[其他]低灰分导电炭黑的制造方法

说明书

本发明是关于用液体燃料和含氧气体在反应器里进行部分燃烧和热分解而制取低灰份导电炭黑的方法。本发明也涉及该方法使用的设备。

炭黑基本上含元素碳，它们以六角形分布在一个平面上。其相互粘着力比在石墨中小，还有微量的氧、氢和烃原料的残余组织。工业上，根据炭黑使用范围作初步分类。

炭黑制造方法巳公开，该方法是在燃烧反应器里以高温气一空气焰产生的，然后注入液态烃。炭黑是以吸热解理反应生成，在反应区的尾部以水冷却，然后分离。产量一般约为油中碳含量的50%。

具有导电性质的炭黑的制造，包括特别困难和昂贵的方法。巳发现，类似石墨结构可提供这种用途，它只能得到大体改进的质量。尤其这种方法一般采用终止化学反应，而不必用恒定的支持火焕，也不必用水冷却热的反应产物。

我们现在发现，按照本发明的方法，在反应器里留置时间对炭黑的质量起决定性影响。与突冷却（聚冷）相反，本发明以逐步冷却取得质量的改进。

按照本发明制造低灰份导电炭黑的方法，是由部分燃烧和液体燃料与含氧气体在反应器里进行吸热解理，这包括预热液体烃并在压力下与比烃温度更高的含氧气体通入反应器，当送进气-空气时，在反应物脱离反应器入口点的位置上引入上述反应。随着至少约10秒的留置时间而产生部分燃烧和及吸热反应，然后在反应器外侧，间接和逐步地冷却反应产物。使烃和含氧气体之间的温差在150℃以上，对反应更有利。我们做过的一些实验还表明，如果烃热至约120℃并在至少15巴压力下和热至约300℃的氧气通入反应器，特别有利于反应。

用水注入反应室代替突然冷却，脱离反应的反应产物的温度约800-1200℃，按照本发明停止反应的方法是通过至少分两个阶段进行热交换直至过滤温度为150至300℃。

用这种方法可以生产工业上各种用途的高质量的低份导电产品。这种制取的炭黑尤其可用作橡胶和塑料的增强剂、增损保护剂;作为塑料的颜料添加剂，电池里传导静电荷的添加剂。

适用于所提出方法的设备包括一个长/直径的比值至少为2的反应器。这反应器在加压下加温烃和加热含氧气体的设备之后。而且，反应器至少要再接一个热交换器以间接、逐步地冷却反应产物。

建议的直径比率可取得更长更为有利的留置时间，而其他尺寸保证了上述优点和方法的特色。

具有特别优点的设备，具体为燃烧器，该燃烧器带有分布于各区的冷却管，这些冷却管安装在套筒里，以便接收冷介质的反向循环。而且加热含氧气体的热气体的热交换器是置于反应器之前。

对于提出的设备的图解说明如附图所示，附图也说明本发明方法。在附图中：

图1为有立式反应器的设备示意图;

图2为反应器盖的横截面。

在图1中，1表示反应器，它具有圆柱体2，半球形盖3和锥形出口4。均匀分布于反应器盖3的三个进料装置5，还有安装在盖3中心的进料装置6。各个进料装置5有一烃（例如油）导管7把进料装置5和热交换器相连接。热交换器是蒸气热，为此，有一蒸气接头9。供应热交换器8是通过管10，该管带有输送泵11。进入各个进料装置5之内再开一空气管12，它以同园心围绕着在进料管5区域内的管7，因此两管入口的连结点设有注射器装置。这样，烃流通过管7带入含氧气体，例如空气;通过管12，混合物从而通入反应室13里。

中心进料装置6与气一空气装置14相连接，火焰在这设备中生成，以便在反应之前，预热反应室13。所说的1装置6是由进料装置中立体地分开来，并对反应加以预热，因此，反应过程中，支持火焰不再出现。

考虑到物流的方向，圆柱体2里用以间接，逐步地冷却反应产物的热交换器是一个接一个的分布。热交换器包括直立冷却管15，它们被安装在圆柱体2的套管里，作为接受逆反应产物方向而循环的冷介质。冷却管的连接点标有16和17。这些冷却管可能形成冷却盘管，当然，这提供了一些相互独立的冷却盘管而形成不同的冷却区。

重要的是在反应开始之前，在操作设备时，烃的温度至少应比含氧气体温度低150℃。最好当使烃与温度约为300℃的含氧气体接触时，烃的压力至少为15巴，温度约120℃。在这种状态下，地反应物送进燃烧器里。在反应器出口处，反应产物的温度为800-1200℃，然后再用热交换器冷却至过滤温度为150-300℃。

热交换器是用废气和（或）给氧气加热的热气来加热。