JP5775106B2 - カーボンブラック製品の製造法 - Google Patents
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Description
さらに詳しくは、本発明は特異な構造のカーボンブラックの多段カーボンブラック製造法に関するものである。
一般的に、これらのカーボンブラックを製造するためのファーネス法は、カーボンブラックを製造するための密閉転化ゾーン内での天然ガスあるいは触媒分解炉循環原料油のような炭化水素原料のクラッキングおよび/又は不完全燃焼を伴う。転化ゾーンから出てくるガス中に同伴のカーボンブラックは次いでクエンチされ、そして適当なこの分野の慣用手段よって収集される。しかしながら、高構造で大きい表面積を有するカーボンブラックを製造するためには非常に高コストとなっていた。
本発明の他の特徴は、コスト効率のよいカーボンブラックの製造法を提供することである。
本発明は、カーボンブラック製品の製造法であって、
a)先細径部分を有する多段カーボンブラック反応炉中、一定の直径を有し且つカーボンブラック生成原料のいずれもが多段カーボンブラック反応炉に導入されるところより上流位置である段で高温ガス流を形成する工程、
b)前記多段カーボンブラック反応炉内の前記先細径部分より下流の第1のカーボンブラック形成位置で第1のカーボンブラック生成原料および前記高温ガスを導入することを含む、第1のカーボンブラックを含むカーボンブラック製品の前駆体を形成する工程、
c)次いで、前記第1のカーボンブラック生成原料が導入される位置より下流で完全クエンチ位置より上流の、前記反応炉内の第2のカーボンブラック形成位置で前記前駆体に第2のカーボンブラック生成原料を導入しそしてカーボンブラック製品を形成する工程、および
d)さらに、前記第2のカーボンブラック生成原料の導入の前および/又は導入の間に少なくとも1つのIA族又はIIA族の元素をカーボンブラック製品中に200ppm以上となるに十分な量で含む少なくとも1種の材料を導入する工程、を含み、
前記少なくとも1つのIA族又はIIA族の元素がリチウム、ナトリウム、カリウム又はカルシウムの少なくとも1つであり、
前記第2のカーボンブラック形成位置が反応炉内のガス流の方向で前記第1のカーボンブラック形成位置より下流に位置されていて、前記前駆体の形成後は高温燃焼ガス発生用の酸化源および燃料源が導入されず、前記第1のカーボンブラック形成位置と前記第2のカーボンブラック形成位置とが第1のカーボンブラック生成原料と第2のカーボンブラック生成原料との各々が反応炉に導入される位置で測定されるそれぞれ第1温度および第2温度から決定される温度差(Δ)200℃以上を有し、前記第2のカーボンブラック生成原料はカーボンブラック生成原料の全重量の15〜80重量%であり、前記第1のカーボンブラック生成原料および前記第2のカーボンブラック生成原料は多段カーボンブラック反応器の前記高温ガス流が形成される段の直径よりも小さい直径を有する段に導入され、且つ前記カーボンブラック製品が30〜150cc/100gの範囲のDBPおよび10〜180m2/gの範囲のSTSAを有すること、
を含む、前記製造法に関する。
この製造法は、カーボンブラック反応炉の第1段にカーボンブラック生成原料を導入することおよび実質的に第1のカーボンブラックでありそして任意的に副生物である前駆体を形成するためにこの原料を高温ガス流と混合することを含む。次いで、その後に、第1のカーボンブラックを含む反応流を少なくとも部分的にクエンチするために第2のカーボンブラック生成原料が前記の前駆体に導入され、そしてその後、この製造法はカーボンブラック製品を形成するために完全にクエンチすることを含む。
どちらかの段に導入されるカーボンブラック生成原料は単一流あるいは複数流のような任意の通常の方法で導入してよく、そして原料の導入は任意の速度で起こりえる。複数流を用いる場合、各流れの速度は同一でも異なってもよい。
高温燃焼ガスとカーボンブラック生成原料との混合物がクエンチされて後、冷却されたガスはカーボンブラックが回収される任意の通常の冷却さらに分離手段中へ下って通る。ガス流からのカーボンブラックの分離は集塵器、サイクロン分離器あるいはバグフィルターのような標準となった手段によって容易に達成される。最終のカーボンブラック製品を形成するために反応を完全にクエンチすることに関して、第2カーボンブラック生成原料の下流での反応をクエンチするために標準となった任意の手段を用いることができ、そしてその手段は当業者に知られる。例えば、水あるいは化学反応を停めるために適した他の流体であってよいクエンチする流体を投入することができる。
本発明は、本発明の単に例となる以下の実施例によってさらに明らかになるであろう。
パイロットプラントで、本発明のカーボンブラックの1つの態様を調製した。この方法では、図1に示されそして米国特許第6403695号に示される設計図と類似した設計図を有するカーボンブラック反応炉を用いた。実施例1〜7は表1に概説される。各例において、酸素豊富な燃焼反応の合計40%になる第1燃焼140%を用いた。燃焼反応用の第1燃料は天然ガスであり反応炉には流れ1で導入した。カーボンブラック形成方法に供給された天然ガスはほぼ室温で約77°Fであった。使用した液体原料は米国特許第5190739号に載せられた典型的な特性を有する市販の原料であった。
実施例6において、第2のカーボンブラック生成原料は2つの等量に分けた。第1の部分は表1に示すように図1のL1に導入した。2番目の部分は1m下流に導入した。
第1のカーボンブラック生成原料の導入の間に、前駆体がカリウム含量を有するように量を変えたカリウムアセテート溶液の形態のカリウムが導入された。
Claims (6)
- カーボンブラック製品の製造法であって、
a)先細径部分を有する多段カーボンブラック反応炉中、一定の直径を有し且つカーボンブラック生成原料のいずれもが多段カーボンブラック反応炉に導入されるところより上流位置である段で高温ガス流を形成する工程、
b)前記多段カーボンブラック反応炉内の前記先細径部分より下流の第1のカーボンブラック形成位置で第1のカーボンブラック生成原料および前記高温ガスを導入することを含む、第1のカーボンブラックを含むカーボンブラック製品の前駆体を形成する工程、
c)次いで、前記第1のカーボンブラック生成原料が導入される位置より下流で完全クエンチ位置より上流の、前記反応炉内の第2のカーボンブラック形成位置で前記前駆体に第2のカーボンブラック生成原料を導入しそしてカーボンブラック製品を形成する工程、および
d)さらに、前記第2のカーボンブラック生成原料の導入の前および/又は導入の間に少なくとも1つのIA族又はIIA族の元素をカーボンブラック製品中に200ppm以上となるに十分な量で含む少なくとも1種の材料を導入する工程、を含み、
前記少なくとも1つのIA族又はIIA族の元素がリチウム、ナトリウム、カリウム又はカルシウムの少なくとも1つであり、
前記第2のカーボンブラック形成位置が反応炉内のガス流の方向で前記第1のカーボンブラック形成位置より下流に位置されていて、前記前駆体の形成後は高温燃焼ガス発生用の酸化源および燃料源が導入されず、前記第1のカーボンブラック形成位置と前記第2のカーボンブラック形成位置とが第1のカーボンブラック生成原料と第2のカーボンブラック生成原料との各々が反応炉に導入される位置で測定されるそれぞれ第1温度および第2温度から決定される温度差(Δ)200℃以上を有し、前記第2のカーボンブラック生成原料はカーボンブラック生成原料の全重量の15〜80重量%であり、前記第1のカーボンブラック生成原料および前記第2のカーボンブラック生成原料は多段カーボンブラック反応器の前記高温ガス流が形成される段の直径よりも小さい直径を有する段に導入され、且つ前記カーボンブラック製品が30〜150cc/100gの範囲のDBPおよび10〜180m2/gの範囲のSTSAを有すること、
を含む、前記製造法。 - 前記温度差が300℃以上である請求項1に記載の製造法。
- 前記温度差が200℃〜900℃である請求項1に記載の製造法。
- 前記温度差が400℃〜700℃である請求項1に記載の製造法。
- 前記温度差が、前記第1温度の位置と第2温度の位置の間で冷却ジャケット、水スプレー、および/又は蒸気を用いることによって少なくとも一部分は得られる請求項1に記載の製造法。
- 前記第1のカーボンブラック生成原料の前記導入のための第1の導入位置が前記反応炉内の前記前駆体への前記第2のカーボンブラック生成原料の前記導入のための第2の導入位置の1.6m上流である請求項1に記載の製造法。
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