LU85694A1

LU85694A1 - Procede de production de noirs de carbone au four

Info

Publication number: LU85694A1
Application number: LU85694A
Authority: LU
Inventors: Kam Bor Lee; Alan A Simpkin
Original assignee: Cabot Corp
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1984-12-19
Publication date: 1985-07-24
Also published as: IL73895A0; GB2151605A; AU3709384A; DK614784D0; GB8431485D0; AU566453B2; ES8507170A1; US4645657A; NZ210437A; IL73895A; KR930002759B1; NL190335B; DD228291A5; AR247579A1; FR2557126B1; MX162623A; YU218284A; GB2151605B; PL145193B1; SE8406569L

Description

ί

La présente invention se rapporte à la production de noirs de carbone au four ayant de nombreuses applications importantes. Celles-ci comprennent une utilisation comme charges, pigments et agents de renforcement dans le 5 caoutchouc et dans les matières plastiques. En général, le procédé au four pour la préparation de noirs de carbone comprend un craquage et/ou. 'une combustion incomplète d’une charge d’alimentation d’hydrocarbure comme du gaz naturel ou une charge de recyclage dans une zone fermée de conver-10 sion à des températures au delà de 1256°K (982°C) pour produire du noir de carbone. Le noir de carbone entraîné dans les gaz émanant de la zone de conversion est alors refroidi et recueilli par tout moyen approprié couramment utilisé dans l’industrie. Il est également souhaitable de 15 produire des noirs de carbone ayant des propriétés semblables, capables d’impartir de meilleures propriétés d’hystérésis aux formules de caoutchouc. Par ailleurs, dans certains cas, il est très bénéfique d’avoir un procédé pour régler ou contrôler le pouvoir teintant des 20 noirs de carbone.

En conséquence, la présente invention a pour objectif principal un nouveau procédé perfectionné de préparation de noirs de carbone où le pouvoir teintant des noirs de carbone est contrôlé.

25 La présente invention a pour autre objet un procédé perfectionné de préparation de noirs de carbone ayant des pouvoirs teintants inférieurs.

D’autres objets, avantages et caractéristiques ; 2 de l’invention deviendront mieux apparents à ceux qui sont compétents en la matière en considérant la description détaillée qui suit.

Selon l'invention, on a trouvé que les objectifs 5 ci-dessus et d’autres encore étaient obtenus en modifiant un procédé modulaire ou par stades pour la production de " noirs de carbone du type révélé dans la réédition du brevet US N° 28974. Le processus par stades comprend une zone de combustion primaire (premier stade) initialement 10 préparée où est formé un courant de produits gazeux chauds de combustion; une seconde zone ou zone de transition où une charge d'alimentation d’hydrocarbure liquide sous la forme de courants solides (jets cohérents) est injectée sensiblement transversalement à partir du pour-15 tour externe ou interne du courant de gaz de combustion dans le courant préformé des gaz chauds; et une troisième zone (la zone de réaction) où se produit la formation de noir de carbone avant la fin de la réaction par refroidissement rapide.

20 Dans les procédés du type ci-dessus où la charge d'alimentation est injectée du pourtour externe du courant de gaz de combustion, il y a une possibilité que les gaz de combustion traversent le système sans avoir été utilisés. Cela se produira, par exemple, si la charge d’alimentation 25 d’hydrocarbure ne remplit pas totalement la zone par laquelle les gaz de combustion s'écoulent, permettant ainsi à de la chaleur inutilisée sous la forme de gaz de combustion de s'échapper. Cela a assez fortement tendance à se produire tandis que la dimension du réacteur 30 augmente. Pour empêcher cette perte non économique des gaz de combustion, il est révélé dans le brevet US N° 3 922335, d'injecter une charge supplémentaire d'alimentation dans la région intérieure du courant de gaz de combustion où la charge d'alimentation injectée à partir du pourtour 35 externe de la zone de transition ne peut arriver. Le 3 brevet décrit l'utilisation d'un dispositif approprié comme une sonde, par où la charge d'alimentation d'hydrocarbure liquide supplémentaire sera injectée dans le noyau du courant de gaz de combustion d'une manière 5 sensiblement transversale et dans une direction du centre ou noyau du courant de gaz de combustion vers l'extérieur, vers les parois du réacteur. En faisant ainsi, il est montré que les gaz de combustion seront totalement utilisés pour le but voulu de cisailler, atomiser et 10 disperser les gouttelettes d'huile. L'injection de la charge d'alimentation dans la région intérieure du courant de gaz de combustion se produit dans le même plan que celui par où la charge d'alimentation est injectée du pourtour externe de la zone de transition vers l'intérieur 15 du courant de gaz de combustion. Le procédé décrit dans le brevet US K° 3 922 335 est indiqué comme produisant un débit exceptionnellement élevé et des rendements élevés et comme ayant la capacité de produire des noirs de carbone de haute qualité.

20 II y a cependant des cas où l'or, souhaite produire des noirs de carbone d'une manière semblable au procédé ci-dessus mais pour produire des noirs ayant des propriétés différentes. En particulier, il peut être souhaitable de produire des noirs de carbone ayant de 25 bonnes propriétés d'hystérésis et un pouvoir teintant plus faible que la normale. La modification du procédé actuel modulaire ou par stades, qui permet la préparation des noirs ayant une meilleure hystérésis et un pouvoir teintant contrôlé consiste à injecter une partie de la 30 charge d'alimentation d'hydrocarbure liquide sensiblement radialement, sous la forme de courants solides, dans le courant de gaz de combustion à partir de son pourtour, en un emplacement où le courant de gaz de combustion n'a pas atteint sa vitesse maximale, c'est-à-dire avant à 35 peu près le milieu de la zone de transition. La charge 4 d'alimentation est injectée à travers des orifices sans obstruction, à partir du pourtour externe ou interne du courant de gaz de combustion, sensiblement radialement dans le courant de vitesse inférieure. Il est cependant 5 préféré d'injecter la charge d'alimentation dans le courant de gaz de combustion de vitesse inférieure à partir du pourtour interne, radialement vers l'extérieur dans le courant de gaz de combustion. Dans le présent procédé par stades, la vitesse maximale du courant de 10 gaz de combustion est atteinte à peu près au milieu de la zone de transition. Ainsi, par exemple, lorsque l'injection est faite à travers une sonde, la modification peut être effectuée en insérant la sonde dans la première zone ou zone primaire de combustion de façon que la charge 15 d'alimentation entre dans un courant de gaz de combustion ayant une vitesse plus faible. Le point réel ou plan où la charge d'alimentation est injectée dans le courant de gaz de combustion de vitesse plus faible peut être considérablement modifié selon la qualité spécifique ou le type 20 du noir de carbone souhaité.

Dans la préparation des gaz chauds de combustion employés pour préparer les noirs de la présente invention, on fait réagir, dans une chambre de combustion appropriée, un combustible liquide ou gazeux et un courant oxydant 25 approprié comme de l'air, de l'oxygène, des mélanges d'air et d'oxygène ou analogues. Parmi les combustibles appropriés à une utilisation pour une réaction avec le courant oxydant dans la chambre de combustion pour produire les gaz chauds de combustion, on peut citer tous 30 gaz, courants de vapeur ou liquides facilement combustibles comme l'hydrogène, l'oxyde de carbone, le méthane, l'acétylène, des alcools et du kérosène. Il est cependant généralement préférable d'utiliser des combustibles ayant une forte teneur en composants contenant du carbone et en 35 particulier des hydrocarbures. Par exemple, des courants 5 riches en méthane comme du gaz naturel et du gaz naturel modifié ou enrichi sont des combustibles excellents ainsi que d’autres courants contenant des quantités élevées d'hydrocarbures comme divers nydrocarbures gazeux et 5 liquides sous-produits de raffinerie comprenant des fractions d’éthane, de propane, de butane et de pentane, des mazouts et analogues. Dans le cas présent, la combustion primaire représente la quantité d’agent oxydant utilisé au premier stade du procédé modulaire par rapport 10 à la quantité d’oxydant théoriquement requise pour la combustion complète de l’hydrocarbure du premier stade pour former du gaz carbonique et de l’eau. De cette façon, on produit un courant de gaz chauds de combustion s'écoulant à une haute vitesse linéaire. On a de plus trouvé 15 qu'une différence de pression entre la chambre de combustion et la chambre de réaction d'au moins 6,9 kPa et de préférence d’au moins 10,5 hPa à 69 kPa était souhaitable. Dans ces conditions, on produit un courant de produits gazeux de combustion possédant une énergie cinétique 20 suffisante pour atomiser une charge d'alimentation hydrocarbonée liquide donnant du noir de carbone suffisamment bien pour obtenir les noirs de carbone produits souhaités. Le courant résultant de gaz de combustion émanant de la zone primaire de combustion atteint une 25 température d'au moins environ 1316°C, les températures tout à fait préférables étant d'au moins environ 1649°C. Les gaz chauds de combustion sont propulsés vers le bas à une haute vitesse linéaire qui est accélérée par introduction des gaz de combustion dans un étage fermé 30 de transition de plus petit diamètre qui peut, si on le souhaite, être effilé ou restreint par exemple au moyen d'un venturi conventionnel.

Dans le présent procédé, la partie restante de la quantité totale de la charge liquide d'alimentation 35 utilisée est injectée à partir du jpourtour interne ou ! 6 externe du courant de gaz de combustion dans une direction sensiblement radialement vers l'extérieur ou vers l'intérieur dans les gaz de combustion au point où le courant de gaz de combustion a atteint sa vitesse maximale, c'est-5 à-dire à peu près au milieu de la zone de transition. La charge d'alimentation est injectée sensiblement radialement sous la forme de courants solides à travers des orifices sans obstruction à la zone de transition dans les gaz de combustion à partir du pourtour externe ou interne, 10 en préférant une injection à partir du pourtour externe du courant de gaz de combustion. Par cette technique d'injection de la charge liquide d'alimentation, des noirs de carbone sont produits qui sont capables d'impartir une meilleure hystérésis aux composés de caoutchouc.

15 Au second stade du procédé, les gaz de combustion s'écoulent à une vitesse rapide et il existe une charge cinétique des gaz d'au moins environ 6,9 hPa. La charge d'alimentation d'hydrocarbure liquide donnant du noir de carbone, qui est injectée dans les gaz de combustion dans 20 la zone de transition ou seconde zone, doit être injectée sous une pression suffisante pour obtenir une bonne pénétration et garantir ainsi un taux élevé de mélange et de cisaillement des gaz chauds de combustion et de la charge d'alimentation d'hydrocarbure liquide. La charge 25 d'alimentation liquide est injectée sensiblement transversalement à partir du pourtour externe ou interne du . , courant des gaz chauds de combustion sous la forme d'un certain nombre de courants solides (jets cohérents) qui pénètrent bien dans la région intérieure, ou noyau, du 30 courant des gaz de combustion.

Comme charges d'alimentation d'hydrocarbure qui sont facilement volatilisables dans les conditions de la réaction sont appropriés ici des hydrocarbures insaturés comme l'acétylène; des oléfines comme l'éthylène, le 35 propylène et le butylène; des produits aromatiques comme ί 7 le benzène, le toluène et le xylène; certains hydrocarbures saturés; et des hydrocarbures volatilisés comme le kérosène, des naphtalènes, des terpènes, des goudrons d'éthylène, des charges de recyclage aromatiques et analogues.

5 Iß troisième stade ou étage du procédé modulaire est une zone de réaction qui permettra un temps suffisant de résidence pour que la réaction de formation du noir de carbone se produise avant la fin de la réaction par refroidissement rapide. Le temps de résidence dans chaque 10 cas dépend des conditions particulières du procédé et du noir particulier souhaité.

A la suite de la réaction de formation du noir de carbone pendant le temps souhaité, la réaction est terminée en pulvérisant dessus un liquide d'extinction 15 comme de l'eau, en utilisant au moins un groupe d’injec-teurs. Les gaz chauds effluents contenant lesnoirsde carbone produits en suspension passent alors en aval où sont effectuées, d'une manière conventionnelle, les étapes de refroidissement, de séparation et de récupération du 20 noir de carbone. Par exemple, la séparation du noir de carbone et du courant de gaz est facilement accomplie par un moyen conventionnel comme un précipitateur, un séparateur à cyclone , un filtre en sac ou leurs combinaisons.

Pour la mise en pratique de l'invention, la 25 quantité de la charge d'alimentation injectée dans la zone primaire de combustion et au point cù les gaz de combustion ont atteint la vitesse maximale est toute quantité ou proportion contribuant à ce eue le procédé donne des noirs de carbone ayant des pouvoirs teintants 30 inférieurs, et pouvant impartir de meilleures propriétés d'hystérésis aux compositions de caoutchouc contenant ces noirs. Il est préférable d'injecter une quantité d'environ 20 à environ 80% de la charge d’alimentation avant le point où le courant de gaz de combustion a atteint 35 la vitesse maximale, la quantité restante de la charge / 8 d'alimentation étant injectée au point dans la zone de transition où le courant de gaz de combustion a atteint sa vitesse maximale. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, une quantité comprise entre environ 40 5 et environ 60% de la charge d'alimentation est injectée avant le point où le courant de gaz de combustion a atteint sa vitesse maximale, la quantité restante de la charge d'alimentation étant injectée au point dans la zone de transition où le courant de gaz de combustion a 10 atteint la vitesse maximale.

Lors de la mise en pratique du présent procédé avec le réacteur à étages où la charge d'alimentation est injectée en plus d'un plan ou point, les orifices par où la charge d'alimentation est injectée ont été précédem-15 ment agencés ou localisés de façon que les angles soient bissectés. En faisant ainsi, la charge d'alimentation est. injectée sur une plus grande aire en section transversale du courant de gaz de combustion. On a cependant maintenant trouvé que la rotation de l'angle des orifices par où la 20 charge d'alimentation est injectée d'un angle de moins de 60° dans une direction conduisant vers un chevauchement des orifices où l’angle est de 0° a pour résultat la préparation de noirs de carbone ayant un pouvoir teintant considérablement réduit. Il est préférable que l’angle 25 . entre les orifices soit compris entre 0° et environ 30°, l'angle préféré étant 0°. Les orifices qui sont tournés peuvent être soit ceux par où la charge d’alimentation est injectée dans le courant de gaz de combustion au point de vitesse maximale ou bien ceux utilisés pour Injecter 30 la charge d'alimentation dans le courant de gaz de combustion à vitesse inférieure. Il est cependant préférable de faire tourner les orifices par où la charge d'alimentation est injectée dans le courant de gaz de combustion de vitesse inférieure.

35 Les processus d'essai qui suivent sont utilisés / 9 pour évaluer les propriétés analytiques et physiques des noirs produits par la présente invention.

INDICE D'ADSORPTION D1IODE Il est déterminé selon la norme américaine 5 ASM D-1510-70.

POUVOIR TEINTANT

Le pouvoir teintant d'un échantillon de noir de carbone est déterminé par rapport à un noir de référence de l'industrie selon la norme américaine ASTM D3265-76a.

10 INDICE D'ABSORPTION DU DIBUTYL PHTALATE (DBP) L'indice d'absorption du DBP d’un noir de carbone est déterminé selon la norme américaine ASTM D 2414-76. Les résultats rapportés indiquent si le noir de carbone est ou non sous forme pelucheuse ou en boulettes. 15 INDICE D'ABSORPTION DU DBP ECRASE (CDBP)

Une boulette de noir de carbone est soumise à une action du type écrasement et la structure est alors mesurée selon la norme américaine ASTM D 3493-79.

MODULE ET TRACTION

20 Ces propriétés physiques sont déterminées selor les processus décrits dans la norme américaine ASTM D-412.

En bref, la mesure du module se rapporte à la traction en MPa observée lorsqu’un échantillon de caoutchouc vulcanisé est étiré à 300% de sa longueur d'origine. La mesure de 25 traction est une déterminaison de la traction en MPa qui est requise pour rompre ou casser un échantillon de caoutchouc vulcanisé dans un essai de tension.

RETRECISSEMENT A L'EXTRUSION Il est déterminé selon la norme américaine 30 ASTM D-2230-37 (méthode B).

RZ30ND

Il est déterminé selon le processus indiqué dans la norme américaine ASTM B-1054.

L'invention sera mieux comprise en se référant 35 aux exemples qui suivent. Il y a»bien entendu, de nombreuses ί 10 autres formes de l’invention qui deviendront évidentes de ceux qui sont compétents en la matière, et on reconnaîtra que ces exemples ne sont donnés que pour l’illustrer et non pas pour en limiter le cadre.

5 EXEMPLE 1

Dans cet exemple, on emploie un dispositif approprié de réaction pourvu d'un moyen pour introduire des réactifs producteurs de gaz de combustion, comme un combustible et un agent oxydant, sous la forme de courants 10 séparés ou bien sous la forme de produits réactionnels gazeux pré-brûlés dans la zone primaire de combustion, et également des moyens pour introduire la charge hydrocarbonée d’alimentation dormant le noir de carbone, qui sont mobiles à la fois longitudinalement et circonférentiellement afin 15 de permettre l’ajustement de l'emplacement de l'injection radialement vers 1'intérieur ou vers 1'extérieur de la charge d’alimentation dans le courant de gaz de combustion. Le dispositif peut être construit en tout matériau approprié comme du métal et être soit pourvu d’un isolement 20 réfractaire ou bien entouré d’un moyen de refroidissement comme un liquide en recirculatior. qui est de préférence de l’eau. De plus, le dispositif de réaction est équipé d'un moyen d'enregistrement de la température et de la pression, d’un moyen pour refroidir rapidement la réaction formant 25 le noir de carbone tel que des tubulures d'injection, d’un moyen pour refroidir le noir de carbone produit et d’un moyen pour séparer et récupérer le noir de carbone des autres sous-produits non souhaités. Dans la mise en ceuvre du présent exemple, tout brûleur approprié peut 30 être utilisé dans la combustion primaire ou du premier étage où une combustion primaire de 240% peut être obtenue. Les gaz de la combustion du premier étage ayant une combustion primaire de 240% sont formés en introduisant, dans la zone de combustion du dispositif, de l'air pré-35 chauffé à 360°C (633°K) à un débit de 3,146 m^/s) et du 11 gaz naturel à un débit de 0,135 m^/s pour ainsi produire un courant de gaz de combustion s'écoulant vers le bas à une haute vitesse linéaire. La moitié de la quantité d'une charge hydrocarbonée d'alimentation liquide appropriée, 5 qui est introduite à un débit total de 0,662 1/s à travers trois orifices sans obstruction, dont chacun a une dimension de 2,26 mm, est introduite radialement vers l’extérieur sous forme de courants solides dans le courant de gaz de combustion en ion point situé à 355,6 mm en amont du plan 10 où le courant de gaz de combustion atteint sa vitesse maximale, c'est-à-dire environ le milieu de la zone de transition. Le courant en écoulement rapide des gaz de combustion passe dans une seconde zone ou zone de transition dont le diamètre en coupe transversale est plus petit, afin 15 d'augmenter la vitesse linéaire du courant des gaz de combustion. La moitié restante de la charge liquide d'alimentation est alors introduite sensiblement transversalement sous la forme de courants solides dans le courant résultant de gaz chauds de combustion à partir 20 du pourtour externe, vers l'intérieur, vers le noyau des gaz de combustion à travers trois orifices sans obstruction dont chacun a une dimension de 2,26 mm à peu près au milieu de la zone de transition où la vitesse maximale du courant ce gaz de combustion est atteinte. La zone de 25 transition du dispositif a un diamètre ce 264 mm et une longueur de 279 mm. La section de réacteur a un diamètre de 457 mm et la réaction est terminée par trempe ou refroidissement rapide en un point situé à 2,13 m en aval du plan où le courant de gaz de combustion a atteint sa 30 vitesse maximale, c'est-à-dire à peu près au milieu de la zone de transition. La réaction est effectuée de façon que la combustion totale du processus soit de 35%. Dans cet exemple, les orifices par où la charge d'alimentation a été introduite dans le courant de gaz de combustion à 35 vitesse inférieure étaient placés circonférentiellement 12 / de façon que l’injection de la charge d’alimentation se produise à un angle de 60° par rapport aux orifices par où la charge d’alimentation était introduite à peu près au milieu de la zone de transition. Les caractéristiques 5 d’analyse et de performance de ce noir sont rapportées aux tableaux I-III où ce noir est utilisé comme témoin pour le noir de l’exemple 2.

EXEMPLE 2

En suivant le processus de l’exemple 1 et en 10 utilisant le même dispositif, on a introduit, dans la zone primaire de combustion, de l'air préchauffé à 371°C (644°K) z à un débit de 3,146 nr/s et du gaz naturel à un débit de 0,135 m^/s, pour produire la combustion souhaitée du premier étage à 240%. 60% de la charge liquide d’alimenta is tion, que l’on introduit à un débit total de 0,657 l/s, sont alors introduits à partir du pourtour interne , radiale-ment vers l’extérieur, dans le courant de gaz de combustion en un emplacement qui est à 355,6 mm en amont du point où le courant de gaz de combustion a atteint sa vitesse 20 maximale. La charge d’alimentation utilisée ici est une huile EXXON ayant une teneur en carbone de 88,6 % en poids, une teneur en hydrogène de 7,82% en poids, une teneur en soufre de 3,2% en poids, un rapport de l’hydrogène en carbone de 1,05, un indice de corrélation BMCI de 128, une 25 densité selon la norme américaine ASTM-D-287 de 1,09 , une densité API selon la norme américaine ASTM-D-287 de -1,1, une viscosité SSU (ASTM<-D-88) à 54°C de 292, une viscosité SSU (ASTM-D-88) à 99°C de 55 et une teneur en asphaltènes de 4,3% en poids. La charge d’alimentation est 30 injectée nous ferme de courants solides en direction radiale à travers trois orifices sans obstruction dont chacun a un diamètre de 2,54 mm. Les 40% restants de la charge liquide d’alimentation sont introduits radialement vers l'intérieur sous forme de courants solides dans le 35 courant de gaz de combustion à partir de son pourtour 13 externe, à travers trois orifices sans obstruction dont chacun a une dimension de 1,98 mm, au point où le courant de gaz de combustion a atteint sa vitesse maximale, c'est-à-dire à peu près au milieu de la zone de transition.

5 La réaction est effectuée à un pourcentage total de combustion de 35,2% et la réaction est arrêtée rapidement avec de l’eau en un point situé à 2,13 m en aval du plan où est atteinte la vitesse maximale du courant de gaz de combustion. Dans ce cas, les orifices par où la charge 10 d’alimentation est injectée dans le courant de gaz de combustion à vitesse inférieure sont placés circonféren-tiellement de façon que la charge d’alimentation soit injectée à un angle de 15° par rapport aux orifices par-où la charge d’alimentation est injectée dans le courant 15 de gaz de combustion à partir du milieu de la zone de transition. Les propriétés analytiques et physiques des noirs sont rapportées aux tableaux I-III.

TABLEAU I

2q Propriétés d’analyse

Exemple N° 12

Indice d'iode, mg^/g noir 107 105 25 Pouvoir teintant, % 112 109

Absorption DBP, boulettes, cc/100 g 127 124 CDBP (24M4) cc/100 g 104 102 30 L’aptitude des noirs de carbone de la présente invention en tant qu’agents de renforcement à faible hystérésis pour des compositions de caoutchouc est clairement montrée aux tableaux qui suivent. Pour évaluer les noirs de carbone, les formulations de caoutchouc sont 35 facilement préparées par des méthodes conventionnelles.

14

Par exemple, le caoutchouc et le noir de carbone sont mélangés ensemble de manière intime sur une machine à mélanger conventionnelle du type normalement utilisé pour mélanger du caoutchouc ou de la matière plastique comme * 5 un mélangeur Banbury et/ou un mélangeur à rouleaux afin de garantir une dispersion satisfaisante. Les formulations de caoutchouc sont combinées selon des formulations standards pour une formulation contenant du caoutchouc naturel et du caoutchouc synthétique. Les vulcanisais résultants 10 sont durcis pendant le temps spécifié pour déterminer la propriété physique particulière. Pour évaluer la performance des noirs de carbone de la présente invention, les formulations qui suivent sont utilisées où les quantités sont spécifiées en parties en poids.

15

TABLEAU II

FORMULATIONS DE CAOUTCHOUC

Formulation A Formulation B

Formule de Formule de ® caoutchouc caoutchouc naturel synthétique ASTM-D-3192-79 ASTM-D-3191-79

Polymère (caoutchouc (SBR 1500- naturel) 23,5% styrène * 76,5% hutadiène) 100 100

Oxyde de zinc 5 3

Soufre 2,5 1,75

Acide s~éarique 3 1

Disulfure de mercapto- n _ benzothiazyle u’° N-tert-butyl-2 benzo- * thiazole sulfénamide

Noir de carbone 50 50 16

TABLEAU III

Propriétés physiques des vulcanisats de caoutchouc naturel et synthétique c- Noir de carbone 2 X’

Echantillon Ex. 1 Ex. 2 FORMULATION A (caoutchouc naturel _ASTM-D-3192-79) ^Module à 300%, 3C mn , MPa +1,241 +1,207

Traction, 30 mn, MPa -0,124 -0,552

Rebond , 40 mn , % -5,5 -4+2 FORMULATION B (SBR 1500 15_;_ASTM-D-3191-79)

Module à 300% , 35 mn, MPa +0,262 -0,690

Module à 300%, 50 mn, MPa +0,862 -0,276

Traction 50 mn, MPa -0,069 -1,552 20 Rétrécissement à l’extrusion, % 89 90

Rebond , 60 mn, % -4,3 -3,8 25 SBR = caoutchouc de styrène-butadiène *

Les données sont par rapport à IRB N° 5.

Une considération des données des tableaux I à 30 III révèle qu’une réduction de l’angle entre les orifices par où la charge d’alimentation est injectée dans le courant de gaz de combustion dans la zone de vitesse inférieure et à la zone de transition provoque une diminution du pouvoir teintant des noirs de carbone produits. De plus, 35 il faut noter que les valeurs pour les propriétés de rebond 17 des formules de caoutchouc naturel et synthétique ont également été améliorées.

EXEMPLE 5

Le processus et le dispositif employés à l'exemple3 5 sont identiques à ceux de l'exemple 2. Dans ce cas, l’essai avait pour but de démontrer l'effet de la variation de l'angle entre les orifices par où la charge d'alimentation était injectée dans le courant de gaz de combustion de vitesse inférieure et au point de vitesse maximale.

10 L'angle a été modifié en faisant tourner circonférentielle-ment l'emplacement des orfices par où la charge d’alimentation était injectée dans le courant de gaz de combustion de vitesse inférieure. Au tableau IV ci-dessous, les données observées en faisant varier les angles d’une 15 position à 60° à une position à 30°, à une position à 15° et finalement à une position à 0° (chevauchement) sont rapportées. Les données montrent une tendance vers une diminution des valeurs du pouvoir teintant alors que l’angle entre les orifices dans les plans d'injection est 20 réduit, le plus faible pouvoir teintant se présentant à la position de l'angle de chevauchement (0°). Par ailleurs, les données révèlent une tendance définie vers une réduction du DBP du noir de carbone pelucheux. Ainsi, dans le présent cas, l'utilisation de la technique sert à contrôler 25 la structure des noirs de carbone par un moyen autre que l’utilisation des additifs de potassium pouvant affecter de manière néfaste d'autres propriétés.

18

TABLEAU IV

Angle entre les orifices par lesquels la charge d'alimentation est injectée, degrés 60 30 15 0

Indice d'iode, mgl2/g noir 114 111 112 111

Pouvoir teintant, % 113 108 109 107

Absorption DBP, pelucheux cc/100 g 148 140 138 132

Claims

19

1.- Procédé modulaire pour la production de noirs de carbone au four où l’on fait réagir un combustible et un agent oxydant dans une première zone afin de produire 5 un courant de gaz chauds de combustion possédant une énergie suffisante pour convertir une charge d’alimentation d'hydrocarbure liquide donnant du noir de carbone en noir de carbone, et où, dans une seconde zone, une charge d’alimentation d’hydrocarbure liquide est injectée perlai O phériquement, sous la forme d’un certain nombre de courants solides (jets cohérents), dans le courant des produits gazeux de combustion en un point où le courant de gaz de combustion a atteint sa vitesse maximale, dans une direction sensiblement transversale à la direction d’écoulement du 15 courant des gaz de combustion et à une pression suffisante pour obtenir le degré de pénétration requis pour un bon cisaillement et un bon mélange de la charge d’alimentation, et où dans une troisième zone, la charge d’alimentation est décomposée et convertie en un noir de carbone avant la 20 fin de la réaction de formation du noir de carbone par extinction, puis refroidissement, séparation et récupération du noir de carbone résultant, caractérisé en ce qu’il consiste à introduire, soirs la forme d’un certain nombre de courants solides, une portion de la 25 charge d’alimentation d’hydrocarbure liquide sensiblement radialement dans le courant de gaz de combustion à partir de son pourtour avant le point où le courant de gaz de combustion atteint sa vitesse maximale, à introduire le restant de la charge d’alimentation sens forme d’un certain 30 nombre de courants solides sensiblement radialement dans le courant de gaz de combustion à partir du pourtour à peu près au milieu de la zone de transition où le courant de gaz de combustion a atteint sa vitesse maximale à ajouter 20 l’angle entre les orifices par où chaque partie de la charge d'alimentation est introduite à un angle de moins de 60° pour ainsi produire un noir de carbone ayant un pouvoir teintant plus faible que la normale et qui est 5 capable d'impartir de meilleures propriétés d'hystérésis aux compositions de caoutchouc. 2. -- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle entre les orifices par où les portions de la charge d'alimentation sont injectées est compris 10 entre 00 et environ 300.

3. Procédé selon la revendication 1, où l'angle entre les orifices par où les portions de la charge d'alimentation sont injectées est de 0°.

4. Procédé selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce que la quantité de la charge liquide d'alimentation qui est introduite dans le courant de gaz de combustion avant le point où le courant de gaz de combustion atteint sa vitesse maximale est comprise entre environ 20 et environ 80% de la quantité totale de la 20 charge d'alimentation injectée, le restant de la charge liquide d'alimentation étant introduit à peu près au milieu de la zone de transition.

5·- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de la charge liquide d'alimentation 25 qui est introduite dans le courant de gaz de combustion avant le point où le courant de gaz de combustion a atteint sa vitesse maximale est comprise entre environ 40 et environ 60% de la quantité totale de la charge d'alimentation injectée, le restant de la charge liquide d'alimen-30 tation étant introduit à peu près au milieu de la zone de transition.

6.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge d'alimentation d'hydrocarbure liquide qui est injectée dans le courant de gaz de 35 21 r combustion avant le point où le courant de gaz de combustion a atteint sa vitesse maximale est injectée dans une direction sensiblement transversale vers 1 ’ extérieur^ du pourtour interne du courant de gaz de 5 combustion. a

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge d’alimentation d’hydrocarbure liquide qui est injectée dans le courant de gaz de combustion au point où la vitesse maximale est atteinte 10 est injectée dans une direction sensiblement transversale vers l’intérieur à partir du pourtour externe du courant de gaz de combustion.

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge d’alimentation d’hydre.~ 15 carbure liquide qui est injectée dans le courant de gaz de combustion avant le point où le courant de gaz de combustion a atteint sa vitesse maximale est injectée dans une direction sensiblement transversale vers l'extérieur à partir du pourtour interne du courant de gaz de 20 combustion, et en ce que la charge d'alimentation d'hydrocarbure liquide qui est injectée dans le courant de gaz de combustion au point où la vitesse maximale est atteinte est injectée dans une direction sensiblement transversale vers l'intérieur du pourtour externe du courant de gaz 25 de combustion.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’angle entre les orifices par où les portions de la charge d'alimentation sont injectées est compris entre 0° et environ 30°.