Brevet FR2029797A1 — publié le 19701023

La présente invention se rapporte au'contrôle des propriétés du noir de carbone. Dans Un aspect, la présente invention se rapporte à un procédé pour ajouter des additifs contrôlant les. propriétés à la 5 zone de réaction dans la production de noir de carbone. Diverses matières sont classiquement ajoutées à la zone de réaction du procédé au four pour la production de noir de carbone. Ces matières sont ajoutées pour régler et contrôler la propriété du noir de carbone. L'addition de ces matières étrangères est très 10. fréquemment réalisée pour affecter la structure, ou l'indice de phtalate de dibutyle, du noir produit. Plus fréquemment, ces matières affectant la structure comprennent certaines quantités d'un métal alcalin ayant un nombre atomique d'au moins 19, ces métaux alcalins étant employés sous, forme de leurs composés. Parmi les 15 additifs les plus efficaces,.il y a le nitrate et le nitrite de sodium et le nitrate et le nitrite de potassium et leurs combinaisons, à l'état solide ou liquide, et dissous ou mis en suspension dans l'un quelconque des produits réagissants introduits dans la zone de réaction. 20 Les additifs préférés sont les nitrates et les nitrites de potassium. Ces composés ont des points de fusion respectivement d'environ 335°C et 44l°C et sont généralement introduits dans la zone de réaction sous la forme de solutions aqueuses. Pour plus de commodité, il est courant de préparer une so-25 lution aqueuse de l'additif et de l'ajouter à l'huile d'alimentation dans laquelle l'additif est maintenu. L'huile d'alimentation contenant les additifs est généralement préchauffée jusqu'à environ 135°C à environ 316°C avant son introduction dans le réacteur. Plusieurs complications surgissent dans l'introduction d'ad-30 ditifs dans le four d'une telle manière. Par suite de la nature de l'équipement, l'introduction des additifs directement .dans la zone de réaction est fréquemment peu pratique. Si l'additif est ajouté directement sous forme d'une,solution aqueuse, le prëchauffage de l'huile d'alimentation fait évaporer le solvant aqueux à l'emplace-35 ment de l'ajutage d'huile, en l'obstruant par le fait que l'additif s'y établit. Si l'additif est ajouté à une température suffisante pour le maintenir à l'état fondu, la haute température exigée entraîne la transformation en coke de l'huile d'alimentation et l'obstruction de l'ajutage. Si l'additif est introduit sous forme de so-40 lution aqueuse dans l'huile d'alimentation et que la température de 70 03336 2029797 préchauffage de l'huile d'alimentation est maintenue à une faible valeur, pour empêcher la vaporisation de la solution aqueuse de solvant, d'autres réglages doivent être réalisés pour le procédé afin de compenser le manque de préchauffage dans l'huile d'alimen-5 tation. Le procédé de la présente invention pallie ces difficultés. Selon la présente invention, la propriété du noir de carbone est réglée en introduisant dans la zone de réaction un mélange d'au moins deux composants, le mélange affectant la structure de noir 10 de carbone et ayant un point de fusion inférieur au point de fusion de l'additif affectant la structure qui y est contenu. La quantité du mélange qui, sera introduite sera telle qu'elle fournira à la zone de, réaction la quantité de l'additif, affectant les propriétés, qui est couramment ajoutée individuellement à 15 la zone de réaction, cette quantité allant d'environ 10 à environ 1.000 parties en poids par million de parties en poids de noir de carbone produit. Le procédé de la présente invention prévoit n'importe quelle combinaison de matières, au moins une d'entre elles affectant une 20 propriété, en général la structure, du noir de carbone, la combinaison de ces matières ayant un point de fusion inférieur à celui de l'additif lui-même affectant les propriétés. Le point de fusion réduit permet l'injection de l'additif dans le four sous la forme d'un fluide, dans les conditions de température auxquelles l'huile 25 d'alimentation est introduite. Par exemple, une matière n'ayant pas d'effet sur la qualité du noir de carbone produit peut être employée avec du nitrate de potassium, la matière servant seulement à former avec le nitrate de potassium un mélange qui a un point de fusion inférieur à celui 30 ^0 Comme on l'a indiqué au préalable, les additifs affectant 70 03336 3. 2029797 la structure les plus fréquemment employés sont les nitrates et les nitrites de potassium et de sodium. Ces composés, et des mélanges de ces composés, ont les points de fusion suivants et ont été trouvés satisfaisants pour l'utilisation selon le procédé de 5 la présente invention. Composé - % de composé en poidg - NaN02 100 - - - - 45 40 40 10 60 34 - NaN03 - 100 - - 50 - 10 - 30 20 - - KN02 - - 100 - - - - 10 - - 16 10 - KNOj - - - 100 50 55 50 50 60 20 50 - Point de fusion °C 277 307 441 335 218 141 149 143 204 160 160 °P 530 585 825 635 425 285 300 290 400 320 320 Comme on l'a mentionné, il est préférable qu'un des compo-15 sants du mélange soit important au point de vue de sa modification des propriétés du noir de carbone, l'autre composé étant moins efficace ou sensiblement non efficace sous cet aspect. Un tel mélange par exemple comprendrait du chlorure stanneux, ayant un point de fusion d'environ 246°C, et du nitrate de potassium ayant un point 20 de fusion d'environ 335°C, le mélange résultant ayant un point de fusion inférieur à 246®C et étant un additif efficace de contrôle des propriétés. La présente invention prévoit également l'emploi de mélanges de matières, aucune d'entre elles n'affectant la propriété du noir, 25 mais cependant la combinaison de ces matières affectant vraiment une certaine propriété du noir de carbone. De ce fait, un grand nombre de matières sont comprises dans le domaine de la présente invention. On préfère que le mélange ait un point de fusion inférieur à 204°C. 30 EXEMPLE Deux essais ont été réalisés dans un réacteur identique pour la production de noir au four dans des conditions sensiblement i-dentiques. Par rapport aux conditions pertinentes, les données é-taient les suivantes : 35 Essai No. 1 2 Température de préchauffage de l'huile, °C (°F) ............. 313 (595) 313 (595) Additif ajouté, ppm 410 390 K++ 40 Structure, phtalate de Na (2) dibutyle , cm5/100 g ......... 56 57 Condition de l'ajutage d'huile d'alimentation Bouché Non obstrué 70 03336 4. 2029797 (1HlO P.P.M. de K+, ajoutés sous forme de KNO^ ^^390 P.P.M. de K+, 270 P.P.M. de Na+ ajoutés sous forme d'un mélange 50-50 en poids de KNO^ et de NaNO^. Ces données indiquent l'aspect opérationnel du procédé de 5 la présente invention et son efficacité pour permettre le fonctionnement à de faibles températures de préchauffage de l'huile d'alimentation qui entraîneraient autrement le dépôt de sel et, de ce fait, le bouchage de l'ajutage d'huile.d'alimentation. Le mélange d'additifs peut être également ajouté en solution aqueuse. 10 La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réa lisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 70 03336 2029797 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de noir de carbone par la décomposition thermique d'une alimentation hydrocarbonée, un additif d'alimentation étant aussi fourni pour régler et contrôler une ou 5 plusieurs propriétés du noir de carbone produit, le procédé étant caractérisé en ce que l'additif est un mélange comprenant au moins deux composants, il a un point de fusion inférieur au point de fusion de l'un quelconque de ses composants et il pénètre dans la zone de réaction à une température au-dessus de son point de fu-10 sion. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un des composants est individuellement une matière affectant les propriétés du noir de carbone. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en 15 ce que le mélange comprend un métal alcalin ayant un nombre atomique d'au moins 19 ou un composé de ce métal alcalin. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins deux des composants sont des matières affectant les propriétés de noir de carbone. 20 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caracté risé en ce qu'aucun composant du mélange n'est en soi une matière affectant les propriétés du noir de carbone. 6 - Procédé selon l'une des revendications là1), caractérisé en ce que le mélange comprend au moins deux métaux alcalins 25 ou des composés de ces métaux alcalins, chaque métal ayant un nombre atomique d'au moins 19. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le mélange a un point de fusion inférieur à 3l6°C. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7» caracté-30 risé en ce que le mélange comprend un nitrate ou tin nitrite de potassium et un nitrate ou un nitrite de sodium. 9 - Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le mélange a un point de fusion inférieur à 204ac. 10 - Procédé selon la revendication 9> caractérisé en ce que 35 le mélange d'additifs est fourni sous forme d'une solution aqueuse. 11 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 10,"caractérisé en ce que l'alimentation est préchauffée jusqu'à une température comprise entre 135 et 3l6°G. 12 - Noirs de carbone ayant une ou plusieurs de ses proprié-40 tés modifiées ainsi obtenus à titre de produits industriels nouveaux.