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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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The present invention relates to the production of kiln black by the decomposition of hydrocarbons, and more particularly, to a process of the type in which the hydrocarbons are decomposed by rapidly mixing them with a stream of hot gases which pass through a reaction chamber. - elongated heat-insulated section. An operation of this type is described, for example, in United States Patent No. 2,378,055 of June 12, 1945 to Braendle and Wiegand. The invention also provides an improved apparatus especially suitable for carrying out the method.
In the process described in the aforementioned patent,
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the hydrocarbons to be decomposed, called base hydrocarbons, are injected into a swirling stream of hot gases coming from a blown flame and produced separately, which circulate through an elongated heat-insulated reaction chamber of substantially uniform section, so that the hydrocarbons base are rapidly mixed with the sulfur gases and heat up rapidly and uniformly by the heat which they absorb.
The resulting gas mixture continues to pass through the reaction chamber in a high state.
EMI2.1
The turbulence, and this gas mixture, with the suspended carbon black, exits the downstream end of the chamber, is cooled, and the carbon black is separated and collected.
It was found, in the above operations, that the nature of the resulting carbon black was modified by the speed and uniformity of mixing of the base hydrocarbons with the hot blown gases. In particular, the particle sizes and the rubber compounding properties of the resulting black were changed. In general, the faster and more complete the mixture, the smaller the carbon black particles.
Given the high speed and high turbulence of the blown gases, their mixing with the base hydrocarbons is generally so rapid that it can be considered instantaneous. However, the degree of pyrolysis of these hydrocarbons upon contact with these hot blown gases is also very rapid and in general increases with the increase in temperature and the length of the molecular chain of this hydrocarbon. . The duration of the mixing and the start of pyrolysis seems to be of the order of a few microseconds.
Use as hydrocarbon raw materials
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heavier, normally in a liquid state, has assumed increasing importance. Most of the hydrocarbons available for this purpose, for example heavy residues of relatively low cost, cannot be vaporized without excessive cracking, and for this reason one is forced during their use, to inject them into the chamber. reaction in liquid form.
By doing so, the difficulty of a uniform dispersion of these in the hot gases is greatly increased, and things become more complicated due to their rapid rate of decomposition *
Since it is generally desirable that the base hydrocarbons be completely dispersed in the hot gases before pyrolysis has resulted in the formation of carbon particles, the uniform mixing rate becomes of paramount importance when employed as hydrocarbons. base of high molecular weight hydrocarbons, to distinguish them from natural gas, which is mainly composed of methane. Various methods have been proposed for mixing these heavy hydrocarbons more rapidly and uniformly with the blown gases.
.0 It is one of the objects of the present invention to further reduce the time interval which separates the initial contact of the base hydrocarbons with the hot gases and their uniform dispersion within the latter.
This is achieved in accordance with the present invention, by greatly increasing the turbulence of the blown gases in the zone of the chamber into which the base hydrocarbons are injected, i.e. in the mixing zone, and by causing the meeting of separate streams of hot blown gases, which occurs with considerable shock, but without significant loss of the kinetic energy of their
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longitudinal movement through the chamber.
In accordance with one of the particularly advantageous aspects of the present invention, at least two very turbulent high speed streams are produced separately in two separate slightly elongated combustion chambers and the resulting gases are fed in separate streams. symmetrically arranged, at the upstream end of the reaction chamber, the currents converging towards each other and towards the axis of the chamber, in a general direction which is that of downstream and one injects the base hydrocarbons separately into the resulting zone where the shocks are considerable and where. turbulence is high.
These hydrocarbons can be injected into the mixing zone, in one or more streams, in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the reaction chamber, or.
Further, and advantageously, they are injected into the mixing zone in one or more separate streams, which enter this chamber in a direction substantially perpendicular to the longitudinal axis thereof.
The reaction chamber itself may be of substantially uniform cross-section over its entire length, but it is more advantageous to reduce its cross-section somewhat in the hydrocarbon injection zone, or just downstream. of it. In addition, the chamber may be of circular general section or of rectangular section.
Generally, when using a reaction chamber of circular cross-section, it is advantageously possible to use at least two blown hot gas streams arranged symmetrically.
EMI4.1
cally with respect to the longitudinal axis of the chamber and which converge towards said axis in a general direction ** 'l' * 'fÀ * 80À * U * e bzz
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rectangular, taller than it is wide, one or more pairs of gas streams arranged uniformly with respect to or along the height of this reaction chamber can be used.
Due to the impact of the hot converging blown gas streams entering the chamber, the turbulence of the mixing zone is increased. It is important, however, in operations of the type described that a high degree of turbulence be maintained throughout the reaction chamber; and, for this reason, excessive dissipation of the kinetic energy of the hot gas streams in the mixing zone must be avoided.
It was found that the appropriate shock effect, to achieve the desired degree of turbulence, was achieved when the angle of convergence of the streams was at least 60 Mais - so that the kinetic energy of the incoming gas streams was fully preserved, the angle formed by the longitudinal axis of the separate streams, or of the combustion chambers, with the upstream extension of the longitudinal axis of the reaction chamber must not exceed approximately 60.
In other words, the angle of convergence of the pairs of incoming blown gas streams, arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the reaction chamber, must not be less than 60, nor greater than 120,
The invention, in its broadest aspect, is not limited either by the method or by the means by which the separate streams of blown flame gas are produced, nor by the ratios in which the combustible gas is present and the oxygenated gas in the mixture employed; the blown gases can, for example, be oxidizing, neutral or reducing.
It is obviously important that these gas streams
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are at a temperature above the temperature at which the base hydrocarbons decompose to form carbon black and that the separate streams are passed into the reaction chamber at relatively high rates.
In the normal operation of the process which has been the subject of the aforementioned United States patent, a large quantity of heat is radiated towards the cooler by the combustion zone, downstream of the chamber. combustion. This drawback is remedied, in accordance with the present invention, by arranging the combustion chambers so that each of them is directed towards one of the side walls of the other chamber of the pair, or towards an extension of this wall, which is raised to incandescent and serves to radiate or reflect heat to. this combustion chamber.
By this means the efficiency and the combustion rate ¯ and hence the speed and temperature of the gases sent to the mixing zone are appreciably increased.
The invention is applicable to various types of base hydrocarbons, including hydrocarbons normally in the gaseous state, natural gases for example, and hydrocarbon gases enriched by the addition of vapors of normally liquid hydrocarbons. especially if it is desired to obtain very small particle size oven blacks.
However, the invention is particularly advantageous if heavy, normally liquid base hydrocarbons are used, these base hydrocarbons being injected into the mixing zone in the form of a spray jet.
The invention will be described with reference to the accompanying drawings, which show under. a somewhat schematic form
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and partial, an apparatus specially adapted to carry out the present method. It is understood, however, that the invention is not limited to the embodiment shown and described.
Referring to the drawings: Figure 1 is a longitudinal horizontal sectional view of the apparatus of the invention, in which the combustion chambers and the reaction chamber are of circular section; Figure 2 is a partial cross-sectional view taken on line 2-2 of Figure 1; Figure 3 is a partial cross-sectional view taken along line 3-3 of Figure 1; ; FIG. 4 is a horizontal longitudinal section of an apparatus in which the combustion chambers and the reaction chamber are of rectangular section; Figure 5 is a partial cross-sectional view taken along line 5-5 of Figure 4 and, Figure 6 is a partial cross-sectional view taken along line 6-6 of Figure 4.
Referring to Figures 1, 2, and 3, an elongated reaction chamber of circular section l is lined and delimited by furnace refractories 2 covered with a layer of heat-insulating materials 3, the whole surrounded by an outer casing Metallic 4. Arranged at the upstream end of the reaction chamber are two combustion chambers 5 of circular section which converge at an angle of about 60 towards the longitudinal axis of the chamber. reaction. These combustion chambers are also covered with furnace refractories capable of withstanding high temperatures, and these materials in turn are covered by an enclosed layer of heat insulating materials.
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in a metal outer casing.
At the outer end of each combustion chamber, there is provided a burner 6 comprising a block 7 of highly refractory material disposed at this outer end and provided with a number. burner channels 8 over the entire length of said block 7. These burner channels are distributed uniformly over the transverse surface of the burner block and open at their outer end into a wind box, 9, in which is compressed air supplied for combustion through a suitable port 10 and coming from any suitable source, for example a blower.
Arranged coaxially with each burner channel is a fuel injector. 11 connected by means of pipes 12 to the rail; fuel supply 13, in which the fuel, natural gas for example, comes under pressure through a duct 14. '
It has been found that burners of the type shown in the drawings, and which are described in more detail and claimed in US Pat. No. 2,529.
873 to George L. Heller of November 14, 1950, were particularly suitable, but it is clear that other types of burners capable of providing a high velocity swirling current of blown gas from a flame can be used. Pre-mix type burners can be used, for example.
In the apparatus shown, only two hot gas streams have been provided to be fed into the reaction chamber, however, it is understood that more than two of these gas streams can be used. For example, in the apparatus described, one can provide three of these chambers
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combustion chamber, making angles of 1209, or four such combustion chambers arranged at 90 It is generally advantageous that the combustion chambers are arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the reaction chamber in order to give a more current uniform across it.
The converging hot gas streams can be produced otherwise and sent to the mixing zone of the reaction chamber through converging pipes arranged similarly to the combustion chambers shown, provided that the hot gases supplied are at the elevated temperature. required and that the separate streams meet the desired conditions of high speed and high turbulence.
As mentioned above, the converging streams of hot gases meet with such violence that it. Exceptionally severe turbulence conditions occur ,, The base hydrocarbons may be injected into the resulting extreme turbulence zone in a general direction parallel to the longitudinal axis of the reaction chamber through the injector 15 Alternatively, the base hydrocarbons may be radially injected into this zone of extreme turbulence by a number of radially directed injectors 15, four of which are shown in the drawings.
The injectors 15 are in the form of simple tubes open at their end and made of a heat resistant material. This type of injector can be used advantageously when it comes to injecting the hydrocarbons in the form of gases or vapors. However, when normally liquid base hydrocarbons are employed, the elements used will advantageously take the form of nozzles.
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spraying injection, such as those shown in the drawings.
As shown in the drawings, these spray nozzles. risants, will preferably be cooled by water, the hydrocarbons to be decomposed being introduced by a, tube 17, a spray medium, oil, air, or vapor, for example, being supplied by a pipe 18 and the the water for cooling being introduced through a pipe 19, and circulating through the jacket of the nozzle to be discharged through a pipe 20.
If desired, a part of the base hydrocarbons can be injected by the longitudinal injector 15 and another part by the radial injectors 15, or one of these injection means can be used excluding the other.
In the apparatus which has just been described, the section of the elongated reaction chamber is somewhat reduced towards the upstream end of the chamber, the main reason for such a shape being to further increase the speed and the turbulence. hot gas stream passing through it. This gas acceleration is particularly advantageous when a liquid base hydrocarbon is injected radially into the chamber by radial injectors 15. However, as mentioned above, the reaction and mixing chambers may be of a substantially uniform section over their entire length.
Although the furnaces of the type which has just been described, and provided with combustion and reaction chambers of circular cross-section, have proved to be of advantageous use, it has been found even more advantageous, in particular in large installations, to use ovens in which the
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Combustion and reaction chambers were rectangular in cross section, like those shown in Figures 4, 5 and 6.
In this preferred apparatus the reaction chamber 1 and the combustion chambers 5 are of rectangular section, with, preferably, a vertical dimension substantially twice the horizontal dimension, as is clear from Figures 5 and 6. The burners are substantially double the horizontal dimension. the same as those described above, with the difference that the block: 7 of the burners is of rectangular section. The height of the combustion chambers is, in the apparatus shown, substantially equal to the height of the reaction chamber, but, as has been noted, a number of pairs can be used if desired. combustion chambers distributed uniformly along the height of the reaction chamber.
The reaction chamber has a substantially uniform height throughout its length, but its width is reduced at its upstream end, as shown *
Advantageously, the maximum width of the reaction chamber is approximately 30 cm and the minimum width approximately
15 cm or a little less.
As can be seen clearly from an examination of Figure 6, the base hydrocarbon injectors are distributed evenly over the height of the reaction chamber on opposite sides thereof, and two additional injectors are arranged vertically in order to direct the base hydrocarbons in opposition downwards and upwards respectively, in the blown gas stream * Either of these horizontal or vertical injectors can be used, or they can all be used at that time.
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However, with marked advantages, the base hydrocarbons have been introduced into the turbulent blown gas stream, using only the upper and lower vertical injectors, so that the base hydrocarbons are injected at the point of origin. the maximum dimension of the chamber, thus reducing the risk of base hydrocarbons hitting the opposite wall.
There where. the section of the reaction chamber is reduced at or near its upstream end, as seen in the drawings, it is important that certain conditions be carefully observed.-Starting from the end of the reaction chamber Upstream, there must be a curved connection with the gas acceleration zone, in order to create a uniform flow and to reduce frictional losses and avoid vortices.
Any sudden change in the direction of the current passing through the chamber, or any protrusion of the interior walls of the chamber into the injection zone, will have the effect of producing vortices in the base hydrocarbon injection zone and will initiate the local formation of coke on these walls. These precautions must be observed, even if the chamber has a substantially uniform section over its entire length.
As stated above, the downstream flaring of the reaction chamber is not an essential feature of the invention. 0 1 is, however, a convenient way to repeat the length of the furnace, while maintaining the time facies at the desired value, and to recover the pressure drop from the charge due to the velocity created in the zone of. strangulation of the chamber.
This acceleration zone, if used, can extend downstream to the desired distance. When approaching this zone, it is good that the inward slope or the taper of the walls of the chamber form with the axis
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longitudinal thereof an angle which does not exceed 11 and that the slope towards the outside of the walls of the chamber is even more progressive, and forms with said longitudinal axis an angle which hardly exceeds 4 The extent of the Reduction in cross-section is subject to variations which depend first of all on the allowable back pressure and the desired increase in speed.
'
The acceleration zone, constructed in the manner described, lying at, or just beyond the initial impact zone between the base hydrocarbons and the blown gases, may, as already noted, be used in conjunction with the converging blown gas streams previously described, and co-operate therewith to form a one of still greater velocity and turbulence, thereby further increasing the velocity and uniformity of the mixture.
The cross section of converging hot gas streams is also subject to variations from the cross sectional area of the mixing zone, or reaction chamber, the optimum ratio depending primarily on the number of converging streams, allowable back pressure, and the desired linear velocity of the gas stream, compounded through the remaining part of the reaction chamber, which changes the period of time during which the base hydrocarbons, or carbon particles which result, remain in contact with the hot gases.
It is generally desirable that the sum of the areas of the sections of the converging hot gas streams is at least equal to the cross sectional area of the reaction chamber, when the latter is of substantially uniform section, or at least equal to the cross section. maximum of the reaction chamber, when the device used is
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similar to that shown in the drawings.
When the resulting back pressure can be tolerated and when very high linear velocities are desired through the reaction chamber, the sum of the cross-sectional areas of the converging streams can greatly exceed the cross-sectional area of. the reaction room
In operation, the hot blown gases produced in the combustion chambers 5 are sent at high speed to the upstream end of the reaction chamber and meet there with force, thus creating an extremely turbulent zone. The temperature of hot gas streams is subject to wide variations which depend on the type of hydrocarbons to be decomposed and the characteristics of the resulting product to be obtained.
Normally, these gas streams will have a temperature of about 1100 C to 1650 C and therefore it is important that the interior walls of the combustion and reaction chambers be made of highly refractory materials, alumina, mullite or the like. .
In operations which include a single zone of combustion, as is the case in US Pat. No. 2,529,873 to Heller, November 14, 1950, where. the speed of the blown gases exceeds 25m / sec. a drop in the temperature of the resulting blown gases is often observed, apparently due to incomplete combustion. This speed is increased above 60m / if the flame becomes unstable, and it tends to move away from the face of the flame. block dice burners. The gas velocity that can be achieved in the mixing zone depends on these practical limitations.
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According to the present invention, speeds impossible to achieve previously can easily be obtained under optimum combustion conditions.
As noted above, it is desirable in general, and particularly when employing a liquid hydrocarbon base, to inject this in form. a jet sprayed into the acceleration zone of the chamber in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the latter. Advantageously, the injection nozzles will be diametrically opposed to each other. the other, because, as has been observed, such an arrangement made it possible to obtain a uniform mixture.
The improved apparatus of the present invention provides a means by which the base hydrocarbons are extremely quickly and evenly mixed with the hot blown gases and converted to finely divided colloidal carbon, even when the base hydrocarbons are heavy liquids, such as for example. aromatic oils originating from the residues of thermal cracking of a cyclic hydrocarbon.
A liquid hydrocarbon of this type characterized by a den- site of between 1.03 and 1.13 (API of O 6) and by a de-icing point of less than 27 C has proved particularly advantageous.
The dimensions of the apparatus according to the invention are subject, as has been indicated, to considerable variations. An apparatus which has been shown to be of particular interest included two combustion chambers, similar to those shown in Figures 4, 6 and 6, each chamber having a width of 13 cm, 15 cm high and 63 cm long. These combustion chambers discharged into the reaction chamber, substantially as shown in the figure.
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In the drawing, the gas accelerator section had a width of 10 cm and a height of 15 cm and the length of the chamber between said section and the discharge point of the reaction chamber was 1.80 m.
The base hydrocarbons were introduced longitudinally, as at 15 in the drawings, at a point 30 cm away from the gas accelerator section.
. The speeds obtained in the accelerator section were two and a half times the normal blown gas speeds obtained in conventional rectangular chambers.
In the above apparatus, using a gaseous hydrocarbon, carbon blacks the particles of which had dimensions of the order of 20-25 milli- microns or less were produced, a color index. of the order of 157-170 and an exceptionally high tensile strength of the rubber in which it is incorporated.
Due to the extreme turbulence of the mixing zone, the base hydrocarbons are mixed extremely quickly and evenly with the hot gases and decompose by the heat they absorb from them, the resulting mixture continuing to pass through the chamber in a high state. turbulence.
When the base hydrocarbons are introduced as a liquid spray, the liquid droplets appear to be almost instantaneously shattered, or torn apart violently, by the extreme turbulence of the hot gases and dispersed within them into the smallest particles.
Due to this faster dispersion, very pronounced colored furnace blacks, a characteristic indicative of very small particle sizes, can be produced even from heavy residue hydrocarbon fractions.
The method according to 1, the invention and the advantages which
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resulting from this when a base hydrocarbon in the form of a heavy liquid is used, will be illustrated by the following specific examples, of an operation carried out in an apparatus similar to that of FIGS. 4 to 6 inclusive, and in which the maximum width of the reaction chamber was 29 cm and the width of the acceleration zone of the chamber was 11.5 cm, the width of the two combustion chambers being 29 cm and the height of the combustion chambers and the combustion chamber. reaction of about 21.5 cm. In this apparatus, the length of the combustion chambers was about
60 cm and the length of the reaction chamber about 2.75 m.
In this operation, air was supplied to the burners at a rate of 1,416 m3 / h, and natural gas supplied to the burners at a rate of 123 m3 / h, the air / natural gas ratio being about 11.4 . Using only the vertical hydrocarbon injectors arranged towards the neck of the reaction chamber, a heavy residual oil of the type described above was introduced in the form of a projection into the blown gases at a rate of 144 lit./h. The temperature of the blown gases just before mixing (Tl) was 1640 C, and at a point (T2) just beyond the zone of injection of hydrocarbons into the furnace, 1160 C of the gas. being discharged from the reaction chamber at 1354 C (T5) By means of this reaction, 465 g of carbon black were produced per liter of oil, having an ABC color of 134,
a tinctorial strength of 124, compared to 113 for flue black of the type usually incorporated in rubber, and an oil absorption value of 165 liters per 100 kg of carbon black.
In a similar operation in which the gases blown just before mixing, were at a temperature of 148 220, and just downstream of the mixing zone at
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1000 C and leaving the reaction chamber at 1282 C the hydrocarbon oil was injected into the blown flames at a rate of 220 lit./h .; 0.500 kg of oil-appearing carbon black were produced, having an ABC color of 117, a tinctorial strength of 110 and an oil absorption capacity of 133 liters per 100 kg.
It appears from the foregoing examples that by altering the operating conditions, and first the feed rate thereafter, the characteristics and yield of the resulting carbon black can vary considerably.
In general, the operating conditions can vary widely. For example, in the device the dimensions of which have just been given, the air supply rate can go from 1130 m3 / h to 2000 m3 / h, and the ratio between air and fuel gas. can go from
9: 1 to 14: 1. When it is desired to obtain a carbon black with very small particles, the oil inlet flow rate should be between approximately 0.095 lit./m3 and 0.19 l./m3, but If somewhat larger particles are desired , the oil feed rate can be increased to 0.27 liions and even more.
In other operations of the type described above using the same type of heavy oil, and by operating under the conditions indicated in the table below, black of the HAF type was obtained with the following yields:
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<tb> Test <SEP> n <SEP> A <SEP> B
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<tb> Air, <SEP> me / hour <SEP> 1130 <SEP> 141
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<tb> Comubstible <SEP> m3 / H <SEP> 127 <SEP> 155
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<tb> Oil, <SEP> lit / h. <SEP> 107 <SEP> 135
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<tb> Test <SEP> No. <SEP>: <SEP> A <SEP> B
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<tb> Temperature <SEP>:
<SEP> C
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<tb> Tl <SEP> left <SEP> 1432 <SEP> 1427
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<tb> T! <SEP> right <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> Yield <SEP> kg <SEP> per <SEP> liter <SEP> of oil <SEP> 0.500 <SEP> 0, <SEP> 480 <SEP>
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<tb> Color <SEP> ABC <SEP> 103 <SEP> 107
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<tb> Tinctorial <SEP> strength <SEP>% <SEP> Statex <SEP> B <SEP> 103 <SEP> 100
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<tb> Oil <SEP> absorption <SEP> liter <SEP> by <SEP> 100 <SEP> kg <SEP> 165 <SEP> 167
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