PT91586B

PT91586B - APPARATUS AND PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SMOKE BLACK

Info

Publication number: PT91586B
Application number: PT91586A
Authority: PT
Inventors: William Ross Jones Jr
Original assignee: Columbian Chem
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1989-08-30
Publication date: 1998-04-30
Also published as: NZ230482A; KR900003060A; BR8904364A; PT91586A; KR930001209B1; MX164231B

Abstract

The invention relates to an axial reactor with coaxial oil injection. This is an axial flow reactor for the production of lampblack for the production of particles of lampblack having a relatively narrow particle size distribution. The oil used as the raw material is introduced into the reactor by means of a spray pipe located coaxially with the central longitudinal axis of the reactor. The jet of sprayed oil flows in the same direction as the flow of hot gases or countercurrent thereto through the reactor and produces a sprayed oil jet pattern which covers or substantially covers the entire frontal area of the flow of hot gas, or substantially less than this frontal area. Countercurrent flow of the raw material increases coverage of the gas flow area by the sprayed oil jet and narrows the particle size distribution of the lampblack produced by the reactor, while co-current flow of the raw material produces the opposite effect. <IMAGE>

Description

Aparelho e processo para a produção de negro de fumoApparatus and process for the production of carbon black

Campo da invençãoField of invention

A presente invenção diz respeito de uma maneira geral aos reactores para a produção de negro de fumo e, em particular, aos reactores de fluxo axial para controlar a distribuição das dimensões das partículas de negro de fumo produzido no reactor.The present invention relates generally to reactors for the production of carbon black and, in particular, to axial flow reactors for controlling the size distribution of the carbon black particles produced in the reactor.

Fundamento da invenção negro de fumo é produzido pela decomposição pirolítica de hidrocarbonetos, tipicamente sob a forma de óleo introduzido numa corrente de gases da combustão quentes. A reacção pirolítica realiza-se numa estrutura tubular refractária denominada reactor.Background of the invention carbon black is produced by the pyrolytic decomposition of hydrocarbons, typically in the form of oil introduced into a stream of hot combustion gases. The pyrolytic reaction takes place in a refractory tubular structure called a reactor.

A produção comercial de negro de fumo faz-se geralmente em um de dois tipos diferentes de reactores, o reactor tangencial e o reactor axial. Estas designações descrevem os padrões do fluxo dos gases da combustão no interior do reactor. Ambos os tipos de reactores de negro de fumo são conhecidos dos especialistas na matéria. Em termos gerais, o reactor de fluxo axial é preferido para a produção do negro de fumo destinado a certas aplicações, particularmente as aplicações onde o controlo da distribuição das dimensões das partículas do negro de fumo tem de ser mantido dentro de certos limites relativamente estreitos. Por exem2 pio, as empresas que fabricam pneus exigem negros de fumo com uma distribuição das dimensões das partículas muito apertada, para o fabrico de pneus de corrida e de elevada eficácia, onde constitui um requisito primário uma elevada tracção dos pneus.The commercial production of carbon black is generally done in one of two different types of reactors, the tangential reactor and the axial reactor. These designations describe the flue gas flow patterns inside the reactor. Both types of carbon black reactors are known to those skilled in the art. In general terms, the axial flow reactor is preferred for the production of carbon black for certain applications, particularly applications where the control of the particle size distribution of the carbon black has to be kept within certain relatively narrow limits. For example, tire companies require carbon blacks with a very tight particle size distribution for the manufacture of high-performance and racing tires, where high tire traction is a primary requirement.

Os negros de fumo usados para pneus de corridas têm assim de possuir uma distribuição das dimensões das partículas relativamente apertada £ também conhecida por tint (tonalidade), um factor númérico que aumenta quando diminui a distribuição das dimensões das partículas 2.The carbon blacks used for racing tires must therefore have a relatively tight particle size distribution (also known as tint), a numerical factor that increases when the particle size distribution decreases.

Os negros de fumo com uma distribuição das dimensões das partículas relativamente apertada têm até agora sido produzidos por um reactor axial com um ou mais fluxos de óleo de alimentação introduzidos radialmente na corrente dos gases da combustão quentes. Esta disposição provoca uma dispersão relativamente rápida do óleo na corrente dos gases e pirolisa desse modo todo o óleo usado como matéria prima substancíalmente na mesma condição térmica, isto é, substancialmente no mesmo local no interior do reactor. A introdução radial tem sido a via normal para conseguir a mistura rápida do óleo com os gases quentes e uma chama resultante curta no interior da garganta do reactor, o que produz um negro de fumo com uma distribuição das dimensões das partículas muito apertada, isto é, uma tonalidade ou tint mais elevada para a mesma área da superfície e estrutura das partículas de carbono. Os negros de fumo usados em certas aplicações diferentes devem ter uma tint mais baixa, isto é, uma distribuição das dimensões das partículas mais alargada. Tais negros de fumo são produzidos em reactores concebidos para aumentar, em vez de minimizar, o tempo de reacçâo da matéria prima, mas o uso de reactores de dois tipos diferentes é dispendioso. Não obstante, há a necessidadeCarbon blacks with a relatively tight particle size distribution have so far been produced by an axial reactor with one or more feed oil streams introduced radially into the hot flue gas stream. This arrangement causes a relatively rapid dispersion of the oil in the gas stream and thereby pyrolyzes all the oil used as a raw material substantially in the same thermal condition, that is, substantially in the same location within the reactor. Radial introduction has been the normal way to achieve rapid mixing of oil with hot gases and a short resulting flame inside the reactor throat, which produces a carbon black with a very tight particle size distribution, ie , a higher shade or tint for the same surface area and structure of the carbon particles. Carbon blacks used in certain different applications should have a lower tint, that is, a wider particle size distribution. Such carbon blacks are produced in reactors designed to increase, rather than minimize, the reaction time of the raw material, but the use of reactors of two different types is expensive. Nevertheless, there is a need

de um negro de fumo com uma tint mais elevada do que a disponível com um reactor axial de injecção radial convencional. Além disso, a injecção radial da matéria prima ou óleo num reactor convencional de secção transversal circular pode provocar impurezas e erosão da parede interior do reactor, se não houver um equilíbrio apropriado entre a pressão de injecção e a velocidade dos gases.carbon black with a higher tint than that available with a conventional axial radial injection reactor. In addition, the radial injection of the raw material or oil in a conventional reactor of circular cross section can cause impurities and erosion of the reactor interior wall, if there is not an appropriate balance between the injection pressure and the velocity of the gases.

Sumário da invençãoSummary of the invention

Por conseguinte, constitui um objecto da presente invenção proporcionar um reactor aperfeiçoado para a produção de negro de fumo.It is therefore an object of the present invention to provide an improved reactor for the production of carbon black.

Outro objecto da presente invenção consiste em proporcionar um reactor de fluxo axial aperfeiçoado com maior flexibilidade para aumentar ou diminuir a distribuição das dimensões das partículas de uma maneira controlada.Another object of the present invention is to provide an improved axial flow reactor with greater flexibility to increase or decrease the particle size distribution in a controlled manner.

Outro objecto ainda da presente invenção consiste em proporcionar um reactor de fluxo axial aperfeiçoado para produzir negro de fumo com uma distribuição das dimensões das partículas relativamente apertada ou relativamente alargada.Yet another object of the present invention is to provide an improved axial flow reactor to produce carbon black with a relatively tight or relatively wide particle size distribution.

Um outro objecto ainda da presente invenção consiste em proporcionar um reactor de negro de fumo capaz de obter uma cobertura mais completa da área da secção do fluxo de gás através da garganta do reactor.Yet another object of the present invention is to provide a carbon black reactor capable of obtaining a more complete coverage of the section of the gas flow through the reactor throat.

Outro objecto da presente invenção consiste em proporcionar um processo aperfeiçoado para a produção de negro de fumo com uma distribuição das dimensões das partículas relativamente aper4 tada ou relativamente alargada.Another object of the present invention is to provide an improved process for the production of carbon black with a relatively tight or relatively wide particle size distribution.

Os objectos anteriores e outros são obtidos com a presente invenção. Em termos relativamente gerais, a presente invenção compreende um reactor de negro de fumo no qual se introduz uma pulverização de hidrocarbonetos como matéria prima numa câmara de reacção numa direcção substancialmente em contracorrente ou em concorrência com o fluxo dos gases quentes através da câmara de reacção. 0 fluxo em contracorrente dos hidrocarbonetos como matéria prima ou óleo aumenta a velocidade da dispersão da pulverização dos hidrocarbonetos no fluxo de gases, estreitando assim a distribuição das dimensões das partículas do negro de fumo resultante produzido pelo reactor. 0 fluxo em concorrência dos hidrocarbonetos que constituem a matéria prima diminui a velocidade de dispersão, alargando desse modo o tempo de reacção da matéria prima e aumentando a distribuição das dimensões das partículas.The foregoing and other objects are obtained with the present invention. In relatively general terms, the present invention comprises a carbon black reactor in which a spray of hydrocarbons as a raw material is introduced into a reaction chamber in a substantially countercurrent direction or in competition with the flow of hot gases through the reaction chamber. The countercurrent flow of hydrocarbons as a raw material or oil increases the speed of dispersion of the hydrocarbon spray in the gas flow, thereby narrowing the particle size distribution of the resulting carbon black produced by the reactor. The concurrent flow of the hydrocarbons that make up the raw material decreases the dispersion rate, thereby extending the reaction time of the raw material and increasing the particle size distribution.

Um pouco mais específicamente, um reactor de negro de fumo segundo a presente invenção inclui um injector de pulverização, afastado radialmente para dentro da parede interior da câmara de reacção. 0 injector de pulverização dirige uma pulverização de óleo ao longo de uma trajectória genericamente coaxial com o eixo longitudinal da câmara de reacção. Esta pulverização de óleo é dirigida ou em contracorrente, isto é, para montante na face do fluxo de chegada de gases quentes através da câmara de combustão, ou no sentido oposto, em concorrência, para jusante, sendo esta pulverização de óleo de preferência simétrica relativamente ao eixo longitudinal. A pulverização em contracorrente cobre assim substancialmente a área frontal completa do fluxo de gases quentes através da câmara de reacção, aumentando assim a área da secção transversal frontal do fluxo de gás coberta pela pulveriza5A little more specifically, a carbon black reactor according to the present invention includes a spray nozzle, radially moved into the inner wall of the reaction chamber. The spray nozzle directs a spray of oil along a path generally coaxial with the longitudinal axis of the reaction chamber. This spraying of oil is directed or in countercurrent, that is, upstream on the face of the incoming flow of hot gases through the combustion chamber, or in the opposite direction, concurrently, downstream, this spraying of oil being preferably symmetrical relatively to the longitudinal axis. Countercurrent spraying thus substantially covers the entire front area of the hot gas flow through the reaction chamber, thereby increasing the area of the front cross section of the gas flow covered by the spray5

TÍ ção de óleo. 0 tempo de reacção da matéria prima é assim reduzido, aumentando a tint do negro de fumo obtido. A pulverização de óleo em concorrência, em contraste com o fluxo em contracorrente, geralmente cobre substancialmente menos que a área frontal completa de fluxo dos gases quentes e aumenta o tempo de reacção da matéria prima. Os reactores segundo a presente invenção podem assim ter uma área da secção transversal circular complementar da pulverização de óleo no interior da câmara de reacção, sem os inconvenientes associados com a injecção radial de óleo dos reactores de secção circular.Oil tition. The reaction time of the raw material is thus reduced, increasing the obtained carbon black tint. The spraying of oil in competition, in contrast to the countercurrent flow, generally covers substantially less than the full frontal flow area of the hot gases and increases the reaction time of the raw material. The reactors according to the present invention can thus have a circular cross-sectional area complementary to the oil spray inside the reaction chamber, without the inconveniences associated with the radial injection of oil from the circular section reactors.

A natureza da presente invenção, bem como outros objectos e vantagens da mesma, tornar-se-ão mais evidentes na descrição que vai seguir-se de uma forma de realização preferida.The nature of the present invention, as well as other objects and advantages thereof, will become more evident in the description which will follow from a preferred embodiment.

Breve descrição dos desenhosBrief description of the drawings

Nos desenhos anexos, as figuras representam:In the attached drawings, the figures represent:

A fig. 1, uma vista em planta esquemática de um reactor de fluxo axial segundo uma forma de realização preferida da presente invenção;Fig. 1, a schematic plan view of an axial flow reactor according to a preferred embodiment of the present invention;

A fig. 2, uma vista em corte transversal ampliada que mostra a câmara de reacção do reactor na fig. 1;Fig. 2, an enlarged cross-sectional view showing the reaction chamber of the reactor in fig. 1;

A fig. 3, uma vista em corte feito pela linha (3-3) da fig. 2 A fig. 4, uma vista como a da fig. 2, que mostra uma forma de realização com fluxo concorrente da presente invenção;Fig. 3, a sectional view taken on the line (3-3) of fig. 2 fig. 4, a view like that of fig. 2, showing a concurrent flow embodiment of the present invention;

A fig. 5, uma vista em corte de um tubo de alimentação de óleo com uma camisa de ar para a forma de realização preferida da presente invenção;Fig. 5 is a sectional view of an oil supply pipe with an air jacket for the preferred embodiment of the present invention;

A fig. 6, uma vista de frente, com arranque parcial para ilustração, do tubo de alimentação de óleo da fig. 5; eFig. 6, a front view, with partial start for illustration, of the oil supply pipe of fig. 5; and

- 6 c b- 6 c b

A fig. 7, uma vista em corte feito pela linha (7-7) da fig. 6, que ilustra esquematicamente o funcionamento do tubo com camisa de ar .Fig. 7 is a sectional view taken on the line (7-7) of fig. 6, which schematically illustrates the operation of the air jacketed tube.

Descrigão pormenorizada da forma de realização preferidaDetailed description of the preferred embodiment

Com referência à fig. 1, nela está representado um reactor de negro de fumo com fluxo axial (10). 0 reactor (10) inclui uma câmara de combustão (11 ) que recebe uma fonte apropriada de combustível na entrada (12) para o combustível, e uma fonte de ar na entrada (13), para manter a combustão no interior da câmara de combustão. Os gases quentes resultantes formados pela combustão do combustível no interior da câmara de combustão (11) passam através da zona convergente (16) que conduz à câmara de reacção que possui uma garganta cilíndrica (17). A extremidade de saída da garganta (17) liga à câmara de reacção (18) de diâmetro genericamente aumentado relativamente à garganta, realizando-se a decomposição pirolítica do óleo que constitui a matéria prima, para produzir o produto de negro de fumo.With reference to fig. 1, an axial flow carbon black reactor (10) is shown. The reactor (10) includes a combustion chamber (11) that receives an appropriate fuel source at the inlet (12) for the fuel, and an air source at the inlet (13), to maintain combustion inside the combustion chamber . The resulting hot gases formed by the combustion of the fuel inside the combustion chamber (11) pass through the converging zone (16) leading to the reaction chamber that has a cylindrical throat (17). The outlet end of the throat (17) connects to the reaction chamber (18) with a diameter that is generally increased in relation to the throat, with the pyrolytic decomposition of the oil that constitutes the raw material, to produce the carbon black product.

Um suprimento de óleo, como matéria prima, é introduzido na garganta (17) do reactor pelo injector de pulverização (22) situado no interior da garganta. 0 injector de pulverização (22) está colocado substancialmente coaxial com a linha central ou eixo longitudinal da garganta (17) e do conjunto do reactor (10). 0 injector de pulverização (22) está ligado a um tubo (23) de alimentação de óleo que, por sua vez, recebe o óleo como matéria prima de uma fonte apropriada, não representada, como é conhecido pelos especialistas na matéria. 0 injector de pulverização (22) está alinhado por forma a dirigir uma pulverização de óleo em contracorrente no interior da garganta (17), isto é, noA supply of oil, as raw material, is introduced into the throat (17) of the reactor by the spray injector (22) located inside the throat. The spray nozzle (22) is placed substantially coaxial with the central line or longitudinal axis of the throat (17) and the reactor assembly (10). The spray nozzle (22) is connected to an oil supply pipe (23), which in turn receives the oil as a raw material from a suitable source, not shown, as is known to those skilled in the art. The spray nozzle (22) is aligned to direct a spray of oil in countercurrent inside the throat (17), that is, in the

sentido de montante, contra os gases quentes que fluem para o interior da garganta proveniente da zona (16) do reactor.upstream, against the hot gases flowing into the throat from the reactor zone (16).

A garganta (17) do reactor (10) está representada com mais pormenor na fig. 3. A garganta (17) compreende dois forros refractários concêntricos (26), de preferência com uma parede interior (27), genericamente circular em secção transversal, como se mostra na fig. 3. 0 injector de pulverização (22) está montado substancialmente coaxial com o eixo longitudinal da garganta (17), colocando o injector de pulverização espaçado equidistantemente da parede interior (27) em torno de todo o perímetro dessa parede.The throat (17) of the reactor (10) is shown in more detail in fig. 3. The throat (17) comprises two concentric refractory linings (26), preferably with an interior wall (27), generally circular in cross-section, as shown in fig. 3. The spray nozzle (22) is mounted substantially coaxial with the longitudinal axis of the throat (17), placing the spray nozzle spaced equidistant from the inner wall (27) around the entire perimeter of that wall.

No funcionamento do reactor (10), os gases quentes provenientes da câmara de combustão (10) fluem numa direcção genericamente axial para o interior da garganta (17), como é conhecido dos entendidos na matéria. 0 óleo como matéria p'rima é bombeado ' através do tubo de alimentação (23) e sai no pulverizador (22), num sentido em contracorrente com os gases quentes,produzindo um padrão da pulverização de óleo (28) simétrico ao longo do eixo longitudinal da garganta (17). Este padrão da pulverização (28) cobre assim substancialmente toda a área da secção transversal do fluxo dos gases quentes através da garganta, aumentando assim a mistura rápida da pulverização de óleo com o fluxo dos gases quentes. Esta mistura rápida produz uma chama curta que fornece partículas de carbono com uma distribuição das dimensões muito apertada, isto é, com um valor da tint mais elevado, para a mesma actividade superficial e a mesma estrutura das partículas de carbono. 0 padrão simétrico da pulverização pode ser ajustado para minimizar ou impedir o contacto da parede interior (27) em todos os pontos em torno da periferia da garganta, reduzindo assim ou evitando as impurezas no reactor normalmente produzidas pelo choque térmico da pulverização da matéria prima em contacto com a parede interior relativamente quente.In the operation of the reactor (10), the hot gases from the combustion chamber (10) flow in a generally axial direction into the throat (17), as is known to those skilled in the art. The oil as a raw material is pumped 'through the feed pipe (23) and exits the sprayer (22), in a countercurrent direction with the hot gases, producing a symmetrical oil spray pattern (28) along the axis longitudinal of the throat (17). This spray pattern (28) thus covers substantially the entire cross-sectional area of the flow of hot gases through the throat, thereby increasing the rapid mixing of the oil spray with the flow of the hot gases. This rapid mixing produces a short flame that provides carbon particles with a very tight size distribution, that is, with a higher tint value, for the same surface activity and the same structure as the carbon particles. The symmetrical spray pattern can be adjusted to minimize or prevent contact of the interior wall (27) at all points around the periphery of the throat, thereby reducing or avoiding impurities in the reactor normally produced by the thermal shock of the spraying of the raw material in contact with the relatively warm interior wall.

Construiu-se e pôs-se em funcionamento um reactor axial piloto com uma pulverização axial de óleo em contracorrente segundo a presente invenção. Os resultados do reactor piloto estão indicados no quadro seguinte, no qual a coluna Normal indica o funcionamento normal de um reactor de fluxo axial convencional com injectores de óleo radiais montados no alinhamento da parede interior refraetária e dirigindo as pulverizações de óleo radialmente para dentro da parede interior no sentido do eixo do reactor. A coluna da direita indica os dados do funcionamento do reactor piloto construído segundo a presente invenção.A pilot axial reactor with an axial countercurrent oil spray according to the present invention was built and operated. The results of the pilot reactor are shown in the following table, in which the Normal column indicates the normal operation of a conventional axial flow reactor with radial oil injectors mounted in the alignment of the refractory interior wall and directing the oil sprays radially into the wall. in the direction of the reactor axis. The column on the right indicates the operating data of the pilot reactor built according to the present invention.

Radial normalNormal radial

Pulverização de óleo perpendicular em contracorrenteCounter current flow perpendicular oil

Ar (m³/h-pés cubicos/h) 6512 Gás(m³/h-pés cúbicos/h) 3618 Oleo (Kg/h -libras/h) 1061 Temperatura do ar (°C-°F)542 COS (polegadas)Air (m ³ / h-cubic feet / h) 6512 Gas (m ³ / h-cubic feet / h) 3618 Oil (Kg / h -lbs / h) 1061 Air temperature (° C- ° F) 542 COS ( inches)

Pulverizações de óleo NS.NS oil sprays.

000 000 6512,9 - 6512.9 - 230 230 000 000 778 778 3618,2 - 3618.2 - 12 12 778 778 340 340 1061,4 - 1061.4 - 2 2 340 340 008 008 542 542 1 1 008 008

60u 60u (alinhadas) 1 linha centrada em contracorrente60u 60u (aligned) 1 counter-current centered line

Localização do óleoOil location

20,3 cm (8) da sa_í 10,15 cm (4) da da obstrução saída da obstrução20.3 cm (8) from the outlet 10.15 cm (4) from the obstruction outlet of the obstruction

Pressão do óleoOil pressure

11,6 atm (170 psig)11.6 atm (170 psig)

(Amostra em grânulos) (Sample in granules) (Amostra solta) (Loose sample) ( X (X C-21475 C-21475 C-21519/1300 C-21519/1300 Paleta 1 Palette 1 Amostra Tk densa Dense Tk sample 4 4 181 181 195 195 Absorção DBP DBP absorption 130 130 129 129 CTAB CTAB 152 152 153 153 24M4 24M4 100 100 - - NSA NSA 172 172 182 182 T int T int 126 126 131 131 EMSA EMSA 148,8 148.8 141,1 141.1 Hl (partícula) Hl (particle) 1 ,92 1.92 1 ,87 1.87 Hl (agregado) Hl (aggregate) 1 ,91 1.91 1 ,70 1.70

Os resultados deste ensaio mostram que a tint, que é uma medida da distribuição das dimensões das partículas, aumentou cerca de 5 unidades. Isso reflecte um estreitamento da distribuição das dimensões das partículas, calculando uma tint residual, de uma maneira conhecida na técnica. A tint residual para o reactor normal é 0 e para o reactor do ensaio é +4; quanto maior for o número, mais apertada será a distribuição das dimensões das partículas.The results of this test show that the tint, which is a measure of the particle size distribution, has increased by about 5 units. This reflects a narrowing of the particle size distribution, calculating a residual tint, in a manner known in the art. The residual tint for the normal reactor is 0 and for the test reactor it is +4; the higher the number, the tighter the particle size distribution will be.

Os valores de CTAB (uma medida das dimensões das partículas) e a estrutura das partículas (indicada pela absorção DBP) mantêm-se substancialmente constantes.The CTAB values (a measure of the particle size) and the particle structure (indicated by the DBP absorption) remain substantially constant.

As partículas do negro de fumo obtido com ambos os reactores foram medidas com um microscópio electrónico. Embora as partículas produzidas pelo reactor normal tivessem uma área da superfície maior, as partículas produzidas pelo reactor do ensaio tinham a distribuição das dimensões das partículas mais apertada como se indica pelo índice de heterogeneidade (Hl). Quanto mais o índice de heterogeneidade se aproximar de 1, mais apertada será a distribuição.The carbon black particles obtained with both reactors were measured with an electron microscope. Although the particles produced by the normal reactor had a larger surface area, the particles produced by the test reactor had the tighter particle size distribution as indicated by the heterogeneity index (H1). The closer the heterogeneity index gets to 1, the tighter the distribution will be.

tubo (23) de alimentação de óleo pode requerer medidas especiais para impedir a deposição do óleo nesse tubo. Isso consegue-se como se indica nas fig. 5 a 7, utilizando um tubo com camisa de ar com uma série de furos pequenos em linha com a pulverização de óleo para formar uma cortina de ar em torno do tubo. A cortina de ar deflecte as gotículas de óleo em torno do tubo de óleo, impedindo a deposição de óleo que de outro modo provocaria a coquificação no interior do reactor. 0 tubo (23) de alimentação do óleo compreende um tubo (32) de fornecimento de óleo disposto concentricamente no interior de um tubo de ar (33). 0 tubo de óleo (32) recebe um fornecimento apropriado de óleo como matéria prima, como atrás se descreveu, e fornece esse óleo ao injector de pulverização (22). 0 tubo (33) de ar exterior está ligado a um fornecimento de ar sob pressão. No lado (35) do tubo de ar (33) em frente do fluxo de gás que se desloca através da garganta (17) do reactor forma-se um certo número de furos (34).oil supply pipe (23) may require special measures to prevent deposition of oil in that pipe. This is achieved as shown in figs. 5 to 7, using an air jacketed tube with a series of small holes in line with the oil spray to form an air curtain around the tube. The air curtain deflects the oil droplets around the oil tube, preventing the deposition of oil that would otherwise cause coking inside the reactor. The oil supply tube (23) comprises an oil supply tube (32) arranged concentrically within an air tube (33). The oil pipe (32) receives an appropriate supply of oil as a raw material, as described above, and supplies that oil to the spray injector (22). The outside air tube (33) is connected to a supply of pressurized air. A number of holes (34) are formed on the side (35) of the air pipe (33) in front of the gas flow traveling through the throat (17) of the reactor.

ar que entra no tubo de ar (33), que é fechado na extremidade adjacente ao injector de pulverização (22), sai através dos furos de saída (34). Este ar de saída é confrontado pelo fluxo de gases quentes que chega na garganta do reactor, sendo o ar desviado para trás em torno do exterior do tubo de ar para formar uma cortina de ar (37) que flui em torno do tubo de ar, na vizinhança na pulverização de óleo (28) proveniente do injector (22). Esta cortina de ar (37) desvia as gotículas de óleo em torno do tubo de óleo (23), impedindo a incidência do óleo no tubo e reduzindo ou eliminando assim a deposição de óleo que de outro modo provocaria a coquificação no interior do reactor. Os furos de saída (34) no tubo de ar (35) estão representados na fig. 6 como pequenas aberturas circulares, mas saídas com crivo ou ranhuras alongadas são outras configurações possíveis das aberturas de saída.Air entering the air tube (33), which is closed at the end adjacent to the spray nozzle (22), exits through the outlet holes (34). This outlet air is confronted by the flow of hot gases that reaches the reactor throat, the air being diverted back around the outside of the air tube to form an air curtain (37) that flows around the air tube, in the vicinity when spraying oil (28) from the injector (22). This air curtain (37) deflects the oil droplets around the oil tube (23), preventing the incidence of oil in the tube and thereby reducing or eliminating the deposition of oil that would otherwise cause coking inside the reactor. The outlet holes (34) in the air tube (35) are shown in fig. 6 such as small circular openings, but screened out or elongated grooves are other possible configurations of the outlet openings.

A fig. 4 representa a presente forma de realização, modificada para o fluxo da matéria prima no sentido concorrente com o sentido dos gases quentes que fluem através da garganta (17) da câmara de reacção. 0 injector de pulverização, aqui designado por (22a) está rodado de 180° no interior da garganta (17) e produz uma pulverização de óleo (28a) dirigida para jusante na garganta e coaxial com o eixo longitudinal da garganta. 0 efeito da corrente de gás concorrente na garganta diminui a dispersão da pulverização de óleo (28a) e essa pulverização de óleo cobre substanciaimente menos que toda a área frontal da corrente de gás. Como consequência disso, o óleo que constitui a matéria prima mistura-se com o fluxo de gases e sofre uma reacção mais lenta do que na forma de fluxo em contraeorrente da forma de realização representada nas fig. 1 a 3, produzindo assim partículas de negro de fumo com uma distribuição das dimensões das partículas relativamente mais alargada. As formas de realização das fig. 1 a 3 e 4 diferem estruturalmente apenas no sentido do injector de pulverização da matéria prima (22/22a), sendo esse sentido facilmente alterável no interior de um reactor único.Fig. 4 represents the present embodiment, modified for the flow of the raw material in the direction concurrent with the direction of the hot gases flowing through the throat (17) of the reaction chamber. The spray nozzle, designated here (22a), is rotated 180 ° inside the throat (17) and produces an oil spray (28a) directed downstream into the throat and coaxial with the longitudinal axis of the throat. The effect of the concurrent gas stream in the throat decreases the dispersion of the oil spray (28a) and that oil spray substantially covers less than the entire front area of the gas stream. As a consequence of this, the oil that constitutes the raw material mixes with the gas flow and undergoes a slower reaction than in the counter-current flow form of the embodiment shown in figs. 1 to 3, thus producing carbon black particles with a relatively wider particle size distribution. The embodiments of fig. 1 to 3 and 4 differ structurally only in the direction of the raw material spray injector (22 / 22a), this direction being easily alterable within a single reactor.

Deve entender-se que o que anteriormente se expôs se refere apenas a formas de realização preferidas da presente invenção e que podem introduzir-se na mesma alteração sem que se verifique um afastamento do espírito e do escopo da presente invenção, como se define nas reivindicações anexas.It should be understood that what has been said above refers only to preferred embodiments of the present invention and that they can be introduced in the same change without departing from the spirit and scope of the present invention, as defined in the claims attached.

Claims

1. - Apparatus for the production of carbon black that comprises a source of hot gases, a reaction chamber that has an inlet that receives a flow of hot gases and an outlet opening through which the hot gases flow to abandon the reaction chamber, characterized in that it comprises means that introduce a jet of hydrocarbons inside the reaction chamber in a substantially parallel direction and in counter-current with the flow of hot gases, thereby increasing the speed of dispersion of the jet of hydrocarbons in the flow of gases and narrowing the distribution of the dimensions of the carbon black particles produced.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the jet introduction means produce a pattern of

13 symmetrical jet coaxial with the longitudinal axis of the reaction chamber, so that the jet covers substantially the entire cross-sectional area of the hot gases flowing through the reaction chamber.

Apparatus according to claim 1, in which the reaction chamber is defined by an inner wall, further characterized in that said means consist of a spray tube radially spaced within a substantial distance from the surface of the reaction chamber and a tube that receives a supply of oil and extends inwards through the inner wall to connect to the spray nozzle.

4. Apparatus according to claim 3, in which the inner wall defining the reaction chamber has a circular cross-section so that the hot gases flowing through it have a substantially circular cross-sectional area, further characterized the spray nozzle works to produce a symmetrical spray pattern and is arranged to guide the symmetrical spray that the spray jet covers substantially the entire cross-sectional area of the hot gas flow through the reaction chamber and thereby increase the coverage of the flow area

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of gels by spraying oil.

5. Apparatus according to claim 3, characterized in that it comprises means associated with the duct to provide an air jacket around the duct in order to prevent the deposition of oil in the duct.

6. - Process for the production of carbon black which comprises the phase of providing a flow of hot gases through the reaction chamber, characterized by the phase of introducing a sprayed jet of hydrocarbons into the flow of the gas in a direction substantially in countercurrent with the flow of gas, thereby increasing the dispersion speed of the jet of hydrocarbons sprayed in the gas flow and narrowing the distribution of the dimensions of the resulting carbon black particles.

7. The process according to claim 6, further characterized by the production of a spray pattern symmetrical in relation to the axis of the hot gas flow and coaxial with it, so that the jet of sprayed hydrocarbons covers substantially the entire area cross section of the hot gases flowing through the reaction chamber.

8. - Apparatus for the production of carbon black that comprises an operative combustion chamber to produce a flow of hot gases, a reaction chamber that has an inlet that receives the flow of hot gases and an outlet opening so that the hot gases flow through the reaction chamber, characterized by comprising a tube connected to receive the supply of raw material of hydrocarbons and extending radially into the reaction chamber, and means connected to the tube inside the reaction chamber and operative to introduce the hydrocarbon raw material into the reaction chamber in an axial direction substantially parallel to the flow of hot gases, in order to control the distribution of the dimensions of the carbon black particles thus produced.

9.- Apparatus according to claim 8, characterized in that said means introduce the hydrocarbon raw material in a direction substantially in countercurrent with the flow of hot gases through the reaction chamber, so that the introduced raw material covers substantially all of the front area of the hot gas flow and increase the dispersion speed of hydrocarbons in the hot gas flow and narrow the size distribution of the resulting carbon black particles.

10. Apparatus according to claim 8, characterized in that said means introduce the hydrocarbon raw material in a direction substantially concurrent with the flow of hot gases through the reaction chamber so that the introduced hydrocarbon raw material covers substantially less than the entire frontal area of the hot gas stream and thereby reduce the dispersion rate of the jet of hydrocarbons sprayed into the gas stream and widen the resulting carbon black particle size distribution.

11. Apparatus according to claim 8, in which the reaction chamber is defined by an inner wall, characterized in that said tube extends radially through the inner wall from the outside of the reactor and said means are constituted by a spray nozzle connected to the tube and located coaxially with the longitudinal axis of the reaction chamber,

Lisbon, August 30, 1989