JP2004510014A - 炭素含有供給材料を限定されたナノ構造を有する炭素含有材料に転換するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

炭素含有供給材料を転換することによって、カーボンブラックまたは炭素含有化合物を生成するための装置およびプロセスであって、電気エネルギでプラズマガスを生成するステップと、プラズマガスの流れの方向に直径が狭窄しているベンチュリ管を通してプラズマガスを導くステップと、空気力学的力および電磁気力によって作られる一般的な流れ条件下では反応エリア内でプラズマガスへの供給材料の顕著な再循環はない反応エリアへとプラズマガスを導くステップと、反応エリアから反応生成物を回収するステップと、他の反応生成物からカーボンブラックまたは炭素含有化合物を分離するステップとを含む。

Description

【０００１】
【発明の分野】
この発明は、炭素含有供給材料をカーボンブラックまたは他の炭素含有材料、特に、限定されたナノ構造を有するものに転換するためのプロセスおよび装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
９９％を超えるカーボンブラックが現在、不完全燃焼プロセスによって生成されており、最も主要なものは、６０年前に開発された「ファーネス法」である。他のプロセスは、「チャネル法」、「サーマル法」、および「ランプ法」である。これらのすべての産業プロセスは、供給材料または原料の約４０％から６０％を燃焼して必要な熱を生成して残りの供給材料を熱分解することによって特徴付けられる。１００を超える異なる等級のカーボンブラックが現在、商業的な製造業者によって供給されているが、各等級は、特定の適用に向くように計画された異なる仕様および特性を有し、新しい材料の生成は、プロセス化学（化学組成、利用可能なエネルギ）によって制限されている。
【０００３】
年間、約６００万ＭＴ（メートルトン）のカーボンブラックが世界中で生成されている。供給材料として用いられる原料は、低品質原料（タイヤ製造）のためのデカントオイル、熱分解燃料油（ＰＦＯ）、およびコールタールの蒸留物である。カーボンブラックの生成のために用いられる１２００万ＭＴのオイルから結果として生じる汚染排出物は、２２００万ＭＴのＣＯ_２および何百万ＭＴものＳＯ_ＸおよびＮＯ_Ｘである。アセチレンの自己分解は、電池製造で主に用いられる高いカーボンブラックの等級（４００００ＭＴ）を生成させることを可能にする。
【０００４】
主なエネルギ源として電気プラズマをベースにした代替的な技術が、ＤＣ炭素電極プラズマ発生器をもとにして産業規模で開発された。ＰＣＴ／ＮＯ９２／００１９６およびＰＣＴ／ＮＯ９６／００１６７は、このようなプラズマ反応器を開示している。これらの開示によると、水素が主な生成物であり、炭素材料は二次的な生成物である。このプロセスによって商業的な利益をもたらすカーボンブラックが生成され得るという証拠は、示されていない。
【０００５】
ＰＣＴ／ＥＰ９４／００３２１は、ＡＣ電流を電極に与えることによって複合アークを作り出す、３つの電極を備えたプラズマ反応器を開示している。供給材料は、それをアークゾーンに通すことによって、反応器に送られる。この先行技術によると、反応ゾーンであって、ここでは、供給材料は、限定されたナノ構造を有する炭素化合物へと、つまり、カーボンブラックへと転換されるのだが、この反応ゾーンは、アークゾーンのすぐ下に、アークゾーンに隣接して存在する。供給材料は、少なくとも部分的にアークゾーンを通って循環している。このプロセスによって生成されるカーボンブラックは、種々の熱処理によって生成される炭素材料の混合物である。このプロセスによって、異なるカーボンブラック材料の生成が可能となる。
【０００６】
【発明の概要】
したがって、この発明の基礎となる目的は、適切に限定された特性を備えたカーボンブラックを生成し、動作条件およびプロセスパラメータの制御を通して供給材料の高い転換効率および再現性のある生成物の性質を得ることを可能にするプロセスおよび装置を提供することである。
【０００７】
この発明によると、この目的は、請求項内で規定されるプロセスおよび装置によって達成される。さらに、新しいカーボンブラックがこの発明の別の実施例である。この発明の好ましい実施例は、独立請求項内で規定される。この発明の特徴、その追加的な実施例を構成する特徴の組合せまたは副組合せは、以下、具体的な例および図において説明される。
【０００８】
この発明は、適切に限定された特性を備えたカーボンブラックの生成のための動作条件の制御を可能にし、アークゾーンを通しての供給材料およびいずれかの生成物の循環を防ぎ、したがって、適切に限定され、かつ一貫して再現可能な特性を備えたカーボンブラック材料を生成する。特に、ベンチュリ管によって、カーボンブラックが生成される「低温領域」、反応ゾーンでのより効率的な混合および反応温度のより優れた制御が可能となる。
【０００９】
この発明の重要な利点は、事実上すべての炭素含有供給材料を用いることが可能なことである。より具体的には、タイヤ熱分解からのリサイクル油を含んだ、たとえば８０ＢＭＣＩより下の低い燃焼エンタルピーを備えた材料を供給材料として用いることができる。
【００１０】
好ましいプロセスは、以下のステップを含む。すなわち、プラズマガスを電気アークを通して導くことによってプラズマを生成するステップと、ベンチュリ管ゾーンであって、その直径がプラズマガスの流れの方向にスロートに向かって狭窄しているベンチュリ管ゾーンを通してプラズマガスを通すか、または導くステップと、ベンチュリ管のスロートよりもより大きな直径を有する反応ゾーンへとプラズマガスを通すか、または導くステップと、（それがベンチュリ管ゾーンのスロートを通った後に）ベンチュリ管ゾーンの下流の反応ゾーン内のプラズマガスに供給材料を注入するステップと、反応ゾーンから反応生成物を抽出し、カーボンブラックを回収するステップとを含む。ベンチュリ管のスロートおよび／またはベンチュリ管のわずかに上方に、供給材料を注入することもできる。
【００１１】
他の反応生成物から分離されるカーボンブラックは、限定されたナノ構造を有する。このナノ構造の形態およびテクスチャは、動作条件に依存している。
【００１２】
必ずしもプラズマアークを通してでなくてもよいが、プラズマガスが反応器スペースへと注入される。好ましい実施例では、電気アークは、少なくとも３つの電極によって作られる複合アークである。好ましくは、電極はグラファイトベースの電極であり、アークは、十分なＡＣ電源を電極に接続することによって、作られる。電流周波数は、従来の電源を用いたグリッドの周波数（５０−６０Ｈｚ）であり得るか、または、それは、高周波数電力切換えソースを用いてより高くてもよい。周波数の増加は、特に、プラズマガスとして水素を用いるとき、アークの安定性を増大させるために好適であり得る。この場合、電流周波数は、好ましくは、５００Ｈｚから１０ｋＨｚの間に含まれる。
【００１３】
ベンチュリ管は、好ましくは、グラファイトベースの材料から製造され、円錐として形成される。ベンチュリ管の下流側は、好ましくは、エッジとして形成され、したがって、急激に広がるゾーンを形成する。スロートと急激に広がるゾーンとの間のエッジは、プラズマガス体積の急な膨張を引起こす。これは、ベンチュリ管ゾーン出口の上流の区域、特に、プラズマ形成領域、たとえば、アークへの炭素含有材料の逆流（ｂａｃｋ−ｆｌｏｗ）を防ぐための好ましい手段である。広がったゾーンはまた、流れの中で高乱流ゾーンを作り、これが用いられてプラズマの流れと供給材料との間の混合効率が増大され、均質な混合および反応温度のより優れた制御が実現される。
【００１４】
供給材料は、メタン、アセチレン、エチレン、プロピレン、ブタジエンを含むＣ_４−炭化水素、軽油または重油、さらには廃油、および／または、熱分解燃料油（ＰＦＯ）、および炭素を含む他のいずれかの材料を含み得るか、またはそれらから構成され得る。好ましくは、基本的に、酸素または酸素含有材料は、アークまたは反応器へと送られない。分子内で限られた量の酸素を含む、たとえば、酸素／炭素の原子比が最大１／６の供給材料が用いられ得る。
【００１５】
好ましくは、直接アークを通るように、プラズマガスは、電極の上方で軸方向に注入される。プラズマガスそれ自体は、好ましくは、水素、窒素、一酸化炭素、アルゴン、ヘリウム、または他のいずれかの好適な気体、および上述の材料のいずれかの混合物、たとえば、最大５０体積％のＣＯおよび水素の混合物を含み得るか、またはそれらから構成され得る。排出ガスは、プラズマガス成分に加えて、基本的に、水素、メタン、アセチレン、およびエチレンのみを含み、したがって、炭化水素供給材料と比較的無関係である。酸素化合物が用いられると、いくらかのＣＯおよび非常に少量のＣＯ_２が排出ガス中に含まれる。
【００１６】
好ましくは、排出ガスの一部は、プラズマガスとしてリサイクルされ、用いられる。これは、リサイクルされた排出ガスが、基本的に水素および極めて少量の炭化水素のみから構成される場合に、特に有利である。
【００１７】
反応ゾーン内の温度は、プラズマガス流量、電気エネルギ、および供給材料の流量を調整することによって、好ましくは、９００℃と３０００℃との間の範囲内で制御される。
【００１８】
供給材料は、少なくとも１つの注入器、好ましくは、２つから５つの注入器を通して注入される。これらの注入器は、反応ゾーンの周囲で均等に分布するように配置され得る。供給材料の注入は、プラズマガスの流れの中心に向って径方向であってもよく、または実質的な接線および／または軸方向成分を備えて反応ゾーンまたはプラズマガスの流れの外のゾーンへと向かって渦のような流れを生じさせ得る。注入速度は、熱いプラズマガスの流れおよび供給材料の種類に応じて、所望の反応温度に調整される。好ましい範囲は、供給材料中の１ｋｇの炭素当りプラズマガス内で１から１０ｋＷｈである。
【００１９】
プロセスが酸素を用いることなく行なわれる場合、反応生成物は、特に優れた性質を有する。
【００２０】
この発明のプロセスの１つの実施例では、カーボンブラックおよび水素が、有用な生成物として生成される。この発明のプロセスによって、多様な生成物の生成が可能となる。
【００２１】
この発明に従った方法は、好ましくは、プラズマ内で炭素を含む供給材料を限定されたナノ構造を有する炭素化合物に転換するための反応器内で行なわれ、これは、以下を備えたチャンバを含む。すなわち、
（ａ）十分な電力が供給されるときに電極間で電気アークを作り、したがって、アークゾーンを作る、少なくとも２つの電極およびプラズマガス供給部を含む頭部と、
（ｂ）ベンチュリ管部と、
（ｃ）反応チャンバとを含み、この反応チャンバは、少なくとも１つの供給材料注入器を含み、
ベンチュリ管部は、アークゾーンと供給材料注入器との間に配置され、反応チャンバに向って狭窄している。
【００２２】
反応器は、好ましくは円筒形状である。チャンバ自体は、少なくともその内面では、好ましくは、グラファイト含有材料から作られ得る。
【００２３】
この発明に従ったプロセスでナノ構造の炭素材料を生成する場合、反応生成物の構造および質は、プロセスパラメータに完全に依存し、主に、反応温度および滞留時間に依存するが、意外なことには、供給材料とは無関係であることが認識される。これが、メタンまたは廃油さえも用いて、限定されたナノ構造を備える高品質の炭素材料を生成できる理由である。
【００２４】
この発明はまた、新しいカーボンブラックを提供する。このカーボンブラックは、窒素の表面積とＣＴＡＢ表面積との間の（「多孔度」と通常呼ばれる）負の差と、１．９よりも低い、好ましくは１．８よりも低い、特に１．５ｇ／ｃｍ^３と１．９ｇ／ｃｍ^３との間の真比重とを有することによって特徴付けられる。したがって、
Ｎ_２ＳＡ＜ＣＴＡＢ　ＳＡであり、
特に、−２０ｍ^２／ｇ≦Ｎ_２ＳＡ−ＣＴＡＢ　ＳＡ＜０ｍ^２／ｇである。
【００２５】
好ましいカーボンブラックは、５から１００ｍ^２／ｇの、窒素の表面積と、３０から３００ｍｌ／１００ｇのＤＢＰ吸収とを有する。
【００２６】
新しいカーボンブラックには、低密度を有するという利点がある。たとえば、タイヤ応用では、この結果として、カーボンブラックの必要重量の減少および最終的なゴム製品の全重量の減少が得られる。新しいカーボンブラックの別の応用は、乾電池電極内に存在する。
【００２７】
ここでクレームおよび例示されるカーボンブラックの種々の特性は、以下の標準的な手順によって測定される。
【００２８】
窒素の表面積（Ｎ_２ＳＡ）：ＡＳＴＭ　Ｄ３０３７−９３
ＣＴＡＢ　ＳＡ：ＡＳＴＭ　Ｄ３７６５−９２
ＤＰＢ吸収：ＡＳＴＭ　Ｄ２４１４−９３
ＣＤＢＰ吸収：ＡＳＴＭ　Ｄ３４９３
キシレンによる真比重　　　　　ＤＩＮ　１２７９７（１５ｔｏｒｒで２．５ｇのカーボンブラック）
ヨウ素価　　　　　ＡＳＴＭ　Ｄ　１５１０
硫黄含有量：ＡＳＴＭ　Ｄ　１６１９
灰分含有量：ＡＳＴＭ　Ｄ１５０６
ｐＨ：ＡＳＴＭ　Ｄ１５１２
トルエン着色　　　　　ＡＳＴＭ　Ｄ１６１８
この発明のさらなる好ましい特徴および実施例は、以下で図を参照しながら説明される。
【００２９】
図１から図２は、この発明の反応器の好ましい実施例を示す。
［詳細な説明］
図１は、円筒形状の反応器チャンバ２を含む反応器１を示し、内壁はグラファイトから構成される。反応器の頭部３は、上端を規定する。３つの電極８が、頭部３に取付けられ、電源４に接続され、３相ＡＣ電流を提供できる。電流周波数は、ネットワーク周波数（５０から６０Ｈｚ）、またはいずれかのより高い周波数であり得る。反応器チャンバ２の下部は、抜き取り手段５に接続され、ここを通して、反応生成物は反応器から除去される。これらは、標準的な分離手段６、たとえば、サイクロンおよび／またはフィルタに送られ、カーボンブラックは水素および他の反応生成物から分離される。
【００３０】
反応チャンバ２の上部のより詳細な図が、図２で示される。プラズマガス、好ましくは、水素、窒素、一酸化炭素、アルゴン、またはそれらの混合物が、入口７を介して頭部３の中央を通って反応チャンバ２に送られる。プラズマガス流量は、プラズマガスの種類と電力とに応じて、電力におけるｋＷ当り０．００１Ｎｍ^３．ｈ^−１から０．３Ｎｍ^３．ｈ^−１の間に調整された。電源４に接続される（図２では２つが図示される）３つのグラファイト電極８が、頭部３に取付けられる。これらの電極の先端は、十分な電力源が電極に接続されるときに、プラズマガスの存在下で電気複合アークを点火するために十分なほど互いに近接している。結果として、プラズマがアークゾーン９内で生成される。このプラズマの温度は、電極８に供給される電力およびプラズマガスの流れによって制御される。アークゾーンは、任意で、開口部１５を通して制御されてもよい。これによって、反応ゾーンへと流れるプラズマガスの量および／または温度の自動制御が可能となる。
【００３１】
アークゾーン９より下では、グラファイトから作られるベンチュリ管要素１１が反応器１内に配置される。プラズマガスの流れの速度は、ベンチュリ管要素１１の狭窄した経路またはスロート２０を通るときに、増大する。
【００３２】
次に、プラズマガスは、ベンチュリ管要素１１を通った後に反応ゾーン１０に入り、急に膨張する。なぜならば、ベンチュリ管の下端は、鋭いエッジとして形成されており、連続的な、広くなるセクションとして形成されていないためである。ベンチュリ管１１のすぐ下の反応器チャンバ２の壁１２内に配置された注入器１３を通して、供給材料が反応ゾーン１０へと注入される。ベンチュリ管の後の供給材料の注入は、プラズマガスと供給材料との混合に有利である。
【００３３】
好ましくは、供給材料は、２つから５つの注入器１３を通して反応ゾーン１０の中央に向って直接または径方向に注入される。代替的には、供給材料は、より接線方向の様態で注入されて、中央部を外れて、または流れと同じ、または流れと逆のある特定の角度で、反応ゾーン１０に入ってもよい。
【００３４】
制御に必要なエネルギは、反応プロセス、流量、および供給材料の性質に依存し、プラズマガス温度および／またはプラズマガスの流れ、ならびに電源４が電極８に供給する電力によって制御される。
【００３５】
圧力は、好ましくは、気圧よりもわずかに上であって酸素のいかなる漏入も防ぐ。入力エネルギ（プラズマの流れプラス電力）が十分に高い場合、炭素収率は１００％にさえ達し得る。カーボンブラック構造は、少量のアルカリ塩の注入によって縮小され得る。典型的には、急冷ゾーンも用いられ得るが、ここでは、たとえば、メタンまたは他の好適な急冷材料が導入され得る。
【００３６】
炭素含有材料を限定されたナノ構造を備える炭素に転換することに加えて、酸素の注入なしにプロセスを行なう場合、良質の水素も有用な反応生成物である。したがって、この水素も分離され得る。炭素化合物、特にカーボンブラックの生成と水素の生成とが想定される場合、メタンまたは天然ガスが特に魅力的な供給材料である。エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、およびブチレンが、有用な供給材料のさらなる例である。
【００３７】
以下の例では、この発明のさらなる好ましい特徴、特徴の組合せ、および実施例が示される。
【００３８】
例は、図１および図２で示されるように実質的にセットアップされた反応器内で実施された。最大電力が２６３ｋＶＡであって最大６６６Ｈｚの３相電気ソースおよび最大４００Ａの電流範囲を採用するプラズマ電源を用いて、先端が二等辺の頂点にある３つのグラファイト電極に電気を供給した。
【００３９】
例１：
説明された反応器では、窒素流量９Ｎｍ^３．ｈ^−１でプラズマが生成された。プラズマは、電流２００Ａで動作された。炭化水素供給材料として、熱分解燃料油が流量２ｋｇ．ｈ^−１で用いられた。熱分解燃料油（ＰＦＯ）は、０．７５から１バールの圧力下のタンクから０．５バールの圧力のアルゴンキャリアガスとともに反応器へと送られた。注入器は、グラファイト反応器壁に２ｃｍ入ったところに配置された。
【００４０】
形成されたカーボンブラックは、一次および二次フィルタ内で取り除かれた。
例２：
この例では、０．５６Ｎｍ^３．ｈ^−１のエチレンが供給材料として用いられた。用いられたプラズマは、再び、窒素ガス９Ｎｍ^３．ｈ^−１および２００Ａでのプラズマであった。供給材料の注入は、５分のサイクルで行なわれ、２９０ｇのカーボンブラックがフィルタ内で得られた。
【００４１】
例３：
この例では、条件は上述の例と同様であり、３０分間に０．５６Ｎｍ^３／ｈの速度での連続的なエチレン注入が行なわれた。
【００４２】
例４：
この例では、上述の例のプロセス条件に対応するプロセス条件が再び用いられた。この実験では、０．５６Ｎｍ^３．ｈ^−１の速度のエチレンが、１６分間注入された。プラズマガスの流れは、９Ｎｍ^３．ｈ^−１の速度の窒素であった。
【００４３】
例５：
この例では、上述の例のプロセス条件に対応するプロセス条件が再び用いられた。この実験では、０．６Ｎｍ^３．ｈ^−１の速度のメタンが９０分間注入された。プラズマガスの流れは、１２Ｎｍ^３．ｈ^−１の速度および電流２５０Ａでの窒素であった。
【００４４】
例１から例５によるテストから得られたカーボンブラックは、通常の特性に関してテストされた。結果が表１で示される。すべての例では、炭素収率は高かった。それは常に、たとえば、エネルギおよび供給材料の流れを調整することによって、１００％に達することができた。
【００４５】
【表１】

【００４６】
この発明でクレームされる、さらにはクレームされる装置を用いるクレームされる方法を行なうことによって得られるカーボンブラックは、標準のゴム組成ＡＳＴＭ３１９１と、追加で、典型的な電池電極の応用とにおいてテストされた。表２から表６が、これらのテストから結果として得られるデータを示す。
【００４７】
カーボンブラックＩＲＢ♯７、Ｎ−２３４、およびエンサコ（Ｅｎｓａｃｏ）２５０は、標準的なカーボンブラックである。これらの特性が、この発明に従ったカーボンブラックとの比較を可能にするためにも示される。これらは、例Ａから例Ｄとして示されるが、例Ｄは、表１の例１のものと同じカーボンブラックである。例Ａから例Ｃのカーボンブラックは、わずかに異なるプロセス条件で得られた。
【００４８】
【表２】

【００４９】
【表３】

【００５０】
【表４】

【００５１】
【表５】

【００５２】
【表６】

【００５３】
^＊Ｒ２０型電池は、以下の組成を有する。
−　ＭｎＯ２−　５０．７３％
−　ＮＨ４Ｃｌ−　１．９２％
−　カーボンブラック−　１０．７９％
−　ＺｎＯ−　０．６４％
−　ＺｎＣｌ２−　９．２７％
−　Ｈ２Ｏ−　２６．６３％
−　ＨｇＣｌ２−　０．０３％
【図面の簡単な説明】
【図１】クレームされる方法を行なうためにセットアップされる完全な反応器を概略的に示す図である。
【図２】図１の反応器の上部の詳細図である。

Claims (10)

1. 炭素含有供給材料を転換することによってカーボンブラックまたは炭素含有化合物を生成するためのプロセスであって、
   電気エネルギでプラズマガスを生成するステップと、
   プラズマガスの流れの方向に直径が狭窄しているベンチュリ管を通してプラズマガスを導くステップと、
   空気力学的力および電磁気力によって作られる一般的な流れ条件下では、プラズマ発生ゾーンへの供給材料または生成物の顕著な再循環は起こらない反応エリアへとプラズマガスを導くステップと、
   反応エリア内のプラズマガスに供給材料を注入するステップと、
   反応エリアから反応生成物を回収するステップと、
   他の反応生成物からカーボンブラックまたは炭素含有化合物を分離するステップとを含む、プロセス。
2. プラズマガスは、少なくとも３つの電極によって作られる、電気アーク、好ましくは複合アークを通してプラズマガスを導くことによって生成される、請求項１に記載の方法。
3. 以下の特徴のうちの１つ以上を特徴とする請求項１または２に記載の方法であって、前記特徴は、
   （ａ）　プラズマは、グラファイトを含む電極で生成されることと、
   （ｂ）　アークは、ＡＣ電力源を電極に接続することによって作られることと、
   （ｃ）　電流周波数は５０Ｈｚから１０ｋＨｚの間に含まれることと、
   （ｄ）　ベンチュリ管はその内面にグラファイトを含むことと、
   （ｅ）　ベンチュリ管は、階段状円錐形による連続相（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｏｎ ｓｔｅｐｐｅｄ ｃｏｎｅ）として形成されることと、
   （ｆ）　ベンチュリ管スロートから急激に広がる下流端部を有するベンチュリ管が用いられることと、
   （ｇ）　供給材料は、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロピレン、重油、廃油、熱分解燃料油のうちの１つ以上から選択され、供給材料は、キャリアガスとともに、またはキャリアガスを伴わずに、さらには予備加熱とともに、または予備加熱を伴わずに、供給されることと、
   （ｈ）　供給材料は、カーボンブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックグラファイト、コークス、またはいずれかの固体炭素材料のうちの１つ以上から選択されるキャリアガスとともに注入される固体炭素材料であることと、
   （ｉ）　金属触媒、好ましくは、Ｎｉ、ＣＯ、Ｆｅは、供給材料に追加されることと、
   （ｊ）　プラズマガスは、電極の中央の上方で軸方向に注入されてアークゾーン内のアークを直接通ることと、
   （ｋ）　プラズマガスを生成するためのガスは、水素、窒素、アルゴン、一酸化炭素、およびヘリウムのうちの１つ以上を含むか、または１つ以上から成ることと、
   （ｌ）　供給材料は炭化水素であり、反応ゾーン内の温度は９００℃から３０００℃の間にあることと、
   （ｍ）　供給材料は固体炭素であり、反応ゾーン内の温度は３０００℃から５０００℃の間にあることと、
   （ｎ）　プラズマガス流量は、プラズマガスの種類と電力とに依存して、電力におけるｋＷ当り０．００１Ｎｍ^３／ｈから０．３Ｎｍ^３／ｈの間に調整されることと、
   （ｏ）　反応部からの排出ガスの一部は、プラズマガスを生成するためのガスの少なくとも一部としてリサイクルされることと、
   （ｐ）　供給材料は、少なくとも１つの注入器、好ましくは２つから５つの注入器を通して注入されることと、
   （ｑ）　供給材料は、プラズマガスの流れの中央に向って注入されることと、
   （ｒ）　供給材料は、プラズマガスの流れの外ゾーンへと、接線および／または径方向および／または軸方向成分で注入されることと、
   （ｓ）　プロセスは、酸素の不在下で、または少量の酸素の存在下で、好ましくは、酸素／炭素の原子質量比が１／６よりも少ない状態で行なわれることと、
   （ｔ）　プロセスは、構造を縮小させるために追加されるアルカリの存在下で行なわれることと、
   （ｕ）　カーボンブラックと、
   フラーレンと、
   水素と、
   単層のナノチューブと、
   多層のナノチューブとの生成物のうちの１つ以上が回収されることである、請求項１または２に記載の方法。
4. プロセスに関する請求項のうちの１つのプロセスを行なう反応器は、開放系での流れの伝達においては、
   頭部（３）を含み、前記頭部は、
   少なくとも２つの電極（８）と、
   ガス供給部とを含み、十分な電力が供給されると電極間で電気アークを作り、したがって、アークゾーンを作り、そこへと、ガス供給部からのガスが流されてプラズマガスを生成でき、前記反応器はさらに、
   ベンチュリ管形状のチョーク（１１）と、
   反応セクション（１０）と、
   反応部への供給材料ガス注入のための少なくとも１つの供給材料注入器（３）とを含み、ベンチュリ管は反応セクションに向って狭窄する、反応器。
5. 実質的に内部円筒形状を有する、請求項４に記載の反応器。
6. 高温にさらされる表面は、耐熱材料を含むグラファイトからである、請求項４または５に記載の反応器。
7. 高さが１．５ｍから５ｍで、直径が２０ｃｍから１５０ｃｍのチャンバを含む、請求項４、５、または６のいずれかに記載の反応器。
8. 窒素の表面積とＣＴＡＢ表面積との間の負の差と、１．９ｇ／ｃｍ^３よりも少ない、好ましくは、１．５ｇ／ｃｍ^３から１．８ｇ／ｃｍ^３の間の真比重とを有する、カーボンブラック。
9. ５ｍ^２／ｇから１５０ｍ^２／ｇの窒素の表面積と、３０から３００ｍｌ／１００ｇのＤＢＰ吸収とを有する、請求項８に記載のカーボンブラック。
10. 以下の範囲、−２０ｍ^２／ｇ≦Ｎ_２ＳＡ−ＣＴＡＢ　ＳＡ＜０ｍ^２／ｇによって規定される多孔度を有する、請求項８または９に記載のカーボンブラック。