[發明專利]炭黑生成系統

在審

• 申請號: 201680020070.0
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN107709474A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: N·J·哈德曼;R·W·泰勒;R·J·漢森;P·L·約翰遜
• 申請（專利權）人: 巨石材料公司
• 主分類號: C09C1/48
• 分類號: C09C1/48;C09C1/56
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇,李茂家

1.一種封閉的顆粒生成反應器，其包括與包含碳氫化合物注入器的反應器部連接的、含有一組以上的等離子體生成電極的等離子體生成部，所述反應器部的內部尺寸在所述等離子體生成電極的下游減小至少10％，和所述碳氫化合物注入器位于反應器尺寸減小最大的位置或者在所述等離子體生成電極的更遠的下游處。

2.根據權利要求1所述的反應器，其中所述反應器部的內部尺寸在所述等離子體生成電極的下游減小至少20％。

3.根據權利要求1所述的反應器，其中所述反應器部的內部尺寸在所述等離子體生成電極的下游減小至少30％。

4.根據權利要求1所述的反應器，其中所述反應器部的內部尺寸在所述等離子體生成電極的下游減小至少40％。

5.根據權利要求1所述的反應器，其進一步包括與所述反應器連接的熱交換器，與所述熱交換器連接的過濾器，與所述過濾器連接的脫氣設備，與所述脫氣設備連接的造粒機，與所述造粒機連接的粘結劑混合槽，以及與所述造粒機連接的干燥機的一種以上。

6.一種在封閉的顆粒生成反應器中制造炭黑顆粒的方法，其包括在反應器中用等離子體生成電極生成包含至少60體積％氫的等離子體，將所述反應器的內部尺寸在所述等離子體生成電極的下游減小至少10％，在反應器尺寸減小最大的位置或者在所述等離子體生成電極的更遠的下游處注入碳氫化合物以形成炭黑顆粒。

7.根據權利要求6所述的方法，根據權利要求1所述的反應器，其中所述反應器部的內部尺寸在所述等離子體生成電極的下游減小至少20％。

8.根據權利要求6所述的方法，根據權利要求1所述的反應器，其中所述反應器部的內部尺寸在所述等離子體生成電極的下游減小至少30％。

9.根據權利要求6所述的方法，根據權利要求1所述的反應器，其中所述反應器部的內部尺寸在所述等離子體生成電極的下游減小至少40％。

10.根據權利要求6所述的方法，其中將以焦耳計而測量的由所述等離子體產生的至少50％的熱量在500毫秒以下的時間內傳遞至所述碳氫化合物。

11.根據權利要求6所述的方法，其中基于碳顆粒產品的質量，以大于200kg/hr的速度供給所述碳氫化合物。

12.根據權利要求6所述的方法，其中以產物碳的摩爾數對反應物碳的摩爾數而測量的、基于注入所述反應器的碳氫化合物總量的炭黑的產率為大于80％。

13.根據權利要求6所述的方法，其中使注入的所述碳氫化合物裂解使得經由共價鍵原始地化學連接至所述碳氫化合物的至少80摩爾％的氫同原子地鍵合成雙原子氫。

14.根據權利要求6所述的方法，其中在所述反應器中，所述碳氫化合物通過由等離子體產生的熱量而經受至少約1000℃且不超過約3500℃。

15.根據權利要求6所述的方法，其中以每立方米電極生產大于約70噸炭黑的比率消耗所述電極。

16.根據權利要求6所述的方法，其中進一步包括使用約20毫特斯拉至約100毫特斯拉的通過將磁場施加至所述電極而建立的旋轉電弧放電。

17.根據權利要求6所述的方法，其中所述反應器的生產量大于3千噸/年，所述氫的流量為至少500Nm³/hr(標準立方米/小時)，所述碳氫化合物的流量為至少675Nm³/hr。

18.根據權利要求6所述的方法，其中所述碳氫化合物為甲烷、乙烷、或丙烷、或者其混合物。

19.根據權利要求6所述的方法，其中生產的所述炭黑的孔中包含高濃度的可燃氣體，所述可燃氣體隨后通過用非活性氣體置換而除去，從而使所述炭黑在下游設備中安全處理。

20.根據權利要求19所述的方法，其中所述可燃氣體的濃度以干燥基準計大于30體積％。

21.根據權利要求19所述的方法，其中將生產的所述炭黑排放到向上流動的非活性氣體流中，使得所述孔中包含的所述可燃氣體擴散到所述非活性氣體中。

22.根據權利要求19所述的方法，其中利用絕對壓力變化以用非活性氣體置換所述可燃氣體。