Brevet FR2080627A1 — publié le 19711119

71. 05603 ' 20«0|S27 La technique de 1'atomisation et/ou de la vaporisation de liquides à l'échelle industrielle exigeait généralement que l'appareil utilisé comporte des éléments mobiles. De ce fait, selon la technique actuelle quand on doit 5 pulvériser des liquides insecticides, par exemple, le liquide finement atomisé ou l'aérosol désirés sont souvent obtenus par injection du liquide dans la section de compression d'un moteur à réaction. De manière analogue, un autre mode d'ato-misation comprend la projection d'un jet d'un liquide contre 10 une meule abrasive ou un élément analogue tournant rapidement, l'effet d'atomisation étant dû à la rupture physique violente du jet de liquide en gouttelettes minuscules. Certains types de sécheurs à pulvérisation, par exemple, constituent des exemples typiques de ce mode d'atomisation. 15 Dans la technique chimique industrielle, il est souvent désirable de transformer des liquides en vapeur. Jusqu'à ce jour, on obtenait souvent une telle transformation en utilisant divers dispositifs de vaporisation dans lesquels le liquide de départ est pulvérisé contre la surface d'une en-20 ceinte fermée, cette surface étant chauffée suffisamment pour que le liquide soit vaporisé dans la partie supérieure de l'enceinte. £n outre, on applique largement la technique simple consistant à faire bouillir un liquide. Chacun de ces procédés est bien entendu très intéressant pour certaines ap-25 plications. Toutefois, lorsque des liquides visqueux ou des mélanges visqueux dè liquides doivent être vaporisés, ces modes de vaporisation sont souvent peu satisfaisants. Par exemple, de nombreux mélanges liquides constituent des azéotropes, de sorte que, lorsqu'ils sont soumis à une vaporisation par 50 détente ou à une ébullition, de tels mélanges ne forment pas normalement, un système vaporisé dans lequel le rapport des constituants est sensiblement identique au rapport des constituants dans le mélange liquide de départ. De plus, de nombreux mélanges liquides, tels que certains produits goudron-35 neux issus des opérations de raffinerie du pétrole, sont composés d'espèces si différentes en ce qui concerne leurs pressions de vapeur et leurs points d'ébullition et ils possèdent des viscosités si élevées qu'on estimait généralement jusqu'à ce jour que leur vaporisation ou leur atomisation 40 sous forme d'aérosols ou de vapeurs de composition constante BAD ORIGINAL 71 05603 2 2080627 étaient impossibles. Lorsque ces goudrons de raffinerie sont soumis aux méthodes de vaporisation instantanée connues dans la technique, ils ne sont habituellement vaporisés que d'une façon partielle, les résidus restant sous forme de gou-5 drons lourds non vaporisés ou de coke. Il va sans dire que la formation d'un tel produit résiduel est normalement extrêmement indésirable. Toutefois, la présente invention permet de résoudre un grand nombre des problèmes ci-dessus. Le procédé utilisant un four à huile re-10 présente l'un des meilleurs modes de production de noir de carbone qui sont connus et largement appliqués. D'une manière générale, ce procédé est caractérisé par les opérations consistant (a) à pulvériser un liquide hydrocarboné de départ, tel que les goudrons hydrocarbonés de raffinerie .et les huiles 15 lourdes décrites ci-dessus, dans des produits de combustion turbulents résultant de la réaction d'un combustible.fluide avec un gaz contenant de l'oxygène tel que l'air, (b) à envoyer le mélange réactionnel résultant dans une zone de formation de carbone dans laquelle l'hydrocarbure, de départ est 20 transformé en noir de carbone, (c) à refroidir brusquement le produit sortant de la zone de formation du noir de carbone et (d) à recueillir le noir de carbone constituant le produit, en le séparant des gaz formés au cours du traitement et dans lesquels il est entraîné. On pourra trouver d'autres détails 25 concernant les procédés de fabrication de noir de carbone dans un four à huile dans les brevets américains n° 2.375.795» 2.590.660 ; 2.976.127 ; 5.009.784 ; 3-009.787 ï 3.011.872 ; 3.103.148 ; '3-206.285 ; 3.244.484 ; 3-307.911 ; 3.410.660 et 3-460.911. 30 L'un des problèmes auxquels, on se heurte dans le procédé décrit ci-dessus, utilisant un four à huile, est posé par le mode d'injection du produit hydrocarboné liquide de départ dans les gaz de combustion. Gomme le comprendront les techniciens, la production d'un noir de carbone de 35 qualité uniforme dans-un.four à huile dépend fortement de la dispersion rapide de gouttelettes uniformes de la matière de départ au sein des gaz de combustion précités. Toutefois,malheureusement , le caractère physique et chimique.-des. matières de départ hydrocarbonées couramment utilisées dans "le procédé 40 au four à huile tend à s'opposer fortement à l'obtention BAD ORIGINAL 71 05603 3 2080627 uniforme désirable de gouttelettes minuscules et à leur dispersion ultérieure dans les gaz de combustion. Surtout pour des raisons d'économie, les matières de départ normalement utilisées comprennent les goudrons résiduels issus d'opéra-5 tions de raffinage d'hydrocarbures. De tels goudrons résiduels sont généralement extrêmement visqueux et, de plus, comprennent des mélanges de constituants îiydrocarbonés alkylés et arylés ayant des limites d'ébullition écartées. En raison de leur nature visqueuse, les goudrons résiduels sont extrêmement 10 difficiles à atomiser d'une manière uniforme. Par ailleurs, en raison de l'écart des limites d'ébullition des divers constituants qui les constituent, il est habituellement impossible de soumettre ces goudrons à un traitement par des techniques de vaporisation. Si réalité, certains des constituants de ces 15 goudrons n'ont pas de points d'ébullition parfaitement définis et tendent à se décomposer au lieu de se vaporiser quand les goudrons sont chauffés à une température supérieure à environ 371°C. Ainsi , des techniques de vaporisation convenant pour des matériaux liquides moins complexes sont habituellement peu 20 satisfaisantes quand on les met en oeuvre avec des goudrons résiduels issus d'une raffinerie en raison d'une dégradation prématurée de certains de leurs constituants et, ce qui est encore plus significatif, un tel phénomène de dégradation conduit souvent à une cokéfaction nuisible dans l'appareil. 25 D'une manière générale, les efforts ef fectués dans la technique antérieure pour améliorer la dispersion de la matière de départ dans le procédé au four à huile ont été orientés vers l'obtention de techniques d'atomisation améliorées. Tout d'abord, les goudrons résiduels lourds 30 sont souvent préchauffés à une température inférieure à celle à laquelle ils se dégradent de façon importante, en vue de réduire leur viscosité et de faciliter ainsi leur pompage et leur atomisation. En outre, on utilise divers ajutages d'atomisation qui sont conçus de manière à éjecter la matière de >5 départ sous une forme aussi géométrique que possible dans le four de fabrication de noir de. carbone particulier utilisé. Normalement ,1a conception de tels ajutages est telle qu'ils donnent un jet pulvérisé sous forme d'un c£ne plein ou creux. Malgré de telles tentatives, cependant, les problèmes de col-40 matâge, de cokéfaction de l'appareil et d'obtention de BAD ORIGINAL 71 05603 4 2080627 l'uniform.ité d'injection de la matière de départ subsistent. Toutefois5la présente invention permet de résoudre en totalité ou tout au moins en partie un grand nombre de ces problèmes qui étaient associés à l'injection de 5" goudrons résiduels dans un four de production de noir de carbone . La présente invention a donc pour objet un nouveau procédé permettant la vaporisation et/ou 1'atomisation extrêmement rapides de liquides. 10 Conformément à la présente invention, on a prévu : ' - un nouvel appareil de vaporisation ou d'atomisation de liquides caractérisé par le fait qu'il ne comporte pas de pièces mobiles ; 15 - un procédé efficace pour 1'atomisation de liquides visqueux ; - un procédé efficace pour 1'atomisation et/ou la vaporisation de mélanges liquides comprenant des constituants dont les points d'ébullition sont très écartés 20 les uns des autres ; - un nouveau procédé de production de noir de carbone ; - un nouveau procédé d'introduction d'une matière de départ, hydrocarbonée liquide dans un environnement 25 producteur de noir de carbone *, - un procédé utilisant un four pour la production de noir de carbone, procédé dans lequel une matière de départ hydrocarbonée liquide est atomisée et est injectée dans une zone de formation de noir de carbone d'une manière $0 extrêmement efficace et cependant simple et sensiblement dé- t. pourvue d'inconvénients ; - un procédé du type utilisant un four pour la -production de noir de carbone, procédé dans lequel des matières de départ constituées par des résidus goudron- >5 neux sont atomisées d'une manière supérieure ; - un procédé de production de noir de carbone caractérisé par le fait qu'il permet d'obtenir des rendements inh.abituellem.ent élevés en noir de carbone de qualités données : BAD ORIGINAL 71 05603 2080627 - un nouvel appareil de production de noir de carbone. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront au cours de la description qui va suivre. Il a été constaté qu'on obtient une atomisation et/ou une vaporisation efficaces et rapides de liquides en injectant une matière de départ liquide dans un courant de gaz chauds résultant de la combustion d'un combustible et d'un oxydant dans une enceinte fermée. On a en outre constaté qu'on peut fabriquer du noir de carbone, conformément aux caractéristiques qui précèdent, quand une matière de départ liquide, essentiellement hydrocarbonée, est atomisée par l'injection de cette matière de départ d'un ou plusieurs jets pénétrants et cohérents dans un jet de gaz délimité , à grande énergie , qui résulte de la combustion d'un combustible et d'un gaz oxydant, après quoi la matière de départ ainsi atomisée est envoyée sensiblement transversalement dans un courant de produit de combustion et/ou d'un gaz contenant de l'oxygène. Le mélange réactionnel ainsi obtenu est maintenu dans' des conditions de formation de carbone et est rapidement refroidi, et le noir de carbone est recueilli comme produit dans les gaz formés au cours du procédé. Sur le dessin annexé : la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un appareil convenant pour atomiser ou vaporiser des liquides selon la présente invention ; la figure 2 est une coupe longitudinale schématique d'un mode de réalisation d'appareil convenant pour la production de noir de carbone conformément à la présente invention ; la figure 5 est une coupe longitudinale schématique, à grande échelle, du mécanisme d'injection de la matière de départ liquide faisant r>artie de l'appareil illustré sur la figure 2- On va maintenant examiner la figure 1. L'invention est mise en oeuvre d'une manière générale en introduisant un combustible fluide et un gaz oxydant destiné à celui-ci dans une zone 1 dans laquelle s'opère la combustion du combustible. .De préférence, le combustible a été diffusé, BAD ORIGINAL 6 2080627 par exemple par introduction préalable dans une chambre à pression 3, avant son injection dans la zone 1. Le combustible traverse ensuite un plateau perforé 5 et passe dans la chambre de combustion 1. Un gaz oxydant, qui est introduit dans l'extrémité amont de la zone 1 par un orifice 11, est mélangé avec le combustible fluide. En plus de la fonction évidente de maintien d'une séparation physique entre la zone 1 et la chambre 3, le plateau 5 sert également de diffuseur pour le combustible fluide et de pare-flamme pour la réaction de combustion. La réaction de combustion est terminée sensiblement en totalité à l'intérieur même de la zone 1, et le produit sortant de cette zone est donc constitué par des gaz de combustion chauds. La vitesse de déplacement de ces gaz de combustion est accélérée jusqu'à obtention d'une colonne cinétique correspondant à une 2 pression d'au moins 0,21 kg/cm , et le produit de départ liquide devant être atomisé et/ou vaporisé est ingecté dans ces gaz par des conduits d'admission 7° Avantageusement, ces conduits d'admission peuvent être desservis en commun par un collecteur 9. Ensuite, le liquide injecté de cette manière est vaporisé et/ou atomisé principalement sous l'effet de la chaleur et de l'énergie cinétique que lui communiquent les gaz de combustion en circulation. . " Le terme "liquide" utilisé dans le présent exposé en ce qui concerne des matières de départ appropriées désigne généralement des substances qui, au moment de l'injection dans le gaz de combustion en circulation : (1) s'écoulent continuellement sous l'effet des tensions de cisaillement auxquelles elles sont soumises, (2) ne "récupèrent" pas sensiblement quand elles ne sont plus soumises à de telles tensions de cisaillement, et (3) conservent sensiblement des volumes constants^ à des températures constantes. En outre, il est également important que le.produit de départ liquide devant être vaporisé et/ou atomisé dans le procédé selon la présente invention ne réagisse pas fâcheusement avec les gaz de combustion qui viennent en contact avec ces produits au cours du procédé. On comprendra donc en outre que la nécessité d'une inertie notable du produit de BAD ORIGINAL 71 05603 7 2000627 départ liquide est imposée, dans une grande mesure, également par la composition particulière, la température, le temps de contact et le volume des gaz de combustion devant venir en contact avec ce produit. Ainsi, la question de l'inertie peut 5 être résolue par une considération .appropriée des relations chimiques et physiques existant entre les gaz de combustion et le liquide à transformer en un produit atomisé et/ou vaporisé. Des exemples de produits de départ normalement liquides qui conviennent pour être utilisés dans la mise 10 en oeuvre de 1'atomisation et/ou de la vaporisation selon l'invention comprennent l'eau, des solutions aqueuses de composés minéraux ou organiques, des composés organo-métalliques, des métaux et des alliages métalliques, des liquides organiques, etc. Des exemples spécifiques de matières de départ appropriées 15 de ce genre convenant pour le traitement par le procédé de l'invention comprenneoit le tétrachlorure de silicium, le tétrachlorure de titane, les huiles hydrocarbonées, les goudrons, les huiles de silicone, l'alcool butylique, l'alcool isopropylique, le décanol, le glycérol, l'aluminium tributyle, le sodium, le 20 plomb, le soufre, le chlorure de sulfuryle,'les huiles minérales, l'huile de pin, l'huile de graines de coton, le dioctyl phtala-te, le diisooctyl phtalate, les halogéno-silanes alkylés tels que le méthyl trichlorosilane , le diéthyl dichlorosilane, le méthyl dichlorobromosilane, etc. Les liquides particulièrement 25 intéressants sont les goudrons résiduels essentiellement hydro-carbonés, issus des raffineries, dans lesquels la distribution des poids moléculaires est étendue, et les mélanges d'hydrocarbures alkylés et arylés ayant des intervalles a'ébullition différents. Ces goudrons sont depuis longtemps extrêmement diffi-50 ciles à vaporiser ou à atomiser de façon efficace et, de ce fart, leur utilité, par exemple comme produits chimiques intermédiaires, a été limitée jusqu'ici à des applications dans lesquelles un produit vaporisé ou atomisé n'est pas requis^ Sur les figures 2 et 3, on a représente un 35 appareil dans lequel un produit de départ donnant du noir de carbone est atomisé et/ou vaporisé. Bien qu'on ait représenté deux atomiseurs 1000 sensiblement opposés sur les figures 2 et 3, à titre de mode de réalisation préféré de l'invention, l'exposé qui va suivre se référera, à des fins de clarté et de sim-40 plicité, au fonctionnement de l'un de ces atomiseurs 1000,étant bad original 71 05603 8 2080627 entendu que - les considérations sont similaires pour des atomiseurs supplémentaires. On va maintenant décrire l'opération d'atomisation en détail. Une réaction de combustion énergétique s'effectue dans la zone de combustion 10 entre tin combus-'5 tible fluide et un gaz contenant de l'oxygène. Le courant de gaz de combustion résultant est accéléré jusqu'à obtention d'une colonne cinétique correspondant à une pression égale à au 2 moins 0,21 kg/cm environ et de préférence supérieure à 2 0,35 kg/cm environ, au moment où ce courant circule devant 10 l'orifice d'injection 90. Cet orifice 90 débouche librement dans la zone 20 dans laquelle le produit de départ liquide essentiellement hydrocarboné est injecté sensiblement transversalement dans le courant de gaz de combustion traversant cette zone 20. Par l'expression "sensiblement transversalement", on 15 entend un. angle d'environ 4-5 à 55° avec l'axe géométrique longitudinal de. ladite zone 20. L'injection du produit de départ suivant un angle compris entre 45° et environ 95° par rapport à l'axe longitudinal de la zone 20.est toutefois préférée.Bien qu'ion seul orifice 90 soit représenté, il est bien entendu qu' 20 on peut prévoir plusieurs orifices de ce genre autour de la zone 20, de manière que plusieurs jets de produit de départ hydrocarboné liquide, cohérents et non fragmentés, partant de la périphérie de la zone 20, soient injectés de façon sensiblement radiale dans les gaz de combustion. Quand le diamètre de la zo-25 ne 20 est supérieur à environ 12,7 î™-» il es"k très préférable de prévoir un grand nombre.de tels orifices afin que le produit de départ puisse être injecté de façon uniforme. La température et la vitesse massique des produits de combustion gazeux qu'on doit obtenir sont imposées 30 par des paramètres tels que le type et le débit 4-u liquide à atomiser et/ou à vaporiser, la forme de l'appareil utilisé et le nouveau mode d'introduction du liquide dans le courant de gaz de combustion qu'on utilise dans le procédé selon l'invention. 35 Le fait qu'on intraduit le produit de dé part liquide dans le courant de gaz de combustion en l'injectant sous forme d'un ou plusieurs jets non fragmentés, depuis la périphérie du courant de gaz de combustion, proç.ure plusieurs avantages. Par exemple, ce. mode d'injection sous forme de jets 40 non fragmentés n'exige pas de dispositif d'étranglement entra- BAD ORIGINAL 71 05603 9 2080627 vaut la circulation du produit de départ quand il passe dans le courant de gaz de combustion, comme par exemple un dispositif à ajutages, ce qui procure des avantages supplémentaires notables quand le liquide à traiter est visqueux ou contient des matières solides qui auraient tendance à obturer l'appareil de pulvérisation ordinaire de la technique antérieure. Afin que le ou les courants cohérents de produits liquides qui sont injectés soient fragmentés ou cisaillés rapidement et efficacement, il est important que le courant de gaz de combustion circulant dans la zone 20 ait une très grande vitesse massique. De ce fait, la création d'une colonne cinétique notable dans le courant de gaz de combustion, c'est-à-dire correspondant à une pression d'au moins 0,21 kg/ 2 cm , est d'une importance primordiale pour une mise en oeuvre satisfaisante de l'ensemble du procédé d'atomisation selon la présente invention. De préférence, ce courant de gaz de combustion atteint normalement une colonne cinétique correspondant à une pression supérieure à environ 0,35 kg/cm au lieu d'injection du produit de départ. Quel que soit le nombre de jets non fragmentés qu'on ait choisi pour l'injection du produit de départ, il est également important, pour l'obtention d'une performance stable du procédé et d'une qualité stable du produit de départ atomisé, que le ou les jets liquides pénètrent dans lé courant de produit de combustion de manière telle qu'ils ne viennent pas en contact avec les parois de l'appareil avant leur mélange parfait avec les gaz de combustion. Il est évident que l'observance de cet impératif relatif à la pénétration dépend dans une grande mesure de paramètres tels que la vitesse massique des gaz de combustion circulant devant les emplacements a'injection du liquide, la forme et les dimensions de l'appareil environnant, les dimensions et le nombre du ou des orifices d'injection du liquide, le débit d'injeccion du produit de départ liquide, la pression d'injection du liquide, etc. Par conséquent, les techniciens comprendront qu'une pénétration appropriée du ou des jets liquides non fragmentés dans les gaz de combustion chauds peut être modifiée par un contrôle approprié de l'une quelconque des variables du procédé ou d'une combinaison de plusieurs de ces variables, j compris la forme et la dimension de l'appareil producteur. Il suffit donc de préciser BAD original 71 05603 10 2080627 que la pénétration" du ou des jets non fragmentés de produit de départ liquide dans les gaz de combustion est probablement exprimée de la façon la plus directe (bien que ce ne soit pas la. seule) comme une fonction directe du rapport de la colonne 5 cinétique desdits gaz de combustion à la ou les colonnes cinétiques du ou des jets de produit de départ liquide. Normalement, ce rapport doit être maintenu à une valeur comprise entre environ 1:3 et 1:100 afin de conserver ce critère de pénétration désiré, lors de la mise en oeuvre de la présente inven-10 tion, le technicien dispose de nombreux procédés lui permettant d'assurer que la vitesse massique des gaz de combustion correspondra à une colonne cinétique suffisante pour fracturer de façon appropriée le ou les jets non fragmentés de liquide de départ injectés dans ces gaz» Par exemple, la réaction de com-15 bustion effectuée dans la zone 1 de la figure 1 et dans les zones 10 des figures 2 et 3 peut' souvent être contrôlée par les apports de combustible ou d1 oxydant dans ces zones, de manière que dans un appareil donné, la colonne cinétique résultante corresponde à une pression relative supérieure à environ 0,21 kg/cnê 20 Toutefois, on comprendra également que la structure de l'appareil peut avoir un effet très prononcé sur la vitesse massique des gaz de combustion qui est finalement obtenue» Ainsi, en faisant circuler les gaz de combustion dans un passage étranglé, tel que les zones 20 des figures 2 et 3) on peut augmenter no-23 tablement leur vitesse. Dans ce mode de réalisation particulier de l'appareil, le ou les jets liquides non fragmentés sont'injectés dans les zones 20 à section transversale réduite, dans lesquelles la vitesse massique des gaz de combustion sortant des zones 10 tend à être portée au maximum.' Ainsi, lorsqu'on met en 30 oeuvre la présente invention, il est normal que le produit de départ liquide soit amené à une forme atomisée fine en 10 millisecondes environ après son injection dans les gaz de combustion. Il apparaît souvent que le temps requis pour l'obtention de ce "produit atomisé est sensiblement plus faible, c'est-à-di-35 " re inférieur à environ 1 milliseconde. Grâce à cette atomisation extrêmement rapide, qui est une caractéristique du procédé de la présente invention, le procédé permet souvent d'atomiser des produits hydrocarbonés liquides de départ, tels que des goudrons résiduels lourds, qui seraient normalement altérés 4-0 ou décomposés fâcheusement et de façon prématurée par l'enviBAD ORIGINAL 71 05603 2080627 ronnement à température élevée que constituent les gaz de combustion. Une autre conséquence surprenante de la façon extrêmement efficace dont les hydrocarbures liquides de départ sont atomisés dans le procédé de la présente invention réside dans le fait que les rendements en noir de carbone, sur la base de la quantité totale de carbone introduite dans l'appareil producteur, sont souvent sensiblement améliorés par rapport à ceux qui sont obtenus dans des procédés essentiellement similaires dans lesquels on injecte le produit de départ hydrocarboné liquide dans la zone de production de carbone en faisant appel à des techniques dratomisation sous pression ou à deux fluides, qui sont des procédés typiques de la technique antérieure. Evidemment, de tels avantages concernant le rendement peuvent apporter d'autres-avantages économiques importants en ce qui concerne le procédé selon l'invention. Cette caractéristique de la présente invention sera démontrée à titre comparatif dans l'un des exemples qui vont suivre. En tous cas, une fois que le liquide injecté a été rapidement cisaillé et amené ainsi sous une forme atomisée, il se produit une atomisation ou une vaporisation ultérieures importantes des gouttelettes de liquide, principalement en raison de la charge thci'mique que les produits de combustion associés à ces gouttelettes imposent à ces dernières. Ainsi, lesdites gouttelettes, qui sont alors enveloppées dans des gaz de combustion chauds, se trouvent souvent encore réduites en dimension ou tout au moins partiellement converties à l'état vaporisé par l'environnement à température élevée que constituent les gaz de combustion. Quand on désire cette réduction de dimension "ultérieure , il est normalement encore désirable que la chaleur de la réaction de combustion, qui a lieu dans l'atomiseur, soit libérée à raison d'au moins 180 x 10^ kcal/heure par m3 cLU volume de la zone de combustion. Dans certains cas, la quantité de chaleur dégagée par la réaction de combustion est supérieure à environ 9-000 x 10 kcal/heure par s? . Dans les opérations de la réaction de combustion qui ont été décrites ci-dessus, l'oxydant utilisé doit être composé principalement d'oxygène moléculaire. En BAD ORIGINAL 71 "05603 12 2080627 conséquence, on peut utiliser de l'air ou d'autres gaz contenant au moins environ 20 % en volume d'oxygène moléculaire. Toutefois, on préfère souvent, du point de vue du rendement de l'appareil et de la souplesse de l'opération, utiliser des 5 oxydants plus fortement concentrés-en oxygène. Ainsi, de préférence, le courant de produit oxydant contient normalement . au moins environ 50 % en volume d'oxygène. Etant donné que des qualités industrielles d'oxygène gazeux d'une telle pureté sont actuellement largement disponibles, normalement avec des con-10 centrations en oxygène dépassant même environ 95 % en volume, il sera normalement facile, lors de la mise en oeuvre de la présente invention, de disposer facilement de telles concentrations élevées en oxygène moléculaire pour le gaz oxydant introduit dans la zone de combustion. 15 Le combustible fluide peut être n'importe quel produit vaporisé ou liquide facilement combustible (ou bien un mélange de tels produits), qui comprend des constituants courants tels que H^, GO, Cïï^ , l'acétylène, les alcools, le kérosène, etc. toutefois, d'une manière générale, on 20 préfère les combustibles ayant une teneur élevée en constituants contenant du carbone et en particulier : les hydrocarbures. Par exemple, des courants riches en méthane-, tels que le gaz naturel, et le gaz.naturel modifié ou enrichi, constituent généralement des combustibles excellents, de même que-d'autres cou-25 rants riches en hydrocarbures tels que les divers types de gaz de pétrole, de liquides dérivés du pétrole ei: de sous-produits de raffinerie comprenant des fractions contenant environ 2 à 4 ou 5 atomes de carbone, les huiles combustibles, etc. En géné- ' ral, les goudrons plus lourds et plus visqueux ainsi- que les 30 huiles résiduelles ne doivent être utilisés comme combustible qu'avec les courants d'oxygène très concentrés ou relativement purs et uniquement après tout autre mode de dilution ou réduction de la viscosité, de manière que la réaction • dans la zone de combustion 1 soit vigoureuse et sensiblement totale. 35 D'une manière générale, les quantités re latives de combustible et d'oxydant chargées dans les zones de combustion 1 de la; figure 1 et dans la zone de combustion 10 des figures 2 et 3 peuvent être réglées de manière à assurer la présence d'environ 50 à 500 % de l'oxygène requis pour une BAD ORIGNAL 71 05603 « 2080627 réaction stoechiométrique avec le combustible fluide. De préférence, toutefois, la concentration en oxydant sera maintenue à une valeur comprise entre environ 80 et 550 % de celle qui est requise pour sa réaction théoriquement complète, donnant 5 COg, avec le combustible fluide. On peut également régler les températures de la réaction de combustion en ajustant le rapport combustible/oxygène ou le débit d'introduction du combustible ou encore en introduisant additionnellement dans la zone de combustion des quantités relativement faibles d'un gaz iner-10 te tel que COg, Ng' Bien entendu, on comprendra que lorsque la quantité d'oxygène utilisée est supérieure à 100 % de la quantité stoechiométrique et que le produit de départ est un combustible liquide, tel qu'une huile hydrocarbonée ou du gou-15 dron, ce produit de départ, quand il est injecté ultérieurement dans les gaz de combustion riches en oxygène,réagit ordinairement avec l'oxygène en excès. Quand un produit de départ hydrocarboné atomisé et/ou vaporisé doit être converti en noir de carbone,il 20 faut en outre que le produit de départ soit mis en contact avec un courant de produits de - combustion chauds et/ou un courant contenant de l'oxygène. De ce fait (voir de nouveau les figures 2 et 3) 5 iin courant de gaz de combustion et/ou de gaz contenant de l'oxygène est utilisé dans la zone 200. Quand on uti-25 lise un courant contenant de l'oxygène, il n'est pas nécessaire qu'il soit chauffé. Toutefois, normalement, on fait appel à un chauffage sensiblement direct de ce courant grâce à la réaction de combustion mettant en jeu ce courant. De ce fait, la zone 200 comprend souvent un brûleur tel que généralement décrit. Au JO cours de la combustion, un combustible fluide, tel que du méthane, est introduit par un conduit 220 dans la chambre à pression 230. Lorsque le combustible fluide est un gaz, il est de préférence distribué, à travers les orifices 260 d'une plaque 250 servant de diffuseur, dans -une zone fermée 200. Un courant de ^5 gaz contenant de l'oxygène, tel que de l'air, est introduit dans la zone 200 par un conduit 210 et un orifice d'admission 240. De préférence, à des fins de stabilisation de la combustion, le gaz contenant de l'oxygène est envoyé tangentiellement dans cette zone 200, ce qui fait qu'il tourbillonne et que la 40 réaction de combustion se trouve ainsi stabilisée. BAD ORIGINAL '• "s v . 71 05603 14 2080627 Lorsqu'un produit de combustion approprié et/ou un gaz contenant de l'oxygène ont été envoyés dans la zone 200, comme décrit ci-dessus, le courant résultant est envoyé à travers une zone d'injection 350 dans laquelle un liquide, essentiellement constitué par un produit de départ hydrocarboné atomisé, est chargé sensiblement transversalement, à partir d'orifices 150, dans le courant de gaz contenant de l'oxygène et/ou de produit.de combustion. D'une manière générale, ce chargement transversal s'opère de façon telle que l'angle d'introduction du produit de départ atomisé soit compris entre environ 45°, dans la direction amont, et environ 135°? dans la direction aval,par rapport à l'axe longitudinal de ladite zone 350- Le produit de départ est atomisé dans les atomiseurs 1000. Bien qu'il puisse convenir d'utiliser un seul atomiseur 1000, la demanderesse préfère qu'au moins deux appareils de ce genre soient disposés de manière que les produits atomisés hydrocarbonés sortant de ces appareils respectifs soient disposés sensiblement dans le même plan quand ils sont introduits dans la périphérie du courant de produits de combustion ou de gaz contenant de 1'oxygène^qui circule à travers la zone 350. De façon générale, quand une réaction de combustion est utilisée dans la mise en oeuvre de la zone 200, les quantités relatives de combustible et de gaz contenant de l'oxygène qui sont chargées dans la zone 200- peuvent être réglées de manière à fournir environ 50 à 500 % de l'oxygène requis pour une conversion complète du combustible fluide. ' Evidemment, quand la quantité d'oxygène utilisée représente moins de 100 °/o de la quantité stoechiométrique, le produit de combustion résultant contient une quantité faible ou nulle d'oxygène moléculaire. Toutefois, de telles réactions de combustion effectuées avec un mélange riche en combustible remplissent leur rôle principal qui est de fournir de la chaleur pour la conversion du produit de départ atomisé qui est ultérieurement injecté dans ce produit de combustion. Quand la réaction de combustion est effectuée avec un mélange pauvre en combustible, c'est-à-dire avec des concentrations en oxygène dépassant 100 % de la proportion stoechiométrique, les produits gazeux comprennent bien entendu de l'oxygène chauffé n'ayant pas réagi, qui va réagir avec une partie du produit de départ atomisé BAD ORIGINAL 71 05603 15 2080627 qui y est ultérieurement injecté. Se préférence, la concentration en oxygène est maintenue à un niveau compris entre environ 80 et 350 % par rapport à la concentration requise pour une réaction théorique complète avec le combustible flui-5 de. On peut régler la température de la réaction de combustion en réglant le rapport combustible/oxygène ou le dSbit d'introduction du combustible ou bien en introduisant dans la zone de combustion des quantités supplémentaires appropriées d'un gaz inerte tel que COg, Ng, etc. 10 Lors de la préparation finale en vue de l'opération réelle de formation du noir de carbone, on soulignera qu'une exigence supplémentaire relative à la conversion d'un produit de départ hydrocarboné en carbone réside dans l'obtention d'une température de l'environnement supérieure à 15 environ 1316°C , et de préférence supérieure à environ 1649°C, dans la zone de formation du carbone. De cé fait, la chaleur totale dégagée par les réactions de combustion dans la zone 10 des atomiseurs 1000 et la zone 200 (quand cette zone sert de zone de combustion) doit être normalement suffisante nour chauf-20 * fer le mélange de réaction jusqu'à une température supérieure à environ 1316°C. Ceci est particulièrement vrai quand les admissions d'oxygène moléculaire dans le système représentent 100% des exigences en combustible fluide ou moins. Toutefois, quand 1' admission totale en oxygène moléculaire représente plus de 25 100 % de la proportion stoechiométrique par rapport à la quantité totale de combustible fluide admise, il est généralement possible de chauffer'le mélange de réaction à une température sensiblement inférieure à 1316°C, en raison des réactions de combustion, tout en assurant cependant l'obtention finale de 30 cette température minimale par réaction d'une portion du produit de départ liquide atomisée avec cet excès d'oxygène. Le mélange de réaction formé dans la zone 350 de mélange du produit de départ, représentée sur les figures 2 et 3i est donc mis en condition pour la formation de 35 noir de carbone. La seule exigence supplémentaire réside dans la prévision d'une zone fermée de formation de carbone dans laquelle lçs temps de séjour conviendront pour la formation du •noir. A cet effet, on peut décharger le mélange de réaction précité depuis l'extrémité aval 410 de la zone de mélange 350 40 pour l'envoyer dans une zone de réaction appropriée 510 . BAD ORIGINAL 71 05603 16 2080627 Comme représenté sur la figure 2 du dessin, la chambre de réaction 450 communique librement avec 1'extrémité'aval de ladite zone 350. La zone de' réaction 510 doit être généralement non obstruée.et doit habituellement avoir une section transversale 5 supérieure à celle de 1'extrémité - aval 410 de la zone 350 d'injection de la matière de départ. De préférence, l'extrémité amont de la zone -de réaction-510 doit être plusieurs fois plus large, par exemple environ quatre fois plus large, en section transversale., que l1 extrémité "aval 410 de la zone 350 d'injec-10 tion du produit de départ. Il est évident que le temps de séjour désiré qui peut être attribué pour "la formation de carbone dans des conditions de travail connues peut , de ce fait, être contrôlé- grâce à un choix'approprié de la longueur et de la surface en section transversale- de la zone de réaction 510. 15 Bien que le temps de séjour exact dans chaque cas dépende naturellement des conditions réactionnelles particulières et de la qualité de noir de carbone qu'on désire obtenir", ce temps est habituellement compris, dans le procédé selon la présente invention, entre moins d'environ 1 milliseconde et plusieurs 20 secondes, et plus ordinairement entre environ 1 et 100 millisecondes, pour la plupart des qualités de noirs de -carbone ayant un intérêt majeur-. Pour arrêter la réaction de formation de carbone, on a prévu des. ajutages 610 de pulvérisation de li-25 quide, à des emplacements appropriés, dans une zone de refroidissement brusque 550. On a représenté'deux ajutages 610 de ce genre sur la figure 2. En cours d'opération, le liquide de refroidissement à pulvériser, qui est habituellement de l'eau,est envoyé à ces ajutages 610 par des conduits d'admission 620. 30 Etant donné que la réaction de formation de carbore est essentiellement arrêtée par l'opérati-on de refroidissement brusque, le mélange sortant de la zone de refroidissement 550 est constitué par m aérosol chaud de noir de carboœen*suspension dans des sous-produits gazeux. Après sa sortie de la zoixe "550, l'a-35 érosol est soumis aux opérations terminales habituelles comprenant un nouveau refroidissement ainsi que la séparation des particules solides et leur collection, de ]a"manière couramment appliquée dans la technique de fabrication du noir de carbone de four. BAD ORIGINAL 71 05603 17 2080627 Bien que la chambre 4-50 puisse être construite avec des matériaux réfractaires, de la façon habituelle dans la plupart des fours de fabrication du noir de carbone, il est préférable que l'appareil de production de 5 noir de carbone conforme à l'invention soit totalement construit avec des matériaux ayant une grande conauctivité thermique, tels que des métaux, et qu'il comporte des enveloppes réfrigérantes 50, 290, 4-CG, 500 et 60C, afin que, pendant les opérations, un réfrigérant liquide approprié, tel que de l'eau, 10 puisse traverser ces enveloppes grâce à des orifices d'admission et de sortie 130 et 14-0, 500 et 310, 360 et 370, 4-60 et 4-70 et 560 et 570. On va maintenant donner des exemples à titre indicatif et non limitatif de la portée de l'invention. 15 Exemple 1 On utilise un appareil du type représenté sur les figures 2 et 3» Ses dimensions importantes sont les suivantes : 20 Zone 200 Diam. int. de la zone 20 20,65 ras Longueur hors tout (mesurée à partir du centre de la plaque 250) 121,98 mm Longueur (mesurée à partir du centre de •,r l'orifice d'admission 24-0) cr 2p y 96,52 mm Zone 550 Diam. int. de la zone 350 20,65 bmi Longueur hors-tout (bride à bride) 152,4- mm Diamètre de l'orifice 150 6,35 21111 30 Distance entre l'orifice 150 et l'extrémité aval 4-10 ' 38,1 mm Atomiseurs 1000 Diam. int. de la zone 10 9,525 Diamètre de la zone 20 6,35 œi 35 Longueur hors-tout (plaque 60 à orifice 150) 66,04- mm Longueur de la zone 20 . 31?75 Diamètre de l'orifice 90 0,635 eu11 Distance entre l'orifice 90 et l'orifice 150 25,4- mm Distance centre à centre, entre la plaque 60 40 et l'orifice d'admission 160 12,7 s™- BAD ORIGINAL 71 05603 is 2080627 Zone 450 Voir tableau I Zone 550 Longueur hors-tout, bride à bride 152,4- mm Distance entre les ajutages 610 et la bride en.amont 76,2 mm Le tableau I ci-dessous, donne des&aria- bles de traitement concernant chacune d'une série d'opérations de production de noir de carbone et donne également le rendement, la surface spécifique et l'indice des n'oirs résultants. Les opérations 14 et 15 ne sont pas conformes à la présente invention en ce sens que la matière de départ liquide est injectée par une technique classique d'atomisation sous pression dans le courant de gaz contenant de l'oxygène qui circule à travers la zone 350= De ce fait, dans lesdites opérations 14 et 15, les atomiseurs 1000 sont totalement supprimés et sont remplacés par des atomiseurs classiques. Les résultats de ces opérations, quand on les compare aux résultats des opérations 12 et 13, dans lesquelles des noirs de carbone similaires sont produits, soulignent les améliorations relatives au rendement que permet d1 obtenir la mise en oeuvre de la présente invention par comparaison avec la technique classique dr atomisation,, de l'oxygène comme gaz oxydant, du méthane comme combustible fluide et de l'azote comme diluant inerte. introdiiit par les orifices 90, est un goudron résiduel résultant du cycle de craquage catalytique d'une raffinerie de pétrole s et ses caractéristiques sont les suivantes s Dans toutes les opérations, on utilise Le produit de départ liquide, qui est Densité API à 215,6°C (ASTM-D-287) Poids spécifique 15,6/15,60C (ASTîl-D-287) Viscosité cSk, à 54,4°C (ASTK-D-88) Viscosité, cSk à 98,9°G (A3TM-D-88) Teneur en carbone, % en poids Teneur en hydrogène, % en poids Teneur en soufre, % en poids >1,040 1,092 113,30 10,70 90,87 7,40 1,98 BAD ORIGINAL 71-05603 19 2080627 Dans le tableau I ci-après, le rendement en noir de carbone produit dans chacune des opérations est donné en pourcentage d'efficacité du carbone. On détermine ce paramètre en comparant le poids total de carbone introduit dans l'appareil avec le poids du noir de carbone recueilli. Ainsi, la fonction appropriée est exprimée comme suit : Noir de carbone recueilli Efficacité du carbone, % = Quantité totale de carbone introduite (calculée en carbone élémentaire) x 100 BAD ORIGINAL Zone 200 Opé- ■ — ration débit du Débit . Rapport n°. combus- de oxygène/ tible, l'oxygè- combus-m3/h ne * tible . m nr/h 1 ■ 15,3 45,9 150 2 13,5 48,1 180 3 9,2 39,6 213 4 6,6 39,6 300 5 9,9 31,8 160 ■6 13,5 39,6 148 7 13,5 39,6 148 '8 ■ 13,5 39,6 148 9 9,2 39,6 216 10. Néant 42,4 N/A* 11 Né§nt 42,4 N/A* 12 12,4 39,6 160' ■13 . 9,2 39,6 ? 213 . 14 ; 17,7 : 57,5 160 15 18,2 56,6 155 * Non applicable. + Non applicable sous pression TABLEAU I Diluant i5^||. mr/h d Atomiseurs 1000, alimentation totale des deux atomiseurs Débit du combustible m^/h Débit de l'oxygène m^/h Rapport oxygène combustible Colonne cinéti-des gaz de combustion dans la zone 20, kg/cm2 (pression absolue) Débit Colonne du cinéti^e du. produit produit d0 géj)art à travers 1'orifice kg/cm2 (pression absolue) de départ liquide kg/ii O Ul ov o KM 22,1 2,40 9,35 190 1,05 64,80 8,75 22,35 4,25 8,50 100 1,05 64,80 8,75 22,65 8,50 17 100 2,45 77,1 9,8 22,65 4,25 6,8 80 0,98 60,8 7,42 22,65 ' ^,25 13,5 160 1,40 56,2 5,67 22,65. ' 4,25 17 ,200 2,31 ■ 70,7 7,07 22,65 4,25 17 ; 200 ' 2,17 61,2 7,63 22,65 4,25 17 200 1,61 72,5 . 8,96 22,65' 8,50 17 100 2,03 ■ 75,3 ' 8,54 22,65 10,6 1?, 80 2,24 62,6 4,76 22,65 12,45 . 19,8 80 2,66 83,9 9,59 22,65 5,3 17 ■160 1,75 75,3 8,75 22,65. 8,50 17 100 , 2,10 75,3 ' 8,40 22,35 N/A+ N/A+ N/A+ N/A"4* 66,2 8,54 22,35 .. N/A+ N/A+ N/A+ N/A+ 58 8,12 ro o ro o co o Os 71 05603 21 2080627 10 15 20 TAB-lEaU I (suite) Zone de formation de carbone Propriétés du produit Opération n° 450 Diamètre-longueur (iom) Temps de séjour entre les orifices 150 et les ajutages 610 (mi1li s e conde s) Efficacité du carbone, % Surface spécifique m2/g Indi' ce 1 50,8 - 504 2,6 30,5 121 80 2 50,8 - 304 2,6 28,9 124 80 3 50,8 - 304 2,7 25,4 131 80 4 50,8 - 304 3,4 28,0 148 82 5 50,8 - 304 3,7 28,5 156 81,5 6 50,8 - 608 5,5 3o,6 310 76,5 7 50,8 - 608 6 26,2 428 73 8 76,2 - 608 12,8 48,8 124 82 9 76,2 - 608 12,9 46,2 129 82 10 50,8 - 152 2,2 36,1 .137 83,5 11 50,8 - 152 1,8 39,2 126 80 12 50,8 - 304 2,6 51,2 1?8 81 13 50,8 - 608 6,0 47,2 154 80,5 14 25,4 - 1216 2,5 44,0 162 81 15 50,8 - 608 5-,o 39,5 161 78,5 L'aptitude du procédé selon la présente 25 invention à donner de bons résultats dans une gamme étendue de conditions tout en produisant une grande variété de noirs (y compris des qualités en particules exceptionnellement .fines) avec des rendements élevés inattendue a été démontrée par l'exemple précédent. Toutefois, on doit se souvenir que, pour 50 une grande part, dans ces opérations, on n1 a utilisé que des portions préférées des intervalles utiles entiers de la plupart des variables, et la possibilité de mettre en oeuvre la présente invention en utilisant la totalité des intervalles utiles mentionnés ici, et non pas leur portion préférée qu'on a men-35 tionnée à titre illustratif dans des exemples de travail, viendra à l'esprit des techniciens'. Ainsi, par exemple, il est évident qu'on peut utiliser essentiellement n'importe quel hydrocarbure liquide comme matière de départ principale dans le procédé de fabrication de noir de carbone conforme à l'invention, à condition qu'on atomise tout d'abord ce 40 liquide grâce à son injection sensiblement transversale, sous BAD ORIGINAL 71 05603 22 2080627 forme àfun ou plusieurs Jets cohérents et non fragmentés, dans un courant die produit de combustion dont l'énergie cinétique équivaut à une pression d'au moins 0,21 kg/cm2 et que ce liquide soit ensuite injecté sensiblement transversalement dans le courant de produits 5 de combustion et/ou dans le courant contenant de l'oxygène. De même, comme on l'a mentionné précédemment, de nombreuses combinaisons différentes de gaz contenant de l'oxygène et de combustibles fluides peuvent être utilisées dans les opérations de combustion du procédé. 10 Les noirs de carbone pouvant être obtenus par le procédé de la présente invention sont utiles dans de nombreuses applications. Ces applications comprennent bien entendu-les applications classiques bien connues des noirs de carbone en général comme agents de renforcement, comme charges, comme pigments, comme 15 agents stabilisants vis-à-vis de la lumière ultraviolette, etc.. qui sont incorporés aux caoutchoucs, aux matières plastiques, aux peintures^à 1'émail, aux vernis, aux compositions d'encres, etc... En outre, les noirs de carbone de l'invention peuvent être soumis à un post-traitement qui les rend encore plus 20 appropriés pour 1'utilisation finale à laquelle on les destine. Par exemple, ces noirs peuvent être transformés en pellets à l'état mouillé ou à sec, être partiellement oxydés par traitement avec de l'ozone, de l'air, des oxy-acides minéraux et des produits analogues dans des conditions appropriées, graphitisés par trai-25 tement thermique, traités par la vapeur d'eau, broyés sous l'effet d'une énergie fluide ou soumis à d'autres traitements classiques connus dans la technique de production des noirs de carbone. Lorsque le produit de départ liquide n'est pas ion hydrocarbure ou lorsqu'on né désire pas former du noir de carbone, 30 le produit atomisé et/ou vaporisé résultant de la mise en oeuvre de l'invention peut être utilisé de la manière désirée. Par exemple, on peut atomiser ou vaporiser des liquides insecticides conformément su procédé de l'invention et les décharger dans l'atmosphère sous forme d'un nuage. Toutefois, d'autres applications du procédé 35 peuvent parfaitement exiger que le jet vaporisé ou atomisé résultant soit ultérieurement traité ou emprisonné. Il est évident que la description qui précède ne concerne que deux exemples spécifiques des utilisations finales du procédé et de l'appareil selon la présente invention, et qu'il existe d'autres applications qui viendront à l'esprit des techniciens. 4q Comme on le comprendra facilement, on peut également : - BAD ORIGINAL 71 05603 23 2080627 convertir un liauide en aérosol grâce au procédé selon la présente invention en soumettant d'abord ce liquide à une conversion send.-blement complète en vapeur, et ensuite en conduisant le courant gazeux résultant dans une zone de condensation ou de refroidissement 5 dans laquelle la température du courant gazeux est réduite jusqu'à une valeur inférieure au point de rosée du liauide vaporisé. Ce mode de mise en oeuvre spécifique du procédé selon la présente invention est décrit dans l'exemple 2. EXEMPLE 2 10 On utilise un appareil du type représenté sur la fig. 1. Les dimensions importantes de cet appareil sont les suivantes : Diam. int. de la zone 1 15*8 mm Diam. int. de la zone 2 15,8 mm 15 Longueur de la zone 1 (mesurée entre la plaque 5 et les orifices 7) 177,8 mm Longueur de la zone 1 (mesurée entre le point d'admission du gaz oxydant et les orifices 7) 152,4 mm Diam. de chaque orifice 17 (dont 7 sont prévus, à raison d'un au centre d'un cercle de 12,7 mm de rayon à la périphérie duquel sont prévus six autres orifices équidistants) - 1,58 mm Diam. de chaque orifice 7 (dont 4 sont prévus, à des intervalles tous égaux à 90°* à 12,7 mm de l'extrémité aval de l'enveloppe 12) 0,762 mm On va mentionner les réactifs utilisés dans le présent exemple et leur point d'introduction dans la zone de combustion. On utilise un gaz naturel composé principalement de méthane et ayant un pouvoir, calorifique d'environ 9000 kcal/m3, à titre de combustible fluide, et ce méthane est Introduit à une cadence de 28 m^/heure, par l'intermédiaire du conduit d'admission 24, dans la chambre à pression 3 d'où il parvient, après avoir traversé les orifices 17 de la plaque de diffusion 5, dans la zone 1. Le gaz oxydant riche en oxygène est de l'oxygène de qualité industrielle ayant une pureté supérieure à 99$ en oxygène moléculaire, et ce gaz est introduit dans la zone 1 avec un débit de 55 m3/heure à travers l'orifice tangentiel 11. Le mélange de combustion gazeux résultant est allumé dans la zone 1 et donne un produit de combus- 20 25 30 35 40 tion constitué par un mélange gazeux dégageant une chaleur d en-viron 3150 x 10 kcal/heure par m3. La vitesse de déplacement du produit de combustion est accélérée jusqu'à une colonne cinétiaue BAD ORIGINAL 71 05603 24 2080627 correspondant à une pression relative d'environ 1,19 kg/cm2 au cours de son passage dans la zone 2. Ensuite, on injecte à travers les orifices 7, à raison d'environ 226,5 kg/heure, un sol de silice ("Syton-P") fabriaué par Monsanto Corporation et comprenant en-5 viron J0$> en poids dreau et environ 30% en poids d'une silice colloïdale. Le produit résultant sortant par l'orifice d'évacuation 21 circule dans un tronçon de tube où sa température est amenée à une valeur inférieure à environ 204°C et il traverse ensuite un filtre à sac. La silice faisant partie de la matière de départ injectée 10 est recueillie sous forme d'une poudre sèche» Le produit gazeux sortant du filtre à sac est une vapeur claire qui se condense en formant un nuage d'eau lorsqu'elle vient ultérieurement en contact avec l'atmosphère ambiante. BAD ORIGINAL 71 05603 25 2080627 10 REVENDICATIONS 1. Procédé permettant de vaporiser ou d'atomiser un liquide, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste (A) à faire brûler un combustible fluide avec un gaz contenant de l'oxygène, dans une enceinte fermée, (B) à accélérer la vitesse de déplacement du produit de combustion gazeux résultant jusqu'à obtention d'une colonne cinétique correspondant à pression égale ou supérieure à 0,21 kg/em2, et (C) à injecter sensiblement transversalement, dans ce courant accéléré de produit de combustion gazeux, à partir de la périphérie de ce dernier, au moins un jet pénétrant cohérent et non fragmenté de produit de départ liquide, à une cadence suffisante pour obtenir un rapport des vitesses massiques, entre ce courant de produit de combustion gazeux chaaue jet de produit de départ liquide, qui est compris entre environ 15 1:3 et 1:100, ce qui permet de convertir ledit produit liauide en produit vaporisé ou en produit atomisé ou encore en un mélange de produit vaporisé et de produit atomisé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la quantité de gaz contenant de l'oxygène qui est 20 utilisée fournit environ 80 à 350$ de l'oxygène nécessaire pour réagir avec le combustible fluide précité. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé oar le fait qu'on accélère la vitesse du courant de produit de combustion gazeux jusqu'à obtention d'une colonne cinétique correspon- 25 dant à une pression égale ou supérieure à environ 0,35 kg/cm2. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la quantité de chaleur dégagée par la réaction de combustion est d'au moins 180 x 10^ kcal/heure par m3 du volume de la zone de combustion. 30 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait aue la auantité de chaleur dégagée par la réaction de combus-tion est égale ou supérieure à 9000 x 10 kcal/heure par m3 du volume de la zone de combustion. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par 35 le fait que l'accélération du produit de combustion est due au moins en partie au fait qu'on le ,fait circuler à travers une enceinte fermée ayant une section transversale sensiblement réduite par rapport à la section transversale moyenne de ladite zone de combustion. 40 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par 71.05603 26 2080627 le fait que la matière de départ liquide est injectée dans le courant de produit de combustion gazeux à vitesse accélérée, sous forme de plusieurs jets pénétrants non fragmentés. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par 5 le fait que le gaz contenant de l'oxygène est constitué à raison d'au moins 90$ en volume par de l'oxygène moléculaire. 9* Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le produit résultant de l'opération (C) est essentiellement vaporisé et est ultérieurement envoyé dans une zone mainte-10 nue au-dessous du point de rosée de ces vapeurs, ce qui fait que ces dernières se condensent sous une forme atomisée. 10. Procédé de production de noir de carbone, caractérisé par le fait qu'il consiste (A) à former un courant de gaz délimité comprenant des produits de combustion gazeux, de l'oxy-15 gène ou des mélanges de ces constituants, (B) à former au moins un jet contenant le produit de départ atomisé par (a) combustion d'un combustible fluide avec un gaz. contenant de l'oxygène dans une enceinte fermée et par accélération du produit de combustion gazeux résultant jusqu'à obtention d'une colonne cinétique corres-20 pondant à une pression d'au moins environ 0,21 kg/cm2, ce gaz contenant de l'oxygène comprenant au moins 20% en volume d'oxygène moléculaire, et la quantité de ce gaz qui est utilisée étant suffisante pour fournir environ 50 à 500^ de l'oxygène moléculaire requis pour une réaction avec le combustible fluide, et (b) par 25 injection, sensiblement transversalement dans le courant de produit de combustion gazeux accéléré, d'au moins un jet pénétrant cohérent et non fragmenté d'un produit de départ hydrocarboné liquide, à une cadence suffisante pour que le rapport des colonnes cinétiques, entre le courant de produit de- combustion gazeux et 50 chaque jet de produit de départ liquide, soit compris entre environ 1:3 et environ 1:100, (G) à faire passer chaque courant atomisé obtenu dans (B), de façon sensiblement transversale, dans la périphérie du courant gazeux précité de (A), à une cadence et dans des conditions telles que la température du mélange résultant soit 35 égale ou supérieure à environ 13l6°C et que ce mélange se trouve dans des conditions de formation de noir de carbone, et (D) à refroidir brusquement le mélange de réaction résultant, en ion point situé suffisamment en aval du lieu ou l'on effectue l'opération (G) d'injection du produit atomisé pour assurer un temps de séjour 40 suffisant, dans lesdites conditions de formation de carbone, pour BAD ORIGINAL •£!/&$■■? : s-/.": 71 05603 27 2080627 qu'il puisse se former des particules de carbone. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait oue le courant de gaz délimité formé dans (A) est un courant de gaz contenant de l'oxygène, qui renferme au moins 20% 5 en volume d'oxygène. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le courant de gaz délimité formé dans (A) résulte de la combustion d'un combustible fluide avec un gaz contenant de 1'oxygène. 10 13- Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la quantité de gaz contenant de l'oxygène servant à la combustion du combustible fluide fournit environ 30 à 350$ de l'oxygène moléculaire requis pour la combustion complète de ce combustible. 15 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le combustible fluide utilisé comprend du méthane. 15. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le gaz contenant de l'oxygène utilisé en (B) comprend plus d'environ 90$ en volume d'oxygène moléculaire. 20 16. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le combustible fluide utilisé en (B) comprend du méthane. 17. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la vitesse du produit de combustion gazeux prove- 25 nant de l'opération (B) est accélérée jusqu'à obtention d'une colonne cinétique correspondant à une pression supérieure à environ 0*35 kg/cm2. 18. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le produit de départ essentiellement hydrocarboné 30 utilisé est un goudron résiduel provenant d'une raffinerie. 19. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que, dans l'opération (b) le produit de départ liquide est injecté dans le courant de produit de combustion gazeux de manière à faire avec celui-ci un angle compris entre environ 45° 35 en amcnt et environ 95° en aval de ce courant. 20. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que dans l'opération (b), le produit de départ liquide est injecté dans le produit de combustion sous forme de plusieurs jets cohérents et non fragmentés. 40 21. Procédé selon la revendication 10, caractérisé bad original 71 05603 28 2080627 par le fait que la quantité de chaleur dégagée par la réaction 6 de combustion (a) est supérieure à environ 180 x 10 kcal/heure par m3 du volume de la zone de combustion. 22. Procédé selon la revendication 10, caractérisé 5 par le fait que la quantité de chaleur dégagée par la combustion (a) est supérieure à environ 9000 x 10^ kcal/heure par mj> du volume de la zone de combustion„ 23. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le mélange réactionnel résultant, formé au cours 10 de l'opération (C), atteint une température supérieure à 1649°C. "24. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le temps de séjour entre les opérations (c) et (D) est compris entre environ 1 et 100 millisecondes. 25. Procédé selon la revendication 10, caractérisé 15 par le fait qu'il se forme de nombreux courant contenant le produit de départ atomisé au cours de l'opération (B). BAD ORIGINAL