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La présente invention concerne la production de noir de four par la décomposition d'hydrocarbures, et plus particulièrement,, un procédé du type dans lequel les hydro- carbures sont décomposés en les mélangeant rapidement à un courant de gaz chauds qui traversent une chambre de réac- tion allongée calorifugée. Une opération de ce type est décrite, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amé- rique n 2.378.055 du 12 Juin 1945 aux noms de Braendle et Wiegand. L'invention fournit également un appareil perfection- né convenant spécia,lement à la mise en oeuvre du procédé.
Dans le procédé décrit dans le brevet précité,
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les hydrocarbures à décomposera dits hydrocarbures de base, sont injectés dans un courant tourbillonnant de gaz chauds provenant d'une flamme soufflée et produits séparément, qui circulent à travers une chambre de réaction allongée calori- fugée de section sensiblement uniforme, de sorte que les hydrocarbures de base sont rapidement mélangés aux gaz souf- - fiés et s'échauffent rapidement et uniformément par la chaleur qu'ils'en absorbent.
Le mélange gazeux résultant continue à traverser la chambre de réaction dans un état-de haute
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1 J ' turbulence, et'ce mélange gazeux, avec le noir de carbone en suspension, sort par l'extrémité aval de la chambre, est refroidi, et le-noir de carbone est séparé et recueilli.
On a constaté, dans les opérations ci-dessus, que la nature du noir de carbone résultant était modifiée par la rapidité et l'uniformité du mélange des hydrocarbures de base avec les gaz soufflés chauds. Notamment, les dimensions des particules et les propriétés de combinaison au caout- chouc du noir résultant s'en trouvaient modifiées. D'une façon-générale, plus le mélange est rapide et complet, plus les particules de noir de carbone sont petites.
.Etant donné la vitesse élevée et la haute turbulen- ce des gaz soufflés, leur mélange avec les hydrocarbures de base est en-général si rapide, qu'on peut le considérer comme instantané. Toutefois, le degré de pyrolyse de ces hydro- carbures lors du contact avec ces gaz chauds soufflés est, également très rapide et en général s'accroît avec l'aug- mentation de la température et de la longueur de la chaîne moléculaire de cet hydrocarbure. La durée du mélange et du démarrage de la pyrolyse semble de l'ordre de quelques micro-secondes.
Ltemploi comme matières premières d'hydrocarbures
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plus lourds, normalement à l'état liquide, a pris une im- portance grandissante. La plupart des hydrocarbures dispo- nibles à cet effet, par exemple des résidus lourds de coût relativement peu élevé, ne peuvent être vaporisés sans un cracking excessif, et pour cette raison on est contrainte lors de leur emploi, de les injecter dans la chambre de réac- tion sous forme liquide.
En opérant ainsi, la difficulté d'une dispersion uniforme de ceux-ci dans les gaz chauds se trouve grandement augmentée, et les choses se compliquent du fait de leur vitesse de décomposition rapide*
Puisqu'il est généralement souhaitable que les hydrocarbures de base soient complètement dispersés dans les gaz chauds avant que la pyrolyse n'ait entraîné la formation de particules de carbone, la vitesse de mélange uniforme devient d'une importance primordiale lorsqu'on emploie comme hydrocarbures de base des hydrocarbures de poids molé- culaire élevé, pour les distinguer du gaz naturel, composé principalement de méthane. Différents procédés ont été proposés pour mélanger plus rapidement et uniformément ces hydrocarbures lourds aux gaz soufflés.
.0'est l'un des objets de la présente invention de réduire encore l'intervalle de temps qui sépare le contact initial des-hydrocarbures de base avec les gaz chauds et leur dispersion uniforme au sein de ceux-ci.
Ceci est réalisé conformément à la présente inven- tion, en augmentant grandement la-turbulence des gaz soufflés dans la zone de la chambre dans laquelle on injecte les hydrocarbures de base, c'est-à-dire dans la zone de mélange, et en provoquant la rencontre des courants séparés de gaz chauds soufflés, qui se produit avec un choc considérable, mais sans perte importante de l'énergie cinétique de leur
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mouvement longitudinal à travers la chambre.
Conformément à,l'un des aspects particulièrement 'avantageux de la présente invention, on produit séparément au moins deux courants très turbulents de grande vitesse, dans deux chambres de combustion séparées légèrement allongées 'et l'on envoie les gaz résultants en courants séparés, dis- posés symétriquement, à l'extrémité amont de la chambre de réaction, les courants convergeant l'un vers l'autre et vers l'axe de la chambre, suivant une direction générale qui est celle de l'aval et l'on injecte séparément les hydrocarbures de base dans la zone qui en résulte où les chocs sont consi- ¯ dérables et où. la turbulence est élevée.
On peut injecter ces hydrocarbures dans la zone de mélange, en un seul ou plusieurs courants, suivant une direction sensiblement pa- rallèle à l'axe longitudinal de la chambre de réaction, ou.
.encore, et de façon avantageuse, les injecter dans la zone de mélange en un ou plusieurs courants séparés, qui pénètrent dans cette chambre suivant une direction sensiblement perpen- diculaire à l'axe longitudinal de celle-ci.
Lachambre de réaction elle-même'peut être de sec- tion sensiblement uniforme sur toute sa 'longueur, mais il est plus avantagea d'en réduire un peu la section transver- sale dans la zone d'injection des hydrocarbures, ou jjuste en aval de celle-ci. De plus, la chambre peut être de sec- tion générale circulaire ou de section rectangulaire.
Géné- ralement, lors de l'emploi d'une chambre de réaction de section circulaire, on peut utiliser avantageusement au moins deux courants gazeux chauds soufflés disposés symétri-
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quement par rapport à l'axe-longitudinal de la chambre et qui convergent vers ledit axe suivant une direation génénale ** ' l'* 'fÀ * 80À* U*e bzz
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rectangulaire, plus haute que large, on peut utiliser une ou plusieurs paires de courants gazeux disposés uniformément par rapport, ou le long de la hauteur de cette chambre de réaction.
Du fait de l'impact des courants gazeux soufflés convergents 'chauds qui entrent dans la chambre, la turbulence de la zone de mélange.se trouve augmentée. Il est toutefois important, dans l'es opérations du type décrit, qu'un haut degré de turbulence soit maintenu à travers toute la chambre de réac- tion; et, pour' cette raison on doit éviter une dissipation excessive de l'énergie cinétique des courants gazeux chauds dans la zone de'mélange.
On a trouvé que l'effet de choc approprié, pour obtenir le degré de turbulence voulu, était atteint lorsque l'angle de convergence des courants était d'au moins 60 Mais- afin que l'énergie cinétique des courants gazeux en- trants soit amplement conservée, l'angle formé par l'axe lon- gitudinal des courants séparés, ou des chambres de combustion, avec le prolongement amont de l'axe longitudinal de la cham- bre de réaction ne doit pas dépasser 60 environ.
Autrement dit, l'angle de convergence des paires de courants de gaz souf flés entrants, disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal de la chambre de réaction, ne doit pas être inférieur,à 60 , ni supérieur à 120 ,
L'invention, dans son aspect le plus large, n'est limitée ni par la méthode ni par les moyens par lesquels les courants séparés de gaz de flamme soufflés sont produits, ni par los rapports dans lesquels sont présents le gaz combus- tible et le gaz oxygéné dans le mélange employé; les gaz soufflés peuvent par exemple être oxydants, neutres ou ré- ducteurs.
Il est évidemment important que ces courants gazeux
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soient à une température supérieure à la température à la- quelle les hydrocarbures de base se décomposent pour former du noir de carbone et que les courants séparés soient en- voyés dans la chambre de réaction à des vitesses relativement élevées.
Dans la mise en oeuvre normale du procédé ayant - fait l'objet du brevet des Etats-Unis d'Amérique précité, une grande quantité dechaleur est rayonnée vers le refroidis.- seur par la zone de combustion, vers l'aval de la chambre de combustion. On'remédie à cet inconvénient, conformément à la présente invention, en disposant les chambres de combustion en sorte que chacune d'elles, soit dirigée vers l'une des parois latérales de l'autre chambre de la paire, ou vers un prolongement de cette paroi, qui se trouve portée à l'incan- descence et sert à rayonnerr ou à réfléchir de la chaleur à. cette chambre de combustion.
Par ce moyen, le rendement et le taux¯de¯ combustion,¯ et par suite la vitesse et la tempéra- ture des gaz envoyés dans la zone de mélange se trouvent augmentés de façon appréciable.
L'invention s'applique à différents types d'hydro- carbures de base, y compris les hydrocarbures normalement à l'état gazeux, les gaz naturels par exemple, et les gaz hydrocarbures enrichis par addition de vapeurs d'hydrocarbu- res normalement liquides, en particulier si l'on désie obte- nir des noirs de four à particules de très petites dimensions.
Toutefois, l'invention est particulièrement avantageuse si l'on utilise des hydrocarbures de base lourds, normalement liquides, ces hydrocarbures de base étant injectés dans la zone de mélange sous forme d'un jet pulvérisé.
L'invention sera décrite en se référant aux dessins annexés, qui représentent sous . une forme un peu schématique
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et partielle, un appareil spécialement adapté pour mettre à exécution le présent procédé. Il est bien entendu, toutefois, que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit.
En se reportant aux dessins : la figure 1 est une vue longitudinale en coupe horizontale de l'appareil de l'invention, dans lequel les chambres de combustion et la chambre de réaction sont de section circulaire; la figure 2 est une vue partielle en coupe trans- versale suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue partielle en coupe transver- ,sale suivant la-ligne 3-3 de la figure 1 ; ; la figure 4 est une coupe longitudinale horizontale d'un appareil dans lequel les chambres de combustion et la chambre de réaction sont de section rectangulaire; la figure 5 est une vue en coupe partielle transver- sale suivant la ligne 5-5 de la figure 4 et, la figure 6 est une vue en coupe partielle transver- sale suivant la ligne 6-6 de la figure 4.
.Eu se référant aux figures 1, 2, et 3, une chambre de réaction allongée de section circulaire l est chemisée et délimitée par des matières réfractaires de four 2 recouvertes d'une couche de matières calorifuges 3, le tout entouré par une enveloppe extérieure métallique 4. Disposées à l'extré- mité amont de, la chambre de réaction se trouvent deux chambres de combustion 5 de section, circulaire qui convergent suivent un angle d'environ 60 vers l'axe longitudinal de la chambre. de réaction. Ces chambres de combustion sont également rovê- tues de matières réfractaires de four aptes à résister à de hautes températures, et ces matières à leur tour sont re- couvertes par une couche de matières calorifuges enfermée
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dans une enveloppe extérieure métallique.
, A l'extrémité extérieure de chaque chambre de com- bustion, on a prévu un brûleur 6 comprenant Lui bloc 7 en matière hautement réfractaire disposé à cette extrémité extérieure et pourvu d'un certain nombre. de oanaux de brù- - leurs 8 sur toute la longueur dudit bloc 7. Ces canaux de brûleurs sont répartis uniformément sur la surface transver- sale du bloc de brûleurs et débouchent par leur extrémité extérieure dans une caisse à vent,9, dans laquelle est envoyé par un orifice convenable 10 de l'air comprimé destiné à la combustion, et venant d'une source appropriée quelconque, par exemple d'une soufflerie.
Disposé coaxialement par rap- pot à chaque canal de brûleur, se trouve un injecteur à combustible. 11 raccordé au moyen des tuyaux 12 à la rampe ;d'alimentation en combustible 13, dans laquelle le combusti- ble, du gaz naturel par exemple, parvient sous pression par un conduit 14. '
On a trouvé que les brtileurs du type représenté sur les dessins, et qui sont décrits plus en détail et re- vendiqués dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2. 529.
873 au nom deGeorge L. Heller, du 14 Novembre 1950, conve- naient particulièrement, mais il est clair que d'autres types de brûleurs.pouvant fournir un courant tourbillonnant à grande vitesse de gazsoufflés provenant d'une flamme peuvent être utilisés.¯On peut employer par exemple des brûleurs du type à pré-mélange.
, Dans l'appareil représenté, on n'a prévu que deux courants de gaz chauds destinés à être envoyés dans la chambre de réaction, 11 est toutefois bien entendu que l'on peut em- ployer plus de deux de ces courants gazeux. Par exemple, dans l'appareil décrit, on peut prévoir trois de ces chambres
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de combustion, faisant des angles de 1209, ou quatre de ces chambres de combustion disposées à 90 Il est en général avantageux que les chambres de combustion soient disposées symétriquement par rapport à l'axe longitudinal de la chambre de réaction afin de donner un courant plus uniforme à travers celle-ci.
Les courants convergents de-gaz chauds peuvent être produits autrement et envoyés dans la zone de mélange de la chambre de réaction par des conduites convergentes disposées de manière similaire aux chambres de combustion'représentées, à condition que les gaz chauds fournis soient à la température élevée requise et que les courants séparés remplissent les conditions voulues de vitesse élevée et de forte turbulence.
Ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus, les courants convergents de gaz chauds se rencontrent avec une telle violence qu'il. se produit des conditions de turbulence exceptionnellement violentes,, Les hydrocarbures de base peuvent être injectés dans la zone d'extrême turbulence résul- tante suivant une direction générale parallèle à l'axe lon- gitudinal de la chambre de réaction à travers l'injecteur 15., Ou autrement, les hydrocarbures de base peuvent être in- jectes radialemn dans cette zonede turbulence extrême par un certain nombre d'injecteurs 15 dirigés radialement, quatre de ces injecteurs étant représentés sur les dessins .
Les injecteurs 15 ont la forme de simples tubes ouverts à leur extrémité et faits en une matière résistant à la chaleur. Ce type d'injecteur peut être utilisé avanta- geusement lorsqu'il s'agit d'injecter les hydrocarbures sous forme de gaz ou de vapeurs. Toutefois, lorsqu'on emploie des hydrocarbures de base normalement liquides, les éléments 15 utilisés, prendront avantageusement la forme de tuyères
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d'injection pulvérisantes, comme celles représentées sur les dessins.
Comme l'indiquent les dessins, ces tuyères pulvé- . risantes, seront de préférence, à refroidissement par eau, les hydrocarbures à décomposer étant introduits par une, tu- bulure 17, un milieu de pulvérisation, huile, air , ou va- peur, par exemple, étant amené par une tubulure 18 et l'eau pour le refroidissement étant introduite par une tubulure 19, et circulant à travers la chemise de la tuyère pour être éva- cuée par une tubulure 20.
Si on le désire, une partie des hydrocarbures de base peut être injectée par l'injecteur longitudinal 15 et une autre partie par les injecteurs radiaux 15, ou l'un de ces moyens d'injection peut être utilisé à l'exclusion de l'autre.
Dans l'appareil qui vient d'être décrit, la section de chambre de réaction allongée est quelque peu réduite vers l'extrémité amont de la chambre, la principale raison d'une telle forme, étant d'augmenter encore la vitesse et la turbulence du courant gazeux chaud qui y passe. Cette accélé- ration des gaz est particulièrement avantageuse lorsqu'un hydrocarbure de base liquide est injecté radialement dans la chambre par-.des injecteurs radiaux 15. Toutefois, ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus, les chambres de réaction et de mélange peuvent être d'une section sensiblement 'Uniforme sur toute leur longueur..
Quoique les fours du type qui vient d'être décrit, et munis de chambres de combustion et de réaction de section circulaire, se soient montrés d'un emploi intéressant, on a trouvé encore plus avantageux, en particulier dans des ins- lallations importantes, d'utiliser des fours dans lesquels les
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chambres de combustion et de réaction étaient de section rectangulaire, comme celles représentées aux figures 4, 5 et 6.
Dans cet appareil préférée la chambre de réaction 1 et les chambres de combustion 5 sont de section rectangulaire, 'avec, de préférence, une dimension verticale sensiblement double de la dimension horizontale, comme il ressort clairement des figures 5 et 6. Les brûleurs sont sensiblement les mêmes que ceux décrits ,ci-dessus, avec cette différence que le bloc :7 des brûleurs est de section rectangulaire. La hauteur des chambres de combustion est, dans l'appareil représenté, sensiblement égale à la hauteur de la chambre de réaction, mais, ainsi qu'il a été noté, on peut si on le désire, uti- liser un certain nombre de paires de chambres de combustion réparties uniformément suivant la hauteur de la chambre de réaction.
La chambre de réaction a une hauteur sensiblement uniforme sur toute sa longueur, mais sa largeur est réduite à son extrémité amont, comme indiqué*
Avantageusement, la largeur maximum de la chambre de réaction est d'environ 30 cm et la largeur minimum d'environ
15 cm ou un peu moins.
Ainsi qu'il ressort clairement de l'examen de la figure 6, les injecteurs d'hydrocarbures de base sont répar- tis uniformément sur la hauteur de la chambre de réaction sur les côtés opposés de celle-ci, et deux injecteurs supplé- mentaires sont disposés verticalement afin de diriger les hydrocarbures de base en opposition vers le bas et vers le haut respectivement, dans le courant gazeux soufflé* Les uns ou les autres de ces injecteurs horizontaux ou verticaux peuvent être utilisés, ou on,peut les employer tous à la fois.
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Toutefois, on a, avec des avantages marqués, introduit les hydrocarbures de base dans le courant de gaz soufflés turbu- 'lents, en utilisant seulement les injecteurs supérieur et inférieur verticaux, de sorte que les hydrocarbures de base sont Injectés à l'endroit de la dimension maximum de la chambre, réduisant ainsi le risque que les hydrocarbures de - base ne viennent frapper la paroi opposée.
La où. la section de la chambre de réaction est réduite, à ou près de son extrémité d'amont, comme on le voit sur les dessins, il est important que certaines condi- tions soient soigneusement observées.-En partant de l'extré- mité d'amont, il doit y avoir un raccordement courbe avec la zone d'accélération des gaz, afin de créer un écoulement uni- forme et de.réduire les pertes par frottement et d'éviter les tourbillons.
Tout changement brusque de la direction dû-courant traversant la chambre, ou toute saillie des parois intérieures de la chambre dans la zone d'injection, auront pour effet de produire des tourbillons dans la-zone d'injec- tion des hydrocarbures de base et entratneront la formation locale de coke sur ces parois. Ces précautions sont à obser- ver, même si la chambre est de section sensiblement uniforme sur toute sa longueur.
Ainsi qu'il à été dit plus haut, l'évasement vers l'aval de la Chambre de réaction n'est pas un trait essentiel de 11 invention. 0 1 est -toutefois un moyen commode de redire la longueur du four, tout en maintenant le faciès temps à la valeur désirable, et de récupérer la'Chute de pression pro- venant de la charge due à la vitesse créée dans la zone d'étranglement de la chambre.
Cette zone d'accélération, si on 1 'utilise, peut s'étendre en avel à la distance désirée . A l'approche de cette zone, il est bon que la pente vers l'intérieur ou l'effilement des parois de la chambre forment avec l'axe
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longitudinal de celle-ci un angle qui n'excède pas 11 et que la pente vers l'extérieur des parois de la chambre soit même plus progressive, et forme avec ledit axe longitudinal un angle qui n'excède guère 4 L'étendue de la réduction de la section transversale est sujette à-des variations qui dépendent tout d'abord de la contre-pression admissible et de l'augmentation - vitesse désirée.
'
La zone d'accélération, construite de la manière décrite, se trouvant à, ou juste au-delà de la zone de choc initiale entre'les hydrocarbures de base et les gaz soufflés, peut, ainsi qu'il a déjà été noté, être utilisée conjoin- tement avec les courants gazeux soufflés convergents précé- demment décrits, et coopérer avec ceux-ci pour former une one de vitesse et de turbulence encore plus fortes, augmen- tant ainsi encore la vitesse et l'uniformité du mélange.
La section transversale des courants de gaz chauds convergents est elle aussi sujette à des variations par rapport à l'aire transversale de la zone de mélange, ou cham- bre de réaction, le rapport optimum dépendant avant tout du nombre de courants convergeants, de la contre-pression admis- sible, et de la vitesse linéaire désirée du courant gazeux , composé à travers la partie restante de la chambre de réac- tion, ce qui modifie la période de temps pendant laquelle les hydrocarbures de base, ou les particules de carbone qui en résultent, restent en contact avec les gaz chauds.
Il est en général souhaitable que la somme des surfaces des sections des courants convergents de gaz chauds soit au moins égale à la surface transversale de la chambre de réaction, lorsque celle-ci est de section sensiblement uniforme, ou au moins égale à la section transversale maximum de la chambre de réaction, lorsque l'appareil utilisé est
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semblable à celui représenté sur les dessins.
Lorsque la contre-pression résultante peut être tolérée et lorsqu'on désire obtenir des vitesses linéaires très élevées à travers la chambre de réaction, la somme des surfaces des sections transversales des courants convergents peut dépasser large- 'ment la surface de la section transversale de la chambre de ' réactions
Lors du fonctionnement, les gaz chauds soufflés produits dans les chambres de combustion 5 sont'envoyés à grande vitesse vers l'extrémité d'amont de la chambre de réac- tion et s'y rencontrent avec force créant ainsi une zone extrêmement turbulente. La température des courants gazeux chauds est sujette à de grandes variations qui dépendent du type d'hydrocarbures à décomposer et des caractéristiques du produit résultant à.obtenir.
Normalement, ces courants ga- zeux auront une température d'environ 1 100 C à 1 650 C et en conséquence, il est important que les parois intérieures des chambres de combustion et de réaction soient constituées en matières hautement réfractaires, alumine, mullite ou similaire.
Dans les opérations qui comprennent une seule zone de combustion, comme c'est.le cas dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique n 2.529.873 au nom de Heller, du 14 Novembre 1950, où. la vitesse des gaz soufflés dépasse 25m/sec. on observe souvent un abaissement de la température des gaz soufflés résultants, due apparemment à une combustion incom- plèce Lrosque cette vitesse est augmentée au-dessus de 60m/se la flamme devient instable, et elle a tendance à s'écarter de la face du bloc dés brûleurs. La vitesse des gaz que l'on peut atteindre dans la zone de mélange est tributaire de ces limitations pratiques.
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Conformément à la présente invention, des vitesses impossibles à réaliser antérieurement peuvent âtre obtenues facilement dans des conditions de combustion optimum.
Ainsi qu'il a été noté ci-dessus, il est désirable en général, et'en particulier lorsqu'on emploie un hydro- -carbure de base liquide, d'injecter celui-ci sous forme . d'un jet pulvérisé dans la zone d'accélération de la chambre suivant une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de celle-ci. Avantageusement, les tuyères d'injection- seront diamétralement opposées l'une à. l'autre, car, ainsi qu'on l'a constaté, une telle disposition permettait d'obtenir un mélange uniforme.
' L'appareil perfectionné de la présente invention fournit des moyens grâce auxquels les hydrocarbures de base sont mélangés extrêmement vite et uniformément aux gaz chauds soufflés et convertis en carbone colloïdal finement divisé, même lorsque les hydrocarbures de base sont des liquides lourds, comme par exemple les huiles aromatiques provenant des résidus du craquage thermique d'un hydrocarbure cyclique.
Un hydrocarbure liquide de ce type caractérisé par une den- site comprise entre 1,03 et 1,13 (API de O 6) et par un point de défigeage inférieur à 27 C s'est montré particulièrement intéressant.
Les dimensions de l'appareil selon l'invention sont sujettes, ainsi qu'il a été indiqué, à des variations consi- dérables. Un appareil qui s'est montré particulièrement intéressant, comprenait deux chambres de combustion, sembla- bles à celles représentées aux figures 4, 6 et 6, chaque chambre ayant une largeur de 13 cm, 15 cm de haut et 63 cm de long. Ces chambres de combustion se déchargeaient dans la chambre de réaction, sensiblement oomme représenté sur le
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dessin, la section accélératrice des gaz avait une largeur de 10 cm et une hauteur de 15 cm et la longueur de la chambre entre ladite section et le point d'évacuation de la chambre de réaction était de 1,80 m.
Les hydrocarbures de base étaient introduits longitudinalement, comme en 15 sur les dessins, en un point distant de 30 cm de la section accélératrice des gaz.
. Les vitesses obtenues dans la section-accélératrice furent égales' à deux fois et demie les vitesses des gaz soufflés normales que l'on obtient dans des-chambres rectangulaires classiques.
Dans l'appareil ci-dessus, on' a produit, en utili- sant un hydrocarbure gazeux, des noirs-de carbone dont les particules avaient des dimensions de l'ordre de 20-25 milli- microns ou moins, un index de couleur de l'ordre de 157-170 et une résistance à la traction exceptionnellement élevée du .caoutchouc auquel il est incorporé.
En raison de l'extrême turbulence de la zone de mélange, les hydrocarbures de base sont mélangés extrêmement vite et uniformément aux gaz chauds et se décomposent par la chaleur qu'ils en absorbent, le mélange résultant continuant à traverser la chambre en état de grande turbulence.
Lorsque les hydrocarbures de base sont introduits sous forme de projection liquide, les gouttelettes liquides semblent être brisées de façon quasi instantanée, ou déchirées violemment, par l'extrême turbulence des gaz chauds et dis- persées dans leur sein en particules des plus minoscules.
En raison de cette dispersion plus rapide, on peut produire des noirs de four de couleur très prononcée, caractéristique indiquant des dimensions de particules très petites, et ce même à partir de fractions d'hydrocarbures de résidus lourds.
Le procédé selon 1,'invention et les avantages qui
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en découlent lorsqu'on emploie un hydrocarbure de base sous forme de liquide lourd, seront illustrés par les exemples particuliers suivants, d'une opération effectuée dans un appareil semblable à celui des figures 4 à 6 inclusivement, et dans lequel la largeur maximum de la chambre de réaction était de 29 cm et la largeur de la zone d'accélération de la chambre de 11,5 cm, la largeur des deux chambres de combus- tion étant de 29 cm et la hauteur des chambres de combustion et de la chambre de réaction d'environ 21,5 cm. Dans cet ap- pareil, la longueur des chambres de combustion était d'environ
60 cm et la longueur de la chambre de réaction de 2,75 m environ.
, Dans cette opération, l'air était fourni aux brû- leurs à raison de 1.416 m3/h, et du gaz naturel amené aux brûleurs à raison de 123 m3/h, le rapport air/gaz naturel étant d'environ Il,4. En-utilisant seulement les injecteurs verticaux d'hydrocarbures disposés vers le col de la chambre de réaction, une huile résiduelle lourde du type décrit précédemment fut introduite sous forme de projection dans les gaz soufflés à raison de 144 lit./h. La température des gaz soufflés'juste avant le mélange (Tl) était de 1640 C, et en un point (T2) juste au-delà de la zone d'injection d'hydro- carbures dans le four, de 1160 C les'gaz étant déchargés de la chambre de réaction à 1354 C (T5) Au moyen de cette réaction, on a produit 465 g de noir de carbone par litre d'huile, ayant une couleur ABC de 134,
une force tinctoriale de 124, contre 113 pour le noir de carneau du type que l'on incorpore habituellement au caoutchouc, et une valeur d'absorp- tion d'huile de 165 litres pour 100 kg de noir de carbone.
Dans une opération similaires dans laquelle les gaz soufflés juste avant le mélange, étaient à une tempéra- ture de 148220, et juste en aval de la zone de mélange à
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1 000 C et sortaient de la chambre de réaction à 1 282 C l'huile hydrocarburée était injectée dans les flammes souf- flées à raison de 220 lit./h.; on a produit 0,500 kg de noir de carbone paraître d'huile, ayant une couleur ABC de 117, une force tinctoriale de 110 et un pouvoir d'absorption d'huile de 133 litres pour 100 kg.
Il ressort des exemples précédents, qu'en modifiant 1 es conditions opératoires, et en premier lieu le taux d'alimentation ensuite, les caractéristiques et le rende- ment du noir dé carbone résultant peuvent varier considéra- blement.
En général, les conditions opératoires peuvent varier dans de larges mesures. Par exemple, dans l'appareil dont on vient de donner les dimensions, le taux d'alimenta- tion en air peut passer de 1 130 m3/h à 2 000 m3/h, et le rapport entre l'air et le gaz combustible peut aller de
9:1 à 14:1. Lorsqu'on désire obtenir un noir de carbone à particules très petites, le débit d'admission d'huile doit âtre compris environ entre 0,095 lit./m3 et 0.19 l./m3 mais Si l'on désire des particules un peu plus grandes, le taux d'alimentation en huile peut être porté à 0,27 liions et même davantage.
Dans d'autres opérations du type décrit ci-dessus n utilisant le même type d'huile lourde, et en opérant dans les conditions indiquées au tableau ci-après, du noir du type HAF a été obtenu avec les rendements suivants :
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<tb> Essai <SEP> n <SEP> A <SEP> B
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<tb> Air, <SEP> me/heure <SEP> 1130 <SEP> 141
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<tb> Comubstible <SEP> m3/H <SEP> 127 <SEP> 155
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<tb> Huile, <SEP> lit/h. <SEP> 107 <SEP> 135
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<tb> Essai <SEP> Ne. <SEP> : <SEP> A <SEP> B
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<tb> Température <SEP> :
<SEP> C
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<tb> Tl <SEP> gauche <SEP> 1432 <SEP> 1427
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<tb> T! <SEP> droite <SEP> 1477 <SEP> 1466
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<tb> T2 <SEP> 1193 <SEP> 1182
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<tb> T5 <SEP> 1493 <SEP> 1460
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<tb> Rendement <SEP> kg <SEP> par <SEP> litre <SEP> d'huile <SEP> 0,500 <SEP> 0, <SEP> 480 <SEP>
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<tb> Couleur <SEP> ABC <SEP> 103 <SEP> 107
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<tb> Force <SEP> tinctoriale <SEP> % <SEP> Statex <SEP> B <SEP> 103 <SEP> 100
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<tb> Absorption <SEP> d'huile <SEP> litre <SEP> par <SEP> 100 <SEP> kg <SEP> 165 <SEP> 167
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**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.