FR2474043A1 - PROCESS AND DEVICE FOR MANUFACTURING CARBON BLACK AND CARBON BLACK OBTAINED - Google Patents

Abstract

The invention facilitates the use of completely or substantially non-exothermically decomposing hydrocarbons, in particular of benzene, for producing carbon blacks of the same quality as acetylene blacks. This is achieved by introducing the gaseous or atomised hydrocarbon into an air and/or nitrogen plasma. The invention further relates to apparatus for carrying out the process and to the carbon black obtained.

Description

L'invention a pour objet un procédé de fabrication de noirs de carbone a partir d'hydrocarbure, dans lequel on injecte ou on pulvérise l'hydrocarbure dans une enceinte portée à une température de flamme par introduction d'un gaz caloporteur et/ou comburant de l'hydrocarbure et on entraine les produits de la dissociation au moyen des gaz de réaction agissant comme vecteurs, après quoi on en extrait les particules solides. Elle concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention et les noirs de carbone obtenus. The subject of the invention is a process for the production of carbon blacks from hydrocarbon, in which the hydrocarbon is injected or sprayed in an enclosure brought to a flame temperature by the introduction of a heat-carrier and / or oxidant gas. of the hydrocarbon and the products of the dissociation are entrained by means of the reaction gases acting as vectors, after which the solid particles are extracted therefrom. It also relates to a device for implementing the invention and the carbon blacks obtained.

L'invention vise plus particulièrement, mais non exclusivement, un procédé de fabrication de noir de carbone ayant au moins les propriétés de la classe dite noir d'acé tylène.  The invention relates more particularly, but not exclusively, to a process for producing carbon black having at least the properties of the so-called black acetylene class.

On sait que les procédés maintenant classiques de fabrication de noir de fumée font appel a la technique de flamme et que les propriétés particulièrement intéressantes du noir d'acétylène sont dues aux conditions exceptionnelles règnant au sein de la flamme productrice. It is known that the now conventional processes for the manufacture of carbon black employ the flame technique and that the particularly advantageous properties of acetylene black are due to the exceptional conditions prevailing within the producing flame.

On se reportera à l'étude: Yvan Schwob, Acetylene Black,
Chemistry and Physics of Carbon, vol. 15, pages 109-218, (1979), Ph. Walker, Peter A. Thrown, Ed. Marcel Dekker,
N.Y., qui montre que,comparés aux noirs de carbone courants, les noirs d'acétylène se forment grace a une densité thermique réactionnelle très élevée. Notamment, le caractère fortement exothermique de la décomposition de l'acétylène conduit à une flamme dont la puissance spécifique avoisine celle du chalumeau oxy-acétylénique.We will refer to the study: Yvan Schwob, Acetylene Black,
Chemistry and Physics of Carbon, vol. 15, pp. 109-218, (1979), Ph. Walker, Peter A. Thrown, Ed. Marcel Dekker,
NY, which shows that, compared with current carbon blacks, acetylene blacks are formed by a very high reaction thermal density. In particular, the highly exothermic nature of the decomposition of acetylene leads to a flame whose specific power is close to that of the oxy-acetylenic torch.

Cette notion de densité thermique, exprimée comme rapport de la chaleur réactionnelle standard au volume molaire standard des constituants gazeux produits, s'est révélée fructueuse pour expliquer les propriétés particulières de ces noirs dont le caractère micrographitique conduit a un haut pouvoir absorbant et une conductivité électrique élevée. On sait que ces quaiités, jointes a la pureté également exceptionnelle des produits, en font une matière première jusqu'ici irremplaçable pour la constitution des masses cathodiques des piles sèches.  This notion of thermal density, expressed as a ratio of the standard reaction heat to the standard molar volume of the gaseous constituents produced, has proved to be fruitful in explaining the particular properties of these blacks whose micrographitic character leads to a high absorbency and electrical conductivity. high. It is known that these qualities, combined with the equally exceptional purity of the products, make it a hitherto irreplaceable raw material for the constitution of cathodic masses of dry cells.

L'étude précitée montre comment cette notion a permis de développer un procédé de production de noir d'acétylène par combustion ménagée en phase gazeuse et en présence d'oxygène d'un hydrocarbure éthylénique ou aromatique, notamment l'éthylène, le benzène, le toluène et le xyne, procédé décrit dans le brevet français publié 2 229 744. Alors que la densité thermique réactionnelle, comme définie plus haut, atteint une valeur voisine de 1,6 cal/mole dans le cas du chalumeau oxy-acétylénique, on a montré que la décomposition thermique des mélanges acétylène-air atteignait facilement cette valeur alors que les mélanges benzène-oxygéne par exemple, même pré-chauffés, ne dépassaient pas 0,5, mais que cela était suffisant pour que les noirs produits entrent dans la gamme des noirs d'acétylène pour piles sèches.Cependant, ce procédé a pour inconvénient de consommer, par combustion, une partie de lthydrocarbure, ce qui rend le procédé coûteux. The above study shows how this notion made it possible to develop a process for the production of acetylene black by controlled combustion in the gaseous phase and in the presence of oxygen of an ethylenic or aromatic hydrocarbon, in particular ethylene, benzene, toluene and xyne, the process described in the published French patent 2,229,744. While the reaction thermal density, as defined above, reaches a value close to 1.6 cal / mole in the case of the oxy-acetylenic torch, we have showed that the thermal decomposition of the acetylene-air mixtures easily reached this value whereas the benzene-oxygen mixtures for example, even preheated, did not exceed 0.5, but that this was sufficient for the black products to enter the range However, this method has the disadvantage of consuming, by combustion, a portion of the hydrocarbon, which makes the process expensive.

Le but de l'invention est de proposer un nouveau procédé de fabrication de-noir de carbone, et plus particu lièrement d'un noir ayant l'aspect et les propriétés d'un noir d'acétylène a partir d'hydrocarbure riche en carbone qui ne soit pas nécessairement a forte décomposition exothermique, comme l'acétylène, mais pouvant être par exemple le benzène ou autre carbure, et même des carbures a décomposition endothermique, comme les aliphatiques saturés. The object of the invention is to propose a new process for producing carbon black, and more particularly a black having the appearance and properties of an acetylene black from carbon-rich hydrocarbon. which is not necessarily of strong exothermic decomposition, such as acetylene, but may be for example benzene or other carbide, and even carbons with endothermic decomposition, such as saturated aliphatics.

Ce but est atteint, dans un procédé du type décrit au début, grâce au fait que le gaz caloporteur et/ou comburant est introduit dans l'enceinte a l'état de plasma. De cette façon, on introduit au sein du milieu de réaction la quantité d'énergie nécessaire pour compenser le déficit thermique résultant du remplacement de l'acety- lène par un hydrocarbure a chaleur de formation plus faible, si bien que, grâce a l'invention, on peut réaliser des réactions de flamme, entre un hydrocarbure riche en carbone et un gaz vecteur, dans lesquelles les densités thermiques soient égales ou même supérieures a celles obtenues dans les procédés mettant en oeuvre la décomposition thermique de l'acétylène.  This object is achieved, in a process of the type described at the beginning, thanks to the fact that the coolant and / or oxidant gas is introduced into the chamber in the plasma state. In this way, the amount of energy required to compensate for the heat deficit resulting from the replacement of acetyene by a lower formation heat hydrocarbon is introduced into the reaction medium, so that, thanks to the In the present invention, flame reactions can be carried out between a carbon-rich hydrocarbon and a carrier gas in which the thermal densities are equal to or even higher than those obtained in the processes employing the thermal decomposition of acetylene.

Les moyens actuels de génération de plasmas. de gaz permettent aisément d'introduire une telle énergie dans un gaz et les mélanges ultérieurs de ce gaz porteur d'énergie avec un hydrocarbure dont la composition molaire brute est comparable à celle de l'acétylène, conduisent à des réactions de flamme voisines de celles de la décomposition thermique des mélanges à base d'acétylène. En particulier, la concentration en carbone de l'aérosol produit est du même ordre et la densité thermique réactionnelle peut meme lui être supérieure. The current means of generating plasmas. of gases can easily introduce such energy into a gas and the subsequent mixtures of this energy carrier gas with a hydrocarbon whose raw molar composition is comparable to that of acetylene, lead to flame reactions similar to those of thermal decomposition of acetylene-based mixtures. In particular, the carbon concentration of the product aerosol is of the same order and the reaction thermal density may even be greater.

I1 est conforme à l'invention que le gaz caloporteur et/ou comburant soit constitué par de l'azote et/ou de l'oxygène en toutes proportions voulues, de l'taie par exemple. It is according to the invention that the heat transfer and / or oxidizing gas is constituted by nitrogen and / or oxygen in all desired proportions, the case for example.

Il est avantageux que la chaleur emmagasinée par Nm3 de gaz soit de l'ordre de 3 à 6 kwh. It is advantageous that the heat stored by Nm3 gas is of the order of 3 to 6 kwh.

I1 est conforme également à l'invention que l'hydrocarbure de départ soit un composé ou mélange de composés hydrocarbonés ayant une composition molaire globale de rapport O/E voisin de 1, notamment du benzène gazeux. It is also in accordance with the invention that the starting hydrocarbon is a compound or mixture of hydrocarbon compounds having an overall molar composition of O / E ratio close to 1, especially gaseous benzene.

Un dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention comprend :
- un four comportant un orifice d'introduction d'un hydrocarbure gazeux ou pulvérisé et un orifice d'introduction d'un gaz caloporteur et/ou combu rant,
- des moyens de préchauffage respectivement de l'hydrocarbure gazeux ou pulvérisé et du gaz caloporteur et/ou comburant en communication respectivement avec les orifices d'introduction dans le four,
- une canalisation d'entraînement hors du four des produits obtenus, par transport pneumatique au moyen des produits gazeux,
- un moyen de séparation des particules des produits gazeux, et les moyens de préchauffage du gaz caloporteur et/ou comburant comprennent une torche à plasma, qui est de préférence une torche à plasma soufflé.A device for implementing the invention comprises:
an oven comprising an orifice for introducing a hydrocarbon gas or sprayed and an orifice for introducing a heat-transfer and / or combustion gas,
- Preheating means respectively of the gaseous or sprayed hydrocarbon and the heat transfer gas and / or oxidant in communication respectively with the introduction orifices in the oven,
a pipe for driving the products obtained out of the oven, by pneumatic transport using the gaseous products,
a means for separating the particles from the gaseous products, and the means for preheating the heat-transfer and / or oxidizing gas comprise a plasma torch, which is preferably a plasma-blown torch.

Le procédé de l'invention permet donc bien d'atteindre le but fixé, mais il permet en outre de disposer d'un moyen de réglage supplémentaire par rapport à l'emploi de l'acétylène, dont la chaleur de décomposition est fixe et dont l'instabilité thermique rend pratiquement impossible tout préchauffage. On peut ainsi, grâce à la technique de l'invention, obtenir une gamme plus large de noirs micrographitiques, absorbants et conducteurs, dont les qualités d'ap plication sont nettement améliorées, notamment dans leur emploi pour la constitution des masses cathodiques-pour piles sèches. The method of the invention thus makes it possible to achieve the fixed goal, but it also makes it possible to have an additional adjustment means with respect to the use of acetylene, whose heat of decomposition is fixed and whose thermal instability makes it almost impossible to preheat. It is thus possible, by means of the technique of the invention, to obtain a wider range of micrographitic blacks, which are absorbent and conductive, whose application qualities are markedly improved, in particular in their use for the constitution of cathode-battery masses. dry.

Par ailleurs, l'économie de ces fabrications est améliorée. Le rendement en carbone est accru, dépassant aisément 9KP/o de la théorie, alors que dans les procédés con- nus partant des hydrocarbures aromatiques, comme dans le brevet FR 2 229 744 il atteint à peine 5O5'o.  In addition, the economy of these fabrications is improved. The carbon yield is increased, easily exceeding 9 kP / o of the theory, whereas in the known processes starting from aromatic hydrocarbons, as in patent FR 2,229,744, it reaches barely 50%.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description d'exemples et d'une installation qui sera donnée ci-après à titre non limitatif. Other features and advantages of the invention will emerge from the description of examples and an installation which will be given below without limitation.

Pour la description de l'installation, on se reportera à la figure unique annexée qui représente schématiquement une installation selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.For the description of the installation, reference will be made to the single appended figure which schematically shows an installation according to the invention for the implementation of the method according to the invention.

On exposera d'abord les données thermodynamiques de la réaction de dissociation de l'acétylène dans la fabrication de noir d'acétylène. The thermodynamic data of the acetylene dissociation reaction in acetylene black manufacture will first be discussed.

Données thermodynamiques de la réaction de dissociation de l'acétylène
Dans le Tableau I concernant les mélanges acétylène-air, on a porté pour une mole d'acétylène, les facteurs résultant de l'emploi de x moles d'air, soit x moles dioxygène et 4 x moles d'azote, et comprenant notamment la chaleur réactionnelle standard Q en cal/mole, ive plume molaire résultant V en 1, la densité thermique réactionnelle exprimée par le quotient Q/22s4 x V, la concentration en carbone dans l'aérosol produit exprimée en kg de carbone par kg de gaz et le rendement en carbone en pourcent du carbone total mis en jeu. Les quantités sont exprimées en moles. (Voir Eableau I). Thermodynamic data of the dissociation reaction of acetylene
In Table I relating to the acetylene-air mixtures, the factors resulting from the use of x moles of air, namely x moles of oxygen and 4 x moles of nitrogen, including, in particular, moles of acetylene, were used. the standard reaction heat Q in cal / mol, ive molar feather resulting V in 1, the reaction thermal density expressed by the quotient Q / 22s4 x V, the carbon concentration in the aerosol product expressed in kg of carbon per kg of gas and the carbon yield as a percentage of the total carbon involved. The amounts are expressed in moles. (See Table I).

T A B L E A U I (1) = consommation en kg de C par kg de C produit. (2) = rendement en C. T A B L E A U I (1) = consumption in kg of C per kg of C produced. (2) = yield in C.

(1) (2)
C2H2 + xO2 + 4xN2 = 2(1-x)C + H2 + 2xCO + 4xN2 Q V Q kg/kg C% 22,4 V 1 0 0 2 1 0 0 55 1 2,46 12 100 1 0,02 0,08 1,96 1 0,04 0,08 56,18 1,12 2,24 2,75 98 1 0,04 0,16 1,92 1 0,08 0,16 57,16 1,24 2,06 1,55 96 1 0,06 0,24 1,88 1 0,12 0,24 58,24 1,36 1,91 1,08 94 1 0,08 0,32 1,84 1 0,16 0,32 59,32 1,48 1,79 0,83 92 1 0,1 0,4 1,80 1 0,2 0,4 60,40 1,6 1,69 0,67 90 1 0,2 0,8 1,60 1 0,4 0,8 65,80 2,2 1,34 0,35 80 1 0,5 2,0 1 1 1 2 82,00 4 0,92 0,14 50 1 1 4 0 1 2 4 109 7 0,70 0 0
T A B L E A U II (1) = consommation en kg de C par kg de C produit. (2) = rendement en C.(1) (2)
C2H2 + xO2 + 4xN2 = 2 (1-x) C + H2 + 2xCO + 4xN2 QVQ kg / kg C% 22.4 V 1 0 0 2 1 0 0 55 1 2.46 12 100 1 0.02 0.08 1.96 1 0.04 0.08 56.18 1.12 2.24 2.75 98 1 0.04 0.16 1.92 1 0.08 0.16 57.16 1.24 2.06 1 , 55 96 1 0.06 0.24 1.88 1 0.12 0.24 58.24 1.36 1.91 1.08 94 1 0.08 0.32 1.84 1 0.16 0.32 59.32 1.48 1.79 0.83 92 1 0.1 0.4 1.80 1 0.2 0.4 60.40 1.6 1.69 0.67 90 1 0.2 0.8 1.60 1 0.4 0.8 65.80 2.2 1.34 0.35 80 1 0.5 2.0 1 1 1 2 82.00 4 0.92 0.14 50 1 1 4 0 1 2 4 109 7 0.70 0 0
TABLE II (1) = consumption in kg of C per kg of C produced. (2) = yield in C.

(1) (2) 1/3C6H6 + xO2 + 4xN2 = 2(1-x)C+H2+ 2xCO+4xN2 V Q q W W/x W/c kg/kg 22,4v (q+W) C% 1 0,04 0,16 1,92 1 0,08 0,16 1,24 2,06 6,26 50,90 50,90 1272 26,51 1,55 96 1 0,06 0,24 1,88 1 0,12 0,24 1,36 1,91 7,34 50,90 58,24 848 27,07 1,08 94 1 0,08 0,32 1,84 1 0,16 0,32 1,48 1,79 8,42 50,90 59,32 636 27,66 0,83 92 1 0,10 0,40 1,80 1 0,20 0,40 1,60 1,69 9,50 50,90 60,40 509 28,28 0,67 90 1 0,20 0,80 1,60 1 0,40 0,80 2,20 1,34 14,90 50,90 65,80 254 31,81 0,35 80
Les zones pratiques de travail se situent dans la fourchette 0,04 < z < 0,2 avec des rendements théoriques en carbone compris entre 90% et 95%.(1) (2) 1 / 3C6H6 + xO2 + 4xN2 = 2 (1-x) C + H2 + 2xCO + 4xN2 VQ q WW / x W / c kg / kg 22.4v (q + W) C% 1 0, 04 0.16 1.92 1 0.08 0.16 1.24 2.06 6.26 50.90 50.90 1272 26.51 1.55 96 1 0.06 0.24 1.88 1 0, 12 0.24 1.36 1.91 7.34 50.90 58.24 848 27.07 1.08 94 1 0.08 0.32 1.84 1 0.16 0.32 1.48 1.79 8.42 50.90 59.32 636 27.66 0.83 92 1 0.10 0.40 1.80 1 0.20 0.40 1.60 1.69 9.50 50.90 60.40 509 28.28 0.67 90 1 0.20 0.80 1.60 1 0.40 0.80 2.20 1.34 14.90 50.90 65.80 254 31.81 0.35 80
The practical areas of work are in the range 0.04 <z <0.2 with theoretical carbon yields of between 90% and 95%.

Données thermodynamiques dans le procédé de l'invention
On a porté au Tableau II les chiffres résultant de l'emploi d'un mélange de benzène et d'un plasma d'air conforme à l'invention, dans lequel le benzène est à l'état de vapeur non surchauffée. On exprime la réaction sous une forme comparable à la précédente en écrivant 1/3 C6X6 au lieu de C S 2. La chaleur réactionnelle a été calculée sous le signe q, mais on a ajouté cette fois, la valeur W, exprimée en calories, de l'énergie fournie par le gaz vecteur constitué de plasma d'air. La somme q + W devient Q auquel on a intentionellement donné la même valeur que dans le Tableau I.. Pour rester dans les limites pratiques, les calculs ont été limités aux valeurs de x comprises entre 0,04 et 0,2.Thermodynamic data in the process of the invention
Table II shows the figures resulting from the use of a mixture of benzene and an air plasma according to the invention, in which the benzene is in the non-superheated vapor state. The reaction is expressed in a form comparable to the previous one by writing 1/3 C6X6 instead of CS 2. The reaction heat was calculated under the sign q, but this time the value W, expressed in calories, of the energy provided by the carrier gas consisting of air plasma. The sum q + W becomes Q, which is intentionally given the same value as in Table I. To keep within the practical limits, the calculations were limited to the values of x between 0.04 and 0.2.

On a ajouté dans ce Tableau II le rapport W/x correspondant a l'énergie exprimée en calories par volume d'air utilisé et dans une autre colonne le rapport W/c exprimant le nombre de calories- par mole de carbone produit. On rappellera que la densité thermique réactionnelle du chalumeau oxy-acétylènique, calculée de façon semblable, s'établit sans préchauffage des gaz, à 1,62.  In Table II was added the ratio W / x corresponding to the energy expressed in calories per volume of air used and in another column the ratio W / c expressing the number of calories per mole of carbon produced. It will be recalled that the reaction thermal density of the oxy-acetylenic torch, calculated in a similar manner, is established without preheating the gases, at 1.62.

Le rapprochement des Tableaux I et II montre que pour les valeurs de W prises en considération, une similitude profonde existe, à la fois dans les densités thermiques, les concentrations en carbone et les rendements en carbone entre les deux moyens utilisés, à savoir la flamme classique pour l'acétylène et le plasma d'air pour le benzène.The comparison of Tables I and II shows that for the values of W taken into consideration, a deep similarity exists, both in the thermal densities, the carbon concentrations and the carbon yields between the two means used, namely the flame. classic for acetylene and air plasma for benzene.

Dans la pratique, exprimée cette fois-ci de manière différente, cela signifie que 26 grammes de benzène gazeux traités avec des volumes d'air compris entre 0,04 et 0,2 fois 22,4 1, emmagasinant W cal, peuvent convenir pour obtenir des noirs d'acétylène courants de la. meilleure qualité.In practice, this time expressed differently, this means that 26 grams of gaseous benzene treated with air volumes between 0.04 and 0.2 times 22.4 1, storing W cal, may be suitable for obtain common acetylene blacks from the. best quality.

Si on prend comme exemple celui de la quatrième ligne du Tableau II et qu'on le rapporte à 1 kg de noir produit avec du benzène gazeux : les consommations seront les suivantes
1 1000 . Benzène : 26 x x = 1 203 grammes . Air : 22,4 x 0,5 x = 518 litres
26 1000 1 . Kwh : 28,28 x x = 2,87 Kwh 12 820
En surchauffant le benzène gazeux de 500 par exemple, l'économie en Kwh sera approximative 0,2 ment de 500 x 1,2 x = 0,15 Kwh.If we take as an example that of the fourth line of Table II and that it is related to 1 kg of black produced with gaseous benzene: the consumptions will be the following ones
1 1000. Benzene: 26 xx = 1,203 grams. Air: 22.4 x 0.5 x = 518 liters
26 1000 1. Kwh: 28.28 xx = 2.87 Kwh 12 820
By overheating the gaseous benzene by 500 for example, the saving in Kwh will be approximately 0.2 of 500 x 1.2 x = 0.15 Kwh.

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En résumé, et pour l'exemple choisi, une consommation d'énergie par plasma d'air de l'ordre de 3 Kwh permettra d'obtenir 1 kg de noir avec une consommation de benzène légèrement supérieure à 1,2 kg. Un générateur à plasma d'air de 100 Kw fournira un débit suffisant pour obtenir 33,3 kg de noir par heure, soit environ 800 kg par jour, en marche continue.820
In summary, and for the example chosen, a consumption of energy per air plasma of the order of 3 Kwh will obtain 1 kg of black with a consumption of benzene slightly greater than 1.2 kg. An air plasma generator of 100 Kw will provide sufficient flow to obtain 33.3 kg of black per hour, or about 800 kg per day, in continuous operation.

L'expérience des demandeurs vérifie ces faits et confirme aussi qu'il est facile d'obtenir ces valeurs pour W grâce aux générateurs de plasma de gaz disponibles actuellement sur le marché. The applicants' experience verifies these facts and also confirms that it is easy to obtain these values for W thanks to the gas plasma generators currently available on the market.

La mise en oeuvre du procédé selon l'invention consiste à faire précéder l'enceinte de production de noir d'acétylène, d'un dispositif générateur de plasma de gaz et d'une alimentation en hydrocarbure gazeux dont le préchauffage ne connaît évidemment que la limite de stabilité de la matière première utilisée. Les caractéristiques des flammes réalisées ainsi sont telles que tous les autres organes des installations sont utilisables sans modification, notamment les organes de refroidissement, de captation et de récupération des gaz résiduaires. The implementation of the process according to the invention consists in preceding the chamber producing acetylene black, a gas plasma generating device and a gaseous hydrocarbon feed whose preheating obviously only knows the stability limit of the raw material used. The characteristics of the flames thus produced are such that all the other members of the installations are usable without modification, in particular the cooling, collection and waste gas recovery members.

Il est clair, pour tout homme de l'art, que l'hydrocarbure peut être différent du benzène, étant entendu qu'il doit être tenu compte dans le calcul des densités thermiques réactionnelles, de la chaleur de formation propre à l'hydrocarbure utilisé, de sa température de préchauffage et des volumes gazeux réactionnels, toujours pour maintenir une similitude dans les conditions de génération de l'aérosol. It is clear to those skilled in the art that the hydrocarbon may be different from benzene, it being understood that the heat of formation specific to the hydrocarbon used must be taken into account in the calculation of the reaction thermal densities. , its preheating temperature and the gaseous reaction volumes, always to maintain a similarity in the conditions of generation of the aerosol.

L'hydrocarbure servant de matière première est avantageusement constitué par n composé ou un mélange de composés dont a composition molaire globale se situe dans un rapport C/E voisin de 1. The hydrocarbon serving as raw material is advantageously constituted by n compound or a mixture of compounds whose overall molar composition is in a C / E ratio close to 1.

La technique des plasmas permet d'ailleurs l'emploi de produits à point d'ébullition élevés qui peuvent alors être pulvérisés à l'état liquide plutôt que vaporisés,
De même, l'air,choisicomme exemple, peut être remplacé par un autre gaz. I1 faudra seulement tenir compte des conditions différentes résultant de la modification des paramètres des réactions. Sans oxygène, la chaleur de formation du CO est évidemment à soustraire des calculs.Avec un gaz oxygéné, voire avec de.l'oxygène pur, ou encore avec de l'air suroxygéné, les calculs peuvent être facilement faits de la manière exposée au Tableau II, toujours dans le but de maintenir la similitude dans les conditions essentielles de formation des noirs d'acétylène densité thermique et concentration en carbone de l'aérosol.The plasma technique also allows the use of high boilers which can then be sprayed in the liquid state rather than vaporized,
Similarly, air, chosen as an example, can be replaced by another gas. It will only be necessary to take into account the different conditions resulting from the modification of the parameters of the reactions. Without oxygen, the heat of formation of CO is obviously to be subtracted from calculations. With an oxygenated gas, or even with pure oxygen, or with superoxygenated air, the calculations can easily be made in the manner described in Table II, again in order to maintain the similarity in the essential conditions of formation of acetylene black thermal density and carbon concentration of the aerosol.

Le fait qu'un plasma de gaz contienne une part importante de constituants atomiques ou encore, dans le cas de la présence d'azote, de gaz nitreux, ne gène en rien le développement de la flamme qui s'établit au contact de l'hydrocarbure, ainsi que cela a été clairement démontré dans l'étude mentionnée au début,
Ainsi, que ce soit sur le plan de l'économie ou sur celui de la variété de la gamme des noirs ainsi possible, le procédé de l'invention présente un caractère de souplesse particulièrement avantageux. Dans la pratique, l'usage d'un hydrocarbure aromatique et d'un plasma d'air permet facilement d'atteindre des températures de flammes comprises entre 15000 et 30000, largement incluses dans les zones habituelles de formation des particules micrographitiques caractéristiques des noirs d'acétylène.The fact that a gas plasma contains a large part of atomic constituents or, in the case of the presence of nitrogen, nitrous gas, does not in any way impede the development of the flame which is established in contact with the atom. hydrocarbon, as was clearly demonstrated in the study mentioned at the beginning,
Thus, whether in terms of economy or that of the variety of the range of blacks as possible, the method of the invention has a character of particularly advantageous flexibility. In practice, the use of an aromatic hydrocarbon and an air plasma easily achieves flame temperatures of between 15,000 and 30,000, widely included in the usual areas of micrographitic particle formation characteristic of blacks. 'acetylene.

- EX PLUE 1
La figure 1 représente en vue schématique le dispositif selon l'invention utilisé. Un four cylindrique de production continue 1, d'une capacité d'environ 100 1, est précédé d'un dispositif d'alimentation 2 en benzène gazeux ou vaporise et d'un générateur à plasma d'air 3 d'une puissance de 100 kW et d'un débit de 17 Nm3 par heure. Le benzène liquide est introduit dans le vaporiseur 2 par une conduite 8 et l'air dans le générateur 3 par l'espace entre électrodes d'une torche 9 à plasma soufflé. Le benzène vaporisé et le plasma d'air sont amenés, respectivement par des conduites 12 et 13 aux orifices 14 et 15 d'une buse 4, en forme de brûleur, disposée en tête du four de production 1, dans lequel la réaction de flamme va se développer.Les produits gazeux du four constituent vecteur d'entrainement du noir formé par une conduite 8 à un séparateur 5. La collecte du noir formé, après refroidissement de l'aérosol, à la pointe du séparateur 5, permet de récupérer à la sortie 6, 33 kg d'un noir dont les caractéristiques essentielles sont les sui vantes
. Matières volatiles .......... 0,1%
. Cendres ..................... Traces
. Surface spécifique BET ...... 90 m2/gramme
. Teneur en carbone ........... 99,8%
. Indice d'absorption STIFFNESS 60
Le mode opératoire de la méthode BET est rappelé dans l'article Yvan SCXWOB précité. Celui de la détermination de l'indice Stiffness est décrit dans le même article, appendix D, pO 213.- EX PLUE 1
Figure 1 shows a schematic view of the device according to the invention used. A cylindrical continuous production furnace 1, with a capacity of approximately 100 l, is preceded by a feed device 2 in gaseous or vaporized benzene and an air plasma generator 3 with a power of 100 kW and a flow rate of 17 Nm3 per hour. The liquid benzene is introduced into the vaporizer 2 via a line 8 and the air into the generator 3 via the inter-electrode space of a blown plasma torch 9. The vaporized benzene and the air plasma are fed, respectively via lines 12 and 13 to the orifices 14 and 15 of a nozzle 4, in the form of a burner, arranged at the top of the production furnace 1, in which the flame reaction The gaseous products of the furnace constitute a black entrainment vector formed by a line 8 to a separator 5. The collection of the black formed, after cooling the aerosol, at the tip of the separator 5 makes it possible to recover at output 6, 33 kg of a black whose essential characteristics are as follows
. Volatile substances .......... 0.1%
. Ashes ..................... Traces
. BET specific surface area 90 m2 / gram
. Carbon content ........... 99.8%
. STIFFNESS absorption index 60
The operating method of the BET method is recalled in the aforementioned article Yvan SCXWOB. That of the determination of the Stiffness index is described in the same article, appendix D, pO 213.

Les gaz résiduaires s'échappent par l'orifice 7 du séparateur 5. The waste gas escapes through the orifice 7 of the separator 5.

Le rendement de la production de car bone atteint 90%, ce qui donne, compte tenu des pertes, la mise au mille suivante :
. Benzène 1 210 grammes
. KWh 2,93 - EXEMPLE 2
On travaille dans les mêmes conditions que dans l'Exemple 1, mais avec un débit d'air de 25 Nm3 par heure au lieu de 17.The yield of carbon production reaches 90%, which, given the losses, gives rise to the following:
. Benzene 1,210 grams
. KWh 2.93 - EXAMPLE 2
Working under the same conditions as in Example 1, but with an air flow of 25 Nm3 per hour instead of 17.

Le rendement de la formation de carbone tombe à 85% environ, soit 31,3 kg par heure d'un produit aux caractéristiques essentielles suivantes :
. Matières volatiles 0,05%
. Cendres Traces
. Surface spécifique RET 110 m2/gr
. Teneur en carbone 99,9%
. Indice d'absorption Stiffness : 75 - EXEMPLE 3
On travaille dans les mêmes conditions que dans l'Exemple 1, mais avec un débit d'azote de 20 Nm3.The yield of carbon formation falls to about 85%, or 31.3 kg per hour of a product with the following essential characteristics:
. Volatiles 0.05%
. Ash Traces
. Specific surface RET 110 m2 / gr
. Carbon content 99.9%
. Absorption index Stiffness: 75 - EXAMPLE 3
Working under the same conditions as in Example 1, but with a nitrogen flow of 20 Nm3.

Toujours avec une puissance de 100 KW, les rendements en carbone sont identiques à ceux de l'Exemple I et les noirs produits ont des caractéristiques similaires. Still with a power of 100 KW, the carbon yields are identical to those of Example I and the blacks produced have similar characteristics.

L'homme de l'art comprendra que par réglage adéquat des caractéristiques des plasmas de gaz, une amélioration sensible des qualités des noirs peut être visée, notamment pour l'emploi de ces produits dans la confection des masses cathodiques pour piles sèches à hautes performances. Those skilled in the art will understand that by properly adjusting the characteristics of gas plasmas, a significant improvement in the qualities of the blacks can be targeted, particularly for the use of these products in the manufacture of cathodic masses for high performance dry cells. .

On notera encore que la consommation de Kwh dans le procédé de l'invention se présente de façon avantageuse par rapport à la production d'acétylène à par tir du carbure de calcium. Cela provient des causes essen
tielles suivantes : le rendement énergétique d'un four à
carbure ne dépasse pas 505o', la décomposition du benzène
gazeux est exothermique, la combustion partielle de l'hydro-
carbure conduit à un apport de calories au procédé,
Ainsi, comparé aux procédés connus de
fabrication de noirs d'acétylène, le procédé selon l'invention se présente sur le plan économique, de manière par
ticulièrement avantageuse.It will also be noted that the consumption of Kwh in the process of the invention is advantageously compared with the production of acetylene by means of calcium carbide. This comes from essen causes
following factors: the energy efficiency of a kiln to
carbide does not exceed 505o ', the decomposition of benzene
gas is exothermic, the partial combustion of hydro-
carbide leads to a contribution of calories to the process,
Thus, compared to known methods of
manufacture of acetylene blacks, the process according to the invention is presented economically, so as to
particularly advantageous.

Le procédé pourra être étendu à la pro
duction de noirs de carbones ordinaires moyennant adapta
tion du débit de plasma d'air et/ou d'azote à la chaleur de
dissociation des carbures utilisés plus ou moins nobles pour que la température de réaction régnant dans le four
soit abaissée à 1200 à 15500C, températures inférieures à
celles nécessaires pour que les équilibres du gaz à l'eau
ne soient totalement déplacés vers la formation des seuls
oxydes de carbone et hydrogène.The process can be extended to the pro
production of ordinary carbon blacks with adapta
flow of air plasma and / or nitrogen to the heat of
dissociation of carbides used more or less noble so that the reaction temperature prevailing in the furnace
is lowered to 1200 to 15500C, temperatures below
those necessary for the equilibrium of gas to water
are totally moved towards the formation of the only
oxides of carbon and hydrogen.

Dans tous les cas l'addition d'une
énergie supplémentaire par plasma d'air permettra d'obtenir des économies d'hydrocarbures substantielles. In all cases the addition of a
additional energy by air plasma will achieve substantial hydrocarbon savings.

Claims (8)

REVENDICAlIONSREVENDICAlIONS 1) Procédé de fabrication de noirs de carbone à partir d'hydrocarbure, dans lequel on injecte ou on pulvérise l'hydrocarbure dans une enceinte portée à une température de flamme par introduction d'un gaz caloporteur et/ou comburant de l'hydrocarbure et on entraine les produits de la dissociation au moyen des gaz de réaction agissant comme vecteurs, après quoi on en extrait les particules solides, caractérisé en ce que le gaz caloporteur et/ou comburant est introduit dans l'enceinte à l'état de plasma. 1) Process for producing carbon blacks from hydrocarbon, in which the hydrocarbon is injected or sprayed into an enclosure heated to a flame temperature by introducing a heat-carrier gas and / or oxidant of the hydrocarbon and the products of the dissociation are entrained by means of the reaction gases acting as vectors, after which the solid particles are extracted therefrom, characterized in that the heat-carrying and / or oxidizing gas is introduced into the chamber in the state of plasma. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz introduit à l'état de plasma est constitué d'azote et/ou d'oxygène en toutes propor tions réglées. 2) Process according to claim 1, characterized in that the gas introduced in the plasma state consists of nitrogen and / or oxygen in all regulated proportions. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gaz introduit à l'état de plasma est de l'air. 3) Process according to claim 2, characterized in that the gas introduced in the plasma state is air. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la chaleur emmagasinée par Nm3 de gaz est de l'ordre de 3 à 6 kwh. 4) Process according to any one of claims 2 and 3, characterized in that the heat stored by Nm3 gas is of the order of 3 to 6 kwh. 5) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'hydrocarbure de départ est un composé ou mélange de composés hydrocarbonés ayant une composition molaire globale de rapport C/E = I environ. 5) Process according to claim 1 characterized in that the starting hydrocarbon is a compound or mixture of hydrocarbon compounds having a total molar composition of about C / E = I ratio. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'hydrocarbure est du benzène gazeux. 6) Process according to claim 5, characterized in that the hydrocarbon is benzene gas. 7) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comprenant : 7) Apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 6 comprising: - un four (1) comportant un orifice (14) d'introduction d'un hydrocarbure gazeux ou pulvérisé et un orifice (15) d'introduction d'un gaz caloporteur et/ou com burant,  - An oven (1) having an orifice (14) for introducing a hydrocarbon gas or sprayed and an orifice (15) for introducing a coolant gas and / or com burant, - des moyens de préchauffage respectivement (2) de l'hydrocarbure gazeux ou pulvérisé et (3) du gaz caloporteur et/ou comburant en communication respectivement avec les orifices (14, 15) d'introduction dans le four (1).  - Preheating means respectively (2) of the hydrocarbon gas or sprayed and (3) heat transfer gas and / or oxidant in communication respectively with the orifices (14, 15) for introduction into the oven (1). - un moyen de séparation (5) des particules des produits gazeux, caractérisé en ce que les moyens de préchauffage du gaz caloporteur et/ou comburant comprennent une torche à plasma (9). a means for separating (5) the particles of the gaseous products, characterized in that the means for preheating the heat-transfer and / or oxidizing gas comprise a plasma torch (9). - une canalisation (8) d'entrainement hors du four des produits obtenus, par transport pneumatique au moyen des produits gazeux, a pipe (8) for driving the products obtained out of the oven, by pneumatic transport using the gaseous products, 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la torche à plasma (9) est une torche à plasma soufflé.  8) Device according to claim 7, characterized in that the plasma torch (9) is a blown plasma torch.