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KR20050026922A - 무수 카본 블랙 펠릿 - Google Patents

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KR20050026922A
KR20050026922A KR1020047017650A KR20047017650A KR20050026922A KR 20050026922 A KR20050026922 A KR 20050026922A KR 1020047017650 A KR1020047017650 A KR 1020047017650A KR 20047017650 A KR20047017650 A KR 20047017650A KR 20050026922 A KR20050026922 A KR 20050026922A
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carbon black
stream
pellets
wet
black smoke
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노먼돈티.
완스브로로버트더블류.
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컨티넨탈 카본 캄파니, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 블랙 펠릿을 고온 카본 블랙 연기와 물리적으로 접촉시킴으로써 습윤 카본 블랙 펠릿을 건조시키는 방법에 관한 것이다.

Description

무수 카본 블랙 펠릿{Drying carbon black pellets}
본 발명은 습윤 카본 블랙 펠릿을 카본 블랙 연기와 물리적으로 접촉시킴으로써 습윤 카본 블랙 펠릿을 건조시키는 방법에 관한 것이다.
보다 특히, 본 발명은, 탄화수소 공급물을 연소시켜 카본 블랙 입자와 가스 생성물을 포함하는 연소 생성물을 형성하는 단계(1), 단계(1)의 연소 생성물을 급냉시켜 카본 블랙 연기를 형성하는 단계(2), 카본 블랙 연기 스트림을 둘 다 700℉ 이상인 스트림(A)과 스트림(B)을 포함하는 2개 이상의 스트림으로 분리시키는 단계(3), 필터의 작동 상한치 이하의 온도에서 주요 필터를 통해 카본 블랙 연기 스트림(A)을 이송시켜 부산물 배기 가스로부터 카본 블랙 입자를 분리시키는 단계(4), 단계(4)로부터의 카본 블랙 입자를 펠릿화 영역으로 이송시키고, 물과 혼합한 다음, 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하는 단계(5) 및 단계(5)의 습윤 펠릿을 700℉ 이상의 온도에 있는 스트림(B)과 접촉시켜 카본 블랙 펠릿을 건조시키는 단계(6)를 포함하는, 무수 카본 블랙 펠릿의 제조방법에 관한 것이다.
통상적인 로(furnace) 카본 블랙 공정은 공정 장치의 표준 순서를 사용한다. 공기와 같은 산소 함유 기체, 천연 가스 또는 연료 오일, 공급원료 오일과 같은 연료 및, 가능하게는, 기타 첨가제를 포함하는 원료를, 공급원료 오일이 열적으로 카본 블랙과 가스 부산물로 전환되는 반응기로 계량한다.
반응은, 통상적으로 반응에 도입된 물을 사용하여 반응 괴상을 2000℉ 이하로 냉각시킴으로써 정지된다. 0.5μ미만의 탄소 입자를 함유하는 생성된 연기 스트림은, 연소 연기 스트림이 필터의 작동 상한치 이하의 온도인, 통상적으로 약 500℉에서 주요 필터, 일반적으로 백 필터(bag filter)에 도입되기 전에, 연기 스트림을 약 1000℉로 냉각시키기 위한 공기 예열기, 오일 예열기 및, 경우에 따라, 냉각 타워 급냉과 같은 기타 장치에 도입되도록 연기 헤더를 포함하는 에너지 절약 장치를 통해 이송된다. 연기 스트림의 온도가 높을수록, 주요 필터의 수명은 단축된다.
주요 필터는 부산물 배기 가스로부터 1차 생성물 카본 블랙을 분리시킨다. 카본 블랙은 질소 표면적이 8m2/gm 내지 300m2/gm이고, DBP 흡수가 50cc/100gm 내지 200cc/100gm인 임의의 생성물일 수 있다. 연소로부터 생성된 배기 가스는 수분 함량이 높고 습식 연소 값이 50BTU/CF 내지 150BTU/CF이다. 때때로, 이들 가스는 연소되며, 열은 카본 블랙 건조기-회전 건조기 및 유동상 건조기에서 증기를 생성하기 위해, 그리고 기타 목적을 위해 보일러에 사용된다. 다수의 공장에서, 생성된 증기는 전기를 생성하도록 설정된 터빈/발생기를 통해 사용된다.
통상적으로, 카본 블랙은 주요 필터로부터 수거되고, 연기 컨베이어 또는 공기 컨베이어를 사용하여, 탱크 속에서 일시적으로 솜털 형태 및 무수 형태로 유지되는 펠릿화 영역으로 이송된다. 이로부터, 이는 물 및 기타 펠릿화 첨가제가 소정량으로 도입되어 카본 블랙과 혼합되는 혼합기로 공급된다. 생성된 혼합물은 직경이 약 1mm이거나 연기 속의 카본 블랙 입자의 크기의 104배인 펠릿으로 기계적으로 형성된다. 물 30중량% 내지 65중량%를 함유하는 이들 습윤 펠릿은, 외부로 공급된 열을 사용하여 물을 제거하는 회전상 또는 유동상 건조기로 도입된다. 증발된 펠릿화 물을 함유하는 가스 스트림이 건조기로부터 방출되어 여과된다.
열은 일반적으로, 연소기 속에서 배기 가스, 천연 가스 또는 연료를 공기와 연소시킴으로써 습윤 펠릿으로부터 물을 제거하기 위한 건조기로 공급된다. 일반적으로, 당해 고온 가스 스트림은 건조기 드럼 주위와 건조기 화실(firebox) 내부에서 순환하고, 방출된 수분을 건조기로부터 제2 필터로 운반하기 위해 스트림의 일부 또는 전체를 사용한다.
건조기로부터 건조된 카본 블랙은, 승강기, 스크류 이송기, 벨트, 기압 이송기, 수직 또는 경사 수하 등과 같은 일련의 장비를 사용하여 벌크 저장 탱크로 이송된다. 생성물은 일반적으로, 건조기로부터 저장소로 이송되는 동안 스크린 및 자석을 통과한다. 저장소로부터, 추가의 이송은 포장의 용이함에 이르는 데 유용하다.
본 발명의 일반적인 목적은 보다 경제적이고 에너지 효율적인 카본 블랙의 제조방법을 제공하는 것이다. 기타 목적들은 이하에 나타난다.
본 발명의 목적은 습윤 카본 블랙 펠릿을 카본 블랙 연기와 물리적으로 접촉시킴으로써 습윤 카본 블랙 펠릿을 건조시킴을 포함하는 방법에 의해 달성될 수 있다. 700℉ 이상의 온도에서 바람직한 카본 블랙 연기는 주요 카본 블랙 연기 필터, 일반적으로 백 필터의 카본 블랙 연기 증기 업스트림(upstream)으로부터 전환된다.
본 발명은, 급냉시킨 연소 생성물을 주요 필터의 업스트림에서 2개의 스트림으로 분리시킴으로써, (1) 보다 적은 카본 블랙 연기가 필터에서의 분리 이전에 냉각되고, (2) 분리된 고온 카본 블랙 연기가 습윤 카본 블랙 펠릿과 접촉하기 때문에, 즉, 카본 블랙 연기로부터 감지할 수 있는 열이 건조 에너지를 대체하기 때문에, 카본 블랙 펠릿 건조기 내의 습윤 카본 블랙 펠릿을 건조시키기 위해 어떠한 외부 에너지도 공급되지 않고, (3) 아래에서 설명하는 바와 같이, 부수적으로 저하된 유지와 함께 장비의 특정 부품의 크기가 소형화되거나 생략될 수 있고, (4) 물의 사용이 감소되는 이점을 갖는다.
헨더슨(Henderson)의 미국 특허 제3,989,473호에는, 건조기에 도입되기 전에 습윤 펠릿의 스크리닝을 용이하게 하기 위해 비교적 소량의 급냉시킨 연기를 사용하는 카본 블랙 가공 시스템이 기재되어 있는데, 당해 참조문헌은 습윤 펠릿 등을 건조시키기 위해 급냉시킨 연기를 사용하는 것에 대해서는 교시하고 있지 않다.
다소 보다 상세하게, 당해 발명은 탄화수소 공급물을 연소시켜 카본 블랙 입자와 가스 생성물을 포함하는 연소 생성물을 형성하는 단계(1), 단계(1)의 연소 생성물을 급냉시켜 카본 블랙 연기를 형성하는 단계(2), 카본 블랙 연기 스트림을 둘 다 700℉ 이상인 스트림(A)과 스트림(B)을 포함하는 2개 이상의 스트림으로 분리시키는 단계(3), 필터의 작동 상한치 이하의 온도에서 주요 필터(바람직하게는, 백 필터)를 통해 카본 블랙 연기 스트림(A)을 이송시켜 부산물 배기 가스로부터 카본 블랙 입자를 분리시키는 단계(4), 단계(4)로부터의 카본 블랙 입자를 펠릿화 영역으로 이송시키고, 물과 혼합한 다음, 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하는 단계(5) 및 건조기 속의 단계(5)의 습윤 펠릿을 700℉ 이상의 온도에 있는 스트림(B)과 접촉시켜 카본 블랙 펠릿을 건조시키는 단계(6)를 포함한다. 연기 속의 카본 블랙 펠릿과 카본 블랙 입자의 분리는 건조기 속의 최소 연기 속도를 조절함으로써 유지된다. 기타의 것들은 동등하며, 스트림(B)에 대한 스트림(A)의 최적 비율은 스트림(B)의 온도에 의존하나, 10:1 내지 1:1000의 범위내에 있을 수 있다. 어떤 경우에는, 스트림(A)이 없을 것이다. 스트림(B)의 온도가 높을수록, 습윤 펠릿을 건조시키는 데 필요한 연기의 용적은 낮아진다.
하나의 양태에 있어서, 본 발명은 연소 생성물을 급냉시켜 약 1200 내지 1700℉의 카본 블랙 연기 유출물을 생성하고, 공기 예열기 속의 유출물을 약 900 내지 1100℉로 냉각시키고, 카본 블랙 연기 스트림을 스트림(A)과 스트림(B)으로 분리시키고, 스트림(A)을 당해 필터의 작동 상한치 이하의 온도에서 주요 필터를 통해 이송하고, 카본 블랙 입자를 주요 필터로부터 펠릿화 영역으로 이송시켜 물과 혼합하고 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하고, 습윤 펠릿을 700℉ 이상의 온도에서 스트림(B)과 접촉시켜 카본 블랙 펠릿을 건조시킴을 포함한다. 건조기로부터의 카본 블랙 연기 유출물은 바람직하게는, 주요 필터로 재순환되어 카본 블랙을 회수하나, 개별적으로 여과될 수 있다.
제2 양태에 있어서, 본 발명은 연소 생성물을 급냉시켜 약 1800 내지 2200℉의 카본 블랙 연기 유출물을 생성하고, 유출물을 공기 예열기의 업스트림에서 약 1300 내지 1700℉로 냉각시키고, 카본 블랙 연기 유출물을 스트림(A)과 스트림(B)으로 분리시키고, 스트림(A)을 공기 예열기에 통과시켜 900 내지 1100℉의 블랙 연기 유출물을 생성하고, 스트림(A)을 당해 필터의 작동 상한치 이하의 온도에서 주요 필터를 통해 이송하고, 카본 블랙 입자를 주요 필터로부터 펠릿화 영역으로 이송시켜 물과 혼합하고 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하고, 습윤 펠릿을 700℉ 이상의 온도에서 스트림(B)과 접촉시켜 카본 블랙 펠릿을 건조시킴을 포함한다. 바람직하게는, 건조 스트림(B)으로부터의 무수 카본 블랙 펠릿의 분리가 유지된다. 스트림(B)을 공기 예열기의 업스트림에서 재순환시켜 블랙 연기 유출물을 1800 내지 2200℉에서 1300 내지 1700℉로 냉각시킨다. 이는 추가로 장치의 소형화를 허용한다.
제3 양태에 있어서, 본 발명은 연소 생성물을 급냉시켜 약 1800 내지 2200℉의 카본 블랙 연기 유출물을 생성하고, 블랙 연기 유출물을 스트림(A)과 스트림(B)으로 분리시키고, 스트림(A)을 공기 예열기에 통과시켜 900 내지 1100℉의 블랙 연기 유출물을 생성하고, 스트림(A)을 당해 필터의 작동 상한치 이하의 온도에서 주요 필터를 통해 이송하고, 카본 블랙 입자를 주요 필터로부터 펠릿화 영역으로 이송시켜 물과 혼합하고 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하고, 습윤 펠릿을 약 1000 내지 2200℉의 온도에서 냉각되지 않은 스트림(B)과 접촉시킴을 포함한다. 무수 카본 블랙 펠릿을 무수 가스 스트림(B)으로부터 분리시킨다. 스트림(B)을 공기 예열기의 업스트림에서 재순환시켜 블랙 연기 유출물 스트림(A)을 1800 내지 2200℉에서 1300 내지 1700℉로 냉각시킨다. 이는 추가로 제2 양태로부터의 장치의 소형화를 가능하게 한다.
제4 양태에 있어서, 본 발명은 연소 생성물을 급냉시켜 약 1200 내지 1700℉의 카본 블랙 연기 유출물을 생성하고, 유출물을 공기 예열기 속에서 약 900 내지 1100℉로 냉각시키고, 카본 블랙 연기 스트림을 주요 필터의 작동 상한치 이하의 온도에서 주요 필터를 통해 이송하고, 카본 블랙 입자를 주요 필터로부터 펠릿화 영역으로 이송시켜 물과 혼합하고 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하고, 습윤 펠릿을 주요 필터의 작동 상한치 이상의 온도에서 사실상 모든 카본 블랙 연기와 접촉시켜 카본 블랙 연기를 주요 필터에 통과시키기 전에 카본 블랙 펠릿을 건조시킴을 포함한다.
제1 양태에 있어서, 연기 스트림은 연소 공기 예열기의 출구와 입구 사이의 연기 헤더로부터 주요 필터로 전환하며, 이는 여전히 매우 고온이다. 전환된 연기 스트림은 당해 지점으로부터 건조기 드럼 또는 유체상 건조기의 카본 블랙 출구 말단으로 직접 연결되어 있다. 그러나, 이는 또한 건조기의 카본 블랙 입구 말단일 수도 있다. 우선적으로, 연기 스트림을 이동시키기 위해 사용되는 파이프는 열 손실을 방지하기 위해 효과적으로 단열된다. 건조기에서, 연기 스트림은 건조기에 직접 도입되거나 이를 통해 도입되고, 카본 블랙 펠릿 상을 통과하거나 이를 통해 통과하고, 수분을 제거하고, 펠릿을 건조시킨다. 건조 장치가 유동상 건조기인 경우, 당해 장치는 고정되어 있으며, 유동화 매질은 연기 스트림이다. 무수 카본 블랙은 일반적으로 1중량% 미만의 물을 함유한다.
무수 카본 블랙은 표준 이송 기술을 통해 표준 저장 및/또는 패키징된다.
연기 스트림은 건조기의 카본 블랙 입구 말단으로부터 이송되거나, 이는 팬과 같은 수단을 사용하여 건조기의 카본 블랙 출구 말단이 될 수 있고, 주요 필터 입구로 되돌려 보내진다. 주요 필터에서, 카본 블랙 및 배기 가스는 표준 방식대로 분리된다. 우선적으로, 카본 블랙 펠릿 건조기로부터 주요 필터로 연기 스트림을 이송시키는 라인은 열 손실을 방지하기 위해 효과적으로 단열된다. 펠릿 건조기로 연기를 도입하기 전에 그릿(grit)을 제거하기 위해 사이클론 분리기와 같은 일부 카본 블랙/도관 가스 분리가 사용될 수 있다.
당해 신규한 건조안에서, 건조 연소기가 더 이상 필요하지 않은데, 이는 배기 가스, 천연 가스 또는 기타 연료가 더 이상 건조를 위해 열을 제공하도록 연소되지 않기 때문이다. 연기 스트림이 단지 건조기의 내부를 통과할 때 건조기 화실(또는 건조기 주변의 덮개) 또한 더 이상 필요하지 않다. 주요 필터가 본 발명에 이르러 이러한 목적으로 기능하기 때문에, 건조기 배기 필터도 또한 더 이상 필요하지 않다. 이는 공장의 배기 장치에 대한 필요성을 제거한다. 건조기는 더 이상 외부에서 가열되지 않으며, 우선적으로 단열을 필요로 할 것이다. 즉, 건조는 외부 열의 실질적인 부재하에 수행된다.
카본 블랙 연소 생성물을 급냉시키기 위해 보다 적은 물이 사용되며, 따라서, 전체 물 소모량이 감소된다. 공장 장비가 보다 적기 때문에, 유지 비용이 보다 적게 든다. 건조기 드럼 수명은 이것이 고온으로 연소되지 않기 때문에 연장되며, 드럼 내의 열은 이의 전체 길이를 따라 보다 균일하다.
건조기에 열을 공급하기 위해 연소중인 천연 가스 또는 연료 오일 또는 기타 구입한 연료가 표준인 경우, 이는 더 이상 필요하지 않으며 이는 곧 작업 비용의 절감으로 직접적으로 이어진다. 배기 가스가 일반적으로 건조기에 열을 공급하기 위해 연소되는 경우, 이는 더 이상 필요하지 않으며, 배기 가스는 증기 및/또는 전기 발생과 같은 기타 목적을 위해 전환될 수 있다. 건조용 배기 가스는 일반적으로 생성된 전체 배기 가스의 15% 내지 20%와 동등하다.
건조의 조절은 종래의 수단으로 성취될 수 있다. 우선적으로, 건조기를 통해 전환된 연기 스트림의 총량은 건조기의 출구에서 연기 스트림 위에서 건조기로부터 팬으로 연기를 운반하는 라인에서 나비모양 밸브를 사용하여 조절된다. 목적하는 분리는 건조기 내에 필요한 열 및 건조기로부터의 카본 블랙상 방출 온도에 의해 결정된다. 당해 양태에서, 스트림(B)에 대한 스트림(A)의 비율은 바람직하게는 약 10:1 내지 1:1000이다. 습윤 펠릿으로부터 물을 구동하기 위해 열을 제공할 필요가 있는 연기 스트림의 일부는 건조기를 통과하며, 나머지는 주요 필터로 직접 보내진다.
연기 건조안의 작업으로부터의 통상의 건조기 열 균형을 이하에 나타낸다. 값은 8시간의 이동에 걸쳐서 시간마다 측정한 값의 평균치이다.
연기 스트림
건조기내의 온도, ℉ 730
건조기 외부의 온도, ℉ 355
주요 백 필터 입구 온도, ℉ 450
카본 블랙 상
출구 온도, ℉ 365
건조기 드럼 압력
입구, 물의 인치 -1.7
출구, 물의 인치 -2.1
연기 건조 방식을 사용하여 생성된 카본 블랙의 품질은 산업 품질 표준에 상당하는 것일 수 있다. 카본 블랙 펠릿이 분류되지 않은 카본 블랙 입자를 함유하는 고온 유체와 직접 접촉하여 건조시킴을 감안한 경우, 이는 다소 놀라운 일이다. 생성물 온도는 용이하게 조절되며, 당해 가공품의 수분 함량은 당해 연기 건조 방식을 사용하여 생성된 모든 생성물에 대해 균일하게 낮다. 당해 공정은 장치 변형을 위해 교정될 수 있다. 미세물질을 제거하기 위한 펠릿 스트림의 후처리는 당해 특허출원의 범위내에 있다.
결합제를 사용하지 않고 생성된 건조기 출구로부터의 통상적인 생성물 품질을 이하에 나타낸다. 2개의 등급의 예를 나타낸다. 나머지는 펠릿 품질과 유사하였다.
등급: N-339 N-330
NSA, m2/gm 91 76
DBP, cc/100gm 117 105
수분, % 0.3 0.6
5' 미세물질, % 3.2 1.6
20" 미세물질, % 4.6 2.7
크기 분포, %
10메쉬 1.8 1.7
18메쉬 27.3 44.3
35메쉬 44.0 38.2
60메쉬 21.6 12.9
120메쉬 3.8 1.6
팬 1.5 1.2
분쇄 강도 평균, gms 23 28
제2 양태에서, 연기 스트림은 1차 반응기의 출구와 공기 예열기 사이의 공기 예열에 앞서 전환된다. 전환된 연기 스트림은 바람직하게는 습윤 카본 펠릿 건조기로부터의 가스 유출물을 사용하여 약 1300 내지 1700℉로 냉각된 후, 양태 1에서와 같이 습윤 펠릿 건조기로 이송된다. 당해 양태에서, 스트림(B)에 대한 스트림(A)의 비율은 바람직하게는 2:1 내지 1:10이다.
양태 2의 방법은 양태 1의 방법의 이점을 모두 갖는다. 양태 2의 습윤 카본 블랙 펠릿을 건조시키기 위해 사용된 연기 스트림은 1300 내지 1700℉ 대 900 내지 1100℉이므로, 양태 2는 습윤 펠릿으로부터 물을 제거하기 위해 양태 1의 연기 스트림의 용적의 단지 2/3 내지 4/5만을 필요로 한다.
따라서, 신규한 장치에 있어서, 습윤 펠릿 건조기는 보다 작을 수 있다.
요약 표는 1200℉ 예열에서 1000MSCFH 공기를 사용하여 N339를 생성하면서, 2400℉로 가정된 반응기 예비급냉 온도를 갖는 데이터가 생성된 모델을 제공한다. 각각의 컬럼은 표시한 바와 같이 상이한 조건을 갖는 경우를 나타낸다. 최초의 경우는 비교할 목적의 양태 1의 예보이다. 다음의 3개의 반복 경우는, 건조기 드럼 열효율이 90%인 공기 예열기 및 건조기 드럼에 대한 1400, 1450 및 1600℉에서의 급냉 T이다. 당해 표 및 이하의 표의 대쉬는 왼쪽의 값과 동일함을 의미한다.
양태 1 2 2
예비급냉 T, ℉ 2400 - - - - - -
1차 급냉 T, ℉ 1400 1912 1977 2173 1870 1934 2126
공기 전체 MSCFH 1000 - - - - - -
예열기 입구 T, ℉ 1400 1400 1450 1600 1400 1450 1600
건조기 cb 중량% 물 50% - - - - - -
건조기로의 습윤 블랙 T 150 - - - - - -
건조기에서 외부로의 무수 블랙 T 350 - - - - - -
건조기에서 외부로의 연기 T, ℉ 400 - - - - - -
건조기 열효율 90% - - - 100% - -
cb 반응기로의 NG MSCFH 74.6 - - - - - -
제조#/시간 11493 - - - - - -
외부의 공기 예열기 연기 T, ℉ 976 969 1015 1151 974 1020 1156
폐가스 백 필터 용적, MSCFH 2220 2166 2156 2125 2191 2182 2150
건조기 드럼에의 MSCFH 1177 904 871 787 838 808 733
양태 1에 대한 이의 분획 1.000 0.736 0.708 0.641 0.682 0.657 0.596
건조기 드럼에의 %물 34.1% 33.1% 32.0% 28.8% 33.8% 32.7% 29.5%
습윤 폐가스 망 가열 값, BTU/scf 60.4 63.9 64.2 65.1 63.1 63.4 64.4
제1 급냉 gpm 44.6 18.9 16.1 8.2 20.8 18.0 10.0
냉각 타워 급냉 gpm 7.4 28.0 29.9 34.8 29 30 35
첨가된 펠릿화 물 gpm 23.0 23.0 23.0 23.0 23.0 23.0 23.0
총 급냉 및 건조기 물 gpm 75.0 69.9 69.0 66.0 72.3 71.4 68.4
폐가스 CO2 MSCFH 47 - - - - - -
CO 152 - - - - - -
C2H2 11.4 - - - - - -
CH4 4.5 - - - - - -
H2 253 - - - - - -
H20 967 914 904 873 939 929 898
N2 785 - - - - - -
총 MSCFH 2220 2166 2156 2125 2191 2182 2150
최후의 3개의 경우는 100% 열 건조기 드럼 효율이며, 이는 열 손실을 무시할 수 있는 이점을 나타낸다. 이들 수행에서 스트림(B)에 대한 스트림(A)의 비율은 약 2:3 내지 1:6의 범위내에 있다.
양태 3의 방법은 양태 2의 방법의 이점을 모두 갖는다. 양태 3의 습윤 카본 펠릿을 건조시키기 위해 사용되는 연기 스트림이 1800 내지 2200℉에 있기 때문에, 양태 3은 단지 습윤 펠릿으로부터 물을 제거하기 위해 양태 2의 연기 스트림의 용적의 70%를 필요로 한다. 당해 양태에서, 스트림(B)에 대한 스트림(A)의 비율은 바람직하게는 4:1 내지 1:10이다.
요약 표는 1200℉ 공기 예열에서 1000MSCFH 공기를 사용하여 N339를 생성하면서, 2400℉의 반응기 예비급냉 온도를 갖는 데이터가 생성된 모델을 제공한다. 최초의 경우는 비교할 목적의 양태 1의 예보이다.
양태 1 3 3
예비급냉 T, ℉ 2400 - - - - - -
1차 급냉 T, ℉ 1400 1912 1977 2173 1870 1934 2126
공기 전체 MSCFH 1000 - - - - - -
예열기 입구 T, ℉ 1400 1400 1450 1600 1400 1450 1600
건조기 cb 중량% 물 50% - - - - - -
건조기로의 습윤 블랙 T 150 - - - - - -
건조기에서 외부로의 무수 블랙 T 350 - - - - - -
건조기에서 외부로의 연기 T 400 - - - - - -
건조기 열효율 90% - - - 100% - -
cb 반응기로의 02 MSCFH 0.0 - - - - - -
cb 반응기로의 NG MSCFH 74.6
제조#/시간 11493 - - - - - -
외부의 공기 예열기 연기 T, ℉ 976 969 1015 1151 974 1020 1156
폐가스 백 필터 용적, MSCFH 2220 2166 2156 2125 2191 2182 2150
건조기 드럼에의 MSCFH 1177 668 649 601 637 620 574
양태 1에 대한 이의 분획 1.000 0.543 0.528 0.489 0.518 0.504 0.467
건조기 드럼에의 %물 34.1% 33.1% 32.0% 28.8% 33.8% 32.7% 29.5%
습윤 폐가스 망 가열 값, BTU/scf 60.4 63.9 64.2 65.1 63.1 63.4 64.4
제1 급냉 gpm 44.6 18.9 16.1 8.2 20.8 18.0 10.0
냉각 타워 급냉 gpm 7.4 28.0 29.9 34.8 29 30 35
첨가된 펠릿화 물 gpm 23.0 23.0 23.0 23.0 23.0 23.0 23.0
총 급냉 및 건조기 물 gpm 75.0 69.9 69.0 66.0 72.3 71.4 68.4
폐가스 CO2 MSCFH 47 - - - - - -
CO 152 - - - - - -
C2H2 11.4 - - - - - -
CH4 4.5 - - - - - -
H2 253 - - - - - -
H20 967 914 904 873 939 929 898
N2 785 - - - - - -
총 MSCFH 2220 2166 2156 2125 2191 2182 2150
이들 수행에서 스트림(B)에 대한 스트림(A)의 비율은 약 2:3 내지 1:6의 범위내에 있다.
장치의 관점에서, 본 발명은 탄화수소 공급물을 연소시켜 카본 블랙 로 내에 카본 블랙 입자와 가스 생성물을 포함하는 연소 생성물을 형성하고, 연소 생성물을 급냉시켜 카본 블랙 연기를 생성하고, 최초에 공기 예열기, 이후에 오일 예열기를 포함하는 열 교환 영역 내에서 카본 블랙 연기의 적어도 일부를 냉각시킨 다음, 냉각된 카본 블랙 연기를 주요 필터를 통해 부산물 배기 가스로부터 분리된 카본 블랙 입자로 이송시키고, 카본 블랙 입자를 펠릿화 영역으로 이송시키고, 물과 혼합하고, 펠릿화하여 펠릿 건조기 내의 습윤 카본 블랙 펠릿과 주요 필터의 공정 업스트림으로부터 전환된 카본 블랙 연기를 물리적으로 접촉시키는 습윤 카본 블랙 펠릿을 형성함을 포함한다. 위에서 설명한 바와 같이, 습윤 펠릿을 건조시키기 위해 사용된 카본 블랙 연기는 카본 블랙 급냉기와 공기 예열기 사이 또는 오일 예열기와 주요 필터 사이의 카본 블랙 연기 스트림으로부터 전환될 수 있으며, 이는 주요 필터의 적당한 위치 업스트림에서 당해 공정으로 반송되거나 개별적으로 여과될 수 있다.

Claims (17)

  1. 습윤 카본 블랙 펠릿을 카본 블랙 연기와 물리적으로 접촉시킴을 포함하는 습윤 카본 블랙 펠릿의 건조방법.
  2. 제1항에 있어서, 카본 블랙 연기의 온도가 700℉ 이상인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 습윤 카본 블랙 펠릿이 외부 열의 부재하에 실질적으로 건조되는 방법.
  4. 탄화수소 공급물을 연소시켜 카본 블랙 입자와 가스 생성물을 포함하는 연소 생성물을 형성하는 단계(1), 단계(1)의 연소 생성물을 급냉시켜 카본 블랙 연기를 형성하는 단계(2), 카본 블랙 연기 스트림을 둘 다 700℉ 이상인 스트림(A)과 스트림(B)을 포함하는 2개 이상의 스트림으로 분리시키는 단계(3), 필터의 작동 상한치 이하의 온도에서 주요 필터를 통해 카본 블랙 연기 스트림(A)을 이송시켜 부산물 배기 가스로부터 카본 블랙 입자를 분리시키는 단계(4), 단계(4)로부터의 카본 블랙 입자를 펠릿화 영역으로 이송시키고, 물과 혼합한 다음, 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하는 단계(5) 및 단계(5)의 습윤 펠릿을 700℉ 이상의 온도에 있는 스트림(B)과 접촉시켜 카본 블랙 펠릿을 건조시키는 단계(6)를 포함하는, 무수 카본 블랙 펠릿의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 습윤 카본 블랙 펠릿이 외부 열의 부재하에 실질적으로 건조되는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 스트림(B)에 대한 스트림(A)의 비율이 10:1 내지 1:1000인 방법.
  7. 제4항에 있어서, 연소 생성물을 급냉시켜 약 1300 내지 1500℉의 카본 블랙 연기 유출물을 생성하고, 공기 예열기에서 약 900 내지 1100℉로 냉각시킨 다음, 스트림(A)과 스트림(B)으로 분리시키는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 습윤 카본 펠릿 건조기로부터의 카본 블랙 연기 유출물을 주요 카본 블랙 연기 필터로 재순환시키는 방법.
  9. 제4항에 있어서, 연소 생성물을 급냉시켜 약 1800 내지 2200℉의 카본 블랙 연기 유출물을 생성하고, 공기 예열기의 업스트림에서 스트림(A)과 스트림(B)으로 분리시키는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 습윤 카본 펠릿 건조기로부터의 카본 블랙 연기 유출물을 공기 예열기의 업스트림으로 재순환시켜 급냉시킨 블랙 연기 유출물을 냉각시키는 방법.
  11. 탄화수소 공급물을 연소시켜 카본 블랙 입자와 가스 생성물을 포함하는 연소 생성물을 형성하고, 연소 생성물을 급냉시켜 약 1200 내지 1700℉의 카본 블랙 연기 유출물을 생성시킨 다음, 공기 예열기 속의 유출물을 약 900 내지 1100℉로 냉각시키고, 카본 블랙 연기 스트림을 스트림(A)과 스트림(B)으로 분리시킨 다음, 스트림(A)을 주요 필터에서 여과하기 위해 적당한 온도로 냉각시킨 다음, 카본 블랙 입자를 주요 필터로부터 펠릿화 영역으로 이송시켜 물과 혼합하고 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하고, 건조기 속의 습윤 펠릿을 700℉ 이상의 온도에서 스트림(B)과 접촉시켜 카본 블랙 펠릿을 건조시킴을 포함하는, 무수 카본 블랙 펠릿의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 습윤 카본 펠릿 건조기로부터의 카본 블랙 연기 유출물이 주요 카본 블랙 연기 필터로 재순환되는 방법.
  13. 탄화수소 공급물을 연소시켜 카본 블랙 입자와 가스 생성물을 포함하는 연소 생성물을 형성하고, 연소 생성물을 급냉시켜 약 1800 내지 2200℉의 카본 블랙 연기 유출물을 생성시킨 다음, 카본 블랙 연기 유출물을 공기 예열기의 업스트림에서 스트림(A)과 스트림(B)으로 분리시킨 다음, 스트림(A)을 공기 예열기로 통과시켜 900 내지 1100℉의 블랙 연기 유출물을 생성하고, 스트림(A)을 주요 필터에서 여과하기 위해 적당한 온도로 냉각시킨 다음, 카본 블랙 입자를 주요 필터로부터 펠릿화 영역으로 이송시켜 물과 혼합하고 펠릿화하여 습윤 펠릿을 형성하고, 습윤 펠릿 건조기 속의 습윤 펠릿을 700℉ 이상의 온도에서 스트림(B)과 접촉시켜 카본 블랙 펠릿을 건조시킴을 포함하는, 무수 카본 블랙 펠릿의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 약 1800 내지 2200℉의 급냉시킨 카본 블랙 연기 유출물을 공기 예열기의 업스트림에서 약 1300 내지 1700℉로 냉각시키고, 공기 예열기의 업스트림에서 스트림(A)과 스트림(B)으로 분리시키는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 습윤 카본 펠릿 건조기로부터의 카본 블랙 연기 유출물을 공기 예열기의 업스트림으로 재순환시켜 블랙 연기 유출물을 약 1300 내지 1700℉로 냉각시키는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 1800 내지 2200℉의 온도에서 급냉시킨 연소 생성물이 습윤 카본 펠릿과 접촉하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 습윤 카본 펠릿 건조기로부터의 카본 블랙 연기 유출물을 공기 예열기의 업스트림으로 재순환시켜 급냉시킨 블랙 유출물을 약 1300 내지 1700℉로 냉각시키는 방법.
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