Production de noirs de carbone.
La présente invention concerne la production de
noirs de carbone au four qui trouvent de nombreuses applications importantes comme charges, pigments etc. Fort avantageusement, le procédé de l'invention permet de produire des
noirs de carbone de semi-renforcement beaucoup utilisés pour
la carcasse des pneus. De façon générale, le procédé au four
de production de ces noirs de carbone consiste dans le-cracking et/ou la combustion incomplète d'une alimentation hydrocarbonée liquide, comme une charge de recyclage, dans une zone <EMI ID=1.1>
favorable à la formation du noir de carbone. Le noir de carbone entraîné dans les gaz quittant la zone de conversion est alors refroidi et collecté à l'aide d'une installation appropriée de type classique. Il s'est toutefois révélé difficile d'augmenter la productivité des procédés industriels connus de production de noirs de carbone à faible structure, comme ceux de semi-renforcement, sans entraîner de modification de leurs propriétés essentielles. En outre, les procédés actuellement appliqués dans l'industrie pour
la production des noirs de carbone de semi-renforcement exposent parfois à l'inconvénient que le produit contient des grains de coke.
L'invention a donc principalement pour but de procurer un procédé nouveau et perfectionné de production
de noirs de carbone ayant une structure moins élevée
que celle des produits qui seraient obtenus par le procédé de l'invention sans application du perfectionnement, sans augmentation sensible de; la granulométrie des noirs de carbone.
Elle a aussi pour but de procurer un procédé perfectionné de production de noirs de carbone convenant pour les carcasses de pneus.
D'autres buts de l'invention de même qu'un certain nombre des avantages et particularités qu'elle présente ressortiront de sa description plus détaillée ci-après. La Demanderesse a en effet découvert qu'il est possible d'obtenir les résultats voulus en admettant une certaine fraction de l'oxydant, qui est,par exemple,l'air,normalement nécessaire pour la conduite de la'réaction donnant le noir de carbone désiré en aval de l'endroit où l'alimentation hydrocarbonée est admise. Cette introduction conformément à l'invention' d'une fraction de l'oxydant nécessaire après que l'alimentation a été injectée fait baisser la structure des noirs de carbone obtenus mais n'augmente pas sensiblement leur granulométrie et peut même parfois la faire baisser. Plus particulièrement la quantité d'oxydant introduite à l'aval de l'injection de l'alimentation est d'environ 5 à
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tir l'alimentation en les noirs de. carbone désirés. D'autre part, le mode d'injection de l'oxydant à l'aval dans le courant résultant contenant déjà du noir de carbone n'est pas critique. Par exemple, l'oxydant peut être introduit périphériquement, longLtudinalement ou tangentiellement. Sui-
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mission de l'oxydant à l'aval est tangentielle.La Demanderesse -
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a pour effet non seulement de faire baisser la structure des noirs de carbone, mais aussi d'atténuer les inconvénients suscités par le coke et les grains de coke lors de la production des noirs de carbone de semi-renforcement dans des réacteurs classiques et en outre d'augmenter-le rendement en carbone du procédé de 6 à 10% par rapport au procédé classique.
Par "structure d'un noir de carbone", il convient d'entendre,aux fins de l'invention .une propriété fondamentale d'un noir de carbone qui n'est pas influencée de manière reproductible par une propriété quelconque ou combinaison quelconque de propriétés. En règle générale, ce terme qualifie le degré d'agrégation des particules primaires du noir de carbone. Comme tous les noirs de carbone manifestent un certain degré d'agrégation des particules primaires, ils sont répartis, en fonction du degré relatif d' agrégation� en . noirs de carbone à structure faible,normale ou élevée. Les limites de classification entre les noirs de carbone à struc-ture faible, normale ou élevée ne sont généralement pas bien définies. Classiquement, la structure du noir de carbone est considérée comme élevée lorsque la tendance des parti-
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la structure du noir de carbone est considérée comme faible lorsque la tendance des particules primaires à former des agglomérés est peu élevée. Pour déterminer la structure des noirs de carbone, on effectue aux fins de l'invention un essai d'absorption d'huile au moyen de phtalate de dibu-
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est décrite plus en détail ci-après.
La mesure directe des propriétés de structure des noirs de carbone est possible, mais il a été établi qu'un procédé également fiable,mais plus commode pour apprécier les propriété's de structure des noirs de carbone et qui est d'usage fréquent .est celui défini sous le titre "Dibutyl Phthalàté Absorption Number of Carbon Black" dans la norme
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phtalate de dibutyle à un échantillon de noir de carbone à 1 ' état granulé ou non dans un appareil appelé Brabender-Cabot Absorptometer de la Société C.W. Brabender Instruments, Inc., South Hackensack, New Jersey et à mesurer le volume de phta-
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de phtalate de dibutyle pour 100 g de noir de carbone. Actuellement, on sait qu'il existe une relation bien établie entre les propriétés de structure d'un noir de carbone et les propriétés de compositions de caoutchouc contenant ce noir de carbone. Cette relation a été décrite comme faisant intervenir le degré de structure du noir de carbone et le module de la composition de caoutchouc contenant ce noir de carboné. -En l'occurrence, il est généralement admis que} toutes choses égales d'ailleurs, un noir de carboné, confère à la composition de caoutchouc un module élevé lorsque sa structuré est élevée et un module peu élevé lorsque sa struc ture est faible.
Compte tenu du but. de l'invention.,qui est de procurer un procédé perfectionné de production de noir de carbone ayant une structure sensiblement moins élevée; la Demanderesse a pu observer que ces relations sont vérifiées. En effet, après production de noirs de carbone d'une structure sensiblement moins élevée, la Demanderesse
a établi que l'incorporation de ces noirs de carbone à des caoutchoucs naturels et synthétiques donne: des mélanges ayant un module moins élevé.
L'invention, qui convient particulièrement pour produire des noirs de carbone; de semi-renforcement tels que ceux ayant des indices d'adsorption d'iode suivant la norme ASTM D-1510-70 d'environ 28 à 75,est exécutée comme décrit ci-après. Une alimentation liquide propre à donner du noir de carbone est injectée en substance transversalement dans
un courant formé au préalable de gaz de combustion chauds s'écoulant vers l'aval avec une vitesse linéaire moyenne d'au moins 150 m par seconde. Cette alimentation est injectée transversalement dans les gaz de combustion,à partir de la périphérie du courant, avec une énergie suffisante pour assurer une pénétration qui- évite une formation de coke sur les parois
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sultant entre alors dans la zone de réaction dans laquelle est injecté le reste de l'oxydant nécessaire pour produire le noir de carbone désiré par le procédé de l'invention. Comme déjà indiqué, la quantité d'oxydant introduite dans la zone de réaction s'échelonne d'environ 5 à 45% de la quantité totale d'oxydant nécessaire pour produire le noir de carbone recherché. Parmi'- les nombreux oxydants utiles, il convient.
<EMI ID=10.1> gène en différentes concentrations. Le procédé perfectionné de l'invention permet de faire baisser appréciablement la structure des noirs de carbone sans augmentation sensible de leur granulométrie. De plus, ces noirs de carbone améliorés confèrent aux compositions de caoutchouc auxquelles ils sont incorporés de meilleures propriétés physiques. Le procédé d'application de l'invention est décrit plus en détail ci-après.
Pour produire les gaz de combustion chauds servant à la formation des noirs de carbone de l'invention, un combustible liquide ou gazeux est mis à réagir dans une chambre de combustion convenable avec un courant d'un oxydant approprié, comme l'air, l'oxygène, un mélange d'air et d'oxy- gène, etc. Parmi les combustibles convenant pour la réaction avec le courant d'oxydant dans la chambre de combustion en vue de la formation des gaz de combustion chauds, il convient de citer les différentes substances aisément combustibles à l'état de gaz, de vapeur ou de liquide, comme l'hydrogène, le monoxyde de carbone, le méthane, l'acétylène, les alcools ?et le kérosène. Il est cependant en gé-
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en constituants carbonés et en particulier des hydrocarbures. Par exemple, les courants riches en méthane,comme le gaz naturel, ou le gaz naturel enrichi ou modifié, sont d'excellents combustibles,tout comme il en est d'autres courants contenant des quantités élevées d'hydrocarbures tels que divers hydrocarbures gazeux et liquides et sousproduits de raffinerie, notamment les fractions d'éthane, de propane, de butane et de pentane, les mazouts etc. En outre, au premier stade du procédé au four modulaire, il est préférable d'utiliser l'air comme oxydant et le gaz naturel comme combustible pour entretenir la combustion pri-maire ou de premier stade. Aux fins de l'invention, la combustion primaire est qualifiée d'après la quantité d'oxydant admise au premier stade par rapport à la quantité d'oxydant théoriquement nécessaire pour la combustion complète
de l'hydrocarbure au premier'stade en dioxyde de carbone et en eau. Pour la commodité, la combustion primaire est exprimée par un rapport d'équivalence. Le rapport d'équivalence est défini comme étant le rapport de la quantité de combustible admise à la quantité nécessaire pour la consommation stoechiométrique de l'oxydant disponible. Le pourcentage de combustion se déduit du rapport d'équivalence par multiplication de l'inverse de ce dernier par 100. Dans le procédé de l'invention, la combustion primaire peut avoir un rapport
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combustion peut être d'environ 80 à 300%, les valeurs préférées lors de la combustion primaire étant d'environ 0,83 à 0,45 pour le rapport d'équivalence ou d'environ 120 à 220 pour le pourcentage de combustion.
On obtient ainsi un courant de gaz de combustion chauds animé d'une grande vitesse linéaire. La Demanderesse a établi en outre qu'une différence de pression entre la chambre de combustion et la chambre de réaction d'au moins 0,070 kg/cm<2> et de préférence d'environ 0,105 à 0,703 kg/cm<2> est désirable. Dans ces conditions, le courant des gaz de combustion a une énergie suffisante pour convertir l'alimentation hydrocarbonée liquide en les noirs de carbone désirés. Le courant de gaz de combustion résultant quittant la zone de-combustion primaire se trouve à une température d'au moins environ 1.315[deg.]C et le plus favorablement d'au moins
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sés vers l'aval avec une grande'vitesse linéaire,qui est augmentée par leur passage dans une zone de transition de moin-
1 dre diamètre dont la section peut, si la chose est désirée,
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du procédé; qui est le second stade, l'alimentation est injectée de force dans le courant des gaz de combustion chauds.
Plus particulièrement, au second stade où les gaz de combustion chauds sont animés d'une grande vitesse et entretiennent une pression cinétique gazeuse d'au moins
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donner du noir de carbone est injectée dans les gaz de combustion sous une pression suffisante pour la pénétration requise assurant un mélange et un cisaillement rapides entre les gaz de combustion chauds et l'alimentation hydrocarbonée liquide. Dans ce milieu,.l'alimentation hydrocarbonée li-
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bone avec un rendement élevé. Des alimentations hydrocarbonées convenant à cette fin qui sont facilement volatilisées dans les conditions de réaction sont formées par des hydrocabures à triple non-saturation comme l'acétylène, des hy-
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le propylène ou le butylène, des hydrocarbures aromatiques comme le benzène, le toluène ou le xylène, certains hydrocarbures saturés, et hydrocarbures volatilisés tels que les kérosènes,
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recyclées etc. L'alimentation liquide est injectée en substance transversalement depuis la périphérie extérieure et/ ou intérieure du courant des gaz de combustion chauds sous la forme de plusieurs petits jets cohérents qui pénètrent convenablement à l'intérieur du courant des gaz de combustion chauds, mais pas jusqu' à. la profondeur atteinte par les jets opposés. Pour l'application de l'invention, l'alimentation hydrocarbonée peut être introduite aisément sous la forme
de courants cohéients de liquide par propulsion de l'alimen-tation à travers plusieurs orifices d'un diamètre de 0,25
à 3,81 mm et de Préférence de 0,51 à 1,52 mm sous une pression suffisante pour assurer la pénétration requise.
La quantité d'alimentation utilisée est ajustée d'après les quantités de combustible et d'oxydant consommées afin que le rapport d'équivalence d'ensemble du procédé de production de noir de carbone soit d'au moins 6,67
à environ 2,50 et de préférence d'environ 5,00 à 3,33. Le rapport d'équivalence d'ensemble est défini comme étant le rapport de l'ensemble des hydrocarbures admis à la quantité nécessaire pour la consommation stoechiométrique de l'oxydant disponible.
Le troisième stade du procédé modulaire est exécuté dans une zone de réaction qui permet un temps de séjour suffisant pour que la réaction donnant naissance.au noir de carbone ait lieu avant d'être .arrêté e par le refroidissement. En règle générale, bien que le temps de séjour dépende dans chaque cas des conditions particulières et de la nature
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lisecondes dans le procédé de l'invention. Par conséquent, après qu'elle a progressé pendant la durée requise, la réaction donnant naissance au noir de carbone est arrêtée par une pulvérisation d'un liquide de refroidissement, tel que l'eau, au moyen d'au moins une série de becs de pulvérisation. Les gaz effluents chauds contenant le noir de carbone en suspension parviennent alors en aval aux stades classiques de refroidissement, de séparation et de collecte du noir de carbone. Par exemple, le noir de carbone est aisément séparé du courant gazeux à l'aide de moyens classiques comme un appareil de précipitation, un séparateur à cyclone, un filtre à manches ou une combinaison de tels appareils.
La Demanderesse a découvert à présent que la struc-ture des noirs de carbone obtenus par le procédé modulaire ci-dessus peut'être- abaissée dans une mesure appréciable convenant pour les applications exigeant des noirs dé carboné à faible structure. En particulier, les propriétés de structure des
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nécessaire à la production du noir de carbone désiré,à l'aval de l'endroit d'injection de l'alimentation liquida dans les gaz de la combustion primaire. L'oxydant est' introduit à l'aval
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ou longitudinalement, l'introduction tangentielle étant tou-
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tefois préférée. L'oxydant admis à l'aval peut être intro- duit tel quel) ou avoir été mis à réagir avec un combustible liquide ou gazeux approprié quelconque pour être injecté alors sous forme de gaz de combustion chauds. La Demanderesse a découvert que dans le procédé de l'invention, les quantités d'hydrocarbure et d'oxydant qui sont introduites à l'aval peuvent avoir un rapport d'équivalence d'environ 1, 25 à 0
et de préférence d'environ 0,46 à 0. Les différents oxydants et combustibles convenant pour former les gaz de combustion primaires dans le procédé conviennent aussi pour la formation des gaz de combustion secondaires ou d'aval 'éventuels.
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rant de gaz de combustion secondaires est le' même que pour
le courant de gaz de combustion primaires, avec la différence évidente que le rapport est dans le second cas établi sur la base de la quantité d'oxydant utilisée et nécessaire à l'aval. La Demanderesse a observé que, bien que la chose puisse être préférable, il n'est pas nécessaire que l'oxydant et/ou le combustible utilisés soient du même genre pour les deux courants de gaz de combustion. En outre,. le rapport d'équivalence du courant de gaz de combustion primaires peut être identique ou non au rapport d'équivalence du courant de gaz de combustion secondaires ou d'aval. Par exemple, lorsqu'un combustible liquide est mis à réagir avec un oxydant tel
que l'air pour la production du courant de gaz de combustion primaires ,du gaz naturel peut être mis à réagir avec
un oxydant pour la production du courant de gaz de combustion secondaires admis dans le réacteur à 1 ' aval du point d'admission de l'alimentation hydrocarbonée. Quoi qu'il en soit, les gaz de combustion secondaires sont introduits à l'aval en un endroit tel que la structure des noirs de carbone résultants diminue sensiblement sans augmentation marquée de leur granulométrie.
On effectue les essais décrits ci-après pour évaluer les propriétés analytiques et physiques des noirs de carbone produits suivant l'invention.
Indice d'adsorption de l'iode
Cet indice se détermine suivant la norme ASTI-! D-1510-70. Surface spécifique à l'iode
On détermine la surface spécifique du noir de carbone en granules par adsorption d'iode comme décrit ci-après. Pour l'essai; on introduit un échantillon de noir de carbone dans un creuset de porcelaine muni d'un couvercle à ajustement libre permettant le dégagement des gaz et on débarrasse l'échantillon des constituants volatils pendant 7 minutes à
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On élimine la couche supérieure de noir de carbone calciné jusqu'à une profondeur de 6,5 mm et on pèse une partie du noir restant. A cet échantillon, on ajoute 100 ml d'une solution 0,01 N d'iode et on agite le mélange pendant 30 minutes. On centrifuge alors une aliquote de 50 ml du mélange jusqu'à l'impidité de la solution, après quoi on en titre
40 ml, au moyen d'une solution d'amidon soluble à 1% comme indicateur de fin de titrage, avec une solution 0,01 N de thiosulfate de sodium jusqu'à consommation de l'iode libre. On détermine quantitativement le pourcentage adsorbé d'iode par titre d'un.' échantillon de noir de carbone. Enfin
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quant la relation ci-après:
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Ce mode opératoire pour déterminer la surface spécifique à l'iode des noirs de carbone en granules n'ayant reçu encore aucune dénomination officielle ASTM est appelé pour la commodité "technique d'essai Cabot n[deg.]23.1". Comme indiqué dans une publication de la Société Cabot.Corporation TG-70-1 intitulée "Industry Référence Black n[deg.]3" de Juengel et O'Brien publiée le 1er avril 1970, la surface spécifique
à l'iode du noir de carbone de référence industriel n[deg.] 3
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ci-dessus.
Poids spécifique sans tassement des noirs de carbone en granules
Cette grandeur se détermine suivant la norme
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Indice d'absorption du phtalate de dibutyle
Cette grandeur se détermine suivant la norme
ASTM D-2414-72 comme décrit précédemment. Les résultats mentionnés indiquent si le noir est granulé ou non.
Pouvoir tinctorial
Le pouvoir tinctorial représente le pouvoir couvrant relatif d'un noir de carbone en granules lors de son incor poration, dans un rapport pondéral de 1:37,5, à un oxyde de zinc
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le de soya (vendu sous le nom de Paraplex G-62 par la Société Rohm and Haas Co), la comparaison étant établie avec une série de noirs de carbone étalons examinés dans les mêmes conditions. Plus particulièrement, pour l'essai, on malaxe le noir de carbone, l'oxyde de zinc et le liant époxydique dans des proportions telles que le rapport du noir de carbone à l'oxyde de zinc soit de 1:37,5. On effectue alors des mesures de la réflectance au moyen de l'appareil WelchDensichron sur une pellicule coulée sur une vitre et on compare les résultats à ceux que donnent des noirs de carbone étalons d'un pouvoir tinctorial connu. On détermine le pouvoir tinctorial des noirs de carbone étalons en attribuant arbitrairement la valeur de 100% au pouvoir tinctorial d'un noir de carbone SRF étalon. Dans ce cas, comme d'habitude,
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est attribuée arbitrairement la valeur de 100%,est le noir
de carbone au four de semi-renforcement Sterling S ou Sterling R vendu par la Société Cabot Corporation. Chacun des noirs de carbone de référence Sterling R ou Sterling S se distin-
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terminée à l'azote suivant la technique de Brunauer, Emmett
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de . noir et par ,un diamètre moyen des particules d'en-
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le noir de carbone Sterling S se trouve sous la forme de granules. Par conséquent, le noir de carbone pris comme
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gère ou granulée. Les noirs de carbone de semi-renforcement Sterling R et Sterling S sont donc considérés comme les étalons primaires pour la détermination des pouvoir tinctoriaux des autres noirs de carbone.
En outre, comme indiqué, ci-dessus, il est possible de choisir d'autres noirs de carbone comme étalons pour l'évaluation du pouvoir tinctorial dans la gamme d'environ
30 à 250%. Ces noirs de carbone sont comparés au noir de carbone primaire.: étalon, au pouvoir tinctorial duquel a
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façon, on dispose d'une série de noirs de carbone de pouvoir tinctorial très varié qui conviennent comme étalons pour la détermination aussi précise quepossible du pouvoir tinctorial des autres noirs de carbone. Des exemples de noirs de carbone constituant des étalons secondaires pour
le pouvoir tinctorial dans le mode opératoire ci-dessus sont notamment ceux repris ci-après,qui sont vendus par la Société Cabot Corporation. Les propriétés analytiques mentionnées au tableau ci-après sont déterminées comme décrit ici.
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Le pouvoir tinctorial du. noir de carbone de référence 'industriel. n[deg.]3 mesuré comme décrit ci-dessus est de
208% du pouvoir tinctorial du noir de carbone de semi-renforcement Sterling S,qui est l'étalon primaire. Ce résultat est donné dans une publication de la Société Cabot Corporation
<EMI ID=43.1> et O'Brien, 1er avril 1970.
Module et propriétés de traction
Les propriétés physiques sont déterminées suivant la norme ASTM D-412. Le module est la force nécessaire,en
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traction une éprouvette de caoutchouc vulcanisé.
L'invention est davantage illustrée sans être limitée par les exemples suivants.
EXEMPLE 1 -
On utilise dans le présent exemple un réacteur convenable muni de dispositifs pour admettre les réactifs produisant les gaz de combustion, à savoir un combustible et
un oxydant, soit sous forme de courants distincts, soit sous forme de produit de réaction gazeux de précombustion,dans
la' zone de combustion primaire, ainsi que de dispositifs pour admettre tant l'alimentation hydrocarbonée propre à la production du noir de carbone.que les gaz de combustion à introduire plus à l'aval du réacteur. Le réacteur peut être fait de tout matériau approprié, par exemple un métal, et être éventuellement muni d'un isolant réfractaire ou enveloppé d'un dispositif de refroidissement comme une chemise pour
la circulation d'un liquide qui est de préférence l'eau. De plus, le réacteur est muni de dispositifs d'enregistrement de la température et de la pression, de dispositifs d'arrêt de la réaction produisant le noir de carbone, par exemple des becs de pulvérisation, de dispositifs de refroidissement du noir de carbone et de dispositifs permettant de séparer le noir de carbone des sous-produits indésirables et. de le recueillir. Le procédé de l'invention est appliqué de la façon décrite ci-après. Pour la combustion au premier stade qui est de 141%, c' est-à-dire dont le rapport d' équivalence est de 0,71, on introduit dans la zone de combustion du réacteur .par une ou plusieurs admissions,de l'air préchauf-
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à raison de 160,6 m<3> N/heure, pour produire un courant de gaz de combustion s'écoulant vers l'aval avec une grande vitesse linéaire. Ce courant rapide de gaz de combustion passe dans une seconde zone ou zone de transition,dont la section est inférieure et qui augmente la vitesse linéaire du courant. On introduit alors ,en substance transversalement dans le courant résultant de gaz de combustion chauds,par quatre orifices répartis à sa périphérie, chacun
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L'alimentation utilisée dans le présent exemple et les autres est celle venduesous le nom de-Sunray DX�qui est une huile combustible ayant des teneurs en carbone de 90,1% en
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indice de corrélation B.M.C.I. de 128, une densité ASTM
D-287 de 1,08, une densité API ASTM D.-287 de -0,7[deg.], une viscosité ASTM D-88 de 179 secondes Saybolt universelles à 54,4[deg.]C
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façon que le taux de combustion d'ensemble soit de 23,3%, c'est-à-dire que le rapport d'équivalence soit de 4,29, la pulvérisation d'eau pour l'arrêt de la réaction étant effectuée à 10,7 m à l'aval de l'injection d'hydrocarbure. Les propriétés analytiques de ce noir de carbone et les résultats auxquels il conduit sont donnés au tableau I. On utilise en outre ce noir de carbone comme témoin dans les exemples 2 et 3,du fait que la quantité totale d'oxy-dant est admise au stade de la combustion primaire. EXEMPLE 2 -
En opérant comme dans l'exemple 1, on admet dans
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d'équivalence soit de 0,70. On introduit l'alimentation liquide àraison de 646,2 litres/heure sous une pression de 9,07 kg/cm<2> au manomètre par quatre orifices, chacun d'un diamètre de 1,32 mm. Dans le présent exemple toutefois, on injecte de l'air, peu à l'aval de l'admission de l'alimentation, tangentiellement dans la zone de réaction à rai-
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nécessaire pour la production du noir de carbone désiré. On fait réagir cet air avec du gaz naturel introduit en quantité de
14;2 m<3> N/heure de façon que le taux de combustion de l'apport à l'aval soit de 141%, c'est-à-dire que le rapport
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qu'au stade de combustion primaire. On exécute la réac-
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par pulvérisation d'eau à 10,7 m à l'aval du point d'injection de l'alimentation .liquide. Les propriétés analytiques et propriétés physiques du noir de carbone sont données au tableau I.
TABLEAU I
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L'utilité des noirs de carbone comme agents de renforcement pour les compositions de caoutchouc ressort nettement des expériences ci-après. Pour la conduite des expériences, on -prépare aisément : des compositions de caoutchouc de façon classique. Par exemple, on mélange le caoutchouc et le noir de carbone de renforcement intimement dans un mélangeur classique du type courant pour le travail des caoutchoucs et matières plastiques,comme un mélangeur Banbury et/ou une,.: calandre en vue d'assurer une dispersion satisfaisante. On prépare ces compositions de caoutchouc de la manière habituelle dans l'industrie tant pour le caoutchouc naturel que pour le : caoutchouc synthétique. On vulcani-
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le cas du caoutchouc naturel et pendant 35 et 50 minutes dans le cas d'un caoutchouc synthétique, en l'occurrence un caoutchouc styrène-butadiène. Pour évaluer la qualité des noirs de carbone faisant l'objet de. l'invention, on prépare des compositions ayant la constitution pondérale ciaprès.
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Propriétés physiques*
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+ tous ces résultats sont exprimés par rapport à ceux qu'on
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On exécute les autres exemples comme les exemples 1 et 2 sauf les différences précisées au tableau II.
TABLEAU II
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TABLEAU II (suite)
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Les propriétés analytiques des noirs de carbone
et les propriétés physiques qu'ils confèrent à des compo sitions de caoutchouc naturel ou synthétique sont données au tableau III.
TABLEAU III
Propriétés analytiques et physiques des noirs de carbone des'
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+ Tous les résultats sont exprimés par rapport au noir de
carbone de référence industriel n[deg.]4.
Parmi les données ci-dessus,il convient de compa-
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et l'exemple 5 aux exemples 6 et 7- Le but de la comparaison est d'observer avec le maximum de précision les effets
du. procédé de l'invention. La particularité essentielle de l'invention est qu'elle permet à présent d'abaisser les propriétés de structure des noirs de carbone sans augmenter leur granulométrie. En effet, la tendance éventuellement manifestée par les produits de l'invention semblerait que la granulométrie des noirs de carbonées! elle se modifie,diminue. Cette tendance ressort de l'allure générale des propriétés analytiques des noirs de carbone de l'invention comparés
à des noirs de carbone produits de façon analogue mais non conformément à l'invention.
Il ressort des données ci-dessus que, toutes choses égales d'ailleurs, l'addition à l'aval d'une certaine fraction de l'ensemble de l'oxydant nécessaire pour la production d'un noir de carbone déterminé, lorsqu'elle est exécutée conformément à l'invention, permet d'obtenir
un noir de carbone dont la granulométrie se maintient ou tend à s'affiner. Cette tendance se traduit par une augmentation de la surface spécifique à l'iode, du pouvoir tinctorial et
de l'indice d'iode. La réduction de la structure se traduit non seulement par une diminution notable de l'absorption de
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auxquelles sont incorporés les noirs de carbone. De façon générale, le procédé de l'invention donne des noirs de car'bone qui font baisser le module et augmenter la résistance à la traction des caoutchoucs tant naturels que synthétiques.
De plus, le procédé de l'invention atténue beaucoup l'inconvénient des procédés industriels actuels de production des noirs de carbone de semi-renforcement,à savoir la présence de grains de coke. Une autre particularité du procédé est que le rendement en carbone augmente de 6 à 12% par comparaison avec les rendements atteints dans le procédé actuel de production de noirs de carbone de semi-renforcement.
EXEMPLE 8 -
Le présent exemple illustre une forme de réalisation davantage préférée de l'invention. En l'occurrence, l'oxydant, qui est l'air,est introduit à l'aval à l'état naturel plutôt qu'après avoir réagi avec un combustible donnant des gaz de combustion. Bien que les avantages'obtenus soient les mêmes que lorsque l'oxydant est admis sous forme de gaz de combustion .comme dans les exemples ci-dessus, l'introduction de l'oxydant tel quel est non seulement plus simple, mais aussi plus économique. Pour la conduite de l'exemple, @on utilise une alimentation hydrocarbonée différente, à sa-
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à la vapeur, d'eau Impérial. Ce goudron éthylénique est un combustible ayant des teneurs en carbone de 91,2% en poids,
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un rapport de l'hydrogène'au carbone de 0,95, un indice de corrélation B.M.C.I. de 13.4,_'une densité API ASTM D-287 de
<EMI ID=74.1>
On applique le procédé de l'exemple 1 en introduisant dans la: zone -de combustion primaire de l'air préchauf-
<EMI ID=75.1> à raison de 407,8 m<3> N/heure pour que la combustion de premier stade ait un rapport d'équivalence de 0,52 (191%).
On introduit alors le goudron éthylénique d'alimentation
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12,30 kg/cm<2> au manomètre par six orifices dont quatre
ont un diamètre de 2,57 mm et les deux autres ont un diamètre de 2,26 mm. Quelque peu à l'aval du point d'injection de l'alimentation, on introduit de l'air préchauffé
à 290 [deg.]C tangentiellement dans la zone de réaction à raison de
<EMI ID=77.1>
saire pour la production du noir de carbone-désiré. On introduit du chlorure de potassium pour un rapport
<EMI ID=78.1>
<EMI ID=79.1>
à l'aval du point d'injection de l'alimentation. On obtient
<EMI ID=80.1>
dic.e d'iode de 35, une surface spécifique à l'iode de
28 m<2>/g, un pouvoir tinctorial de 121% et une absorption de phtalate de dibutyle de 91 ml/100 g de noir granulé.
En exécutant le procédé du présent exemple sans . admis sion d'air à l' aval , on obtient un noir de carbone ayant ;de façon générale? la même granulométrie,mais une structure beaucoup plus élevée, comme le montre l'absorption du phtalate de dibutyle. De plus, lorsque le noir de carbone obtenu a une structure élevée et qu'on tente de faire baisser la structure jusqu'à une -valeur acceptable par une admission de chlorure de potassium, il faut ajouter celui-ci en quantité tellement importante que le pouvoir tinctorial augmente exagérément.
De façon analogue, il est possible d'utiliser avec succès dans le procédé de l'invention d'autres oxydants, notamment l'oxygène pur ou l'air enrichi en oxygène.