[发明专利]碳黑的制造装置

说明书

本发明涉及碳黑的制造装置。可随意控制碳黑粒径的分布和聚合体直径的分布。

在众所周知的文献中记载着影响碳黑粒径分布的因素及控制粒径分布的具体方法等，如特公昭54-13232号公报中记载着把冷却的脱水排气注入反应室，粒径即变小，同时粒径分布变窄。

有关控制碳黑聚合体直径分布的文献，如特开昭57-42773和特开昭60-223865号公报等记载着：由轴向把原料雾化喷入燃烧气体室，连续地和燃烧气体混合，由改变在炉内节流部和扩大部等的流动状态，来控制聚合体直径分布。

还有，有关高温燃烧气体中注入热分解性原料碳化氢的文献，如特公昭47-1005号公报记载的是把原料碳化氢直接注入高速流动的燃烧气体中，即把原料碳化氢注入由燃烧室缩小的地方，同时从该位置往后的部分照原样形成反应区，该反应区仅末端带有宽阔的圆锥形，没有设置具有整流效果的节流部以及扩大锥体部。

特开昭47-563号公报中记载的是，在燃烧气体流具有足够的质量速度点上，将原料注入其中，实际上是在圆筒形缩小部分(最窄部分)注入。

特开昭61-183和364号公报中记载的是，贯穿从细腰部的最窄部分即侧壁的原料导入管，以与中心轴成90°±20°的角度，将原料油雾状喷入。

特开昭52-133和099号公报记载的是，在相对于细腰部的扩大锥体处于下游的圆筒形反应室的最前端，由一处沿轴向导入原料。

美国专利4,391,814号公报中记载的是，为减少反应区的压力损失，沿燃烧室的轴向供给一部分原料油，在和螺旋状燃烧气体流一起通过细腰部时，将其余的原料油供给细腰部的扩大锥体部分。

如上所述，在众所周知的文献中可见，原料供给位置是设在缩小的锥形部或在节流部，但却未见这样一种技术思想：设置具有整流效果的圆筒形节流部，并由该节流部经过扩大的锥体部和反应室沿轴向设置两个以上的原料喷雾口，从这些喷雾口中的一个或两个以上喷入原料油，以此来随意控制成品碳黑的粒径分布和聚合体直径分布。

本发明的目的是提供一种能随意控制碳黑粒径分布和聚合体直径分布的碳黑制造装置。

本发明者们为辨明影响碳黑粒径分布和聚合体直径分布的因素，进行了专致的研究。

结果，完成了下面所述的本发明：即燃烧气体流在节流部整流，在扩大锥体部流动的是整流状的燃烧气体流，沿轴向在反应器上设置一处或两处以上相间隔的喷雾口，原料从这些喷雾口雾状喷入，这样可随意控制粒径分布和聚合体直径分布。

另外，本发明的完成还在于：圆筒形节流部及燃烧气体流在节流部整流；在流动着整流状气体的扩大锥体部和反应室的侧壁上，沿轴向在反应器上设置两处以上相间隔的喷雾口，在并用这些喷雾口喷入原料时，选择原料喷雾口的位置，特别是选择各原料喷雾口间反应器的容积，可使聚合体直径分布有规则的改变；另外，调节所选择的各原料喷雾口的原料注入比率，即能随意控制粒径分布和聚合体直径分布。

(1)本发明的碳黑制造装置，它由燃烧室、圆筒形节流部、扩大锥体部、碳黑生成反应室、急冷室、烟道和原料喷雾口构成；其燃烧室产生碳黑生成反应所必需的热风；圆筒形节流部与燃烧室连接，比燃烧室窄，对热风具有整流效果，其长度L和直径D之比L/D在1～5之间；扩大锥体部连通着节流部和比节流部大的碳黑生成反应室，其全角在5～12°之间；急冷室和烟道连接在反应室的末端；原料喷雾口有两个以上，沿轴向设置在扩大锥体部上，用于注入原料碳氢化合物。

(2)一种碳黑制造装置，它由燃烧室、圆筒形节流部、扩大锥体部、碳黑生成反应室、急冷室、烟道和原料喷雾口构成；其燃烧室产生碳黑生成反应所必需的热风；圆筒形节流部与燃烧室连接，比燃烧室窄，对热风具有整流效果，其长度L和直径D之比L/D在1～5之间；扩大锥体部连通着节流部和比节流部大的碳黑生成反应室，其全角在5～12°之间；急冷室和烟道连接在反应室的末端；原料喷雾口有两个以上，沿轴向设置在由圆筒形节流部到扩大锥体部及反应室上，用于注入原料碳氢化合物。

(3)在上述(2)的碳黑制造装置，其注入原料碳氢化合物的原料喷雾口有两个以上，沿轴向设置在由圆筒形节流部到扩大锥体部上。

(4)在上述(2)的碳黑制造装置，其注入原料碳氢化合物的原料喷雾口有两个以上，沿轴向设置在由扩大锥体部到反应室上。

(5)在上述(2)的碳黑制造装置，其注入原料碳氢化合物的原料喷雾口有一个以上设置在圆筒形节流部，有一个以上设置在反应室。