JPH03115365A - 広範囲粒子寸法分布を有するカーボンブラックを製造するための反応器および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はカーボンブラックの製造に関し、より詳細には
広範囲粒子寸法分布を有するカーボンブラックの製造に
関するものである。

［従来の技術］ カーボンブラックの基本的な製造方法は周知されている
。一般に、カーボンブラックは、炭化水素原料（以下、
「供給原料炭化水素」と称する）を熱酸素含有ガスの流
れに注入して製造され、ここで供給原料炭化水素は熱分
解されると共に、水噴霧により急冷される前に煙まで変
換される。熱ガスは、燃焼室にて燃料を燃焼させること
により生成される。熱ガスは、燃焼室からこの燃焼室と
開放連通した反応室に流入する。供給原料炭化水素は熱
ガスが反応室中を流過する際に熱ガス中に導入され、こ
れによりカーボンブラックを形成する粒子を含んだ反応
混合物を形成する。この反応混合物は、反応室からこの
反応室と開放連通した出口室中に流入する。この出口室
における成る箇所にて急冷スプレーを流動反応混合物に
導入し、これにより反応混合物の温度をカーボンブラッ
ク生成に必要な温度より低く低下させてカーボン形成反
応を停止させる。次いで、カーボンブラック粒子をガス
流から分離する。

成る種の用途に特に有効な各種のカーボンブラ。

ツクを製造すべく変化させうる規程かのカーボンブラッ
クの物理的性質が存在する。粒子寸法分布がこの種のカ
ーボンブラックにおける１種の物理的性質であり、個々
のカーボンブラック粒子の寸法の均一性に関する尺度で
ある。狭い粒子寸法分布を有するカーボンブラックの場
合、個々のカーボンブラック粒子は、実質的に寸法が均
一である。

広範囲粒子寸法分布を有するカーボンブラックは、比較
的寸法が広範囲で変化する個々のカーボンブラック粒子
を有する。

広範囲粒子寸法分布のカーボンブラックはインキ、プラ
スチックおよびゼログラフドナーにおける黒色顔料とし
て使用するのに特に適している。

広範囲粒子寸法分布を有するカーボンブラックは、比較
的小さい粒子と比較的大きい粒子とを有する。

固体カーボンブラック粒子を液体と混合すると、比較的
小さい粒子は比較的大きい粒子間の間隙を満たす。狭い
粒子寸法分布を有するカーボンブラック粒子を液体と混
合すると、カーボンブラック粒子間の間隙は液体により
完全に満たされる。何故なら、これらの間隙を満たす小
さいカーボンブラック粒子が存在しないからである。し
たがって、広範囲粒子寸法分布のカーボンブラックの多
量が所定単位の液体容積に組込みうる。したがって、よ
り広い粒子寸法分布のカーボンブラックは、より暗色の
黒色インキもしくはプラスチックを得るべくインキおよ
びプラスチックに充填することができる。さらに、広範
囲粒子寸法分布のカーボンブラックは、液体中に一層容
易に分散される。さらに、広範囲粒子寸法分布のカーボ
ンブラックは、これら広範囲粒子寸法分布のカーボンブ
ラックを含有した押出プラスチック製品の平滑性を殆ん
ど低下させない。

従来、広範囲粒子寸法分布のカーボンブラックは、供給
原料炭化水素を比較的低速度の熱酸素含有ガスの渦流に
注入するカーボンブラック反応器で製造されている。渦
流の熱ガスを有するカーボンブラック反応器は、しばし
ば「接線流」反応器と呼ばれる。これら従来の接線流反
応器は広範囲粒子寸法分布のカーボンブラックを製造す
るのに有効であるが、広範囲粒子寸法分布のカーボンブ
ラックを接線流反応器で製造する際は幾つかの欠点が存
在する。接線流反応器の１つの欠点は、渦巻ガス流によ
り形成される遠心力が注入された供給原料炭化水素を反
応器の熱内壁部に衝突させる傾向を示すことである。反
応器中に導入された比較的低温の供給原料炭化水素は反
応器の熱内壁部に接触するとコークスに変化し、しばし
ば反応器の内壁部に熱衝撃を与えて亀裂させることかあ
る。

コークスはしばしば「インピンジメントコークス」と呼
ばれ、反応器の亀裂片はしばしば「耐火性グリッド」と
呼ばれる。インビンジメントコークスと耐火性グリッド
とはしばしば反応器の内壁部から離脱し、熱ガス流に再
流入してカーボンブラック製品を汚染する。

供給原料炭化水素インピンジメントの問題は、熱ガス流
中に注入される供給原料炭化水素の量が増加するにつれ
て増大する。これは、インピンジメントコークスおよび
耐火性グリッドが顕著な汚染問題を生ずることなく渦巻
熱ガス流中に注入しうる供給原料炭化水素の量を制限す
る。熱ガスの所定流速につき、注入される供給原料炭化
水素の密度がより低くなる。熱ガス流における低い供給
原料炭化水素の密度は、熱ガスの単位当りおよび注入さ
れた供給原料炭化水素の単位当りのカーボンブラックの
収率を低下させる。同様に、高い密度はカーボンブラッ
クの収率を高める。したがって、熱ガスの渦流中に注入
しつる供給原料炭化水素の制限量および対応のカーボン
ブラックの低収率は、広範囲粒子寸法分布の発生に必要
な低速度と組合さって、接線流反応器による広範囲粒子
寸法分布のカーボンブラックの生産速度を低下させる。

さらに、広範囲粒子寸法分布のカーボンブラックは、大
直径の接線流カーボンブラック反応器でも製造されてい
る。これらの反応器は円筒状であり、かつ８フィートま
での直径を有する。供給原料炭化水素は、渦巻ガス流の
中心に軸方向に注入される。極めて大きい反応器直径の
ため、供給原料は一般に反応器の内壁部に衝突せず、し
たがってインピンジメントコークスおよび耐火性グリッ
ドを形成しない。しかしながら、大直径の反応器は、こ
の大寸法の反応器を構成する大きい材料片を加工するの
に必要な資本が大であるため極めて高価である。さらに
大直径の反応器は、この反応器を操作するにの要する供
給原料炭化水素の単位当り多量の熱ガスを必要とするた
め操作が高くつく。

したがって、一般により効率的であると共に広範囲粒子
寸法分布のカーボンブラックを一層高収率にて不純物少
なく生産するための、広範囲粒子寸法分布のカーボンブ
ラックの製造方法が要望される。

［発明の要点］ 一般に本発明は、熱ガス流を発生させる燃焼室と、この
燃焼室からの熱ガス流を受入れるチョークと、このチョ
ークからの熱ガス流を受入れる出口室とからなるカーボ
ンブラック反応器を設けることにより、従来技術におけ
る上記問題を解決する。燃焼室の断面流動面積とチョー
クの断面流動面積との比は約６．９未満もしくはそれに
等しく、かつ出口室の断面流動面積とチョークの断面流
動面積との比は約３．５未満もしくはそれに等しい。

反応器は熱酸素含有ガス流をチョーク中へ軸方向に指向
させると共に供給原料炭化水素を軸流の熱ガスに導入し
、これにより熱ガスとカーボンブラックを形成する粒子
とを含む反応混合物の軸流を形成する。

本発明の方法は、熱ガス流を本発明による装置のチョー
ク中に毎秒約１２００フィート未満、好ましくは毎秒約
１０００フィート未満の線速度にて指向させる工程を含
む。

本発明の装置および方法は、広範囲粒子寸法分布を有す
るカーボンブラックを比較的高い生産速度で生成する。

本発明のチョークの寸法に対する出口室および燃焼室の
相対的寸法は、本発明の装置を比較的低速度で操作する
と共に熱ガスの高処理量を維持し、したがってカーボン
ブラックの高生産速度を可能にする。

反応混合物を本発明の方法におけるようにチョーク中に
比較的低速度で指向させると、反応混合物は低乱流混合
を受ける。したがって供給原料炭化水素は熱ガス流中の
酸素とは緊密接触しない。

その結果、全ての供給原料炭化水素は同じ条件下で熱分
解しない。供給原料炭化水素の１部は熱ガス流中に流入
した直後に熱分解するのに対し、供給原料炭化水素の他
の部分はさらに下流で熱分解する。異なる反応条件下に
て、種々異なる寸法のカーボンブラック粒子が形成され
る。したがって、形成される成る程度のカーボンブラッ
ク粒子が小さくなる一方、他の粒子が大きくなる結果、
広範囲粒子寸法分布を有するカーボンブラックが生ずる
。

本発明の反応器および方法によれば、供給原料炭化水素
は反応器の内部に衝突する傾向が低い。

何故なら、熱ガスの軸流が供給原料炭化水素の粒子を反
応器中へ軸方向に搬送するからである。したがって、反
応混合物は中心長手軸線および反応器の内壁部に対しほ
ぼ平行に移動し、かっコークスおよび耐火性グリッド汚
染物の形成が実質的に減少する。

供給原料炭化水素は反応器の内壁部の衝突する傾向が低
いため、供給原料炭化水素を大きい速度で熱ガスの軸流
に導入することにより、熱ガス流における供給炭化水素
原料の密度を増大させることができる。したがって、熱
ガスの単位当りおよび供給原料炭化水素の単位当りに生
産されるカーボンブラックの収率が向上する。本発明に
おけるこの特徴は、汚染物を発生することなく広範囲粒
子寸法分布のカーボンブラックを生成させるには従来技
術の反応技術では熱ガス流の低速度を必要とするため、
特に有利である。カーボンブラックの収率を増大させる
ことにより、カーボンブラックの生産速度は反応器中の
ガス流の速度を増大させることになく増加する。

一層詳細には、本発明におけるチョークの断面流動面積
は好ましくは約５０平方インチより大であり、これによ
り低速度でのチョークを介する熱ガスの処理量が増大す
る。

したがって本発明の目的は、広範囲粒子寸法分布のカー
ボンブラックを製造するための改良反応器および方法を
提供することである。

本発明の他の目的は、広範囲粒子寸法分布のカーボンブ
ラックを製造すると共にカーボンブラック製品における
インビンジメントコークスおよび耐火性グリッドの存在
を実質的に減少させる反応器および方法を提供すること
である。

さらに本発明の目的は、広範囲粒子寸法分布のカーボン
ブラックを増大した収率で製造する反応器および方法を
提供することにある。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の他の目的、特徴およ
び利点を詳細に説明する。

広範囲粒子寸法分布のカーボンブラックを製造するため
のカーボンブラック反応器を、一般に図面中に参照符号
１ｏで示す。カーボンブラック反応器１０は燃焼セクシ
ョン１２を備える。燃焼セクション１２は、炭化水素バ
ーナーを導入するための空気入口室の上流端部に入口開
口部１８と、酸素含有ガスを導入するための空気入口室
の周壁部における第２開口部２１とを有する円筒状の空
気人口室１５を備える。燃焼チョーク２４は空気人口室
１５の下流端部から突出し、かつ空気人口室と軸方向に
整列する。燃焼チョーク２４は、空気入口室の下流端部
における開口部２７を介し前記空気入口室１５と開放連
通する。円筒状燃焼室３０を燃焼チョーク２４の下流端
部に装着する。

燃焼室３０は燃焼チョーク２４および空気人口室１５と
軸方向に整列すると共に、燃焼チョークの下流端部から
前方向に延びる。燃焼室３０は、この燃焼室の上流端部
における開口部３３を介し燃焼チョーク２４と開放連通
する。

さらに反応器１０は、燃焼セクション１２と軸方向に整
列した反応セクション３６をも備える。

この反応セクション３６は、燃焼室３０の下流端部から
前方向に延在する円錐形状の反応室３９を備える。反応
室３９は、燃焼室の開口下流端部４２を介し燃焼室３０
と開放連通する。反応室３９は、反応室が円筒状反応チ
ョーク４５の方向に縮小するにつれて徐々に減少する内
径を有する。反応チョーク４５は反応室３９の縮小端部
から前方向に延在すると共に、反応チョークは反応室の
縮小端部にて開口部４８を介し反応室と開放連通ずる。

反応チョーク４５は、反応チョークの長さに沿ってほぼ
均一である断面流動領域を画成する。反応チョーク４５
の断面流動面積は好ましくは約５０平方インチより大も
しくはそれに等しく、より好ましくは約６４平方インチ
より大である。さらに、燃焼室３０は断面流動領域を画
成し、燃焼室の断面流動面積とチョーク４５の断面積と
の比は好ましくは約６．９未満もしくはそれに等しく、
より好ましくは約５．４未満もしくはそれに等しい。

供給原料炭化水素の注入ノズル５０は、好ましくは反応
室３９および反応チョーク４５の長さに沿って位置する
。供給原料炭化水素の注入ノズル５０は反応室３９およ
び反応チョーク４５の外壁部を介してカーボンブラック
反応器１０の内部に突入する。注入ノズル５０は、これ
ら注入ノズルを泡封する環状導管５１中の空気の環状流
によって冷却される。図面には３組の供給原料炭化水素
の注入ノズルが図示されているが、本発明の反応器は特
定数の供給原料炭化水素の注入ノズルに限定されないこ
とを了解すべきである。

円筒状出口室５４を反応チョーク４５の下流端部に装着
する。出口室５４はカーボンブラック反応器１０の反応
セクション３６および燃焼セクション１２と軸方向に整
列し、かつ反応チョーク４５の下流端部から前方向に突
出する。出口室５４は、この出口室の上流端部にて開口
部５７を介し反応チョーク４５と開放連通する。出口室
５４の直径は反応チョークの直径よりも実質的に大きく
、出口室の上流端部における開口部５７にて急激に増大
する。したがって、出口室５４はチョーク４５の断面流
動面積よりも大きい断面流動面積を形成する。出口室５
４の断面流動面積とチョークの断面流動面積との比は好
ましくは約３．５未満もしくはそれに等しく、より好ま
しくは約２．８未満もしくはそれに等しい。急冷噴霧ノ
ズル６０が出口室５４中に、この出口室の上流端部にお
ける開口部５７から離間した位置にて突入する。

図面には円形断面を有するカーボンブラック反応器１０
を示したが、非円形断面を有するカーボンブラック反応
器を使用して本発明を実施しうることも了解されよう。

カーボンブラックの製造法はカーボンブラック反応器１
０の燃焼セクション１２で開始され、ここでたとえば天
然ガスのような炭化水素材料をたとえば空気のような酸
素含有ガスと混合して燃焼させる。一般に、炭化水素材
料の完全燃焼に必要な量を越える量の酸素含有ガスを、
空気入口開口部２１を介して空気入ロ開ロ室１５中に導
入する。

酸素含有ガスを空気入口開口部２１により空気入口室１
５中へ指向させ、この空気人口室の内壁部に沿って渦流
もしくは接線ガス流を生せしめないよう空気入口室の中
心方向にほぼ直接に指向させる。炭化水素材料を、炭化
水素入口開口部１８を介して空気入口室１５中に導入す
る。

酸素含有ガス中の炭化水素の燃焼により発生した熱ガス
は反応器１０中をほぼ軸方向に流動し、すなわち熱ガス
は反応器の長手軸線に耐しほぼ平行に流動する。熱ガス
は実質的に空気入口室１５から、この空気入口室の渦流
端部における開口部２７を介し軸方向に、かつ燃焼チョ
ーク２４中を軸方向に、さらに燃焼室３０の上流端部に
おける開口部３３を介し、次いて燃焼室中を軸方向に反
応室３つまで流動する。熱燃焼ガスが縮小反応室３９中
を軸方向にかつ反応室の縮小端部における開口部４８を
介し反応チョーク４５中を軸方向に流動する際、供給原
料炭化水素は注入ノズル５０により熱燃焼ガス流中に注
入される。この熱酸素含有撚焼ガスは、供給原料炭化水
素が熱酸素含有ガス流中に流入する際に、供給原料炭化
水素を熱分解し、これにより熱ガスとカーボンブラック
を形成する粒子とを含んだ反応混合物のほぼ軸方向の流
れを形成する。

熱燃焼ガスおよびしたがって反応混合物の速度は反応器
１０の燃焼セクション１２中に導入される炭化水素材料
および酸素含有ガスの量、並びに反応チョーク４５によ
って制御され、反応混合物は反応チョーク中を比較的低
速度で軸方向に移動する。本発明の方法を実施するには
、反応チョーク中の反応混合物の流速を毎秒約１２００
フィート未満、好ましくは毎秒約１０００フィート未満
に維持する。反応チョーク４５中の反応混合物の低速度
はこの反応混合物の流れに低度の乱流を形成し、これは
供給原料炭化水素と熱ガスとの低レベルの混合を生ぜし
めるのに充分である。しかしながら、この低度の乱流は
、供給原料炭化水素と熱ガスとの完全均一な混合には不
充分である。その結果、供給原料炭化水素の１一部が、
その他の供給原料炭化水素の部分より前に熱分解される
。したがって、成る程度の供給原料炭化水素が他の部分
の供給炭化水素原料とは異なる条件下で熱分解され、そ
の結果酸る程度の供給原料炭化水素か比較的大きい粒子
のカーボンブラックとなるのに対し、他の部分の供給原
料炭化水素は比較的小粒子のカーボンブラックとなる。

最終結果は、広範囲粒子寸法分布を有するカーボンブラ
ック製品となる。

熱分解された供給原料炭化水素から形成されたカーボン
ブラック粒子は、反応チョーク４５から出口室５４の後
端部における開口部５７を介しかつ出口室を介して、カ
ーボン形成反応を停止させる急冷噴霧ノズル６０により
注入された水のスプレーの方向に流動する。次いて、カ
ーボンブラック粒子をガス流から分離する。カーボンブ
ラック製品の回収は本発明の１部でなく、したがってこ
こには詳細に説明しないことを了解すべきである。

カーボンブラックの粒子寸法分布は、不均質指数（Ｈｌ
）と呼ばれる無次元単位によって反映される。ＨＩが高
い程、カーボンブラックの粒子寸法分布が広くなる。１
．０のＨｌを有するカーボンブラックは全体的に均一な
粒子寸法分布を有する。

Ｉ（１は次式によって計算される。

［式中、Ｄｍ−数平均凝集体直径、 Ｄ　ｗ　ｍ−重量平均凝集体直径］。

ＤｍおよびＤ　ｗ　ｍは、ラバー・ケミストリー・アン
ド・テクノロジー、第５６巻、第５号（１９８３年１１
月〜１２月）、第８９２〜８９９頁、第９１７頁に記載
された方法にしたがって計算され、かつＡ　Ｓ　Ｔ　Ｍ
Ｄ　−３８４９−８５に記載された電子顕微鏡イメージ
分析で行なわれる測定に基づいている。反応チョークを
通過する反応混合物の流速を毎秒約１２００フィート未
満、好ましくは毎秒１０００フィート未満に維持すれば
、得られるカーボンブラックは約１．５〜約２．０の不
均質指数（Ｈｌ）を示す。

カーボンブラック反応器１０中を通過する熱燃焼ガスの
軸流は、反応室３つおよび反応チョーク４５の内壁部に
対する供給原料炭化水素の衝突を実質的に低下させる。

反応器１０を通過する熱ガスの流動は軸方向であるため
、熱ガスは反応室３９および反応チョーク４５の内壁部
に対し実質的に平行に移動する。したがって、供給原料
炭化水素が熱ガス中に流入する場合、この熱ガス流は供
給原料炭化水素とカーボンブラックを形成する粒子とを
反応室および反応チョークの内壁部に対し平行に搬送し
、これにより反応室および反応チョりの内壁部に対する
接触を実質的に防止する。

供給原料炭化水素とカーボンブラックを形成する粒子と
の衝突を除去すれば、カーボンブラック製品におけるイ
ンピンジメントコークスと耐火性グリッドとの存在が除
去される。さらに、供給原料炭化水素とカーボンブラッ
クを形成する粒子との衝突を除去すれば、供給原料炭化
水素を熱ガス流中へより大きい速度で導入することがで
き、これにより熱ガス流における供給原料炭化水素の密
度が増大する。かくして、熱ガスの単位当りおよび供給
原料炭化水素の単位当りに生成されるカーボンブラック
の収率か向上する。さらに供給原料炭化水素の衝突を除
去すれば、カーボンブラックへの供給原料炭化水素の最
大量の変換が可能となり、かくして最大収率のカーボン
ブラック製品が得られる。

さらに、燃焼室３０の断面流動面積とチョーク４５の断
面流動面積との比は約６．５未満もしくはそれに等しく
、かつ出口室５４の断面流動面積とチョークの断面流動
面積との比は約３．５未満ちしくはそれに等しいため、
チョークを通過する熱ガスと供給原料炭化水素との高い
処理量が維持されると共に、チョークを通過する熱ガス
の速度は比較的低く保たれる。かくして、広範囲粒子寸
法分布のカーボンブラックの高生産速度が得られる。

さらに、反応チョーク４５は５０平方インチより大きい
断面流動面積を有するので、反応器１０における高処理
能力および高生産能力が得られる。

本発明の実施法および本発明の裁量の実施方式を当業者
に教示するよう設計した次の実施例により、本発明をさ
らに説明する。下記の各実施例で用いた反応器の詳細を
第１表に示す。第１表には次の記号を用いて反応器の詳
細を示す：Ａは燃焼室の直径であり、Ｂは反応チョーク
の直径であり、Ｃは出口室の直径であり、Ｄは燃焼室の
断面流動面積であり、Ｅは反応チョークの断面流動面積
であり、Ｆは出口室の断面流動面積であり、かっＤ／Ｅ
およびＦ／Ｅはそれぞれ断面流動面積の比である。

実施例　１ 上記好適具体例にしたがってカーボンブラック反応器を
作成し、その詳細を第１表に示す。供給原料炭化水素を
、反応チョーク中に軸方向で毎秒９４６フィートの速度
にて移動する熱ガス流中に注入することにより、カーボ
ンブラックを製造した。

カーボンブラックを水酸化カリウムで処理して、得られ
たカーボンブラックの構造を他のカーボンブラックの性
質とは無関係に当業者に周知された方法により低めた。

次いで得られたカーボンブラックを分析して、このカー
ボンブラックの各性質をΔＰ１定すると共に、その結果
を第１表に示す。色調はＡＳＴＭ　　Ｄ−３２６５−８
８にしたがって測定し、沃素表面積はＡＳＴＭ　　Ｄ−
１５１０−８８にしたがって測定し、ＣＴＡＢ表面積は
ＡＳＴＭ　　Ｄ３７６５−８５にしたがって測定し、窒
素表面積はＡＳＴ　Ｍ　　Ｄ　−３０３７−８８にした
がって測定し、さらにＤＢＰ吸収はＡＳＴＭ　　Ｄ−２
４１４−８８にしたがって１１１１＋定した。電子顕微
鏡表面積および平均粒子寸法はＡＳＴＭ　　Ｄ−３８４
９−８７にしたがって測定し、かつＨＩは上記のように
計算した。得られたカボンブラックは、１．５９のＨＩ
を有し、これらは比較的広い粒子分布を示す。

実施例　２ 第１表に示した詳細を除き、上記の好適実施例にしたが
ってカーボンブラック反応器を作成した。

第１表に示したように、チョークの直径およびしたがっ
て断面流動面積は実施例１につき使用した反応器のそれ
よりも小さい。供給原料炭化水素を、毎秒１６３５フィ
ートの速度で反応チョーク中に軸方向で流動する熱ガス
流に注入して、カーボンブラックを製造した。得られた
カーボンブラックを分析して、実施例１で測定したと同
じ各性質を測定した。得られたカーボンブラックは、Ｄ
ＢＰ吸収により示される構造および実施例１がらのカー
ボンブラックのＨｌより顕著に低い１．１５のＨＩを除
き、実施例１からのカーボンブラックの性質と極めて類
似した性質を有した。

実施例　３ １９８７年１月１１日付は出願のベルブ等に係る米国特
許出願第１４２，４７８号に示された好適実施例にした
がってカーボンブラック反応器を作成し、上記引例を参
考のためここに引用しかつその詳細を第１表に示す。チ
ョークの断面流動領域は、非円形とした。供給原料炭化
水素を、毎秒１６３５フィートの速度で反応器中に軸方
向で流動する熱ガス流に注入することにより、カーボン
ブラックを製造した。得られたカーボンブラックを分析
して、実施例１で測定したと同じ各性質を決定した。得
られたカーボンブラックは、その構造および実施例１か
らカーボンブラックのＨｌより顕著に低い１．４８のＨ
１以外には、実施例１からのカーボンブラックの性質と
極めて類似した性質を有した。　実施例２および３から
のカーボンブラックのＨＩに対する実施例１からのカー
ボンブラックの一層高いＨｌは、実施例１て使用した反
応器チョークの大きい断面流動面積と熱ガスの低速度と
に起因する。

実施例１からのカーボンブラックの一層高いＨｌは、実
施例２および３から得られたカーボンブラックの粒子寸
法よりも顕著に広い実施例１からのカーボンブラックの
粒子寸法分布を示した。

実施例　４ 上記実施例１で使用したカーボンブラック反応器にて、
毎秒８２８フィートの速度で反応器中を軸方向で流動す
る熱ガス流に供給原料炭化水素を注入することにより、
カーボンブラックを製造した。

実施例１におけると同様に、カーボンブラックを水酸化
カリウムで処理してカーボンブラックの構造を低めた。

得られたカーボンブラックを次いで分析して、実施例１
で測定したと同じ各性質を決定した。得られたカーボン
ブラックは、同様に比較的広い粒子寸法分布を示す１．
６４のＨｌを有した。

実施例　５ 上記実施例２で使用したカーボンブラック反応器にて、
毎秒１６３８フィートの速度で流動する熱ガス流に供給
原料炭化水素を注入することにより、カーボンブラック
を製造した。得られたカーボンブラックを分析して実施
例１で測定したと同じ各性質を決定した。得られたカー
ボンブラックは、ＤＢＰ吸収により示される構造および
実施例４からのカーボンブラックのＨｌよりも顕著に低
い１．５５のＨ１以外には、実施例４からのカーボンブ
ラックと極めて類似した性質を有した。

実施例　６ 上記実施例３で使用したカーボンブラック反応器にて、
毎秒１５６９フィートの速度で流動する熱ガス流に供給
原料炭化水素を注入することにより、カーボンブラック
を製造した。得られたカーボンブラックを分析して、実
施例１で測定したと同じ各性質を決定した。得られたカ
ーボンブラックは、その構造および実施例４からのカー
ボンブラックのＨＩよりも顕著に低い１，５０のＨ１以
外には、実施例４からのカーボンブラックと極めて類似
した性質を有した。

実施例１の場合と同様に、実施例５および６がらのカー
ボンブラックのＨＩと対比して実施例４からのカーボン
ブラックの高いＨＩは、実施例４で使用した反応器チョ
ークの大きい断面流動面積と熱ガスの低速度とに起因す
る。ここでも、実施例４からのカーボンブラックの高い
ＨＩは、実施例５および６から得られたよりも顕著に広
い実施例４からのカーボンブラックの粒子寸法分布を示
す。

（以下余白） 反応器詳細 Ａ　（ｉｎ） Ｂ　（Ｉｎ） Ｃ（ｉｎ） Ｄ　（Ｉｎ２） Ｅ　（Ｉｎ２　） Ｆ　（Ｉｎ２） Ｄ／Ｅ Ｆ／Ｅ 第 表 製造されたカ ボンブラックの諸性質 反応チョークを通過する　９４６ 熱ガスの速度（「ｐｓ）　” ｒＲＢ３に関する鋪％ 沃素表面積（ｍｇ／ｇ） ＣＴＡＢ表面積（イ／ｇ） 窒素表面積（ｒｒｒ／ｇ） 吸収（ｅ＋１／１００ｇ） 電子顕微鏡（イ／ｇ） 平均粒子寸法（閲） 旧 ６３５ ６３５ ２８ １２０　　１２３ １２２　　　９７ １２１　　１０２ １．３０　　　９５ １３４　　　６３ １３１．９　　９４ １．９．２　２５．１ １．４８　　１．６４ ６３８ ５６９ ０９ １３ ＋０７ ０７ １０（］ １［１４ １２３１２３ １０５，６１０５，３ ２３，１２３，８ １，５５１，５０ １断面胤動面積に基づく有効面Ｌ ■供給原料炭化水素から生成された燃焼ガスを除き、算
出した火災温度における。

上記説明は本発明の好適実施例に関するものであり、さ
らに本発明の思想および範囲を逸脱することなく多くの
変更および改変をなしつることが了解されようる

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の好適実施例による反応器の略断面図であ
る。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱ガスが燃焼室から流出するよう出口開口部を備
   えると共に断面流動領域を画成した燃焼室を示す熱ガス
   の流れを発生する手段と、 燃焼室からの熱ガスの流れを受入れる出口開口部を有す
   るチョークおよび熱ガスがチョークを流過するよう出口
   開口部と を備え、前記チョークは断面流動領域を画成すると共に
   燃焼室の断面流動面積とチョークの断面流動面積との比
   は約６．９未満もしくはそれに等しく、さらに 熱ガスの流れを受入れる入口開口部を有する出口室を備
   え、前記出口室は断面流動領域を画成すると共に出口室
   の断面流動面積とチョークの断面流動面積との比は約３
   ．５未満もしくはそれに等しく、さらに、 熱ガスの流れを実質的にチョーク中へ軸方向に指向させ
   る手段と、 供給原料炭化水素をチョークの出口開口部の上流にて実
   質的に軸方向の熱ガス流中に導入して熱ガスとカーボン
   ブラックを形成する粒子とを含む反応混合物の実質的に
   軸方向の流れを形成する手段と を備え、 これにより反応混合物が低乱流混合を受けると共にコー
   クスと耐火性グリッドとの形成を実質的に減少させなが
   らカーボンブラックの高生成速度を維持することを特徴
   とする、１．５５より大きくかつ約２．０未満もしくは
   それに等しい不均質指数を有するカーボンブラックの製
   造装置。
2. （２）チョークの断面積が約５０平方インチより大であ
   る請求項１記載の装置。
3. （３）燃焼室により熱ガスの流れを発生させ、この燃焼
   室は熱ガスが燃焼室から流出する出口開口部を備えると
   共に断面流動領域を画成し、燃焼室からの熱ガスの流れ
   を受入れる入口開口部を備えたチョークおよび熱ガスが
   チョーク中を流過する出口開口部を設け、前記チョーク
   は断面流動領域を画成すると共に燃焼室の断面流動面積
   とチョークの断面流動面積との比を約６．９未満もしく
   はそれに等しくし、 チョークからの熱ガスの流れを受入れる入口開口部を備
   えた出口室および熱ガスが出口室を流過するよう出口開
   口部を設け、この出口室は断面流動領域を画成すると共
   に出口室の断面流動面積とチョークの断面流動面積との
   比を約３．５未満もしくはそれに等しくし、熱ガスの流
   れを実質的にチョーク中へ軸方向に指向させ、かつ 供給原料炭化水素をチョークの出口開口部の上流にて実
   質的に軸方向の熱ガス流中に導入して熱ガスとカーボン
   ブラックを形成する粒子とを含む反応混合物の実質的に
   軸方向の流れを形成させ、これにより反応混合物が低乱
   流混合を受けると共にコークスと耐火性グリッドとの形
   成を実質的に減少させながらカーボンブラックの高生成
   速度を維持することを特徴とする、１．５５より大きく
   かつ約２．０未満もしくはそれに等しい不均質指数を有
   するカーボンブラックの製造方法。
4. （４）設けられたチョークの断面積が約５０平方インチ
   より大である請求項３記載の方法。
5. （５）熱ガスをチョーク中に毎秒約１２００フィート未
   満の線速度にて指向させる請求項３記載の方法。
6. （６）設けられたチョークの断面積が約５０平方インチ
   より大である請求項５記載の方法。
7. （７）熱ガスをチョーク中に毎秒約１０００フィート未
   満の線速度で指向させる請求項３記載の方法。
8. （８）設けられたチョーク断面積が約５０平方インチよ
   り大である請求項７記載の方法。