JP2931117B2 - Apparatus and method for producing carbon black - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カーボンブラックを製
造するための装置および方法に関し、より詳しくは原料
油のカーボンブラックへの熱分解における外部熱量供給
源として液状油、特に重質油を用いた場合に、容易に燃
焼の完結できる燃料油噴霧バーナーおよびこれを設置す
るに適した製造炉、さらにはその操業方法に係るもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for producing carbon black, and more particularly, to the use of liquid oil, particularly heavy oil, as an external heat source in the pyrolysis of raw oil to carbon black. The present invention relates to a fuel oil spray burner capable of easily completing combustion in a case where the burner is used, a manufacturing furnace suitable for installing the burner, and a method of operating the burner.

【０００２】[0002]

【従来技術】ファーネス法によるカーボンブラックは、
耐火物でライニングされた空間内において、ガス状もし
くは液状燃料を酸素含有ガス（通常は空気）により燃焼
させ、発生した高温の熱ガス流中に炭素質の原料油を導
入してこれを熱分解させて生産される。このとき、各種
の操作条件、例えば原料油の導入量や導入位置、酸素含
有ガスおよび／または燃料の導入量や導入位置、急冷位
置、反応炉の内径などを適宜調節することにより、各種
品位のカーボンブラツクを生産することができるので、
現在ではほとんどがこのファーネス法により生産されて
いる。2. Description of the Related Art Carbon black obtained by the furnace method is:
In a refractory-lined space, a gaseous or liquid fuel is burned with an oxygen-containing gas (usually air), and a carbonaceous feedstock is introduced into the generated hot gas stream and pyrolyzed. Produced. At this time, by appropriately adjusting various operating conditions, for example, the introduction amount and introduction position of the feed oil, the introduction amount and introduction position of the oxygen-containing gas and / or the fuel, the quenching position, the inner diameter of the reaction furnace, etc. Because it can produce carbon black,
Most are now produced by this furnace method.

【０００３】カーボンブラツクの用途としては、ゴムの
補強剤、着色剤、乾電池配合剤などの多くの種類がある
が、その90％程度はゴム補強剤として使用されている。There are many types of carbon blacks, such as rubber reinforcing agents, coloring agents, dry cell compounding agents, etc., and about 90% of them are used as rubber reinforcing agents.

【０００４】近年、補強剤として用いられている主な用
途であるタイヤ工業において、転がり抵抗低下（低燃
費）や発熱性改良などの要求が強まり、主原料であるゴ
ム自体の改良とともにその充填補強剤であるカーボンブ
ラックの改良も進んできている。すなわち、従来までの
比表面積やストラクチャーというマクロ的視点からでは
なく、粒子径や凝集体（アグリゲート）の大きさ、分布
などのミクロ的な物性の制御が必要となっている。した
がって、これらのミクロ的な制御が容易にできる反応炉
の開発が重要となっている。[0004] In recent years, in the tire industry, which is a main application used as a reinforcing agent, demands for reduction of rolling resistance (low fuel consumption) and improvement of heat generation are increasing. The improvement of carbon black, which is an agent, is also progressing. That is, instead of the conventional macroscopic viewpoint of specific surface area and structure, it is necessary to control microscopic physical properties such as particle diameter and size and distribution of aggregates (aggregates). Therefore, it is important to develop a reactor capable of easily controlling these microscopic controls.

【０００５】また、原料油の熱分解により生成されるカ
ーボンブラックの収率を上げるとともに、燃焼ガスのも
つ熱的エネルギーを有効に利用できる反応炉も望まれて
いる。上述の問題点を解消するために、主として反応炉
の形状、操作方法などについて多くの技術（特許）が公
開されている。There is also a demand for a reactor capable of increasing the yield of carbon black produced by thermal decomposition of a feedstock oil and effectively utilizing the thermal energy of combustion gas. In order to solve the above-mentioned problems, many techniques (patents) have been disclosed mainly regarding the shape and operation method of a reactor.

【０００６】カーボンブラツクを製造する場合、その原
料としては芳香族性が高く、カーボンブラックに転換し
易い重質油、例えばクレオソート油やエチレンボトム油
などが用いられているが、それでもなお原料油を熱分解
させてカーボンブラックを生産するためには外部からの
熱分解用の高温ガスが必要となる。この高温ガスは、酸
素含有ガス（通常は空気）と燃料との酸化反応により生
成されるが、燃料としてはガス状としては天然ガス、水
性ガス、石炭ガス、液状としては各種重油、ケロシン、
重質油などが用いられている。When carbon black is produced, heavy oils having a high aromaticity and easily converted to carbon black, such as creosote oil and ethylene bottom oil, are used as raw materials. In order to produce carbon black by thermally decomposing, a high-temperature gas for thermal decomposition from outside is required. The high-temperature gas is generated by an oxidation reaction between an oxygen-containing gas (usually air) and a fuel, and the fuel is a natural gas, a water gas, a coal gas as a gas, and various heavy oils, kerosene, and a liquid as a fuel.
Heavy oil and the like are used.

【０００７】カーボンブラック原料油の熱分解に必要な
高温ガスは、燃料の燃焼（酸化）反応により生成される
が、使用する燃料の炭素・水素組成で酸化剤（通常は空
気）の要求量は異なってくる。すなわち、水素／炭素比
が大きい（通常４〜2.5）ガス状燃料に比較して、これ
が小さい（通常1.5〜0.75）液状燃料を用いた方が、同
じ二酸化炭素発生量で比べた場合に導入する酸化剤の量
が減少し、また発生する水蒸気の量も減少することにな
り、ファーネス内での燃焼ガスの圧力は低下する方向に
ある。一方、ガス状燃料と液状燃料の両者を、同じ化学
量論的酸素要求量（燃料を完全燃焼させるのに必要な科
学的理論量）の過剰率、例えば50％過剰率（化学量論量
の150％）で燃焼させたときに、液状燃料の方がガス状
燃料よりも高温となることが熱力学的に計算することが
でき、また実際の燃焼反応においてもこの現象が確かめ
られた。このことは、同一の酸素過剰率で燃焼させたと
き、カーボンブラック生成用原料油の熱分解に用いられ
る熱量は液状燃料の方が大きいことを意味する。結果と
して、 １． 熱分解に用いられる熱量が大きいために、同じ原
料油噴霧液滴径の場合にはカーボンブラックへの分解反
応が促進・均一化され、単位粒子径および／またはアグ
リゲート（凝集体）の分布が狭くなる傾向となる。 ２． カーボンブラックの生成過程で、カーボンブラッ
クの核の生成を促進する結果、同一の製品を製造しよう
とする場合、従来の原料油導入よりもさらに多くの原料
を追加噴霧しないとカーボンブラックの物理化学特性を
同一にすることができない。 ３． さらに、原料油の噴霧位置の温度条件と比着色力
との間には密接な関係があり、高温度になるほど比着色
力が高くなること、その結果として急冷位置を従来よも
長くする必要があって、これらの操作を実施することは
当業者にとって周知の事実であり、品質制御のためにさ
らに原料油の追加噴霧が必要となる。 このように、従来よりも燃焼温度を高くすることがで
き、かつ燃焼火炎の輝炎効果との相乗効果により生成す
るカーボンブラックの単位粒子径の分布、アグリゲート
（凝集体）のモード径（最頻度値）および／またはその
分布を小さい方向に容易に制御することができる。さら
に、従来の燃料／酸素ベース（酸素過剰率）一定を基準
とした場合、追加噴霧された原料油は、生産量の増加と
単位原料当りの収率を著しく向上させることができる。
また、この効果は液状燃料でも水素／炭素比が小さいも
のほど大きく、有利となる。前述のようにカーボンブラ
ック生産過程では液状燃料の燃焼による高温ガスの使用
が有利であることは明らかであるが、液状燃料の性状が
重質になる（水素／炭素比が小さくなる）につれて燃焼
性が悪くなるという不都合、問題点は、高温予熱空気の
採用と本発明による特殊燃焼バーナーおよびこれに適用
される炉の構造により燃焼の完結が可能となったのであ
る。[0007] The high-temperature gas required for the thermal decomposition of the carbon black feedstock is generated by the combustion (oxidation) reaction of the fuel, but the required amount of the oxidant (usually air) depends on the carbon / hydrogen composition of the fuel used. It will be different. That is, when a liquid fuel having a small hydrogen ratio (usually 1.5 to 0.75) is used as compared with a gaseous fuel having a large hydrogen / carbon ratio (normally 4 to 2.5), it is introduced when compared with the same amount of carbon dioxide generated. The amount of oxidant will decrease and the amount of water vapor generated will also decrease, and the pressure of the combustion gases in the furnace will tend to decrease. On the other hand, both gaseous and liquid fuels are converted to the same stoichiometric oxygen demand (the scientific stoichiometric amount required to completely burn the fuel), for example, a 50% excess (stoichiometric amount). It can be thermodynamically calculated that the liquid fuel has a higher temperature than the gaseous fuel when it is burned at 150%), and this phenomenon was confirmed in the actual combustion reaction. This means that when burned at the same oxygen excess rate, the amount of heat used for the thermal decomposition of the raw material oil for producing carbon black is larger in the liquid fuel. As a result: Due to the large amount of heat used for thermal decomposition, the decomposition reaction to carbon black is promoted and uniformized for the same feed oil droplet diameter, and the unit particle size and / or the distribution of aggregates are reduced. It tends to be narrow. 2. As a result of promoting the formation of carbon black nuclei in the process of producing carbon black, if the same product is to be manufactured, the physicochemical properties of carbon black must be increased by spraying more raw material than with conventional feedstock oil introduction. Cannot be the same. 3. Furthermore, there is a close relationship between the temperature conditions of the spray position of the base oil and the specific coloring power, and the higher the temperature, the higher the specific coloring power. As a result, it is necessary to make the quenching position longer than before. Performing these operations is well known to those skilled in the art, and requires additional spraying of feedstock for quality control. As described above, the combustion temperature can be made higher than before, and the distribution of the unit particle size of carbon black generated by the synergistic effect with the bright flame effect of the combustion flame, the mode diameter of the aggregate (aggregate) (maximum) Frequency value) and / or its distribution can be easily controlled in a smaller direction. Furthermore, when the conventional fuel / oxygen base (oxygen excess rate) is fixed, the additionally sprayed base oil can significantly increase the production amount and the yield per unit raw material.
Also, this effect becomes more advantageous as the hydrogen / carbon ratio becomes smaller even in liquid fuel. As described above, in the carbon black production process, it is clear that the use of high-temperature gas by combustion of a liquid fuel is advantageous, but as the properties of the liquid fuel become heavy (the hydrogen / carbon ratio decreases), the flammability increases. The problem is that the use of high-temperature preheated air and the special combustion burner according to the present invention and the structure of the furnace applied thereto enable the completion of combustion.

【０００８】[0008]

【目的】本発明の第１の目的は、前述のような液体燃料
使用のさいの燃焼性の低下、いいかえれば完全燃焼の困
難性を解消する点にある。本発明の第２の目的は、カー
ボンブラックの製造装置と製造方法において、生成する
カーボンブラック構成粒子の微粒子化、表面積の増大を
計り、また、ストラクチャーを向上させるとともに、カ
ーボンブラック粒子径およびアグリケートの均一性を向
上させ、加えて、カーボンブラック製造のさいの原料燃
焼速度の向上を計る点にある。SUMMARY OF THE INVENTION It is a first object of the present invention to reduce the flammability when using liquid fuel as described above, that is, to eliminate the difficulty of complete combustion. A second object of the present invention is to provide an apparatus and a method for producing carbon black, which measure the fineness of the carbon black constituting particles, increase the surface area, improve the structure, and improve the carbon black particle diameter and the aggregate. The purpose is to improve the uniformity and, in addition, to increase the raw material burning rate in the production of carbon black.

【０００９】[0009]

【構成】本発明の１つは、原料油を燃料油の燃焼により
発生せしめた高温ガス中に導入し、これを熱分解してカ
ーボンブラックを製造する装置において、燃料油導入管
とそれを囲む多層の酸素含有ガス導入管よりなる多重管
燃料噴霧装置を有することを特徴とするカーボンブラッ
ク製造装置に関する。A first aspect of the present invention is an apparatus for introducing a raw oil into a high-temperature gas generated by the combustion of a fuel oil and thermally decomposing the high-temperature gas to produce carbon black. The present invention relates to an apparatus for producing carbon black, comprising a multi-tube fuel spray device comprising a multilayer oxygen-containing gas inlet tube.

【００１０】より具体的には、本発明は、 （イ） 一般に円筒形状の可燃性流体導入室、前記導入
室に接続された酸素含有ガス導入管、 （ロ） 前記導入室と同軸的に設置され、かつそれより
も直径の小さい酸素含有ガス導入用円筒、 （ハ） 前記導入用円筒外周に設けられた複数の放射状
整流板、 （ニ） 燃料油導入管およびこれを多層に囲む前記燃料
油導入管よりも直径の大きい円筒状酸素含有ガス導入管
よりなる多重管燃料噴霧装置、 （ホ） 上流端が前記導入室と接続し、かつ下流側に向
かって収れんする燃焼ガス収れん室、 （ヘ） 前記収れん室の下流部にあり、複数の原料油噴
霧装置を備えた少なくとも１つの平面を有する原料油導
入室、 （ト） 前記原料油導入室下流端に接し、かつ下流端よ
りも直径の大きい円筒状の反応室、 （チ） 前記反応室に連結し、かつ挿入−引き抜き自在
の複数の急冷水圧入噴霧器を設置した反応継続兼急冷
室、 （リ） 前記反応継続兼急冷室後端部に連結された煙道
部、とからなることを特徴とする全体が耐火物で内張り
されたカーボンブラック製造装置である。More specifically, the present invention provides: (a) a generally cylindrical combustible fluid introduction chamber, an oxygen-containing gas introduction pipe connected to the introduction chamber, and (b) a coaxial installation with the introduction chamber. (C) a plurality of radial rectifying plates provided on the outer periphery of the introduction cylinder, (d) a fuel oil introduction pipe and the fuel oil surrounding the same in a multilayered manner. (E) a multi-tube fuel spray device comprising a cylindrical oxygen-containing gas inlet pipe having a diameter larger than the inlet pipe, (e) a combustion gas convergence chamber having an upstream end connected to the inlet chamber and converging toward the downstream side; A feedstock introducing chamber which is located downstream of the convergence chamber and has at least one flat surface provided with a plurality of feedstock spraying devices; and (g) is in contact with the downstream end of the feedstock introducing chamber and has a diameter larger than the downstream end. Large cylindrical reaction chamber, ( A reaction continuation and quenching chamber connected to the reaction chamber and provided with a plurality of quenching water press-in sprayers that can be inserted and withdrawn, and (l) a flue section connected to the rear end of the reaction continuation and quenching chamber. This is a carbon black manufacturing apparatus entirely lined with a refractory.

【００１１】本発明の他の１つは、原料油を燃料油の燃
焼により熱分解してカーボンブラックを製造する方法に
おいて、燃料油導入管の少なくとも噴霧口近傍を囲むよ
うに多層に酸素含有ガス導入管を配置して多層の酸素含
有ガス空間を形成せしめ、かつこの空間層の内側ほど高
温のガス層とすることを特徴とするカーボンブラックの
製造方法に関する。Another aspect of the present invention is a method for producing carbon black by thermally decomposing a feedstock oil by burning fuel oil, wherein the oxygen-containing gas is multi-layered so as to surround at least the vicinity of the spray port of the fuel oil introduction pipe. The present invention relates to a method for producing carbon black, characterized in that a multi-layer oxygen-containing gas space is formed by arranging an introduction pipe, and a gas layer having a higher temperature is formed inside the space layer.

【００１２】より具体的には、本発明は、 （イ） カーボンブラック製造炉の外部から酸素含有ガ
スを導入し、 （ロ） 少なくとも一部を第１の酸素含有ガス流として
整流板により整流して反応炉軸に対して平行に導入し、
このガス流中に別の酸素含有ガスの流れにより噴霧され
た燃料油を軸方向から導入して高温の燃料ガスを生成せ
しめ、 （ハ） 残りの酸素含有ガスは別の流れの第２の酸素含
有ガス流として炉内に導入し、 （ニ） 前記（イ）（ロ）（ハ）の工程により生成した
高温ガス流をしだいに収れんする帯域を通過せしめ、 （ホ） 収れん帯域通過後の圧縮高温ガス流中に、ほゞ
同一平面で複数の原料油噴霧器を備えた少なくとも１つ
の前記平面から反応炉軸に対してほゞ直角方向にカーボ
ンブラック原料油を導入し、 （ヘ） 前記（ハ）により生成されたカーボンブラック
熱懸濁物を拡大された帯域を通過させた後に急激に冷却
して反応を停止せしめ、 （ト） 反応停止後の懸濁物を分離・捕集してカーボン
ブラックを製造する方法において、 （チ） 燃料油導入管およびこれを多層に囲む前記燃料
油導入管よりも直径の大きい円筒状酸素含有ガス導入管
で構成された多重燃料噴霧手段により多層の酸素含有ガ
ス導入空間を形成せしめ、かつ内側になるほど高温のガ
ス体を導入すること、からなることを特徴とするカーボ
ンブラックの製造方法である。More specifically, the present invention relates to (a) introducing an oxygen-containing gas from the outside of a carbon black producing furnace, and (b) rectifying at least a part of the carbon black as a first oxygen-containing gas flow by a rectifying plate. And introduced parallel to the reactor axis,
The fuel oil sprayed by another oxygen-containing gas flow into this gas stream is introduced from the axial direction to generate a high-temperature fuel gas, and (c) the remaining oxygen-containing gas is separated from the second oxygen gas in another flow. (D) passing the high-temperature gas stream generated in the steps (a), (b), and (c) gradually through a zone that converges, and (e) compression after passing through the converging zone. Introducing carbon black feedstock into the hot gas stream from at least one of said flat surfaces provided with a plurality of feedstock sprayers in a direction substantially perpendicular to the reactor axis; The hot suspension of carbon black produced in (1) is passed through the expanded zone and then cooled rapidly to stop the reaction. (G) The suspension after the termination of the reaction is separated and collected to remove carbon black. In the method of manufacturing A multi-layer oxygen-containing gas introduction space is formed by a multiple fuel spraying means constituted by a fuel oil introduction pipe and a cylindrical oxygen-containing gas introduction pipe having a diameter larger than that of the fuel oil introduction pipe surrounding the fuel oil introduction pipe in a multilayer manner, and the inside thereof is formed. A method of producing a carbon black characterized by introducing a gaseous substance having a temperature as high as possible.

【００１３】液状燃料に近い酸素含有ガス導入管に高
温、望ましくは200℃以上、より好ましくは300℃以上で
あり、かつ高圧、望ましくは１ｋｇ／ｃｍ²以上、より
好ましくは２ｋｇ／ｃｍ²以上の酸素含有ガスを導入す
ることにより、液状燃焼の燃焼速度を上げることがてき
るとともに、従来は50％あるいはそれ以上の化学量論量
の酸素ガスが存在しないと燃焼反応が完結しなかった液
状燃料の燃焼において、ほぼ化学量論的要求酸素量と等
しい第１の整流酸素含有ガスの導入により燃焼を完結で
きる。この高温・高圧の酸素含有ガスの導入は、圧力の
付加により燃料油にせん断力を与えて微粒化するととも
に、高温化による相乗効果により燃焼速度を向上させる
ことが可能となったものと考えられる。ここで、第１の
整流酸素含有ガスとは、整流板を通過して酸素含有ガス
導入用円筒を通る流れをさし、第２の酸素含有ガスとは
前記円筒内を経ないでその外部から収れん帯域に導入さ
れるものをいう。第２の酸素含有ガス流は、おもに反応
炉壁の保護用として導入されるが、その導入量は第１の
流れの５〜30％とするのが望ましい。燃焼ガス収れん室
の収れん角度は原料油の性状により異なるが５〜30度、
より望ましくは５〜10度とする。30度を越える収れん角
度では、燃焼ガス流の均一な収れんが困難となって流れ
に乱れが生じ、また５度を下回った場合にはその収れん
の効果が小さくなるので望ましくない。また、原料油導
入室の下流端と反応室の直径の比は、製造されるカーボ
ンブラックの性状、特にストラクチャーや凝集体の分布
・大きさに大きな影響を与えるので、カーボンブラック
の性状に合致させた比を選択する必要がある。例えば、
比があまり大きくない1.2〜2.5とした場合には凝集体の
分布・大きさは小さい側に移動し、逆に2.5〜6.0と大き
くした場合でのそれらは大きい側に移行する。The oxygen-containing gas introduction pipe close to the liquid fuel has a high temperature, preferably 200 ° C. or more, more preferably 300 ° C. or more, and a high pressure, preferably 1 kg / cm ² or more, more preferably 2 kg / cm ² or more. By introducing an oxygen-containing gas, the combustion speed of liquid combustion can be increased, and in the past, the combustion reaction would not be completed without the presence of 50% or more stoichiometric oxygen gas. The combustion can be completed by introducing the first rectified oxygen-containing gas which is substantially equal to the stoichiometric oxygen demand. It is considered that the introduction of the high-temperature and high-pressure oxygen-containing gas has made it possible to apply a pressure to apply a shear force to the fuel oil to atomize the fuel oil, and to improve the combustion speed by a synergistic effect of the high temperature. . Here, the first rectified oxygen-containing gas refers to a flow that passes through the rectifying plate and passes through the oxygen-containing gas introduction cylinder, and the second oxygen-containing gas flows from outside without passing through the cylinder. Refers to what is introduced into the convergence band. The second oxygen-containing gas stream is introduced mainly for the purpose of protecting the reactor wall, and its introduction amount is desirably 5 to 30% of the first stream. The convergence angle of the combustion gas convection chamber varies depending on the properties of the feedstock, but is 5 to 30 degrees.
More preferably, it is set to 5 to 10 degrees. At a convergence angle exceeding 30 degrees, uniform convergence of the combustion gas flow becomes difficult, resulting in turbulence in the flow. When the convergence angle falls below 5 degrees, the effect of the convergence becomes undesirably small. Also, the ratio of the diameter of the downstream end of the feedstock introduction chamber to the diameter of the reaction chamber greatly affects the properties of the carbon black to be produced, especially the distribution and size of the structure and aggregates. Ratio must be selected. For example,
When the ratio is set to 1.2 to 2.5, which is not so large, the distribution and size of the aggregates move to the small side, and when the ratio is increased to 2.5 to 6.0, they move to the large side.

【００１４】本発明のカーボンブラツク製造装置の特徴
の一つとして、ハード系（トレッド用）カーボンブラッ
クばかりではなく、ほぼ同様構成で内径などの寸法を変
更することによりソフト系（カーカス用）カーボンブラ
ックも製造できることがあげられる。ソフト系カーボン
ブラックの製造装置では、反応室の上流側に、高温燃焼
ガスおよび／または酸素含有ガスを導入する導入管を少
なくとも１個設置するのが望ましい。前記「ほゞ同一平
面」とは反応軸に対して90°の軸（垂直軸）を中心にし
て±20°以内の平面を意味している。One of the features of the carbon black manufacturing apparatus of the present invention is not only the hard carbon black (for tread) but also the soft carbon black (for carcass) by changing the dimensions such as the inner diameter in substantially the same configuration. Can also be produced. In the apparatus for producing a soft carbon black, it is desirable to provide at least one inlet pipe for introducing a high-temperature combustion gas and / or an oxygen-containing gas upstream of the reaction chamber. The above “substantially flush plane” means a plane within ± 20 ° around an axis 90 ° (vertical axis) with respect to the reaction axis.

【００１５】[0015]

【実施例】次に、添付の図面によりさらに詳しく説明す
る。 図１は本発明の実施に適切な一例の装置の縦断正面図で
あり、図２は図１のＡ−Ａ矢視における断面図である。 図３は、図１の前頭部および燃料導入装置を示す部分拡
大図であり、図４は図３のＢ−Ｂ矢視における断面図で
ある。 図５および図６は、本発明の製造装置の他の実施態様を
示したものである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG. 1 is a longitudinal sectional front view of an example of an apparatus suitable for carrying out the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. FIG. 3 is a partially enlarged view showing the forehead and the fuel introduction device of FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. FIGS. 5 and 6 show another embodiment of the manufacturing apparatus of the present invention.

【００１６】図１および図２の軸方向流を用いたカーボ
ンブラック反応装置１の上流端には円筒形状の可燃性流
体導入室２があり、この導入室２の外部には燃焼保持用
酸素含有ガス導入管３が接続されている。導入室２の内
側には、同軸的にかつ下流端が一致してそれよりも長さ
の短い酸素含有ガス導入用円筒４があり、円筒４の外周
には酸素含有ガスの流動を整流するための整流板５が設
置されている。導入室２および円筒４の中心軸には空間
６中に多重管燃料油噴霧装置７が備えられており、この
装置は図３（ａ）〜（ｃ）に示すように燃料油噴霧チッ
プ71、燃料油導入管72、導入管72を囲むように２つの酸
素含有ガス導入管73および74から構成されている。この
２つの酸素含有ガス導入管73および74は、それぞれ導管
75および76により外部と連結されており、導管75からは
導管76からはいる酸素含有ガスよりも高圧かつ高温のガ
ス体が導入される。At the upstream end of the carbon black reactor 1 using the axial flow shown in FIGS. 1 and 2, a cylindrical combustible fluid introduction chamber 2 is provided. The gas introduction pipe 3 is connected. Inside the introduction chamber 2, there is a cylinder 4 for introducing an oxygen-containing gas which is coaxial and whose downstream end is coincident and shorter than that, and the outer periphery of the cylinder 4 is for rectifying the flow of the oxygen-containing gas. Is provided. A multi-tube fuel oil spray device 7 is provided in the space 6 at the center axis of the introduction chamber 2 and the cylinder 4, and includes a fuel oil spray chip 71, as shown in FIGS. The fuel oil introduction pipe 72 is constituted by two oxygen-containing gas introduction pipes 73 and 74 so as to surround the introduction pipe 72. The two oxygen-containing gas introduction pipes 73 and 74 are respectively connected to conduits.
It is connected to the outside by 75 and 76, and a gas at a higher pressure and a higher temperature than the oxygen-containing gas entering from the conduit 76 is introduced from the conduit 75.

【００１７】このように、燃料油噴霧装置７を２重の酸
素含有ガス導入管で取り囲み、かつ外側よりも内側に高
圧・高温の酸素含有ガスを導入することにより、燃料油
として原料油と同様の重質油を使用した場合においても
反応速度を上げることができ、またほぼ化学量論量の整
流された第１の酸素含有ガスにより効率よく高温燃焼ガ
ス流を生成することができる。さらに、外周部から導入
される低圧・低温の酸素含有ガスは、噴霧装置を冷却す
るとともに、噴霧チップ71から噴霧される噴霧パター
ン、広がり角度を制御するとともに、軸芯を中心に噴霧
油滴を導入するために有効に作用する。前記燃料油の噴
霧角度は、通常の状態（外部からの影響のない状態）で
60〜90度とするのが望ましい。60度を下回った場合に
は、液状燃料の微粒化が進んでいないために完全燃焼が
なされないおそれがあり、また90度を上回ると噴霧油滴
がバーナータイルに接触するので好ましくない。As described above, the fuel oil spraying device 7 is surrounded by the double oxygen-containing gas introduction pipe, and the high-pressure and high-temperature oxygen-containing gas is introduced into the inside from the outside, so that the fuel oil becomes the same as the feed oil. When the heavy oil is used, the reaction rate can be increased, and a high-temperature combustion gas stream can be efficiently generated by the substantially stoichiometric rectified first oxygen-containing gas. Further, the low-pressure, low-temperature oxygen-containing gas introduced from the outer periphery cools the spray device, controls the spray pattern sprayed from the spray tip 71, the spread angle, and sprays the oil droplets around the axis. It works effectively to introduce. The spray angle of the fuel oil is in a normal state (with no external influence).
It is desirable to be 60 to 90 degrees. If the temperature is lower than 60 degrees, there is a possibility that the liquid fuel is not atomized, so that complete combustion may not be performed. If the temperature is higher than 90 degrees, the spray oil droplets contact the burner tiles, which is not preferable.

【００１８】図４は図３のＢ−Ｂ矢視による縦断面図で
あり、円筒４の外周上に整流板５が放射状に設置されて
いる。この整流板５は等角度で設置するのが望ましく、
その数は図４では12枚となっているが、10〜20枚程度が
適当である。この整流板は、燃焼室に供給される酸素含
有ガスを燃焼室の軸芯に対して均一な流れとして形成さ
せ、液状燃料の油滴の炉壁への衝突防止も兼ねている。FIG. 4 is a longitudinal sectional view taken along the line BB of FIG. 3, and a rectifying plate 5 is radially installed on the outer periphery of the cylinder 4. This current plate 5 is desirably installed at an equal angle.
The number is 12 in FIG. 4, but about 10 to 20 is appropriate. The current plate forms the oxygen-containing gas supplied to the combustion chamber as a uniform flow with respect to the axis of the combustion chamber, and also serves to prevent the oil droplets of the liquid fuel from colliding with the furnace wall.

【００１９】可燃性流体導入室２に導入された酸素含有
ガスは、導入用円筒４の外側から整流板５により整流さ
れて円筒４の内側に導入されるが、このとき整流板５の
上部をとりまくリング51により酸素含有ガスの流れを定
めることにより整流効果を上げるのが望ましい。導入室
２の下流端には、導入室下流端と一致し、かつ下流側に
向かって収れんする収れん室８が接続されている。この
収れん室８の上流端の近傍には、ドーナツ状のバーナー
タイル９が設置され、これは燃料油の燃焼における保炎
効果をもっている。The oxygen-containing gas introduced into the flammable fluid introduction chamber 2 is rectified from the outside of the introduction cylinder 4 by the rectifying plate 5 and is introduced into the cylinder 4. It is desirable to increase the rectifying effect by defining the flow of the oxygen-containing gas by the surrounding ring 51. A convergence chamber 8 that matches the downstream end of the introduction chamber and converges downstream is connected to the downstream end of the introduction chamber 2. In the vicinity of the upstream end of the convergence chamber 8, a donut-shaped burner tile 9 is installed, which has a flame holding effect in the combustion of fuel oil.

【００２０】収れん室８の下流端には、同一平面領域内
で複数の原料油噴霧装置10を備えた少なくとも１つの平
面領域を有する原料油導入室11となっている。この収れ
ん室８は、収れん角度が中心軸との平行線に対して５〜
30度、好ましくは５〜10度の構成とするのが望ましい。
前記原料油導入室11での平面領域の数は１〜６個とする
のが望ましく、使用される平面領域の数および位置は生
産されるカーボンブラックの品種、品位などにより適宜
選択される。At the downstream end of the convergence chamber 8, there is a feed oil introduction chamber 11 having at least one flat area provided with a plurality of feed oil spray devices 10 in the same plane area. The convergence angle of the convergence chamber 8 is 5 to a line parallel to the central axis.
It is desirable to have a configuration of 30 degrees, preferably 5 to 10 degrees.
The number of plane regions in the feedstock introduction chamber 11 is desirably 1 to 6, and the number and position of the plane regions to be used are appropriately selected according to the type and quality of the carbon black to be produced.

【００２１】原料油導入室11の下流端に一致させて、こ
れよりも直径の大きい反応室12が連結されており、こう
した連結構造を取ることにより燃焼ガスの最大速度に達
する以前で原料油が導入されることになる。この反応室
12の下流側には室内に挿入−引き抜き自在の構造とした
複数の急冷水圧入噴霧装置ａ〜ｈが設置された反応継続
兼急冷室13が接続されている。A reaction chamber 12 having a larger diameter is connected so as to coincide with the downstream end of the feed oil introduction chamber 11, and by adopting such a connection structure, the feed oil is supplied before the maximum velocity of the combustion gas is reached. Will be introduced. This reaction chamber
A reaction continuation and quenching chamber 13 having a plurality of quench water press-in spray devices a to h having a structure capable of being inserted into and withdrawn from the chamber is connected to the downstream side of 12.

【００２２】原料油導入室11の下流端の直径と反応室12
の直径の比は、生産されるカーボンブラックの品位、特
にストラクチャーや凝集体の大きさ、分布に大きな影響
を与えるので、要求される品位により適宜選択される。The diameter of the downstream end of the feedstock introduction chamber 11 and the reaction chamber 12
The diameter ratio greatly affects the quality of the carbon black to be produced, particularly the size and distribution of structures and aggregates, and is appropriately selected depending on the required quality.

【００２３】凝集体分布の狭いカーボンブラックの場合
ではこの比は小さくするのが望ましく、1.1〜2.5とする
のが好適である。逆に、広い分布とする場合には大きく
するのが望ましく、2.5〜6.0とするのが好適である。In the case of carbon black having a narrow aggregate distribution, this ratio is desirably small, and is preferably 1.1 to 2.5. Conversely, in the case of a wide distribution, it is desirable to increase the value, and it is preferable to set the value to 2.5 to 6.0.

【００２４】また、図５に示したように反応室12の上流
側に別の収れん帯域を定める部材14を備える製造装置も
他の実施態様である。この別の収れん帯域の設置は、高
温ガス流中に導入された原料油が分解され、カーボンブ
ラック凝集体を構成する粒子が形成されるが、この粒子
が融着によって凝集体を形成する効果を上げようという
技術思想からでたものである。この設置により、粒子径
および凝集体をより一層容易に制御することが可能とな
る。異なる収れん部を定める手段としての別の収れん帯
域14は、反応室14の上流端よりも下流側から収れんさせ
て形成するのが望ましく、その開始点は反応室直径の0.
2〜1.0倍とするのがさらに好ましい。また、収れん帯域
14の最狭部の直径はカーボンブラックの物理化学特性に
より決定されるが、収れん帯域８の最狭部直径の1.0〜
1.5倍とするのが望ましい。Further, as shown in FIG. 5, a manufacturing apparatus having a member 14 for defining another convergence zone on the upstream side of the reaction chamber 12 is another embodiment. The installation of this another convergence zone decomposes the feedstock oil introduced into the high-temperature gas stream and forms particles constituting the carbon black aggregate, which has the effect of forming an aggregate by fusion. It came out of the technical idea of raising it. This arrangement makes it possible to more easily control the particle size and the aggregate. Another convergence zone 14 as a means for defining a different convergence section is desirably formed by converging from the downstream side of the upstream end of the reaction chamber 14, and its starting point is 0.
More preferably, it is 2 to 1.0 times. Also, the convergence band
The diameter of the narrowest part of 14 is determined by the physicochemical properties of carbon black,
Desirably 1.5 times.

【００２５】さらには、図６はほぼ同様の軸方向流を用
いたカーボンブラック製造装置においてソフト系のカー
ボンブラックの製造に適した一例の実施態様を示したも
のであり、反応室12の上流側に別の燃料および／または
酸素含有ガス導入管15が設置されている。この導入管15
の設置は、カーボンブラックの生成反応が比較的遅いソ
フト系カーボンブラックにおいて特に重要であり、その
品質の調整やコークス堆積防止などに有効である。導入
方向は反応室中心軸に対して接線方向、垂直方向のいず
れでもよい。この導管15の設置は、ハード系カーボンブ
ラックの製造においては必ずしも必要ではない。FIG. 6 shows an embodiment suitable for producing soft carbon black in a carbon black producing apparatus using substantially the same axial flow. In addition, another fuel and / or oxygen-containing gas introduction pipe 15 is provided. This introduction pipe 15
Is particularly important for a soft carbon black whose carbon black formation reaction is relatively slow, and is effective for adjusting the quality and preventing coke deposition. The introduction direction may be either a tangential direction or a direction perpendicular to the central axis of the reaction chamber. The installation of the conduit 15 is not always necessary in the production of hard carbon black.

【００２６】[0026]

【製造例】製造例１ 図１、図２、図３および図４に示したと同様の製造装置
を用いて、ＳＡＦ、ＩＳＡＦおよびＨＡＦカーボンブラ
ックを製造した。この製造装置の各構成部の寸法は次の
通りとした。 可燃性流体導入室２ 内径 ４５０mmφ 長さ ４００mm 酸素含有ガス導入管３ 長辺 ４００mm 短辺 １００mm 酸素含有ガス導入用円筒４ 内径 ２５０mmφ 長さ ３００mm 収れん室８ 上流端内径 ３７０mmφ 下流端内径 ８０mmφ 長さ １６００mm 角度 ５.３° 燃料油導入装置 燃料油導入管72の内径 ７mmφ 高圧・高温空気導入導管73の内径 １３mmφ 空気温度 ３００℃ 空気圧力 ３Kg/cm² 低圧・低温空気導入導管74の内径 ２２mmφ 空気温度 ６０℃ 空気圧力 ０.５Kg/cm² 反応室12 内径 １４０mmφManufacturing Example 1 Manufacturing apparatus similar to that shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4.
Using SAF, ISAF and HAF carbon bras
Was manufactured. The dimensions of each component of this manufacturing equipment are as follows:
As expected. Flammable fluid introduction chamber 2 Inner diameter 450mmφ Length 400mm Oxygen-containing gas introduction pipe 3 Long side 400mm Short side 100mm Oxygen-containing gas introduction cylinder 4 Inner diameter 250mmφ Length 300mm Convergence chamber 8 Upstream inner diameter 370mmφ Downstream inner diameter 80mmφ Length 1600mm Angle 5.3 ° Fuel oil introduction device Inner diameter of fuel oil introduction pipe 72 7mmφ Inner diameter of high pressure / high temperature air introduction pipe 73 13mmφ Air temperature 300 ° C Air pressure 3Kg / cm^Two  Inner diameter of low pressure / low temperature air introduction conduit 74 22mmφ Air temperature 60 ° C Air pressure 0.5Kg / cm^Two  Reaction chamber 12 Inner diameter 140mmφ

【００２７】また、反応継続急速冷却室13内でのａ〜ｈ
の冷却水噴霧装置は、実開昭58-140147号公報（出願
人：旭カーボン株式会社）に開示されていると同様構造
のものを取り付けた。原料油および燃料油としては、表
１に示した通りの性状および組成を有するものを使用し
た。Also, a to h in the reaction continuation rapid cooling chamber 13
The cooling water spraying device of No. 58-140147 (applicant: Asahi Carbon Co., Ltd.) has the same structure as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-140147. As the feedstock oil and fuel oil, those having properties and compositions as shown in Table 1 were used.

【００２８】[0028]

【表１】 [Table 1]

【００２９】カーボンブラック製造装置は表２に示した
ように操作し、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ級およびＨＡＦ級カー
ボンブラックを製造した。これと同時に、このときのカ
ーボンブラックの物理化学特性についても示した。The carbon black producing apparatus was operated as shown in Table 2 to produce SAF, ISAF grade and HAF grade carbon black. At the same time, the physicochemical properties of carbon black at this time are also shown.

【００３０】[0030]

【表２】 [Table 2]

【表３】 [Table 3]

【表４】 [Table 4]

【表５】 [Table 5]

【００３１】製造例２ 反応室前半部に図５に示したと同様構造の別の収れん部
（最狭部内径84mmφ、収れん部長さ160mm、収れん角度1
0°、反応室上流端から収れん開始部までの長さ50mm)を
設置した他は実施例１のＲｕｎ No.１の製造装置および
操作条件でＳＡＦ級カーボンブラックを製造した。得ら
れたカーボンブラックの物理化学特性は、ＩＡ 146mg／
ｇ、ＤＢＰＡ 128ml／100ｇ、比着色力 127、Ｄｓｔモ
ード径77nm、ｓ 0.132となり、ＤＢＰＡが上がり、アグ
リゲート（凝集体）のモード径が小さくなって分布も狭
くなった。Production Example 2 In the first half of the reaction chamber, another converging portion having the same structure as that shown in FIG. 5 (the inner diameter of the narrowest portion is 84 mmφ, the length of the converging portion is 160 mm, and the converging angle is 1)
SAF grade carbon black was produced using the production apparatus and operating conditions of Run No. 1 of Example 1 except that a 0 °, 50 mm length from the upstream end of the reaction chamber to the start of convergence was installed. The physicochemical properties of the obtained carbon black were IA 146 mg /
g, DBPA 128 ml / 100 g, specific coloring power 127, Dst mode diameter 77 nm, s 0.132, DBPA increased, the mode diameter of aggregates (aggregates) decreased, and the distribution narrowed.

【００３２】製造例３ 製造例１−４の操作条件において、燃料油噴霧装置をと
りまく二重の空気導管の両方に６０℃、０．５ｋｇ／ｃ
ｍ²の低温・低圧空気を導入した以外は同一の条件でＨ
ＡＦ級カーボンブラック（Ｎ３５１級）を製造した。こ
のときのカーボンブラックの物理化学特性は、ＩＡ ６
６ｍｇ／ｇ、ＤＢＰＡ １２２ｍｌ／１００ｇ、比着色
力 １００、Ｄｓｔモード径 １３８ｎｍ、ｓ ０．１
４０となり、ＩＡおよび比着色力で多少低下する傾向が
みられ、アグリゲート（凝集体）の分布も少し広がっ
た。これは、内側導入空気の温度および圧力が低下した
ために、燃料油の噴霧効率が低下して製造例１−４の場
合よりも微粒化しにくく、これにより燃料速度が多少遅
くなったためと考えられ、内側には高温・高圧の空気を
導入するのがより望ましい。 比較例１（製造例１−４に対応するＮ３５１級のカーボ
ンブラックの製造） 製造例１−４の製造条件において、燃料油導入管をとり
まく内側の空気導入管を外した構造とし、他の条件は同
一として（導入空気は６０℃、０．５ｋｇ／ｃｍ²を使
用）ＨＡＦ級カーボンブラック（Ｎ３５１級）を製造し
た。このときのカーボンブラックの物理化学特性は、Ｉ
Ａ ６１ｍｇ／ｇ、ＤＢＰＡ １１７ｍｌ／１００ｇ、
比着色力 ９６、Ｄｓｔモード径 １３８ｎｍ、ｓ０．
１５８となり、Ｄｓｔモード径では大きな変化はない
が、ＩＡ、ＤＢＰＡおよび比着色力においてかなりの低
下があり、またアグリゲート（凝集体）の分布は大きく
広がった。このときの製造条件およびカーボンブラック
の物理化学特性についても表６〜７に示した。このカー
ボンブラックの物理化学特性での変化（低下）は、製造
例１−４では収斂室上流端から１２００ｍｍ下流の室内
温度が１７９５℃であり、その下流点でもほぼ温度変化
がないことからこの時点で燃料油の燃焼反応は完結して
いる（製造例３でも１３００ｍｍの点では完結してい
る）のに対して、本比較例では１２００ｍｍの点では１
７００℃と大きく低下し、しかも原料油導入点の直前の
１３００ｍｍの点でも１７５０℃と実施例１−４および
３の最高温度には達していない。このため、原料油導入
点（上流端から１３５０ｍｍ）において、比較例１の製
造条件では燃料油の燃焼反応とカーボンブラックの形成
反応の両者の同時進行が行われて均一反応が形成され
ず、カーボンブラックの物理化学特性に影響を与えたこ
とから生じたものである。Production Example 3 Under the operating conditions of Production Example 1-4, both of the double air conduits surrounding the fuel oil spraying device were connected at 60 ° C. and 0.5 kg / c.
H 2 under the same conditions except that m ² low-temperature, low-pressure air was introduced.
AF grade carbon black (N351 grade) was produced. The physicochemical properties of the carbon black at this time were IA 6
6 mg / g, DBPA 122 ml / 100 g, specific coloring power 100, Dst mode diameter 138 nm, s 0.1
It was found to be 40, indicating that the IA and the specific coloring power tended to slightly decrease, and the distribution of aggregates (aggregates) was slightly widened. This is considered to be because the temperature and pressure of the inner introduced air were reduced, so that the spray efficiency of the fuel oil was reduced and the atomization was less likely to be performed than in the case of Production Example 1-4, thereby slightly lowering the fuel speed. It is more desirable to introduce high-temperature and high-pressure air inside. Comparative Example 1 (Production of N351-grade carbon black corresponding to Production Example 1-4) Under the production conditions of Production Example 1-4, the structure was such that the inner air introduction pipe surrounding the fuel oil introduction pipe was removed, and other conditions were adopted. (Introduced air at 60 ° C., 0.5 kg / cm ² ) to produce HAF grade carbon black (N351 grade). The physicochemical properties of the carbon black at this time are I
A 61 mg / g, DBPA 117 ml / 100 g,
Specific coloring power 96, Dst mode diameter 138 nm, s0.
158, while there was no significant change in the Dst mode diameter, but there was a considerable decrease in IA, DBPA and specific coloring power, and the distribution of aggregates (aggregates) was greatly widened. The production conditions and physicochemical properties of carbon black at this time are also shown in Tables 6 and 7. This change (decrease) in the physicochemical properties of the carbon black is due to the fact that, in Production Example 1-4, the room temperature 1200 mm downstream from the upstream end of the converging chamber is 1795 ° C., and there is almost no temperature change even at the downstream point. The combustion reaction of the fuel oil was completed at the point of 1,300 mm in Production Example 3, whereas it was 1 at the point of 1,200 mm in the comparative example.
The temperature dropped significantly to 700 ° C., and even at a point of 1300 mm immediately before the feedstock introduction point, it did not reach 1750 ° C., the maximum temperature of Examples 1-4 and 3. For this reason, at the feedstock introduction point (1350 mm from the upstream end), under the production conditions of Comparative Example 1, both the combustion reaction of the fuel oil and the reaction of forming carbon black proceed simultaneously, and a uniform reaction is not formed. This is caused by affecting the physicochemical properties of black.

【表６】 [Table 6]

【表７】 表３、５、７のカーボンブラック物性の変化およびその
影響について、同一のＮ３５１級カーボンブラックの製
造にかかる製造例１−４の比較例１とを対比して本発明
の優位性を説明する。 １）沃素吸着量（ＩＡ） カーボンブラックの基本特性の一つである表面積（また
は粒子径）を評価するものであり、ＪＩＳ Ｋ６２２１
−１９８２にしたがって測定される。表面積が大きくな
る（粒子径が小さくなる）につれて、配合ゴムの物性、
特に補強特性、耐摩耗性、は向上する。したがって、実
施例１−４のＩＡが６６ｍｇ／ｇであるのに対して、比
較例１では６１ｍｇ／ｇと５ポイントも低下しているこ
とは、補強性、耐摩耗性が重要な要求性能であるＨＡＦ
（高耐摩耗性、High Abrasion Furnace）級カーボンブ
ラックにおいては致命的な性能低下をもたらすものであ
る。 ２）ＤＢＰ吸収量（ＤＢＰＡ） もう一つの基本特性であり、カーボンブラックの構成粒
子のつながり度合を示す指標である。ストラクチャーが
大きくなる（つながり度合が大きくなる）につれて、前
述のＩＡほどには補強性、耐摩耗性への影響は少ない
が、ゴム配合時での押出特性、粘度などに大きな影響を
与える。製造例１−４のＤＢＰＡが１２３ｍｌ／１００
ｇであるのに対して、比較例１では１１７ｍｌ／１００
ｇと６ポイント低下しているが、この変化は配合ゴムに
押出速度、押出膨張、粘度などで明らかな物性変化をも
たらすものである。 ３）比着色力 カーボンブラックの比着色力は、表面積、ＤＢＰＡ、ア
グリゲート分布などの要素により影響を受け、上がる要
素としては表面積大、ＤＢＰＡ小、アグリゲート分布狭
となる方向にある。比着色力は主に補強性、耐摩耗性に
関連しており、製造例１−４に対して比較例１では５ポ
イントの低下がみられるが、この差はＩＡの場合と同様
にＨＡＦ級カーボンブラックでは容認できない低下であ
る。 ４）アグリゲート特性 アグリゲートとは、ゴム中に配合された場合にそのマト
リックスに分散されている最小単位を表わし、その分布
を測定したときの最頻度値がＤｓｔモード径、その分布
状態を示す指標がｓ（広くなるとその数値は大きくな
る）である。Ｄｓｔモード径およびｓが小さくなるにつ
れて補強性、耐摩耗性は向上する。製造例１−４と比較
例１を対比すると、Ｄｓｔモード径についてはほぼ等し
い数値となっているが、その分布を示すｓにおいては
０．１３５に対して０．１５８と分布が広がっている。
この差は、配合ゴムの補強性、耐摩耗性の低下をもたら
す 比較例２（製造例１−２に対応するＩＳＡＦ級カーボン
ブラックの製造） 製造例１−２の製造条件において、比較例１と同様に内
側の空気導入管を外してここに６０℃、０．５ｋｇ／ｃ
ｍ²の空気を導入し、他の条件は同一として、ＩＳＡＦ
級カーボンブラックを製造した。 このときのカーボン
ブラックの物理化学特性は、ＩＡ １１１ｍｇ／ｇ、Ｄ
ＢＰＡ １１２ｍｌ／１００ｇ、比着色力１０９、Ｄｓ
ｔモード径 １０６ｎｍ、ｓ ０．１４０であった。これ
ら特性の変化は、比較例１におけるＨＡＦ級（Ｎ３５１
級）カーボンブラックの場合と同じように、補強性、耐
摩耗性と関連性の大きいＩＡ、比着色力が低下し、アグ
リケート分布指数Ｓは大きくなった。ちなみに、このと
きの収斂室の温度分布は燃料油の導入量が比較例１より
も多いために８００ｍｍ−１４９０℃、１２００ｍｍ−
１６８０℃、１３００ｍｍ−１７２０℃とさらに低下し
た。[Table 7] The superiority of the present invention will be described with respect to the changes in the physical properties of carbon black in Tables 3, 5 and 7 and the effects thereof, in comparison with Comparative Example 1 of Production Examples 1-4 relating to production of the same N351 grade carbon black. 1) Iodine adsorption amount (IA) This is to evaluate the surface area (or particle diameter) which is one of the basic characteristics of carbon black, according to JIS K6221.
-1982. As the surface area increases (particle diameter decreases), the physical properties of the compounded rubber,
In particular, reinforcing properties and wear resistance are improved. Therefore, while the IA of Example 1-4 was 66 mg / g, that of Comparative Example 1 was 61 mg / g, which is a decrease of 5 points, indicating that reinforcement performance and wear resistance are important performance requirements. A certain HAF
(High Abrasion Furnace) grade carbon black causes a fatal decrease in performance. 2) DBP absorption (DBPA) Another basic characteristic, which is an index indicating the degree of connection between the constituent particles of carbon black. As the structure increases (the degree of connection increases), the effect on reinforcement and abrasion resistance is less than that of the above-mentioned IA, but it has a large effect on extrusion characteristics, viscosity and the like at the time of rubber compounding. DBPA of Production Example 1-4 is 123 ml / 100
g in Comparative Example 1 was 117 ml / 100
g, which is a decrease of 6 points, but this change causes obvious changes in physical properties of the compounded rubber in terms of extrusion speed, extrusion expansion, viscosity and the like. 3) Specific Coloring Power The specific coloring power of carbon black is affected by factors such as surface area, DBPA, and aggregate distribution, and ascending factors are in the direction of large surface area, small DBPA, and narrow aggregate distribution. The specific coloring power is mainly related to the reinforcing property and the abrasion resistance. In Comparative Example 1, a decrease of 5 points is observed with respect to Production Example 1-4, but this difference is the same as in the case of IA. This is an unacceptable reduction for carbon black. 4) Aggregate properties Aggregate represents the smallest unit dispersed in the matrix when compounded in rubber, and the most frequent value when its distribution is measured indicates the Dst mode diameter and its distribution state. The index is s (the numerical value increases as the index increases). As the Dst mode diameter and s become smaller, the reinforcing property and wear resistance improve. When the production example 1-4 is compared with the comparative example 1, the Dst mode diameters are almost the same, but in s showing the distribution, the distribution is widened from 0.135 to 0.158.
This difference results in a decrease in the reinforcing property and abrasion resistance of the compounded rubber. Comparative Example 2 (Production of ISAF-grade carbon black corresponding to Production Example 1-2) Under the production conditions of Production Example 1-2, Comparative Example 1 Similarly, remove the inside air inlet pipe and put it here at 60 ° C, 0.5kg / c
introducing air m ^2, other conditions as the same, ISAF
Grade carbon black was produced. The physicochemical properties of the carbon black at this time were IA 111 mg / g, D
BPA 112ml / 100g, specific coloring power 109, Ds
The t mode diameter was 106 nm and the s was 0.140. The change in these characteristics is caused by the HAF class (N351) in Comparative Example 1.
Grade) As in the case of carbon black, the IA and the specific coloring power, which are highly relevant to the reinforcing property and the abrasion resistance, decreased, and the aggregate distribution index S increased. Incidentally, at this time, the temperature distribution of the converging chamber was 800 mm-1490 ° C. and 1200 mm
The temperature further decreased to 1680 ° C and 1300mm to 1720 ° C.

【００３３】製造例４ 図１および図２に示したと同様の装置で、次のように各
構成寸法としたソフト系カーボンブラック製造装置を作
成した（製造例１と異なる点のみを記載）。 可燃性流体導入室２ 内径 ４５０mmφ 長さ ５６０mm 収れん室８ 上流端内径 ４００mmφ 下流端内径 １００mmφ 長さ １０００mm 収れん角度 ８．５° 反応室１２ 内径 ３６０mmφ 反応室導入導管 内径 ５０mmφ 反応室上流端から 中心までの距離 ５００mmProduction Example 4 Using the same apparatus as shown in FIGS. 1 and 2, a soft carbon black production apparatus having the following structural dimensions was prepared (only the points different from Production Example 1 are described). Combustible fluid introduction chamber 2 Inside diameter 450 mmφ Length 560 mm Convergence chamber 8 Upstream end inside diameter 400 mmφ Downstream end inside diameter 100 mmφ Length 1000 mm Convergence angle 8.5 ° Reaction chamber 12 Inside diameter 360 mmφ Reaction chamber introduction conduit Inside diameter 50 mmφ From the reaction chamber upstream end to the center Distance 500mm

【００３４】この製造装置を用いて、次のような製造条
件でＦＥＦ級カーボンブラックを製造した。 Using this manufacturing apparatus, FEF grade carbon black was manufactured under the following manufacturing conditions.

【００３５】上記の条件で製造したＧＰＦ級カーボンブ
ラックの物理化学特性は、ＩＡ 43mg／ｇ、ＤＢＰＡ 12
0ml／100ｇ、比着色力 69、Ｄｓｔモード径 207nm、ｓ
0.118であった。The physicochemical properties of the GPF-grade carbon black produced under the above conditions were as follows: IA 43 mg / g, DBPA 12
0ml / 100g, specific coloring power 69, Dst mode diameter 207nm, s
It was 0.118.

【００３６】本発明によるカーボンブラックの各特性
は、次のようにして測定される。 ＤＢＰ吸油量(ＤＢＰＡ)：ＪＩＳ Ｋ 6221−1982Ａ法に
よる。 沃素吸収量（ＩＡ）：ＪＩＳ Ｋ 6221−1982による。 比着色力：ＪＩＳ Ｋ 6221−1982Ａ法による。 沈降分析によるカーボンブラック凝集体（アグリゲー
ト）サイズ分析法。 使用機器 Disk Centrifuge（Photo sedimentometer)(ＤＣＦ)(英)
Joyce Loebl社製Each characteristic of the carbon black according to the present invention is measured as follows. DBP oil absorption (DBPA): According to JIS K 6221-1982A method. Iodine absorption (IA): according to JIS K 6221-1982. Specific coloring power: According to JIS K 6221-1982A method. Carbon black aggregate (aggregate) size analysis method by sedimentation analysis. Equipment used Disk Centrifuge (Photo sedimentometer) (DCF) (UK)
Joyce Loebl

【００３７】測定法 若干の界面活性剤を加えた30％メタノール水溶液中に、
0.05〜0.1％のカーボンブラックを加え、超音波処理を
施して完全に分散せしめる。15ｖ／ｖ％グリセリン水溶
液の沈降液（スピン液）15〜25mlを注加した回転ディス
ク（disk）の回転数を8000rpmとし、上記分散液0.02〜
0.03mlを注加する。Measurement method In a 30% aqueous methanol solution to which some surfactant was added,
Add 0.05-0.1% carbon black and sonicate to completely disperse. The rotation speed of a rotating disk (disk) into which 15 to 25 ml of a settling solution (spin solution) of a 15 v / v% glycerin aqueous solution was poured was set to 8,000 rpm, and
Add 0.03 ml.

【００３８】分散液の注加と同時に記録計を動作せし
め、回転ディスクの外周近傍の一定点を沈降によって通
過するアグリゲートの量を光学的に測定して、その量を
時間に対するヒストグラムとして記録する。The recorder is operated simultaneously with the addition of the dispersion liquid, and the amount of aggregate passing through a set point near the outer periphery of the rotating disk by settling is optically measured, and the amount is recorded as a histogram with respect to time. .

【００３９】沈降時間を、下記の式（ストークスの式の
一般型）により、ストークス相当径に換算し、アグリゲ
ートのストークス相当径とその頻度のヒストグラムを得
る。The sedimentation time is converted into a Stokes equivalent diameter by the following equation (a general type of Stokes equation), and a histogram of the Stokes equivalent diameter of the aggregate and its frequency is obtained.

【数１】 式(1)において、ｄは沈降開始後の時間ｔで回転ディス
クの光学的測定点を通過するアグリゲートのストークス
相当径である。(Equation 1) In equation (1), d is the Stokes equivalent diameter of the aggregate passing through the optical measurement point of the rotating disk at time t after the start of sedimentation.

【００４０】定数Ｋは、測定時のスピン液の量、粘度及
びカーボンブラックとの密度差（カーボンブラックの真
密度を1.86ｇ／mlとする）、更に回転ディスクの回転数
によって決定せられる定数である。例えば、スピン液と
して15ｖ／ｖ％グリセリン水溶液17.5mlを用い、測定温
度20℃でディスク回転数8000rpmとした場合のＫ値は36
8.9となり、ｄはｎｍ、ｔは分で表示される。なお、上
記の条件はハード系カーボンブラックの測定において適
切なものであるが、ソフト系カーボンブラックでは若干
条件を変更して測定するのが望ましい。すなわち、スピ
ン液の種類と添加量、ディスク回転数を変更し、例えば
スピン液として２５ｖ／ｖ％グリセリン水溶液２２．５
ｍｌ、ディスク回転数を６０００ｒｐｍとしたときの測
定温度２０℃でのＫ値は７５２．０となる。The constant K is a constant determined by the amount and viscosity of the spin solution at the time of measurement, the density difference from carbon black (the true density of carbon black is 1.86 g / ml), and the rotational speed of the rotating disk. is there. For example, when 17.5 ml of a 15 v / v% glycerin aqueous solution is used as a spin solution and the disk rotation speed is 8000 rpm at a measurement temperature of 20 ° C., the K value is 36.
8.9, where d is nm and t is minutes. Although the above conditions are appropriate for the measurement of hard carbon black, it is desirable to change the conditions slightly for soft carbon black. That is, the type and addition amount of the spin solution and the number of rotations of the disk are changed, and for example, a 25 v / v% glycerin aqueous solution 22.5% is used as the spin solution.
The K value at a measurement temperature of 20 ° C. when the disk rotation speed is 6000 rpm is 752.0 ml.

【００４１】Ｄｓｔ及びｓの定義 上記測定操作によって得られるアグリゲートのストーク
ス相当径ヒストグラムにおいて、最多頻度（実際には、
光学的測定を行なっているので最大吸光度である）を与
えるストークス相当径をＤｓｔ（モード）と称し、カー
ボンブラックアグリゲートの平均的大きさの目安とす
る。Definition of Dst and s In the Stokes equivalent diameter histogram of the aggregate obtained by the above measurement operation, the most frequent (actually,
The Stokes equivalent diameter that gives the maximum absorbance since the optical measurement is performed is referred to as Dst (mode), and is a measure of the average size of the carbon black aggregate.

【００４２】また、当該ヒストグラムにおいて、Ｄｓｔ
の示す頻度（吸光度）の二分の一の頻度（吸光度）を示
し、かつＤｓｔよりも大なるストークス相当径を〔Ｄ(L
/50)〕としたとき、アグリゲートサイズ分布指数ｓは、In the histogram, Dst
The frequency (absorbance) of the frequency shown in Fig. 2 is half the frequency (absorbance), and the equivalent Stokes diameter larger than Dst is [D (L
/ 50)], the aggregate size distribution index s is

【００４３】[0043]

【数２】 で定義される。これは、比較的大きなアグリゲートの比
率に関連し、分布の大小の目安となる。(Equation 2) Is defined by This relates to a relatively large aggregate ratio and is a measure of the size of the distribution.

【００４４】以下に本発明の実施態様項を列記する。 （１） 原料油を燃料油の燃焼により発生せしめた高温
ガス中に導入し、これを熱分解してカーボンブラックを
製造する装置において、燃料油導入管とそれを囲む多層
の酸素含有ガス導入管よりなる多重管燃料噴霧装置を有
することを特徴とするカーボンブラック製造装置。 （２） （イ） 一般に円筒形状の可燃性流体導入室、前記導入
室に接続された酸素含有ガス導入管、 （ロ） 前記導入室と同軸的に設置され、かつそれより
も直径の小さい酸素含有ガス導入用円筒、 （ハ） 前記導入用円筒外周に設けられた複数の放射状
整流板、 （ニ） 燃料油導入管およびこれを多層に囲む前記燃料
油導入管よりも直径の大きい円筒状酸素含有ガス導入管
よりなる多重管燃料噴霧装置、 （ホ） 上流端が前記導入室と接続し、かつ下流側に向
かって収れんする燃焼ガス収れん室、 （ヘ） 前記収れん室の下流部にあり、複数の原料油噴
霧装置を備えた少なくとも１つの平面を有する原料油導
入室、 （ト） 前記原料油導入室下流端に接し、かつ下流端よ
りも直径の大きい円筒状の反応室、 （チ） 前記反応室に連結し、かつ挿入−引き抜き自在
の複数の急冷水圧入噴霧器を設置した反応継続兼急冷
室、 （リ） 前記反応継続兼急冷室後端部に連結された煙道
部、とからなることを特徴とする全体が耐火物で内張り
されたカーボンブラック製造装置。 （３） 燃焼ガス収れん室の収れん角度が、中心軸との
平行線に対して５〜３０度の角度を有する前項２記載の
カーボンブラック製造装置。 （４） 原料油導入室の下流端と反応室の直径の比が、
１．２〜２．５である前項２または３記載のカーボンブ
ラック製造装置。 （５） 燃焼ガス収れん室内に、ドーナツ状のバーナー
タイルを設置した前項２，３または４記載のカーボンブ
ラック製造装置。 （６） 原料油導入室の下流端と反応室の直径の比が、
２．５〜６．０である前項２，３，４または５記載のカ
ーボンブラック製造装置。 （７） 複数の原料油噴霧装置のノズルはほゞ同一の平
面内に収まる集団として形成されており、該集団は１集
団または複数集団である前項２，３，４，５または６記
載のカーボンブラック製造装置。 （８） 反応室内に、異なる収れん部を定める手段を備
えた前項２，３，４，５，６または７記載のカーボンブ
ラック製造装置。 （９） 反応室の上流側に、高温燃焼ガスおよび／また
は酸素含有ガスを導入する導入管を少なくとも１個設置
した前項２，３，４，５，６または７記載のカーボンブ
ラック製造装置。 （10） 原料油を燃料油の燃焼により熱分解してカーボ
ンブラックを製造する方法において、燃料油導入管の少
なくとも噴霧口近傍を囲むように多層に酸素含有ガス導
入管を配置して多層の酸素含有ガス空間を形成せしめ、
かつこの空間層の内側ほど高温のガス層とすることを特
徴とするカーボンブラックの製造方法。 （11） （イ） カーボンブラック製造炉の外部から酸素含有ガ
スを導入し、 （ロ） 少なくとも一部を第１の酸素含有ガス流として
整流板により整流して反応炉軸に対して平行に導入し、
このガス流中に別の酸素含有ガスの流れにより噴霧され
た燃料油を軸方向から導入して高温の燃料ガスを生成せ
しめ、 （ハ） 残りの酸素含有ガスは別の流れの第２の酸素含
有ガス流として炉内に導入し、 （ニ） 前記（イ）（ロ）（ハ）の工程により生成した
高温ガス流をしだいに収れんする帯域を通過せしめ、 （ホ） 収れん帯域通過後の圧縮高温ガス流中に、ほゞ
同一平面で複数の原料油噴霧器を備えた少なくとも１つ
の前記平面から反応炉軸に対してほゞ直角方向にカーボ
ンブラック原料油を導入し、 （ヘ） 前記（ハ）により生成されたカーボンブラック
熱懸濁物を拡大された帯域を通過させた後に急激に冷却
して反応を停止せしめ、 （ト） 反応停止後の懸濁物を分離・捕集してカーボン
ブラックを製造する方法において、 （チ） 燃料油導入管およびこれを多層に囲む前記燃料
油導入管よりも直径の大きい円筒状酸素含有ガス導入管
で構成された多重燃料噴霧手段により多層の酸素含有ガ
ス導入空間を形成せしめ、かつ内側になるほど高温のガ
ス体を導入すること、からなることを特徴とするカーボ
ンブラックの製造方法。 （12） 第１の酸素含有ガスの導入量が、液体燃料を完
全燃焼させるのに必要な化学量論的量の１．０〜１．２
倍である前項11記載のカーボンブラックの製造方法。 （13） 第２の酸素含有ガスの導入量が、第１の酸素含
有ガス導入量の５〜５０％である前項１１または１２記
載のカーボンブラックの製造方法。 （14） 燃料油導入管を囲む内側の管に導入される酸素
含有ガスの温度が、少なくとも２００℃である前項11，
12または13記載のカーボンブラックの製造方法。 （15） 整流後の第１の酸素含有ガスの軸方向速度が、
５０〜２００ｍ／秒である前項11，12，13または14記載
のカーボンブラックの製造方法。 （16） 液体燃料の噴霧角度が、６０〜９０度である前
項11，12，13，14または15記載のカーボンブラックの製
造方法。 （17） カーボンブラック熱懸濁物を通過させる拡大帯
域の大きさにより、カーボンブラック凝集体および／ま
たは粒子径の大きさおよび／またはその分布を制御する
前項11，12，13，14，15または16記載のカーボンブラッ
クの製造方法。 （18） 拡大された帯域に、別の流れの酸素含有ガスお
よび／または高温燃焼ガスを導入する前項11，12，13，
14，15，16または17記載のカーボンブラックの製造方
法。The embodiments of the present invention are listed below. (1) A fuel oil introduction pipe and a multi-layer oxygen-containing gas introduction pipe surrounding the fuel oil introduction pipe in an apparatus for introducing a raw oil into a high-temperature gas generated by combustion of a fuel oil and thermally decomposing the high-temperature gas to produce carbon black. An apparatus for producing carbon black, comprising a multi-tube fuel spray apparatus comprising: (2) (a) a generally cylindrical combustible fluid introduction chamber, an oxygen-containing gas introduction pipe connected to the introduction chamber, and (b) oxygen installed coaxially with the introduction chamber and having a smaller diameter than that. (C) a plurality of radial straightening plates provided on the outer circumference of the introduction cylinder; (d) a fuel oil introduction pipe and a cylindrical oxygen having a diameter larger than that of the fuel oil introduction pipe surrounding the fuel oil introduction pipe in a multilayered manner. (E) a combustion gas convergence chamber having an upstream end connected to the introduction chamber and converging toward the downstream side, and (f) a downstream part of the convergence chamber, A feed oil introduction chamber having at least one flat surface provided with a plurality of feed oil spraying devices; (g) a cylindrical reaction chamber in contact with the downstream end of the feed oil introduction chamber and having a diameter larger than the downstream end; Connected and inserted into the reaction chamber A reaction continuation and quenching chamber provided with a plurality of quenching water press-in sprayers that can be pulled out; and (l) a flue section connected to the rear end of the reaction continuation and quenching chamber. Carbon black production equipment lined with objects. (3) The apparatus for producing carbon black as described in (2) above, wherein the convergence angle of the combustion gas convergence chamber has an angle of 5 to 30 degrees with respect to a line parallel to the central axis. (4) The ratio of the diameter of the downstream end of the feedstock introduction chamber to the diameter of the reaction chamber is
Item 4. The carbon black production apparatus according to the above item 2 or 3, wherein the carbon black is 1.2 to 2.5. (5) The carbon black producing apparatus according to the above 2, 3, or 4, wherein a donut-shaped burner tile is installed in the combustion gas convergence chamber. (6) The ratio of the diameter of the downstream end of the feedstock introduction chamber to the diameter of the reaction chamber is
6. The carbon black production apparatus according to the above item 2, 3, 4, or 5, which has a value of 2.5 to 6.0. (7) The nozzles of the plurality of feedstock spraying devices are formed as a group that falls within substantially the same plane, and the group is one group or a plurality of groups. Black manufacturing equipment. (8) The carbon black producing apparatus according to the above item 2, 3, 4, 5, 6, or 7, further comprising means for defining different convergence sections in the reaction chamber. (9) The carbon black producing apparatus according to the above item 2, wherein at least one introduction pipe for introducing a high-temperature combustion gas and / or an oxygen-containing gas is provided upstream of the reaction chamber. (10) In a method for producing carbon black by thermally decomposing a raw oil by burning fuel oil, a multi-layered oxygen-containing gas introducing pipe is arranged so as to surround at least the vicinity of the spray port of the fuel oil introducing pipe. Forming a gas space containing
A method for producing carbon black, characterized in that a gas layer having a higher temperature is formed inside the space layer. (11) (A) Oxygen-containing gas is introduced from the outside of the carbon black production furnace, and (B) At least a part is rectified by a rectifying plate as a first oxygen-containing gas flow and introduced in parallel to the reactor axis. And
The fuel oil sprayed by another oxygen-containing gas flow into this gas stream is introduced from the axial direction to generate a high-temperature fuel gas, and (c) the remaining oxygen-containing gas is separated from the second oxygen gas in another flow. (D) passing the high-temperature gas stream generated in the steps (a), (b), and (c) gradually through a zone that converges, and (e) compression after passing through the converging zone. Introducing carbon black feedstock into the hot gas stream from at least one of said flat surfaces provided with a plurality of feedstock sprayers in a direction substantially perpendicular to the reactor axis; The hot suspension of carbon black produced in (1) is passed through the expanded zone and then cooled rapidly to stop the reaction. (G) The suspension after the termination of the reaction is separated and collected to remove carbon black. In the method of manufacturing A multi-layer oxygen-containing gas introduction space is formed by a multiple fuel spraying means constituted by a fuel oil introduction pipe and a cylindrical oxygen-containing gas introduction pipe having a diameter larger than that of the fuel oil introduction pipe surrounding the fuel oil introduction pipe in a multilayer manner, and the inside thereof is formed. A method for producing carbon black, comprising introducing a gaseous substance as hot as possible. (12) The introduction amount of the first oxygen-containing gas is 1.0 to 1.2 of the stoichiometric amount required to completely burn the liquid fuel.
12. The method for producing carbon black according to item 11, wherein the carbon black is doubled. (13) The method for producing carbon black according to the above (11) or (12), wherein the introduction amount of the second oxygen-containing gas is 5 to 50% of the first oxygen-containing gas introduction amount. (14) The temperature of the oxygen-containing gas introduced into the inner pipe surrounding the fuel oil introduction pipe is at least 200 ° C.
14. The method for producing carbon black according to 12 or 13. (15) The axial velocity of the first oxygen-containing gas after rectification is
15. The method for producing carbon black according to the above item 11, 12, 13, or 14, which is 50 to 200 m / sec. (16) The method for producing carbon black according to the above item 11, 12, 13, 14 or 15, wherein the spray angle of the liquid fuel is 60 to 90 degrees. (17) The size of the carbon black aggregate and / or the particle diameter and / or the distribution thereof is controlled by the size of the enlarged zone through which the carbon black hot suspension passes, or the above item 11, 12, 13, 14, 15, or 16. The method for producing carbon black according to item 16. (18) Introducing another stream of oxygen-containing gas and / or high-temperature combustion gas into the expanded zone
18. The method for producing carbon black according to 14, 15, 16 or 17.

【００４５】[0045]

【効果】本発明は、カーボンブラックの製造において原
料油の熱分解によりカーボンブラックを生成させるさ
い、熱分解用熱源として液状燃料、特に重質油を使用し
たとき容易に完全燃焼させることができるバーナーおよ
びこれを備えた製造装置、さらにはその操作方法により
カーボンブラック構成粒子および／またはアグリゲート
（凝集体）の均一性を上げるとともにカーボンブラック
の収率、生産性を向上する。The present invention relates to a burner which can easily and completely burn a liquid fuel, particularly heavy oil, as a heat source for pyrolysis when producing carbon black by pyrolysis of a raw material oil in the production of carbon black. In addition, the uniformity of carbon black constituting particles and / or aggregates is increased by the manufacturing apparatus provided with the apparatus and the operation method thereof, and the yield and productivity of carbon black are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一例の装置の縦断正面説明図である。FIG. 1 is a vertical sectional front view of an apparatus according to an example of the present invention.

【図２】図１のＡ−Ａ矢視における断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図３】図３の（ａ）は、図１の前頭部および燃料導入
装置を示す部分拡大図であり、（ｂ）は前記（ａ）にお
ける燃料油噴霧装置７の先端部分拡大図であり、（ｃ）
は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。3 (a) is a partially enlarged view showing the forehead and the fuel introduction device of FIG. 1, and FIG. 3 (b) is a partially enlarged view of a tip end of the fuel oil spraying device 7 in the above (a). Yes, (c)
FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図４】図３のＢ−Ｂ矢視における断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 3;

【図５】図１とは別の本発明装置の１例である。FIG. 5 is another example of the device of the present invention, which is different from FIG.

【図６】図１とは別の本発明装置の１例である。FIG. 6 is an example of the device of the present invention, which is different from FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ カーボンブラック反応装置 ２ 可燃性流体導入室 ３ 酸素含有ガス導入管 ４ 酸素含有ガス導入用円筒 ５ 整流板 ７ 燃料油噴霧装置 ８ 収れん室 ９ バーナータイル 10 原料油噴霧装置 11 原料油導入室 12 反応室 13 反応継続兼急冷室 14 収れん帯域を定める部材 15 酸素含有ガス導入管 51 リング 71 燃料油噴霧チップ 72 燃料油導入管 73 酸素含有ガス導入管 74 酸素含有ガス導入管 75 酸素含有ガスの導管 76 酸素含有ガスの導管 a 急冷水圧入噴霧装置 b 急冷水圧入噴霧装置 c 急冷水圧入噴霧装置 d 急冷水圧入噴霧装置 e 急冷水圧入噴霧装置 f 急冷水圧入噴霧装置 g 急冷水圧入噴霧装置 h 急冷水圧入噴霧装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon black reaction apparatus 2 Flammable fluid introduction chamber 3 Oxygen-containing gas introduction pipe 4 Oxygen-containing gas introduction cylinder 5 Straightening plate 7 Fuel oil spray device 8 Convergence room 9 Burner tile 10 Feed oil spray device 11 Feed oil introduction room 12 Reaction Room 13 Continuation of reaction and quenching room 14 Material for defining convergence zone 15 Oxygen-containing gas introduction pipe 51 Ring 71 Fuel oil spray tip 72 Fuel oil introduction pipe 73 Oxygen-containing gas introduction pipe 74 Oxygen-containing gas introduction pipe 75 Oxygen-containing gas conduit 76 Oxygen-containing gas conduit Press-in spray device

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 原料油を燃料油の燃焼により発生せしめ
た高温ガス中に導入し、これを熱分解してカーボンブラ
ックを製造する装置において、燃料油導入管とそれを囲
む多層の酸素含有ガス導入管よりなる多重管燃料噴霧装
置を有することを特徴とするカーボンブラック製造装
置。1. An apparatus for introducing a feedstock oil into a high-temperature gas generated by combustion of a fuel oil and thermally decomposing the high-temperature gas to produce carbon black. An apparatus for producing carbon black, comprising a multi-tube fuel spray device comprising an inlet pipe. 【請求項２】（イ） 一般に円筒形状の可燃性流体導入
室、前記導入室に接続された酸素含有ガス導入管、 （ロ） 前記導入室と同軸的に設置され、かつそれより
も直径の小さい酸素含有ガス導入用円筒、 （ハ） 前記導入用円筒外周に設けられた複数の放射状
整流板、 （ニ） 燃料油導入管およびこれを多層に囲む前記燃料
油導入管よりも直径の大きい円筒状酸素含有ガス導入管
よりなる多重管燃料噴霧装置、 （ホ） 上流端が前記導入室と接続し、かつ下流側に向
かって収れんする燃焼ガス収れん室、 （ヘ） 前記収れん室の下流部にあり、複数の原料油噴
霧装置を備えた少なくとも１つの平面を有する原料油導
入室、 （ト） 前記原料油導入室下流端に接し、かつ下流端よ
りも直径の大きい円筒状の反応室、 （チ） 前記反応室に連結し、かつ挿入−引き抜き自在
の複数の急冷水圧入噴霧器を設置した反応継続兼急冷
室、 （リ） 前記反応継続兼急冷室後端部に連結された煙道
部、とからなることを特徴とする全体が耐火物で内張り
されたカーボンブラック製造装置。(A) a generally cylindrical flammable fluid introduction chamber, an oxygen-containing gas introduction pipe connected to the introduction chamber, and (b) a coaxially installed chamber having a diameter larger than that of the introduction chamber. (C) a plurality of radial rectifier plates provided on the outer periphery of the introduction cylinder, (d) a fuel oil introduction pipe and a cylinder larger in diameter than the fuel oil introduction pipe surrounding the fuel oil introduction pipe in a multilayered manner. (E) a combustion gas convergence chamber having an upstream end connected to the introduction chamber and converging toward the downstream side, and (f) a downstream part of the convergence chamber. A feed oil introduction chamber having at least one flat surface provided with a plurality of feed oil spraying devices; (g) a cylindrical reaction chamber which is in contact with the downstream end of the feed oil introduction chamber and has a larger diameter than the downstream end; H) connected to the reaction chamber, A reaction continuation and quenching chamber provided with a plurality of quenching water press-in sprayers that can be freely inserted and withdrawn, and (l) a flue section connected to the rear end of the reaction continuation and quenching chamber. Carbon black production equipment lined with refractories. 【請求項３】 原料油を燃料油の燃焼により熱分解して
カーボンブラックを製造する方法において、燃料油導入
管の少なくとも噴霧口近傍を囲むように多層に酸素含有
ガス導入管を配置して多層の酸素含有ガス空間を形成せ
しめ、かつこの空間層の内側ほど高温のガス層とするこ
とを特徴とするカーボンブラックの製造方法。3. A method for producing carbon black by thermally decomposing a feed oil by burning fuel oil, wherein a plurality of oxygen-containing gas introduction pipes are arranged so as to surround at least the vicinity of the spray port of the fuel oil introduction pipe. Characterized by forming an oxygen-containing gas space as described above, and forming a gas layer having a higher temperature toward the inside of the space layer. 【請求項４】（イ） カーボンブラック製造炉の外部か
ら酸素含有ガスを導入し、 （ロ） 少なくとも一部を第１の酸素含有ガス流として
整流板により整流して反応炉軸に対して平行に導入し、
このガス流中に別の酸素含有ガスの流れにより噴霧され
た燃料油を軸方向から導入して高温の燃料ガスを生成せ
しめ、 （ハ） 残りの酸素含有ガスは別の流れの第２の酸素含
有ガス流として炉内に導入し、 （ニ） 前記（イ）（ロ）（ハ）の工程により生成した
高温ガス流をしだいに収れんする帯域を通過せしめ、 （ホ） 収れん帯域通過後の圧縮高温ガス流中に、ほゞ
同一平面で複数の原料油噴霧器を備えた少なくとも１つ
の前記平面から反応炉軸に対してほゞ直角方向にカーボ
ンブラック原料油を導入し、 （ヘ） 前記（ハ）により生成されたカーボンブラック
熱懸濁物を拡大された帯域を通過させた後に急激に冷却
して反応を停止せしめ、 （ト） 反応停止後の懸濁物を分離・捕集してカーボン
ブラックを製造する方法において、 （チ） 燃料油導入管およびこれを多層に囲む前記燃料
油導入管よりも直径の大きい円筒状酸素含有ガス導入管
で構成された多重管燃料噴霧手段により多層の酸素含有
ガス導入空間を形成せしめ、かつ内側になるほど高温の
ガス体を導入すること、 からなることを特徴とするカーボンブラックの製造方
法。4. An oxygen-containing gas is introduced from the outside of a carbon black production furnace. (B) At least a part is rectified by a rectifying plate as a first oxygen-containing gas flow to be parallel to a reactor axis. Introduced to
The fuel oil sprayed by another oxygen-containing gas flow into this gas stream is introduced from the axial direction to generate a high-temperature fuel gas, and (c) the remaining oxygen-containing gas is separated from the second oxygen gas in another flow. (D) passing the high-temperature gas stream generated in the steps (a), (b), and (c) gradually through a zone that converges, and (e) compression after passing through the converging zone. Introducing carbon black feedstock into the hot gas stream from at least one of said flat surfaces provided with a plurality of feedstock sprayers in a direction substantially perpendicular to the reactor axis; The hot suspension of carbon black produced in (1) is passed through the expanded zone and then cooled rapidly to stop the reaction. (G) The suspension after the termination of the reaction is separated and collected to remove carbon black. In the method of manufacturing A multi-layer fuel spraying means composed of a fuel oil inlet pipe and a cylindrical oxygen-containing gas inlet pipe having a diameter larger than that of the fuel oil inlet pipe surrounding the fuel oil inlet pipe to form a multilayer oxygen-containing gas introduction space, and A method for producing carbon black, comprising: introducing a gaseous substance having a higher temperature.