DD204099A5

DD204099A5 - Herstellung von furnace-russen

Info

Publication number: DD204099A5
Application number: DD82239723A
Authority: DD
Inventors: Frank R Williams; Ronald C Hurst
Original assignee: Cabot Corp
Priority date: 1981-05-15
Filing date: 1982-05-10
Publication date: 1983-11-16
Also published as: JPS57195162A; IT8221238A0; JPH0210186B2; IE821159L; CA1165537A; DK156961C; RO84588B; DE3217766C2; BR8202777A; DE3217766A1; NZ200535A; IE52570B1; NL186864B; PT74871A; IL65640A; YU43261B; CS273307B2; PT74871B; FR2505857A1; NL8201016A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Furnace-Verfahren zur Herstellung von Russ durch unvollstaendige Verbrennung von kohlenwasserstoffhaltigem Einsatzmaterial, bei dem die gewonnenen Russe entweder groessere spezifische Oberflaechen als die normalerweise aus diesen Einsatzmaterialien hergestellten Russe besitzen oder aber wirtschaftlicher hergestellt werden. Die nach diesem Verfahren hergestellten Russe eignen sich zum Einsatz fuer saemtliche typischen Anwendungsarten wie Gummi, Kunststoffe, Tinten und dergleichen.

Description

2*3 Q 7 9 ^ 7 Berlin, 10. 11. 1982

O Ό I L· O / ^ ^ _{G 09} Q/233 723

60 449 12 Verfahren zur Herstellung von Furnace-Rußen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Fumace-Rußen, die in vielfacher Einsicht wichtige Verwendung .finden, et-wa als Füllstoffe, Verstärkungsmittel, Pigmente und dergleichen» Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Furnace-Verfahren, das sich entweder -zur Herstellung von Rußen mit größerer als'der normalen spezifischen Oberfläche oder aber zur wirtschaftlicheren Herstellung von Standard-Rußen eignet.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Allgemein betrachtet ist das Verfahren zur Herstellung der Ruße ein Furnace-Verfahren, bei dem ein Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial in einer geschlossenen Umwandlungszone bei einer Temperatur oberhalb von 1255,37 K unter Bildung von Ruß gecrackt und/oder unvollständig verbrannt wird. Der in den aus der Umwandlungszone austretenden Gasen enthaltene Ruß wird' dann gekühlt und unter Einsatz geeigneter, in der Fachwelt üblicher Mittel gesammelt.

Aus der. US-Re 28 974 ist ein schritt- oder stufenweise durchgeführtes Verfahren zur Herstellung von Ruß bekannt. für das .hier eine Modifizierung vorgeschlagen wird.

Sin solches mehrstufiges Verfahren umfaßt eine zunächst hergestellte primäre Verbrennungszone, in der ein Strom heißer, gasförmiger Verbrennungsprodukte gebildet 'wird,

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23 9 7 2 3 7

eine zweite oder Übergangszone, in der flüssiges Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial in Porm kompakter Ströme oder unzerteilter Strahlen im wesentlichen quer, in den Strom der Verbrennungsgase eingespritzt wird, sowie eine dritte Zone, in der der Ruß gebildet wird, bevor die Reaktion durch Abschrecken beendet wird* Dia Modifizierung des Mehrstufenverfahren besteht darin, daß ein aus der Gruppe Calcium, Barium, und Strontium ausgewählter Stoff in elementarer oder' chemisch gebundener Porm zugesetzt wird· Bei dem vorliegenden- Verfahren, das in Stufen oder Zonen durchgeführt wird, ist es wesentlich, daß der zugesetzte Stoff an einer Stelle eingebracht wird, die nicht weiter stromabwärts liegt als die Stelle, an der das Sinsatzmaterial in die Übergangszone eingespritzt wird« Wenngleich gemäß dem Stand der Technik, etwa nach den US-PS 3 408 und 3 413 093? die Verwendung ähnlicher Stoffe in. einem Verfahren zur Ruß-Herstellung bekannt ist, so wird doch gemäß, diesem. Stand der Technik, die Notwendigkeit betont, diese Stoffe in.die Reaktionszone hineinzubringen. Diese liegt jenseits der Stelle, an der das Einsatzmaterial in dem vorliegenden Verfahren eingeblasen wird, und entspricht der dritten Stufe des Verfahrens·

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die spezifische. Oberfläche von Rußen zu verbessern und das" Verfahren: zur· Herstellung von Rußen durch gesteigerten. Umsatz wirtschaftlicher zu gestalten.

6ο 449 12

Darlegung des Wesens der Erfindung;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Fumace-Rußen bereitzustellen, bei dem die Einführungsstelle des betreffenden Zusatzstoffes me Ca, Ba₉ Sr variiert wird«

Wie aus dem folgenden zu entnehmen ist, wurde gefunden, daß zu einer erfolgreichen Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung der betreffende Stoff vor der Reaktionszone zugesetzt werden muß*

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein verbessertes Verfahren für eine wirtschaftlichere Herstellung von Haß, wie sie an einem gesteigerten Durchsatz gemessen wird.

Vorrangiger Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von Rußen, die eine hö.here spezifische Oberfläche besitzen als solche, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in Abwesenheit der vorgenommenen Verbesserungen hergestellt werden*

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein verbessertes Fumace-Verfahren zur Herstellung von Rußen, die für eine Verwendung auf den üblichen Anwendungsgebieten, beispielsweise für Gummi, Kunststoffe, Tinten, Leitfähigkeitszwecke und dergleichen, geeignet sind»

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Die zuzusetzende Menge des Stoffes hängt von vielen Paktoren ab· So können beispielsweise die Art des gewünschten Bußes, die Durchsatzgeschwindigkeit, der spezielle zugesetzte Stoff und andere Größen die zuzusetzende Menge des Stoffes beeinflussen» Es wurde gefunden, daß die Wirkung des zugesetzten Stoffes mit zunehmender Menge größer wird, bis ein Gipfelpunkt erreicht ist, von dein an ein weiterer Zusatz des Stoffes unwirtschaftlich ist.. Auf alle Fälle muß eine hinreichende Menge- des Stoffes zugesetzt werden, um das Verfahren so zu steuern, daß entweder Buße mit höherer spezifischer Oberfläche als normal, erzeugt Yjerden oder daß Büß wirtschaftlicher, gemessen am gesteigerten. !Durchsatz, hergestellt wird· Aufgrund einer Reihe von "Versuchen, die im folgenden beschrieben werden, wurde festgestellt, daß die bevorzugte zuzusetzende Menge pro Liter des bei dem Buß-Yerfahren, in: den. Strom, eingebrachten Einsatzmaterials im Bereich von 0,0026 bis 0,0264 mol liegt.

Nach dem Abschrecken der Reaktion wird der Ruß mittels einer beliebigen herkömmlichen in der Industrie wohlbekannten Verfahrensweise gesammelt, beispielsweise allein durch Schlauchfilter oder durch kombinierten Einsatz von Zyklonabscheidern und Schlauchfiltern. Gegebenenfalls kann der gesammelte Ruß dann in üblicherweise pelletisiert werden.

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Rußen mit hoher spezifischer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehende Arbeitsweise befolgt. Ein Ruß lieferndes flüssiges Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial wird im wesentlichen quer' in einen vorher gebildeten, abwärts gerichteten Strom heißer Verbrennungsgase mit einer mittleren Lineargeschwindigkeit von mindestens 152,40 m/s eingespritzt. Das Einsatzmaterial wird quer in Form unzerteilter Strahlen vom Umfang her in den Strom der Verbrennungsgase in solcher Weise eingeblasen, daß eine Durchdringung erfolgt und damit eine Koks-Bildung an

den Wandungen der Kohlenstoff-Bildungszone des Reaktors vermieden wird. In diesem Fall ist das Einsatzmaterial jedoch entweder in einen vorher gebildeten Strom heißer gasförmiger Verbrennungsprodukte, der einen gründlich mit diesen vermischtes Zusatzstoff enthält, oder ge-

meinsam mit dem Zusatzstoff einzuspritzen. Das Vorhandensein des an der richtigen Stelle eingespritzten Zusatzstoffes ist, wie sehen im Vorstehenden erwähnt, von entscheidender Bedeutung für die erfolgreiche Arbeitsweise des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

0 Es ist dieses Merkmal, das die Durchführung des hier sonst beschriebenen Verfahrens in solcher Weise ermöglicht, daß Ruße mit größerer Oberfläche oder Standard-Produkte auf wirtschaftlicherem Wege erhalten werden.

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Zur Erzeugung der für die Herstellung der Ruße gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzten heißen Verbrennungsgase werden in einer geeigneten Verbrennungskammer ein flüssiger oder gasförmiger Brennstoff und ein Strom eines geeigneten Oxidationsmittels wie Luft, Sauerstoff, Sauerstoff-Luft-Gemische und dergleichen zur Umsetzung gebracht. Zu den Brennstoffen, die zur Verwendung für die Reaktion mit dem strömenden Oxidationsmittel in der Verbrennungskammer zur Erzeugung der heißen Verbrennungsgase geeignet sind, zählen sämtliche leicht brennbaren Gas-, Dampf- oder Flüssigkeitsströme, etwa von Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid, Methan, Acetylen, Alkoholen und Kerosin- Allgemein bevorzugt wird jedoch die Verwendung solcher Brennstoffe mit einem-

hohen Anteil an kohlenstoffhaltigen Bestandteilen und insbesondere von Kohlenwasserstoffen. Beispielsweise sind methanreiche: Gasströme wie Erdgas und modifiziertes oder angereichertes Erdgas ausgezeichnete Brennstoffe, aber auch andere, hohe Kohlenwasserstoff-Mengen enthaltende Ströme wie verschiedene gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe und Raffinerie-Nebenprodukte, darunter Ethan, Propan, Butan- und Pentan-Fraktionen, Heizöle und dergleichen. Unter Primärverbrennung wird hier die in der ersten Stufe des mehrstufigen Verfahrens verbrauchte Menge Oxidationsmittel im Verhältnis zu derjenigen Menge an Oxidationsmittel bezeichnet, die theoretisch zur vollständigen Verbrennung des in der ersten Stufe eingesetzten Kohlenwasserstoffs zu Kohlenstoffdioxid und Wasser erforderlich ist. Auf diese Weise wird ein mit hoher Lineargeschwindigkeit fließender Strom heißer Verbrennungsgase erzeugt. Weiterhin wurde gefunden, daß ein Druckunterschied zwischen der Verbrennungskammer und der Reaktionskammer von mindestens 6,9 kPa (1,0 psi) und vorzugsweise etwa 10,3 bis

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69 kPa (1,5 bis 10 psi) zweckmäßig ist. unter diesen Bedingungen wird ein Strom gasförmiger Verbrennungsprodukte erzeugt, der genügend Energie besitzt, um ein Ruß lieferndes, flüssiges kohlenwasserstoffhaltiges Einsatzmaterial in die gewünschten Ruß-Produkte umzuwandeln. Der erhaltene, aus der primären Verbrennungszone austretende Gasstrom erreicht eine Temperatur von mindestens etwa 15 88,71 K, wobei die besonders bevorzugten Temperaturen mindestens oberhalb von etwa 19 22,04 K

liegen. Die heißen Verbrennungsgase werden in Abwärtsrichtung mit hoher Lineargeschwindigkeit vorwärtsgetrieben, die noch dadurch beschleunigt wird, daß die Verbrennungsgase in eine eingeschlossene Übergangsstufe mit kleinerem Durchmesser geleitet werden, die gegebe-

nenfalls verjüngt oder eingeschnürt sein kann, etwa mittels einer üblichen Venturi-Verengung. Es ist diese Stelle in dem Verfahren, als zweite Stufe bezeichnet, an der das Einsatzmaterial unter Energieaufwand in den Strom der heißen Verbrennungsgase eingespritzt wird.

Inr einzelnen-' wird 'in¹"· die " zweite "'Stuf e , in der die Verbrennungsgase sich mit hoher Geschwindigkeit fortbewegen und ein gaskinetischer Druck von mehr als mindestens 6,9 kPa (1,0 psi) herrscht, ein geeignetes, Ruß lieferndes flüssiges Kohlenwasserstoff-Einsatzmatarial unter hinreichend . hohem Druck in die· ·-Verbrennungsgase eingespritzt, um die gewünschte Durchdringung zu erreichen und dadurch einen hohen Grad ' de-r Vermischung und Scherwirkung der heißen Verbrennungsgase und des flüssigen ' Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials sicherzustellen. Aufgrund dieser Umgebung wird das flüssige Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial rasch zersetzt und.in hohen Ausbeuten in Ruß umgewandelt. Geeignet für die hier

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S-

angegebene Verwendung als Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterialien, die sich unter den Reaktionsbedingungen leicht verflüchtigen lassen, sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe wie Acetylen, Olefine wie Ethylen, Propylen und Butylen, Aromaten wie Benzol, Toluol und Xylol, bestimmte gesättigte Kohlenwasserstoffe und verdampfte Kohlenwasserstoffe wie Kerosine, Naphthaline, Terpene, Ethylen-Teere, aromatische Raffinationsöle (aromatic cycle stocks) und dergleichen. Das flüssige Einsatzma-

terial wird im wesentlichen quer vom äußeren-oder inneren Umfang des Stromes der heißen Verbrennungsgase her oder von beiden Seiten in Form einer Vielzahl dünner unzerteilter Strahlen eingespritzt, die gut in die inneren Bereiche oder den Kern des Verbrennungsgasstroms

eindringen, jedoch nicht so weit, daß entgegengerichtete Strahlen aufeinanderprallen. Bei der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung kann das Kohlen-Vasserstoff-Einsatzmaterial leicht in Form unzerteilter Flüssigkeitsströme eingebracht werden, indem das flüs-

sige Einsatzmaterial durch eine Vielzahl von Öffnungen mit einem Durchmesser im Bereich von 0,25 bis 3,81 mm (0,01 bis 0,15 inch), vorzugsweise von 0,51 bis 1,52 mm (0,02 bis 0,06' inch) unter einem Einspritzdruck eingepreßt wird, der ausreicht, um die gewünschte Eindring-

25 tiefe herbeizuführen.

Die dritte Stufe des mehrstufigen Verfahrens besteht darin, eine Reaktionszone zu schaffen, in der die Verweilzeit hinreichend groß ist, so daß die Reaktion der Ruß-Bildung stattfinden kann, bevor die Reaktion durch Abschrecken beendet wird. In jedem Fall hängt die Verweilzeit von speziellen Verfahrensbedingungen und von der speziellen zu erzeugenden Ruß-Art ab. Nachdem die

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Ruß-Bildungsreaktion für die Dauer der gewünschten Zeitspanne abgelaufen ist, wird die Reaktion dadurch beendet, daß unter Benutzung mindestens eines Satzes Sprühdüsen eine Abschreckflüssigkeit, etwa Wasser, aufgesprüht wird. Die heißen Abgase, in denen die Ruß-Produkte suspendiert enthalten sind, werden dann stromabwärts weitergeleitet, wo die Schritte des Kühlens, Abtrennens und Sammelns des Rußes in üblicher Weise durchgeführt werden. Beispielsweise wird die Abtrennung des Rußes aus dem Gas-Strom in einfacher Weise durch übliche Vorrichtungen wie einen Abscheider, einen Zyklon-Abscheider, ein Schlauchfilter oder Kombinationen aus diesen erreicht.

Wie bereits erwähnt führt die praktische Durchführung

des vorstehend Verfahrens entweder zur Erzeugung von Furnace-Rußen mit höherer spezifischer Oberfläche als normal oder zur Erzeugung von Standard-Rußen mit höheren Durchsatzraten, wenn in einem wesentlichen Verfahrensschritt der Zusatzstoff hinzugefügt wird. Es wird

nochmals besonders hervorgehoben, daß es nicht einfach das zusätzliche Einbringen des betreffenden Stoffes in das Verfahren ist, das die gewünschten Wirkungen zeitigt, sondern daß vielmehr der Ort entscheidend ist, an dem dieser Stoff bei dem Verfahren in den Strom einge-

bracht wird. Das heißt speziell, daß der Zusatzstoff in den Strom des Verfahrens an einem Ort eingeführt werden muß, der nicht weiter stromabwärts liegt als die Stelle, an der das Einsatzmaterial in den Verbrennungsgasstrom eingespritzt wird. Es wird bevorzugt, den Zusatzstoff durch dieselben Öffnungen einzubringen, die für das Einführen einer Quelle für Kalium, ein wohlbekanntes Mittel zur Steuerung von Verfahren zur Ruß-Herstellung , vorgesehen sind, oder durch die Öffnungen für das

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/iÖ

Einführen des Einsatzmaterials. Weiterhin gilt, daß die angestrebten Verbesserungen der spezifischen Oberfläche oder des Durchsatzes nicht erzielt werden, wenn der Zusatzstoff in die dritte Zone oder Reaktionskammer eingebracht wird und nicht in den primären Verbrennungsgasstrom. In den Ausführungsbeispielen wird der gesteigerte Durchsatz durch die betreffenden Vierte der Einsatzrate des in ein gegebenes Verfahren zur Herstellung einer gegebenen Ruß-Qualität eingespeisten Einsatzmaterials bezeichnet.

Zur Bestimmung der analytischen und physikalischen Eigenschaften der mittels des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Ruße werden die nachstehend aufgeführten Prüfverfahren benutzt.

Spezifische Oberfläche durch lod-Ädsorption

Die spezifische Oberfläche von Ruß aufgrund der Iod-Adsorption wird nach der folgenden Arbeitsweise bestimmt und in der Einheit m²/g angegeben. Eine Ruß-Probe wird in einen Porzellan-Tiegel der Größe 0, ausgestattet mit einem lose aufliegenden Deckel, der das Entweichen von Gasen zuläßt, gegeben, und während einer Zeitspanne von 7 min bei einer Temperatur von 1199,82 K von flüchtigen Stoffen befreit oder kalziniert, Tiegel und Inhalt werden dann in einem Exsiccator abgekühlt, und anschlie-

ßend wird die obere Schicht des kalzinierten Rußes bis zu einer Tiefe von etwa 6,35 mm entfernt und verworfen. Von dem^! in dem Tiegel verbliebenen Ruß wird eine passend bemessene- Probe mit einer Genauigkeit innerhalb 0,1 mg eingewogen und in eine Öl-Probeflasche mit einem 0 .Volumen von 118,29 cm³ überführt. Es wurde gefunden, daß für Ruße mit einer erwarteten spezifischen Oberflä-

j 4, \λ j J < £

ehe im Bereich von 300 bis 750 m²/g eine geeignete Proben-Einwaage bei 0,1 g liegt, während für Ruße mit einer spezifischen Oberfläche oberhalb von 750 m²/g eine Proben-Einwaage von 0,05 g angemessen ist. In die die -Ruß-Probe enthaltende Flasche werden 40 ml einer 0,0473 N Iod-Lösung hineingegeben. Die Flasche wird verschlossen und dann samt Inhalt 10 min mit einer Geschwindigkeit von 120 bis 260/min Hin-und-Kerbewegungen geschüttelt. Die erhaltene Lösung wird unmittelbar an-

schließend mit einer Geschwindigkeit von 1200 bis 2000 üpm zentrifugiert, bis sie klar geworden ist, was gewöhnlich 1 bis 3 min dauert. Unmittelbar nach dem Zentrifugieren wird ein aliquoter Anteil von 25 ml der Iod-Lösung nach Zusatz einiger Tropfen einer 1-proz.

Stärke-Lösung als Endpunkt-Indikator mit einer 0,0349 N Natriumthiosulfat-Lösung titriert, bis ein Tropfen der Natriumthiosulfat-Lösung die blaue Farbe zum Verschwinden bringt. Als Blindprobe werden 40 ml der 0,0473 N Iod-Lösung in der gleichen Weise wie für die die Ruß-

0 Probe enthaltende Lösung angegeben geschüttelt, zentrifugiert und titriert. Die spezifische Oberfläche auf der Basis der lod-Adsorption, ausgedrückt in m²/g,.wird nach der folgenden Formel berechnet

Spez. Ober fläche =

in der B den Titrationsverbrauch der Blindprobe und T den Titrationsverbrauch- der zu untersuchenden Probe bezeichnen.

DBP-Zahl

Die DBP-Zahl, d.h. die Dibutylphthälat-Adsorptionszahl wird nach dem Prüfverfahren gemäß ASTM D 2414-76 be-51 irnmt.

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s/Z

Farbkraft

Die Farbkraft einer Ruß-Probe im Vergleich zu einem Industrie-Farbkraft-Standard-Ruß wird nach dem Prüfverfahren gemäß ASTM D 3265-76a bestimmt.

pH-Wert des Rußes

In einen passenden Erlenmeyer-Kolben werden eine 5 g-Probe Ruß und 50 ml destilliertes Wasser gegeben. Das Ruß-Wasser-Gemisch wird auf einer elektrischen Heizplatte zum Sieden erhitzt und etwa 10 min am schwachen

Sieden gehalten, so daß ein Eindampfen zur Trockne verhindert wird. Die Mischung wird auf Raumtemperatur abgekühlt, und danach wird ihr pH mit Hilfe eines mit einer Glas-Elektrode und einer Kalomel-Elektrode ausgestatteten pH-Meters mit einer Genauigkeit von

+ 0,05 pH-Einheiten gemessen. Vor der pH-Bestimmung des Rußes wird das pH-Meter gegen zwei Pufferlösung geeicht, von denen die eine einen pH 4,0 und die andere einen pH 7,0 besitzt.

Iod-Adsorptionszahl

0 Die Iod-Adsorptionszahl wird nach dem Prüfverfahren aemäß ASTM D 1510-70 bestimmt.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, die jedoch keine Beschränkung bedeuten, sondern Fachleute weitere mögliche Ausführungsformen erkennen lassen.

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-/3

Beispiele 1 bis 13

Bei der folgenden Versuchsreihe, die die als Beispiele 1 bis 13 bezeichneten Versuche umfaßt, wird eine geeignete Reaktionsapparatur verwendet, die mit Vorrichtungen zur Einspeisung von ein Verbrennungsgas erzeugenden Ausgangsstoffen, d.h. einem Brennstoff und einem Oxidationsmittel, entweder als getrennte Ströme oder als gasförmige Reaktionsprodukte einer Vorverbrennung, in die primäre Reaktionszone, Vorrichtungen zur Einspei-

sung sowohl des Ruß liefernden, kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzmaterials als auch der stromabwärts in die Apparatur einzuleitenden Verbrennungsgase sowie Vorrichtungen zum Einbringen des Zusatzstoffes in die Verbrennungsgase ausgerüstet ist. Die Apparatur kann aus

jedem geeigneten Material wie Metall hergestellt werden und entweder mit feuerfester Isolierung versehen oder von einer Kühlvorrichtung für eine umlaufende Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, umgeben sein. Zusätzlich ist die Apparatur mit Vorrichtungen zur Aufzeichnung von

Drücken und Temperaturen, Vorrichtungen' zum Abschrecken der Ruß-Bildungsreaktion wie Sprühdüsen, Vorrichtungen zum Kühlen des Ruß-Produkts und Vorrichtungen zum Abtrennen und Isolieren des Rußes von ,anderen, unerwünschten Nebenprodukten ausgerüstet.

Im einzelnen wird bei der hier verwendeten Apparatur die erste Stufe so betrieben, daß vor dem Einspritzen des Einsatzmaterials eine im wesentlichen vollständige Vorverbrennung erzielt wird. Als geeigneter Brenner wird ein geschlossenes Reaktionsgefäß mit einem Durch-

0 messer von 5 08 mm auf einer Länge von 108 0 mm eingesetzt, das sich dann allmählich über die nächste Länge von 2 60 mm auf einen Durchmesser von 40 6 mm veriünat.

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Mit der ersten Zone oder dem Brennerabschnitt verbunden ist eine zweite Zone, als Übergangszone bezeichnet, die einen Durchmesser von 135 mm und eine Länge von 279 mm besitzt. Dies ist die Zone, in die das flüssige Einsatzmaterial in Form unzerteilter Ströme durch beliebig viele Öffnungen eingespritzt wird. Das Einsatzmaterial wird unter Bedingungen eingespritzt, die ausreichen, einen angemessenen Grad des Eindringens in den Verbrennungsgasstrom sicherzustellen, so daß dadurch Probleme

der Koks-Bildung in dem Reaktor vermieden werden. Der dabei gebildete heiße Gasstrom tritt dann ein in eine dritte Zone, als Reaktionszone bezeichnet, in der der Ruß gebildet wird. Diese Zone erstreckt sich bis zu der Stelle, an der die Reaktion abgeschreckt wird. Im vor-

liegenden Fall weist die Reaktionszone einen Durchmesser von 152 mm und eine Länge von 1219 mm auf. In den Versuchen dieser Reihe,, bei denen der Zusatzstoff in den primären Verbrennungsgasstrom eingebracht wird, liegt die Stelle der Zufuhr des Zusatzstoffes entweder

in Form der Auslaßöffnung einer Sonde in einer Entfernung von 1219 mm stromaufwärts von der Stelle, an der das Einsatzmaterial eingespritzt wird, oder an der Stelle der Einspeisung des Einsatzmaterials. Zu Vergleichszwecken wurden Versuche durchgeführt, bei denen

der in den Reaktorabschnitt eingebrachte Zusatzstoff mittels einer Sonde zugeführt wurde, deren, Auslaßöffnung sich an einer Stelle in einer Entfernung von 22 9 mm stromabwärts von der Stelle befand, an der das Einsatzmaterial eingespritzt wurde.

Das in dieser Versuchsreihe verwendete Erdgas besitzt die folgende Zusammensetzung:

239723

^Cl CO,

"3

iso-C_/

η -C.

1,90 94,51 0,53 2,52 0,38 0 ,07 0 ,008.

Im übrigen sind zur vollständigen Verbrennung von 1 m³ 10 (unter Standardbedingungen)' des Erdgases 9,56 m³ Luft (unter Standardbedingungen) erforderlich'.

Das in sämtlichen Versuchen, ausgenommen die Beispiele 10 und 13, verwendete Einsatzmaterial ist Exxon R, ein Brennstoff mit den folgenden Kennzahlen: 15 H

C S N H/C-Verhältnis API-Dichte bei 288,71 K

Spez. Gewicht bei 288,71 K Viskosität bei 327,59 K bei 3 7 2,04 K

BMCI

ASDhalten-Gehalt

7,96	Gew.-%
88,9	Gew.-%
2,7	Gew.-%
0,12	Gew.-%
1,07 _ η Q ... ν ι ~>	* )
1,08	(ASTM D 2 87)
597	Saybolt-Sekunden
69,8	Saybolt-Sekundan
125	(ASTM D 88) )
3,5	Gew.-%. . '

API = American Petroleum Institute, New York; BMCI = Bureau of Mines Correlation Index

Als Einsatzmaterial in den Beispielen 10 und 13 wurde 3 0 Exxon Oil R, ein Brennstoff mit den folgenden Kennzahlen, verwendet:

239723 7

/!6

API-Dichte bei 288,71 K Spez. Gewicht bei 288,71 K Viskosität bei 327,59 K bei 372,04 K

BMCI Asphalten-Gehalt

8,13 Gew.-l

88,8 Gew.-%

2,6 Gew.-% - 0,2

1,078

Saybolt-Sekunden

7,6 Saybolt-Sekunden 123

2,9 Gew.-%.

10 Weitere Einzelheiten in bezug auf das Verfahren der vorliegenden Erfindung und die daraus erhaltenen Produkte gemäß den Beispielen 1 bis 13 sind in den folgenden Tabellen I und II aufgeführt. In sämtlichen Beispielen 1 bis 13 wird das Einsatzmaterial durch 6

15 Öldüsen eingespritzt, von denen jede einen Durchmesser von 0,4064 mm besitzt.

39723 7

Tabelle I

Beispiel Nr. 12 3

Einsatzmaterial:

Einsatzgeschw., ml/s 57,7 69,6 60,7 überdruck kPa 3723 5378 399 9 Vorheiztemp. K 4 44 439 451 Verbrennungsluft:

(Standardbed.) m³/s 0,624 0,624 0,621 Erdgas:

(Standardbed.) m³/s ' 0,0712 0,0712 0,0712 Calciumacetat/Öl

mol/1 - 0,0062 0,0071 Ort (relativ zum Ort des Einspritzens des Einsatzmat.) des Einbringens des Zu-

satzstoffes ) m des Abschreckens m Absehrecktemp. K 2 0 Verbrennung:

—	,37	-1	,2192	+0,2286
1		1	,37	1,37
811	/2	811		811
119	,2	119	,9	119 ,4
60	54	,6	58 ,7

Primär-V. %

Gesamt-V. % Sauerstoff-Überschuß (Standardbed.) m³/s 0,03 9 3 0,0393 0,03 93

2 5 Verbrennungsluft:

Sauerstoff-Gehalt

Vol.-% 25,7 25,7 . 25,7 Vorheiztemp. K 661 661 668

0 ) - bedeutet stromaufwärts im Brenner,

4- bedeutet stromabwärts im Ofen (Furnace) , 0 bedeutet an der Steile, an der das Einsatzmaterial eingeblasen wird.

23 97 23

Tabelle I - Fortsetzung

	37	8	4	Beispiel Nr.	5	71	6	1
	4					5585
Einsatzmaterial:		1	57,7		57,8	439	,4	12
Einsatzgeschw., ml/s			23		3585
Überdruck kPa			47		4 47	0		60
Vorheiztemp.. K
Verbrennungsluft:			0,624		0,621	0	,62
(Standardbed.) m³/s
Erdgas:			0,071		0,0712	0	,07	92
(Standardbed.) m³/s	Einspritzens des Einsatzmat	6		2
Calciumacetat/Öl	des Einbrinaens des Zu		0,007		0,0075		,00
mol/1	satzstoffes . ) m		5
Ort (relativ zum Ort des	des Abschreckens m	.)			-1
	Abschrecktemp. K				1
	Verbrennuna:	-r,,219		+0,2286	811	,21
	Primär-V. %	1,37	2	1,37		,37	93
	Gesamt-V. %	11		811 .	119
Sauerstoff-Überschuß				54
(Standardbed.) »m³/s .	19 ,9		119,4		,4
Verbrennungsluft:	60,6		60,3	0
Sauerstoff-Gehalt
Vol.-%	0 ,03 9		0,0393		,03
Vorheizterno. K		3		25
				664
	25,7		25,7		,1
	61		664

3 0 ) - bedeutet stromaufwärts im Brenner,

+ bedeutet stromabwärts im Ofen (Furnace), 0 bedeutet an der Stelle, an der das Einsatzmaterial eingeblasen wird.

239723 7 "~

Tabelle I - Fortsetzung

Beispiel Nr. 7 8 9

Einsatzmaterial:	35	des	8	5	8 ,0	37	5	7,5	71,9
Einsatzgeschw., ml/s	4	satzmat		8	5	4	2	3	5792
Überdruck kPa		Zu-	1	3	g		4	7	433
Vorheiztemp. K
Verbrennungsluft:					0,624			0,624	0,624
(Standardbed.) m³/s
Erdgas:			0,0712			0 ,0712	0,0712
(Standardbed.) m³/s
Calciumacetat/Öl		-			0 ,0075	0,0060
mol/1
Ort (relativ zum Ort	.	)
Einspritzens des Ein
des Einbringens des		—			0	0
* satzstoffes ) m		1,37	8		1,37	1,37
des Abschreckens m	1	1		1	1	811
Äbschreckterrro. K			1
Verbrennung:	1	8,3		1	8,3	118,3
Primär-V. %	5	9,7		6	0	53,4
Gesamt-V. %
Sauerstoff-Überschuß

(Standardbed.) m³/s 0,0393 0,0393 0,0393 25 Verbrennungsluft:

Sauerstoff-Gehalt

Vol.-% 25 ,7 25 ,7 25 ,7 Vorheiztemp. K 655 655 655

3 0 ) - bedeutet stromaufwärts im Brenner,

+ bedeutet stromabwärts im Ofen (Furnace), 0 bedeutet an der Stelle, an der das Einsatzmateria' eingeblasen wird.

239723

-2Z-

Tabelle I - Fortsetzung

Beispiel Nr. 10

Einsatzmaterial:	57,2	-1,2192'	57,9
Einsatzgeschw., ml/s	3723	1,37	3758
Überdruck kPa	450	1083	447
Vorheiztemp. K
Verbrennungsluft:	0,622	120 ,8	0,630
(Standardbed.) m³/s		61,6
Erdgas:	0,0712		0,0722
(Standardbed.) m³/s		0 ,03 93
Calciumacetat/Öl	0,0150		0 ,0037
mol/1
Ort (relativ zum Ort des	Einspritzens des Einsatzmat.)	25,7
	des Einbrinaens des Zu-	666
* satzstoffes ) m		0
des Abschreckens m	1,37
Abschrecktemü. K	103 3
Verbrennung:
P'rimär-V. . %	117,1
Gesamt-V. %	59,7
Sauerstoff-Überschuß
(Standardbed.) m³/s	0,0393
Verbrennungsluft:
Sauerstoff-Gehalt
Vol.-%	25,7
Vo'rheiztemu. K	664^

3 0 ) - bedeutet stromaufwärts im Brenner,

+ bedeutet stromabwärts im Ofen (Furnace), 0 bedeutet an der Stelle, an der das Einsatzmateriai eingeblasen wird.

9 7 23 7

Tabelle I - Fortsetzung

Einsatzmaterial: Einsatzgeschw., ml/s überdruck kPa Vorheiztemp. K Verbrennungsluft: (Standardbed.) m³/s Erdgas:

(Standardbed.) m³/s Calciumacetat/Öl

mol/1

Ort (relativ zum Ort des 15 Einspritzens des Einsatzmat. des Einbringens des Zu-

satzstoffes ) des Abschreckens Abschrecktemp.

	Beispiel	2	6	,630	Nr.
	1			,0722	13
	64	,0034	75,1
45	51	240
4	47	450
	O	0 ,622
	O	0,0712
	O	0 ,0082

0 Verbrennung:

m	10	0	,37	-1	,2192
m	1	1		1	,37
K		33	,1	106 6
%	17	,6	120
%	56	61

Primär-V.

Gesamt-V

Sauerstoff-Überschuß (Standardbed.) m³/s 0,0393 0,0393

5 Verbrennungsluft:

Sauerstoff-Gehalt

Vol.-% 25,7 25,7 Vorheiztemp. K 664 666

3 0 ) - bedeutet stromaufwärts im Brenner,

+ bedeutet stromabwärts im Ofen (Furnace), 0 bedeutet an der Stelle, an der das Einsatzmaterial emceb lasen wird.

239723 7

	Tabelle II	Farbkraft	D3P-Zahl
Ruß	Spezif.Oberfläche
aus		flockig	flockig
Versuch	flockig	^%	ml/100 g
Nr.	m^a/g
1	456
2	495
3	474	142	154
4	555	142	150
5	468	146	149
6	435	134	140
7	. 444	140	152
8	564	146	148
9	434
10	.588		156
11	516		149
12	450	__—
13	477

Die in den Tabellen aufgeführten Daten geben Aufschluß über viele Befunde der vorliegenden Erfindung. Die Vergleiche werden anhand von Versuchen durchgeführt, die unter weitestgehena ähnlichen Bedingungen- durchgeführt wurden. Beispielsweise ist beim Vergleich von Versuch Nr. 1 mit den Versuchen Nr. 4 bzw. 6 festzustellen, daß der Zusatz von Calciumacetat in den Brenner entweder eine signifikante Erhöhung der spezifischen Oberfläche des Rußes oder eine Steigerung des Durchsatzes, gemessen an der Steigerung der Geschwindigkeit, mit der das Einsatzmateriai in das Verfahren eingespeist werden kann, ermöglicht.

239723 7

a;²,

Ein Vergleich der Versuche Nr. .7, 8 und 9 zeigt die gleiche Wirkung des Calciumacetat-Zusatzes, wobei der Zusatzstoff an der gleichen Stelle eingebracht wird, an der auch das Einsatzmaterial zugeführt wird. Im einzel-

5 nen zeigt die Betrachtung der Versuche 7 und 9 die mittels der vorliegenden Erfindung erzielte signifikante Erhöhung der spezifischen Oberfläche; der Vergleich der Daten des Versuchs 7 mit denjenigen des Versuchs 9 zeigt den mittels des vorliegenden Verfahrens erreich-

ten gesteigerten Durchsatz.

Die Versuche Nr. 4 und 5 diener, dem Vergleich der Wirkungen, die durch den Zusatz gleicher Mengen Calciumacetat in Brenner oder in den Ofen (Furnace) erzielt werden. Die Betrachtung der Daten läßt den ausgeprägten Unterschied zwischen den Werten für die spezifische Oberfläche deutlich erkennen. Darüber hinaus zeigt der Versuch Nr. 5, daß bei einem Calciuiriacetat-Zusatz in den Furnace das Verfahren im wesentlichen genau so abläuft wie in dem Kontrollversuch Nr. 1, bei dem über-

haupt kein Calciumacetat zugesetzt wurde, und zwar sowohl in bezug auf die spezifische Oberfläche als auch in bezug auf den Durchsatz. Dieses zeigt-sich auch beim Vergleich der Versuche Nr. 2 und 3, bei denen eine im wesentlichen ähnliche Menge Calciumacetat bei Zusatz in den Brenner, im Vergleich zur Einspeisung in.den Furnace, einen erhöhten Durchsatz zuläßt.

Zur Bestimmung der sich aus. einer Variation der zugesetzten Calciumacetat-Mengen ergebenden Wirkungen können die Versuche Mr. 1, 11, 8, 4 und 10 miteinander verglichen werden. Das Ergebnis dieses Vergleichs besteht in der Tatsache, daß die spezifische Oberfläche

weiter vergrößert wird, wenn größere

239723 7

- ze -

Mengen Calciumacetat zugesetzt werden. Jedoch sind hierzu im einzelnen Fall die Relationen zwischen der Verbesserung der Betriebsleistung und den Kosten zu berücksichtigen. Außerdem ergibt sich aus dem Vergleich der Versuche Nr. 1, 12, 6, 9 und 13, daß eine Erhöhung der zugesetzten Menge Calciumacetat bei einer vorgegebenen Ruß-Qualität den Durchsatz steigert, wobei jedoch auch hier die Kosten der im Einzelfall eingesetzten Menge Calciumacetat der Verbesserung der Betriebsleistung gegenübergestellt werden müssen.

Beispiele 14 und 15

Die folgenden beiden Beispiele Nr. 14 und 15 wurden aufgenommen, um zu zeigen, daß ähnliche Wirkungen auch bei der Herstellung von Rußen gefunden werden, die eine niedrigere spezifische Oberfläche als diejenigen der Beispiele i bis 13- besitzen. In den beiden Versuchen Nr. 14 und 15 ist die Reaktionsapparatur nahezu identisch mit derjenigen, die für die Versuche Nr. 1 bis 13 benutzt wurde; die Abweichung besteht darin, daß eine

Übergangszone mit einem Durchmesser von' 160 mm und einer Länge von 221 mm und eine andere Reaktionszone eingesetzt werden. Dabei besteht die eingesetzte Reaktionszone 'aus einem Abschnitt mit einem Durchmesser von 229 mm und einer Länge von 343 mm, an die sich ein Ab-

schnitt mit einem Durchmesser von 343 mm und einer Länge von 2286 mm anschließt, die sich dann in einen Abschnitt mit einem Durchmesser von 457 mm und einer Länge von 1181 und schließlich in einen Abschnitt mit einem Durchmesser von 68 6 mm und einer Länge von 914 mm

30 öffnet.

239723 7

Bei der Durchführung der Versuche Mr. 14 und 15 wird als Einsatzmaterial ein Shamrock-öl mit folgenden Kennzahlen verwendet: H

H/C-Verhältnis

Asphalten-Gehalt API-Dichte bei 288,71 K Spez. Gewicht bei 288,71 K Viskosität bei 327,59 K bei 372,04 K

BMCI

8,42 Gew.-% 91,2 Gew.-% 1,10

0,5 Gew.-% 4,8 Gew.-% 1,6

1,063 (ASTM D 287) 386,7 Saybolt-Sekunden 56,5 Saybolt-Sekunden

(ASTM D 88) 117.

Das in den Versuchen verwendete Erdgas besitzt die folgende Zusammensetzung:

CO,

^C2

^C3

iso-C_;

n-C

6,35

0,152 90,94

2,45

0,09

0,018

_A 0,019.

Weiterhin ist anzugeben, daß es erforderlich ist, 9,10 1 Luft (unter Standardbedingungen) zur vollständigen Verbrennung von 1 1 (unter Standardbedingungen) des Erdgases einzusetzen. Weitere Einzelheiten werden aus den Tabelle III angegebenen Daten ersichtlich. Insbesondere ist festzustellen, daß bei der Herstellung eines vorgegebenen Rußes das stromaufwärtige Einblasen des Calciumnitrats in den Brenner den Durchsatz signifikant steigert, wie er mittels der gesteigerten Öl-Einsatzraten Gemessen wird.

239723 7

Tabelle III

Beispiel Nr. 14 15

Verbrennungsluft (Standardbed.) CaIciumnitrat/Öl Erdgas:

{Standardbed.) Einsatzmaterial:

m³/s mo1/1

m³/s ml/s

Einsatzgeschw.,

Öl-Düsen: ZahlxGröße mm Öl-Überdruck' kPa Kalium g/100 1 Ort (relativ zum Ort des Einspritzens des Einsatzmat.) des Abschreckens mm Luft-Vorheiztemp. K Verbrennung:

Primär-V. %

0 Gesamt-V. %

Einsatzmaterial-

Vorheiztemp. K Abschrecktemp. K Luft' : Gas

(Standardbed.)

Iod-Zahl (Pellets) DBP-Zahl

(Pellets) ml/100 g Farbkraft (Pellets) % 0,707 0,707 0,0135

0,0415 0,0415

117,8 168,2

4x1,0 414 4x1,3 20 8

1034

0,1057 ' -

4834	,5	4834
644	/7	914
188		188
40		30,3
505	,1	505
1005		1033
17		17,1
158	,8	160
112	122
. 107	109,6

239723

Ί -Ζ

Beispiele 16 bis Ii

Die folgende Serie der Versuche Nr. 16, 17 und 18 zeigt, daß die vorliegende Erfindung auch bei der Herstellung von Rußen mit sehr hoher spezifischer Oberfläche Vorteile bietet. Auch hier erzeugt das stromaufwärtige Einblasen von Calciumchlorid in den Brenner wiederum entweder einen Ruß mit erhöhter spezifischer Oberfläche oder einen gesteigerten Verfahrensdurchsatz.

Bei der Durchführung der Versuche Nr. 16, 17 und 18 ist der Brennerabschnitt der Reaktionsapparatur der gleiche, wie er auch iti den Beispielen 1 bis 15 eingesetzt wurde. Die. Übergangszone besitzt jedoch einen Durchmesser von 135 mm und eine Länge von 221 mm, und der Furnace-Teil hat im ersten Teil einen Durchmesser von 914 mm auf einer Länge von 6706 mm, im folgenden Teil einen Durchmesser von 686 mm auf einer Länge von 1524 mm und im letzten Abschnitt einen Durchmesser von 457 mm auf einer Länge von 15 2 4 mm.

Das in dieser Versuchsreihe verwendete Einsatzmaterial

ist Sunray DX, ein Brennstoff mit folgenden Kennzahlen:

H . 8,6 7 Gew.-%

C 8 9,8 Gew.-%

H/C-Verhältnis 1,15

S 1,4 Gew.-%

Asphalten-Gehalt 3,4 Gew.-%

API-Dichte bei 288,71 K 0,0

Spez. Gewicht bei 288,71 K 1,076 (ASTM D 28 7)

Viskosität bei 3 27,5 9 K 611 Saybolt-Sekunden

bei 372,04 K 67,9 Saybolt-Sekunden

0 (ASTM D 88)

BMCI 122.

239723 7 -if-

Das hierzu verwendete Erdgas besitzt die folgende Zusammensetzung:

N₂ 8,82

CO₂ 0,04

C₁ . 8 7,28

C₂ 3,57

C₃ 0,21

iso-C₄ 0,02

n-C₄ 0,04

iso-C- 0,01

n-C₅ 0,01...

Weitere Daten sind der Tabelle. IV zu entnehmen, aus der ersichtlich wird, daß der Zusatz von Calciumchlorid in den Brennerabschnitt entweder die weitere Erhöhung des Wertes der spezifischen Oberfläche von Rußen, die bereits eine hohe spezifische Oberfläche besitzen, oder aber einen gesteigerten Durchsatz solcher Ruße mit sehr hoher spezifischer Oberfläche erlauben.

239723 7

zy'

Tabelle IV

Beispiel Nr. 16 17 Ii

Öl-Düsen: ZahlxGröße mm 2x0,5588 4x0,5588 4x0,5588 2x0,5080 Sinsatzmaterial:

Einsatzgeschw., ml/s 49,4 64,1 55,7

Öl-Überdruck kPa 1586 2206 1469

Vorheiztemp. K 428 422 416 Verbrennungsluft:

(Standardbed.) m³/s 0,551 0,551 0,551

Luft-Vorheiztemp, K 675 666 672 Erdgas:

(Standardbed.) Ort (relativ zum	m³/ s Ort des	0,0524	1022	98	0 ,0523	0 ,0528
Einspritzens des des Abschreckens	Einsatzmat.) min 9 8 6 3	-	9	63	9863
Abschrecktemp.	K	117 52,8		94	1005
Calciumchlorid/Öl	mol/1	100 5 g 303	1	0,0221	0,0255
Verbrennung: Primär-V. Gesamt-V. Spez.Oberfläche	% %		10 2	17 45,7	116 50,2
(flockig) m²/g DBP-Zahl(flockig)ml/100	54 92	1210 300 -

239723 7

Beispiele 19 bis 23

Die nächste Serie der Versuche Nr. 19 bis 23 veranschaulicht die Wirkungen, die sich aus dem Einsatz barium- und strontiumhaltiger sowie calciumhaltiger Stoffe ergeben. In sämtlichen Fällen wird die Produktivität des Verfahrens gesteigert, wie die gesteigerten Einsatzraten beweisen. In allen Versuchen dieser Serie wird der Zusatzstoff an einem stromaufwärtigen Ort in den Brennerabschnitt der Apparatur eingespeist.

Die für die Versuche Nr. 19 bis 23 verwendete Reaktionsapparatur umfaßt Brenner- und Übergangsabschnitte, die mit denjenigen der Versuche 16 bis 18 identisch sind.. Der Furnace-Teil besitzt jedoch einen Durchmesser von 229 mm und eine Länge von 1829 mm. Das verwendete Einsatzmaterial ist Sunray DX, ein Brennstoff mit den folgenden Kennzahlen:

H 8,67 Gew.-%

C 89,8 Gew.-%

H/C-Verhältnis 1,15

S 1,4 Gew.-%

Asphalten-Gehalt. 3,4 Gew.-%

API-Dichte bei 288,71 K 0,0 . . Spez. Gewicht bei 288,71 K 1,076 (ASTM D 287)

Viskosität bei 327,59 K 611 Saybolt-Sekunden ,,..- bei 372,04 K 67,9 Saybolt-Sekunden

(ASTH D 88)

BMCI 122.

Das hierzu verwendete Erdgas besitzt die folgende Zusammensetzung :

239723 7

Vol.-%

N₂ 9,75

CO₂ 0,35

C₁ 87,40

C₂ 2,40

C₃ 0,08

iso-C₄ ' 0,01

n-C₄ 0,01.

Weitere Informationen sind der Tabelle V zu entnehmen, wobei der Zusatzstoff in allen Fällen in den Brennerabschnitt eingeblasen wurde.

239723

Tabelle V

Beispiel Nr. 19 20

Öl-Düsen: ZahlxGröße mm 4x1,0922 4x0,9906 4x0,9906

Einsatzmaterial:	ml/s	122 130	m²/g	1938 1938	127
Einsatzges.chw. ,	kPa	1393 1758	%	944 955	1675
Öl-Überdruck	' K	522 530	ml/10 0 g		528
Vorheiztemp.			ml/100 g	10,8 10,9
Verbrennungsluft;	m³ /s	0,707 0,707		0,707
(Standardbed.)	K	666 675	123,1 124,3	672
Luft-Vorheiztemp.			35,2 33,8
Erdgas:	m³/s	0,0657 0,0651	- -	0,0652
(Standardbed.)	Ort des		_ _
Ort (relativ zum		Einsatzmat.)	0,0114
Einspritzens des	mm	. _ _.	1938
des Abschreckens	K	120 118	955
Abschrecktemp,
Luft : Gas		9 5 ; 10 2	10,9
(Standardbed.)		126 123
Verbrennung:	% .	125 122	124 ,1
Primär.-V.	%	133 136	34,3
Gesamt-V.	mol/1		0,0117
Calciumacetat/Öl	mol/1	—
Calciumnitrat/Öl	mol/1
Bariumacetat/Öl	Strontiumnitrat/Ölmol/1	_
	Iöd-Zahl	118
Spez,Oberfläche
	95
Farbkraft	127
DBP-Zahl(Pellets)	124 .
DBP-Zahl(flockig)	130

239723 7

3 Λ

- .35 -

202 530

Tabelle V - Fortsetzung

Beispiel Nr; 22 23

Öl-Düsen: ZahlxGröße mm	ml/s	4x0,9906	mVg	1938	4x0,9906
Einsatzmaterial:	kPa		%	955
Sinsatzgeschw.,	K	127	ι ml/100 g		128
Öl-Überdruck		1744	ml/10 0 g	10,9	1710
Vorheiztemp.	m³/s	528		528
Verbrennungsluft:	K		124 ,1
(Standardbed.)		0 ,707	34 ,4	0 ,707
Luft-Vorheiztemp.	m³ /s	672	-	666
Erdaäs:	Ort des		0 ,0117
(Standardbed.)	0,065	—	0 ,0651
Ort (relativ zum		_
Einspritzens des	Einsatzmat.)	113
des Abschreckens	mm		1938
Abschreckteirvp.	K	95	955
Luft : Gas ^;..		124
(Standardbed.)		124	10 ,9
Verbrennung:		13 2
Primär-V.	%	124 ,2
Gesamt-V.	% '	34,2
Calciumacetat/Öl	raol/1	—
Calciumnitrat/Öl	mo l/l	_
Bariumacetat/Öl ·	mol/1	_
	Strontiumnitrat/ölmol/1	0,0116
Iod-Zahl	115
Speζ.Oberfläche
	100
Farbkraft	122
DBP-Zahl(Pellets)	123
DBP-Zahl(flockig)	135

239723 7

Aus den vorstehenden Daten geht hervor, daß die Verwendung barium- und strontiumhaltiger Stoffe, wenn diese in den Brennerabschnitt des mehrstufigen Verfahrens zur Ruß-Herstellung eingeführt werden, ebenso wie die calciumhaltiger zu den angestrebten Zielen führt.

Claims

60 449 12 239723 7 -J?- Erfindungsanspruch

1« Mehrstufiges Verfahren zur Herstellung von Furnace-Rußen, bei dem in einer ersten Zone ein Brennstoff und ein Oxydationsmittel unter Bildung eines Stromes heißer primärer Verbrennungsgase mit einer ausreichenden Energie für die Umwandlung eines HuB liefernden flüssigen Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials in Ruß umgesetzt werden, bei dem in einer, zweiten Zone das flüssige Kohlenwasserstoff -linsatzmaterial in Form einer Vielzahl unzerteilter Strahlen vom Umfang her in den Strom der Verbreniiungsgase im wesentlichen quer zu diesem und unter einem hinreichend hohen Druck zur Erzielung des für eine ordnungsgemäße Scherwirkung und Vermischung des Einsätzmaterials erforderlichen Durchdringungsgrades eingespritzt wird und bei dem in einer dritten Zone das Sinsatzmaterial zersetzt und vor Beendigung der Kohlenstoff-Bildungsreaktion durch Abschrecken in Ruß umgewandelt und danach der erhaltene HuS gekühlt, abgetrennt und gesammelt wird, gekennzeichnet dadurch, daß in die primären Yerbrennungsgase an einer Stelle, die nicht weiter stromabwärts liegt als die, an der das Einsatzinaterial eingespritzt wird, ein aus der Gruppe Calcium, Barium und Strontium ausgewählter Stoff in elementarer oder chemisch gebundener Form in einer Menge, die zur Erhöhung der spezifischen Oberfläche der Buße oder der Durchsatzleistung des" Verfahrens ausreicht, eingebracht wird»

2». Verfahren nach Punkt 1 ₃ gekennzeichnet dadurch, daß die

Menge des pro- Lit-e.3?- -des Sinsatzraat.erials. eingebrachten

Stoffes im Bereich von etwa. 0₃0θ2β bis 0,0264 mol liegt*

239723 7 -U-

3* Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Stoff stromaufwärts von der Stelle eingebracht Yri.ru., an der das Sinsatzmaterial eingespritzt wird«

4· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Stoff an der Stelle eingebracht wird, an der das Einsatzmaterial eingespritzt wird»

5· Verfahren nach. Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der eingebrachte Stoff Calcium in elementarer oder chemisch gebundener Po rm enthält·

6* Verfahren nach Punkt 1,. gekennzeichnet dadurch, daß der eingebrachte Stoff Galciumacetat ist·

7. Verfahren nach. Punkt 1,. gekennzeichnet dadurch, daß dereingebrachte Stoff Calciumnitrat ist.

8» Verfahren nach. Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der eingebrachte Stoff Calciumchlorid ist.

9·- Verfahren nach. Punkt 1,. gekennzeichnet dadurch, daß der eingebrachte Stoff Bariumacetat ist»

10· Verfahren nach. Punkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß der eingebrachte Stoff Strontiumnitrat· ist*