeur d'environ 6,35 mm. Du noir de carbone subsistant dans le creuset, on pèse un échantillon approprié à 0,1 mg près, puis on le transfère dans un flacon à échantillons huileux de 113 g. On a trouvé que, pour les noirs de carbone pour lesquels on escompte des surfaces spécifiques de 300 à 750 m2/g, un échantillon approprié devait peser 0,1 g tandis que, pour des noirs de carbone ayant des surfaces spécifiques supérieures à 750 m2/g, un échantillon approprié doit peser 0,05 g. Dans le flacon contenant l'échantillon de noir - 11 - recouvre le flacon, puis on en agite le contenu pendant 10 .minutes à une vitesse de 120 à 260 courses de va-et-vient par minute. On soumet immédiatement la solution obtenue à une centrifugation à une vitesse de 1200 à 2000 tours/minute jusqu'à ce que cette solution devienne claire, ce qui nécessite habituellement une période de 1 à 3 minutes. Immédiatement après la centrifugation, on titre une portion aliquote de 25 ml de la solution d'iode à laquelle on a ajouté quelques gouttes d'une solution d'amidon à Λ% comme indicateur de fin de virage, avec une solution de thiosul-JPate de sodium 0,0394N jusqu'à ce qu'une goutte de cette solution de thiosulfate de sodium fasse passer la coloration bleue à l'état incolore. En guise de témoin, on agite 40 ml de la solution d'iode 0,0473N, on la soumet à une centrifugation et on la titre de la même manière que celle décrite ci-dessus pour la solution contenant du noir de carbone. La surface spécifique d'iode (exprimée en m2/g) est calculée conformément à la formule suivante :

Surface spécifique = 1,3375 où B indique le titrage du témoin et T indique le titrage de l'échantillon.

Indice d'absorption de phtalate de dibutyle

On détermine l'indice d'absorption de phtalate de dibutyle d'un noir de carbone sous forme de pastilles conformément au procédé d'essai de la norme ASTM D 2414-76.

Pouvoir colorant

On détermine le pouvoir colorant d'un échantillon de noir de carbone vis-à-vis d'un noir de carbone colorant de référence utilisé dans l'industrie conformément à la norme ASTM D 3265-76a.

pH du noir de carbone

Dans un ballon Erlenmeyer approprié, on dépose un - 12 - d'eau distillée. On porte le mélange aqueux contenant du noir de carbone au point d'ébullition en utilisant une plaque chauffante électrique et l'on maintient une ébullition lente pendant une période de 10 minutes, sans cependant aller jusqu'à siccité.

On refroidit le mélange obtenu à la température ambiante et on en détermine le pH en utilisant un pH-mètre muni d'électrodes en verre et au calomel ayant une précision de + 0,05 unité de pH. Avant de déterminer le pH du noir de carbone, on calibre le pH-mètre vis-à-vis de deux solutions tampons dont l'une a un pH de 4 et l'autre, un pH de 7.

Afin d'évaluer les caractéristiques de rendement des noirs de carbone pour conférer des propriétés d'absorption d'humidité d'un ccmpsé et de résistivité transversale, on combine les noirs de carbone avec une résine appropriée telle que, par exemple, un copolymère d'éthylène et d’acrylate d'éthyle dans le cas présent. On prépare le composé devant être soumis aux essais en incorporant la quantité désirée de noir de carbone dans la résine, sur une base pondérale. Par exemple, pour de telles évaluations, il est habituellement préférable d'utiliser des composés contenant du noir de carbone dans des quantités de ΛΤ.% en poids, 20% en poids et 36% en poids.

Le procédé de préparation des composés de résine/noir de carbone consiste à charger, dans un mélangeur Banbury, la moitié de la résine d'éthylène/acrylate d'éthyle devant être utilisée, puis la quantité totale du noir de carbone et ensuite, le reste de la résine. On porte la température du mélangeur Banbury à 37,8°C et l'on entame l'opération de mélange. On effectue le mélange initial pendant 30 secondes à 77 tours/minute (vitesse n° 1), la pression du piston étant de 0,276 MPa. Ensuite, on porte la vitesse à 115 tours/minute (vitesse n° 2) pendant une / nériode de 4-1 secondes. Au cours de ce cvcle. la température - 13 - atteint 37,8°C, après quoi on élève le piston pour permettre, au noir de carbone, d'être refoulé dans la trémie. Lorsque la température atteint 121°C, on fait circuler de l'eau à travers les rotors et le logement du mélangeur. Après la période de mélange à 115 tours/minute, on porte la vitesse à 230 tours/minute (vitesse n° 3) pendant 105 secondes supplémentaires. Au terme de cette période, on arrête l'opération de mélange et l'on retire le composé de résine/noir de carbone du mélangeur. Dans le cas d'un composé contenant 12 ou 20% en poids de la charge de noir de carbone, la température de ce composé se situe entre 127 et 143°C. Par ailleurs, pour une charge de 36¾ de noir de carbone, la température du composé se situe entre 166 et 182°C. On fait passer deux fois le composé obtenu à travers un malaxeur à deux cylindres fonctionnant à froid et on le transforme en feuilles en vue de pratiquer les essais ultérieurs.

Absorption d'humidité d'un composé On découpe, en cubes, des feuilles des différents composés d'éthylène/acrylate d'éthyle préparés dans le mélangeur Banbury comme décrit ci-dessus, puis on transforme ces cubes en granules pour obtenir des échantillons d'essai appropriés. On dépose un échantillon de 2 g du composé transformé en granules dans un creuset en verre d'un poids connu et on sèche pendant une nuit à 87,8°C pour éliminer l'humidité éventuellement contenue dans le composé. Après refroidissement dans un dessiccateur, on détermine le poids à un dixième de milligramme près. On dépose ensuite le composé dans un dessiccateur maintenu à la température ambiante et à une teneur en humidité relative de 79¾. Ensuite, on pèse le composé après une heure et ensuite périodiquement pendant trois jours puis, au besoin, jusqu'à ce qu'on atteigne un poids constant. On calcule l'équilibre d'absorption * d'humidité en pourcentage en poids du composé.

- 14 - Résistivité transversale

On adopte ce procédé d’essai pour déterminer la résistivité transversale de composés plastiques contenant du noir de carbone. On décrira ci-après la formation de plaques moulées par compression et devant être utilisées comme éprouvettes^ à partir des composés en feuilles préparés dans le mélangeur Banbury comme décrit ci-dessus. Du composé en feuilles préparé au malaxeur à deux cylindres, on découpe des échantillons de 17,8 cm x 17,8 cm. Dans un moule à compression comportant une cavité de '17,8 cm x 17,8 cm, on applique ensuite une couche de séparation constituée d’une pellicule de téréphtalate de polyéthylène sur laquelle on dépose l’éprouvette. En guise de recouvrement supérieur de séparation, on prévoit une pellicule de polytétrafluor-éthylène. On dépose le moule à compression recouvert dans une presse à compression maintenue à une température de 160°C, par exemple, en introduisant de la vapeur d’eau sous une pression de 0,689 MPa. Lorsque le moule à compression atteint une température de 160°C, on porte .la force du piston de la presse à compression de 0 à 18.144 kg et l’on maintient cette force, pendant une période de 5 minutes. La pression exercée sur l’échantillon est d’environ 5,63 MPa. On retire ensuite le moule à compression de la presse chaude et on le dépose dans une presse à compression froide dont le piston est également maintenu à une force de 18.144 kg et ce, jusqu’à ce que les moules soient refroidis à peu près à la température ambiante. On retire ensuite la plaque moulée par compression de 17,8 cm x 17,8 cm du moule et on élimine les bavures.

Afin de préparer à présent l’éprouvette réelle pour le procédé d’essai de résistivité transversale, de la plaque moulée par compression en une dimension de 17,8 cm x 17,8 cm, on décou- no une Anr>r>nvo-t--i-o do S 1 v Cm. Sur chaOUP Pvtrémi té dp - 15 - l'éprouvette, on applique ensuite une peinture à l'argent · (revêtement conducteur d'argent dans de l'alcool éhtylique) pour obtenir une électrode d'argent d'une largeur d'environ 12,7 mm. Après séchage, on mesure la partie non revêtue de l'éprouvette afin de déterminer la distance exacte séparant les électrodes, la largeur moyenne et l'épaisseur moyenne. On place ensuite l'éprouvette entre des plaques en verre de 20,3 cm x 15,2 cm disposées mutuellement en croix de telle sorte que le bord de la plaque supérieure soit parfaitement en alignement avec le bord de l'éprouvette. On place ensuite des cales en laiton sur le dessus et le dessous de chacune des extrémités revêtues de l'éprouvette. Aux cales en laiton, on fixe ensuite des pinces crocodiles raccordées à un instrument "Digitac Model H102120 Multimeter" en vue de pratiquer des mesures de résistance.

On mesure tout d'abord la résistance de l'éprouvette dans un four maintenu à 90°C afin d'obtenir une mesure de résistance à cette température. En pratiquant de la sorte, on mesure initialement la résistance après 3 minutes à 90°C en relevant ensuite des lectures à des intervalles de deux minutes pendant les 30 minutes qui suivent. Après 30 minutes, on relève-les lectures toutes les 5 minutes jusqu à ce que l'éprouvette ait séjourné dans le four à 90°C pendant une période totale de 60 minutes. On fixe la valeur de résistance de l'éprouvette à 90°C à l'endroit d'un diagramme où les lectures deviennent constantes. Ensuite, on utilise les mesures de résistance pour calculer la résistivité transversale de l'éprouvette au moyen de la formule suivante :

R X A

Résistivité transversale, ohms-cm = —?- il où R indique la résistance de l'éprouvette (ohms), A indique la section transversale de la partie non revêtue A ο Λ ! Ânvnmrôl’+'û ( ι o +* - 16 - L indique la distance séparant les deux électrodes d'argent appliquées à chaque extrémité de l'éprouvette (cm).

L'invention sera mieux comprise à la lecture des exemples ci-après décrivant la préparation détaillée de composés représentatifs. Bien entendu, il existe de nombreuses autres formes de réalisation de l'invention qui seront évidentes pour l'homme de métier dès que l'invention aura été décrite dans sa totalité et, par conséquent, on admettra que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration et qu'ils ne limitent nullement le cadre de l'invention.

De plus, comme on l'a indiqué ci-dessus, il existe une large gamme de matières disponibles parmi lesquelles on peut I choisir une charge liquide et un combustible appropriés pour la I combustion. Toutefois, dans tous les exemples donnés dans la présente spécification, on utilise la même charge liquide et le même combustible. Il est entendu qu'aucune limitation n'est imposée aux matières pouvant être utilisées. Comme charge hydrocarbonée liquide, dans ces exemples, on utilise le produit "Sunray DX" qui est un combustible rayant (en poids) une teneur en carbone de 90,4%, une teneur en hydrogène de 7,56%, une teneur en soufre de 1,5%, une teneur en asphaltènes de 4,4%, une teneur en cendres de 0,049%, un rapport hydrogène/carbone de 0,995, une teneur en sodium de 2,8 parties par million, une teneur en potassium de 0,73 partie par million, une valeur "B.M.C.I." de 135, un poids spécifique (suivant la norme ASTM D 287) de 1,10, un poids spécifique "API" de -3,1, une viscosité SSU (norme ASTM D 88) de 542,9 à 54°C et une viscosité SSU de 63,3 à 99°C. Le gaz naturel utilisé comme combustible dans tous les exemples de la présente spécification comprend pratiquement, en % molaires, 9,85% d'azote, 0,18% d'anhydride carbonique, 86,68% de méthane, 3,07% , d'éthane, 0,19% de propane. 0,01% d'isobutane et 0,02% de - 17 - n-butane.

Exemple 1

Dans cet exemple, an utilise un appareil réactionnel approprié muni d'éléments permettant de charger, dans la zone de combustion primaire, des réactifs formateurs de gaz de combustion, c'est-à-dire un combustible et un agent oxydant, soit sous forme de courants séparés, soit sous forme de produits réactionnels gazeux ayant subi une combustion préalable, ainsi que d'éléments destinés à charger à la fois la charge hydrocarbonée formatrice de noir de carbone, les gaz de combustion devant être introduits en aval dans l'appareil, d'éléments en vue d'introduire les quantités supplémentaires d'eau, etc. L'appareil peut être réalisé en n'importe quelle matière appropriée telle que le métal et il peut comporter une isolation réfractaire ou être entouré d’éléments de refroidissement tels qu'un liquide de recyclage qui, de préférence, est l'eau. En outre, l'appareil réactionnel est équipé d'éléments d'enregistrement de' température et de pression, d'éléments en vue d'arrêter brusquement les réactions de formation de noir de carbone, par exemple, des pulvérisateurs, ainsi que d'éléments destinés à refroidir le noir de carbone formé et d'éléments en vue de séparer et de récupérer le noir de carbone d'autres sous-produits inopportuns.

Dans une description plus détaillée de l'appareil utilisé dans ce cas, on utilise le premier étage pour assurer une combustion préalable pratiquement complète avant l'injection de la charge. En guise de brûleur, on prévoit un récipient réactionnel fermé d'un diamètre de 0,22 m et d'une longueur de 1,035 m qui va ensuite en diminuant en cône sur une distance de 0,305 m jusqu'à un diamètre de 0,135 m. A la première zone ou section de brûleur, est reliée une deuxième zone appelée zone de transi- - 18 - C'est dans cette zone que l'on injecte la charge liquide sous forme de courants cohérents et ce, par autant d'orifices qu'on le désire. On injecte la charge dans des conditions suffisantes pour assurer une pénétration, à un degré adéquat, dans le courant des gaz de combustion, évitant ainsi les problèmes que pose la formation de coke dans le réacteur. Le courant gazeux chaud ainsi obtenu pénètre ensuite dans une troisième zone appelée zone réactionnelle dans laquelle le noir de carbone est formé. Cette zone s'étend jusqu'à l'endroit où la réaction est arrêtée -brusquement. Dans le cas présent, cette zone réactionnelle est constituée d'une section d'un diamètre de 0,914 m et d'une longueur de 7*32 m, suivie d'une section ayant un diamètre de 0,69 m et une longueur de 3,35 m.

En conséquence, lors de la réalisation du présent exemple, dans le.premier étage, on obtient une combustion de 140% en chargeant, dans le brûleur, de l'air préchauffé à 399°C à un débit de 0,447 m3/seconde et du gaz naturel, à un débit de 0,0367 m3/seconde sous une pression de 0,103 MPa. La pression de la chambre ou pression du brûleur est enregistrée à 8,8 kPa de mercure. On obtient ainsi un courant de gaz de combustion chauds s'écoulant vers l'aval à une grande vitesse linéaire, pour aboutir dans la zone de transition où la charge préchauffée à 204°C est injectée pratiquement transversalement dans le courant des gaz de combustion à un débit de 0,062 kg/seconde et sous une pression de 1,36 MPa. On injecte la charge par quatre ouvertures non obstruées ayant chacune une dimension de 0,74 mm et situées sur la périphérie du courant des gaz de combustion. Le courant gazeux pénètre ensuite dans la zone réactionnelle dans laquelle, après une durée de séjour de 1,3 seconde, ce courant est refroidi brusquement à l'eau jusqu'à une température de 743°C. Le pourcen- - 19 - priétés analytiques et physiques de ce noir de carbone sont reprises dans le tableau I dans lequel ce noir de carbone est.utilisé comme témoin pour les exemples 2 et 3.

Exemple 2

On suit le procédé de l’exemple 1 en utilisant l’appareil décrit auquel on a apporté différentes modifications, qui n'empêchent cependant pas d’établir une comparaison. Plus spécifiquement, on charge l’air de combustion préchauffé à 399°C dans la chambre de combustion à un débit de 0,477 m3/seconde et l’on introduit le gaz naturel à un débit de 0,067 m3/ seconde sous une pression de 0,110 MPa. Dans ce cas, conjointement avec l’air de combustion, on charge de l’eau dans le brûleur à un débit de 0,0261 m3/seconde, soit 5,4% en volume, calculés sur ! le volume gazeux total de l’air et du gaz utilisés pour préparer la combustion primaire. Suite à l’introduction de l’eau avec l’air dans la chambre de combustion, l’eau se mélange convenablement au courant des gaz de combustion avant l’injection de la charge. Dans ces conditions, la combustion primaire est de 138,3%, tandis que la pression régnant dans la chambre de combustion est de 9,4 kPa de mercure. Dans le courant de combustion gazeux auquel est mélangée de la vapeur d’eau, on introduit ensuite les jets cohérents de la charge liquide préchauffée à 202°C et ce, à un débit de 0,063 kg/seconde et sous une pression de 1,35 MPa. La durée de séjour dans le réacteur est de 1,3 seconde, tandis que les gaz réactionnels sont soumis à un refroidissement brusque à l’eau jusqu'à 727°C. Le pourcentage global de combustion de cet essai est de 46,5%· On récupère normalement le noir de carbone dont les propriétés analytiques et physiques sont reprises dans le tableau I.

A.

- 20 -

Exemple 3

On suit le procédé des exemples 1 et 2 en utilisant le même appareil, mais en apportant à nouveau quelques différences dans les conditions opératoires. Dans ce cas, on charge le gaz à un débit de 0,0366 m3/seconde sous une pression de 0,103 MPa, tandis que l’air de combustion préchauffé à 393°C est chargé dans le brûleur à un débit de 0,447 m3/seconde, de l’eau y ayant été préalablement introduite à un débit de 0,0535 m3/seconde, soit 10,8% en volume, calculés sur le volume gazeux total du gaz et de l’air. Suite à ces conditions, il règne, dans la chambre de combustion, une pression de 9,8 kPa de mercure et l’on atteint une combustion primaire de 138,5%. La charge préchauffée à 197°C est injectée par les quatre ouvertures non obstruées à un débit de 0,063 kg/seconde et sous une pression de 1,32 MPa. La durée de séjour dans le réacteur est de 1,3 seconde, période au terme de laquelle la réaction de formation de carbone est arrêtée pair refroidissement brusque à l’eau jusqu’àuæ température de 788°C. Le pourcentage global de combustion de la réaction est de 46,6%.

On récupère le noir de carbone de la manière habituelle'. Les propriétés analytiques et physiques de ce noir de carbone sont reprises dans le tableau I.

- 21 -TABLEAU I

Noir de carbone Exemple 1 Exemple 2 Exemple 3

Eau ajoutée, % en volume O 5,4 10,8

Surface spécifique d'iode, m2/g 531 566 630 pH 7,2 8,1 8,4

Indice d'absorption de phtalate de dibutyle (cm3/lOO g) 188 186 198

Pouvoir colorant {%) 129 131 139 Résine d'éthylène/acrylate d'éthyle contenant '12# en poids de la charge de noir de carbone Résistivité transversale à la température ambiante (ohms-cm) 623 537 236 Résistivité transversale à 90°C (ohms-cm) 5021 3601 892

Absorption d'humidité d'un composé 00 1,01 1,28 1,45

Les deux exemples ci-après (n° 4 et 5) sont donnés afin de démontrer que la présente invention n'altère pas la technique bien connue consistant à accroître le pourcentage global de combustion d'une réaction de formation de noir de, carbone pour obtenir des noirs de carbone ayant de plus grandes surfaces spécifiques. En d'autres mots, parles exemples 1-3, il a déjà été démontré que, toutes les autres conditions étant essentiellement semblables, l'addition d'eau conformément aux techniques décrites dans la présénte spécification assurera la formation de noirs de carbone ayant de plus grandes surfaces spécifiques. En conséquence, étant donné qu'il est bien connu d'accroître la surface spécifique de noirs de carbone en augmentant le pourcentage global de combustion, les exemples 4 et 5 démontrent que l'on peut accroître davantage encore la surface spécifique des noirs de carbone lorsqu'on combine la technique de la pré- - 22 - ristique est clairement illustrée en comparant l’exemple 3 avec les exemples 4 et 5 dans lesquels le pourcentage global de combustion est porté de 46,6% à 49,9% et 56,5% respectivement, toutes les autres conditions étant pratiquement semblables, en particulier, la quantité d'eau ajoutée qui est notamment de 10,8% en volume, ainsi que la combustion primaire qui est d'environ 138%.

Exemple 4

On adopte le procédé et l'appareil des exemples 1-3, hormis les exceptions décrites ci-après. On introduit l’air de combustion préchauffé à 404°C dans la chambre de combustion à tin débit de 0,447 m3/seconde, tandis que l'on introduit le gaz à un débit de 0,0365 m3/seconde sous une pression de 0,103 MPa. Dans ce cas, la quantité d'eau ajoutée avec l'air de combustion est la même que celle indiquée à l'exemple 3, soit 0,0522 m3/seconde ou 10,8% en volume. Dans ces conditions, la pression régnant dans la chambre ou la zone de combustion est enregistrée à 8,8 kPa de mercure, tandis que la combustion primaire est déterminée à 138,8%. On injecte ensuite la charge liquide préchauffée à 199°C par les quatre ouvertures de 0,74 mm chacune et ce, sous forme de courants pleins à un débit de 0,057 kg/seconde et sous une pression de 1,12 MPa. La durée de séjour est de 1,3 seconde i | . ' avant de soumettre les gaz chauds à un refroidissement brusque ] : à l’eau jusqu'à une température de 760°C. Le pourcentage global t * i de combustion de la réaction est de 49,9%. On récupère normale ment le noir de carbone dont les propriétés analytiques et physiques sont reprises dans le tableau II.

Exemple 5

On adopte'le procédé et l'appareil des exemples 1-4 en y apportant quelques modifications. On introduit du gaz natu- • ... '·.?'*· - 23 - et sous une pression de 0,110 MPa. On charge l'air de combustion préchauffé à 399°C à un débit de 0,447 m3/seconde, cet air contenant la même quantité d'eau que dans les exemples 3 et 4, notamment 0,0522 m3/seconde ou 10,8$ en volume. La pression régnant dans la chambre de combustion est enregistrée à 8,4 kPa de mercure, tandis que la combustion primaire est de 138,4$. Dans le courant des gaz de combustion, on injecte ensuite la charge liquide préchauffée à 171°C et ce, à un débit de 0,046 kg/seconde et sous une pression de 1,05 MPa. On arrête la réaction par refroidissement brusque à l'eau jusqu'à une température de 760°C après une durée de séjour de 1,2 seconde. On recueille le noir de carbone et on le récupère normalement. Le pourcentage global de combustion de cette réaction est de 56,5$. Les propriétés analytiques et physiques du noir de carbone de cet exemple sont reprises dans le tableau II.

Tableau II

Noir de carbone Exemple 3 Exemple 4 Exemple 5

Eau ajoutée, $ en volume 10,8 10,8 10,8

Combustion globale ($) 46,6 49,9 -56,5

Surface spécifique d'iode (m2/g) 630 673 846 pH . 8,4 8,3 8,3

Indice d'absorption de phtalate de dibutyle (cm3/l00 g) 198 219 240

Pouvoir colorant ($) 139 143 140 Résine d'éthylène/acrylate d'éthyle contenant une charge de 12$ en poids de noir de carbone Résistivité transversale à la température ambiante (ohms-cm) 236 59 - Résistivité transversale à 90°C (ohms-cm) 892 162 -

Absorption d'humidité d'un composé ($) 1,45 1,05 - 24 -

Les résultats repris dans le tableau II démontrent clairement que l'on peut améliorer le procédé de la présente invention qui confère une plus grande surface spécifique aux noirs de carbone, lorsqu'on le combine avec un pourcentage global de combustion plus important.

Les autres exemples démontrent la souplesse du procédé de la présente invention pour préparer les nouveaux noirs de fours ayant de très grandes surfaces spécifiques et des pH inférieurs à 5, tout en étant néanmoins extrêmement appropriés .comme noirs de carbone conducteurs.

Exemple 6

Dans cet exemple, l'appareil est quelque peu semblable à celui utilisé dans les exemples 1-5 du fait que la zone de transition a les mêmes dimensions, cependant que l'on prévoit quatre orifices non obstrués de 0,97 mm au lieu de 0,74 mm. De plus, quoique d'un concept semblable, le premier étage de l'appareil utilisé dans l'exemple a des dimensions différentes. En effet, le récipient réactionnel enfermé a un diamètre de 0,213 m sur une longueur de 0,676 m avant de se rétrécir en cône jusqu'à un diamètre de 0,0135 m sur une distance de 0,0135 m. Dans ce cas, la troisième zone ou zone dans laquelle la formation de carbone est achevée, a un diamètre de 0,914 m et une longueur de 4,88 m. Par ailleurs, le reste de l'équipement est tel que décrit précédemment. En conséquence, lors de la mise en oeuvre du présent exemple, on charge l'air de combustion préchauffé à 377°C dans la zone de combustion à un débit de 0,526 m3/seconde et le gaz naturel, à un débit de 0,0487 m3/seconde sous une pression de 0,179 MPa. Avec l'air de combustion, on introduit de l'eau dans le réacteur en une quantité de 0,0457 m3/seconde, soit 7,3¾ en volume. En outre, dans la chambre de combustion, on ajoute de . Λ I_____1 _ _ i ____ J ÎV ‘ J. J _ Λ Λί- Λ Λ Λ /______5 _ Λ _ _ *1 “ · - - 25 - rent une combustion primaire de 180$ avec une pression de 17,2 kPa de mercur-s dans la chambre de combustion. Le courant formé des gaz de combustion chauds s'écoule dans la zone de transition dans laquelle les jets cohérents de la charge liquide sont injectés par la périphérie et via quatre ouvertures ayant chacune une dimension de 0,97 nrni. La charge est préchauffée à 204°C et elle est char-gée à un débit de 0,117 kg/seconde sous une pression de 1,49 MPa. La durée de séjour dans le réacteur est de 0,7 seconde et le courant gazeux est soumis à un refroidissement brusque à l'eau jusqu'à une température de 760°C. Le pourcentage global de coimbustion du procédé est de 48,1$. On recueille normalement le noir de carbone, puis on le transforme en pastilles et on le sèche dans des conditions oxydantes suf- · fisantespour obtenir un noir de carbone ayant une surface spécifique d'iode de 740 m2/g, un pH de 3,2, un indice d'absorption de phtalate de cibutyle de 197 cm3/l00 g et un pouvoir colorant de 132$. Des informations complémentaires sont données dans le tableau III.

Exemple 7

Le procédé et l'appareil adoptés dans cet exemple sont analogues à ceux de l'exemple 6, hormis certaines exceptions. On introduit l'air de combustion préchauffé à 377°C dans la chambre de combustion à un débit de 0,529 m3/seconde en y mélangeant de l’eau introduite à un débit de 0,0457 m3/seconde, soit 7,9$ en volume, calcnlés sur le volume total des réactifs utilisés pour préparer la combustion primaire. On charge le gaz naturel dans la première cône à un débit de 0,0248 m3/seconde sous une pression de 0,069 MPa. Dans ce cas, on charge également de l'oxygène dans la zone de combustion à un débit de 0,0260 m3/seconde. Dans ces conditions, on obtient une combustion primaire de 298,7$ et - 26 - tion est de 10,8 kPa de mercure. Ensuite, on injecte la charge liquide préchauffée à 207 °C dans le courant chaud des gaz de combustion à grande vitesse, cette injection s'effectuant sous forme de jets ou de courants cohérents par quatre ouvertures non obstruées ayant chacune une dimension de 0,91 mm. On injecte la charge liquide à un débit de 0,115 kg/seconde et sous une pression de 1,69 MPa. Le troisième étage ou zone réactionnelle comprend une section d'une longueur de 7,31 m et d'un diamètre de j 0,91 m, suivie d’une section d’une longueur de 2,74 m et d’un diamètre de 0,686 m. Après une durée de séjour de 1 seconde dans le réacteur, on arrête la réaction par refroidissement brusque à l’eau jusqu’à une température de 760°C. Le pourcentage global de combustion du procédé est de 47,7%. Les propriétés analytiques et physiques de ce noir de carbone sont données dans le tableau III.

Exemple 8

En adoptant le procédé et l’appareil de l'exemple 6, mais en y apportant de légères modifications, on effectue l'opération décrite ci-après. On introduit de l'air de combustion préchauffé à 374°C dans la première zone de l'appareil réactionnel et ce, à un débit de 0,528 m3/seconde, cet air de combustion entraînant de l’eau introduite à un débit de 0,0457 m3/seconde, soit 1,1% en volume, calculés sur le volume gazeux des réactifs I . utilisés pour préparer la combustion primaire. Dans cette cham- | bre de combustion, on charge également du gaz naturel à un débit de 0,0412 m3/seconde sous une pression de 0,145 MPa et l'on charge également de l'oxygène à un débit de 0,0260 m3/seconde.

On obtient ainsi une combustion primaire de 179,6% et l'on mesu-• l'e la pression régnant dans la chambre de combustion à 13,8 kPa de mercure. Le courant gazeux ainsi formé pénètre dans la zone - 27 - injecte la charge liquide préchauffée à 207°C sous forme de courants pleins par quatre orifices non obstrués ayant chacun une dimension de 1,02 mm et ce, à un débit de 0,1 kg/seconde sous une pression de 0,97 MPa, établissant ainsi une pénétration adéquate pour assurer une bonne atomisation et une bonne dispersion de la charge. Le courant gazeux pénètre dans la chambre réactionnelle constituée de deux sections dont une a une longueur de 7,32 m et un diamètre de 0,91 m, tandis que la suivante a une longueur de 2,44 m et un diamètre de 0,686 m; après une durée de séjour de 1 seconde, on arrête la réaction par refroidissement brusque à l'eau jusqu'à une température de 760°C. Ensuite, on recueille le noir de carbone, on le transforme en pastilles et on le sèche dans des conditions oxydantes. Le pourcentage global de combustion du procédé est de 47,9$. Les propriétés analytiques et physiques de ce noir de carbone sont reprises dans le tableau III.

Exemple 9

On adopte essentiellement le même appareil et le mime procédé que ceux de l'exemple 8, hormis les exceptions indiquées ci-après. On introduit de l'air de combustion préchauffé, à 399°C dans la chambre de combustion à un débit de 0,526 m3/seconde, de l'eau ayant été injectée dans cet air de combustion à un débit de 0,0261 m3/seconde, soit 4,5$ en volume des réactifs du premier étage. On injecte le gaz naturel dans le premier étage à un débit de 0,05 m3/seconde et sous une pression de 0,179 MPa. Dans ces conditions, la combustion primaire est de 119,8$, tandis que la pression régnant dans la chambre de combustion est de 12,2 kPa de mercure. Le courant chaud (tes produits de combustion gazeux pénètre ensuite dans la zone de transition dans laquelle la charge liquide préchauffée à 166°C est injectée à partir de la périphérie sous une pression de 2,20 MPa. On injecte la charge par ! ' l I · - 28 - .

s I mm et ce, à un débit de 0,051 kg/seconde. Après une durée de sé jour de 1 seconde, on soumet le réacteur à un refroidissement brusque à l’eau jusqu'à une température de 760°C. Le pourcentage global de combustion du procédé est de 55,5%. On recueille le noir de carbone, on le transforme en pastilles et on le sèche dans des conditions oxydantes pour obtenir un produit d’un faible pH. Les propriétés analytiques et physiques sont reprises dans le tableau III.

Exemple 10

On adopte le procédé et l'appareil de l'exemple 9, hormis les exceptions indiquées ci-après. On charge de l'air de combustion préchauffé à 377°C dans la chambre de combustion à un débit de 0,450 m3/seconde, de l'eau étant entraînée dans cet air de combustion à un débit de 0,0405 m3/seconde, soit 8,3% en vo- ^ lume, calculés sur le volume total de l'air de combustion et du gaz naturel utilisés pour assurer la combustion primaire. On introduit le gaz naturel dans la première zone à un débit de 0,0365 m3,/ seconde et sous une pression de 0,117 MPa. La combustion primaire est déterminée à 139,7%, tandis que la pression régnant » dans la chambre de combustion est enregistrée à 9,1 kPa de mercure. Le courant chaud des produits gazeux passe ensuite dans la zone de transition comportant, sur sa périphérie, quatre orifices non obstrués ayant chacun une dimension de 0,64 mm. La charge i | liquide préchauffée à 166°C est injectée dans le courant gazeux par les quatre orifices à un débit de 0,048 kg/seconde et sous une pression de 1,15 MPa. La durée de séjour dans le réacteur est de 1,2 seconde avant de procéder à un refroidissement brusque à l'eau, jusqu'à une température de 760°C. Le pourcentage global de combustion est de 55,9%. On recueille le noir de carbone, on le transforme en pastilles et on le sèche dans des conditions oxy- -29- priétés analytiques et physiques de ce noir de carbone sont reprises dans le tableau III.

Exemple 11

En suivant étroitement le procédé de l'exemple 10, on introduit de l'air de combustion préchauffé à 391°C dans la chambre de combustion à un débit de 0,522 m3/seconde, de l'eau étant introduite dans cet air de combustion à un débit de 0,060 m3/seconde, soit 10,5/i en volume, calculés sur le volume total de l'air et du gaz utilisés pour assurer la combustion primaire. -On introduit le gaz naturel dans la première zone à un débit de 0,050 m3/seconde et sous une pression de 0,124 MPa. De la sorte, on assure une combustion primaire de 119»9% et il règne, dans la chambre de combustion, une pression de 10,4 kPa de mercure. Le courant chaud ainsi formé des gaz de combustion chargés d'eau pénètre dans la zone de transition dans laquelle une charge liquide préchauffée à 154°C est injectée par quatre orifices non obstrués ayant chacun une dimension de 0,57 nun et répartis sur la périphérie. La.charge est injectée à un débit de 0,048 kg/ seconde et sous une pression de 1,17 MPa, assurant ainsi une pénétration appropriée dans le courant des gaz de combustion.

La durée de séjour dans le réacteur est de 1 seconde, après quoi on arrête la réaction par refroidissement brusque à l'eau jusqu'à une température de 729°C. Le pourcentage global de combustion du procédé est de 57^. On recueille le noir de carbone, on le transforme en pastilles et on le sèche dans des conditions oxydantes. Des détails complémentaires relatifs au noir de carbone de cet exemple sont donnés dans le tableau III.

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Claims (17)

1. Procédé modulaire pour la fabrication de noirs de carbone ayant de plus grandes surfaces spécifiques, procédé dans lequel on fait réagir un combustible et un agent oxydant dans une première zone afin de former un courant de gaz chauds de combustion primaire possédant une énergie suffisante pour transformer, en noir de carbone, une charge hydrocarbonée liquide formatrice de noir de carbone, tandis que cette charge hydrocarbonée liquide est injectée par la périphérie d'une deuxième zone sous forme de plusieurs jets cohérents dans le courant des produits de combustion gazeux et dans une direction pratiquement transversale au sens d'écoulement du courant des gaz de combustion et sous une pression suffisante pour assurer le degré de pénétration requis pour le cisaillement et le mélange adéquats de la charge, celle-ci étant décomposée et transformée en noir de carbone dans une‘troisième zone avant d'arrêter brusquement la réaction de formation de carbone, le noir de carbone formé - 32 - qu’il consiste à introduire, dans la première zone, de- l'eau sous forme de vapeur en une quantité d’environ 4 à 15% en volume, calculés sur le volume gazeux total du combustible et de l’agent oxydant utilisés pour préparer la combustion primaire et ce, de telle sorte que cette vapeur d’eau se mélange convenablement avec le courant des produits de combustion gazeux avant l’introduction de la charge liquide, puis entretenir la réaction de formation de noir de carbone dans cette troisième zone pendant une durée de séjour d'au moins 0,5 seconde et effectuer le procédé dans des conditions dans lesquelles le pourcentage global de combustion se situe entre environ 40 et environ 60%.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d’eau sous forme de vapeur est comprise entre environ 4,6 et environ 11% en volume.

3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'eau sous forme de vapeur est comprise entre environ 9 et environ 11% en volume.

4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau ajoutée est introduite avec l'agent oxydant.

5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la durée de séjour est d'au moins 1 seconde.

6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le pourcentage global de combustion est compris entre environ 46 et environ 57%.

7. Noir de carbone du type obtenu par traitement au four, caractérisé en ce qu'il a une surface spécifique d’iode d’au moins 600 m2/g, un pH inférieur à 5 et un indice d'absorption de phtalate de dibutyle d'au moins 160 cm3/l00 g.

8. Noir dé carbone suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la surface spécifique d'iode est d'au moins 800 - 33 - ! i

9. Noir de carbone suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la surface spécifique d'iode est comprise entre environ 800 et environ 1100 m2/g.

10. Noir de carbone suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le pH est compris entre environ 2 et environ 4.

11. Noir de carbone suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le pH est compris entre environ 2 et environ 4.

12. Noir de carbone suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le pH est compris entre environ 3 et environ 4.

13. Noir de carbone suivant la revendication 8f caractérisé en ce que le pH est compris entre environ 3 et environ 4.

14. Noir de carbone suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'indice d'absorption de phtalate de dibutyle est compris entre environ 180 et environ 350 cm3/l00 g.

15. Noir de carbone suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'indice d'absorption de phtalate de dibutyle est compris entre environ 180 et environ 350 cm3/l00 g.

16. Noir de carbone suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'indice d'absorption de phtalate de dibutyle est compris entre environ 180 et environ 275 cm3/l00 g.

17. Noir de carbone suivant la revendication 9» caractérisé en ce que le pH est compris entre environ 3 et environ 4» tandis que l'indice d'absorption de phtalate de dibutyle est compris entre environ 180 et environ 275 cm3/l00 g. UAÀüi>