[发明专利]炬针方法和设备

说明书

炬针设备可包括一组以上的等离子体电极和在所述电极内包含的至少一个烃注入器。所述电极可为同轴的。可将所述至少一个烃注入器冷却。还记载了使用所述设备制造碳颗粒的方法。

交叉参考

本申请要求2016年4月29日提交的美国临时申请No.62/329,516的权益，其作为参考整体并入本文中。

背景技术

颗粒用于很多居家和工业用途。颗粒可以通过各种化学方法来生产。与此类化学方法相关的实施和能量供给已经随着时间而演变。

发明内容

本公开认识到需要更高效且更有效的工艺来生产颗粒，如例如，碳颗粒。本文还认识到需要提高生产速度、提高产率、降低制造设备磨损特性等。本发明可以提供，例如，用于将含烃材料转化为碳颗粒的改进工艺。

本公开提供了例如一种炭黑颗粒生成反应器，其包括：等离子体生成部，所述等离子体生成部包括配置为生成等离子体的一组以上的同轴电极；反应器部，所述反应器部连接至所述等离子体生成部；和注入器，所述注入器位于所述同轴电极内，其中所述同轴电极内的中央的温度低于由所述同轴电极生成的等离子体的温度。所述注入器可以位于所述同轴电极内的中央。所述反应器可以进一步包括包含在所述同轴电极内的多个注入器。所述注入器可以冷却。所述同轴电极内的中央的温度可以低于由所述同轴电极生成的等离子体的温度的一半。

本公开还提供例如一种炭黑颗粒的制造工艺，其包括：用同轴等离子体生成电极在反应器的高温区(high temperature zone)中生成等离子弧；和将烃注入至所述反应器中以形成炭黑颗粒，其中将所述烃经由位于所述同轴等离子体生成电极内的至少一个烃注入器而注入至所述反应器中，并且其中在所述工艺期间由于所述至少一个烃注入器导致的热损失小于投入所述工艺的总能量的约20％。所述至少一个烃注入器可以位于所述同轴等离子体生成电极内的中央。所述同轴等离子体生成电极内的中央的温度可以低于所述等离子弧的温度的一半。所述烃可以为天然气。所注入的烃在经过所述高温区之后可以形成炭黑颗粒和氢。炭黑颗粒和氢可以以大于95％的产率生产。炭黑颗粒的N2SA可以在约15m²/g与150m²/g之间。炭黑颗粒的STSA可以在约15m²/g与150m²/g之间。炭黑颗粒的DBP可以大于约32ml/100g。所生产的炭黑颗粒的L_c可以大于约3.5nm并且d002小于约0.36nm。在所述工艺期间由于至少一个烃注入器导致的热损失可以小于投入所述工艺的总能量的约5％。在所述工艺期间由于至少一个烃注入器导致的热损失可以小于或等于投入所述工艺的总能量的约2％。可以使来自冷却的注入器的烃流行进至未冷却管，所述未冷却管可以起到注入器的作用但允许加热至高于约1600℃的温度。该管可以包括以下材料或由以下材料制成：碳或碳化硅或能够经受高于约1600℃的温度的其它高温材料。所述反应器可以为封闭的颗粒生成反应器。