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KR930001209B1 - Method of and apparatus for production of carbon black - Google Patents

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Publication number
KR930001209B1
KR930001209B1 KR1019890011838A KR890011838A KR930001209B1 KR 930001209 B1 KR930001209 B1 KR 930001209B1 KR 1019890011838 A KR1019890011838 A KR 1019890011838A KR 890011838 A KR890011838 A KR 890011838A KR 930001209 B1 KR930001209 B1 KR 930001209B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reaction chamber
spray
carbon black
hot gas
gas flow
Prior art date
Application number
KR1019890011838A
Other languages
Korean (ko)
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KR900003060A (en
Inventor
로스 존즈 쥬니어 윌리암
Original Assignee
콜롬비안 케미칼스 캄파니
존 리이 프레더
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/238,588 external-priority patent/US5009854A/en
Application filed by 콜롬비안 케미칼스 캄파니, 존 리이 프레더 filed Critical 콜롬비안 케미칼스 캄파니
Publication of KR900003060A publication Critical patent/KR900003060A/en
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Publication of KR930001209B1 publication Critical patent/KR930001209B1/en

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

카본블랙 제조장치 및 그 방법Carbon black manufacturing apparatus and method

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축류 반응기의 개략 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of an axial flow reactor according to a preferred embodiment of the present invention.

제2도는 제1도의 반응기의 반응실을 나타내는 확대단면도.2 is an enlarged cross-sectional view showing the reaction chamber of the reactor of FIG.

제3도는 제2도의 선 3-3을 따라 취해진 단면도.3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG.

제4도는 본 발명의 병류 실시예를 나타내는 제2도와 유사한 도면.4 is a view similar to FIG. 2 showing a co-current embodiment of the invention.

제5도는 본 발명에 따른 공기로 덮인 오일 공급관의 단면도.5 is a cross-sectional view of an oil supply pipe covered with air according to the present invention.

제6도는 부분 절단된, 제5도에서의 오일 공급관의 정면도.FIG. 6 is a front view of the oil supply line in FIG. 5, partially cut away. FIG.

제7도는 공기로 덮인관의 작동을 도식적으로 나타낸, 제6도의 선 7-7을 따라 취해진 단면도이다.FIG. 7 is a cross sectional view taken along line 7-7 of FIG. 6, schematically illustrating the operation of the air covered tube.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 반응기 11 : 연소실10 reactor 11: combustion chamber

17 : 목부분 18 : 반응실17: neck 18: reaction chamber

22,22a : 분무노즐 23 : 오일 공급관22,22a: spray nozzle 23: oil supply pipe

27 : 내벽 28,28a : 분무오일27: inner wall 28,28a: spray oil

33 : 공기관 34 : 공기 배출구명33: air pipe 34: air outlet name

37 : 공기막37: air film

본 발명은 대체로 카본블랙(carbon black)을 제조하는 반응기에 관한 것이며, 특히 반응기내에서 제조되는 카본블랙의 입자크기 분포를 제어하는 축류 반응기에 관한 것이다.The present invention relates generally to a reactor for producing carbon black, and more particularly, to an axial flow reactor for controlling the particle size distribution of carbon black produced in the reactor.

카본블랙, 통상적으로 오일이 고온 연소가스의 흐름안으로 도입되는 방식으로, 탄화수소의 열 분해에 의해서 생성된다. 이 열 분해 반응은 반응기로 알려진 내화성 관형 구조물내에서 일어난다.Carbon black, typically oil, is produced by thermal decomposition of hydrocarbons in such a way that they are introduced into a stream of hot combustion gases. This pyrolysis reaction takes place in a refractory tubular structure known as a reactor.

카본블랙의 상업적제조는, 보통 두 종류의 서로 다른 반응기들인 접선 반응기 및 축류반응기들에서 일어난다. 그 명칭이 반응기내에서의 연소가스의 유동형태를 말해준다. 이 두 종류의 카본블랙 반응기는 당업자에게는 공지되어 있다. 일반적으로 어떤 용도 특히 카본블랙 생성물의 입자 크기 분포의 제어가 어떤 비교적 좁은 범위내에서 유지되어야만 하는 용도로 계획된 카본블랙을 제조하는 경우에는, 축류 반응기가 바람직하다. 예를들어서, 타이어의 견인력이 주요한 필요조건인 타이어 제조회사에는, 경주용 고성능 타이어를 생산하기 위해서 매우 좁은 입자 크기 분포를 가지는 카본블랙을 필요로 한다. 그러므로 경주용 타이어를 제조하는데 사용되는 카본블랙은 비교적 좁은 입자크기 분포[또는 입자크기 분포가 감소함에 따라서 증가하는 계수인, ″틴트(tint)″로도 알려짐]를 가져야만 한다.Commercial production of carbon black usually takes place in two different reactors: tangential reactors and axial reactors. The name refers to the flow of combustion gases in the reactor. Both kinds of carbon black reactors are known to those skilled in the art. In general, axial flow reactors are preferred when producing carbon blacks intended for certain applications, especially those where the control of the particle size distribution of the carbon black product must be maintained within some relatively narrow range. For example, tire manufacturers, where tire traction is a major requirement, require carbon black with a very narrow particle size distribution to produce high performance tires for racing. Therefore, the carbon black used to make racing tires must have a relatively narrow particle size distribution (or also known as ″ tint ″, a coefficient that increases as the particle size distribution decreases).

비교적 좁은 입자 크기 분포를 가지는 카본블랙은, 지금까지는 하나 이상의 원료오일의 유동이 고온 연소 가스 흐름내에 방사상으로 도입되는 축류반응기에 의해서 제조되어 왔다. 이러한 배열은 오일을 가스 흐름내에서 비교적 빠르게 분산시켜서, 모든 원료 오일을 대체로 동일한 열적 조건하에서 즉, 대체로 반응기내의 동일한 위치에서 열 분해 시킨다. 반경방향 도입은, 오일과 고온가스의 빠른 혼합 및 반응기 목부분내에서의 결과적인 짧은 화염을 얻는 보통의 방법이었고, 이는 탄소입자들의 동일한 표면적 및 구조에 대해서 매우 좁은 입자 크기 분포 즉, 더 높은 틴트를 가지는 카본블랙을 생성시킨다. 어떤 다른 응용들에서 사용되는 카본블랙들은 더 낮은 틴트 즉, 더 넓은 입자크기 분포를 가져야 한다. 그러한 카본블랙들은 원료의 반응시간을 최소화시키는 것이 아니라 증가시키도록 설계된 반응기에서 제조되지만, 두 종류의 카본블랙을 만들기 위해 서로 다른 반응기들을 사용하는 것은 비용이 든다. 그럼에도 불구하고, 종래의 반경반향 분사 축류 반응기로 보통 얻을 수 있는 것보다 높은 틴트를 가지는 카본블랙이 필요하다. 게다가, 원료오일을 원형 횡단면을 가지는 종래의 반응기안으로 반경방향으로 분사시키는 것은, 분사압력 및 축선방향 가스속도가 적절히 균형을 이루지 못한 경우에는 반응기 내벽의 그릿(grit)과 부식을 일으킬 수 있다.Carbon blacks having a relatively narrow particle size distribution have been produced so far by axial reactors in which the flow of one or more crude oils is introduced radially into the hot combustion gas stream. This arrangement disperses the oil relatively quickly in the gas stream so that all raw oils are thermally cracked under substantially the same thermal conditions, ie, generally at the same location in the reactor. Radial introduction was a common way to achieve rapid mixing of oil and hot gases and the resulting short flame in the reactor neck, which is very narrow particle size distribution, ie higher tint, for the same surface area and structure of the carbon particles. To produce a carbon black having. Carbon blacks used in some other applications should have a lower tint, i.e. a wider particle size distribution. Such carbon blacks are made in reactors designed to increase the reaction time of the raw materials rather than minimize them, but using different reactors to make the two types of carbon blacks is expensive. Nevertheless, there is a need for carbon blacks with higher tints than would normally be obtained with conventional radial spray axial reactors. In addition, radially spraying the raw material oil into a conventional reactor having a circular cross section can cause grit and corrosion of the reactor inner wall if the injection pressure and the axial gas velocity are not properly balanced.

따라서, 본 발명의 목적은 카본블랙을 제조하는 개선된 반응기를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an improved reactor for producing carbon black.

본 발명의 다른 목적은 입자 크기 분포를 제어에 의해서 증가 또는 감소시키도록 향상된 융통성을 가지는 개선된 축류 반응기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an improved axial flow reactor having improved flexibility to increase or decrease the particle size distribution by control.

본 발명의 또 다른 목적은 비교적 좁거나 비교적 넓은 입자크기 분포를 가지는 카본블랙을 제조하는 개선된 축류 반응기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an improved axial flow reactor for producing carbon black having a relatively narrow or relatively wide particle size distribution.

본 발명의 또 다른 목적은 반응기 목부분을 지나는 가스 유동의 횡단면의 보다 완전한 점유 범위를 얻을수 있는 카본블랙 반응기를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a carbon black reactor which allows a more complete coverage of the cross section of the gas flow through the reactor neck.

본 발명의 또 다른 목적은 비교적 좁거나 비교적 넓은 입자 크기 분포를 가지는 카본블랙을 제조하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an improved method for producing carbon black having a relatively narrow or relatively wide particle size distribution.

상기의 목적들과 다른 목적들이 본 발명에 따라서 만족된다. 대체적으로 기술하면, 본 발명은 분무 탄화수소원료가, 반응실을 지나는 고온가스 유동에 대해서 대체로 역류(countercurrent) 또는 병류(concurrent) 방향으로, 반응실 안으로 도입되는 카본블랙 반응기를 포함한다. 탄화수소 원료 오일의 역류는 가스 유동내에서의 분무 탄화수소의 분산 속도를 증가시켜서, 최종적으로 반응기에 의해 생성되는 카본블랙입자들의 입자 크기 분포를 좁혀준다. 원료 탄화수소의 병류는 분산속도를 감소시키며, 그리하여 원료의 반응시간을 증가시키고 입자 크기 분포를 증가시킨다.The above and other objects are satisfied according to the present invention. In general terms, the present invention includes a carbon black reactor in which a sprayed hydrocarbon feed is introduced into the reaction chamber, generally in a countercurrent or concurrent direction with respect to the hot gas flow through the reaction chamber. The backflow of the hydrocarbon raw oil increases the rate of dispersion of the atomized hydrocarbons in the gas flow, thereby narrowing the particle size distribution of the carbon black particles finally produced by the reactor. Cocurrent flow of raw hydrocarbons reduces the rate of dispersion, thus increasing the reaction time of the raw materials and increasing the particle size distribution.

보다 상세히 기술하면, 본 발명에 따른 카본블랙 반응기는 반응실 내벽에서 방사상 안쪽으로 떨어진 분무노즐을 포함한다. 분모 노즐은, 오일의 분무가 반응실의 종축과 대체로 동축인 경로를 따라 향하게 한다. 이러한 분무 오일은, 역류 방향 즉, 반응실을 통해서 접근하는 고온가스 유동을 향한 상류 방향이나 반대쪽의 병류 또는 하류방향을 향하며, 이 분무오일은 바람직하게 종축에 대해서 대칭이다. 그러므로 역류분무는 반응실을 통한 고온 가스 유동의 대체로 전체 앞쪽 지역에 퍼지며, 이에 의해서 가스 유동의 앞쪽 횡단면이 분무오일에 의해서 점유되는 정도가 증가된다. 그러므로, 원료의 반응시간이 감소하고 결과적인 카본블랙의 틴트를 증가시킨다. 역류와 비교하여, 일반적으로 병류 오일 분무는, 고온 가스 유동의 전체 앞쪽 지역보다는 대체로 덜 퍼져서 원료의 반응시간을 증가시킨다. 따라서 본 발명에 따른 반응기는, 오일을 원형단면 반응기에 방사상으로 분사시키는 것에 관련되는 단점이 없이, 반응실내의 오일의 분무에 대해 보조적인 원형 횡단면을 가질 수 있다.In more detail, the carbon black reactor according to the present invention includes a spray nozzle spaced radially inward from the inner wall of the reaction chamber. The denominator nozzle directs the spray of oil along a path that is generally coaxial with the longitudinal axis of the reaction chamber. This spray oil is directed in the counter-flow direction, i.e. upstream to the hot gas flow approaching through the reaction chamber or in the opposite co-current or downstream direction, which spray oil is preferably symmetric about the longitudinal axis. The countercurrent spray thus spreads over the entire front region of the hot gas flow through the reaction chamber, thereby increasing the extent to which the front cross section of the gas flow is occupied by the spray oil. Therefore, the reaction time of the raw materials is reduced and the resulting tint of carbon black is increased. In comparison with countercurrent, cocurrent oil spraying generally spreads less than the entire front region of the hot gas flow, increasing the reaction time of the raw materials. The reactor according to the invention can thus have a circular cross section which is auxiliary to the spraying of oil in the reaction chamber, without the disadvantages associated with radially spraying oil into the circular cross section reactor.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼제 제1도를 참조하면, 축류 카본블랙 반응기가 대략 부호(10)에 도시되어 있다. 이 반응기(10)는, 연료 입구(12)에 있는 적절한 연소 연료원(源) 및 연소실내의 연소를 도와주는, 입구(13)에 있는 공기원을 수용하는 연소실(11)을 포함한다. 연소실(1 1)안에서의 연료 연소에 의해 형성되는 결과적인 고온가스들은, 원통형 목부분(17)을 가지는 반응실로 이어지는 수렴지역(16)을 통과한다. 목부분(17)의 출구단은 목부분에 비해서 직경이 대체로 증가된 반응실(18)에 연결되며, 여기에서 원료오일(feedsto ck oil)의 열분해가 일어나서 카본블랙 생성물을 생성시킨다.Referring first to Figure 1, an axial carbon black reactor is shown at approximately 10. This reactor 10 includes a combustion chamber 11 containing an appropriate combustion fuel source at the fuel inlet 12 and an air source at the inlet 13 that aids combustion in the combustion chamber. The resulting hot gases formed by fuel combustion in the combustion chamber 11 pass through a converging zone 16 which leads to a reaction chamber having a cylindrical neck 17. The outlet end of the neck portion 17 is connected to a reaction chamber 18 having a generally increased diameter as compared to the neck portion, where pyrolysis of feedstock oil occurs to produce a carbon black product.

어느 분량의 원료 오일이, 목부분(17)내에 설치된 분무 노즐(22)에 의해서 반응기 목부분(17)으로 도입된다. 분무노즐(22)은, 목부분(17) 및 전체 반응기(10)의 길이 방향 중심선 또는 종축과 대체로 동축으로 설치된다. 이 분무 노즐(22)은, 여기 도시되지 않았지만, 당업자에게는 공지되어 있는 적절한 공급원으로부터 원료오일을 수용하는 오일 공급관(23)에 연결된다. 분무노즐(22)은, 목부분(17)내의 역류 방향 즉, 반응기의 수렴 직역으로부터 목부분안으로 유동하는 고온가스에 마주치는 상류쪽으로 분무오일을 지향시키도록 정렬된다.A certain amount of raw oil is introduced into the reactor neck 17 by a spray nozzle 22 provided in the neck 17. The spray nozzles 22 are generally coaxial with the longitudinal centerline or longitudinal axis of the neck 17 and the entire reactor 10. Although not shown here, this spray nozzle 22 is connected to an oil supply line 23 which receives raw material oil from a suitable source known to those skilled in the art. The spray nozzles 22 are arranged to direct the spraying oil in the counterflow direction in the neck 17, ie upstream facing the hot gas flowing into the neck from the converging portion of the reactor.

반응기(10)의 목부분(17)이 제3도에 매우 상세히 도시되어 있다. 목부분(17)은, 한쌍의 동심 내화성 라이닝들(26)을 포함하며 제3도에 도시된 바와같이 바람직하게 횡단면이 대체로 원형인 내벽(27)을 가진다. 분무 노즐(22)은, 목부분(17)의 길이방향중심과 대체로 동축으로 설치되며, 내벽(27)의 전체 원주 둘레로이 내벽에서 등간격으로 떨어져서 놓여진다.The neck 17 of the reactor 10 is shown in great detail in FIG. 3. The neck 17 comprises a pair of concentric fire resistant linings 26 and has an inner wall 27 which is preferably generally circular in cross section as shown in FIG. The spray nozzles 22 are generally installed coaxially with the longitudinal center of the neck 17 and are spaced at equal intervals from the inner wall around the entire circumference of the inner wall 27.

반응기(10)의 작동시에, 당 분야에 숙련된 사람들에게는 공지된 바와같이, 고온 가스는 염소실(11)로부터 목부분(17)쪽으로 대체로 축선방향으로 유동한다. 원료오일이 공급관(23)을 통해서 펌프로 끌어올려지며 고온가스에 대해 역류 방향으로 노즐을 빠져나와서, 목부분(17)의 종축을 따라서 대칭인 오일 분무형태(28)를 만들다. 그러므로 이런한 분무형태(28)는 목부분을 지나는 고온 가스 유동의 대체로 전체 횡단면에 걸쳐있어서, 분무오일과 고온 가스 유동의 빠른 혼합을 증가시킨다. 이러한 빠른 혼합은, 탄소입자들의 동일한 계면활성 및 구조에 대하여 매우 좁은 입자 크기 분포를 가지는 즉, 더 높은 틴트(tint)를 가지는 탄소 입자들을 만들어내는 결과적인 짧은 화염을 제공한다. 대칭 분무 형태(28)는, 목부분의 원주둘레에 있는 모든 장소에서 내벽(27)에 접촉하는 것을 최소화하거나 피하도록 조정될 수 있어서, 비교적 고온인 내벽에 접촉하는 분무 원료의 열적 충격(thermal shock)으로 인해 보통 발생하는 반응기 그릿(grit)을 감소시키거나 없애준다.In operation of the reactor 10, as is known to those skilled in the art, hot gases flow generally axially from the chlorine chamber 11 toward the neck 17. The raw oil is pulled into the pump through the feed pipe 23 and exits the nozzle in the counterflow direction with respect to the hot gas, creating a symmetric oil spray form 28 along the longitudinal axis of the neck 17. Therefore, this spray form 28 is generally over the entire cross section of the hot gas flow through the neck, increasing the rapid mixing of the spray oil with the hot gas flow. This rapid mixing provides the resulting short flame with very narrow particle size distributions for the same surface activity and structure of the carbon particles, ie producing carbon particles with higher tints. The symmetric spray form 28 can be adjusted to minimize or avoid contact with the inner wall 27 at all locations around the circumference of the neck, such that thermal shock of the spray material in contact with the relatively hot inner wall. This reduces or eliminates reactor grit that normally occurs.

본 발명에 따른 축선 방향 역류 오일 분무기를 가지는 시험 축류 반응기가 구성되어 작동되었다. 이 시험 반응기의 결과가 다음표에 나타나있는데, 여기서 ″보통″컬럼은 내화성 내벽에 편평하게 설치되고 분무오일을 내벽으로부터 반응기의 축선쪽의 방사상 안쪽으로 지향시키는 반경방향 오일 분무기들을 가지는 종래의 축류 반응기의 정상작동을 나타낸다. 오른쪽 컬럼은 본 발명에 따라 구성된 시험 반응기의 작동에 의한 데이터를 나타낸다.A test axial flow reactor with an axial countercurrent oil sprayer according to the invention was constructed and operated. The results of this test reactor are shown in the following table, where the ″ normal ″ column is installed flat on the refractory inner wall and has a conventional axial flow reactor with radial oil atomizers that direct spray oil radially inward from the inner wall to the reactor axis. Indicates normal operation. The right column shows the data by the operation of the test reactor constructed in accordance with the present invention.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

이 실험의 결과, 입자 크기 분포의 척도인 틴트가 5단위 정도 증가된 것으로 나타났다. 이는, 당업자에게 공지된 방법으로 틴트잔차(殘差)를 계산함으로써 입자크기 분포가 좁아진 것을 반영한다. 보통의 반응기에 대한 틴트잔차는 0이고 시험반응기에서는 +4인데, 숫자가 클수록 입자크기 분포는 좁아진다.The results showed that the tint, a measure of particle size distribution, was increased by five units. This reflects that the particle size distribution is narrowed by calculating the tint residuals by methods known to those skilled in the art. The tint residual is 0 for normal reactors and +4 for test reactors. The larger the number, the narrower the particle size distribution.

CTAB(입자크기의 척도)값 및 입자구조(DBP 흡수로 표시)는 본질적으로 일정하게 유지되었다.CTAB (measurement of particle size) values and particle structure (expressed as DBP absorption) remained essentially constant.

두 반응기들에 의해서 생성된 카본블랙 입자들은 전자현미경으로 측정되었다. 이질성 지수(heterogenity index ; HI)에 나타난 바와같이, 보통의 반응기에 의해 생성된 입자들이 더 큰 표면적을 가지지만 시험반응기에 의해 생성된 입자들이 더 좁은 입자 크기 분포를 가진다. 이질성 지수가 1에 가까워지면 분포는 좁아진다.Carbon black particles produced by the two reactors were measured by electron microscopy. As shown in the heterogeneity index (HI), the particles produced by the normal reactor have a larger surface area, but the particles produced by the test reactor have a narrower particle size distribution. As the heterogeneity index approaches 1, the distribution narrows.

오일 공급관(23)은 관에서의 오일 침착을 방지하는 특수 설비가 필요로 할 수 있다. 이는 제5도 내지 제7도에 도시된 바와같이, 관 주위로 공기막을 형성하도록 분무오일과 일열로 일련의 작은 구멍들을 가지는 공기로 덮인 관을 사용하므로써 이루어진다. 공기 막은 관 주위로 방울들이 비켜가게 하여서, 그렇게 하지 않으면 반응기내에서 코우킹(coking)을 발생시킬지도 모르는 오일침착을 방지한다. 오일공급관(23)은, 공기관 (33)안쪽에 동심원상으로 배치된 오일 공급관(32)을 포함한다. 오일공급관(32)은 상기한 바와같이 적절한 분량의 원료 오일을 수용하며 이 오일을 분무 노즐(22)에 공급한다. 바깥쪽의 공기관(33)은 압력을 받고 있는 적절한 공기공급원에 연결되어 있다. 반응기 목부분(17)을 지나 이동하는 고온가스 유동과 마주치는 공기관(33)의 측면(35)에는 많은 배출구멍들(34)이 형성된다. 분무기 노즐(22) 근처의 끝이 밀폐된 공기관(3 3)으로 들어가는 공기는 배출구멍들(34)을 통해 나온다. 이러한 배출공기는 반응기 목부분에서 접근하는 고온 가스와 마주치며 공기관의 바깥쪽 주위로 비껴져서 되돌아와, 노즐(22)에서 나오는 분무 오일(28) 근처의 공기관 둘레로 유동하는 공기막(37)을 형성한다. 이러한 공기막(37)은 오일관(23) 주위로 오일 방울들이 비켜가게 하며 오일이 이 관에 부딪히는 것을 막아서, 그렇게 하지 않으면 반응기내에서의 코우킹을 가져올지도 모르는 오일 침착을 감소 또는 제거시킨다. 공기관(35)에 있는 배출구멍들(34)은 제6도에서는 작은 원형구멍들로서 도시되어 있지만, 그러한 배출구멍들 대신에 간막이 쳐진 출구들이나 기다란 슬롯들이 배열되는 것도 가능하다.The oil supply pipe 23 may require special equipment to prevent oil deposits in the pipe. This is accomplished by using an air covered tube with spray oil and a series of small holes in a row to form an air film around the tube, as shown in FIGS. The air membrane allows the droplets to deviate around the tube, preventing oil deposits that might otherwise cause coking in the reactor. The oil supply pipe 23 includes an oil supply pipe 32 arranged concentrically on the inside of the air pipe 33. The oil supply pipe 32 accommodates an appropriate amount of raw oil as described above and supplies this oil to the spray nozzle 22. The outer air line 33 is connected to a suitable air source under pressure. Many outlet holes 34 are formed in the side 35 of the air tube 33 that encounters the hot gas flow moving past the reactor neck 17. Air entering the sealed air duct 3 3 near the atomizer nozzle 22 exits through the outlet holes 34. This exhaust air encounters a hot gas approaching the reactor neck and is deflected around the outside of the air line, returning to form an air film 37 flowing around the air line near the spray oil 28 exiting the nozzle 22. . This air membrane 37 allows oil droplets to escape around the oil tube 23 and prevents oil from hitting the tube, thereby reducing or eliminating oil deposits that may otherwise result in coking in the reactor. The outlet holes 34 in the air pipe 35 are shown as small round holes in FIG. 6, but it is also possible for the outlets or the elongated slots to be arranged in place of such outlet holes.

제4도는 반응실의 목부분(17)을 지나는 고온가스유동 방향에 일치하는 방향으로 유동하는 원료에 대한, 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 여기에서 부호(22a)로 시정된 분무노즐을 목부분(17)안에서 180°회전하여 있고, 목부분의 종축에 동축으로 목부분에서 하류를 향하는 분무 오일(28a)를 발생시킨다.4 shows another embodiment of the present invention for a raw material flowing in a direction corresponding to the hot gas flow direction through the neck 17 of the reaction chamber. Here, the spray nozzle corrected by reference numeral 22a is rotated by 180 ° in the neck 17, to generate spray oil 28a downstream from the neck coaxially to the longitudinal axis of the neck.

목부분에서의 병류(

Figure kpo00002
流) 가스 흐름의 결과 분무오일(28a)의 분산이 감소되며, 그리하여 그 분무오일은 가스 흐름의 전체 앞쪽지역 보다는 대체로 덜 퍼진다. 결과적으로, 원료오일이 가스유동과 혼합하며 제1도 내지 제3도에 도시된 역류의 실시예에서 보다는 더 느린 반응이 수행되어서, 비교적 큰 입자 크기 분포를 가지는 카본블랙 입자들을 생성시킨다. 제1도 내지 제3도의 실시예와 제4도의 실시예와 제4도의 실시예는 단지 원료 분무 노즐(22 및 22a)의 방향에 있어서 구조적으로 다르며, 그 방향은 단일 반응기내에서 쉽게 바뀔 수 있다.Cocurrent in the neck
Figure kpo00002
As a result of the gas flow, the dispersion of the spray oil 28a is reduced, so that the spray oil generally spreads less than the entire front region of the gas stream. As a result, the raw oil is mixed with the gas flow and a slower reaction is carried out than in the countercurrent examples shown in FIGS. 1 to 3, producing carbon black particles having a relatively large particle size distribution. The embodiment of FIGS. 1 to 3 and the embodiment of FIG. 4 and the embodiment of FIG. 4 are only structurally different in the direction of the raw material spray nozzles 22 and 22a, and the direction can be easily changed in a single reactor. .

Claims (11)

고온가스원(源)과 ; 반응실로서, 상기 고온가스의 유동을 수용하는 입구 및 상기 고온가스가 상기 반응실을 떠나기 위해서 유동하며 지나는 출구를 가지는 반응실 ; 로 구성된 카본블랙 제조장치에 있어서, 상기 고온가스 유동에 대체로 평행한 역류 방향으로 상기 반응실내에 분무 탄화수소를 도입시키고, 이에 의해서 상기 가스유동에서의 상기 분무 탄화수소의 분산속도를 증가시키며, 제조되는 결과적인 카본블랙 입자들의 입자크기 분포를 좁혀주는 수단 ; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카본블랙 제조장치.Hot gas source; A reaction chamber having an inlet for receiving a flow of the hot gas and an outlet through which the hot gas flows to leave the reaction chamber; In the carbon black manufacturing apparatus comprising a spray hydrocarbon introduced into the reaction chamber in a counterflow direction generally parallel to the hot gas flow, thereby increasing the dispersion rate of the spray hydrocarbon in the gas flow, the result Means for narrowing the particle size distribution of carbon black particles; Carbon black manufacturing apparatus characterized in that it further comprises. 제1항에 있어서, 상기 분무도입 수단이 상기 반응실의 종축과 동축인 대칭 분무형태를 발생시키며, 이에 의해서 상기 반응실을 지나서 유동하는 상기 고온가스의 대체로 전체 횡단면으로 상기 분무가 퍼지는 것을 특징으로 하는 카본블랙 제조장치.2. A spray according to claim 1, characterized in that the spray introduction means generates a symmetric spray form coaxial with the longitudinal axis of the reaction chamber, thereby spreading the spray over a generally full cross section of the hot gas flowing past the reaction chamber. Carbon black manufacturing apparatus. 제1항에 있어서, 상기 반응실이 내벽에 의해 형성되고 상기 분무도입수단이 반응실의 표면에서 대체로 방사상 안쪽으로 떨어진 분무노즐을 포함하는 것과, 어느 분량의 오일을 수용하도록 되고 상기 분무 노즐에 연결되도록 상기 내벽을 지나서 안쪽으로 연장하는 관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카본블랙 제조장치.The method of claim 1, wherein the reaction chamber is formed by an inner wall and the spray introduction means comprises a spray nozzle generally radially inwardly away from the surface of the reaction chamber, and adapted to receive any amount of oil and to be connected to the spray nozzle. Carbon black manufacturing apparatus characterized in that it further comprises a tube extending inwardly beyond the inner wall. 제3항에 있어서, 상기 반응실을 형성하는 상기 내벽이 원형 횡단면을 가져서 상기 반응실을 통해 흐르는 상기 고온가스가 대체로 원형 횡단면을 가지며, 상기 분무노즐이 대칭 분무 형태를 발생시키도록 작동되고 반응실의 종축과 동축인 경로를 따라서 상기 오일의 대칭 역류 분무를 지향시키도록 배치되어서, 상기 분무가 대체로 상기 반응실을 지나는 상기 고온가스 유동의 전체 횡단면으로 퍼지며 이에 의해서 상기 분무 오일에 의한 상기 가스유동면적의 점유 범위를 증가시키는 것을 특징으로 하는 카본블랙 제조장치.4. The reaction chamber of claim 3, wherein the inner wall forming the reaction chamber has a circular cross section such that the hot gas flowing through the reaction chamber has a generally circular cross section and the spray nozzle is operated to produce a symmetric spray form and the reaction chamber. Arranged to direct the symmetric countercurrent spray of the oil along a path coaxial with the longitudinal axis of the spray so that the spray generally spreads over the entire cross section of the hot gas flow through the reaction chamber and thereby the gas flow area by the spray oil. Carbon black manufacturing apparatus, characterized in that to increase the occupancy range of the. 제3항에 있어서, 도관과 관련된 수단으로서, 상기 도관의 주위로 공기 자켓(ja-cket)을 제공하여 상기 도관에 오일이 침착되는 것을 방지하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카본블랙 제조장치.4. The apparatus of claim 3, further comprising means associated with the conduit, the means for providing an air jacket around the conduit to prevent oil from depositing in the conduit. . 반응실을 지나는 고온가스의 유동을 제공하는 단계를 포함하는 카본블랙 제조 방법에 있어서 ; 상기 가스 유동에 대해서 대체로 역류 방향으로 상기 가스유동내에 탄화수소 분무를 도입시켜서, 상기 가스유동 내에서의 상기 탄화수 분무의 분산 속도를 증가시키며, 최종적으로 제조된 카본블랙 입자들의 입자크기 분포를 좁혀주는 단계 ; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카본블랙 제조방법.A method of producing carbon black, comprising providing a flow of hot gas through a reaction chamber; Hydrocarbon spray is introduced into the gas flow generally in the counter flow direction with respect to the gas flow, thereby increasing the dispersion rate of the hydrocarbon water spray in the gas flow and narrowing the particle size distribution of the finally produced carbon black particles. step ; Carbon black production method characterized in that it further comprises. 제6항에 있어서, 상기 고온 가스유동의 종축과 동축상으로 이에 대칭인 분무 형태를 발생시키며, 이에 의해서 상기 반응실을 통해 흐르는 고온가스에 대체로 전체 횡단면으로 상기 탄화수소 분무가 퍼지게 하는 단계 ; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카본블랙 제조방법.7. The method of claim 6, further comprising: generating a spray form symmetrically coaxially with the longitudinal axis of the hot gas flow, thereby spreading the hydrocarbon spray generally over the entire cross section through the hot gas flowing through the reaction chamber; Carbon black production method characterized in that it further comprises. 고온가스 유동을 발생시키도록 작동하는 연소실과 ; 상기 고온가스의 유동을 수용하는 입구 및 출구가 있어서 상기 고온가스가 유동하며 지나는 반응실 ; 을 포함하는 카본블랙 제조장치에 있어서, 어느 분량의 원료 탄화수소를 수용하도록 연결되고 상기 반응실안으로 방사상 연장하는 관과 ; 상기 반응실내에서 상기 관에 연결되며 상기 고온가스 유동에 대해 대체로 평행한 축선 방향으로 상기 반응실내에 상기 탄화수소 원료를 도입시키도록 작동되어 이에 의해서 제조되는 카본블랙 입자들의 입자크기분포를 제어하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카본블랙 제조장치.A combustion chamber operative to generate hot gas flow; A reaction chamber through which the hot gas flows due to an inlet and an outlet receiving the flow of the hot gas; An apparatus for producing a carbon black, comprising: a tube connected to receive a certain amount of raw hydrocarbon and radially extending into the reaction chamber; Means for controlling the particle size distribution of the carbon black particles produced by said hydrocarbon chamber connected to said tube in said reaction chamber and operative to introduce said hydrocarbon feedstock into said reaction chamber in an axial direction generally parallel to said hot gas flow. Carbon black manufacturing apparatus characterized in that it further comprises. 제8항에 있어서, 상기 도입수단이, 상기 반응실을 지나는 상기 고온 가스의 유동에 대체로 역류방향으로 상기 탄화수소 원료를 도입시켜서, 도입된 상기 원료가 상기 고온가스 유동의 대체로 전체 앞쪽지역에 퍼지며, 이에 의해서 상기 가스유동내에서의 상기 탄화수소의 분산속도를 증가시키며, 결과적으로 카본블랙의 입자 크기 분포를 좁혀주는 것을 특징으로 하는 카본블랙 제조장치.The method according to claim 8, wherein the introduction means introduces the hydrocarbon raw material in a generally counterflow direction to the flow of the hot gas passing through the reaction chamber, so that the introduced raw material is spread throughout the entire front region of the hot gas flow, Thereby increasing the dispersion rate of the hydrocarbon in the gas flow and consequently narrowing the particle size distribution of the carbon black. 제8항에 있어서, 상기 도입수단이, 상기 반응실을 지나는 상기 고온 가스의 유동에 대체로 병류 방향으로 상기 탄화수소 원료를 도입시켜서, 도입된 상기 원료가 상기 고온가스 유동의 전체 앞쪽 지역보다는 작게 퍼지며, 이에 의해서 상기 가스유동내에서의 상기 탄화수로 분무의 분산 속도를 감소시키며, 결과적인 카본블랙의 입자 크기 분포를 증가시키는 것을 특징으로 하는 카본블랙 제조장치.The method according to claim 8, wherein the introduction means introduces the hydrocarbon raw material in a cocurrent direction to the flow of the hot gas passing through the reaction chamber so that the introduced raw material spreads smaller than the entire front region of the hot gas flow, Thereby reducing the dispersion rate of spraying with the carbonized water in the gas flow and increasing the resulting particle size distribution of carbon black. 제8항에 있어서, 상기 반응실이 내벽에 의해 형성되고, 상기 관의 반응기 바깥으로부터 내벽을 지나서 방사상으로 연장하는 것과, 상기 도입수단이 상기 관에 연결되고 상기 반응실의 종축과 동축으로 설치되는 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 카본블랙 제조장치.The method of claim 8, wherein the reaction chamber is formed by an inner wall, extending radially beyond the inner wall from the outside of the reactor of the tube, the introduction means is connected to the tube and installed coaxially with the longitudinal axis of the reaction chamber Carbon black manufacturing apparatus comprising a spray nozzle.
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