JPH03223367A - カーボンブラックの製造方法及び装置 - Google Patents
カーボンブラックの製造方法及び装置Info
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- JPH03223367A JPH03223367A JP2045843A JP4584390A JPH03223367A JP H03223367 A JPH03223367 A JP H03223367A JP 2045843 A JP2045843 A JP 2045843A JP 4584390 A JP4584390 A JP 4584390A JP H03223367 A JPH03223367 A JP H03223367A
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- enlarged
- reaction chamber
- combustion chamber
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/44—Carbon
- C09C1/48—Carbon black
- C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
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。
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粒子径分布ならびに凝集
体径分布を任意にコントロールできるカーボンブラック
の製造方法及びその装置に関する。
体径分布を任意にコントロールできるカーボンブラック
の製造方法及びその装置に関する。
カーボンブラックの粒子径分布に影響を及ぼす因子、ま
た具体的な粒子径分布の制御方法などを明記した公知文
献として、例えば特公昭５４１３２３２号公報があり、
これには、反応室に冷却した脱水排ガスを導入すると、
粒子径が小さくなると同時に、粒子径分布が狭くなると
記載されている。
た具体的な粒子径分布の制御方法などを明記した公知文
献として、例えば特公昭５４１３２３２号公報があり、
これには、反応室に冷却した脱水排ガスを導入すると、
粒子径が小さくなると同時に、粒子径分布が狭くなると
記載されている。
カーボンブラックの凝集体径分布の制御に関する公知文
献としては、特開昭５７−４２７７３号公報、特開昭６
０−２２３８６５号公報などに見られる様に、燃焼ガス
充填室に軸方向から原料を噴霧して、燃焼ガスと混合さ
せて引続き、先絞り部や拡大部等炉内での流動状態を変
化させることにより、凝集体径分布を制御する内容のも
のが記載されている。
献としては、特開昭５７−４２７７３号公報、特開昭６
０−２２３８６５号公報などに見られる様に、燃焼ガス
充填室に軸方向から原料を噴霧して、燃焼ガスと混合さ
せて引続き、先絞り部や拡大部等炉内での流動状態を変
化させることにより、凝集体径分布を制御する内容のも
のが記載されている。
又高温の燃焼ガス中に熱分解性原料炭化水素を注入する
ことに関する公知文献として、特公昭４７−１００５号
公報では、燃焼ガスの高速度流れ中に原料炭化水素を直
接注入する。即ち燃焼室から絞った所に原料炭化水素を
注入すると同時に、その位置から後がそのまま反応帯域
となっており、該反応帯域は全体として僅かに末広の円
錐形テーパーはついているが、整流効果を持たせた筒状
絞り部及び拡大テーパー部は設けられていない。
ことに関する公知文献として、特公昭４７−１００５号
公報では、燃焼ガスの高速度流れ中に原料炭化水素を直
接注入する。即ち燃焼室から絞った所に原料炭化水素を
注入すると同時に、その位置から後がそのまま反応帯域
となっており、該反応帯域は全体として僅かに末広の円
錐形テーパーはついているが、整流効果を持たせた筒状
絞り部及び拡大テーパー部は設けられていない。
特開昭４７−５６３号公報では、燃焼ガス流が十分な質
量速度を有している点に原料“を注入するとされ、実際
には円筒状絞り部（最狭部）に注入されている。
量速度を有している点に原料“を注入するとされ、実際
には円筒状絞り部（最狭部）に注入されている。
特開昭６１−１８３，３６４号公報では、ベンチュリ一
部の最狭部である側壁を貫通する原料導入管より中心軸
に対して９０±２０°の角度で原料油を噴霧している。
部の最狭部である側壁を貫通する原料導入管より中心軸
に対して９０±２０°の角度で原料油を噴霧している。
特開昭５２−１３３，０９９号公報では、ベンチュリ一
部の拡大テーパー部より下流の円筒形状の反応室の最初
の部分に、軸方向については１ケ所から原料が導入され
ている。
部の拡大テーパー部より下流の円筒形状の反応室の最初
の部分に、軸方向については１ケ所から原料が導入され
ている。
米国特許４，３９１，７８９号公報では、燃焼室から絞
り部に到る縮小テーパー部に軸方向に複数個所から原料
を注入している。
り部に到る縮小テーパー部に軸方向に複数個所から原料
を注入している。
米国特許４，２９４，８１４号公報では、反応域での圧
力損失を減少させる目的で一部の原料油を燃焼室の軸方
向から供給し、スパイラルフローの燃焼ガスと共にベン
チュリ一部を通過する際、ベンチュリ一部の拡大テーパ
ー部に残りの原料油を供給している。
力損失を減少させる目的で一部の原料油を燃焼室の軸方
向から供給し、スパイラルフローの燃焼ガスと共にベン
チュリ一部を通過する際、ベンチュリ一部の拡大テーパ
ー部に残りの原料油を供給している。
上記の如く、公知文献では、原料供給位置としては、縮
小テーパー部又は絞り部に設けたものは見うけられるが
、整流効果を備えた筒状絞り部を設は且つ該絞り部から
拡大テーパー部および反応室にかけて原料噴霧口を軸方
向に２ケ所以上配置して、原料油をこれら噴霧口の１ケ
所又は２ケ所以上を選択した原料噴霧口より噴霧し、製
品カーボンブラックの粒子径分布や凝集体径分布を任意
に制御する技術思想は見当らない。
小テーパー部又は絞り部に設けたものは見うけられるが
、整流効果を備えた筒状絞り部を設は且つ該絞り部から
拡大テーパー部および反応室にかけて原料噴霧口を軸方
向に２ケ所以上配置して、原料油をこれら噴霧口の１ケ
所又は２ケ所以上を選択した原料噴霧口より噴霧し、製
品カーボンブラックの粒子径分布や凝集体径分布を任意
に制御する技術思想は見当らない。
特開平１−２３０６７７号公報には、多数のかつ別々に
制御されるカーボンブラック原料油流を反応器の別々の
部分の中へ供給する方法が記載されており、具体的には
、燃焼室から絞り部にかけての注入帯域へ供給するもの
であるが、この部分では燃焼ガス流が十分には整流され
ておらず、カーボンブラックの粒子径分布や凝集体径分
布を任意に制御するまでにはいたらない。
制御されるカーボンブラック原料油流を反応器の別々の
部分の中へ供給する方法が記載されており、具体的には
、燃焼室から絞り部にかけての注入帯域へ供給するもの
であるが、この部分では燃焼ガス流が十分には整流され
ておらず、カーボンブラックの粒子径分布や凝集体径分
布を任意に制御するまでにはいたらない。
本発明の目的は、カーボンブラックの粒子径分布および
凝集体径分布を任意に制御することのできるカーボンブ
ラックの製造方法及び装置を提供することである。
凝集体径分布を任意に制御することのできるカーボンブ
ラックの製造方法及び装置を提供することである。
本発明者らは、カーボンブラックの粒子径分布、凝集体
径分布に影響を及ぼす因子を解明するために、鋭意研究
を行った。
径分布に影響を及ぼす因子を解明するために、鋭意研究
を行った。
その結果、燃焼ガス流が絞り部で整流され、整流状に流
れる拡大テーパー部で反応器の軸方向に沿って１ケ所あ
るいは２ケ所以上の分割位置に設けた噴霧口から原料を
噴霧することにより、粒子径分布、凝集体径分布を任意
に制御できることを見い出し本発明を完成した。
れる拡大テーパー部で反応器の軸方向に沿って１ケ所あ
るいは２ケ所以上の分割位置に設けた噴霧口から原料を
噴霧することにより、粒子径分布、凝集体径分布を任意
に制御できることを見い出し本発明を完成した。
また、筒状絞り部並びに燃焼ガス流が絞り部で整流され
、整流状に流れる拡大テーパー部および反応室の側壁で
反応器の軸方向に沿って２ケ所以上の分割位置に設けた
噴霧口から原料を併用して噴霧する際に、原料噴霧口の
位置、特に各原料噴霧口間の反応器内容積を選択するこ
とにより凝集体径分布が規則的に変化すること並びにそ
の選択した各原料噴霧口からの原料導入比率を調節する
ことにより、粒子径分布及び凝集体径分布を任意に制御
できることを見い出し本発明を完成した。
、整流状に流れる拡大テーパー部および反応室の側壁で
反応器の軸方向に沿って２ケ所以上の分割位置に設けた
噴霧口から原料を併用して噴霧する際に、原料噴霧口の
位置、特に各原料噴霧口間の反応器内容積を選択するこ
とにより凝集体径分布が規則的に変化すること並びにそ
の選択した各原料噴霧口からの原料導入比率を調節する
ことにより、粒子径分布及び凝集体径分布を任意に制御
できることを見い出し本発明を完成した。
本発明は、下記（１）〜（６）に記載したカーボンブラ
ック製造方法および装置である。
ック製造方法および装置である。
（１） 燃焼室と、該室に比して狭められた筒状絞り部
と、該絞り部から拡大テーパー部を介して連続する、該
絞り部に比して拡大された反応室を有するカーボンブラ
ック反座器により、少なくとも該燃焼室でカーボンブラ
ック生成反応に必要な燃焼ガスの熱風を作り、これに原
料炭化水素を装入し、反応室でカーボンブラックを生成
させた後、急冷するカーボンブラックの製造方法におい
て、該燃焼室と該筒状絞り部と該拡大テーパー部の構成
により少なくとも拡大テーパー部において整流状態の熱
風を形成させることと、原料炭化水素を、該拡大テーパ
ー部の軸方向２ケ所以上の分割位置に設けた噴霧口から
、個別に又は併用して熱風中へ噴霧することの組合わせ
を含むカーボンブラックの製造方法。
と、該絞り部から拡大テーパー部を介して連続する、該
絞り部に比して拡大された反応室を有するカーボンブラ
ック反座器により、少なくとも該燃焼室でカーボンブラ
ック生成反応に必要な燃焼ガスの熱風を作り、これに原
料炭化水素を装入し、反応室でカーボンブラックを生成
させた後、急冷するカーボンブラックの製造方法におい
て、該燃焼室と該筒状絞り部と該拡大テーパー部の構成
により少なくとも拡大テーパー部において整流状態の熱
風を形成させることと、原料炭化水素を、該拡大テーパ
ー部の軸方向２ケ所以上の分割位置に設けた噴霧口から
、個別に又は併用して熱風中へ噴霧することの組合わせ
を含むカーボンブラックの製造方法。
（２） 燃焼室と、該室に比して狭められた筒状絞り部
と、該絞り部から拡大テーパー部を介して、連続する該
絞り部に比して拡大された反応室とを有するカーボンブ
ラック反応器により、少なくとも該燃焼室でカーボンブ
ラック生成反応に必要な燃焼ガスの熱風を作り、これに
原料炭化水素を装入し、反応室でカーボンブラックを生
成させた後、急冷するカーボンブラックの製造方法にお
いて、該燃焼室と該筒状絞り部と該拡大テーパー部の構
成により少なくとも筒状絞り部と拡大テーパー部におい
て整流状態の熱風を形成させることと、原料炭化水素を
、筒状絞り部と拡大テーパー部および反応室にかけて軸
方向２ケ所以上の分割位置に設けた原料噴霧口とから選
択した少なくとも２ケ所の原料噴霧口を併用して熱風中
へ噴霧することとの組合せを含むカーボンブラックの製
造方法。
と、該絞り部から拡大テーパー部を介して、連続する該
絞り部に比して拡大された反応室とを有するカーボンブ
ラック反応器により、少なくとも該燃焼室でカーボンブ
ラック生成反応に必要な燃焼ガスの熱風を作り、これに
原料炭化水素を装入し、反応室でカーボンブラックを生
成させた後、急冷するカーボンブラックの製造方法にお
いて、該燃焼室と該筒状絞り部と該拡大テーパー部の構
成により少なくとも筒状絞り部と拡大テーパー部におい
て整流状態の熱風を形成させることと、原料炭化水素を
、筒状絞り部と拡大テーパー部および反応室にかけて軸
方向２ケ所以上の分割位置に設けた原料噴霧口とから選
択した少なくとも２ケ所の原料噴霧口を併用して熱風中
へ噴霧することとの組合せを含むカーボンブラックの製
造方法。
（３） 前記（２）のカーボンブラックの製造方法にお
いて、原料炭化水素を、筒状絞り部と拡大テーパー部お
よび反応室にかけて軸方向２ケ所以上の分割位置に設け
た原料噴霧口から選択した少なくとも２ケ所の原料噴霧
口を併用して熱風中へ噴霧し、その際、併用する各原料
噴霧口からの原料導入量比率を調節することの組合わせ
を含むカーボンブラックの製造方法。
いて、原料炭化水素を、筒状絞り部と拡大テーパー部お
よび反応室にかけて軸方向２ケ所以上の分割位置に設け
た原料噴霧口から選択した少なくとも２ケ所の原料噴霧
口を併用して熱風中へ噴霧し、その際、併用する各原料
噴霧口からの原料導入量比率を調節することの組合わせ
を含むカーボンブラックの製造方法。
（４） カーボンブラック生成反応に必要な熱風を発生
させる燃焼室と、該燃焼室に連結され、熱風に整流効果
を持たせた燃焼室に比して狭められた筒状絞り部と、該
絞り部から、該絞り部に比して拡大された反応室に連通
する拡大テーパー部と、該拡大テーパー部に連通するカ
ーボンブラック生成反応室と、反応室末端部に連結され
た急速冷却室と煙道と、前記拡大テーパー部に、軸方向
に２ケ所以上、配置された原料炭化水素を導入する原料
噴霧口との組合わせを含むカーボンブラック製造装置。
させる燃焼室と、該燃焼室に連結され、熱風に整流効果
を持たせた燃焼室に比して狭められた筒状絞り部と、該
絞り部から、該絞り部に比して拡大された反応室に連通
する拡大テーパー部と、該拡大テーパー部に連通するカ
ーボンブラック生成反応室と、反応室末端部に連結され
た急速冷却室と煙道と、前記拡大テーパー部に、軸方向
に２ケ所以上、配置された原料炭化水素を導入する原料
噴霧口との組合わせを含むカーボンブラック製造装置。
（５） カーボンブラック生成反応に必要な熱風を発生
させる燃焼室と、該燃焼室に連結され、熱風に整流効果
を持たせた燃焼室に比して狭められた円筒状絞り部と、
該絞り部から該絞り部に比して拡大された反応室に連通
ずる拡大テーパー部と該拡大テーパー部に連通ずるカー
ボンブラック生成反応室と、反応室末端部に連結された
急速冷却室と煙道と、前記筒状絞り部から拡大テーパー
部および反応室にかけて軸方向２ケ所以上に配置された
原料炭化水素を導入する原料噴霧口との組合わせを含む
カーボンブラック製造装置。
させる燃焼室と、該燃焼室に連結され、熱風に整流効果
を持たせた燃焼室に比して狭められた円筒状絞り部と、
該絞り部から該絞り部に比して拡大された反応室に連通
ずる拡大テーパー部と該拡大テーパー部に連通ずるカー
ボンブラック生成反応室と、反応室末端部に連結された
急速冷却室と煙道と、前記筒状絞り部から拡大テーパー
部および反応室にかけて軸方向２ケ所以上に配置された
原料炭化水素を導入する原料噴霧口との組合わせを含む
カーボンブラック製造装置。
（６） 筒状絞り部の長さＬと直径りの比Ｌ／Ｄが１〜
５、拡大テーパー部の全角度が５〜１２″である前記の
（４）又は（５）に記載のカーボンブラック製造装置。
５、拡大テーパー部の全角度が５〜１２″である前記の
（４）又は（５）に記載のカーボンブラック製造装置。
以下本発明の詳細な説明する。先ず本発明で使用し得る
原料炭化水素としては、特に限定するものではないが、
アントラセン油及びクレオソート油等のコールタール系
重質油、石油ガス油、又は留出油並びに石油熱分解から
の副生残留物等を用いることができる。又燃料としては
、石炭系ガスや石油系ガス、軽質油、重質油等を利用で
きる。
原料炭化水素としては、特に限定するものではないが、
アントラセン油及びクレオソート油等のコールタール系
重質油、石油ガス油、又は留出油並びに石油熱分解から
の副生残留物等を用いることができる。又燃料としては
、石炭系ガスや石油系ガス、軽質油、重質油等を利用で
きる。
本発明の製造装置自体は横型方式が一般的であるが、縦
型方式であってもよい。又、燃焼室や反応室の断面は円
筒形状が一般的であるが、これに限定されるものではな
い。
型方式であってもよい。又、燃焼室や反応室の断面は円
筒形状が一般的であるが、これに限定されるものではな
い。
本発明において、「少なくとも該燃焼室でカーボンブラ
ック生成反応に必要な燃焼ガスの熱風を作り」の少なく
ともの意味は、燃焼室においては燃料炭化水素と空気を
装入して燃焼させて燃焼ガスを作ったり、又外部のバー
ナーにより、１次空気で燃料を予備燃焼させ、燃焼室に
は２次空気のみを装入して完全燃焼させてもよく、又全
く外部の燃焼バーナーで燃焼を行い、燃焼室では燃焼ガ
スの充填だけを行ってもよい事を表わす。
ック生成反応に必要な燃焼ガスの熱風を作り」の少なく
ともの意味は、燃焼室においては燃料炭化水素と空気を
装入して燃焼させて燃焼ガスを作ったり、又外部のバー
ナーにより、１次空気で燃料を予備燃焼させ、燃焼室に
は２次空気のみを装入して完全燃焼させてもよく、又全
く外部の燃焼バーナーで燃焼を行い、燃焼室では燃焼ガ
スの充填だけを行ってもよい事を表わす。
しかし、本発明の拡大テーパー部において、燃焼ガスを
可及的に整流状態を保たしめるためには、燃焼室の手前
上流端壁の中央に外部バーナー等を備えた予備燃焼室の
先端を共軸的に連結することにより、予備燃焼ガスにス
パイラルフローを出来るだけ生じさせないで絞り部方向
へ平行して流入せしめ、燃焼室において、適宜周壁から
２次空気を供給して完全燃焼させるような方式が好まし
い。
可及的に整流状態を保たしめるためには、燃焼室の手前
上流端壁の中央に外部バーナー等を備えた予備燃焼室の
先端を共軸的に連結することにより、予備燃焼ガスにス
パイラルフローを出来るだけ生じさせないで絞り部方向
へ平行して流入せしめ、燃焼室において、適宜周壁から
２次空気を供給して完全燃焼させるような方式が好まし
い。
特に、燃焼室において、予備燃焼室−から流入してくる
予備燃焼ガスのスパイラルフローと逆向きの接線方向に
２次空気を導入して、２次空気の流れにより予備燃焼ガ
スのスパイラルフローを弱めながら完全燃焼させる方式
が好ましい。
予備燃焼ガスのスパイラルフローと逆向きの接線方向に
２次空気を導入して、２次空気の流れにより予備燃焼ガ
スのスパイラルフローを弱めながら完全燃焼させる方式
が好ましい。
本発明でいう空気とは、大気の他、窒素やアルゴン等の
不活性ガスと酸素とを又は大気と酸素とを任意の割合で
混合した混合ガス等の酸素含有ガスを含む。
不活性ガスと酸素とを又は大気と酸素とを任意の割合で
混合した混合ガス等の酸素含有ガスを含む。
かかる燃焼室に連結された狭められた筒状絞り部では、
熱風ガスを整流状態を保たせるために、一定の長さの平
行区間を設ける。又絞り部から反応室に到る拡大テーパ
ー部でも、熱風ガスの整流状態を保持させる必要がある
。
熱風ガスを整流状態を保たせるために、一定の長さの平
行区間を設ける。又絞り部から反応室に到る拡大テーパ
ー部でも、熱風ガスの整流状態を保持させる必要がある
。
この絞り部の平行区間の長さと、後続する拡大テーパー
部の角度との組合わせを種々変化させて実験した結果、
熱風ガスの整流状態を保持させてカーボンブラックの粒
子径分布、および凝集体径分布を任意に制御するために
は、一定の条件が存在することを見出した。即ち、前記
円筒状絞り部の長さＬと直径りの比Ｌ／Ｄが１以上、好
ましくは１〜５の範囲内とし、拡大テーパー部の全角度
が５〜１２°、好ましくは６〜１０“である範囲が特に
効果がある。
部の角度との組合わせを種々変化させて実験した結果、
熱風ガスの整流状態を保持させてカーボンブラックの粒
子径分布、および凝集体径分布を任意に制御するために
は、一定の条件が存在することを見出した。即ち、前記
円筒状絞り部の長さＬと直径りの比Ｌ／Ｄが１以上、好
ましくは１〜５の範囲内とし、拡大テーパー部の全角度
が５〜１２°、好ましくは６〜１０“である範囲が特に
効果がある。
なお、絞り部の入口側の角度については、絞り部の長さ
と、拡大テーパー角度が上記範囲内であるかぎり、特に
限定するものではないが、後続での整流効果を考慮する
と、縮小テーパーの全角度は１００°以下、好ましくは
５０〜９０″の範囲内が望ましい。又、拡大テーパー部
の軸方向２ケ所以上の分割位置に設ける噴霧口、筒状絞
り部から拡大テーパー部および反応室の軸方向２ケ所以
上の分割位置に設ける噴霧口はこれら各部の壁面にほぼ
垂直方向に１ケ所又は周壁上に複数箇所設置するのが望
ましい。
と、拡大テーパー角度が上記範囲内であるかぎり、特に
限定するものではないが、後続での整流効果を考慮する
と、縮小テーパーの全角度は１００°以下、好ましくは
５０〜９０″の範囲内が望ましい。又、拡大テーパー部
の軸方向２ケ所以上の分割位置に設ける噴霧口、筒状絞
り部から拡大テーパー部および反応室の軸方向２ケ所以
上の分割位置に設ける噴霧口はこれら各部の壁面にほぼ
垂直方向に１ケ所又は周壁上に複数箇所設置するのが望
ましい。
本発明の第１の発明においては、これらテーパー部の分
割位置に設けた噴霧口からの注入は、個別又は併用して
行う。目的とする粒子径分布、凝集体径分布により１つ
或は２つ以上の噴霧口よりその噴霧口を選択し原料を噴
霧する。
割位置に設けた噴霧口からの注入は、個別又は併用して
行う。目的とする粒子径分布、凝集体径分布により１つ
或は２つ以上の噴霧口よりその噴霧口を選択し原料を噴
霧する。
本発明の第１の発明で重要なことは、拡大テーパー部に
複数の原料噴霧口を設け、それを個別に選択して使用す
るか、組み合゛わせで併用して、使用することである。
複数の原料噴霧口を設け、それを個別に選択して使用す
るか、組み合゛わせで併用して、使用することである。
拡大テーパー部とは絞り部の後端から後続の円筒状反応
室に至る区間をいう。
室に至る区間をいう。
本発明の第２の発明において、筒状絞り部、拡大テーパ
ー部及び反応室の２ケ所以上の分割位置に設けた原料噴
霧口からの注入は、少なくとも２ケ所を併用して行う。
ー部及び反応室の２ケ所以上の分割位置に設けた原料噴
霧口からの注入は、少なくとも２ケ所を併用して行う。
目的とする粒子径分布、凝集体径分布により２つ以上の
噴霧口より少なくとも２ケ所の噴霧口を選択し原料を噴
霧する。
噴霧口より少なくとも２ケ所の噴霧口を選択し原料を噴
霧する。
本発明の第２の発明で重要なことは、筒状絞り部、拡大
テーパー部及び反応室の２ケ所以上の分割位置に複数の
原料噴霧口を設け、それから少なくとも２ケ所を選択し
、組み合わせて併用して、使用することである。また、
筒状絞り部に設ける原料噴霧口は、整流状態が形成され
た後端部に設置するのが望ましい。
テーパー部及び反応室の２ケ所以上の分割位置に複数の
原料噴霧口を設け、それから少なくとも２ケ所を選択し
、組み合わせて併用して、使用することである。また、
筒状絞り部に設ける原料噴霧口は、整流状態が形成され
た後端部に設置するのが望ましい。
筒状絞り部後端部１ケ所と、拡大テーパー部、反応室か
ら１ケ所を選択した２ケ所から原料を噴霧することが、
粒子径分布、凝集体径分布の制御を容易にできる点て最
も好ましい。
ら１ケ所を選択した２ケ所から原料を噴霧することが、
粒子径分布、凝集体径分布の制御を容易にできる点て最
も好ましい。
拡大テーパー部とは絞り部の後端から後続の円筒状反応
室に至る区間をいう。
室に至る区間をいう。
本発明においては、燃焼ガスを整流にする点より、絞り
部の長さしと直径りの比で示せばＬ／Ｄは１以上、好ま
しくは１〜５の範囲内が望ましい。
部の長さしと直径りの比で示せばＬ／Ｄは１以上、好ま
しくは１〜５の範囲内が望ましい。
５より大きいと熱風による圧力損失が大きくなり好まし
くない。一方１未満では整流効果が十分でなく好ましく
ない。
くない。一方１未満では整流効果が十分でなく好ましく
ない。
又絞り部の直径りは燃焼室の直径をＤｌとすればＤ／Ｄ
１＝０．２〜０．５程度が好ましい。
１＝０．２〜０．５程度が好ましい。
拡大テーパー部の角度は、全角で５〜１２゜好ましくは
６〜１０°が最も効果がある。
６〜１０°が最も効果がある。
反応室は、拡大テーパー部に引き続いた円筒形状からな
り、通常は燃焼室の直径と同等か、小さくなるようにす
る。なお、反応室の一部の直径を大きくすることにより
、ガスの滞留時間を長くすることができる。
り、通常は燃焼室の直径と同等か、小さくなるようにす
る。なお、反応室の一部の直径を大きくすることにより
、ガスの滞留時間を長くすることができる。
反応室の後部には、通常通り、水噴霧口が軸方向に多段
階に設けられており、冷却室を形成している。これに続
いて拡大した煙道が設けられる。
階に設けられており、冷却室を形成している。これに続
いて拡大した煙道が設けられる。
これらは同軸上に配置される。
本発明の第１の発明においては拡大テーパー部において
、液体炭化水素を導入する原料噴霧口が、軸方向に沿っ
て多段階に設けられている。
、液体炭化水素を導入する原料噴霧口が、軸方向に沿っ
て多段階に設けられている。
各段階における原料噴霧口は、−ケ所づつ設けてもよい
が、熱風中へ均一分散させるためには円周上で複数個づ
つ設けることが望ましい。
が、熱風中へ均一分散させるためには円周上で複数個づ
つ設けることが望ましい。
第１図に本発明の第１の発明に利用するカーボンブラッ
ク製造装置の反応器の概略縦断面図を示す。第１図で１
はカーボンブラック反応器、２は予備燃焼室からの予備
燃焼ガス導入口、３は２次空気導入口、４は先細りテー
パー部を有する燃焼室、５は絞り部、６は拡大テーパー
部、７は反応室、８は原料導入口、９は冷却水噴霧口で
ある。
ク製造装置の反応器の概略縦断面図を示す。第１図で１
はカーボンブラック反応器、２は予備燃焼室からの予備
燃焼ガス導入口、３は２次空気導入口、４は先細りテー
パー部を有する燃焼室、５は絞り部、６は拡大テーパー
部、７は反応室、８は原料導入口、９は冷却水噴霧口で
ある。
後記、実施例との関連で、便宜上、前方から後方へ、Ｎ
［Ｌ１〜Ｎｏ、３の噴霧口とする。図では上部より噴霧
するように画いたが、軸方向の各位置について同一円周
上で複数個づつ噴霧口が設けられている。
［Ｌ１〜Ｎｏ、３の噴霧口とする。図では上部より噴霧
するように画いたが、軸方向の各位置について同一円周
上で複数個づつ噴霧口が設けられている。
燃焼室は、上流端壁部の中心部に予備燃焼室からの予備
燃焼ガス導入口を設け、周壁部の３゜３′より２次空気
を導入する例を示した。
燃焼ガス導入口を設け、周壁部の３゜３′より２次空気
を導入する例を示した。
冷却水噴霧口９は、反応室後部に軸方向に複数個設けで
ある。
ある。
本発明の第２の発明においては筒状絞り部から拡大テー
パー部および反応室にかけて、液体炭化水素を導入する
原料噴霧口が、軸方向に沿って多段階に設けられている
。
パー部および反応室にかけて、液体炭化水素を導入する
原料噴霧口が、軸方向に沿って多段階に設けられている
。
各段階における原料噴霧口は、−ケ所づつ設けてもよい
が、熱風中へ均一分散させるためには円周上で複数個づ
つ設けることが望ましい。
が、熱風中へ均一分散させるためには円周上で複数個づ
つ設けることが望ましい。
これら各原料噴霧口からの注入は、少なくとも２ケ所の
噴霧口を併用して行う。目的とする粒子径分布、凝集体
分布より少なくとも２ケ所の噴霧口を選択し、各原料噴
霧口からの原料導入比率を調節しながら原料を導入する
。このとき、−段目の原料噴霧口としては、筒状絞り部
又は拡大テーパー部に設けられた原料噴霧口を選択し、
二段目の原料噴霧口としては一段目の噴霧口よりも下流
側に設けられた原料噴霧口を選択するのがよい。
噴霧口を併用して行う。目的とする粒子径分布、凝集体
分布より少なくとも２ケ所の噴霧口を選択し、各原料噴
霧口からの原料導入比率を調節しながら原料を導入する
。このとき、−段目の原料噴霧口としては、筒状絞り部
又は拡大テーパー部に設けられた原料噴霧口を選択し、
二段目の原料噴霧口としては一段目の噴霧口よりも下流
側に設けられた原料噴霧口を選択するのがよい。
この際、選択した噴霧口の位置、特には上流側に設けた
原料噴霧口と下流側に設けた原料噴霧口との間の反応器
内容積即ち各原料噴霧口間でのガスの滞留時間により、
得られるカーボンブラックの凝集体径分布が異なる。す
なわち、この内容積が大きくなる程、生成するカーボン
ブラックの凝集体径分布が広くなる傾向が、ある。特に
、下流側の原料噴霧口として反応室側壁に設けた原料噴
霧口を用いた場合は、凝集体径分布の広いカーボンブラ
ックを製造できる。
原料噴霧口と下流側に設けた原料噴霧口との間の反応器
内容積即ち各原料噴霧口間でのガスの滞留時間により、
得られるカーボンブラックの凝集体径分布が異なる。す
なわち、この内容積が大きくなる程、生成するカーボン
ブラックの凝集体径分布が広くなる傾向が、ある。特に
、下流側の原料噴霧口として反応室側壁に設けた原料噴
霧口を用いた場合は、凝集体径分布の広いカーボンブラ
ックを製造できる。
また、各原料噴霧口からの原料導入比率を調節すること
により、カーボンブラックの粒子径分布を制御できる。
により、カーボンブラックの粒子径分布を制御できる。
一般に、上流側の原料噴霧口からの原料導入量が下流側
の原料噴霧口からの原料導入量より大きいとき、粒子径
分布が狭くなる傾向があり、小さいとき、広くなる傾向
がある。ただし、上流側の原料噴霧口と下流側の原料噴
霧口とからの原料導入比率により、上流側の原料噴霧口
から単独で導入する場合よりも粒子径分布が狭くなる場
合がある一方で、下流側の原料噴霧口から単独で導入す
る場合よりも広くなる場合があるので、各原料噴霧口か
らの原料導入比率を調節することにより、１ケ所の原料
噴霧口から単独で原料を導入する場合よりも広い範囲に
わたってカーボンブラックの粒子径分布の広さを制御で
きる。
の原料噴霧口からの原料導入量より大きいとき、粒子径
分布が狭くなる傾向があり、小さいとき、広くなる傾向
がある。ただし、上流側の原料噴霧口と下流側の原料噴
霧口とからの原料導入比率により、上流側の原料噴霧口
から単独で導入する場合よりも粒子径分布が狭くなる場
合がある一方で、下流側の原料噴霧口から単独で導入す
る場合よりも広くなる場合があるので、各原料噴霧口か
らの原料導入比率を調節することにより、１ケ所の原料
噴霧口から単独で原料を導入する場合よりも広い範囲に
わたってカーボンブラックの粒子径分布の広さを制御で
きる。
第６図に本発明の第２の発明に利用するカーボンブラッ
ク製造装置の反応器の概略縦断面図を示す。第６図で１
０は予備燃焼室、１１は燃料噴霧口、１２は１次空気導
入口、１３は先細りテーパー部を有する燃焼室、１４−
１及び１４−２は２次空気導入口、１５は筒状絞り部、
１６は拡大テーパー部、１７は反応室、１８−１．１８
−２．１８−３．１８−４．１８−５．１８−６．１８
−７は原料導入口、１９は冷却水噴霧口である。
ク製造装置の反応器の概略縦断面図を示す。第６図で１
０は予備燃焼室、１１は燃料噴霧口、１２は１次空気導
入口、１３は先細りテーパー部を有する燃焼室、１４−
１及び１４−２は２次空気導入口、１５は筒状絞り部、
１６は拡大テーパー部、１７は反応室、１８−１．１８
−２．１８−３．１８−４．１８−５．１８−６．１８
−７は原料導入口、１９は冷却水噴霧口である。
第６図では、原料を上部より噴霧するように画いたが、
軸方向の各位置について同一円周上で複数個づつ噴霧口
が設けられている。
軸方向の各位置について同一円周上で複数個づつ噴霧口
が設けられている。
燃焼室は、上流端壁の中心部に予備燃焼室からの予備燃
焼ガス導入口を設け、周壁部の１４−１．１４−２より
２次空気を導入する例を示した。なお２次空気導入口１
４−１．１４−２は、予備燃焼室の１次空気導入口１２
とは、逆向きの接線方向に設けられている。
焼ガス導入口を設け、周壁部の１４−１．１４−２より
２次空気を導入する例を示した。なお２次空気導入口１
４−１．１４−２は、予備燃焼室の１次空気導入口１２
とは、逆向きの接線方向に設けられている。
冷却水噴霧口１９は、反応室後部に軸方向に複数個設け
である。
である。
以下に実施例によって、本発明を更に詳細に説明するが
、本発明は、この実施例によって、同等限定されるもの
ではない。
、本発明は、この実施例によって、同等限定されるもの
ではない。
なお、下記実施例で用いた原料油分析値、カーボンブラ
ック（ＣＢ）の粒子径分布測定法、沈降分析法によるカ
ーボンブラック凝集体サイズ分析法及びＤ とΔＤ５ｏ
の定義は下記の通りである。
ック（ＣＢ）の粒子径分布測定法、沈降分析法によるカ
ーボンブラック凝集体サイズ分析法及びＤ とΔＤ５ｏ
の定義は下記の通りである。
ｔ
（１）原料油
原料油としては、コールタール系重質油を用い、その性
状及び組成を以下の表に示した。％は重量％である。
状及び組成を以下の表に示した。％は重量％である。
（２）カーボンブラックの粒子径分布測定法カーボンブ
ラックの電子顕微鏡写真を撮影し、この写真をＺｅｉｓ
ｓ社（西独）製粒度分布測定器ＴＧＡＩＯにかけて個数
基準の平均粒子径Ｘ ［ｎ＊］及び粒子径分布の標準偏
差σ［ｎｌ１ｌ］を求めた。
ラックの電子顕微鏡写真を撮影し、この写真をＺｅｉｓ
ｓ社（西独）製粒度分布測定器ＴＧＡＩＯにかけて個数
基準の平均粒子径Ｘ ［ｎ＊］及び粒子径分布の標準偏
差σ［ｎｌ１ｌ］を求めた。
（３）カーボンブラック凝集体サイズ（アグリゲートサ
イズ）測定法 沈降分析法による。その使用機器としてはＤｉｓｋ
Ｃｅｎｔｒｉｆ’ｕｇｅ （ＤＣＦ） （英、 Ｊｏｙ
ｃｅ Ｌｏｅｂ１社製）を使用し、下記の方法で測定し
た。
イズ）測定法 沈降分析法による。その使用機器としてはＤｉｓｋ
Ｃｅｎｔｒｉｆ’ｕｇｅ （ＤＣＦ） （英、 Ｊｏｙ
ｃｅ Ｌｏｅｂ１社製）を使用し、下記の方法で測定し
た。
乾燥カーボンブラック試料をエタノール水溶液と混合し
、超音波で十分分散させて分散液を作成する。
、超音波で十分分散させて分散液を作成する。
あらかじめ設定したディスク回転数で回転するディスク
に沈降液（適当な濃度のグリセリン液）を注入し、緩衝
ラインスタート法による緩衝液（沈降液より比重の小さ
い液）を少量注入し、「カット」及び「ブースト」コン
トロールの使用により、緩衝液を拡散せしめ、回転が安
定した時点で、前述の分散液を０．２ｍｌディスクに注
入する。
に沈降液（適当な濃度のグリセリン液）を注入し、緩衝
ラインスタート法による緩衝液（沈降液より比重の小さ
い液）を少量注入し、「カット」及び「ブースト」コン
トロールの使用により、緩衝液を拡散せしめ、回転が安
定した時点で、前述の分散液を０．２ｍｌディスクに注
入する。
ディスクの定点（フォトマル）を通過するまでの時間と
濃度の関係をストークスの式に準じた計算式から求め、
カーボンブラック凝集体のストークス相当径とその頻度
のヒストグラムが得られる。
濃度の関係をストークスの式に準じた計算式から求め、
カーボンブラック凝集体のストークス相当径とその頻度
のヒストグラムが得られる。
このヒストグラムにおいて、最多頻度のストークス相当
径をＤ８ｔと呼び、カーボンブラック凝集体の平均的大
きさの目安とする。
径をＤ８ｔと呼び、カーボンブラック凝集体の平均的大
きさの目安とする。
またＤ の半値巾をΔＤ５ｏと定義し、これは凝ｔ
集体径の分布広さを表わす。
（実施例１）
第１図における、燃焼室の直径３９０■ｍφ、絞り部の
直径Ｄｔか１３０ ａｍφ、絞り部入口の縮小テーパー
角度（全角）７８″、絞り部の長さＬｌが２６０龍、拡
大テーパー部のテーパー角度（全角）６° テーパー部
の長さ３８１■１、反応室の直径１７０關φとした試験
装置（第１図）を使用し原料油としては上記（１）の原
料油を使用した。
直径Ｄｔか１３０ ａｍφ、絞り部入口の縮小テーパー
角度（全角）７８″、絞り部の長さＬｌが２６０龍、拡
大テーパー部のテーパー角度（全角）６° テーパー部
の長さ３８１■１、反応室の直径１７０關φとした試験
装置（第１図）を使用し原料油としては上記（１）の原
料油を使用した。
拡大テーパーの軸方向について、原料の導入位置を変化
させて、導入位置とカーボンブラックの粒子径平均Ｘ
［ｎ■］と粒子径分布の標準偏差σＥ ｎ＊］との関係
を調べた。Ｎａ １原料の導入位置は、拡大テーパー部
の入り口から２１關の位置に、Ｎａ２原料の導入位置は
第１より１８０ ｍ＋ｓ離れた位置に、１ｌｌＯ，３原
料の導入位置は第２より１８０ ｍｍ離れた位置にそれ
ぞれ設けた。
させて、導入位置とカーボンブラックの粒子径平均Ｘ
［ｎ■］と粒子径分布の標準偏差σＥ ｎ＊］との関係
を調べた。Ｎａ １原料の導入位置は、拡大テーパー部
の入り口から２１關の位置に、Ｎａ２原料の導入位置は
第１より１８０ ｍ＋ｓ離れた位置に、１ｌｌＯ，３原
料の導入位置は第２より１８０ ｍｍ離れた位置にそれ
ぞれ設けた。
実験条件及び結果を第１表に、粒子径分布σ／Ｘと噴霧
口位置の関係を第２図に示した。この結果から原料導入
位置を拡大テーパー部の下流側へずらすことによって、
カーボンブラックの粒子径平均は大きくなり、 粒子径分布はブロードになっ た。
口位置の関係を第２図に示した。この結果から原料導入
位置を拡大テーパー部の下流側へずらすことによって、
カーボンブラックの粒子径平均は大きくなり、 粒子径分布はブロードになっ た。
第
表
（実施例２ン
実施例１と同一の装置（第１図）を用いて、原料の１段
噴霧と２段噴霧とがカーボンブラックの凝集体径分布に
与える影響について調べた。
噴霧と２段噴霧とがカーボンブラックの凝集体径分布に
与える影響について調べた。
実験条件及び結果を第２表に示した。凝集体のストーク
ス相当径ヒストグラムにおいて、最多頻度を与えるスト
ークス相当径をＤＳ□（ｎ■）、Ｄ８ｔの半値巾を Δ
Ｄ５ｏ（ｎＩＩ）で表わす。凝集体径分布ΔＤ５ｏ／Ｄ
８１と噴霧口位置との関係を第３図に示した。
ス相当径ヒストグラムにおいて、最多頻度を与えるスト
ークス相当径をＤＳ□（ｎ■）、Ｄ８ｔの半値巾を Δ
Ｄ５ｏ（ｎＩＩ）で表わす。凝集体径分布ΔＤ５ｏ／Ｄ
８１と噴霧口位置との関係を第３図に示した。
この結果、１段噴霧の場合よりも、２段噴霧方が凝集体
径分布をブロードにすることができことが判る。
径分布をブロードにすることができことが判る。
第
表
（実施例３）
燃焼ガスが拡大テーパー部で整流になっている効果を調
べる。
べる。
実施例１で用いた装置において絞り部の軸方向長さしと
直径りについて、Ｌ／Ｄの影響を見るために拡大部の角
度を一定にして、４種のＬ／Ｄの絞り部を用いて実験を
行なった。
直径りについて、Ｌ／Ｄの影響を見るために拡大部の角
度を一定にして、４種のＬ／Ｄの絞り部を用いて実験を
行なった。
実験条件とその結果のｘ （ｎｍ）、
σ（ｎ■）を第３表に示す。粒子径分布σ／Ｘと絞り部
のＬ／Ｄの関係を第４図に示す。
のＬ／Ｄの関係を第４図に示す。
Ｌ／Ｄの値が０．５の時、粒子径分布はシャープにでき
なかった。
なかった。
第３表
（実施例４）
実施例３と同様に、拡大テーパー部で燃焼ガスが整流に
なっている効果を調べる。
なっている効果を調べる。
実施例１で用いた装置において拡大チー８〜部の全角度
（円錐角）が粒子径分布に及ぼす影響を調べるために、
筒状絞りのＬ／Ｄの値を一定にして、拡大テーパー部だ
けを取り替えて実験を行った。実験条件とその結果を第
４表に示し、製品カーボンブラックの粒子径分布σ／Ｘ
と角度の関係を第５図に示した。この結果、拡大テーパ
ー部の全角度（円錐角）か６°〜１０°より小さいか、
または大きい場合には、粒子径分布はシャープにならな
い。
（円錐角）が粒子径分布に及ぼす影響を調べるために、
筒状絞りのＬ／Ｄの値を一定にして、拡大テーパー部だ
けを取り替えて実験を行った。実験条件とその結果を第
４表に示し、製品カーボンブラックの粒子径分布σ／Ｘ
と角度の関係を第５図に示した。この結果、拡大テーパ
ー部の全角度（円錐角）か６°〜１０°より小さいか、
または大きい場合には、粒子径分布はシャープにならな
い。
（実施例５）
第６図における、燃焼室の直径３９０ｍＩＩφ、絞り部
の直径Ｄｔは１３０ＩＩＩＩＩφ、絞り部入口の縮小テ
ーパー角度（全角）７８’ 、絞り部の長さＬｌが２６
０ｍ１．拡大テーパー部のテーパー角度（全角）６°、
拡大テーパー部の長さは３８１ｍ＋＊、反応室の直径は
１７０＋ａｍφとした試験装置（第６図）を使用し原料
油としては上記（１）の原料油を使用した。
の直径Ｄｔは１３０ＩＩＩＩＩφ、絞り部入口の縮小テ
ーパー角度（全角）７８’ 、絞り部の長さＬｌが２６
０ｍ１．拡大テーパー部のテーパー角度（全角）６°、
拡大テーパー部の長さは３８１ｍ＋＊、反応室の直径は
１７０＋ａｍφとした試験装置（第６図）を使用し原料
油としては上記（１）の原料油を使用した。
筒状絞り部１５下流側側壁に設けた原料噴霧口１８−１
及び反応室上流側側壁に設けた原料噴霧口１８−４を併
用し、各原料噴霧口からの原料導入比率を変化させて、
原料導入比率とカーボンブラックの粒子径分布との関係
を調べた。原料噴霧口１８−１の位置は、筒状絞り部の
入り口から１９１ ｍｔ＊の位置に、原料噴霧口１８−
２の位置は拡大テーパー部の入り口から １９１ ｔｎｍの位置に、原料噴霧口１８−３の位置は
原料噴霧口１８−２より２００ ｍ離れた位置に、原料
噴霧口１８−４の位置は反応室入り口から３９７■■の
位置にそれぞれ設けた。
及び反応室上流側側壁に設けた原料噴霧口１８−４を併
用し、各原料噴霧口からの原料導入比率を変化させて、
原料導入比率とカーボンブラックの粒子径分布との関係
を調べた。原料噴霧口１８−１の位置は、筒状絞り部の
入り口から１９１ ｍｔ＊の位置に、原料噴霧口１８−
２の位置は拡大テーパー部の入り口から １９１ ｔｎｍの位置に、原料噴霧口１８−３の位置は
原料噴霧口１８−２より２００ ｍ離れた位置に、原料
噴霧口１８−４の位置は反応室入り口から３９７■■の
位置にそれぞれ設けた。
実験条件及び結果を第５表に、原料噴霧口１８−１から
の原料導入量（−段目導入量）と原料噴霧口１８−４か
らの原料導入量（二段目導入量）との比率と粒子径分布
（σ／ｘ）との関係を第７図に示した。この結果から、
−段目導入ｊｉ２０％に対して二段目導入量を８０％と
したときに粒子径分布が最もブロードになり、逆に、−
段目導入量８４％に対して二段目導入量を１６％とした
ときに、粒子径分布が最も狭くなった。
の原料導入量（−段目導入量）と原料噴霧口１８−４か
らの原料導入量（二段目導入量）との比率と粒子径分布
（σ／ｘ）との関係を第７図に示した。この結果から、
−段目導入ｊｉ２０％に対して二段目導入量を８０％と
したときに粒子径分布が最もブロードになり、逆に、−
段目導入量８４％に対して二段目導入量を１６％とした
ときに、粒子径分布が最も狭くなった。
り１
表
（つづき）
（実施例６）
実施例５と同一の装置（第６図）を用いて、筒状絞り部
１５下流側側壁に設けた原料噴霧口１８−１（−段目噴
霧口）と、拡大テーパー部１６中央側壁に設けた原料噴
霧口１８−２又は拡大テーパー部１６下流側側壁に設け
た原料噴霧口１８３又は反応室上流側側壁に分割して設
けた原料噴霧口１８−４若しくは１８−５若しくは１８
−６（二段目噴霧口）とを併用した場合の、−段目噴霧
口と二段目噴霧口との間での、反応器の内容積がカーボ
ンブラックの凝集体径分布に与える影響について調べた
。なお、原料噴霧口１８−５の位置は原料噴霧口１８−
４から４８８ｍ■離れた位置に、原料噴霧口１８−６の
位置は原料噴霧口１８−５から７４０ｍｍ１ｉれた位置
に、原料噴霧口１８７の位置は原料噴霧口１８−６の位
置から３７０ ＋ｎ離れた位置にそれぞれ設けた。
１５下流側側壁に設けた原料噴霧口１８−１（−段目噴
霧口）と、拡大テーパー部１６中央側壁に設けた原料噴
霧口１８−２又は拡大テーパー部１６下流側側壁に設け
た原料噴霧口１８３又は反応室上流側側壁に分割して設
けた原料噴霧口１８−４若しくは１８−５若しくは１８
−６（二段目噴霧口）とを併用した場合の、−段目噴霧
口と二段目噴霧口との間での、反応器の内容積がカーボ
ンブラックの凝集体径分布に与える影響について調べた
。なお、原料噴霧口１８−５の位置は原料噴霧口１８−
４から４８８ｍ■離れた位置に、原料噴霧口１８−６の
位置は原料噴霧口１８−５から７４０ｍｍ１ｉれた位置
に、原料噴霧口１８７の位置は原料噴霧口１８−６の位
置から３７０ ＋ｎ離れた位置にそれぞれ設けた。
実験条件及び結果を第６表に示した。
凝集体のストークス相当径ヒストグラムにおいて、最多
頻度を与えるストークス相当径をＤ８ｔ（ｎＩＩ）、Ｄ
の半値巾を ΔＤ５ｏ（ｎｍ）で表わす。凝集体ｔ 径分布ΔＤ５ｏ／Ｄｓｔと噴霧口との関係を第８図に示
した。
頻度を与えるストークス相当径をＤ８ｔ（ｎＩＩ）、Ｄ
の半値巾を ΔＤ５ｏ（ｎｍ）で表わす。凝集体ｔ 径分布ΔＤ５ｏ／Ｄｓｔと噴霧口との関係を第８図に示
した。
この結果、二段目噴霧口の位置を下流側にするほど即ち
一段目噴霧口と二段目噴霧口との間の反応器内容積を大
きくするほど、凝集体径分布をブロードにできることが
判る。そして、二段目噴霧口として反応室側壁に設けた
原料噴霧口を用いた場合は、拡大テーパー部に設けたも
のよりも、得られるカーボンブラックの凝集体径分布が
ブロードになることがわかる。
一段目噴霧口と二段目噴霧口との間の反応器内容積を大
きくするほど、凝集体径分布をブロードにできることが
判る。そして、二段目噴霧口として反応室側壁に設けた
原料噴霧口を用いた場合は、拡大テーパー部に設けたも
のよりも、得られるカーボンブラックの凝集体径分布が
ブロードになることがわかる。
本発明は、カーボンブラック原料炭化水素の噴霧に当っ
て、反応器に整流効果を持たせた絞り部と拡大テーパー
部を構成し、それを通過する燃焼ガスを整流状態にする
と共に、拡大テーパー部の軸方向に沿って、２ケ所以上
の分割位置に複数個の噴霧口を形成し、このうち軸方向
の１個又は複数個の噴霧口を使用してこれを個別選択す
るか、２個以上を併用して、この噴霧口から原料を噴霧
させることにより、また、筒状絞り部から拡大テーパー
部および反応室の軸方向に沿って、２ケ所以上の分割位
置に複数個の噴霧口を形成し、このうち軸方向の少なく
とも２ケ所の噴霧口を選択して併用することにより、ま
た各原料噴霧口からの原料導入比率を調節することによ
り、製品カーボンブラックの粒子径分布及び凝集体径分
布を任意に制御する系統的な道を拓いたものである。従
ってカーボンブラック製造工業において、製品品位の制
御に寄与する所非常に大である。
て、反応器に整流効果を持たせた絞り部と拡大テーパー
部を構成し、それを通過する燃焼ガスを整流状態にする
と共に、拡大テーパー部の軸方向に沿って、２ケ所以上
の分割位置に複数個の噴霧口を形成し、このうち軸方向
の１個又は複数個の噴霧口を使用してこれを個別選択す
るか、２個以上を併用して、この噴霧口から原料を噴霧
させることにより、また、筒状絞り部から拡大テーパー
部および反応室の軸方向に沿って、２ケ所以上の分割位
置に複数個の噴霧口を形成し、このうち軸方向の少なく
とも２ケ所の噴霧口を選択して併用することにより、ま
た各原料噴霧口からの原料導入比率を調節することによ
り、製品カーボンブラックの粒子径分布及び凝集体径分
布を任意に制御する系統的な道を拓いたものである。従
ってカーボンブラック製造工業において、製品品位の制
御に寄与する所非常に大である。
第１図は本発明の第１の発明に利用するカーボンブラッ
ク製造装置の反応器の縦断両立面図を示したものである
。 第２図は、拡大テーパー部の原料噴霧位置とカーボンブ
ラックの粒子径分布との関係を示したグラフである。 第３図は、拡大テーパー部の原料噴霧位置（特に併用の
時）とカーボンブラックの凝集体径分布との関係を示し
たグラフである。 第４図は絞り部のＬ／Ｄとカーボンブラックの粒子径分
布との関係を示したグラフである。 第５図は拡大テーパー部の角度とカーボンブラックの粒
子径分布との関係を示したグラフである。 第６図は本発明の第２の発明に利用するカーボンブラッ
ク製造装置の反応器の縦断両立面図を示したものである
。 第７図は、−段目と二段目との原料導入比率とカーボン
ブラックの粒子径分布との関係を示したグラフである。 第８図は、原料噴霧位置とカーボンブラックの凝集体径
分布との関係を示したグラフである。
ク製造装置の反応器の縦断両立面図を示したものである
。 第２図は、拡大テーパー部の原料噴霧位置とカーボンブ
ラックの粒子径分布との関係を示したグラフである。 第３図は、拡大テーパー部の原料噴霧位置（特に併用の
時）とカーボンブラックの凝集体径分布との関係を示し
たグラフである。 第４図は絞り部のＬ／Ｄとカーボンブラックの粒子径分
布との関係を示したグラフである。 第５図は拡大テーパー部の角度とカーボンブラックの粒
子径分布との関係を示したグラフである。 第６図は本発明の第２の発明に利用するカーボンブラッ
ク製造装置の反応器の縦断両立面図を示したものである
。 第７図は、−段目と二段目との原料導入比率とカーボン
ブラックの粒子径分布との関係を示したグラフである。 第８図は、原料噴霧位置とカーボンブラックの凝集体径
分布との関係を示したグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、燃焼室と、該室に比して狭められた筒状絞り部と、
該絞り部から拡大テーパー部を介して、連続する該絞り
部に比して拡大された反応室とを有するカーボンブラッ
ク反応器により、少なくとも該燃焼室でカーボンブラッ
ク生成反応に必要な燃焼ガスの熱風を作り、これに原料
炭化水素を装入し、反応室でカーボンブラックを生成さ
せた後、急冷するカーボンブラックの製造方法において
、該燃焼室と該筒状絞り部と該拡大テーパー部の構成に
より少なくとも拡大テーパー部において整流状態の熱風
を形成させることと、原料炭化水素を、該拡大テーパー
部の軸方向２ケ所以上の分割位置に設けた噴霧口から、
個別に又は併用して熱風中へ噴霧することの組合わせを
含むカーボンブラックの製造方法。 ２、燃焼室と、該室に比して狭められた筒状絞り部と、
該絞り部から拡大テーパー部を介して、連続する該絞り
部に比して拡大された反応室とを有するカーボンブラッ
ク反応器により、少なくとも該燃焼室でカーボンブラッ
ク生成反応に必要な燃焼ガスの熱風を作り、これに原料
炭化水素を装入し、反応室でカーボンブラックを生成さ
せた後、急冷するカーボンブラックの製造方法において
、該燃焼室と該筒状絞り部と該拡大テーパー部の構成に
より少なくとも筒状絞り部と拡大テーパー部において整
流状態の熱風を形成させることと、原料炭化水素を、筒
状絞り部と拡大テーパー部および反応室にかけて軸方向
２ケ所以上の分割位置に設けた原料噴霧口から選択した
少なくとも２ヶ所の原料噴霧口を併用して熱風中へ噴霧
することとの組合せを含むカーボンブラックの製造方法
。 ３、原料炭化水素を、筒状絞り部と拡大テーパー部およ
び反応室にかけて軸方向２ヶ所以上の分割位置に設けた
原料噴霧口とから選択した少なくとも２ケ所の原料噴霧
口を併用して熱風中へ噴霧し、その際、併用する各原料
噴霧口からの原料導入量比率を調節することとの組合わ
せを含むクレーム２記載のカーボンブラックの製造方法
。 ４、カーボンブラック生成反応に必要な熱風を発生させ
る燃焼室と、該燃焼室に連結され、熱風に整流効果を持
たせた燃焼室に比して狭められた筒状絞り部と、該絞り
部から、該絞り部に比して拡大された反応室に連通する
拡大テーパー部と該拡大テーパー部に連通するカーボン
ブラック生成反応室と、反応室末端部に連結された急速
冷却室と煙道と、該拡大テーパー部に軸方向に２ケ所以
上、配置された原料炭化水素を導入する原料噴霧口との
組合わせを含むカーボンブラック製造装置。 ５、カーボンブラック生成反応に必要な熱風を発生させ
る燃焼室と、該燃焼室に連結され、熱風に整流効果を持
たせた燃焼室に比して狭められた筒状絞り部と、該絞り
部から該絞り部に比して拡大された反応室に連通する拡
大テーパー部と該拡大テーパー部に連通するカーボンブ
ラック生成反応室と、反応室末端部に連結された急速冷
却室と煙道と、該筒状絞り部から拡大テーパー部および
反応室にかけて軸方向２ヶ所以上に配置された原料炭化
水素を導入する原料噴霧口との組合わせを含むカーボン
ブラック製造装置。 ６、筒状絞り部の長さＬと直径Ｄの比Ｌ／Ｄが１〜５、
拡大テーパー部の全角度が５〜１２°である請求項４項
又は５項に記載のカーボンブラック製造装置。
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