FR2616793A1 - Procede de production de noir de carbone - Google Patents
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Abstract
Selon l'invention, on introduit un combustible et un oxydant dans une zone de combustion de façon à y produire une pression manométrique d'au moins 68 millibars; on les fait réagir afin de produire un courant de gaz chauds de combustion possédant une énergie suffisante pour convertir une charge alimentaire d'hydrocarbure donnant un noir de carbone en noir de carbone; on injecte une charge alimentaire d'hydrocarbure dans le courant des gaz chauds de combustion, axialement ou sensiblement radialement relativement à la direction de l'écoulement du courant de gaz chauds de combustion, à une pression suffisante pour obtenir la pénétration et le mélange de la charge alimentaire, on permet au courant de gaz chauds de combustion contenant la charge alimentaire de traverser une zone de transition et une première zone de réaction d'une aire en section transversale interne plus grande que celle de la zone de transition puis on leur permet de sortir de la première zone de réaction vers une zone d'étranglement d'une aire en section transversale interne plus petite que celle de la zone de transition, ensuite ils sortent de la zone d'étranglement pour entrer dans une seconde zone de réaction d'une aire en section transversale interne plus grande que celle de la zone d'étranglement; on refroidit ensuite le courant de gaz chauds de combustion contenant du noir de carbone puis on refroidit, sépare et recueille le noir de carbone résultant. L'invention s'applique notamment à l'industrie du caoutchouc.
Description
Le noir de carbone est produit par la combustion incomplète d'un
hydrocarbure tel que le pétrole, le gaz naturel et autres matières bien connues à de hautes températures. Lorsqu'il est séparé des gaz réactionnels, le produit est une poudre légère de noir de carbone. Le noir de carbone peut être produit en utilisant un procédé modulaire ou étagé commeipar exemples du type révélé et revendiqué dans la re- publication du brevet US No. 28 974. Un procédé étagé se compose d'une zone primaire de combustion (premier étage) o un courant des produits gazeux et chauds de combustion est formé; une seconde zone ou de transition o une charge alimentaire d'hydrocarbure liquide, soit sous forme pré-atomisée ou sous la forme de courants cohérents non pré- atomisés, est injectée sensiblement radialement du pourtour externe ou interne du courant de gaz de combustion, dans le courant préformé des gaz chauds de combustion; et une troisième zone (la zone de réaction) o se produit la formation du noir de carbone avant la
fin de la réaction par refroidissement rapide.
Il y a cependant des cas o l'on souhaite produire des noirs de carbone qui, pour une aire superficielle donnée, sont caractérisés en ce qu'ils ont
un moindre pouvoir teintant et une plus forte structure.
Les noirs de carbone sont utiles pour préparer des composés de caoutchouc ayant des valeurs accrues de
module et de rebond.
En conséquence, la présente invention a pour objectif principal un nouveau procédé perfectionné de préparation de noirs de carbone qui, pour une aire superficielle donnée, sont caractérisés en ayant un plus
faible pouvoir teintant et une plus haute structure.
Le procédé de la présente invention consiste à former un courant de gaz chauds de combustion par réaction d'un combustible avec un oxydant dans une première zone de combustion ou zone primaire. La pression manométrique, ou pression au-dessus des conditions ambiantes, dans la zone de combustion, est d'au moins 68 millibars. De préférence, la pression manométrique dans la zone de combustion doit être d'au moins 202 millibars et mieux encore au-delà de 338 millibars. La charge alimentaire est alors injectée dans le courant de gaz chauds de combustion, soit sensiblement radialement ou axialement. De préférence, la charge alimentaire -est injectée dans le courant de gaz de combustion sous la forme de courants cohérents non pré-atomisés, radialement vers l'intérieur ou vers l'extérieur, du pourtour interne et/ou externe du courant de gaz de combustion. Il est également possible que la charge alimentaire soit injectée des pourtours externe et interne du courant de gaz de combustion pour que la charge alimentaire soit agencée sous une forme pré-atomisée d'un pourtour et sous
une forme non pré-atomisée de l'autre pourtour.
A la suite de l'injection de la charge alimentaire dans le courant de gaz de combustion, le courant de gaz de combustion contenant la charge alimentaire s'écoule à travers la zone de transition vers une première zone de réaction dont l'aire en section transversale interne est plus grande que celle de la zone de transition. De préférence, le rapport de l'aire en section transversale interne de la première zone de réaction à celle de la zone de transition est compris entre 1,1 et 4,0. De la première zone de réaction, le courant de gaz de combustion s'écoule dans une zone d'étranglement ayant une aire en section transversale plus petite que celle de la zone de transition. De préférence, le rapport de l'aire en section transversale interne de la zone d'étranglement à celle de la zone de
transition est compris entre 0,25 et 0,9.
De la zone d'étranglement, le courant de gaz de combustion contenant la charge alimentaire s'écoule dans une seconde zone de réaction dont l'aire en section transversale est plus grande que celle de la zone d'étranglement. De préférence, le rapport de l'aire en section transversale interne de la seconde zone de réaction à celle de la zone de transition est compris entre environ 1,1 et 16,0. Ensuite, dans la seconde zone de réaction, le procédé de formation de noir de carbone
est terminé par l'injection d'un fluide de refroidis-
sement rapide tel que de l'eau.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans
lesquels: -
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un four typique de production de noir de carbone qui a été utilisé aux exemples 1 et 3; et - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un four typique de production
de noir de carbone qui a été utilisé aux exemples 2 et 4.
On donne ci-dessous une explication détaillée du four montré à la figure 2, qui a été utilisé pour la
mise en oeuvre du procédé selon la présente invention.
En se référant à la figure 2, elle montre un four 1 qui se compose de cinq zones, une zone de combustion primaire 10, une zone de transition 13, une première zone de réaction 31, une zone d'étranglement 33 et une seconde zone de réaction 35 dans laquelle est placée une sonde de refroidissement 41 pour terminer la
réaction de formation de noir de carbone.
La zone de combustion 10 est définie par une paroi 6 en amont et une paroi latérale 4 et se termine au point 12 qui est le début de la zone de transition 13. A travers la paroi 6 est inséré un conduit 8 par lequel le
combustible est introduit dans la zone de combustion 10.
A travers la paroi latérale 4 est inséré un conduit 5 par lequel un oxydant est introduit dans la zone de combustion 10. Dans la zone de combustion 10 est contenu un porte-flamme 11 qui est attaché au tube 3 qui est inséré dans la zone de combustion 10 par un orifice 7 dans la paroi 6. La zone de transition 13 est placée en aval de et est connectée à la zone de combustion 10, et elle est définie par une paroi 17 qui débute au point 12 et se termine au point 14. Autour de la paroi 17 sont circonférentiellement placés un certain nombre d'orifices sensiblement radialement orientés 21 par o la charge alimentaire peut être injectée dans la zone de transition 13. En aval de la zone de transition 13 lui est connectée la première zone de réaction 31 qui est définie par la paroi 37. La zone 31 peut être de longueur et de largeur variables selon les conditions souhaitées de réaction. Cependant, l'aire en section transversale intérieure de la première zone de réaction 31 doit être plus grande que celle de la zone de transition 13. De préférence, le rapport de l'aire en section transversale interne de la première zone de réaction à celle de la zone de transition est compris entre 1,1 et 4,0. La paroi 37 converge alors à un angle de 45 relativement à l'axe du four.1 et conduit à la paroi 38 au point 32. La paroi 38 définit la zone d'étranglement 33. L'aire en section transversale interne de la zone d'étranglement 33 est plus petite que l'aire en section transversale interne de la zone de transition 13. De préférence, le rapport de l'aire en section transversale interne de la zone d'étranglement 33 à l'aire en section transversale interne de la zone de transition 13 est compris entre 0,25 et 0,9. L'extrémité 34 en aval de la paroi 38 conduit à la paroi 39. La paroi 39 diverge à un angle de relativement à l'axe du four 1 et définit la seconde zone de réaction 35. L'aire en section transversale interne-de la seconde zone de réaction 35 est plus importante que l'aire en section transVersale interne de la zone d'étranglement 33. De préférence, le rapport de l'aire en section transversale interne de la seconde zone de réaction 35 à celle de la zone de transition 13 est compris entre environ 1,1 et 16,0. La sonde de refroidissement 41 pénètre dans la seconde zone de réaction 35 à travers la paroi 39, par laquelle un fluide de refroidissement, tel que de l'eau, peut être injecté afin de terminer la réaction de formation du noir de
carbone.
En général, le procédé de la présente invention pour la production de noirs de carbone d'une aire superficielle donnée est caractérisé par le fait qu'une plus faible teinte et une plus haute structure sont
obtenues comme suit.
Dans une zone de combustion, on introduit, par un conduit, un combustible approprié et par un autre conduit un oxydant approprié tel que l'air, l'oxygène, des mélanges d'air et d'oxygène et analogues. Parmi les combustibles appropriés à une utilisation dans la réaction avec le courant oxydant dans une chambre de combustion pour produire les gaz de combustion, il y a toute matière facilement combustible;qu'elle soit sous forme gazeuse, liquide ou en vapeur comme de l'hydrogène, de l'oxyde de carbone, du méthane, de l'acétylène, des alcools, du kérosène, des hydrocarbures liquides' et analogues. On préfère généralement utiliser des hydrocarbures. Par exemple, des courants riches en méthane comme le gaz naturel et le gaz naturel modifié ou enrichi sont d'excellents combustibles, ainsi que d'autres courants contenant de fortes quantités d'hydrocarbures comme divers hydrocarbures gazeux et liquides et sousproduits de raffinerie comprenant des fractions d'éthane, de propane, de butane, de pentane,
des fuels-oils et analogues.
Dans le cas présent, la combustion primaire représente la quantité d'oxydant présent au premier étage du procédé modulaire divisée par la quantité de l'oxydant théoriquement requise pour la combustion complète de l'hydrocarbure présent dans le premier étage du procédé pour former du gaz carbonique et de l'eau, en multipliant par 100 pour donner un pourcentage. La combustion primaire peut être comprise entre 100 et 500%. De cette manière, on produit un courant de gaz chauds de
combustion s'écoulant à vitesse rapide.
La pression manométrique dans la zone de combustion est d'au moins 68 millibars. On a de plus trouvé que la pression manométrique dans la zone de combustion devait de préférence être d'au moins 202 millibars et mieux au-delà de 338 millibars. Dans ces conditions, on produit un courant de produits gazeux de combustion possédant une énergie suffisante pour convertir une charge alimentaire hydrocarbonée, de préférence liquide, donnant du noir de carbone, en produits souhaités de noir de carbone. Les gaz résultants de combustion émanant de l'étage de combustion atteignent une température d'au moins environ 1316 C, la température
préférée étant au moins au-delà d'environ 1649 C.
Les gaz chauds de combustion sont évacués de l'extrémité située en aval de la zone de combustion à une vitesse rapide qui est accélérée par passage des gaz de combustion à travers une zone de transition de plus petite aire en section transversale interne. La charge alimentaire est injectée dans le courant de gaz de combustion, de préférence au milieu de la zone de transition. Par ailleurs, de préférence, la charge alimentaire est injectée sous la forme d'un certain nombre de courants cohérents non pré-atomisés, dans une direction sensiblement radiale à l'écoulement du courant de gaz de combustion, de son pourtour externe ou interne, à travers un certain nombre d'orifices. Des charges alimentaires peuvent également être injectées à la fois au milieu de la zone de transition et en amont du milieu de la zone de transition. Comme charges alimentaires d'hydrocarbures à utiliser ici de manière appropriée, il y a les hydrocarbures insaturés comme l'acétylène; les oléfines comme l'éthylène, le propylène et le butylène; des aromatiques comme le benzène, le toluène et le xylène; certains hydrocarbures saturés et hydrocarbures volatilisés comme les kérosènes, les naphtalènes, les terpènes, les goudrons d'éthylène, les produits du cycle aromatique et analogues. Pour les injections ci-dessus de la charge alimentaire aux emplacements définis, la charge alimentaire peut être
identique ou différente.
Les quantités de la charge alimentaire, du combustible et de l'oxydant employés ici seront ajustées afin d'obtenir un pourcentage total de la combustion compris entre environ 15 et environ 60% et de préférence entre environ 25 et environ 40%. La combustion totale représente la quantité totale de l'oxydant utilisé dans le procédé de formation du carbone divisée par la quantité de l'oxydant requise pour la combustion complète de la quantité totale de l'hydrocarbure présent dans le procédé de formation de carbone afin de donner du gaz carbonique et de l'eau, en multipliant par 100 afin
d'arriver à un pourcentage.
De la zone de transition, le courant de gaz chauds de combustion contenant la charge alimentaire s'écoule dans une première zone de réaction dont l'aire en section transversale interne est plus grande que celle de la zone de transition, le rapport étant de préférence compris entre environ 1,1 et 4,0. Le courant de gaz chauds de combustion contenant la charge alimentaire s'écoule alors dans une zone d'étranglement. L'aire en section transversale interne de la zone d'étranglement est plus petite que l'aire en section transversale interne de la zone de transition. De préférence, le rapport de l'aire en section transversale interne de la zone d'étranglement à celle de la zone de transition est
compris entre environ 0,25 et 0,9.
De la zone d'étranglement, le courant de gaz chaud de combustion contenant la charge alimentaire s'écoule dans une seconde zone de réaction. L'aire en section transversale interne de la seconde zone de réaction est plus importante que l'aire en section transversale interne de la zone d'étranglement. De préférence, l'aire en section transversale interne de la seconde zone de réaction est plus grande que celle de la zone de transition, le rapport étant de préférence
compris entre 1,1 et 16,0.
Un temps suffisant de résidence dans la seconde zone de réaction est prévu pour permettre aux réactions de formation de noir de carbone de se produire avant la fin de la réaction par refroidissement rapide. Un exemple de mode de refroidissement rapide est accompli par
injection d'eau à travers une tubulure de refroidisse-
ment. Cependant, il y a de nombreuses autres méthodes qui sont connues pour le refroidissement du procédé de formation du noir de carbone. Les gaz effluents chauds contenant les produits de noir de carbone qui y sont en suspension sont alors soumis aux étapes conventionnelles de refroidissement, séparation et récupération du noir de carbone. La séparation du noir de carbone et du courant gazeux est facilement accomplie par tout moyen conventionnel tel qu'un précipitateur, un séparateur à
cyclone, un filtre en sac ou leur combinaison.
Les processus d'essai qui suivent sont utilisés pour déterminer les propriétés analytiques des noirs de
carbone produits par la présente invention.
Indice d'adsorption d'iode.
Il est déterminé selon la norme américaine ASTM
s15 D-1510-81.
Pouvoir teintant.
Il est déterminé selon la norme américaine ASTM
D-3265-80.
Absorption du dibutyl phtalate (DBP) Elle est déterminée selon la norme américaine ASTM D-2414-82. Les résultats rapportés indiquent si le noir de carbone est sous une forme légère ou en boulettes.
Indice d'absorption de DBP broyé (CDBP).
Il est déterminé selon la norme américaine ASTM
D-3493-82.
Composés de caoutchouc.
Pour évaluer la performance des noirs de carbone de la présente invention, les formules suivantes sont utilisées o les quantités sont spécifiées en
parties en poids.
TABLEAU I.
FORMULATIONS DE CAOUTCHOUC
ASTM D-3192-79 ASTM D-3191-82
Formulation A Formulation B Formule caoutchouc Formule Naturel Caoutchouc synthétique Ingrédient Parties en poids Parties en poids Polymère (Caoutchouc (SBR1500-23,5% naturel) styrène, 76,5% butadiène)
100
Oxyde de zinc 5 3 Soufre 2,5 1,75 Acide stéarique 3 1
Mercaptobenzo-
thiazyl disulfure 0,6
N-tert-butyl-2,benzo-
thiazole sulfenamide - 1 Noir de carbone 50 50 Les processus d'essai qui suivent sont utilisés pour déterminer les propriétés physiques d'un composé de caoutchouc contenant du noir de carbone produit par le
procédé de la présente invention.
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Module et traction.
Les propriétés dé module et de traction sont déterminées selon le processus décrit dans la norme
américaine ASTM-D-412-80.
Rebond. Il est déterminé selon le processus donné dans
la norme américaine ASTM-D-1054-79.
Le procédé de la présente invention pour la production de noir de carbone ayant des valeurs inférieures de teinte et une structure supérieure sera
mieux compris en se réfèrant aux exemples qui suivent.
Exemple 1.
En utilisant le four montré à la figure 1, qui avait une zone de combustion identique à celle du four représenté à la figure 2, on a introduit, dans la zone de combustion 10, de l'air préchauffé à une température de 621 C à un débit de 0,746 Nm3/s et du gaz naturel à raison de 0,0225 Nm3/s. Un courant de gaz chauds de combustion en a été produit à une combustion primaire de 363%, s'écoulant dans une direction vers l'aval à une vitesse rapide. La pression manométrique dans la zone de
combustion 10 était d'environ 169 millibars.
La charge alimentaire a été préchauffée à 204 C et injectée radialement vers l'intérieur sous la forme de courants cohérents non pré-atomisés, dans le courant de gaz chauds de combustion, à travers quatre orifices 21, au milieu- de la zone de transition 13. Une solution aqueuse de potassium a été ajoutée au courant de gaz chauds de combustion à raison de 1,1 g de potassium par heure. La quantité de potassium ajouté n'a pas sensiblement diminué le niveau de structure du noir de carbone. La zone de transition 13 avait une longueur d'environ 20 cm et une aire en section transversale interne de 142 cm2. Les orifices 21, chacun ayant 1, 40 mm de diamètre, étaient radialement orientés et
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équiangulairement espacés dans un seul plan sur la
circonférence de la paroi 17 de la zone de transition 13.
La charge alimentaire a été injectée à raison de 693 1/h.
La pression appliquée à chaque point de l'injection de la charge alimentaire était d'environ 1159 kPa. La charge alimentaire d'hydrocarbure liquide utilisée dans le présent exemple avait les propriétés analytiques suivantes. Hydrogène (% en poids) 7,71 Carbone (% en poids) 90,5 Soufre (% en poids) 1,4 Densité A.P.I. 15,6/15,6 C -1,6 Densité 15,6/15,6 C 1,089 Viscosité SUS à 54,4 C 280 Viscosité SUS à 98, 9 C 50,5 BMCI (Visc-Grav) 130 La zone de transition 13 se dilatait pour former la zone de réaction 31 qui était entourée de réfractaire et se composait de deux sections, une section en amont d'une aire en section transversale interne de 602 cm2 et d'une longueur de 1,7 m et une section en aval
d'une aire en section transversale interne de 923 cm2.
Le procédé a été effectué de manière que la combustion totale soit de 32, 2%. Une tubulure 41 de refroidissement était placée en un point à peu près à 1,8m en aval de l'extrémité 14 en aval de la zone de
transition 13.
Les propriétés analytiques du noir de carbone sont rapportées au tableau II et les propriétés physiques des composés de caoutchouc contenant ce noir de carbone
sont montrées aux tableaux III et IV.
Le présent exemple était un essai témoin par le fait qu'il n'y avait pas de zone d'étranglement, telle que celle présente dans le four montré à la figure 2 et
utilisé à l'exemple 2.
Exemple 2. En utilisant le four montré à la figure 2, on a introduit, dans la zone de combustion 10, de l'air préchauffé à une température de 621 C à raison de
0,746 Nm3/s et du gaz naturel à raison de 0,0225 Nm3/s.
Un courant de gaz chauds de combustion en a été produit à une combustion primaire de 363%, s'écoulant vers l'aval à une vitesse rapide. La pression manométrique dans la zone
de combustion était d'environ 770 millibars.
La charge alimentaire a été préchauffée à 204 C et injectée radialement vers l'intérieur, sous la forme de courants cohérents non préatomisésdans le courant de gaz chauds de combustion, par quatre orifices 21 au milieu de la zone de transition 13. La zone de transition 13 avait une longueur d'environ 20cm et une aire en section transversale interne de 142 cm2. Les orifices 21 étaient radialement orientés, ayant chacun 1, 70 mm de diamètre et équiangulairement espacés dans un seul plan autour de la circonférence de la paroi 17 de la zone de transition 13. La charge alimentaire était injectée à raison de 662 1/h. La pression appliquée à chaque point d'injection de la charge alimentaire était d'environ 586 kPa. La charge alimentaire d'hydrocarbure liquide utilisée dans le présent exemple était la même que celle utilisée à l'exemple 1. L'on n'a pas ajouté de potassium dans le courant de gaz chauds de combustion produit dans
le présent exemple.
La première zone de réaction 31 avait une aire en section transversale interne de 182 cm et une longueur de 39,4 cm. Le rapport de l'aire en section transversale interne de la première zone de réaction 31 à la zone de transition 13 est de 1,28. La zone d'étranglement 33 avait une aire en section transversale interne de 81 cm2 et une longueur de 18,3 cm. Le rapport de l'aire en section transversale interne de la zone d'étranglement 33 à la zone de transition 13 est de 0,57. La paroi 39 définit la seconde zone de réaction 35 qui se compose de deux sections: la section en amont de la seconde zone de réaction 35 a une aire en section transversale interne de 410 cm2 et une longueur de 99 cm et la section en aval a une aire en section transversale interne de 923 cm2. Le rapport de l'aire en section transversale interne de la section en amont de la seconde zone de réaction 35 à celle de la zone de transition 13 est de 2,9; et le rapport de l'aire en section transversale de la section en aval de la seconde zone de
réaction 35 à la zone de transition 13 est de 6,5.
Le procédé a été effectué de manière que la combustion totale soit de 33, 3%. La tubulure 41 a été placée en un point à peu près à 1,8m en aval de
l'extrémité 14 en aval de la zone de transition 13.
Les propriétés analytiques du noir de carbone sont rapportées au tableau II et les propriétés physiques des composés de caoutchouc contenant le noir de carbone
sont montrées aux tableaux III et IV.
Une comparaison des exemples 1 et 2 révèle que l'utilisation du procédé de la présente invention a pour résultat la production d'un noir de carbone qui, pour une aire superficielle donnée, comme cela est par exemple réfléchi par les indices d'absorption d'iode du noir de carbone, a un niveau sensiblement accru de structure
comme cela est réfléchi par les mesures de DBP et CDBP.
Par ailleurs, le noir de carbone produit par la présente
invention est caractérisé par un pouvoir teintant réduit.
On peut de plus observer que lorsque lés noirs de carbone produits par les procédés. des exemples 1 et 2 sont incorporés dans des formules de caoutchouc naturel et synthétique, les composés de caoutchouc contenant le noir de carbone du procédé de la présente invention ont
un module accru et de plus hautes valeurs de rebond.
Exemple 3.
Du noir de carbone a été produit selon le processus et le dispositif montré à l'exemple 1, aux exceptions suivantes. L'air de combustion a été préchauffé à 4770C. Le gaz naturel a été introduit à raison de 0,041 Nm3/s. Un courant de gaz chaud de combustion a été produit à une combustion primaire de 189%, s'écoulant vers le bas, à vitesse rapide. La pression manométrique dans la zone de combustion 10 était
d'environ 182 millibars.
Les orifices 21 avaient 1,18 mm de diamètre. La charge alimentaire a été injectée à raison de 670 1/h. La pression appliquée à chaque point de l'injection de la charge alimentaire était d'environ 1198 kPa. L'on n'a pas
ajouté de potassium dans le courant de gaz de combustion.
Le procédé a été effectué de manière que la combustion totale soit de 30, 5%. La tubulure 41 était placée en un point à peu près à 3 m en aval de
l'extrémité 14 en aval de la zone de transition 13.
Les propriétés analytiques du noir de carbone sont rapportées au tableau V et les propriétés physiques des composés de caoutchouc contenant ce noir de carbone
sont montrées aux tableaux VI et VII.
Exemple 4.
Du noir de carbone a été produit selon le processus et le dispositif montrés à l'exemple 2, aux exceptions suivantes. L'air de combustion était préchauffé à 482oC. Le gaz naturel a été introduit à raison de 0, 0431 Nm3/s. Un courant de-gaz de combustion chauds a été produit à une combustion primaire de 189%, s'écoulant vers l'aval à une vitesse rapide. La pression manométrique dans la zone de combustion 10 était
d'environ 743 millibars.
Les orifices 21 avaient 1,61 mm de diamètre. La charge alimentaire a été injectée à raison de 643 1/h. La pression appliquée à chaque point de l'injection de la charge alimentaire était d'environ 690 kPa. L'on n'a pas
ajouté de potassium dans les gaz chauds de combustion.
Le procédé a été effectué de manière que la combustion totale soit de 31, 6%. La tubulure 41 se trouvait en un point à environ 3 m en aval de l'extrémité
14 en aval de la zone de transition 13.
Les propriétés analytiques des noirs de carbone sont rapportées au tableau V et les propriétés physiques des composés de caoutchouc contenant ce noir de carbone
sont montrées aux tableaux VI et VII.
Une comparaison des données des noirs de carbone produit aux exemples 3 et 4 révèle que les effets produits aux exemples 3 et 4 sont sensiblement similaires à ceux observés dans la comparaison des exemples 1 et 2 obtenus en utilisant une combustion primaire sensiblement
plus faible.
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Tableau II.
PROPRIETES ANALYTIQUES
Propriété Exemple 1. Exemple 2.
Pouvoir teintant % 112 107 Indice d'iode mg&2/noir de carbone 99 100 Absorption DBP Boulettes cc/10Og 121 170
CDBP (24M4)
cc/100 g 104 124
TABLEAU III
Propriétés physiques de Vulcanisats de Caoutchouc Naturel Propriété Exemple 1* Exemple 2* Module à 300 %, minutes MPa + 1,19 + 3,01 Module à 300 %, minutes MPa + 1,68 + 3,15 Traction,30 minutes MPa + 0,56 - 2,06 Rebond, minutes (%) - 5,3 - 2,7 * Données relativement à IRB No. 5
TABLEAU IV
Propriétésphysiques de Vulcanisats de Caoutchouc synthétique Propriété Exemple 1* Exemple 2* Module à 300 %, minutes MPa + 0,63 + 3,08 Module à 300 %, minutes MPa + 2,24 + 4,27 Traction, minutes MPa - 0,17 - 0,45 Rebond, minutes (%) - 3,6 - 2,1 * Données relativement à IRB No. 5
TABLEAU V
Propriétés Analytiques Propriété Exemple 3 Exemple 4 Pouvoir teintant % 110 98 Indice d'Iode mg I2/g noir de carbone 85 83 Absorption DBP boulettescc/100 g 134 163
CDBP (24M4)
cc/100 g 102 111
TABLEAU VI
Propriétés physiques de Vulcanisats de Caoutchouc Naturel Propriété Exemple 3* Exemple 4* Module à 300 %, minutes MPa + 2,87 + 4,48 Module à 300 %, minutes MPa + 2,80 + 4,20 Traction, minutes MPa - 0,56 - 1,89 Rebond, minutes (%) - 3,2 - 2,2 * Données relativement à IRB No. 5
Tableau VII
Propriétésphysiques et Synthétiques de Vulcanisats de Caoutchouc naturelPropriété Exemple 3* Exemple 4* Module à 300 %, minutes MPa + 3,53 + 4,69 Module à 300 %, minutes MPa + 3,11 + 4,44 Traction, minutes MPa + 0,66 0,10 Rebond, minutes (%) - 1,5 - 1,5 * Données relativement à IRB No. 5
Claims (10)
1. Procédé de production de noir de carbone, caractérisé en ce qu'il consiste à: introduire un combustible et un oxydant dans une zone de combustion, suffisamment pour produire une pression manométrique dans la zone de combustion d'au moins 68 millibars; faire réagir le combustible et l'oxydant afin de produire un courant de gaz chauds de combustion possédant une énergie suffisante pour convertir une charge alimentaire d'hydrocarbure donnant un noir de carbone en noir de carbone; injecter la charge alimentaire d'hydrocarbure dans le courant de gaz chauds de combustion, axialement ou sensiblement radialement relativement à la direction de l'écoulement du courant de gaz chauds de combustion sous une pression suffisante pour obtenir une pénétration et un mélange de la charge alimentaire; permettre au courant de gaz chauds de combustion contenant la charge alimentaire de s'écouler à travers une zone de transition et dans une première zone de réaction ayant une aire en section transversale interne plus grande que l'aire en section transversale interne de la zone de transition; permettre au courant de gaz chauds de combustion contenant la charge alimentaire de sortir de la première zone de réaction pour passer dans une zone d'étranglement ayant une aire en section transversale interne plus petite que l'aire en section transversale interne de la zone de transition; permettre au courant de gaz chauds de combustion contenant la charge alimentaire de sortir de la zone d'étranglement et d'entrer dans une seconde zone de réaction ayant une aire en section transversale interne plus grande que l'aire en section transversale interne de la zone d'étranglement; refroidir rapidement le courant de gaz chauds de combustion contenant le noir de carbone; et refroidir, séparer et recueillir le noir de
carbone résultant.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression manométrique dans la
zone de combustion est d'au moins 202 millibars.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression manométrique dans la
zone de combustion est d'au moins 338 millibars.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge alimentaire d'hydrocarbures est injectée du pourtour interne ou externe du courant de gaz chauds de combustion dans une direction sensiblement radiale à l'écoulement du courant
de gaz chauds de combustion.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge alimentaire est sous forme liquide et est injectée sous la forme de courants
cohérents non pré-atomisés.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de l'aire en section transversale interne de la première zone de réaction à l'aire en section transversale interne de la zone de
transition est compris entre environ 1,1 et 4,0.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de l'aire en section transversale interne de la zone d'étranglement à l'aire en section transversale interne de la zone de transition
est compris entre environ 0,25 et 0,9.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de l'aire en section transversale interne de la seconde zone de réaction à l'aire en section transversale interne de la zone de transition est compris entre environ 1,1 et 16.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression manométrique dans la zone de combustion est d'au moins 202 millibars et la charge alimentaire d'hydrocarbure est un liquide et est injectée sous la forme de courants cohérents non préatomisés, du pourtour externe du courant de gaz chauds de combustion, vers l'intérieur, dans une direction sensiblement radiale à l'écoulement du courant
de gaz chauds de combustion.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la pression manométrique dans la
zone de combustion est d'au moins 338 millibars.
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