CS229810B1

CS229810B1 - Conductive black and method to manufacture it

Info

Publication number: CS229810B1
Application number: CS693681A
Authority: CS
Inventors: Valerian N Anikejev; Vitalij F Surovikin; Anatolij N Budin; Genadij V Sazin
Original assignee: Valerian N Anikejev; Vitalij F Surovikin; Anatolij N Budin; Genadij V Sazin
Priority date: 1981-09-21
Filing date: 1981-09-21
Publication date: 1984-06-18

Description

Vynález se týká elektricky vodivých .sazí a způsobu jejich výroby.The invention relates to electrically conductive deposits and to a process for their production.

. Vynález lze používat při výrobě elektricky vodivých sazí, které je možno používat jako plnivo pro výrobu různých elektricky vodivých polymerových materiálů. :';·. The invention can be used in the production of electrically conductive carbon blacks which can be used as a filler for the production of various electrically conductive polymeric materials. : '; ·

V současné době jsou známy, saze více značek, jako Vulkán XXX s velikostí částic od 25 do 30 nm, měrnou adsorpční plochou S_A 150 až 170 m³.g^_1, absorpcí dibutylftalátu 100 až 110 ml/100 g; Vulkán XC—-72 s velikostí částic 30 až 35 nm ,měrnou adsorpční plochou SA 200 až 250 m³. g^-1, . absorpcí dibutylftalátu 200 až 250 ml/100 g; Oatjenblock-EC s velikostí částic 30 až 35 nm, měrnou adsorpční plochou SA 900 až 1200 mč.g¹, absorpcí dibutylftalátu 300 až 500 ml/100 g, (US-patentové spisy č. 3 832 450, 3 371 997 a 4 013 759 j.Currently they are known soot more tags as Vulcan XXX with a particle size of 25 to 30 nm, specific adsorption of S _and 150 to 170 m ³ .g ^_1 dibutyl phthalate absorption 100 to 110 ml / 100 g; XC-72 volcano with a particle size of 30 to 35 nm, a specific adsorption area of SA of 200 to 250 m ³ . g ^-1,. absorption of dibutyl phthalate 200 to 250 ml / 100 g; Oatjenblock-EC having a particle size of 30 to 35 nm, a specific adsorption area of SA of 900 to 1200 mcg, absorption of dibutyl phthalate of 300 to 500 ml / 100 g, (U.S. Pat. Nos. 3,832,450, 3,371,997 and 4,013 ⁾ 759 j.

Ve shora uvedených spisech nejsou uvedeny hodnoty elektrické vodivosti sazí, neboť se jednotlivé druhy sazí (kromě kanálových sazí) liší navzájem velmi málo v měrném odporu, zatímco u polymerových sazí směsí může být tento rozdíl značný. Proto se usuzuje o elektrické vodivosti sazí v podstatě podle velikosti měrného elektrického objemového odporu polymerových směsí.The electrical conductivity values of the carbon blacks mentioned above are not given, since the different types of carbon blacks (except channel soot) differ very little in resistivity to each other, whereas for polymer carbon black mixtures this difference may be considerable. Therefore, the electrical conductivity of the carbon black is considered to be essentially based on the magnitude of the electrical resistivity of the polymer blends.

Četnými pokusy již byla stanovována závislost elektrické vodivosti polymerových směsí na vlastnostech sazí, bylo· zjištěno, že elektrická vodivost Sazí závisí na těchto jejich: charakteristických hodnotách: velikosti částic nebo /stupni disperze, struktuře a měrné adsorpční ploše. Na elektrickou vodivost sazí má také . vliv stav povrchu částic, který se..vyznačuje obsahem těkavých látek, ma povrchu sazí. K dosažení vysoké hodnoty elektrické vodivosti se po? zaduje pokud možno nízký obsah těkavých látek. na. povrchu sazí.Numerous experiments have already established the dependence of the electrical conductivity of the polymer blends on the properties of the carbon black, and it has been found that the electrical conductivity of the carbon black depends on the following: characteristic values: particle size or / degree of dispersion, structure and specific adsorption area. The electrical conductivity of soot has also. the influence of the surface condition of the particles, which is characterized by the content of volatile substances, and the surface of the soot. To achieve a high electrical conductivity value, the po? enters as low a volatile matter content as possible. on. soot surface.

Experimentálně bylo stanoveno, žé. elektrická· vodivost sazí je podstatně ovlivňována měrnou adsorpční plochou. Proto roste^{1 * * * V} elektrická vodivost známých elektricky vodivých sazí se zvětšující se měrnou adsorpční plochou. .···:·It has been experimentally determined that. the electrical conductivity of the carbon black is substantially influenced by the specific adsorption area. Therefore, growing ^{1 * * * In} the known electrical conductivity of the electrically conductive carbon black with increasing specific surface adsorption. . ···: ·

Zvětšování měrné adsorpční plochy sazí vede však ke značnému poklesu výtěžnosti, zvýšením uvolňování škodlivin do ovzduší, k poklesu účinností výrobního procesu a jako důsledek toho ke zvýšení výrobních nákladů při výrobě sazí.However, increasing the specific adsorption area of the carbon black leads to a significant decrease in yield, an increase in the release of pollutants into the atmosphere, a decrease in the efficiency of the production process and, as a result, an increase in the production costs of the carbon black production.

Při známých postupech výroby sazí přidávají se k surovině pro zvětšení měrného absorpčního povrchu kovy alkalických zemin jako přísady, což vede ke zvětšení jejich obsahu v sazích a způsobuje zesílené stárnutí polymerových směsí plněných těmito sazemi.In the known carbon black processes, alkaline earth metals are added to the feedstock to increase the specific absorbent surface as an additive, resulting in an increase in their carbon black content and causing enhanced aging of the polymer blends filled with the carbon black.

SWITH

Známé jsou dále postupy na výrobu sazí podobných acety lenovým sazím (acetylénelike black), vyráběných tepelným rozkladem uhlovodíkových surovin obsažených v produktech spalování paliva za přivádění acetylému do reakční zóny v množství, které umožňuje získávat z těchto surovin 10 až 75 '% celkem vznikajícím sazí (viz GB-patentový spis č. 1119 656 a US-patentové spisy č. 4 013 759 a 3 371997).Further, processes for producing acetylene black carbon blacks produced by thermal decomposition of the hydrocarbon feedstocks contained in the combustion products of the fuel with the addition of acetyl to the reaction zone in an amount that allows 10 to 75% of the total carbon black produced to be recovered see GB-A-1119,656 and US-A-4,013,759 and 3,371,997).

Saze získávané podle tohoto postupu mají malou elektrickou vodivost, která se blíží vodivosti acetylénových sazí, a samotný postup je málo výkonný a ne zcela bezpečný proti výbuchu; protože se používá acetylénu.The carbon black obtained by this process has a low electrical conductivity that is close to that of acetylene carbon black, and the process itself is poorly performing and not entirely explosion proof; because acetylene is used.

Známé jsou rovněž postupy na výrobu elekitricky vodivých retortových sazí tepelných rozkladem kapalných uhlovodíkových surovin, obsažených v produktech spalování paliva a následujícím tepelněoxidačiním zpracováním získaného aerosolu sazí v reakční zóně (GB-patentový spis č. 1039 386 a US-patentové spisy č. 3 333 928 a 3 832 450),Also known are processes for producing electrically conductive carbon black retorts by thermal decomposition of liquid hydrocarbon feedstocks contained in fuel combustion products and subsequent heat-oxidation treatment of the obtained carbon black aerosol in the reaction zone (GB-A-1039 386 and US-A-3,333,928). and 3,832,450),

Saze získávané podle těchto postupů mají však rovněž malou elektrickou vodivost a způsoby jejich, výroby jsou málo výkonné', s nízkou výtěžností 30 až 35 %.However, the carbon blacks obtained according to these processes also have low electrical conductivity and their production processes are poorly performing, with a low yield of 30 to 35%.

Známý je také postup výroby retortových sazí, při němž se do reakční zóny přivádějí souproudně suroviny, tj. plyny obsahující kyslík a produkty spalování paliva, přičemž nastává tepelný rozklad suroviny obsažné v produktech spalování paliva a vylučování sazí (viz francouzský patentový spis 2 129 085). .A process for producing retort carbon black is also known in which feedstocks, i.e., oxygen-containing gases and fuel combustion products, are fed to the reaction zone with thermal decomposition of the feedstock contained in the products of fuel combustion and soot deposition (see French patent 2 129 085). . .

Avšak saze, získané i podlé tohoto způsobu mají malbu elektrickou vodivost.However, the carbon black obtained according to this method also has an electrical conductivity painting.

Úkolěm vynálezu je získat elektricky vodivé saze, které by umožňovaly zvýšit elektrickou vodivost púlymerních směsí za současného zvýšení odolnosti proti stárnutí a snížení výrobních nákladů, jakož i vyvinout zdokonalený postup výroby těchto elebtricky vodivých sazí, a to tepelným rozkladem uhlovodíkových surovin, který by umožňoval získávat saze s novými strukturními vlastnostmi.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide electrically conductive carbon blacks to increase the electrical conductivity of the polymer blends while increasing aging resistance and reducing manufacturing costs, and to develop an improved process for producing such electrically conductive carbon blacks by thermal decomposition of hydrocarbon raw materials. with new structural properties.

Výše uvedené; nedostatky nemají elektricky vodivé, saze podle vynálezu, jejichž podstata spočívá, že primární seskupení sazí mají rovnoměrné rozdělení částic v seskupení, střední průměr seskupení D rovný 150 až 200 nrn, hustotu seskupení γ rovnou 0,14 až0,25 g.cm^-3, střední počet částic v seskupení n rovný 100 až 200, průměr částic d rovný 20 až 25 nm, koeficient hrubosti sazí K rovný 1,5 až 2,5 a obsah popela v sazích nejvýše 0,5 procenta hmotnosti.Above mentioned; the deficiencies are not electrically conductive, the carbon black according to the invention, which consists in that the primary carbon black group has an even particle distribution in the group, the mean diameter of the group D is 150 to 200 nm, the group density γ is 0.14 to 0.25 g.cm ^-3 , a mean number of particles in the group n equal to 100 to 200, a particle diameter d equal to 20 to 25 nm, a coefficient of carbon black K of 1.5 to 2.5 and an ash content of not more than 0.5% by weight.

Výhodou sazí podle vynálezu je, že zlepšují elektrickou vodivost polymerních směsí, zlepšují jejich odolnost proti stárnutí a snižují jejich výrobní náklady.The advantage of the carbon blacks of the invention is that they improve the electrical conductivity of the polymer blends, improve their aging resistance and reduce their manufacturing costs.

Vynález řeší taiké způsob výroby elektricky vodivých· sazí tepelným rozkladem uhlovodíkových surovin obsažených v. produktech spalování paliva za přítomnosti plynu obsahujícího kyslík, s následujícím ztuhnutím sazí, oddělením z plynných produktů. Při způsobu podle vynálezu se produkty pyrolýzy uhlovodíků, získávané v pásmu pyrolýzy, podrobí tepelnému rozkladu, Pásmo pyrolýzy je tvořeno třemi proudy surovin, uspořádanými navzájem souproudně, a sice první proud plynu obsahující kyslík a piroud surovin proudí rychlostí 30 až 50 m. . s¹, druhý proud plynu obsahujícího kyslík proudí rychlostí 10 až 30 m.s^-í a okrajový proud obsahující produkty spalování paliva proudí rychlostí 5 až 10 m/s.The present invention also provides a method for producing electrically conductive carbon black by thermal decomposition of hydrocarbon feedstocks contained in fuel combustion products in the presence of an oxygen-containing gas, followed by solidification of the carbon black, by separation from the gaseous products. In the process according to the invention, the hydrocarbon pyrolysis products obtained in the pyrolysis zone are subjected to thermal decomposition. The pyrolysis zone consists of three streams of feedstocks arranged in parallel with each other, namely the first oxygen-containing gas stream and the feedstock stream flow at a speed of 30 to 50 m. ^1, the second stream of oxygen-containing gas flow rate of 10 to 30 ms ^-I marginal stream comprising combustion products of fuel flow rate of 5-10 m / s.

Poměr průtoků prvního a druhého proudu plynu obsahujícího kyslík s výhodou činí objemově 1 : 2,2 až 1 : 3,6 za předpokladu, že průtočné množství plynu obsahujícího kyslík činí v druhém proudu 300 až 500 Nrf.h'¹.The flow rates of the first and second streams of oxygen-containing gas are preferably 1: 2.2 to 1: 3.6 by volume, provided that the flow rate of oxygen-containing gas in the second stream is 300 to 500 Nrf.h ^-1 .

Navrhovaný způsob výroby elektricky vodivých sazí má značné výhody oproti známým postupům, protože umožňuje získávat saze s novými strukturními hodnotami. Postup se vyznačuje vyšší výtěžností sazí ze suroviny, a to 40 až 45 % a jeho výkonnost, vztaženo na surovinu, je 700 až 1000 kg.h^-1. Výhodou postupu jsou nízké náklady na výrobu sazí a menší znečišťování ovzduší škodlivými odpadními plyny.The proposed process for producing electrically conductive carbon black has considerable advantages over known processes, since it allows to obtain carbon black with new structural values. The process is characterized by a higher yield of carbon black from the feedstock of 40 to 45% and its efficiency, based on the feedstock, is 700 to 1000 kg.h ^-1 . The advantage of the process is low cost of carbon black production and less air pollution by harmful waste gases.

, Postup podle. vynálezu umožňuje získat saze s novou strukturou. Saze s těmito strukturními vlastnostmi umožňují podstatně zvýšit elektrickou vodivost polymerních směsí nejen vlivem zvětšení měrného adsorpčhího povrchu, jako je tomu v případě známých sazí, nýbrž hlavně vlivem jejich uvedené specifické struktury., Procedure under. The invention makes it possible to obtain carbon black with a new structure. Carbon blacks with these structural properties make it possible to substantially increase the electrical conductivity of the polymer blends not only due to the increase in the specific adsorption surface, as is the case with known carbon blacks, but mainly because of their specific structure.

Jak je známo, tvoří elementární strukturní jednotky sazí primární seskupení, která se skládají z kulových částic strostlých při vzniku a růstu sazí, jež jsou vzájemně pevně vázány chemickými vazbami. Vyšetřením snímků pořízených elektronovým mikroskopem bylo zjištěno, že seskupení se mohou skládat z navzájem těsně uspořádaných sevřených hroznovitých útvarů s vysokou hustotou, nebo mohou mít nesevřenou strukturu s rovnoměrným rozdělením částic v průřezu seskupení s nízkou hustotou.As is well known, the elemental structural units of the carbon black form primary assemblies, which consist of spherical particles formed during the formation and growth of the carbon black, which are bound together by chemical bonds. Examination of the electron microscope images revealed that the clusters may consist of closely packed, close-coupled, high-density grape-like structures, or may have an unstretched structure with uniform particle distribution across the cross-section of the low-density grouping.

Elektrická vodivost polymerních směsí plněných sazemi vzniká vlivem vytvoření prostorové síťové struktury sazí ve směsi. Nejjednoidušeji lze dosáhnout takové prostorové struktury použitím sazí, které mají nesevřenou strukturu ai malou hustotu primárních seskupení.The electrical conductivity of the soot-filled polymer blends is due to the formation of a spatial mesh structure of the soot in the blend. In the simplest way, such a spatial structure can be achieved by the use of carbon blacks that have a non-open structure and even a low density of primary groupings.

Takto lze dosáhnoout zvýšení elektrické vodivosti polymerových směsí použitím sazí s primárními seskupeními větších rozměrů, které mají malou hustotu a odkrytý tvar s rovnoměrným rozdělením částic v průřezu seskupení.In this way, an increase in the electrical conductivity of the polymer blends can be achieved by using carbon blacks having larger primary groupings having a low density and exposed shape with a uniform distribution of particles across the cross-section of the grouping.

Hustota primárních seskupení sazí se zmenšuje ,ta.ké s rostoucí porózitou nebo s rostoucím koeficientem hrubosti sazí. Pří22&&10 tomností velkého množství nečistot v sazíeh v podobě kovů se zvětšuje hustota primárních seskupení, což omezuje elektrickou vodivost sazí..The density of the primary carbon black group decreases, also with increasing porosity or increasing coarse coefficient. With the presence of large amounts of metal impurities in the carbon black, the density of the primary groupings increases, which limits the electrical conductivity of the carbon black.

Následující hodnoty patří k nejdůleždějším charakteristikám sazí, které urču í elektrickou vodivost polymerových směsí:The following values are among the most important characteristics of carbon black that determine the electrical conductivity of polymer blends:

— nesevřená struktura primárních seskupení s rovnoměrným rozdělením částic v průřezu seskupení, — střední průměr primárních seskupení D = 150 až 200 nm, — střední počet částic v seskupení n —-----100 až 2C0 — průměr částic d — 20 až 25 nm, — hustota primárních seskůpení γ — 0,14 až 0,25 g. cm“³, — koeficient hrubosti sazí K = 1,5 až 2,5, — obsah kovů (popelu) v sazích nejvýše 0,5 °/o hmotnosti.- non-open structure of primary groupings with uniform distribution of particles in the cross-section of the grouping, - mean diameter of primary groupings D = 150 to 200 nm, - mean number of particles in grouping n —----- 100 to 2C0 - particle diameter d - 20 to 25 nm - primary group density γ - 0,14 to 0,25 g. Cm “ ³ , - coefficient of carbon black K = 1,5 to 2,5, - metal (ash) content in soot not more than 0,5 ° / weight .

Postup podle vynálezu umožňuje získávat saze o výše uvedených parametrech.The process according to the invention makes it possible to obtain carbon black with the above parameters.

Dále je uveden podrobný popis postupu výroby elektricky vodivých sazí, který je schematicky znázorněn na obrázku.Below is a detailed description of the process for producing electrically conductive carbon black, which is schematically illustrated in the figure.

Reakční složka se přivádí rozdělovacím zařízením 1 do reakční komory 2, která se skládá ze dvou zón, ze zóny 3 pro pyrolýzu Suroviny a ze zóny 4 tepelného rozkladu. Zóna 3 pyrolýzy je tvořena třemi proudy reakčních složek přiváděnými souběžně vzhledem k proudu 5 surovin, a sice prvním proudem 6 plynu obsahujícího kyslík, který proudí rychlostí 30 až 50m/s, druhým proudem 7 plynu, obsahujícího kyslík, který proudí rychlostí 10 až 30 m/s, a jedním okrajovým proudem 8, produktů spalování paliva, který proudí rychlostí 5 až 10 m/s.The reactant is fed via a distributor 1 to the reaction chamber 2, which consists of two zones, a zone 3 for pyrolysis of the feedstock and a zone 4 of thermal decomposition. The pyrolysis zone 3 consists of three reactant streams fed in parallel to the feed stream 5, namely the first stream 6 of oxygen-containing gas flowing at 30 to 50 m / s, the second stream 7 of the oxygen-containing gas flowing at 10 to 30 m / s, and one edge stream 8, of the combustion products of the fuel, which flows at a speed of 5 to 10 m / s.

Výtoková rychlost proudu 5 surovin je 50 až 60 m/s. Zde a dále v textu jsou uvedeny hodnoty výtokových rychlostí proudů reakěníchi složek na výstupu z rozdělovacího zařízení.The flow rate of the feed stream 5 is 50 to 60 m / s. Here and below, the flow rates of the reactant streams at the outlet of the manifold are given.

Poměr průtočného množství plynu obsahujícího kyslík v proudech 6 a 7 je 1 : 2,2 až 1 : 3,6, za předpokladu, že průtočné množství plynu obsahujícího kyslík v proudu 7 je 7300 až 590 Nm³. h^-1. Vlivem přivádění druhého proudu 7 plynu obsahujícího kyslík je prodlužována doba od okamžiku přivedení suroviny až do doby jejího styku s produkty spalování pálívá, čímž jsou vytvářeny podmínky pro předběžnou pyrolýzu suroviny za přítomnosti plynu obsahujícího kyslík na úkor tepla vyzařovaného vysokoteplotním proudem 8 produktů spalování paliva. Protože proudy 5, 6, 7 a 8 reakčních složek mají různé rychlosti, vytvářejí se mezi nimi směšovací zóny 9. Toto vede k tomu, že styk mezi proudem 5. surovin a proudem 8 produktů spalování paliva začíná na konci zóny 3 pyrolýzy. V důsledku rozdílů jejich rychlostí je délka dráhy smíchání těchto proudů od okamžiku styku velmi malá. Tím vzniká oblast míchání produktů pyrolýzy suroviny s produkty úplného spalování paliva a v zóně 4· dochází k tepelnému rozkladu produktů pyrolýzy suroviny za vytváření: sazí a plynných/ reakčních prcduktů, které jsou ochlazovány otvorem 11 vodou a vedeny do zachycovacího systému k vyloučení sazí z plynných produktů.The ratio of the flow rate of oxygen-containing gas in streams 6 and 7 is 1: 2.2 to 1: 3.6, provided that the flow rate of oxygen-containing gas in stream 7 is 7300 to 590 Nm ³ . h ^-1 . Due to the introduction of the second oxygen-containing gas stream 7, the time from the moment the feedstock is brought into contact with the combustion products is prolonged, thereby creating conditions for pre-pyrolysis of the feedstock in the presence of the oxygen-containing gas at the expense of the heat emitted by the high temperature fuel combustion product stream. Since the reactant streams 5, 6, 7 and 8 have different speeds, mixing zones 9 are formed therebetween. Due to their velocity differences, the path of mixing these streams from the moment of contact is very small. This creates a mixing zone of the feedstock pyrolysis products with the full combustion products and in zone 4 the feedstock pyrolysis products are thermally decomposed to produce: carbon black and gaseous / reaction products, which are cooled through the water port 11 and fed to a capture system to remove carbon black from the gaseous products.

Předběžná pyrolýza suroviny a následující rychlé smíchání produktů pyrolýzy suroviny s produkty spalování paliva způsobují vytváření nové struktury sazí, ve které mají primární seskupení nesevřenou strukturu a rovnoměrné rozdělení části v průřezu seskupení se středním průměrem 150 až 200 nm a hustotou 0,14 až 0,25 g . cm^-3.' Střední počet částic v seskupení o — 100 až 200, průměr částice d = 2.0 až 25 nm. Takových strukturních hodnot sazí nelze dosáhnout, když se nedodrží uvedené, podmínky při předběžné pyrolýze uhlovodíkových surovin a při následujícím tepelném rozkladu produktů pyrolýzy.The pre-pyrolysis of the feedstock and the subsequent rapid mixing of the feedstock pyrolysis products with the fuel combustion products result in the formation of a new carbon black structure in which the primary group has a non-open structure and uniform distribution of the cross-sectional group with a mean diameter of 150 to 200 nm g. cm ^-3 . ' The mean number of particles in the cluster is - 100 to 200, the particle diameter d = 2.0 to 25 nm. Such structural carbon black values cannot be attained if the above conditions are not followed by the conditions of preliminary pyrolysis of the hydrocarbon feedstocks and subsequent thermal decomposition of the pyrolysis products.

Při nedodržení uvedených podmínek, například při přivádění jen jednoho proudu 6 plynu obsahujícího kyslík, dochází k rychlejšímu styku proudu surovin s produkty spalování paliva, což vede k tepelnému rozkladu suroviny na krátkém počátečním úseku reakční komory, takže se nedosáhne po-, žadované struktury sazí. U postupu podle vynálezu činí výtěžek sazí 40 až 60 % hmotnosti, což je o 5 až 10/ % více než u dosud známých postupů. Zvýšením výtěžnosti sazí se zmenšuje množství plynných produktů vypouštěných do atmosféry, vztaženo na jednotku hmotnosti získávaného produktu.Failure to observe these conditions, for example by supplying only one stream of oxygen-containing gas, results in faster contact of the feedstock stream with the fuel combustion products, resulting in thermal decomposition of the feedstock in the short initial section of the reaction chamber so that the desired carbon black structure is not achieved. In the process according to the invention, the yield of the carbon black is 40 to 60% by weight, which is 5 to 10 /% more than in the prior art processes. By increasing the carbon black yield, the amount of gaseous products discharged into the atmosphere is reduced, based on the weight of the product obtained.

Při výrobě sazí způsobem podle, vynálezu lze používat jako surovinu vysoce aromatizovanou surovinu s vysokým korelačním indexem Y_k rovným 140 až 160. Korelační indexYk je empiricky stanovená hodnota, která charakterizuje stupeň aromatizace suroviny. Korelační index se vypočítá ze vzorce „ _J8M0__K ^k 273 + T₅o4 + 473,7 (D4²⁰ + 0,0036): — 456,8, ve kterémIn the production of the carbon black according to the invention, a highly aromatized feedstock having a high correlation index Y _to 140-160 can be used as the feedstock. The correlation indexYk is an empirically determined value that characterizes the degree of flavorization of the feedstock. Correlation index is calculated from the formula "_J8M0__K ^to ₅ T 273 + O4 + 473.7 (D4 0.0036 + ²⁰⁾ - 456.8 where

Tgoproc. znamená teplotu odpovídající 50 % teploty oddestilování suroviny aTgoproc. means a temperature corresponding to 50% of the distillation temperature of the feedstock; and

D4²⁰ znamená hustotu suroviny při teplotě 20 °C.D4 ²⁰ means the density of the feedstock at 20 ° C.

Jako plynná paliva přichází v úvahu zemní plyn nebo propan-butanová frakce plynů ze zpracování ropy. Jako plyn obsahující kyslík přichází v úvahu vzduch, kyslík, vodní pára, kysličník uhličitý nebo jejich směsi.Possible gaseous fuels are natural gas or the propane-butane fraction of petroleum gas. Suitable oxygen-containing gas is air, oxygen, water vapor, carbon dioxide or mixtures thereof.

PříkladExample

Jako suroviny se použije antracénový olej, jako palivo propan-butanová frakce ze zpracování ropy a jako plyn obsahující kyslík se použije atmosférický vzduch. Proud 8 produktu spalování paliva se získává přiváděním topného plynu do proudu vzduchu přiváděného ke spalování.Anthracene oil was used as the raw material, the petroleum fraction propane-butane fuel was used, and atmospheric air was used as the oxygen-containing gas. The fuel combustion product stream 8 is obtained by supplying fuel gas to the combustion air stream.

Surovina se přivádí do zóny 3 pyrolýzy v rozprášeném stavu, čímž dochází ke vzniku kuželovitého·, axiálně uspořádaného proudu 5 surovin. První a druhý proud 6 a 7 vzduchu a proud 8 produktů spalování paliva se přivádějí souproudině s proudem suroviny. .The feedstock is fed to the pyrolysis zone 3 in a sprayed state, whereby a conical, axially arranged feed stream 5 is produced. The first and second air streams 6 and 7 and the fuel combustion product stream 8 are supplied in parallel with the feed stream. .

V tabulce 1 jsou uvedeny parametry tří technologických režimů výroby sazí a v tabulce 2 jsou udány základní charakteristické hodnoty sazí získaných podle provozních režimů uvedených v tabulce 1.Table 1 shows the parameters of the three carbon black production technology regimes and Table 2 gives the basic characteristic values of the carbon blacks obtained by the operating modes listed in Table 1.

Tabulka 1Table 1

Typ parametru Parameter type 1 1 Režim postupu 2 Procedure mode 2 3 3 Spotřeba suroviny (kg . h^_1)Raw material consumption (kg. H ^_1 ) 800 800 800 800 800 800 Spotřeba topného paliva (Nirf.lr¹)Fuel consumption (Nirf.lr ¹ ) 50 50 50 50 50 50 Spotřeba vzduchu (Nm³/h^-1): celkem ......Air consumption (Nm ³ / h ^-1 ): total ...... 3200 3200 3200 . 3200. 3200 3200 pro spalování paliva for fuel combustion 2820 2820 2670 2670 2450 2450 v prvním proudu in the first stream 85 85 130 130 225 225 v druhém proudu in the second stream 300 300 400 400 500 500 Rychlost proudů na začátku zóny 3 (m. s^_1): proud surovinyStream velocity at the beginning of zone 3 (m. S ^_1 ): feed stream 50 50 50 50 50 50 -1. proud vzduchu -1. air flow 30 30 40 40 50 50 2. proud vzduchu 2. air flow 10 10 20 20 May 30 30 proud spalin flue gas flow 10 10 7 7 5 5 Poměr rychlostí v 1. a 2. proudu vzduchu: Speed ratio in 1st and 2nd air flow: 1 : 3,5 1: 3,5 1 : 3 13 1 : 2,2 1: 2,2 Teplota v zóně pyrolýzy (°C) Temperature in the pyrolysis zone (° C) 600 600 800 800 700 700 Teplota v zóně tepelného rozkladu (°C) . Temperature in the thermal decomposition zone (° C). 1520 1520 1500 1500 1580 1580 Teplota v zóně prudkého ochlazování (°C) Temperature in the quench zone (° C) 600 600 600 600 600 600 Tabulka 2 Základní vlastnost sazí Table 2 Basic property of carbon black 1 1 Režim postupu 2 Procedure mode 2 3 3 Měrný geometrický povrch sazí (m². g^-í)Geometric surface area of carbon black (m ^2. G- ⁱ ) 100 100 ALIGN! 105 105 110 110 Střední průměr částic (nm) Mean particle diameter (nm) 25 25 22 22nd 20 20 May Měrná adsorpční plocha (m².g^-1)Specific adsorption area (m ² .g ^-1 ) 150 150 270 270 200 200 Koeficient hrubosti K Coarse coefficient 1,5 1.5 2,5 2.5 1,82 1.82 Adsorpce dibutylftalátu (cm³/100g)Adsorption of dibutyl phthalate (cm ³ / 100g) 180 180 240 240 200 200 Střední průměr primárních seskupení (nm) Mean diameter of primary groupings (nm) 150 150 200 200 170 170 Střední počet částic v seskupení Mean number of particles per group 100 100 ALIGN! 200 200 140 140 Hustota seskupení (g. cm^-2)Group density (g. Cm ^-2 ) 0,25 0.25 0,14 0.14 0,19 0.19 Obsah popela (%) Ash content (%) 0,37 0.37 0,50 0.50 0,40 0.40 Měrný elektrický odpor sazí (Qm.l0³) ⁺ Specific electrical resistance of carbon black (Qm.l0 ³ ) ⁺ 5,0 5.0 2,0 2,0 3,6 3.6 Měrný elektrický odpor pryže (Ωιη) ^{+ +} Electrical Resistance of Rubber (Ωιη) ^{+ +} 0,6 0.6 0,1 0.1 0,28 0.28

⁺ Měrný elektrický odpor sazí byl stanoven při ustálené hustotě sazí 0,4 g. cm^-3; ^{+ +} Měrný elektrický odpor pryže (50 hmotnostních dílů sazí na 100 hmotnostních dílů přírodního kaučuku) byl stanoven potenciometricky po lOnásobném 20% prodloužení. ⁺ The specific electrical resistance of the carbon black was determined at a steady carbon black density of 0.4 g. Cm ^-3 ; ⁺ Specific electrical resistance of rubber (50 parts by weight carbon black per 100 parts by weight of natural rubber) was determined by potentiometric lOnásobném after 20% elongation.

Claims

OBJECT OF INVENTION

An electrically conductive carbon black, characterized in that the primary carbon black group has an even particle distribution in the group, mean diameter D equal to 150 to 200 nm, group density χ equal to 0.14 to 0.25 g. Cm ³ , mean number of particles in a grouping of n equal to 100 to 200, a particle diameter d equal to 20 to 25 nm, a coefficient of carbon black K of 1.5 to 2.5 and an ash content of carbon black not more than 0.5% by weight.

2. A process for producing an electrically conductive carbon black according to claim 1, by thermal decomposition of hydrocarbon feedstocks in fuel combustion products in the presence of an oxygen-containing gas followed by quenching the carbon black and eliminating it from gaseous products. which are obtained in advance in a pyrolysis zone consisting of three streams which are co-current with respect to the feed stream and consist of a first stream of oxygen-containing gas at a rate of 30 to 50 ms ^-1 comprising a feed stream and a second stream of oxygen-containing gas at 10 up to 30 ms ^-1 and a marginal stream of 5 to 10 m fuel combustion products. s ^-1 .

3. The method of claim 2, wherein the ratio of oxygen-containing gas consumption in the first and second streams is 1: 2.2 to 1: 3.6 by volume, under conditions where the oxygen-containing gas consumption is 300-500 in the second stream. Nm ³ .h ^-1 .