[发明专利]炭黑生产方法

说明书

通过碳氢化合物，例如石油、天然气及其它已知物质，在高温下的不完全燃烧可生产炭黑。当产物从反应气体中分离时，它是一种松散的炭黑粉末。

在生产炭黑的典型的炉法中，燃料和氧化剂（例如空气）反应以提供一种热燃烧气流。碳氢化合物原料被喷入热燃烧气流中，来生产炭黑。然后，含炭黑气流的温度利用任何传统方法（例如水喷射）骤冷降低。可通过已知技术，例如旋风分离器和过滤器从气流中分离旋浮于其中的炭黑，然后造粒和干燥。

炭黑加入橡胶化合物中，用以赋予橡胶补强性能。在炭黑的许多性能中，对于橡胶工业来说最重要的性能是炭黑的粒径分布。橡胶工业已发现，对于一定的目的，具有宽的粒径分布的炭黑是十分合乎需要的。

因此，本发明的目的是提供一种生产炭黑的方法，所生产的炭黑按炭黑的△D50增大计具有宽粒径分布。

本发明的方法涉及将液体原料以非预雾化聚集气流或预雾化气流的形式，在两个分离的位置上，喷入分级的（定型）炭黑生产装置。一部分原料是在燃气流达到最大速度之前的某一点喷入的，在这一点之前观察不到由于在燃烧气流达到最大速度的位置之前将物料喷入热燃烧气流中所造成炭黑粉碎的DBP的结构进一步增加，而在此处还会使炭黑粒径分布增宽。其余物料在燃烧气流达到了最大速度的位置上喷入。

虽然1984年7月2日申请，系列号为626，704的美国专利申请披露了在燃烧气流达到最大速度的位置上和在燃烧气流达到最大速度之前的位置上，将液体物料喷入燃烧气流可增加炭黑的粉碎DBP结构，但没有提出随着原料的喷入点之间距离增加时，通过这种方法生产的炭黑粉碎DBP结构不是无限地增加。

图1是一种典型的炭黑生产炉的图解示意轴向剖视图，它适用于本发明的所有实例。

图2是一个表明炭黑粒径分布的曲线的频率图，图示了一个炭黑样品的粒径分布的△D50。

参看图1，炉<1>为利用本发明的方法用于制备炭黑的炉子示意图。炉<1>通常包括4个区，即混合室<3>、燃烧区<10>、转变区<13>和反应区<31>。

混合室<3>由壁<4>、内隔板的外侧<9>和进口壁<6>限定。在隔板的进气端上安装在隔板<9>内侧是火焰稳定器<11>。燃烧室<10>由隔板<9>内侧、火焰稳定器<11>的后侧限定，终止于出口端<12>。穿过壁<6>插入导管<8>，燃料通过导管<8>加入混合室<3>。穿过侧壁<4>插入导管<5>，通过导管<5>将氧化剂加入室<3>。穿过导管<8>插入内部探头<19>，经过内部探头<19>，可在热燃烧气流达到最大速度的位置之前将原料喷入炉内，在此处不再能观察到由于在热燃烧气流达到最大速度之前将物料喷入热燃烧气流中所造成炭黑的CDBP结构增加。喷射探头<19>是轴向排列探头，它可被液体冷却，并且终止于端帽<27>。端帽<27>有许多小孔<29>沿它的圆周径向排列。燃烧室<10>的出口端是转变区<13>，它由壁<17>限定。围绕壁<17>周围的是许多完全横向排列小孔<21>，通过小孔<21>将物料喷入区<13>。

转变区<13>的后方是反应区<31>，它由壁<37>限定。反应区<31>依赖于所需的反应条件可具有不同的长度和截面积。在本例中，反应区<31>内径36英寸。骤冷探头<41>穿过壁<37>插入反应区<31>中。水经过骤冷探头<41>喷入反应区<31>，以终止炭黑生成反应。

通常，本发明用于生产具有较宽粒径分布炭黑的方法可按如下方法实现。经燃料导管将适当的燃料加入炉子的混合室，经过氧化剂导管将适当的氧化剂，例如空气，氧气，空气和氧气的混合物或其它氧化剂加入混合室。在适用于与氧化气流在燃烧室中反应以产生热燃烧气的燃料中包括许多容易燃烧的物质，无论气体的、蒸汽的或液体的形式，例如氢、一氧化碳、甲烷、乙炔、乙醇、煤油、液体碳氢化合物燃料等等。