DE1300995B

DE1300995B - Verfahren zur Herstellung von Russ

Info

Publication number: DE1300995B
Application number: DEC37793A
Authority: DE
Inventors: Jordan Merrill E; Hardy John F
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1964-12-30
Filing date: 1965-12-29
Publication date: 1969-08-14
Also published as: US3371997A; GB1119656A; NL6516877A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Herstellung von Rußen mit ungewöhnlich hoher »Struktur« und ungewöhnlich hoher elektrischer Leitfähigkeit.

Furnace-Ruße sind äußerst wertvoll, beispielsweise als Füllstoffe, Pigmente und Verstärkerfüllstoffe in Kautschuk und Kunststoffen. Das Furnace-Verfahren besteht aus der thermischen Krackung und/oder der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, z. B. Erdgas oder Kreislauf gas aus der Krackung von Erdöl in einer geschlossenen Umwandlühgszoiie bei Temperatüren oberhalb von 980⁰C. Der gebildete Ruß, der in den heißen Nebenproduktgasen mitgenommen wird, wird dann in beliebiger Weise abgeschieden, nachdem das heiße Aerosol auf eine angemessene Temperatur gekühlt worden ist. Dieses Verfahren erwies Sieh als äußerst vorteilhaft; da der größte Teil des gebildeten Rußes gewinnbar und die Arbeitsbedingungen des Verfahrens und die Eigenschaften des gebildeten Rußes genauer einstellbar ao sind als bei den meisten anderen Rußherstellungsverfahren.

Bisher war es jedoch äußerst schwierig und normalerweise technisch nicht möglich, Furnace-Ruße herzustellen, die die überhohe (»ultrahohe«) »Struk- as tür« und die hohe elektrische Leitfähigkeit der Spezialruße aufweisen, die durch thermische Zersetzung von Acetylen hergestellt werden. Demgemäß nahmen diese Acetylenruße lange Zeit eine beherrschende Stellung für Anwendungen ein, wie beispielsweise Trockenbatterien, Gelbildungsmittel oder Absorptionsmittel für die verschiedensten Flüssigkeiten und Füllstoffe für mit Teer abgebundene feuerfeste Materialien, elektrisch leitfähige Kautschuke, Kunststoffe usw. Diese Acetylenruße sind jedoch zwangläufig teurer als reguläre Furnace-Ruße, bedingt in erster Linie durch die verhältnismäßig hohen Kosten des als Ausgangsmaterial eingesetzten Acetylens. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ist es jedoch möglich, billigere Ruße mit überhoher Struktür und ungewöhnlich hoher elektrischer Leitfähigkeit herzustellen.

Der Ausdruck »Struktur« dient gewöhnlich zur Kennzeichnung einer Eigenschaft von Rußen, die jedoch schwierig quantitativ zu messen oder in eine genaue Wechselbeziehung mit den üblichen Eigenschaften und Parametern zu bringen ist. Im allgemeinen dient der Ausdruck zur Bezeichnung des Umfanges der Zusammenlagerung der Primärteilchen eines Rußes. Diese Zusammenlagerung läßt sich am besten durch vergleichende Untersuchung unter dem Elektronenmikroskop ermitteln. Da alle Ruße eine gewisse Zusammenlagerung der Primärteilchen aufweisen, werden die Ruße je nach dem relativen Grad der hierbei festgestellten Zusammenlagerung als solche von niedriger, normaler, hoher oder überhoher Struktur eingeteilt. Die Abgrenzung zwischen diesen verschiedenen Struktureinteilungen ist im allgemeinen zumindest etwas qualitativ. Die Grenzen sind daher ziemlich verwischt und überschneiden sich möglicherweise. Eine meßbare Eigenschaft, die der Fachmann allgemein als Hinweis auf die Struktur eines Rußes ansieht, ist der Elektrolytabsorptionsfaktor des Rußes. Dieser Faktor wird bestimmt, indem man zu einer 5-g-Rußprobe portionsweise eine Standardelektrolytlösung gibt, die aus 30,5 °/o ZnCl_?, 27,2% NH₄Cl und 42,3 % Wasser besteht. Die kleinste Gesamtmenge dieser Elektrolytlösung, die erforderlich ist, um die Rußprobe zu einem einzelnen Ball zusammenzubacken, wenti sie damit nach jeder Zugabe geschüttelt wird, Wird dann nach dieser Methode bestimmt, die in etwa einer Titration entspricht. Die Struktur eines Rußes, der einen auf diese Weise bestimmten Elektrolytabsorptionsfaktor von mehr als etwa 10 ml/5 g hat, wird normalerweise als ziemlich hoch, d. h. über dem Durchschnitt liegend angesehen. Ebenso gilt für Ruße von etwa der gleichen Teilchengröße die Struktur als um so höher, je höher der Elektrolytabsorptionswert ist.

Die elektrische Leitfähigkeit eines Rußes ist umgekehrt proportional seinem spezifischen Widerstand. Allgemein gilt jeder Ruß, dessen spezifischer Widerstand unter etwa 1,0 Ohm · cm liegt, als sehr leitfähig. Gemäß dem Verfahren gemäß der Erfindung können Öl-Furnace-Ruße hergestellt Werden, die einen mittleren spezifischen Widerstand von etwa 0,5 Ohm · cm oder weniger haben. Für die Zwecke der Erfindung wird der spezifische Widerstand von Rußen nach einer Methode bestimmt, die durch das U. S. Army Signal Corps entwickelt wurde. Bei dieser Methode gibt man eine Probe des zu prüfenden Rußes in ein zylindrisches, elektrisch nicht leitendes Rohr, das unten mit einer Metallelektrode verschlossen ist. Ein Kolben, der eine Elektrode in Förfn einer Metallspitze aufweist, wird dann in das offene Ende des Rohres eingeführt. Auf den Kolben wird dann ein Gewicht gelegt, das einen Drück von 10,5 kg/cm² auf die Rußprobe ausübt. Die Rußprobe wird so groß gewählt, daß im zusammengedrückten Zustand eine Säule von 25 + 6 mm gebildet wird. Die Metallelektroden werden dann an eine Wheatstone-^Brücke geschaltet, worauf der spezifische Widerstand ermittelt wird. Die folgende Gleichung wird dann zur Bestimmung des spezifischen Widerstandes des Rußes verwendet:

s- ^R-^A ■

S = Spezifischer Widerstand der Probe

(Ohm ■ cm),

R = Gemessener Widerstand (Ohm),
A = Querschnittsfläche der Säule (cm²),
L = Länge der zusammengedrückten Probe (cm).

Zum Vergleich mit den gemäß der Erfindung herstellbaren Rußen sind in Tabelle I die Elektrolytabsorptionsfaktoren und der spezifische Widerstand einiger typischer, handelsüblicher, relativ leitfähiger Ruße aufgeführt.

Tabelle I

Herstellungsverfahren	Rußtyp	Elektrolyt absorption ml/5g	Spezifischer Widerstand Ohm · cm
Öl-Furnace Öl-Furnace Spaltung von Acetylen	²)	10,5 13,0 16,0	0,575 0,418

*) Intermediate Super Abrasion Furnace Black;

²) Conductiv Oil Furnace Black;

³) Acetylen-Ruß.

Gemäß der Erfindung wurde nun gefunden, daß Furnace-Ruße mit ungewöhnlich hoher Struktur und

ungewöhnlich hoher elektrischer Leitfähigkeit gebiU det werden, wenn der größte Teil des Rußes zuerst durch Teilverbrennung und thermische Zersetzung üblicher Kohlenwasserstoffe in der Hauptumwandlungszone des Ofens gebildet wird und dann »ergänzende Aeetylenmengen« kontinuierlich in das gebildete, stetig strömende heiße Ruß-Aerosol eingeführt werden, nachdem die Umwandlung des üblichen Kohlenwasserstoffeinsatzes praktisch vollendet ist. »Ergän-

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zur Herstellung von Ruß außergewöhnlich hoher Struktur und hoher elektrischer Leitfähigkeit

Primäreinsatzes nach dem Furnace-Verfahren unter Einführung eines weiteren Kohlenwasserstoffs in das gebildete Ruß-Aerosol an einer Stelle, an der die

malerweise flüssiges Material, wie ein von Erdöl stammendes Öl oder Teer* vorzugsweise aromatischer Zusammensetzung) eingeführt, während die Temperatur dieses Aerosols noch genügt, die thermische 5 Krackung des Acetylene auszulösen. Es ist bekannt, daß die thermische Krackurig von Acetylengas im allgemeinen bei Temperaturen oberhalb von etwa 650⁰C durchgeführt wird und exotherm verläuft, wenn sie einmal ausgelöst ist. Daher muß die Temzende Aeetylenmengen« bedeutet, daß das Acetylen io peratur des heißen Aerosols an der Stelle, wo das in einer Menge zugeführt wird, die nach der Menge, Acetylen beim Verfahren gemäß der Erfindung einin der der Ruß aus dem üblichen Kohlenwasserstoff- geführt wird, wenigstens etwas über 650° C liegen, einsatz gebildet wird, so geregelt wird, daß der abhängig von der relativen Menge des zugeführten Kohlenstoffgehalt des Acetylens nur einen geringen Acetylene und dem Unterschied zwischen 650° G und Bruchteil des Kohlenstoffgehalts des üblichen Kohlen- 15 der Temperatur, mit der das Acetylen eingeführt Wasserstoffeinsatzes ausmacht. wird. Wenn das Acetylen vor seiner Einführung etwas

vorgewärmt wird, braucht die Temperatur des heißen Aerosols an der EinführungssteÜe nicht viel über 65O⁰C zu liegen. Vorzugsweise beträgt jedoch die

durch Teilverbrennung und thermische Zersetzung ao Temperatur des heißen Aerosols wenigstens 870° C, eines aus üblichen Kohlenwasserstoffen bestehenden wenn das Acetylen eingeführt wird. Da die Umwandlung der meisten Kohlenwasserstoffe bei Temperaturen von wenigstens 1090° C erfolgt, bietet dieses Erfordernis kein Problem bei der Durchführung

Temperatur des heißen Aerosols noch zur Zersetzung as des Verfahrens gemäß der Erfindung im großtechdes Kohlenwasserstoffs ausreicht, das dadurch ge- nischen Maßstab. Die Stelle, an der sowohl die Temkennzeichnet ist, daß man dem Ruß-Aerosol als peratur als auch die physikalische Form des aus der weiteren Kohlenwasserstoff Acetylen in einer solchen Umwandlungszone austretenden Stroms für die Ein-Menge zugibt, daß der Gesamtkqhlenstoffgehalt des führung des Acetylens am besten geeignet sind, Acetylens zwischen etwa 10 und 75 °/o, vorzugsweise 30 variiert zwar etwas, jedoch liegt naturgemäß diese zwischen etwa 15 und 40 ^ö/o, des Rußes im heißen Stelle im allgemeinen in der Nähe des Austrittsendes Aerosol liegt, in das das Acetylen eingeführt wird, der Umwandlungszone des Ofens, und daß die Einführung des Acetylens in das heiße Menge und Anteil des in das heiße Aerosol im

Ruß-Aerosol an einer Stelle erfolgt, an der das Ruß- Ofen eingeführten Acetylens unterliegen erheblichen Aerosol noch einen geringen unvollständig zersetzten 35 Schwankungen. Nach der Auslösung der thermischen Rückstand an Kohlenwasserstoffen aus dem Primär- Krackung des Aeetylens geht diese Krackung einsatz enthält, der etwa 1 bis etwa lö*/o, Vorzugs- exotherm weiter vonstatten (vorausgesetzt natürlich, weise etwa 5°/o oder mehr, bezogen auf das Gewicht daß keine zu starke Verdünnung eintritt). Hierdurch des Rußes im heißen Aerosol, beträgt. steigt die Temperatur des Gemisches aus Produkt-

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 027 347 ist es 40 strom und Acetylen. Zur Erzielung bester Ergebnisse bereits bekannt, daß man heiße ölofenruße mit ist es wichtigj daß die Zugabemenge des Acetylens Kohlenwasserstoffen niedrigen Molekulargewichts
nachbehandeln kann. Zu dieser Nächbehandlung
sind flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe geeignet. Als Beispiel für gasförmige Kohlenwasser- 45 höhen. Auf jeden Fall wird jedoch die Menge, in stoffe ist in dieser Auslegeschrift Erdgas angegeben, der das Acetylen dem heißen Aerosol aus der Umdas bekanntlich in der Hauptsache aus den gesättig- Wandlung des üblichen Kohlenwasserstoffeinsätzes ten aliphatischen Kohlenwasserstoffen Methan bis zugesetzt wird, so gewählt, daß die maximale theo-Butan besteht. retische Rußausbeute, die davon erhältlich ist (d. h.

Demgegenüber muß es als überraschend angesehen 50 etwa 1,12 kg/m³), nur etwa 10 bis 70%, vorzugsweise werden, daß man auch mit Acetylen, das wegen sei- 15 bis 40 Gewichtsprozent des ursprünglichen Rüßner Dreifachbindung Und seines hierdurch gegebenen gehaltes im heißen Aerosol beträgt, dem das Acetylen großen Energiegehalts eine Sonderstellung innerhalb zugesetzt wird.

der Kohlenwasserstoffe einnimmt, Ruß modifizieren Daß man nach dem Verfahren gemäß der Erfin-

kann, wobei Produkte erhalten Werden, die die gün- 55 dung ausgezeichnete Ergebnisse erhält, muß angestigen Eigenschaften des Acetylenrußes aufweisen. sichts der Tatsache, daß der Gehalt an unvollständig Darüber hinaus muß es gegenüber der deutschen zersetztem Kohlenwasserstoffmaterial beim Verfah-Auslegeschrift 1027 34? als überraschend angesehen ren gemäß der Erfindung zwar nur einen sehr germwerden, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren gen Bruchteil des ursprünglich eingesetzten Kohlen^ gerade dann besonders gute Ergebnisse erzielt wer- 60 Wasserstoffs ausmacht, jedoch entschieden höher liegt den, wenn das Acetylen an einer bestimmten Stelle als der Anteil an nicht umgesetztem Kohlenwasserstoff, der im Produktstrom technischer Rußöfen zu finden ist, überraschen. Normalerweise werden bei der großtechnischen Rußherstellung Kohlenwasser-65 stoffanteile über etwa 0,5%, insbesondere über etwa 1 Gewichtsprozent, bezogen auf den Ruß, unbedingt vermieden, weil die Anwesenheit so verhältnismäßig großer Kohlenwasserstoffmengen in Verbindung mit

zum heißen Aerosol ausreicht, die Temperatur des erhaltenen Gemisches auf wenigstens 1200° C, vorzugsweise auf einen Wert über etwa 1370° C zu er-

* . — j

in das heiße Ruß-Aerosol eingeführt wird, an der noch ein geringer Rückstand aus unvollständig zersetzten Kohlenwasserstoffen aus dem Einsatz vorhanden ist.

Wie vorstehend erwähnt, wird das Acetylen in das heiße Ruß-Aerosol aus der Umwandlung des üblichen Einsatzmaterials (vorteilhaft ist ein nor-

dem Ruß gewöhnlich unerwünschte Eigenschaften des Rußprodukts zur Folge hat, z. B. hohe Extraktwerte mit der damit verbundenen Neigung zu schlechter Dispergierung und Fleckenbildung bei verschiedenen Anwendungen, z. B. in Kautschuk.

Die Arbeitsbedingungen der Öfen beim Furnace-Verfahren lassen sich leicht so einstellen, daß zunächst ein heißes Ruß-Aerosol gebildet wird, das die gewünschte Menge an Kohlenwasserstoffen in einem

festgestellt, daß das heiße Ruß-Aerosol an einer Stelle, die 4,25 m vom Ausströmende des Ofens entfernt liegt, noch durchschnittlich etwa 10% (bezogen auf den darin enthaltenen Ruß) Kohlenwasserstoffe 5 enthält. Ferner werden während der Rußbildung die Temperaturen des Innenraums des Ofens an Stellen, die 4,25 und 2,44 m vom Ausströmende entfernt sind, laufend überwacht. Hierbei wird festgestellt, daß diese Temperaturen während des gesamten Versuchs

geeigneten Abstand vom Ausströmende des Ofens io bei 1260 bzw. 1040° C bleiben. Der spezifische hat, um praktisch vollständige Zersetzung des ein- Widerstand und der Elektrolytabsorptionsfaktor des geführten Acetylene im restlichen Teil des Ofens zu gebildeten Rußes werden bestimmt. Die Ergebnisse ermöglichen. Natürlich kann die Reaktion des Acety- sind in Tabelle II aufgeführt.

lens mit dem heißen Ruß-Aerosol auch in einer Nach 4 Stunden sind insgesamt etwa 500 kg Ruß

getrennten Kammer nach dem Hauptofen durch- 15 gebildet worden, der etwa 4 Gewichtsprozent Kohlengeführt werden, jedoch wird dies nicht bevorzugt. Wasserstoffe enthält.
Auf jeden Fall läßt sich der Anteil des kohlenwasser-

stoffhaltigen Materials im heißen Aerosol an jeder Beispiel 2

Stelle leicht nach Wunsch einstellen. Der hauptsäch- Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde

liehe bestimmende Faktor ist die Verweilzeit der 20 wiederholt mit der Ausnahme, daß praktisch un-Reaktionsteilnehmer im Ofen bis zu einer bestimm- mittelbar nach dem Beginn der Einführung des Heizten Stelle. Für einen gegebenen Ofen hängt diese öls zusätzlich Acetylen kontinuierlich in einer Menge Verweilzeit weitgehend von den Einsatzmengen der von 207 Nm³/Std. (entsprechend einer theoretischen verschiedenen Reaktionsteilnehmer einschließlich der Ausbeute von etwa 30 Gewichtsprozent des insgesamt Luft (oder eines anderen Gases, das molekularen 35 gebildeten Rußes) in den Ofen durch eine öffnung Sauerstoff enthält) ab. Weitere Faktoren, die den eingeführt wird, die sich 3,05 m vom unteren Aus-Kohlenwasserstoffrest an jeder gegebenen Stelle be- strömende entfernt befindet. Die Temperatur des einflussen, sind die Variablen, die ganz allgemein erhaltenen Gemisches im Abstand von 2,44 m vom die Reaktionsgeschwindigkeiten beeinflussen, z. B. Ausströmende des Ofens (d. h. 0,6 m unterhalb diedie Reaktionstemperatur, die Konzentration der Re- 30 ser öffnung) steigt auf 1510° C und bleibt bei diesem aktionsteilnehmer, das Strömungsbild und der Tür- Wert konstant, während die Temperatur im Abstand bulenzgrad usw. von 4,25 m vom Ausströmende bei 1260° C bleibt.

Zu beachten ist ferner, daß bei der bevorzugten Nach etwa 4 Stunden unter den vorstehenden Bedin-Arbeitsweise die zugegebene Acetylenmenge so hoch gungen wird der Versuch abgebrochen, und der absein muß, daß die bei der Zersetzung des Acetylens 35 geschiedene Ruß wird den gleichen Bestimmungen gebildete exotherme Wärme gewährleistet, daß das _wi_e der gemäß Beispiel 1 hergestellte Ruß unterworfen. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle II genannt. Insgesamt 703 kg Ruß, der weniger als 0,1 Gewichtsprozent Kohlenwasserstoff enthält, wird

erhaltene Gemisch so lange bei einer Temperatur im
Bereich von wenigstens 1200 bis 137O⁰C gehalten
wird, daß der größte Teil des restlichen Kohlenwasserstoffs ebenfalls zersetzt wird und auf diese ₄₀ gewonnen.
Weise ein Endprodukt erhalten wird, dessen restlicher Gehalt an Kohlenwasserstoff niedriger ist als
etwa 1 Vo, vorzugsweise niedriger als etwa 0,5% und
insbesondere niedriger als etwa 0,1 Gewichtsprozent.

Beispiel 3

Der im Beispiel 2 beschriebene Versuch wird wiederholt mit der Ausnahme, daß die Acetylenmenge,

Hierdurch wird ferner eine noch höhere Struktur ₄₅ die dem Ofen zugeführt wird, bei 85 Nm³ gehalten und noch höhere elektrische Leitfähigkeit des end- _wi_r(j. Dies entspricht einer theoretischen Ausbeute

von etwa 14 Gewichtsprozent der in 4 Stunden gebildeten Gesamtmenge von 585 kg Ruß. Die Innentemperaturen im Abstand von 4,25 und 2,44 m vom 50 Ausströmende des Ofens betragen 1260 bzw. 1370° C. Dieses Produkt wird den gleichen Bestim-

gültigen Rußprodukts sichergestellt. Beispiel 1

In einen feuerfest ausgekleideten Ofen von 6,7 m Länge und 0,69 m Durchmesser werden an einem Ende kontinuierlich unter relativ nicht turbulenten Bedingungen stündlich 34Nm³ Erdgas und 51 Nm³ Luft eingeführt. Das Gemisch wird gezündet, worauf 55 man die Verbrennung vonstatten gehen läßt, bis die Innentemperatur des Ofens 4,25 m vom Ausströmende 1315⁰C beträgt. Anschließend wird die zugeführte Luftmenge auf 932 Nm³ erhöht, worauf

Heizöl (Kreislaufmaterial) auf 204° C vorgewärmt 60 einer Stelle im Abstand von 4,25 m vom Ausström- und in einer Menge von 2301/Std. in die Reaktions- ende des Ofens ein Ruß gebildet wird, der weniger zone eingeführt wird. Während einer Reaktionsdauer als etwa 1 °/o Kohlenwasserstoffe, bezogen auf das von etwa 4 Stunden werden die Reaktionsprodukte Rußgewicht, enthält. Zunächst werden in den Ofen kontinuierlich vom Ausströmende des Ofens durch stündlich 28 Nm³ Erdgas und 425 Nm³ Luft einge-Zyklonabscheider abgeschieden und gekühlt. Peri- 65 führt und verbrannt. Nachdem die Innentemperatur odisch werden Proben des Reaktionsgemisches an des Ofens etwa 1315° C erreicht hat, wird die zuverschiedenen Stellen genommen und durch Gas- geführte Luftmenge auf 1200 Nm³ erhöht, worauf Chromatographie analysiert. Auf diese Weise wird Heizöl, das auf 204° C vorgewärmt ist, in einer

mungen unterworfen wie der gemäß Beispiel 1 hergestellte Ruß. Die Ergebnisse sind in Tabelle II genannt.

Beispiel 4

Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wird wiederholt mit der Ausnahme, daß die Rußbildungszone unter Bedingungen gehalten wird, unter denen an

Menge von 230 1/Std. zugeführt wird. Die Innentemperatur des Ofens an Stellen im Abstand von 4,25 und 2,44 m vom Ausströmende steigen auf 1430 bzw. 1204° C und bleiben bei diesem Wert konstant. Proben des heißen Ruß-Aerosols werden an einer Stelle im Abstand von 4,25 m vom Ausströmende des Ofens periodisch genommen und auf Kohlenwasserstoffe analysiert. Es wird festgestellt, daß nur etwa 0,8% Kohlenwasserstoffe, bezogen auf das Gewicht des Rußes, vorhanden sind.

Proben des gebildeten Rußes werden auf Elektrolytabsorption und spezifischen Widerstand untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle II genannt. Nach einer Betriebsdauer von etwa 4 Stunden unter diesen Bedingungen sind 347 kg Ruß mit einem Kohlenwasserstoffgehalt von etwa 0,3 Gewichtsprozent, bezogen auf den Ruß, gebildet worden.

Beispiel 5

Der im Beispiel 4 beschriebene Vereuch wird unter den dort genannten Bedingungen fortgeeetzt mit der Auenahme, daß die Acetylenzufuhr zum Ofen (207 NmVStd.) auf die im Beiepiel2 beschriebene Weise erfolgt. Die Innentemperatur an einer Stelle as 2,44 m vom Ausströmende des Ofens entfernt steigt auf 1530° C. Nach etwa 4 Stunden wird der Versuch abgebrochen. Der gebildete Ruß wird analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabellen genannt. Als Produkt werden 566 kg Ruß mit einem Kohlenwasserstoffgehalt von nur etwa 0,05 Gewichtsprozent (bezogen auf den Ruß) erhalten.

Es ist zu bemerken, daß die Vorteile der erhöhten Struktur und/oder elektrischen Leitfähigkeit, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung erzielt werden, sehr viel größer sind, als sie durch den Fachmann für den Fall erwartet würden, in dem man einfach Acetylenruß mit einem Öl-Furnace-Ruß mischt. Das folgende Beispiel ermöglicht einen Vergleich der Eigenschaften eines innigen, mechanisch hergestellten Gemisches eines Öl-Furnace-Rußes und eines Acetylenrußes mit den gemäß der Erfindung herstellbaren Rußen.

Beispiel 6

In eine Glaskolonne werden 567 g des gemäß Beispiel 4 hergestellten Rußes und 340 g eines handelsüblichen Acetylenrußes gegeben. Die so gebildete Rußschicht wird dann mit trockenem Stickstoff etwa 4 Stunden aufgewirbelt. Anschließend wird eine Probe des gebildeten Rußgemisches auf den spezifischen Widerstand und die Elektrolytabsorption untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle II genannt.

Tabelle II

50

55

Beispiel	Elektrolytabsorption	Spezifischer Widerstand
	ml/5g	Ohm · cm
1	9	0,70
2	16	0,40
3	14	0,42
4	13	0,57
5	14,5	0,51
6	14	0,56

60

65 Es ist ferner zu bemerken, daß durch Verwendung von Acetylen gemäß der Erfindung ein wesentlicher Anstieg der Gesamtausbeute erzielt wird. Dies wird dadurch möglich, daß ein Rußofen nach dem Furnace-Verfahren unter Bedingungen betrieben werden kann, unter denen die Ausbeute an Ruß aus einer gegebenen Menge des üblichen Kohlenwasserstoffeinsatzes stark gesteigert wird, wie durch den Fall des Beispiels 1 veranschaulicht wird.

Natürlich sind zahlreiche Änderungen im Rahmen der Erfindung möglich. Beispielsweise wurde in den vorstehenden Beispielen eine Vorwärmung des Acetylene vor der Einführung in den Produktstrom aus der Umwandlungszone nicht erwähnt, jedoch kann diese Vorwärmung vorgenommen werden, falls gewünscht. Ferner wurden bei den vorstehend beschriebenen Versuchen nur Öl-Furnace-Ruße hergestellt, jedoch ist die Erfindung auch bei der Herstellung anderer Furnace-Ruße, z. B. Gas-Furnace-Ruße und ölangereicherter Gas-Furnace-Ruße, anwendbar.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Ruß außergewöhnlich hoher Struktur und hoher elektrischer Leitfähigkeit durch Teilverbrennung und thermische Zersetzung eines aus üblichen Kohlenwasserstoffen bestehenden Primäreinsatzes nach dem Furnace-Verfahren unter Einführung eines weiteren Kohlenwasserstoffs in das gebildete Ruß-Aerosol an einer Stelle, an der die Temperatur des heißen Aerosols noch zur Zersetzung des Kohlenwasserstoffs ausreicht, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Ruß-Aerosol als weiteren Kohlenwasserstoff Acetylen in einer solchen Menge zugibt, daß der Gesamtkohlenstoffgehalt des Acetylene zwischen etwa 10 und 75%, vorzugsweise zwischen etwa 15 und 40%, des Rußes im heißen Aerosol liegt, in das das Acetylen eingeführt wird, und daß die Einführung des Acetylene in das heiße Ruß-Aerosol an einer Stelle erfolgt, an der das Ruß-Aerosol noch einen geringen unvollständig zersetzten Rückstand an Kohlenwasserstoffen aus dem Primäreinsatz enthält, der etwa 1 bis etwa 10%, vorzugsweise etwa 5% oder mehr, bezogen auf das Gewicht des Rußes im heißen Aerosol, beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des heißen Ruß-Aerosols an der Einführungsstelle des Acetylene oberhalb 650° C, vorzugsweise oberhalb 870° C, liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als üblicher Kohlenwasserstoffeinsatz ein normalerweise flüssiges Material, wie ein von Erdöl stammendee öl oder Teer, vorzugsweiee aromatischer Zusammeneetzung, verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugegebene Acetylenmenge so hoch ist, daß die Temperatur der nach der Zersetzung des Acetylene erhaltenen Mischung auf wenigstens etwa 1200° C, vorzugsweiee wenigstens etwa 1370° C, gesteigert wird.

909533/230