JPS60156764A - Manufacture of carbon black - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軍費な適用が多数ある、ファーネスブラックの
製造に関するものである。これらはゴム及びプラスナッ
クでの増量剤、顔料、及び強化剤としての用途を包含す
る。一般に、カーボンブラックを製造するファーネス法
では、１２５６°Ｋ（１８００”ｅ　）よりも高い温度
の密閉転化帯域で、天然ガス又は循環原料のような炭化
水素仕込み原料を熱分解及び（又は）不完全燃焼させて
、カーボンブラックを生成することを包含する。転化帯
域から出てくるがスに同伴されるカーボンブラックを、
次に、工業界で普通に使用する適切な任意の装置で冷却
して収集する。ゴム調製品に生じさせる履歴特性を改良
することのできる同様な特性のファーネス　ブラックを
生成することも好ましい。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates to the production of furnace black, which has many military applications. These include uses as fillers, pigments, and toughening agents in rubber and plastic snacks. Furnace processes for producing carbon black typically involve pyrolyzing and/or decomposing a hydrocarbon feedstock, such as natural gas or a recycled feedstock, in a closed conversion zone at temperatures above 1256°K (1800"e). combustion to produce carbon black.The carbon black entrained in the gas exiting the conversion zone is
It is then cooled and collected in any suitable equipment commonly used in the industry. It would also be desirable to produce furnace blacks with similar properties that can improve the hysteresis properties produced in rubber preparations.

更に、ある一定の場合には、カーボンブラックの着色力
を調節、あるいは制御する方法があることは非常に有利
である。Furthermore, in certain cases it would be highly advantageous to have a way to adjust or control the tinting power of carbon black.

従って、本発明の主要目的は、カーボンブラックの着色
力を抑制する、カーボンブラック製造の新規の改良方法
を提供することである。Therefore, the main object of the present invention is to provide a new and improved method of carbon black production that suppresses the coloring power of carbon black.

本発明の別の目的は、着色力の弱いカーボンブラック製
造の改良方法を提供することである。Another object of the present invention is to provide an improved method for producing carbon black with low tinting strength.

本発明の他の異なった目的、利点及び特徴は、下記の詳
細な記載及び特許請求の範囲を考慮すれば、当業界の熟
達者には明白になるであろう。Other objects, advantages, and features of the invention will become apparent to those skilled in the art from consideration of the following detailed description and claims.

本発明によって、上記及び更に別の目的は、米国再発布
特許第２８，９７４号明細書で開示し、且つ特許請求し
たタイプのカーボンブラックを生成するモジュラ−法、
すなわち段階化法を変更して達成されることが見い出さ
れた。段階化法は、高温のガス状燃焼生成物が生成され
る、最初に準備した主要（第一段階）燃焼帯域、中まで
詰った一様な流れ（凝集性ジェット）形態の液体炭化水
素仕込み原料を、燃焼ガス気流の外部又は内部の周辺か
ら、予備形成させた高温のガス気流中に、実質的に直角
に注入する第二、すなわち転移帯域、及び急冷によって
反応を停止させる前に、カーボンブラックの生成が起こ
る第三帯域（反応帯域）から成る。In accordance with the present invention, the above and further objects are achieved by a modular process for producing carbon black of the type disclosed and claimed in U.S. Pat. No. 28,974;
That is, it has been found that this can be achieved by changing the staging method. The staging method involves first preparing a main (first stage) combustion zone, where the high temperature gaseous combustion products are produced, and a liquid hydrocarbon feed in the form of a solid, uniform flow (cohesive jet). is injected substantially perpendicularly into the preformed hot gas stream from the external or internal periphery of the combustion gas stream into a second, i.e. transition zone, and the carbon black before stopping the reaction by quenching. It consists of a third zone (reaction zone) where the formation of .

仕込み原料を燃焼ガス気流の外部周辺から注入する上記
のタイプの方法では、燃焼ガスを使用し切らないで装置
を流通させる可能性がある。これは、例えば、炭化水素
仕込み原料が、燃焼ガスの流通する領域を完全に満たさ
ないために、燃焼がス形態の未使用の熱を逃がす場合に
起こる。反応器の大きさが増大するにつれて、これの起
こる傾向が大きくなる。この不経済な燃焼ガスの損失を
防止するために、米国特許第３，９２２，３３５号明細
書では、転移帯域の外部周辺から注入された仕込み原料
が到達しない燃焼がス気流の内側領域に、追加の仕込み
原料を注入することを開示している。Methods of the type described above, in which the feedstock is injected from around the outside of the combustion gas stream, have the potential to flow through the device without using up the combustion gas. This occurs, for example, when the hydrocarbon charge does not completely fill the area through which the combustion gases flow, so that the combustion dissipates unused heat in the form of gas. The tendency for this to occur increases as the reactor size increases. To prevent this uneconomical combustion gas loss, U.S. Pat. Discloses the injection of additional feedstock.

特許では、追加の液体炭化水素仕込み原料を、実質的に
横断するやり方で、且つ燃焼ガス気流の中心又は中心部
から外向きに反応器の壁に向かう方向に、燃焼ガス気流
の中心部に注入するのに通す探査子のような適切な装置
の使用を記載している。The patent provides for injecting additional liquid hydrocarbon feed into the center of the combustion gas stream in a substantially transverse manner and in a direction outwardly from the center or center of the combustion gas stream toward the walls of the reactor. describes the use of appropriate devices, such as probes, to

イーうすることによって、燃焼がスカー小油滴をせん断
１７、微粉砕し、且つ分散しようとする目的に完全に使
用されることを示ｔ７ている。燃焼ガス気流の内側領域
への仕込み原料の注入は、仕込み原料を転移帯域の外部
周辺から燃焼がス気流の内側に向かって注入するのと同
一の平面で起こる。米国特許第６．９２２，３３５号明
細書に記載の方法では、格別に高い生産量と高い収率を
示すこと、及び高品位のカーボンブラックを生成する能
力のあることを示１７ている。This shows that the combustion is fully used for the purpose of shearing 17, pulverizing, and dispersing the scar droplets. The injection of the feed into the inner region of the combustion gas stream occurs in the same plane as the combustion injects the feed from the outer periphery of the transition zone towards the inside of the gas stream. The process described in US Pat. No. 6,922,335 has been shown to exhibit exceptionally high throughput and yields, and to be capable of producing high grade carbon black.

■７かしながら、上記の方法と同様な方式でカーボンブ
ラックを生成するが、特性の異なるカーボンブラックの
生成が要望される場合がある。詳細には、良好な履歴特
性があり、１つ着色力が普通よりも弱いカーボンブラッ
クの生成が好ましいことがある。履歴が改良され、且つ
着色力が制御されているカーボンブラックを製造できろ
ようにしている本発明の化ジュラー法、すなわち段階化
法の部分変更では、液体炭化水素仕込み原料の一部を、
中まで詰った一様な流れの形態で、燃焼ガス気流が最高
速度に到着していない位置で、すなわち転移帯域のほぼ
中間点の前で、燃焼ガス気流中に、それの周辺から実質
的に半径方向に注入することを包含している。仕込み原
料を燃焼ガス気流の外部又は内部の周辺から、障害のな
いオリフィスを通して、実質的に半径方向に、速度の遅
い気流中に注入する。しかｌ−ながら、仕込み原料は、
速度の遅い燃焼ガス気流中に、内部周辺から、半径方向
に外向きに燃焼ガス気流中に注入するのが好ましい。本
発明の段階化方法では、燃焼ガス気流は転移帯域のほぼ
中間点で最高速度に到達する。(7) However, although carbon black is produced in a similar manner to the above method, there are cases where it is desired to produce carbon black with different characteristics. In particular, it may be preferred to produce carbon blacks that have good hysteresis properties and one color strength that is lower than normal. In a partial modification of the chemical-jurer process, or staging process, of the present invention, which allows for the production of carbon black with improved history and controlled color strength, a portion of the liquid hydrocarbon feedstock is
In the form of a solid, uniform flow, at a position where the combustion gas stream has not yet reached its maximum velocity, i.e. approximately before the midpoint of the transition zone, there is a substantial increase in the combustion gas stream from its periphery. Includes radial injection. The feedstock is injected substantially radially into the low-velocity gas stream from an external or internal periphery of the combustion gas stream through an unobstructed orifice. However, the raw materials used are
Preferably, it is injected radially outwardly into the combustion gas stream from the interior periphery into the low velocity combustion gas stream. In the staging method of the present invention, the combustion gas stream reaches its maximum velocity approximately midway through the transition zone.

すなわち、例えば、探査子を通して注入をしようとする
場合には、仕込み原料が速度の遅い燃焼がス気流に入る
ように、探査子を最初の、すなわち主要な燃焼帯域中に
挿入することによる、部分変更を行うことができる。仕
込み原料を速度の遅い燃焼ガス気流中に注入する実際の
個所、すなわち平面は、所望のカーボンブラックの特定
の品位又はタイプによって、かなり変化させることがで
きる。That is, for example, when attempting to inject through the probe, the feedstock may be partially injected by inserting the probe into the first or main combustion zone so that the slow combustion enters the gas stream. Changes can be made. The actual point or plane at which the charge is injected into the slow combustion gas stream can vary considerably depending on the particular grade or type of carbon black desired.

本発明のカーボンブラックを製造するときに使用する高
温の燃焼ガスの製造では、適切な燃焼室内で、液体又は
気体の燃料及び、空気、酸素、空気と酸素との混合物な
どのような適切な酸化剤気流を反応させる。燃焼室内で
酸化剤気流と反応させて高温の燃焼がスを発生させるの
に使用する適切な燃料の中には、水素、−酸化炭素、メ
タン、アセチレン、アルコール及びケロシンのヨウナ、
すぐ燃え易いガス、蒸気又は液体の流れのどれでもを包
含する。しかしながら、炭素含有化合物の含有量の多い
燃料、詳細には、炭化水素を使用するのが一般に好まし
い。例えば、天然がス及び改良又は強化天然ガスのよう
なメタンの濃い気流、並びにエタン、プロパン、ブタン
、及びペンタン分画、燃料油などを包含する種々の炭化
水素ガス及び液体並びに製油所副生成物のような多量の
炭化水素を含有する他の流れは優れた燃料である。The production of the hot combustion gas used in producing the carbon black of the present invention involves the use of a liquid or gaseous fuel and a suitable oxidizer, such as air, oxygen, a mixture of air and oxygen, etc., in a suitable combustion chamber. Make the drug air flow react. Among the suitable fuels used to react with the oxidizer stream in the combustion chamber to generate the high temperature combustion gas are hydrogen, carbon oxides, methane, acetylene, alcohols and kerosene,
Includes any readily flammable gas, vapor or liquid stream. However, it is generally preferred to use fuels with a high content of carbon-containing compounds, in particular hydrocarbons. For example, concentrated streams of methane, such as natural gas and improved or enriched natural gas, as well as various hydrocarbon gases and liquids and refinery byproducts, including ethane, propane, butane, and pentane fractions, fuel oils, etc. Other streams containing large amounts of hydrocarbons, such as, are excellent fuels.

本明細書に関する限り、主要燃焼では、モジュラ−法の
第一段階で使用する酸化剤の量を、第一段階の炭化水素
が完全燃焼して二酸化炭素と水とを生成するのに理論上
必要とする酸化剤の量に対応して示す。このようにして
、高い線速度で流れる高温の燃焼ガス気流カー発生する
。その上更に、燃焼室と反応室との間の圧力差は、少な
くとも１．０ホント／平方インチ（６，９キロパスカル
）、好ましくは約１．５ホント／平方インチ（１，０３
キロパスカル）から１０ボンド／平方インチ（６，９キ
ロノやスカル）が好ましいことを見い出した。これらの
条件下で、所望のカーボンブラック生成物を生成するの
に十分適切な、カーボンブラックを生成する液体炭化水
素質仕込み原料を微粉砕するのに十分な運動エネルギー
のあるガス状燃焼生成物の気流が生成される。結果とし
て生じる、主要燃焼帯域から出てくる燃焼ガス気流は少
なくとも約２４００”’Ｆ（１３１６°Ｃ）の温度に達
し、最も好ましい温度は少なくとも約３０００”Ｆ’（
１６４９℃）よりもトである。高温の燃焼がスは、所望
によっては、例えば通常のベンチュリー管によって、先
細にするか、又は制限することのできる、直径の小さい
囲われた転移段階に燃焼がスを導入することによって、
加速される高い線速度で下流方向に推進される。As far as this specification is concerned, the primary combustion is based on the amount of oxidant used in the first stage of the modular process that is theoretically necessary for complete combustion of the first stage hydrocarbons to produce carbon dioxide and water. The amount of oxidizing agent used is indicated. In this way, a hot combustion gas stream car is generated that flows at a high linear velocity. Still further, the pressure difference between the combustion chamber and the reaction chamber is at least 1.0 ht/in2 (6.9 kPa), preferably about 1.5 ht/in2 (1.03 kPa).
It has been found that 10 bonds/in2 (6.9 kilopascals) is preferable. Under these conditions, the gaseous combustion products of sufficient kinetic energy to pulverize the liquid hydrocarbonaceous feedstock that produces the carbon black are suitable enough to produce the desired carbon black product. Airflow is generated. The resulting combustion gas stream exiting the main combustion zone reaches a temperature of at least about 2400"'F (1316°C), with most preferred temperatures at least about 3000"F' (1316°C).
1649°C). The high temperature combustion gas is produced by introducing the combustion gas into an enclosed transition stage of small diameter, which can be tapered or confined if desired, for example by a conventional Venturi tube.
It is propelled downstream at an accelerated linear velocity.

本発明の方法では、使用する液体仕込み原料全量の残部
を、燃焼ガス気流が最高速度に達した個所、すなわち転
移帯域のほぼ中間で、燃焼ガス気流の内部又は外部の周
辺から、実質的に半径方向に、外向き又は内向きの方向
に、燃焼ガス中に注入する。仕込み原料は障害のないオ
リフィスを通して、中まで詰った一様な流れの形態で、
転移帯域で、燃焼がス中にそれの外部又は内部の周辺か
ら、実質的に半径方向に注入するが、燃焼がス気流の外
部周辺から注入するのが好ましい。液体仕込み原料を注
入する、この技法によって、ゴム配合物に履歴の改良を
生じさせることのできるカーボンブラックを生成する。In the method of the present invention, the remainder of the total liquid feedstock used is distributed at a substantially radial radius from the interior or exterior periphery of the combustion gas stream at the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, i.e. approximately in the middle of the transition zone. direction, either outward or inward, into the combustion gases. The feed material is in the form of a solid, uniform flow through an unobstructed orifice.
In the transition zone, combustion injects into the gas stream substantially radially from its external or internal periphery, but preferably combustion injects from the external periphery of the gas stream. This technique of injecting a liquid feed produces carbon black that can produce hysteresis improvements in the rubber compound.

本発明の方法の第二段階では、燃焼ガスは高速度で流れ
、且つガスの速度頭は少なくとも約１，０ポンド／平方
インチ（６，９キロパスカル）である。In the second stage of the method of the present invention, the combustion gases flow at a high velocity and the gas velocity head is at least about 1.0 pounds per square inch (6.9 kilopascals).

転移帯域すなわち第二帯域の燃焼がス中罠注入する、カ
ーボンブラック生成液体炭化水素仕込み原料は、妥尚な
貫通ができて、高温の燃焼がス及び液体炭化水素仕込み
原料を確実に高率に混合し、且つせん断するのに十分な
圧力で注入しなければならない。液体仕込み原料は、燃
焼ガス気流の内側領域、すなわち中心部の中に十分貫通
ずる複数の中まで詰った一様な流れ（凝集性ジェット）
の形態で、高温の燃焼ガス気流の外部又は内部の周辺か
ら、実質的に直角に注入する。The transition zone or second zone combustion trap injects the carbon black-producing liquid hydrocarbon feedstock into the gas trap, which allows reasonable penetration and ensures high temperature combustion of the gas and liquid hydrocarbon feedstock at a high rate. Must be injected with sufficient pressure to mix and shear. The liquid feedstock is a uniform flow (cohesive jet) that penetrates well into the inner region, i.e., the center, of the combustion gas stream.
injection from the external or internal periphery of the hot combustion gas stream substantially at right angles.

反応条件下で容易に揮発することのできる炭化水素仕込
み原料として、本明細書で使用に適切なのは、アセチレ
ンのような不飽和炭化水素、エチレン、プロピレン及び
ブチレンのようなオレフィン、ベンゼン、トルエン及び
キシレンのヨウナ芳香族、一定の飽和炭化水素、及びケ
ロシン、ナフタリン、テレピン、エチレン　タール、芳
香族環式原料のような揮発性炭化水素などである。Suitable for use herein as hydrocarbon feedstocks that can readily volatilize under the reaction conditions are unsaturated hydrocarbons such as acetylene, olefins such as ethylene, propylene and butylene, benzene, toluene and xylene. aromatics, certain saturated hydrocarbons, and volatile hydrocarbons such as kerosene, naphthalene, turpentine, ethylene tar, and aromatic cyclic feedstocks.

モジュラ−法の第三段階は、急冷によって反応を停止さ
せる前に、カーボンブラック生成反応を起こすのに十分
な滞留時間のとれる反応帯域である。各場合の滞留時間
は、過程の特殊な条件、及び所望する特殊なカーボンブ
ラックによる。The third stage of the modular process is a reaction zone that allows sufficient residence time for the carbon black forming reaction to take place before the reaction is stopped by quenching. The residence time in each case depends on the particular conditions of the process and the particular carbon black desired.

カーボンブラック生成反応が所望時間進行ｌまた後に、
少なくとも一組の噴霧ノズルを使用して、水のような急
冷液体を噴霧して、反応を停止させる。次に、懸濁して
いるカーボンブラック生成物を含有する高温の流出ガス
を下流に流し、ここでカーボンブラックの冷却、分離及
び収集の工程を通常の方法で行う。例えば、ガス気流か
らのカーボンブラックの分離は、沈殿装置、サイクロン
分離器、バッグフィルター、又はこれらの組み合わせの
ような通常の装置で容易に行われる・本発明を実施する
場合には、燃焼ガスが最高速度に到達した個所で、主要
燃焼帯域中に注入する仕込み原料の量は、着色力価の低
いカーボンブラックを生成する過程のためになり、且つ
カーボンブラックを含有するゴム組成物に対して履歴特
性に改良を加える、任意の量又は割合である。仕込み原
料の約２０チから約８０％までの量を、燃焼ガス気流が
最高速度に到達した個所よりも前に注入し、仕込み原料
の残りの量を、燃焼ガス気流が最高速度に到達した転移
帯域内の個所に注入するのが好ましい。特に好ましい実
施態様では、仕込み原料の約４０％から約６０％までの
量を、燃焼ガス気流が最高速度に到達した個所よりも前
に注入し、仕込み原料の残りの量を、燃焼ガス気流が最
高速度に到達した転移帯域内の個所に注入する。After the carbon black production reaction has proceeded for a desired period of time,
At least one set of spray nozzles is used to spray a quenching liquid, such as water, to stop the reaction. The hot effluent gas containing the suspended carbon black product is then passed downstream where the steps of cooling, separation and collection of the carbon black are carried out in a conventional manner. For example, separation of carbon black from a gas stream is readily accomplished in conventional equipment such as settlers, cyclone separators, bag filters, or combinations thereof.In practicing the present invention, combustion gases are At the point where maximum velocity is reached, the amount of feedstock injected into the main combustion zone is conducive to the process of producing carbon black with low coloring strength and is low in history for rubber compositions containing carbon black. Any amount or proportion that improves properties. Approximately 20 to 80% of the feed material is injected before the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, and the remaining amount of the feed material is injected at the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity. Preferably, the injection is performed at a location within the zone. In particularly preferred embodiments, from about 40% to about 60% of the charge is injected prior to the point at which the combustion gas stream reaches maximum velocity, and the remaining amount of the charge is injected before the combustion gas stream reaches maximum velocity. Inject at the point within the transition zone where maximum velocity is reached.

一つ以上の平面又は個所で仕込み原料の注入を行う、本
発明の段階化反応器法を実施する場合には、仕込み原料
を注入するときに通すオリアイスは、角度を二分するよ
うな方法で、あらかじめ配置、あるいは設置した。こう
することによって、仕込み原料は、燃焼がス気流の広い
横断面積にくまなく注入される。しかしながら、今や、
仕込み原料を注入するときに通すオリフィスの角度を、
６０°よりも小さい角度から、角度がθ°であるオリフ
ィスに重なるようになる方向に回転すれば、着色力の著
しく弱いカーボンブラックを生成することになることを
見い出した。オリフィス間の角度は０°から約６００ま
での範囲にわたるのが好ましく、最も好ましい角度は０
°である。回転させるオリフィスは、仕込み原料を、燃
焼ガス気流中に最高速度の個所で注入するときに通すも
の、あるいは仕込み原料を速度の遅い燃焼ガス気流中に
注入するのに使用するもの、のどちらでもよい。When carrying out the staged reactor process of the present invention, in which the feedstock is injected in one or more planes or points, the oriice through which the feedstock is injected is in such a way that it bisects the angle; Placed or installed in advance. By doing so, the feedstock is injected over a wide cross-sectional area of the combustion gas stream. However, now
The angle of the orifice through which the raw materials are injected is
It has been found that rotation from an angle less than 60° to a direction that overlaps the orifice at an angle of θ° results in the production of carbon black with significantly weaker tinting power. Preferably, the angle between the orifices ranges from 0° to about 600°, with the most preferred angle being 0°.
°. The rotating orifice can either be used to inject the feedstock into the combustion gas stream at the highest velocity point, or it can be used to inject the feedstock into the combustion gas stream at a lower velocity. .

しかしながら、仕込み原料を速度の遅い燃焼ガス気流中
に注入するときに通すオリフィスを回転するのが好まし
い。However, it is preferred to rotate the orifice through which the feedstock is injected into the slow combustion gas stream.

本発明によって製造したカーボンブラックの分析並びに
物理特性の評価にあたって、下記の試験過程を使用する
。In analyzing and evaluating the physical properties of the carbon black produced according to the present invention, the following test procedure is used.

ヨウ素吸着数 コレ＆ｉＡ８ＴＭＤ−ｉ　５１０−７０ｖｃ従って測定
する。The iodine adsorption number is measured accordingly.

着色力 カーポンプラック試料の着色力はＡＳＴＭ　Ｄ５２６５
−７６ｅ−に従って、工業色合い標準黒色に比較して測
定する。Coloring power The coloring power of the Carpon Prack sample is ASTM D5265.
-76e- as compared to the industrial tint standard black.

フタル酸ジプチル（ＤＢＰ　）吸収数 カ−ボンブラックのＤＢＰ吸収数はＡＳ’Ｅ’Ｍ　Ｄ２
４１４−７６に従って測定する。報告した結果では、カ
ーボンブラックが綿毛状又は小球状の形態をしているか
否かを示す。Diptyl phthalate (DBP) absorption number - DBP absorption number of Bon black is AS'E'M D2
414-76. The reported results indicate whether the carbon black is in fluff-like or globular form.

破砕ＤＢＰ　ｅｃ収数（ＣＤＢＰ　） カーざンブラック　ペレットに破砕タイプの処理を施し
てから、ＡＳＴＭ　Ｄ　−３４９３−７９に従って構造
を測定する。Crushing DBP ec Yield (CDBP) Carzan black pellets are subjected to a crushing type treatment and then their structure is determined according to ASTM D-3493-79.

モジュラス及び引っ張り強さ これらの物理特性はＡＳＴＭ　Ｄ−４１２に記載の手順
に従って測定する。要するに、モジュラス測定は、加硫
イム試料を、それの元の長さの６００チまで引っ張る場
合に測定される、平方インチ当たりボンドの引っ張り強
さに関するものである。引っ張り強さの測定は加硫イム
試料を裂く、又は破るのに必要な引つ張りの平方インチ
当たりのボンド数をめることである。Modulus and Tensile Strength These physical properties are measured according to procedures set forth in ASTM D-412. In short, the modulus measurement relates to the tensile strength of the bond per square inch as measured when a vulcanized imprint sample is pulled to 600 inches of its original length. The measurement of tensile strength is the number of bonds per square inch of tensile force required to tear or break the vulcanizate sample.

押し出し成形収縮 これはＡＳＴＭ　Ｄ　−２２３０−３７（方法Ｂ）に従
って測定する。Extrusion Shrinkage This is measured according to ASTM D-2230-37 (Method B).

反発力 これはＡＳＴＭＤ−１０５４に記載の方法に従って測定
する。Repulsion Force This is measured according to the method described in ASTM D-1054.

下記の実施例を参考にすることによって本発明は更に容
易に理解されるであろう。いったん本発明を十分に開示
すれば、本発明には、当然、当業界の熟達者にとっては
明白になる他の多くの形態があり、従って、これらの実
施例は単に説明のために示すものであって、決して本発
明の範囲を制限しようとするものでないことが是認され
るであろう。The present invention will be more easily understood by reference to the following examples. There are, of course, many other forms of this invention which will be apparent to those skilled in the art once the invention has been fully disclosed, and therefore these examples are given by way of illustration only. It will be appreciated that they are not intended to limit the scope of the invention in any way.

実施例１ 本実施例では、燃焼ガス生成反応体、すなわち、別個の
流れとして、又は予備燃焼させたガス状反応生成物とし
て、のどちらかで、燃料及び酸化剤を主要燃焼帯域に供
給する装置、及び同様に、仕込み原料を燃焼ガス気流中
に、半径方向に内向き、又は外向きに注入する位置を調
節することができるように、縦方向と円周方向との両方
向に移動させることのできる、カーざンブランク生成炭
化水素質仕込み原料を供給する装置を装備しである適切
な反応装置を使用する。装置は金属のような適切な、ど
んな材料で組み立ててもよく、且つ耐熱性断熱材を設備
するか、又は水であるのが好ましい再循環液体のような
冷却媒介物で取り巻くかしてもよい。その上、反応装置
には、温度及び圧力の記録装置、噴霧ノズルのようなカ
ーボンブラック生成反応油止装置、カーボンブラック生
成物を冷却する装置、及びカーボンブランクを他の好ま
しくない副生成物から分離し、且つ採取する装置を装備
する。本実施例を実施するに当っては、主要燃焼２４０
係を得ることのできる、主要な、すなわち第一段階の燃
焼では、どんな適切なバーナーでも使用することができ
る。主要燃焼が２４０チの第一段階燃焼ガスは、４００
キロ標準立方フィート／時（３，１４６ｍ３／秒）の速
度で、６８０’Ｌ”　（６３ろ°Ｋ　）　１で予備加熱
した空気、及び１７．２キロ標準立方フィート／時（０
，１３５ｍ３７秒）の速度で天然ガスを装置の燃焼帯域
中に仕込むことによって作り、これで高い線速度で下流
方向に流れる燃焼ガス気流を発生させる。各の寸法が０
．０８９インチ（２，２６ｔ＝ｍ　）の障害のないオリ
フィス６個を通して、全流速６３Ｏｆ／時（０，６６２
ｔ／秒）で導入しようとする適切な液体炭化水素質仕込
み原料の半量を、燃焼ガス気流が最高速度に到達する平
面の上流１４インチ（３５５，６ｍ＋）の個所、すなわ
ち転移帯域のほぼ中間個所で、半径方向に、外向きに、
中まで詰った一様な流れとして燃焼ガス気流中に導入す
る。Example 1 This example describes an apparatus for supplying fuel and oxidizer to the main combustion zone in the form of combustion gas producing reactants, either as separate streams or as pre-combusted gaseous reaction products. , and likewise for movement both longitudinally and circumferentially so as to be able to adjust the position of radially inwardly or outwardly injecting the feedstock into the combustion gas stream. A suitable reactor is used, which is capable of producing carbon blanks and is equipped with equipment for feeding hydrocarbonaceous feedstock. The device may be constructed of any suitable material, such as metal, and may be provided with heat resistant insulation or surrounded by a cooling medium such as a recirculating liquid, preferably water. . Additionally, the reactor includes temperature and pressure recording devices, carbon black production reaction stop devices such as spray nozzles, devices to cool the carbon black product, and to separate the carbon blank from other undesirable by-products. and equipped with equipment to collect it. In carrying out this embodiment, the main combustion 240
Any suitable burner can be used for the primary, or first stage, combustion that can be used. The first stage combustion gas with main combustion of 240 cm is 400 cm.
air preheated at 680'L" (63 °K) 1, and 17.2 km standard cubic feet/hour (0
. each dimension is 0
．． A total flow rate of 63 Of/hr (0,662
half of the suitable liquid hydrocarbonaceous feedstock to be introduced at a rate of 1.5 m/s) at a point 14 inches (355,6 m+) upstream of the plane where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, approximately midway through the transition zone. , radially outward,
It is introduced into the combustion gas stream as a solid, uniform flow.

迅速に流れる燃焼ガス気流は、燃焼ガス気流の線速度を
増大させるために、横断面の直径が小さくなっている第
二帯域、すなわち転移帯域中に流入する。次に、液体仕
込み原料の残り半分を、燃焼ガス気流が最高速度に到達
する転移帯域のほぼ中間の個所で、各の寸法が０゜０８
９インチ（２，２６ｍ１）の障害のないオリフィス６個
を通して、燃焼ガスの中心部に向けて、外部周辺から内
方に、生じた高温の燃焼ガス気流中に、中まで詰った一
様な流れの形態で、実質的に直角に導入する。装置の転
移帯域は、直径が１０．４インチであり、且つ長さは１
１インチ（２７９ｍ　）である。反応器の横断面の直径
は１８インチ（４５７ｍ　）であり、且つ燃焼ガス気流
が最高速度に到達した平面、すなわち転移帯域のほぼ中
間個所、の下流７フイート（２，１３簡）の個所で急冷
して反応を停止させる。工程全体の燃焼が６５％になる
ように反応を行う。本実施例では、仕込み原料を低速度
の燃焼ガス気流中に導入するときに通すオリフィスは、
仕込み原料を転移帯域のほぼ中間個所に導入するときに
通すオリフィスに対して、仕込み原料の注入が６０°の
角度で起こるようなやり方で周囲に設置した。このカー
ボンブラックの分析及び性能の特性を第１表〜第６表に
記載するが、表ではこのカーボンブラックを実施例２０
カーボンブラツクに対する対照として使用する。The rapidly flowing combustion gas stream enters a second zone, a transition zone, whose cross-sectional diameter is reduced to increase the linear velocity of the combustion gas stream. The remaining half of the liquid charge is then placed approximately halfway through the transition zone where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, each dimension 0°08.
Through six 9-inch (2,26 m1) unobstructed orifices, a solid, uniform flow into the resulting hot combustion gas stream inward from the outer periphery toward the core of the combustion gases. introduced at a substantially right angle. The transition zone of the device is 10.4 inches in diameter and 1 inch in length.
1 inch (279 m). The cross-sectional diameter of the reactor was 18 inches (457 m), and quenching occurred 7 feet (2.13 feet) downstream of the plane where the combustion gas stream reached maximum velocity, approximately midway through the transition zone. to stop the reaction. The reaction is carried out such that the combustion of the entire process is 65%. In this example, the orifice through which the raw material is introduced into the low-velocity combustion gas stream is
The surroundings were arranged in such a way that the injection of the charge occurred at an angle of 60° to the orifice through which the charge was introduced approximately midway through the transition zone. The analysis and performance characteristics of this carbon black are listed in Tables 1 to 6.
Used as a control for carbon black.

実施例２ 実施例１の過程に従い、且つ同一装置を使用して、主要
燃焼帯域中に、速度４００標準キロ立方フィート／時（
３，１４６ｍ　／秒）で、７００１（６４４°Ｋ）に予
備加熱した空気、及び速度１７．２標準キロ立方フィー
ト／時（０，１３５ｍ”／秒）で天然ガスを仕込んで、
所望の２４０％の第一工程燃焼火炎を生成させる。次に
、全流速６２５　ｆ／時Ｃ０，６５７ｔ／秒）で導入し
ようとする液体仕込み原料の６０％を、燃焼ガス気流が
その最高速度に到達した個所の上流１４インチ（３５５
，６ｍ＋）の位置で、内部周辺から半径方向に外向きに
、燃焼ガス気流中に導入する。ここで使用する仕込み原
料は、炭素含有量が８８．６重量％、水素含有量が７．
８２重量％、硫黄含有量が６．２重量％、水素対炭素比
が１．０５、ＢＭＣＩ相関指数が１２８、ＡＳＴＭ　−
Ｄ　−２８７による比重が１６０９、ＡＳＴＭ　−Ｄ　
−２８７によるＡＰＩ重量が−１，１，１３０°Ｆでの
ＢＢＵ粘度（ＡＳＴＭ　−Ｄ　−８８）が２９２．２１
０°ＦでのＳＳＵ粘度（ＡＳＴＭ　−Ｄ　−８８）が５
５、及びアスファルテン含有量が４．３重量％のエクソ
ン（ＥＸＸＯＮ　）油である。仕込み原料は、各の直径
が０．１インチ（２，５４ｍ−）の障害のないオリフィ
ス６個を通して、半径方向に一様な流れとして注入する
。液体仕込み原料の残り４０％は、燃焼ガス気流が最高
速度に到点した個所、すなわち転移帯域のほぼ中間個所
で、各の大きさが０．０７８インチ（１，９８ｍ）の障
害のないオリフィス６個を通して、燃焼ガス気流中に、
それの周辺から中まで詰った一様な流れとして、半径方
向に内向きに導入する。反応は総括燃焼百分率６５．２
％で行い、燃焼ガス気流が最高速度に到達する平面の下
流７フイー）　（２，１３ｍ　）の個所で、反応を水で
油止する。この場合には、仕込み原料を、速度の遅い燃
焼ガス気流中に注入するときに通すオリフィスは、仕込
み原料を転移帯域の中間個所から燃焼ガス気流中に注入
するときに通すオリフィス九対して、１５°の角度で仕
込み原料を注入するような方式で、周囲に設置する。カ
ーボンブラックの分析及び物理的特性を第１表〜第６表
に示す。Example 2 Following the process of Example 1 and using the same equipment, a rate of 400 standard kilometres/hour (kph) was applied during the main combustion zone.
3,146 m/sec), air preheated to 7001 (644°K), and natural gas at a rate of 17.2 standard km/h (0,135 m"/sec),
Generate a first stage combustion flame of 240% of the desired. Next, 60% of the liquid charge to be introduced at a total flow rate of 625 f/hr (C0,657 t/sec) is transferred 14 inches (355 f/hr) upstream of the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity.
, 6 m+) into the combustion gas stream radially outward from the interior periphery. The raw material used here has a carbon content of 88.6% by weight and a hydrogen content of 7.5% by weight.
82 wt%, sulfur content 6.2 wt%, hydrogen to carbon ratio 1.05, BMCI correlation index 128, ASTM-
Specific gravity by D-287 is 1609, ASTM-D
BBU viscosity at -1,1,130°F (ASTM-D-88) is 292.21
SSU viscosity (ASTM-D-88) at 0°F is 5
5, and EXXON oil with an asphaltene content of 4.3% by weight. The feedstock is injected in a radially uniform flow through six unobstructed orifices, each 0.1 inch (2.54 m) in diameter. The remaining 40% of the liquid charge is placed in unobstructed orifices 6, each 0.078 inch (1.98 m) in size, where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, approximately midway through the transition zone. into the combustion gas stream through
It is introduced radially inward as a uniform flow from the periphery to the middle. The overall combustion percentage of the reaction was 65.2.
%, and the reaction is stopped with water at a point 7 feet (2,13 m) downstream of the plane where the combustion gas stream reaches its maximum velocity. In this case, the number of orifices through which the feed material is injected into the combustion gas stream with a low velocity is 15 compared to the nine orifices through which the feed material is injected into the combustion gas stream from the middle of the transition zone. It is installed around the periphery in such a way that the raw materials are injected at an angle of . The analysis and physical properties of carbon black are shown in Tables 1-6.

第　１　表 分析特性 試料番号　１２ ヨウ素数、■２■／カーボンブラックｙ　１０７　１０
５着色力、％　１１２　１０９ ＤＢＰ吸収、ペレット、ＣＣ／１００タ　１２７　１２
４ｃＤＢｐ（７４Ｍ４）ＣＣ／１００ｆ　１０４　１０
２下記の表では、本発明のカーボンブラックのイム組成
物に対する低履歴強化剤としての適合性を明確に示して
いる。カーボンブラックを評価するときには、ゴム調製
品は通常の方法で容易に作られる。例えば、確実に十分
分散させるために、パンプリー（Ｂａｎｂｕｒｙ　）混
合機及び（又は）ロールミルのような、ゴム又はプラス
チックの混合に通常便するタイプの通常の混合機で、ゴ
ム及びカーボンブラックを緊密に混合する。ゴム調製品
は天然ゴム及び合成ゴム含有処方に対する標準工業処方
に従って配合する。得られる加硫物は、特定の物理特性
を測定するときに規定された時間の開破化させる。本発
明のカーボンブラックの性能を評価するときには、量を
重量部で規定しである下記の処方を使用する。Table 1 Analysis characteristics Sample number 12 Number of iodine, ■2■/carbon black y 107 10
5 Coloring power, % 112 109 DBP absorption, pellet, CC/100ta 127 12
4cDBp (74M4) CC/100f 104 10
2 The table below clearly demonstrates the suitability of the carbon blacks of the present invention as low hysteresis reinforcements for im compositions. When evaluating carbon black, rubber preparations are easily made by conventional methods. For example, the rubber and carbon black may be intimately mixed in a conventional mixer of the type commonly used for mixing rubber or plastics, such as a Banbury mixer and/or roll mill, to ensure good dispersion. do. The rubber preparations are compounded according to standard industry recipes for natural rubber and synthetic rubber containing formulations. The resulting vulcanizate is cleaved for a defined period of time when certain physical properties are measured. When evaluating the performance of the carbon black of the present invention, the following formulation is used, with amounts specified in parts by weight.

第１表から第３表までのデータを精査するに、仕込み原
料を燃焼ガス気流中に、速度の遅い領域で注入するとき
に通すオリフィスと、転移帯域で注入するときに通すオ
リフィスとの間の角度が減少すれば、生成するカーボン
ブラックの着色力を低下させることを示している。その
上、天然及び合成の両ゴム調製品の反発特性についての
値も又改善されることは注目に値する。A close examination of the data in Tables 1 to 3 shows that the difference between the orifice through which the feedstock is injected into the combustion gas stream in the low-velocity region and the orifice through which it is injected in the transition zone. It is shown that a decrease in the angle reduces the tinting power of the carbon black produced. Moreover, it is noteworthy that the values for the repulsion properties of both natural and synthetic rubber preparations are also improved.

実施例６ 実施例６で使用する方法及び装置は実施例２のものと同
一である。この場合には、操作の目的は、仕込み原料を
速度の遅い燃焼がス気流中に注入するときと、最高速度
の個所で注入するときとのオリフィスの間の角度の変化
の影響を示すことであった。仕込み原料を速度の遅い燃
焼がス気流中に注入するときに通すオリフィスの位置を
円周に沿って回転することによって角度を変化させた。Example 6 The method and equipment used in Example 6 are the same as in Example 2. In this case, the purpose of the operation is to show the effect of changing the angle between the orifice when the feedstock is injected into the gas stream with slow combustion velocity and when it is injected at the point of maximum velocity. there were. The angle of the orifice through which the feed material was injected into the gas stream for slow combustion was changed by rotating the position along the circumference.

下記の第４表では、角度を６０°の位置から、６０゜の
位置まで、１５°の位置まで、及び最後に００の位置（
重なる）まで変化させた場合に測定したデータを報告す
る。データでは、注入平面内のオリフィス間の角度の減
少につれて、着色力に関する値が低下し、角度が重なる
位置（θ°）で、最低着色力が起こることを示している
。その上、データでは綿毛状カーボンブラックのＤＢＰ
を減じる明確な傾向を示している。このように、本実施
例では、技法を使用することで、他の特性に悪影響を及
ぼすおそれのあるカリウム添加剤の使用以外の方法で、
カーボンブラックの構造を制御する作用をする。In Table 4 below, the angle is changed from the 60° position, to the 60° position, to the 15° position, and finally to the 00 position (
Report the data measured when the values are changed to (overlapping). The data show that as the angle between the orifices in the injection plane decreases, the value for the tinting power decreases, with the lowest tinting strength occurring where the angles overlap (θ°). Moreover, the data shows that DBP of fluffy carbon black
shows a clear tendency to reduce Thus, in this example, the technique was used to ensure that, other than the use of potassium additives, which may adversely affect other properties,
It acts to control the structure of carbon black.

第４表 仕込み原料を注入する ときに通すオリフィス　６０　３０　１５　０間の角度
、度 着色力、％　１１３　１０８　１０９　１０７本発明を
一定の実施態様に関して記載したが、本発明は、このよ
うに限定されるものではなく、且つ尚業界の熟達者にと
って明白な変化及び変更を本発明の理念及び範囲から逸
脱することなしに行うことができるものと解釈するべき
である。Table 4 Angle between orifices through which feedstock is injected 60 30 15 0, degree tinting strength, % 113 108 109 107 Although this invention has been described with respect to certain embodiments, it is understood that this invention is not limited in this way. It is to be understood that changes and modifications apparent to those skilled in the art may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

代理人　漫　村　皓Agent Hao Manmura

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）第一帯域で燃料と酸化剤とを反応させ、カーボン
ブラック生成液体炭化水素仕込み原料をカーボンブラッ
クに転化させるのに十分なエネルギーのある高温の燃焼
ガス気流を生成し、第二帯域で、液体炭化水素仕込み原
料を複数の中まで一様な流れ（凝集性ジェット）の形態
で、燃焼がス気流が最高速度に到達した個所で、ガス燃
焼生成物の気流中に、燃焼ガス気流の流れる方向に対し
て実質的に直角の方向に、且つ仕込み原料を適切にせん
断し、且つ混合するのに必要な程度に貫通させ２）のに
十分な圧力で周辺から注入し、且つ第三帯域で、カーボ
ンブラック生成反応を急冷で停止させる前に、仕込み原
料を分解させてカービンブラックに転化させ、次に生成
したカーボンブラックを冷却し、分離して採取するファ
ーネス　カーボンブラックを製造するモジュラ一方法に
おいて、液体炭化水素仕込み原料の一部を複数の中まで
詰った一様な流れの形態で、燃焼ガス気流が最高速度に
到達する個所よりも前で、燃焼ガス気流中に、それの周
辺から実質的に半径方向に導入し、仕込み原料の残部を
複数の中まで詰った一様な流れの形態で、燃焼ガス気流
が最高速度に到達した転移帯域のほぼ中間個所で、燃焼
ガス気流中に、それの周辺から実質的に半径方向に導入
し、且つ各部の仕込み原料を導入するときに通すオリフ
ィス間の角度を６０°よりも小さい角度に調節して、着
色力が通常のよりも弱く、且つイム組成物の履歴特性を
改良することのできるカーボンブラックを生成すること
を特徴とする、ファーネス　カーボンブラックを製造す
るモジュラ一方法。(1) react the fuel and oxidizer in a first zone to produce a hot combustion gas stream with sufficient energy to convert the carbon black-producing liquid hydrocarbon feedstock to carbon black; , the liquid hydrocarbon charge is dispersed in the gaseous combustion product stream in the form of a uniform flow (cohesive jet) into the gaseous combustion product stream at the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity. 2) peripherally injected in a direction substantially perpendicular to the direction of flow and at a pressure sufficient to penetrate the feed to the extent necessary to adequately shear and mix the feed; and A modular method for producing carbon black in a furnace, in which the raw material is decomposed and converted to carbine black before the carbon black production reaction is stopped by rapid cooling, and the produced carbon black is then cooled, separated and collected. , a portion of the liquid hydrocarbon charge is introduced into the combustion gas stream from its surroundings before the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity in the form of a plurality of uniformly packed liquid hydrocarbon feedstocks. The remainder of the feedstock is introduced substantially radially into the combustion gas stream in the form of a uniform flow filled with the remainder of the feedstock, approximately midway through the transition zone where the combustion gas stream reaches its maximum velocity. , the coloring power is weaker than normal by adjusting the angle between the orifices through which the raw materials of each part are introduced substantially radially from the periphery to be smaller than 60°, A modular method for producing furnace carbon black, characterized in that it produces a carbon black that is capable of improving the hysteretic properties of imm compositions. （２）仕込み原料の一部を注入するときに通すオリフィ
ス間の角度が０°から約６００までの範囲にわたる、上
記第（１）項に記載の方法。(2) The method according to item (1) above, wherein the angle between the orifices through which a portion of the raw material is injected ranges from 0° to about 600°. （３）仕込み原料の一部を注入するときに通すオリフィ
ス間の角度が０°である、上記第（１）項に記載の方法
。(3) The method according to item (1) above, wherein the angle between the orifices through which a portion of the raw material is injected is 0°. （４）燃焼がス気流が最高速度に到達する個所よりも前
で、燃焼がス気流中に導入する液体仕込み原料の量は、
注入する仕込み原料の全量の約２０％から約８０％まで
の範囲にわたり、液体仕込み原料の残部を転移帯域のほ
ぼ中間の個所で導入する、上記第（１）項に記載の方法
。(4) The amount of liquid feed material introduced into the combustion gas stream before the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity is:
The method of paragraph (1) above, wherein the remainder of the liquid feed is introduced at a point approximately midway through the transition zone, ranging from about 20% to about 80% of the total amount of feed to be injected. （５）燃焼がス気流が最高速度に到達する個所よりも前
で、燃焼ガス気流中に導入する液体仕込み原料の量は、
注入する仕込み原料の全量の約４０％から約６０％まで
の範囲にわたり、液体仕込み原料の残部を転移帯域のほ
ぼ中間の個所で導入する、上記第（１）頂に記載の方法
。(5) The amount of liquid feedstock introduced into the combustion gas stream before the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity is:
The method of item (1) above, wherein the remainder of the liquid feed is introduced at a point approximately midway through the transition zone, ranging from about 40% to about 60% of the total amount of feed to be injected. （６）燃焼ガス気流が最高速度に到達する個所よりも前
で、燃焼ガス気流中に注入する液体炭化水素仕込み原料
を、燃焼がス気流の内部周辺から外向きに実質的に直角
方向に注入する、上記第（１）項に記載の方法。(6) Before the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, the liquid hydrocarbon charge is injected into the combustion gas stream in a substantially perpendicular direction outward from the inner periphery of the combustion gas stream. The method according to item (1) above. （７）最高速度に到達する個所で燃焼がス気流中に注入
する液体炭化水素仕込み原料を、燃焼がス気流の外部周
辺から内向きに実質的に直角方向に注入する、上記第（
］）項に記載の方法。(7) The liquid hydrocarbon charge injected into the gas stream at the point where the combustion reaches maximum velocity is injected in a substantially perpendicular direction inward from the outer periphery of the combustion gas stream.
)). （８）燃焼ガス気流が最高速度に到達する個所よりも前
で、燃焼ガス気流中に注入する液体炭化水素仕込み原料
を、燃焼ガス気流の内部周辺から外向きに実質的に直角
方向に注入し、且つ最大速度に到達する個所で、燃焼ガ
ス気流中に注入する液体炭化水素仕込み原料を、燃焼ガ
ス気流の外部周辺から内向きに実質的に１血角方向に注
入する、上記第（１）項に記載の方法。(8) Prior to the point where the combustion gas stream reaches its maximum velocity, the liquid hydrocarbon feedstock to be injected into the combustion gas stream is injected outward from the interior periphery of the combustion gas stream in a substantially perpendicular direction. , and at the point where the maximum velocity is reached, the liquid hydrocarbon charge material to be injected into the combustion gas stream is injected substantially in one angle direction from the outer periphery of the combustion gas stream, The method described in section. （９）仕込み原料の一部を注入するときに通１゛オリフ
ィス間の角度が００から約６００までの範囲にわたる、
上記第（８）項に記載の方法。(9) When injecting a portion of the raw material, the angle between the orifices ranges from 00 to about 600;
The method described in paragraph (8) above.