PT89184B

PT89184B - Processo modular aperfeicoado para a producao de negro de fumo com uma mais vasta distribuicao das dimensoes dos agregados

Info

Publication number: PT89184B
Application number: PT89184A
Authority: PT
Inventors: Kam Bor Lee
Original assignee: Cabot Corp
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 1994-11-30
Also published as: NL8803035A; TR23831A; JP2582879B2; AU591618B2; ES2010042A6; IT1227512B; GB2213477A; CN1035671A; CA1336475C; GB8828651D0; MX169842B; IT8822880A0; DE3841285A1; AR245762A1; IN171963B; FR2624517A1; PT89184A; FR2624517B1; JPH01190760A; KR890010129A

Description

DESCRIÇÃO

DA

PATENTE DE INVENÇÃO

N.° 89 184

REQUERENTE: CABOT CORPORATION, norte-americana (Estado de Delaware), com sede em 950 Winter St. Waltham, MA 02254-9073, EStados Unidos da América.

EPÍGRAFE: PROCESSO MODULAR APERFEIÇOADO PARA A PRODUÇÃO DE NEGRO DE FUMO COM UMA MAIS VASTA DISTRIBUIÇÃO DAS DIMENSQES DOS AGREGADOS

INVENTORES:

Kam Bor Lee.

Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.

Estados Unidos da América em 10 de Dezem bro de 1987, sob o n⁵ . 130.861.

INPt. MOD. 113 RF 16732

Ρ.Ι.Ν2. 89 184

MEMÓRIA DESCRITIVA DO INVENTO para

PROCESSO MODULAR APERFEIÇOADO PARA A PRODUÇÃO DE NEGRO DE FUMO COM UMA MAIS

VASTA DISTRIBUIÇÃO DAS DIMENSÕES DOS AGREGADOS que apresenta

CABOT CORPORATION, norte-americana (Estado de Delaware), industrial, com sede em

- 950 Winter St., Waltham, MA 02254-9073, Estados Unidos da

América

RESUMO:

A invenção refere-se a um processo modular aperfei çoado para a produção de negros de fumo possuindo uma distri buição mais ampla da dimensão dos agregados, caracterizado por compreender injectar-se a alimentação de hidrocarbonetos produtores de negro de fumo parcialmente num ponto antes de a corrente de gases de combustão atingir a sua velocidade máxima e parcialmente neste ponto.

- 2 Enquadramento Geral da Invenção negro de fumo é produzido pela combustão incompleta de um hidrocarboneto como o petróleo, gás natural e outros materiais bem conhecidos a elevadas temperaturas. Quando á separado dos gases da reacção, o produto obtido é um pó negro de fumo de combustão rápida, muito leve.

Na produção de negro de fumo mediante um processo típico de fornalha, fazem-se reagir um combustível e um oxidante tal como o ar para se obter uma corrente de gases de combustão quentes. Injectando-se um material de alimentação de hidrocarbonetos na corrente dos gases de combustão quente resulta a'formação do negro de fumo. A temperatura da cor rente de gases contendo o negro de fumo é então diminuída m£ diante o arefecimento rápido com quaisquer meios convencionais, tais como uma pulverização de água. 0 negro de fumo ê separado da corrente de gases em que está suspenso por técnicas conhecidas, tais como por meio de ciclones e filtros, sendo então aglomerado e seco.

negro de fumo é incorporado em compostos de borracha a fim de conferir propriedades de reforço ao composto de borracha. Entre as muitas propriedades do negro de fumo consideradas importantes para a indústria da borracha, encontra-se a distribuição das dimensões do agregado do negro de fumo. A indústria da borracha descobriu que, para certas finalidades os negros de fumo possuindo uma extensa distribuição de dimensões dos agregados são altamente desejáveis.

Em conformidade, um dos objectivos da presente invenção é o proporcionar um processo para produzir negro de fumo possuindo uma distribuição de dimensões do agregado mais extensa, como se pode medir mediante um aumento nos valores de Δϋ5Ο dos negros de fumo.

Sumário da Invenção

processo da presente invenção caracteriza-se pe lo facto de envolver a injecção de um material de alimentação líquido sob a forma de correntes coerentes não-préatomizadas ou de correntes préatomizadas num processo de formação de negro de fumo com diversos andares (modular), em dois locais separados. Um porção do material de alimentação é injec tado antes que a corrente do gás de combustão tenha atingido uma velocidade máxima, num ponto, a montante do qual não se observe qualquer outro aumento na estrutura DBF achatada do negro de fumo, causada pela injecção do material de alimentação na corrente de gás de combustão quente antes do pon to em que a corrente do gás de combustão tenha atingido a sua velocidade máxima, e igualmente onde se atinge um aumen to da largura da distribuição das dimensões do agregado do negro de fumo. 0 remanescente do material de almientação é injectado no ponto em que a corrente do gás de combustão ati ge a sua velocidade máxima.

Enquanto que o Pedido da Patente Norte-Americana com ο N2. de série 626 704 datado de 2 de Julho de 1984 refere que a estrutura DBP achatada do negro de fumo pode ser aumentada injectando um material de alimentação líquido numa corrente de gás de combustão num ponto em que se atinge a velocidade máxima da corrente do gás de combustão e num ponto antes daquele em que se atinge a velocidade máxima da corrente do gás de combustão nela não se sugere que a estrutura DBP achatada dos negros de fumo produzida por este processo iria aumentar infinitamente, quando a distância entre os pontos em que se faz a injecção do material de alimentação aumenta.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é uma vista esquemática, diagramática, longitudinal e em corte de uma fornalha típica para produzir

negro de fumo, que foi utilizada em todos os Exemplos da prj^ sente memória descritiva.

A Figura 2 é um histograma mostrando uma curva da distribuição das dimensões dos agregados de negro de fumo e ilustrando ο ha distribuição das dimensões dos agrega dos de uma amostra de negro de fumo.

Descrição Pormenorizada da Invenção

Com referência à Figura 1, nela ilustra-se um for no (1), que é ilustrativodos fornos usados para preparar negro de fumo utilizando o processo da presente invenção. 0 forno (1) é Gomposto geralmente por quatro zonas, nomeadamente, uma câmara de mistura (3), uma zona de combustão (10) uma zona de transição (13) e uma zona de reaoção (31).

A câmara de mistura (3) é definida pela parede (4) pela face exterior da divisória interior (9) e pela parede situada a montante (6). Ligado ao lado interno da divisória (9) na extremidade a montante da dita divisória está o supo te das chamas (11). A câmara de combustão (10) ê definida pelo lado interior da divisória (9) e pelo lado de jusante do suporte para as chamas (11) e termina no ponto a jusante (12). Através da parede (6) está inserida a conduta (8), at vés da qual o combustível é introduzido na câmara de misturai (3)· Artavés da parede lateral (4) está inserida uma conduta (5) através da qual se introduz um agente oxidante na câmara de mistura (3)· Artavés da conduta (8) insere-se uma sonda interna (19) através da qual se pode injectar material de alimentação no forno antes do ponto em que a corrente de gás de combustão quente atinge a velocidade máxima e no pon to onde não se observa qualquer aumento da estrutura CDBP do negro de fumo resultante, causado pela injecção de material de alimentação na corrente de gás de combustão quente antes do ponto em que a corrente de gás de combustão quente

r~ ? atinja a sua velocidade máxima. A sonda para injecção (19) á uma sonda axialmente alinhada que pode ser arrefecida por acção de um líquido e que termina num remate da extremidade (27)· Este remate da extremidade (27) possui uma pluralidade de orifícios (29) orientados radialmente em torno da sua circunferência. A jusante da câmara de combustão (10) está a zona de transição (13) que ê definida pela parede (17)· Circunferencialmente localizados à volta da parede (17) estão uma plralidade de orifícios substancialmente transversal mente orientados (21) através dos quais o material de alimen tação pode ser injectado na zona (13).

A jusante da zona de transição (13) encontra-se a zona de reacção (31), a qual é definida pela parede (57)· Esta zona de reacção (31) pode possuir um comprimento variável e uma área da secção recta dependendo das condições dese jadas para se dar a reacção. Neste caso a zona de reacção (31) possui um diâmetro interno de 91,4 cm (56 polegadas).

A sonda para arrefecimento (41) está inserida na zona de ree ção (31) através da parede (37)· Injecta-se água através da sonda de arrefecimento (41) na zona da reacção (31) a fim dc terminar a reacção da formação do negro de fumo.

Em geral, 0 processo da presente invenção para prc duzir negros de fumo possuindo uma distribuição das dimensõe; dos agregados mais vasta, é realizado procedendo da seguinte maneira. Na câmara de mistura do forno introduz-se, através de uma conduta de combustível, um combustível apropriado e introduz-se, através de uma conduta de agente oxidante, um agente oxidante apropriado, tal como ar, oxigénio, misturas de ar e oxigénio ou semelhantes. Entre os combustíveis apropriados para utilização na reacção com a corrente oxidante na câmara de combustão para originar os gases de combustão quentes, inclui-se qualquer matéria facilmente combustível, quer seja sob a forma de gasosa, líquida ou em forma de va6 por, tal como hidrogénio, monóxido de carbono, metano, acetileno, álcoois, queroseno, combustíveis de hidrocarbonetos líquidos e semelhantes.

Como se referiu, a combustão primária representa a quantidade de agente oxidante na primeira fase do processo modular, dividida pela quantidade de agente oxidante teo ricamente necessária para se efectuar a combustão completa do combustível presente na primeira fase do processo, para se formar dióxido de carbono e água, multiplicado por 100 pa ra se obter uma percentagem. Enquanto a combustão primária pode situar-se entre 100 e 500%, a combustão primária prefe rida ou a combustão da primeira fase pode variar entre cerca de 120 até cerca de 300%. Desta forma, gera-se uma correu te de gases de combustão quentes fluindo a uma elevada velocidade linear. Foi além disso descoberto que é desejável uma diferença de pressão entre a câmara de combustão e a câmara 2 de reacção de, pelo menos, 0,0? Kg/cm = 1,0 p.s.i. (6,9 kPa) e, preferencialmente, uma diferença de pressão compreendida 2 entre cerca de 0,1 Kg/cm = 1,5 p.s.i. (10,3 kPa) e 0,7 Kg/ /cm = 10 p.s.i. (69 kPa). Sob estas condições, produz-se uma corrente de produtos de combustão gasosas possuindo ener gia suficiente para transformar um material de alimentação de hidrocarbonetos produtor de negro de fumo nos produtos de negro de fumo que se pretendem. Os gases de combustão resultantes que se libertam da fase de combustão atingem uma temperatura de, pelo menos, cerca de 135O°C (2400°F), situar, do-se a temperatura mais preferencialmente pelo menos acima de cerca de 165O°G (3000°F).

Os gases de combustão quente são impelidos no sentido dejusante e são descarregados na extremidade de busante da câmara de combustão a uma elevada velocidade linear, a qual é acelerada mediante a passagem dos gases da combustão numa zona de transição fechada possuindo um menor diâmetro a

qual, se assim se desejar, pode ser afunilada ou restrita. Quando se atinge aproximadamente o ponto médio da zona de transição no forno, a corrente dos gases da combustão atinj ge a sua velocidade máxima.

De acordo com o processo da presente invenção, injecta-se uma quantidade de material de alimentação líquida, quantidade essa que constitui entre cerca de 20 e 80% e, pre feriveIrnente, entre cerca de 25 θ cerca de 75% d.a quantidade total de material de alimentação hidrocarbonado líquido necessária, sob a forma de correntes coerentes não pré-atomizadas ou correntes pré-atomizadas, de preferência, corren tes coerentes não pré-atomizadas, substancialmente transversalmente, no sentido para dentro ou para fora, na corrente de gás de combustão a partir da sua periferia antes de se atingir o ponto em que se alcança a velocidade máxima da cor rente dos gases da combustão e num ponto a montante do qual não se observe outro aumento na estrutura DBP achatada, causada pela injecção de uma porção do material de alimentação na corrente de gás de combustão quente antes do ponto em que a corrente de gás de combustão atinge a velocidade máxima, e em que se obtém uma distribuição da dimensão dos agregados mais ampla. Quando o material de alimentação líquido é injec tado transversalmente no sentido para fora na corrente de gases de combustão quentes antes da corrente ter atingido a velocidade máxima, o material de alimentação é preferivelmen. te injectado através de uma sonda de injecção do material de alimentação. No ponto em que a corrente de gás da combustão alcançou a sua velocidade máxima, injecta-se a quantidade restante do material de alimentação de hidrocarbonetos líqui dos, compreendida entre cerca de 20 e cerca de 80% da quantidade total do material de alimentação ue hidrocarbonetos e, preferivelmente, uma quantidade compreendida entre cerca de 25 e cerca de 75% da quantidade de material de alimenta8 ção total. Neste ponto, o material de alimentação líquido é injectado sob a forma de uma pluralidade de correntes coeren tes não pré-atomizadas ou de correntes pré-atomizadas, prefe rivelmente sob a forma de correntes não pré-atomizadas, na corrente de gás de combustão quente, numa direcção substancialmente radial ou transversal em relação ao fluxo da corrente de gás da combustão, quer no sentido a partir da periferia interna quer a partir da periferia externa da corrente de gases de combustão. Numa forma de realização preferidé. deste processo, o material de alimentação é injectado no pon to em que a corrente de gás da combustão tenha atingido a sua velocidade máxima, através de uma pluralidade de orifícios transversalmente orientados que se encontram dendro da parede da zona de transição do forno, num sentido radialmente para dentro em relação ao fluxo da corrente dos gases de combustão. Como materiais de alimentação de hidrocarbonetos na presente invenção são considerados apropriados para utilização os hidrocarbonetos insaturados, tais como, acetileno olefinas como o benzeno, tolueno, xileno, alguns hidrocarbonetos saturados e hidrocarbonetos volatilizados tais como querosenos, naftalenos, terpenos, alcatrões de etileno, frao ções de petróleo aromáticos e produtos semelhantes. No que respeita às atrás mencionadas injecções de material de alimentação nos sítios definidas, o material de alimentação poderá ser igual ou diferente.

As quantidades de material de alimentação, combustível e/ou agente oxidante utilizadas serão ajustadas de for ma a resultar uma combustão com uma percentagem global compr< endida entre cerca de 15 e cerca de 60% e, preferencialmente compreendida entre cerca de 15 e cerca de 4C%. A combustão global representa a quantidade total de agentes oxidantes utilizado no processo de formação do negro de fumo, dividida pela quantidade de agente oxidante necessária para a com bustão completa da quantidade total de combustível e matéria de alimentação presente no processo de formação do negro de fumo, de forma a produzir diéxido de carbono e água, e multiplicada por 100 a fim de se expremir como uma percentagem.

Proporciona-se o tempo de residência suficiente para permitir que tenham lugar as reacções para a formação de negro de fumo antes que se verifique a interrupção da reac ção por arrefecimento. Uma maneira exemplificativa de conseguir o arrefecimento consiste na injecção de água através de um injector de esfriamento. Contudo, existem muitos outros métodos conhecidos neste campo para fazer arrefecer a mistura obtida no processo de formação do negro de fumo. Os gases efluentes quentes contendo suspensos os produtos de negro de fumo são então sujeitos às fases convencionais do arrefecime to, separação e recolha do negro de fumo. A separação do negro de fumo da corrente de gás é facilmente conseguida por quaisquer meios convencionais tais como, um precipitador, um separador de ciclone, um filtro de saco ou a sua combinação.

A Requerente descobriu que, mediante a injecção de material de alimentação nos dois locais de acordo com o processo da presente invenção, se produzem negros de fumo com uma distribuição da dimensão das partículas mais ampla.

Os procedimentos do teste que se seguem são utilizados para determinar as propriedades analíticas dos negros de fumo produzidos pelo processo da presente invenção.

Numero de Adsorção de Iodo número de adsorção do iodo de uma amostra de negro de fumo é determinado de acordo com a norma ASTàí D-1510-81.

Intensidade de cor

A intensidade de cor de uma amostra de negro de fu

mo ê determinada relativamente a uma tinta industrial com referência preta de acordo com a norma ASTiã D-3265~76a.

Absorção de ftalato de dibutilo (DBP) índice de absorção de DBP de uma amostra de negro de fumo é determinado de acordo com a norma ASTiã D-2414-84. Os resultados finais devem indicar se o negro de fumo está sob a forma de pó ou sob a forma de grânulos.

índice de absorção de ftalato de dibutilo (CDBP) esmagado í-ndice de absorção do CDBP de grânulos de negro de fumo é determinado de acordo com a norma ASTiã D-3493-84.

Distribuição das Dimensões dos Agregados (ΔΡ50)

A distribuição das dimensões dos agregados (ÔD50) de uma amostra de negro de fumo é determinada da seguinte i maneira. Faz-se um histograma dos diâmetros de Stokes dos agregados do negro de fumo em função da frequência da sua ocorrência numa dada amostra. Como se mostra na Figura 2, ! traça-se uma linha (B) desde o pico (A) do histograma, numa direcção paralela ao eixo dos XY ’ , até terminar no eixo XX' no ponto (C) do histograma. Determina-se o ponto médio (F) do segmento de recta resultante (B) e traça-se uma linha (G) que passa pelo ponto médio (F) e, é paralela ao eixo XX'. A linha (G) intersecta a curva de distribuição do histograma em dois pontos D e E. 0 valor absoluto da diferença dos dois diâmetros de Stokes das partículas do negro de fumo nos por. tos D e E é o valor £D50. Os dados usados para traçar o his tograma são determinados pelo uso de um disco centrífugo, cc mo o que é fabricado pela firma Joyce Loebl Co. Ltd. of Tyne and Wear, United Kingdom. 0 procedimento que se descreve seguidamente e uma modificação do procedimento descrito no ma11

nual de instrução do disco centrífugo da Joece Loebl, DCF 4.008, publicado em 1 de Fevereiro de 1985, cujas indicações são incorporadas na presente memória descritiva a título de referência, e que foi utilizado para a determinação dos dados .

Procedimento

Pesam-se 10 mg de uma amostra de negro de fumo nu ma cápsula de pesagem. Adicionam-se três gotas de um agente tensioactivo produzido e comercializado pela firma Shell Cho mical Co., sob a marca registada de NONIDET P—40, e agita-so a mistura resultante até se obter uma pasta uniforme. Adiei® nam-se 50 cm de uma solução de 20% de etanol absoluto e 80% de água destilada à pasta, dispersando-se a mistura por meio de energia ultrassonora durante 15 minutos usando um emissor de ultrassons Modelo n2. W385, fabricado pela firma Heat Sy_s tems Ultrasonics Inc., Farmingdale, New York, Estados Unidos da America.

Antes do início, da experiência, introduzem-se no computador que regista os dados a partir do disco centrífugo, os seguintes valores:

- A massa específica do negro de fumo, considerada como

1,86 g/cm^;

2-0 volume da solução do negro de fumo dispersa na acima citada solução de água e etanol, que neste caso é igual a 0,5 cm ;

5-0 volume do fluído giratório que, neste caso, é igual 14 cm de agua;

A viscosidade do fluído giratório que, neste caso, a 0,955 centipoise à temperatura de 25°C;

é igual ~ A massa específica do fluído giratório que, neste caso, ό ο é igual a 0,9975 g/cm à temperatura de 23 C;

- A velocidade do disco que, neste caso, é igual a 8000 rpm;

7~0 intervalo de amostragem dos dados que, neste caso, é igual a 1 segundo.

disco centrifugador funciona a 8 000 rpm enquanto o estroboscópio está em funcionamento. Injectam-se 14 cm' de água destilada no disco giratório como fluído giratório, nível da turvação é marcado como sendo 0; e injecta-se 1 cm da solução de 20% de etanol absoluto em ÔCP/o de agua desti. lada como líquido tampão. Accionam-se então os botões de cor te e de intensificação do disco de centrifugação para produzir uma suave gradiente de concentração entre o fluído giratório e o líquido tampão e o gradiente ê controlado visualmente. Quando o gradiente é tão suave que não se nota qualquer fronteira distinguível entre os dois fluídos, injecta-se 0,5 3 cm do negro de fumo dispersado numa solução de tanol aquostp no disco giratório e a recolha de dados começa imediatamente. Se acontece um derrame, a experiência é abortada. 0 disco é feito girar durante 20 minutos a seguir à injecção do negro de fumo disperso numa solução de etanol aquoso. Após os 20 minutos de movimento de rotação, para-se o disco, mede-se a temperatura do fluído giratório e dá-se entrada no computador, que regista os dados do disco de centrifugação, à média entre a temperatura do fluído giratório medida no início da experiência e a temperatura do fluído giratório medi, da no final da experiência. Os dados são analizados de acordo com a equação normalizada de stokes e são apresentados co mo um histograma, como se mostra na Figura 2.

processo da presente invenção para produzir negro de fumo com uma distribuição mais larga das dimensões dos agregados será melhor compreendido fazendo referência

aos exemplos que se seguem. Existem, e claro, muitas outras formas de realização desta invenção que se tornarão evidentes para os peritos, no assunto, uma vez que a invenção tenha sido completamente divulgada e reconhecer-se-á a este respeito que os exemplos que se descrevem em seguida são aphe sentados apenas com um carácter ilustrativo e não deverão ser considerados de forma alguma como exemplos limitativos do âmbito da presente invenção.

forno ilustrado na Fig. 1 é ilustrativo dos fornos usados em cada um dos exemplos que se vão seguir. Nos exemplos 1-3 utilizou-se o mesmo hidrocarboneto líquido comc combustível. Além disso, nos exemplos 1-3, hidrocarboneto líquido diferente daquele que foi usado como combustível, foi utilizado como material de alimentação.

Exemplo 1

Utilizando o forno ilustrado na Figura 1, nele introduziu-se na câmara de mistura (3) ar pré-aquecido até atin gir a temperatura de 670°C (1238°F) com um caudal de 3,933 m³N/seg. (500 mscfh) e combustível constituído por hidrocarboneto líquido com um caudal de 900 1/h (238 galões/hora). Produziu-se uma corrente de gases de combustão quentes possuindo uma combustão primária de 154%, que se desloca para jusante a uma elevada velocidade linear. Adicionou-se potássio aos gases de combustão sob a forma de uma solução aquosa, de tal modo que se adicionou 84 ppm de potássio relativamente à quantidade total de material de alimentação que se utilizou.

Subsequentemente, introduziu-se 25% da quantidade j total do material de alimentação, com a forma de correntes líquidas coerentes não pré-atomizadas dirigida no sentido radialmente para fora, dentro da corrente de gases de combus tão quentes através da sonda (19) antes do ponto em que a cc:

rente de gases de combustão atinge a sua velocidade máxima.

A sonda (19) possuía um diâmetro exterior de 54- cm (2 polegadas) e estava equipada com uma tampa (27) com 0,63 cm 0/4) de NPT, possuindo seis orifícios com 1,78 ²¹²¹ (0,070 polegada) de diâmetro orientados perpendicularmente e localizados equiangularmente à volta da sua circunferência. Neste exemplo, a sonda (19) estava posicionada de forma a que a cober tura da extremidade (27) se encontrava 30 cm (11,8 polegadas) a montante dos orifícios (21).

Os restantes 75% cLo material de alimentação foram radialmente injectados para dentro sob a forma de correntes coerentes não pré-atomizadas, dentro da corrente de gases de combustão quentes através de 12 orifícios (21), no ponto em que os gases da combustão tinham atingido a sua velocida de máxima, isto é, no ponto médio da zona de transição (13) A zona de transição (13) possui 27,9 cm (11 polegadas) de comprimento e 31,5 cm de diâmetro interno. Os orifícios (21 estavam transversalmente orientados, tendo cada um deles 1,' mm de diâmetro e estão equiangularmente distanciados num ún co plano em relação à circunferência da parede (17) da zona de transição (13)· A quantidade total do material de alimen tação foi injectada com um caudal total de 5·439 L/h (1437 galões/h).

)9 processo foi realizado de forma a que a combustão global fosse de 20,5%. A câmara de reacção (31) possuía um diâmetro de 91 cm (56 polegadas). 0 injector de arrefecimento rápido (41) estava situado num ponto a cerca de 2,4-5 m (10 pés) a jusante dos orifícios (21). As propriedades ana líticas do negro de fumo estão inscritas na Tabela.

Exemplo 2

Produziu-se negro de fumo usando a instalação, o material de alimentação e o processo do Exemplo 1 exceptuan do as seguintes condições. Neste exemplo, a sonda (19) foi posicionado de forma que a tampa (27) se encontrava a 50 cm (19,7 polegadas) a montante dos orifícios (21) dentro da zo na de transição (13) e adicionaram-se 123 ppm de potássio, relativamente à quantidade total de material de alimentação utilizada, sob a forma de uma solução aquosa, à corrente de gás de combustão quente. As propriedades analíticas do negro de fumo estão indicadas na Tabela.

Exemplo 3

Produziu-se negro de fumo usando a instalação, o material de alimentação e o processo do Exemplo 1, com as seguintes diferenças. A sonda (19) interna foi posicionada de tal forma que a tampa (27) estava 60 cm (23,6 polegadas) a montante dos orifícios (21) e adicionaram-se 123 ppm de potássio sob a forma de uma solução aquosa, relativamente à quantidade total de material de alimentação utilizado, à cor rente de gases de combustão quente. As propriedades analíti cas do negro de fumo estão referidas na Tabela seguinte

Tabela

Propriedades Analíticas

Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo 3

Adição de Potássio re lativamente à quantidade de material de alimentação (ppm)84_123_123

Distância dos Pontos de injecção do material de alimentação 30 cm 50 cm 60 cm

Δϋ 50 hjm

Tabela (continuação)

Exemplo 1

Exemplo 2

Exemplo 3

Intensidade de cor

%	98	98	96
N²· de adsorção de iodo mg de I 2/g negro de fumo	60	60	59
Absorção de DBP grânulos (cm^/100 g)	109	106	107
CDBP (24M4) cm^/100 g	90	88	90

Os valores desta Tabela mostram que o processo da presente invenção tem como resultado a produção de negro de fumo que possuem maiores valores de /^D50 enquanto se mantê: substancialmente valores idênticos para a área específica superficial e a estrutura. Além disso, a partir dos dados e dos exemplos pode-se concluir que o valor de AD50 de um ne gro de fumo pode ser ainda mais aumentado quando se aumenta a distância entre os dois pontos em que se faz a injecção do material de alimentação de acordo com a presente invenção .

Nos Exemplos 1-3, adicionaram-se diferentes quantidades de potássio a fim de se alcançar um dado nível de estrutura do negro de fumo. Ao fazer-se isto, o efeito da presente invenção é demonstrado indirectamente, notando-se que quantidades iguais de potássio foram necessárias para os Exemplos 2 e 3, ambos os quais excederam a quantidade ne cessária no Exemplo 1, a fim de se alcançar o mesmo nível de estrutura do negro de fumo. 0 aumento da quantidade de potássio usada nos Exemplos 2 e 3 comparada com a quantidade usada no Exemplo 1 mostra que, no caso da distância de

I

- 17 Z £, separação do Exemplo 1, a estrutura ainda melhorou com o aumento da distância entre os pontos de injecção do material de alimentação. Ao aumentar-se ainda mais a distância de separação entre os pontos de injecção do material de alimenta ção, as quantidades constantes do potássio utilizadas nos Exemplos 2 e 3, mostram que não houve outro aumento no CDBP causado pela injecção da porção de material de alimentação nos gases de combustão quente antes de atingirem a velocida de máxima quando se aumenta a distância entre a injecção do material de alimentação nos Exemplos 2 e 3·

Enquanto se descreveu esta invenção com referência a certas formas de realização, ela não é limitada por elas, devendo entender-se que se lhe poderão fazer variações e m£ dificações que serão óbvias para os peritos no assunto sem afastamento do espírito e do âmbito da invenção.

As formas de realização da presente invenção, para as quais se reivindica uma propriedade ou privilégio exclusivos, são definidas pelas reivindicações seguintes.

Claims

lã. - Processo modular aperfeiçoado para a produção de negros de fumo em forno, em que se faz reagir um com bustível com um agente oxidante de forma a obter-se uma cor rente de gases de combustão primária quentes possuindo a ener gia suficiente para transformar em negro de fumo um material, de alimentação constituído por hidrocarbonetos líquidos que originam negro de fumo, e em que o material de alimentação de hidrocarbonetos líquidos é perif ericamente injectado, solj> a forma de uma pluralidade de correntes coerentes não pré-atomizadas ou de correntes pré-atomizadas, na corrente dos produtos de combustão gasosas, num ponto em que a corrente de gases atinge a sua velocidade máxima numa direcção substancialmente transversal em relação à direcção do fluxo da corrente dos gases de combustão e sob uma pressão suficiente para alcançar um grau de penetração desejado para se obt^r uma correcto corte e a mistura do material de alimentação, e em que o material de alimentação é decomposto e transformado em negro de fumo antes de se provocar o fim das reacções de formação do negro de fumo por arrefecimento rápido e depois se arrefece, separação e recupera o negro de fumo resultante, caracterizado pelo facto de compreender a intro dução de uma porção suficiente da quantidade total do material de alimentação de hidrocarbonetos líquidos dentro da corrente dos gases de combustão antes do ponto em que a cor rente de gases de combustão atinge a sua velocidade máxima e num ponto a montante do qual não se observa qualquer aumen to do CDBP do negro de fumo resultante, provocado pela injecção do material de alimentação na corrente de gás de com bustão quente antes do ponto em que a corrente de gás de com bustão atinge a sua velocidade máxima para, desta forma, se produzirem negros de fumo com uma distribuição das dimensões dos agregados mais ampla.
2â. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se injectar uma quantidade compreendida entre cerca de 20 e cerca de 80% da quantidade t£ tal de material de alimentação líquido, na corrente de gases de combustão antes de esta atingir o ponto em que se alcança a máxima velocidade da corrente dos gases de combustão e a montante do qual não se observa qualquer aumento do CDBP do negro de fumo resultante, causado pela injecção do material de alimentação na corrente de gases de combustão quentes antes do ponto em que a corrente do gás de combustão atinge a sua velocidade máxima, adicionando-se a quantidade restante do material de alimentação no ponto em que a corren te de gases de combustão atinge a sua velocidade máxima.
3^· - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se injectar uma quantidade compreendida entre cerca de 25 θ cerca de 75% ha quantidade to tal de material de alimentação líquido na corrente de gases de combustão, antes do ponto em que se atinge a velocidade máxima da corrente de gases de combustão e a montante do quí. não se observa qualquer aumento do CDBP do negro de fumo resultante, causado pela injecção do material de alimentação na corrente de gases de combustão quentes antes do ponto no qual a corrente de gás de combustão atinge a sua velocidade máxima, adicionando-se a quantidade restante do material de alimentação no ponto em que a corrente de gás de combustão atinge a sua velocidade máxima.

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4ã. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o material de alimentação, que é injectado na corrente de gases de combustão quentes no pon to em que a referida corrente de gases de combustão quentes atinge a sua velocidade máxima, se encontrar sob a forma de correntes coerentes, não pré-atomizadas.

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5ã. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o material de alimentação de hidrocarbonetos líquidos que ê injectado na corrente de gases de combustão quentes antes do ponto em que a mencionada corrente de gases de combustão atinge a sua velocidade máxima e a montante do qual não se observa qualquer aumento do CDBP do negro de fumo, causado pela injecção do material de alimentação na corrente de gases de combustão quentes antes do ponto em que a corrente de gases de combustão atinge a sua velocidade máxima, ser injectado numa direcção, substan cialmente transversal em relação à direcção de passagem da corrente de gases de combustão quente e o material de alimeii tação se encontrar sob a forma de correntes coerentes não prá-atomizadas.
6ã. - Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de o material de alimentação de hi drocarbonetos líquidos, que é injectado na corrente de gases de combustão quentes antes do ponto em que a citada corrente de gases de combustão atinge a sua velocidade máxima e a montante do qual não se observa qualquer aumento do CDBP do negro de fumo resultante provocado pela injecção de matéria], de alimentação na corrente de gases de combustão quente antes do ponto em que a corrente de gases de combustão atinge a sua velocidade máxima, ser injectado de dentro para fora a partir da periferia interna da corrente de gases de combus tão quentes.
7-· - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o material de alimentação de hidrocarbonetos líquidos ser injectado, sob a forma de correntes coerentes não pré-atomizadas, numa direcção substancialmente transversal e no sentido de dentro para fora a partir da periferia interior da corrente de gases de combustão, na » ir corrente de gases de combustão antes do ponto em que a corrente de gases de combustão atinge a sua velocidade máxima e a montante do qual não se observa qualquer aumento do CDB^ do negro de fumo resultante, causado pela injecção de material de alimentação na corrente de gases de combustão quentes antes do ponto em que a corrente de gás de combustão atinge a sua velocidade máxima, e o material de alimentação do bidrocarbonetos líquidos ser injectado sob a forma de correntes coerentes não pré-atomizadas numa direcção substancialmente transversal no sentido de fora para dentro a partir dg. periferia exterior da corrente de gases de combustão quentes na corrente de gases de combustão, no ponto em que se atinge a velo'cidade máxima da corrente de gases de combustão.