JPH0253868A - Production of carbon black and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、噴流層を用いて比較的低温度で高品質のカー
ボンブラックを製造する方法およびその装置に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method and apparatus for producing high quality carbon black at relatively low temperatures using a spouted bed.
現在、カーボンブラックの約９０％はスプレー法により
製造されており、生成温度は１５００〜１６００℃であ
る。スプレー法とは、ノズルの火炎中に水をスプレーし
不完全燃焼することによってカーボンブラックを析出さ
せるもので、水の量によって製品性を決めることができ
る方法である。Currently, about 90% of carbon black is produced by the spray method, and the production temperature is 1500-1600°C. The spray method is a method in which carbon black is precipitated by spraying water into a flame from a nozzle and causing incomplete combustion, and the quality of the product can be determined by the amount of water.
カーボンブラックの用途の約９０％はゴムへの添加用で
あり、ゴム分子と炭素との反応によってゴムの強度およ
び硬度を上げるために使用されている。この場合、カー
ボンブラックにはゴム分子との反応性に冨むことが要求
される。Approximately 90% of carbon black's uses are as an addition to rubber, where it is used to increase the strength and hardness of rubber through the reaction of rubber molecules with carbon. In this case, carbon black is required to have high reactivity with rubber molecules.
カーボンブラックの他の用途の中では色材料用が殆どで
ある。黒色度を上げるためには低温で析出させることが
必要であり、蓄熱型の反応器が利用されている。これは
バーナで加熱した熱媒体中に、ＬＮＧ、ＬＰＧを吹き付
けて脱水素を行って析出させる装置であり、ハツチ運転
で操作する。Among other uses of carbon black, most are for color materials. In order to increase the blackness, it is necessary to precipitate at a low temperature, and a heat storage type reactor is used. This is a device that sprays LNG and LPG into a heat medium heated by a burner to perform dehydrogenation and precipitation, and is operated in hatch mode.
低温で製造したカーボンブラックは高温で製造したもの
に比べ、水素基、細孔が多く反応性に富み、黒色度も大
きい。したがって色材料用にもゴム添加用にも適するの
が低温析出炭素であるが、製造コストが高く、品質管理
が困難である。Carbon black manufactured at low temperatures has more hydrogen groups and pores, is more reactive, and has a higher degree of blackness than carbon black manufactured at high temperatures. Therefore, low-temperature precipitated carbon is suitable for both color materials and rubber additives, but its production costs are high and quality control is difficult.
従来、特開昭６３−５１４６７号公報には、８００〜１
５００’Ｃのカーボンブラック粒子の流動層に、炭化水
素ガスを吹き込むことにより、該カーボンブラック粒子
の表面に生成炭素を析出させてカーボンブラックを製造
する方法が開示されている。Conventionally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-51467 has 800 to 1
A method is disclosed for producing carbon black by blowing hydrocarbon gas into a fluidized bed of 500'C carbon black particles to precipitate produced carbon on the surface of the carbon black particles.
カーボンブラックは低温で生成するほど反応性に冨み、
黒色度も高いが、従来の方法では、６００〜１０００℃
程度では質の揃ったものが安価に製造できなかった。The lower carbon black is produced, the more reactive it becomes.
The degree of blackness is also high, but in the conventional method, the temperature is 600 to 1000℃.
However, it was not possible to manufacture products of uniform quality at low cost.
一般に低温で均一な反応を行わせるには、流動層、或は
噴流層反応器が適しているが、流動層の問題点として、
反応器内壁へのカーボンブラックの析着と、大粒径粒子
の分散板上での堆積が挙げられる。噴流層ではこれらの
問題は生しない。In general, a fluidized bed or spouted bed reactor is suitable for carrying out a uniform reaction at low temperatures, but the problems with a fluidized bed include:
These include the deposition of carbon black on the inner walls of the reactor and the deposition of large particles on the dispersion plate. Spouted beds do not have these problems.
流動層や噴流層といった完全混合層型反応器では、粒子
の滞留時間に分布が生しることは不可避で、中にはなか
なか排出されず、巨大な粒子になるものもある。流動層
の中にこのような巨大粒子がある場合に、この粒子は分
散板上壁面近傍に堆積することが知られており、抜出し
が非常に困難であり、層内温度分布の乱れ、そして製品
品質の乱れにつながる。しかし、噴流層では、その構造
上粒子が堆積する場所はなく、また中心のジェット部は
非常に高流速なので、大粒径粒子でも吹き上げられ、必
ず内部循環し排出口にいたる。In completely mixed bed reactors such as fluidized bed and spouted bed reactors, it is inevitable that particles will have a distribution in their residence time, and some particles will not be easily discharged and will become huge particles. When such large particles are present in the fluidized bed, it is known that these particles accumulate near the upper wall surface of the dispersion plate, making it extremely difficult to extract them, disrupting the temperature distribution within the bed, and damaging the product. This leads to quality disturbance. However, in the spouted bed, there is no place for particles to accumulate due to its structure, and the central jet section has a very high flow velocity, so even large particles are blown up and are inevitably circulated internally to reach the outlet.
上記のように、特開昭６３−５１４６７号公報に示され
るような装置においては、流動層内の巨大粒子の抜出し
が困難で、このため層内温度分布の乱れ、製品品質の乱
れが生じるという不都合点がある。As mentioned above, in the device shown in JP-A No. 63-51467, it is difficult to extract giant particles from the fluidized bed, which causes disturbances in the temperature distribution in the bed and product quality. There are some disadvantages.
また第４図および第５図に示すように、流動層反応器１
の内壁面温度と流動層２内温度とがほぼ等しく、内壁面
へカーボンブラックが折着して、運転上のトラブルの原
因となることがある。３はバーナ、４は空気分散板であ
る。In addition, as shown in FIGS. 4 and 5, a fluidized bed reactor 1
The temperature of the inner wall surface of the fluidized bed 2 is almost equal to the temperature inside the fluidized bed 2, and carbon black may be deposited on the inner wall surface, causing operational trouble. 3 is a burner, and 4 is an air distribution plate.
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、比較的低温
域で炭素を析出させて、反応性に冨み、黒色度の高い高
品質のカーボンブラックを得ることができ、しかも反応
装置内壁への析着が防止でき、大粒径粒子の排出および
プラントの運転を容易に行うことができるカーボンブラ
ックの製造方法およびその装置を提供することを目的と
するものである。The present invention was developed in view of the above points, and it is possible to precipitate carbon at a relatively low temperature to obtain high-quality carbon black that is rich in reactivity and has a high degree of blackness. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for producing carbon black that can prevent the deposition of carbon black, facilitate the discharge of large-sized particles, and facilitate plant operation.
上記の目的を達成するために、本発明のカーボンブラッ
クの製造方法は、種核となるカーボンブラック粒子で噴
流層を形成するとともに、この噴流層内中央部のホット
スポットの温度を６００〜１０００℃に調節し、この噴
流層内に炭化水素ガスを吹き込み、炭化水素ガスを熱分
解または不完全燃焼させて、カーボンブラックを発生・
析出させるようにしたものである。In order to achieve the above object, the method for producing carbon black of the present invention involves forming a spouted bed with carbon black particles serving as seed nuclei, and controlling the temperature of the hot spot at the center of the spouted bed to 600 to 1000°C. Hydrocarbon gas is blown into this spouted bed, and the hydrocarbon gas is thermally decomposed or incompletely combusted to generate carbon black.
It is made to precipitate.
炭化水素ガスとしては、ＬＮＧ、 ＬＰＧ、アセチレン
、メタン、フロパン、ブタンなど、炭化水素自身のガス
または炭化水素含有ガスが用いられる。As the hydrocarbon gas, a hydrocarbon gas itself or a hydrocarbon-containing gas such as LNG, LPG, acetylene, methane, fluoropane, and butane is used.
またホットスポットとは、噴流層内の中央部に形成され
る局部高温域のことを相称する。Furthermore, the term "hot spot" refers to a localized high-temperature region formed in the center of the spouted bed.
また本発明のカーボンブラックの製造装置は、第１図に
示すように、カーボンブラック粒子の噴流層１１を形成
する、下部にバーナ１２およびカーボンブラック排出口
１３を備えた噴流層反応器１０と、この噴流層反応器に
空気を送入する押込みファン１６と、噴流層反応器に炭
化水素ガスを供給する炭化水素ガス供給装置１７と、噴
流層反応器から排出される排ガス中の粗粒カーボンブラ
ックを捕捉するための第１集じん器１９と、この第１集
じん器で捕捉されない微粉カーボンブラックを捕捉する
だめの第２集じん器２１とを包含するものである。Further, the carbon black manufacturing apparatus of the present invention includes, as shown in FIG. 1, a spouted bed reactor 10 equipped with a burner 12 and a carbon black outlet 13 at the bottom, forming a spouted bed 11 of carbon black particles; A forced fan 16 that feeds air into the spouted bed reactor, a hydrocarbon gas supply device 17 that supplies hydrocarbon gas to the spouted bed reactor, and coarse carbon black in the exhaust gas discharged from the spouted bed reactor. This includes a first dust collector 19 for capturing carbon black, and a second dust collector 21 for capturing fine carbon black that is not captured by the first dust collector.
本発明の装置においては、第１集じん器１９としてサイ
クロンを、第２集じん器２１としてバグフィルタを用い
るのが望ましい。In the apparatus of the present invention, it is desirable to use a cyclone as the first dust collector 19 and a bag filter as the second dust collector 21.
噴流層１１内へ炭化水素ガスを吹き込み、ホットスポッ
ト１５内の温度を６００〜１０００℃に保ちながら不完
全燃焼または熱分解させる。燃焼に消費されなかった炭
素は、炭素同志で結合してカーボンブラックとなり、一
部は噴流層１１を形成する種核のカーボンブラック上に
折着し、他は粉体となる。この粉体ば、それ自身が今度
は種核となり、サイクロンなどの第１集じん器１９によ
り捕捉・循環される間に粒径が大きくなり、カーボンブ
ラック排出口１３より糸外へ抜き出される。Hydrocarbon gas is blown into the spouted bed 11 to cause incomplete combustion or thermal decomposition while maintaining the temperature within the hot spot 15 at 600 to 1000°C. The carbon that has not been consumed in combustion is bonded with itself to form carbon black, and some of it is deposited on the seed carbon black that forms the spouted bed 11, and the rest becomes powder. This powder itself becomes a seed nucleus, and while being captured and circulated by a first dust collector 19 such as a cyclone, the particle size increases and is extracted from the carbon black discharge port 13 to the outside of the yarn.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説
明する。ただしこの実施例に記載されている構成機器の
形状、その相対配置などは、とくに特定的な記載がない
限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のも
のではなく、単なる説明例にすぎない。Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, unless there is a specific description, the shapes of the components described in this example, their relative positions, etc. are not intended to limit the scope of the present invention to these, but are merely illustrative examples. Only.
第１図は本発明のカーボンブラックの製造装置の一実施
例を示している。１０は噴流層反応器で、内部の噴流層
１１は種核用のカーボンブラック粒子で形成される。ま
た噴流層反応器１０は、下部にバーナ１２およびカーボ
ンブラック排出口１３を備えている。１４は空気および
炭化水素ガスの導入ダクトで、この導入ダクトの上部に
、複数本のバーナ１２を斜め上方を向くように設けて、
噴流層１１内に局部高温域（ホットスポット）１５が形
成されるようにしている。FIG. 1 shows an embodiment of the carbon black manufacturing apparatus of the present invention. 10 is a spouted bed reactor, and an internal spouted bed 11 is formed of carbon black particles for seed nuclei. The spouted bed reactor 10 also includes a burner 12 and a carbon black outlet 13 at the bottom. Reference numeral 14 denotes an air and hydrocarbon gas introduction duct, and a plurality of burners 12 are provided in the upper part of this introduction duct so as to face diagonally upward.
A local high temperature region (hot spot) 15 is formed within the spouted bed 11.
１６は噴流層反応器に空気を送入する押込みファン、１
７は噴流層反応器に炭化水素ガスを供給する炭化水素ガ
ス供給装置で、それぞれカーボンブラック冷却器１８を
通る管路を介して導入ダクト１４に接続されている。16 is a forced fan that feeds air into the spouted bed reactor;
Reference numeral 7 denotes a hydrocarbon gas supply device for supplying hydrocarbon gas to the spouted bed reactor, and each is connected to the introduction duct 14 via a pipe line passing through a carbon black cooler 18 .
噴流層反応Ｈ１０の上部は、排ガス管路を介してサイク
ロンなどの第１集じん器１９に接続され、第１集じん器
１９の下部はカーボンブラック循環管路２０を介して噴
流層反応器１０に接続されている。第１集じん器１９の
上部は、排ガス管路を介してバグフィルタ、電気集じん
機などの第２集じん器２１に接続されている。２２は誘
引ファンである。The upper part of the spouted bed reaction H10 is connected to a first dust collector 19 such as a cyclone via an exhaust gas pipe, and the lower part of the first dust collector 19 is connected to the spouted bed reactor 10 via a carbon black circulation pipe 20. It is connected to the. The upper part of the first dust collector 19 is connected to a second dust collector 21 such as a bag filter or an electrostatic precipitator via an exhaust gas pipe. 22 is an induced fan.
また噴流層１１には、カーボンブラック抜出管２３を介
してカーボンブラック冷却器１８が接続されている。Further, a carbon black cooler 18 is connected to the spouted bed 11 via a carbon black extraction pipe 23 .
上記のように構成された装置において、スタートアップ
時に、種核用として適当な粒径のカーボンブラックを噴
流層反応器１０に投入し、空気により噴流層１１を形成
させる。噴流層内へノズルからＬＮＧ、 ＬＰＧ等の炭
化水素ガスを吹き込み、ホットスポット１５内の温度を
６００〜１０００℃の適切な温度に保ちながら不完全燃
焼または熱分解させると、燃焼に消費されなかった炭素
は炭素同志で結合しカーボンブラックとなり、一部は種
核上に折着し、他は粉体となる。粉体となったものは、
それ自身が今度は種核となり第１集じん器１９により循
環される間に粒径が大きくなり、カーボンブラック排出
口１３より糸外へ抜き出される。また、第１集じん器１
９で捕捉されなかった微粉カーボンブラックは、第２集
じん器２１で捕捉されるが、これもまた付加価値が高い
。In the apparatus configured as described above, at the time of startup, carbon black having a particle size suitable for seed nuclei is charged into the spouted bed reactor 10, and a spouted bed 11 is formed by air. When hydrocarbon gas such as LNG or LPG is blown into the spouted bed from a nozzle and the temperature inside the hot spot 15 is maintained at an appropriate temperature of 600 to 1000 degrees Celsius for incomplete combustion or thermal decomposition, the gas is not consumed for combustion. Carbon combines with itself to form carbon black, some of which is deposited on the seed nucleus, and the rest of which becomes powder. What becomes powder is
The carbon black itself becomes a seed nucleus, increases in particle size while being circulated by the first dust collector 19, and is extracted from the carbon black discharge port 13 to the outside of the yarn. In addition, the first dust collector 1
The fine carbon black that is not captured by the second dust collector 9 is captured by the second dust collector 21, which also has high added value.
噴流層１１内での反応は、主にホラトスボン１−１５で
行われる。ホットスポットと噴流層反応器内壁は、環状
下降粒子層で遮られるため、壁面の温度は反応温度より
かなり低くなる。したがって煤の内壁への析着速度がき
わめて遅く、粒子自身によるかきとり速度の方が上回る
ため、内壁上の析着層が全く成長せず、安定な長期運転
が可能である。The reaction within the spouted bed 11 mainly takes place in the holatosbons 1-15. The hot spot and the inner wall of the spouted bed reactor are blocked by the annular descending particle layer, so the wall temperature is much lower than the reaction temperature. Therefore, the rate at which soot is deposited on the inner wall is extremely slow, and the rate at which soot is scraped off by the particles itself is higher, so the deposited layer on the inner wall does not grow at all, and stable long-term operation is possible.
カーボンブラックは低温で生成するほど反応性に冨み、
黒色度も高いが、従来の方法でば６００〜１０００℃程
度では質の揃ったものが安価に製造できなかった。とこ
ろが、本発明の方法では、燃焼エネルギーに対して持ち
出しエネルギーも含めた放熱が非常に大きいため、従来
法より遥かに低い温度で熱バランスがとれ、低温燃焼が
可能となる。これは噴流層１１でば、気体一固体間の伝
熱速度が大きいためである。製品品質は噴流層の温度に
よって管理され、投入燃料量および空気燃料比によって
操作される。The lower carbon black is produced, the more reactive it becomes.
Although it has a high degree of blackness, it has not been possible to produce products of uniform quality at low cost using conventional methods at temperatures of about 600 to 1000°C. However, in the method of the present invention, the heat radiation including the energy taken out is very large compared to the combustion energy, so the heat balance can be maintained at a much lower temperature than the conventional method, and low-temperature combustion is possible. This is because in the spouted bed 11, the heat transfer rate between gas and solid is high. Product quality is controlled by spouted bed temperature and manipulated by input fuel amount and air-fuel ratio.
本発明は上記のように構成されているので、６００〜１
０００℃の比較的低温で良質のカーボンブラックを製造
することができるとともに、噴流層反応器内壁の温度が
ホットスポットに比べて低くなるので、噴流層反応器内
壁へ煤が付着するのを防止することができ、このため安
定な長期運転を継続することができるという効果を有し
ている。Since the present invention is configured as described above, 600 to 1
High-quality carbon black can be produced at a relatively low temperature of 000℃, and the temperature of the inner wall of the spouted bed reactor is lower than that of the hot spot, preventing soot from adhering to the inner wall of the spouted bed reactor. This has the effect that stable long-term operation can be continued.
第１図は本発明のカーボンブラックの製造装置の一実施
例を示す概略図、第２図は第１図における噴流層反応器
の詳細を示す説明図、第３図は第２図における噴流層の
水平方向の位置と温度との関係を示す線図、第４図は従
来の流動層反応器を示す説明図、第５図は第４図におけ
る流動層の水平方向の位置と温度との関係を示す線図で
ある。
１・・・流動層反応器、２・・・流動層、６・・・バー
ナ、４・・・空気分散板、１０・・・噴流層反応器、１
１・・・噴流層、１２・・・バーナ、１３・・・カーボ
ンブラック排出口、１４・・・導入ダクト、１５ボット
スポット、１６・・・押込みファン、１７・・・炭化水
素ガス供給装置、１８・・・カーボンブラック冷却器、
１９・・・第１集じん器、２０・・・カーボンブラック
循環管路、２１・・・第２集じん器、２２・・・誘引フ
ァン、２３・・・カーボンブラック抜出管
第
図
第
図
υｉ□４４ｆＬＬ
第
図
呑
第
り
図
ン九動＋、＋４ｃｔFIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the carbon black production apparatus of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing details of the spouted bed reactor in FIG. 1, and FIG. 3 is a spouted bed diagram in FIG. 2. Figure 4 is an explanatory diagram showing a conventional fluidized bed reactor, and Figure 5 is a diagram showing the relationship between the horizontal position of the fluidized bed and temperature in Figure 4. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Fluidized bed reactor, 2... Fluidized bed, 6... Burner, 4... Air distribution plate, 10... Spouted bed reactor, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Spouted bed, 12... Burner, 13... Carbon black discharge port, 14... Introducing duct, 15 Bot spot, 16... Forced fan, 17... Hydrocarbon gas supply device, 18...Carbon black cooler,
19... First dust collector, 20... Carbon black circulation pipe, 21... Second dust collector, 22... Induction fan, 23... Carbon black extraction pipe diagram υi□44fLL Figure No. 9 movement +, +4ct
Claims (1)
るとともに、この噴流層内中央部のホットスポットの温
度を６００〜１０００℃に調節し、この噴流層内に炭化
水素ガスを吹き込み、炭化水素ガスを熱分解または不完
全燃焼させて、カーボンブラックを発生・析出させるこ
とを特徴とするカーボンブラックの製造方法。 ２ カーボンブラック粒子の噴流層（１１）を形成する
、下部にバーナ（１２）およびカーボンブラック排出口
（１３）を備えた噴流層反応器（１０）と、この噴流層
反応器に空気を送入する押込みファン（１６）と、噴流
層反応器に炭化水素ガスを供給する炭化水素ガス供給装
置（１７）と、噴流層反応器から排出される排ガス中の
粗粒カーボンブラックを捕捉するための第１集じん器（
１９）と、この第１集じん器で捕捉されない微粉カーボ
ンブラックを捕捉するための第２集じん器（２１）とを
包含することを特徴とするカーボンブラックの製造装置
。 ３ 第１集じん器（１９）がサイクロン、第２集じん器
（２１）がバグフィルタである請求項２記載のカーボン
ブラックの製造装置。[Claims] 1. A spouted bed is formed using carbon black particles as seed nuclei, and the temperature of a hot spot at the center of the spouted bed is adjusted to 600 to 1000°C, and hydrocarbon gas is added to the spouted bed. A method for producing carbon black, which is characterized by blowing in and thermally decomposing or incompletely combusting hydrocarbon gas to generate and precipitate carbon black. 2. A spouted bed reactor (10) with a burner (12) and a carbon black outlet (13) at the bottom forming a spouted bed (11) of carbon black particles, and feeding air into this spouted bed reactor. a forced fan (16) for supplying hydrocarbon gas to the spouted bed reactor; a hydrocarbon gas supply device (17) for supplying hydrocarbon gas to the spouted bed reactor; 1 Dust collector (
19) and a second dust collector (21) for trapping fine carbon black that is not captured by the first dust collector. 3. The carbon black manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the first dust collector (19) is a cyclone and the second dust collector (21) is a bag filter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20499288A JPH0253868A (en) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | Production of carbon black and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20499288A JPH0253868A (en) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | Production of carbon black and apparatus therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0253868A true JPH0253868A (en) | 1990-02-22 |
| JPH0438782B2 JPH0438782B2 (en) | 1992-06-25 |
Family
ID=16499676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20499288A Granted JPH0253868A (en) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | Production of carbon black and apparatus therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0253868A (en) |
-
1988
- 1988-08-18 JP JP20499288A patent/JPH0253868A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0438782B2 (en) | 1992-06-25 |
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