DE1467475B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Ofenruß - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines Ofenrußes aus bestimmten koh'.enwasserstotf-Ausgangssubstanzen, welcher bessere Struktureigenschaften besitzt als der normalerweise aus diesen Ausgangssubstanzen hergestellte Ruß.

Eine der wichtigsten Eigenschaften eines Rußes, wenn derselbe für die Zusammensetzung von Gummi bei der Reifenherstellung verwendet wird, wird gewöhnlich als »Struktur« bezeichnet. Es besteht eine enge Beziehung zwischen der Struktur eines Rußes und dem Modul eines diesen Ruß enthaltenden Gummiprodukts. Ruße mit starker Struktur ergeben normalerweise Gummisorten mit hohem Modul, und Ruße mit schwacher Struktur ergeben normalerweise Gummisorten mit niedrigem Modul, wobei andere Eigenschaften vergleichbar sind.

Der Ausdruck -Struktur«, wie er hier auf Ruß angewendet wird, bedeutet Eigenschaften der Rußteilchen, welche sich auf die Flockung dieser Teilchen beziehen. Es wird von starker Struktur gesprochen, wenn eine große Neigung der Teilchen zur Bildung von Teilchenketten besteht. Umgekehrt wird von einer schwachen Struktur gesprochen, wenn eine geringe Neigung zur Bildung solcher Ketten besteht. Ruß mit »starker Struktur« hat allgemein eine Ölabsorption von etwa 1,35 bis 1.45 cm^:l je Gramm, und dies stell: d-.n üblichen Bereich für bekannte Rußarten dar. Ruß mit »normaler Struktur« hat allgemein eine Ölabsorption »on er.,a 0.75 bis l,2cm^:1 je Gramm, und solche RuGarlen wurden allgemein durch das Channel-Verfahren hergestellt. Ruß mit »schwacher Struktur« hat allgemein eine Ölabsorption von etwa 0.45 bis 0.55 cm³ je Gramm und wurde bisher durch das Termal-Ruß-Verfahren hergestellt. Jede dieser Rußarten hat bestimmte Anwendungen, für welche sie bevorzugt wird.

Da es nicht praktisch ist. die Struktur direkt zu messen, wird die Ölabsorption des Rußes gewöhnlich aK »Maß« für die Struktur verwendet. Es ha' sich herausgestellt, daß die Ölabsorption eines Rußes in richtiger Beziehung zu bestimmten Eigenschaften, wie dem Modul einer Gummisorte steht, in welcher der Ruß enthalten ist. Die Messung der Ölabsorpiion eriiibt ein schnell erhältliches Maß der Struktur des Rußev

Ofenruße mit starker Struktur haben bei der Herstellung von Gummi einige Vorteile. Beispielsweise können sie in den Gummi leicht eingearbeitet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit Rußen starker Struktur hergestellter Gummi bessere Strangpreßeigenschaften besitzt. Für viele Anwendungen, hei welchen Ofenruße mit starker Suuktur bevorzugt werden, ist es wünschenswert. Ofenruße mit stärkerer Struktur zu haben, als sie normalerweise durch Ofenverfahren hergestellt werden können. Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren, nach dem Ruß mit höherer Struktur als bisher üblich herzustellen ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Ofenruß, bei dem normalerweise flüssige Kohlenwasserstoff - Ausgangsmaterial mit einem BMCI-Wert von mindestens ⁽)5 axial in einen heißen Gasstrom cingesprüht und eine getrennte koaxiale Strömung eines Gases mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 33⁰O eingeleitet wird, wobei ein Teil des Ausgangsmaterials unter rußerzeugenden Bedingunuen verbrannt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß für 1 I flüssiges Öl 55 bis 300 1 gasförmiger Sauerstoff, bezogen auf Normalbedingungen, eingesetzt werden.

Die Erfindung betrifft weiter einen Rußofen zur Durchführung des Verfahrens mit einem im wesentliehen zylindrischen, langgestreckten Reaktionsabschnitt, einem zylindrischen Vorvefbrennungsabschnitt, welcher stromauf des Reaktionsabschnittes, offen mit demselben kommunizierend und im wesentlichen axial gefluchtet mit demselben angeordnet ist

ίο und einen größeren Durchmesser aufweist als der Reaktionsabschnitt, einer im wesentlichen zylindrischen Beschickungs-Einleitkammer, welche einen kleineren Durchmesser besitzt als der Reaktionsabschnitt und stromauf des Vorverbrennungsabschnit- tes. offen mit demselben kommunizierend und im wesentlichen mit demselben axial gefluchtet angeordnet ist, sowie einer Einlaßeinrichtung für das Kohlenwassersioffausgangsmaterial, welches sich beweglich von der Außenseite des Ofens in die Beschickungs-Einleitkammer erstreckt und Einrichtungen zum Einleiten des obengenannten Gases koaxial zum KohlenwasserstofTausgangsmaterial aufweist.

In der USA~-Patentschrift 2 672 402 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Ofenrußes beschrieben.

bei dem ein normalerweise flüssiges hocharomatisches Kohlenwasserstoffausgangsmaterial axial in einen heißen Gasstrom eingesprüht wird und eine getrennte koaxiale Strömung reinen Sauerstoffs eingeleitet wird, wobei das Ausgangsmaterial in dem Ofen unter rui3erzeugenden Bedingungen teilweise verbrannt wird.

Gemäß dieser USA.-Patentschrift wird reiner Sauerstoff zusammen mit einem weiteren Gas in den Ofen eingeführt, wobei mit dieser Beschickung die Zusammensetzung des Syntheseyases. das zusammen mit dem Ruß erzeugt wird, variiert werden kann. Ob hierdurch auch die Rußstruktui beeinflußt wird, ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.

Das erfindungsücmäße Verfahren löst jedoch eine ganz andere Aufgabe, denn mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können besonders hochstrukturierte Ruße hergestellt werden. Durch das erlmdungsgemäße Verfahren wird die Rußstruktur durch de: .j^uerstoffgehalt reguliert.

Das Einsetzen ν on freiem Sauerstoff für einen Teil des koaxial eingeführten Gases hat nur eine sehr geringe Wirkung, wenn das Kohlenwasserstofföl, das als Ausgangsmaterial dient, einen BMCI-Wert von weniger als Q5 besitzt. Der BMCI-Wert ist der Korrclationsindex des US. Bureau of Mines und wird später definiert.

Geciunele Ausgangsmaterialien für die eiTindungsgcmal.'ic Verwendung sind normalerweise flüssige Kohlenwasserstoffe mit einem BMCI-Wert von niindctens °5. vorzugsweise mindestens 100. Es besteht keine tatsächliche obere Grenze der BMCI-Werte der Kohlenwasserstofföle, welche bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können. Für praktische Zwecke werden jedoch crfindungsgemäße Öle bevorzugt, welche BMCI-Werte im Bereich von 95 bis 140. vorzugsweise von 100 bis 140. aufweisen. Die gegenwärtig am stärksten bevorzugten Öle sind solche, welche außerdem ein Molekulargewicht von mindestens 260 besitzen.

Das erfindungsgemäß koaxial eingeführte Gas kann aus einer Mischung von Luft und zugesetztem freiem Sauerstoff oder aus im wesentlichen reinem Sauerstoff beslehen. Erfindungsgemäß soll dieses Gas praktisch

mindestens 33 Volumprozent, vorzimsweise mindestens 50 Volumprozent, freien Sauerstoff enthalten Per erfindungsgemäß verwendete Sauerstoff ist der gewöhnliche technische Sauerstoff mit mindestens ijo Volumprozent noch gebräuchlicher mit minde- : »tens 99,5 Volumprozent Sauerstoff. Daher bezieht »ich. wenn nicht anders angegeben, der Ausdruck r.im wesentlichen reiner Sauerstoff« auf Sauerstoff mit finer Konzentration von mindestens 99 Volumprozent Sauerstoff. Es wird häufig bevorzugt, im wesentliehen reinen Sauerstoff zu verwenden.

Vorzugsweise wird das freie Sauerstoff enthaltende koaxial eingeführte Gas in ausreichender Menge verwendet, um ein Verhältnis Sauerstoff zu Ö! von 7: bis 222 I Sauerstoff unter Normalbedingungen je 1 von in den Ofen eingeführten flüssigen Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterials zu erzielen. Der Ausdruck »Verhältnis von Sauerstoff zu öl« bezieht sich, wenr nicht anders angegeben, auf ein Verhältnis, welches wenn nötig, für die vorhandene Stickstoffmenge korrigiert ist. Dieses Verhältnis wird aus der empirischen Formel berechnet:

,, .... . Sauerstoff in Liier Verhältnis =

Öl in Liter

-0,00174

Stickstoff in Liter
Öl in Liter

Wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen reiner Sauerstoff ate koaxial eingeführtes Gas verwendet wird, so ist ersichtlich, daß sich die Formel folgendermaßen verändert: Verhältnis " Sauerstoff in Liter durch Öl in Liter.

Weiter hat sich herausgestellt, daß die Linearg;M.hwindigkßit der Sauerstoffströniung die bei der Durchführung des erlindungsgemäßen Verfahrens criialtenen Struktureigenschaften oder Ölabsorptionss\v: ic beeinflußt. Im allgemeinen bewirkt bei im sve-MTiilichen gleichen anderen Faktorer, eine Erhöhung der Lineargeschwindigkeit der Sauerstoff enthaltend -π koaxialen Strömung, d. h. die Düsengcschwindig- ;.,..':. eine Abschssächung der erzielten Strukturver- >.:^{: ;}.ung. Daher ssird erfindungsgemäß bevorzugt, rn:^: einer Lineargeschwindigkeit der Mantelsauerstoffstiiimung im Bereich von 12.19 bis 76.20 m. vor-Ζ'.,-swJse im Bereich von 30.4S bis fiO.96 m in der Sekunde zu arbeiten. Es können jedoch crfindunes- !_\ ;'iiß auch Lineargeschw'indigkeiun außerhalb die- <.e Bereiche mit guten Ergebnissen angesveiidet

swrde.ll.

An Hand der Figuren svird die Erfindung beispiels- \wsc näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung einer A !--führiingsform der Vorrichtung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vcrsvenik't werden kann.

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Teiles einer Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten Ofens.

I- i g. ? einen Schnitt durch einen Teil einer weiteren Ausfiihrungsform des in Fig. I dargestellten Ofens.

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht längs eier Linie 4-4 in Fig. 1.

J-' i g. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht einer anderen Ausführungsform des Ofens, welcher zur Durchführung des erfinclungsgemiißen Verfahrens verwendet werden kann.

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Ofens, welcher zur Durchführung des erfindungsgcmäßen Verfahrens vcrsvendet werden kaiin.

Fig. 7 und 8 graphische Darstellungen, in svelchcn die Struktur:iccnschaftcn, svie sie sich in Ölabsorptionswerlen zeigen, von Cifindungsgemäb hcruestellten Rußarlen gegen die bei der Herstellung dieser Rußarlen angewendeten Verhältnisse Sauerstoff zu Öl aufgetragen sind.

In den Figuren sind gleiche or'er ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt in schematischer Form den allgemeinen Aufbau und die allgemeine Form einer bevorzugten Art von Rußöfen sowie der zugehörigen Einrichtung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens versvendet sverden kann. In Fig. 1 ist ein Reaktionsabschnitt 10 mit einer feuerfesten Auskleidung 11 dargestellt, welche aus sehr feuerfestem Material, svie Sillimanite Aluminiumoxyd oder anderen, für den Zsveck geeigneten feuerfesten Substanzen, besteht. Ein Stahlgehäuse 12, welches Isoliermaterial 13 enthält, umgibt die feuerfeste Auskleidung. Am Einlaßende des Ofens ist ein kurzer Abschnitt 14 vorgesehen, dessen Durchmesser svesentlich größer ist als der Durchmesser des Reaktionsabschnities 10. Dieser Abschnitt 14 mit größerem Durchmesser stellt im wesentlichen eine Brennkammer dar. in welcher eine brennbare Mischung aus einem Gas, svie Erdgas, und einem sauerstoffhaltigen Gas. wie Luft, verbrannt svird. Diese brennbare Mischung svird in die Brennkammer 14 durch ein EinlaiVohr 15 eingeleitet, welches so angeordnet ist. daß die Gase in die Brennkammer tangential zur zylindrischen Wandung derselben eintreten. Bei kontinuierlicher Einleitung der brennbaren Mischung folgen die Flammen- und Verbrennungsprodukte einer spiralförmigen, auf die Achse der Brennkammer 14 zu führenden Bahn. Wenn die Spirale kleiner wird als der Durchmesser des Reaktionsabschnities 10. ändert sich die Gasströmung von einer Spirale in eine Schraubenbahn. und dieser folgend treten die Gase in den Reaktionsabschnitt 10 ein. verbleiben nahe der Wandung desselben und treten schließlich in die Rußge.vinnungsvorrichtung 16 ein.

Kohlensvasserstofföl aus einer nicht gezeigten Vo rratsqucllc. das als Ausgangsmaterial verwendet svird. svird durch einen ebenfalls nicht gezeigten Vorerhitzer und schließlich durch die Zuführleitung 17 geleitet, welche axial angeordnet ist. so daß die durch sie eingeleitete Beschickung längs der Achse der Brennkamner 14 eintritt. Diese Zuführungsleitung 17 ist von einer größeren Leitung 18 umgeben, weiche allgemein als »LiiftmanteK hier jedoch als »Gasmantcl« bezeichnet wird. Die Anordnung dieser zwei Leitungen 17 und 18 bildet einen Ringraum 19 (s. F i g. 2 und 3). durch welchen das »Mantelgas« in den Ofen koaxial zum Strom des KohlensvasserstofT-ausgangsmatcrials geleitet svird. Wenn durch die Leitung 20 eingeleitete Luft durch diesen Ringraum 19 s.römt. svird damit beabsichtigt, daß die Luft das innere Ende tier Zuführleitunii 17 kühl hält, um einen

1 467"

%fs *

Nieclersclilac von Kohlenstoff auf demselben zu ver- auch mit einer Mehrzahl von in geeignetem Abstand hindern. voneinander angeordneten Abschrcckflüssigkeitscin-

Es ist nicht wesentlich, daß der stromab gelegene lassen versehen sein.

Endteil des Reaktionsabschnittes 10, wie dargestellt, Fig. 2 zeigt im einzelnen eine Ausbildung der

einen konstanten Durchmesser besitzt. Wenn ge- 5 stromauf gelegenen oder Einlaßwandung der Hrennwünscht, kann der stromab gelegene Endteil des Re- kammer 14, welche zur Einleitung des die Bcschikaktionsabschnittes einen größeren Durchmesser auf- kung bildenden Kohlenwasserstofföls und des Manweisen. um eine größere Verweilzeit unter Ruß telgases dient. Die in F i g. 2 dargestellte Anordnung erzeugenden Bedingungen ohne unbequeme Vergrö- wird verwendet, wenn das Kohlenwasserstoffölausßerung der Länge des Reaktionsabschnittes zu erzie- io gangsmaterial nicht verdampft oder nur teilweise verlen. Beispielsweise kann bei einem Ausführungsbei- dampft ist. Bei dieser Ausbildung ist eine geeignete spiel des dargestellten Ofens der stromauf gelegene Sprühdüse 25 am Auslaßende der Beschickungslei-Teil des Reaktionsabschnittes 10 einen inneren Durch- tungl7 vorgesehen. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausmesser von 30.48 cm und irgendeine geeignete Länge, bildung dieser Einlaßvorrichtung für das Ausgangsbeispielsweise bis zu 3.0 oder 3,3 m und der stromab 15 material und das koaxial eingeführte Gas. Die in gelegene Teil des Reaktionsabschnittes einen Innen- Fig. 3 dargestellte Anordnung wird angewendet, durchmesser von 45.72 cm und irgendeine geeignete wenn das als Reaktionsmittel verwendete Ausgangs-Länge, beispielsweise bis zu 3.0 oder 3,4 m besitzen. material vor der Einleitung in den Ofen im wesent-Da 0.30 m des Teiles mit einem Innendurchmesser liehen vollständig verdampft ist. Bei dieser Ausbilvon 45,72 cm in bezug auf das Volumen gleich 20 dung ist das Auslaßende der Zuführungsleitung 17 0.69 m des Teiles mit einem Innendurchmesser von gewöhnlich offen, wie dargestellt. In beiden F i g. 2 30.48 cm ist. so ist klar, wie die Gesamtlänge ab- und 3 ist das Auslaßende des Ringraumes 19 offen, geändert werden kann. Die Brennkammer 14 kann Es liegt 5 .doch ebenfalls im Rahmen der Erfindung. 30.48 cm lang sein und eiinen Durchmesser von dieses offene Ende des Ringraumes 19 teilweise zu 93.98 cm besitzen. Die angegebenen Abmessungen 15 verschließen, beispielsweise durch eine perforierte sind nicht kritisch, sondern lediglich als Beispiel er- Platte, so daß das koaxial eingeführte Gas in wähnt, und es können bei der Durchführung des Form von mehreren ringförmig angeordneten Düsenerfindungsgemäßen Verfahrens alle Abmessungen ab- strahlen anstatt in Form eines Ringes ausgestoßen geändert werden. Wenn jedoch ein Verbrennungs- wird.

ofen, wie er in F i g. 1 dargestellt ist. verwendet wird, 30 In der Verbrennungszone 14 sind die Einlasse 15 sollte die Brennkammer 14 einen größeren Durch- (s. F i g. 4) angeordnet, welche so verteilt sind, daß messer besitzen als der Reaktionsabschnitt 10. das durch dieselben und in die Verbrennungszone 14

Entlang der Längserstreckung des Reaktions- eintretende Gas tangential zur zylindrischen Wanabschnittes 10 sind, besonders im stromab gelegenen dung dieser Verbrennungszone 14 einströmt. Jeder Teil desselben, mehrere Einlaßleitungen 21 und 22 35 tangentiale Gaseinlaß 15 besteht aus einer engen Leifür Abschreckflüssigkeit vorgesehen. Diese Einlaß- tung 23. welche mit einer weiteren Leitung oder einer leitungen für Abschreckflüssigkeit dienen zur Ein- Durchführung 24 in Verbindung steht, die durch eine leitung einer Abschreckflüssigkeit, gewöhnlich Was- öffnung in der feuerfesten Auskleidung des Verser in flüssiger Phase, in den Reaktionsabschnitt, um brennungsabschnittes 14 mündet. Ein Einlaßrohr 26 die Gase der Reaktionsmischung schnell auf eine 40 für die brennbare Mischung aus Gas und Luft ragt Temperatur unterhalb derjenigen abzukühlen, bei teilweise in die enge Leitung 23.
welcher eine Rußbildung stattfindet, vorzugsweise auf Der gerade beschriebene Ofen samt zugehöriger

eine Temperatur unterhalb 1093" C. Die Abschreck- Einrichtung sind allgemein in der inderUSA.-Patentflüssigkeits-Einlaßleitungen 21 und 22 weisen vier schrift 2 564 700 beschriebenen Weise ausgebildet solche Einlasse auf (drei sind dargestellt), welche im 45 und aufgebaut und werden in der dort beschi .rfbenen Abstand von 90" auf den Umfang des Abschnitte?; 10 Weise betrieben. Verschiedene Abwandlungen dieses angeordnet sind. Es kann jedoch jede Anzahl von Ofens, welche ebenfalls bei der Durchführung des Einlassen angewendet werden, welche in irgendeiner erfindungsgemäßen Verfahrens angewendet werden eeeianeten radialen Verteilung angeordnet sind. Es können, sind ebenfalls in dieser Patentschrift beist wünschenswert, wenigstens zwei Einlasse an jeder 50 schrieben. Andere Ofen- und Vorrichtungsarten. Stelle zu verwenden, um das Innere des Reaktions- welche ebenfalls bei der Durchführung des erfinabschnitte^c wirksamer überdecken zu können und dur.gsgemäßen Verfahrens verwendet werden köndadurch die Reaktion wirksamer abzuschrecken. ntn. sind in anderen, in der USA.-Patentschrift Jeder dieser Einlasse ist mit einer nicht gezeigten, ge- 2 564 700 genannten Patentschriften beschrieben,
eisneien Sprühdüse an seinem inneren Ende aus- 55 Tn F i g. 5 ist ein weiterer Rußofen dargestellt, dessestattet. Die Einlaßleitungen für die Abschreckflüs- sen stromab gelegener Endteil im wesentlichen gleich siskeit können an jedem gewünschten Punkt entlang dem in Fig. 1 dargestellten ist. Der in F i g. 5 darder Läneserstreckung des Reaktionsabschnittes ange- gestellte Ofen weist jedoch zusätzlich eine im wesentordnei werden, wodurch ein weiteres Mittel zur Ver- liehen zylindrische Einleitkammer 27 auf. die stromänderuns der wirksamen Länge des Reaktions- 60 auf des Reaktionsabschnittes 10 offen mit demselben abschnittes in einem gegebenen Ofen erzielt wird. kommunizierend und im wesentlichen in axialer Die Anordnuns der jeweils verwendeten Abschreck- Fluchtung mit demselben angeordnet ist und einen flüssiokeit-Einlaßleitung in bezug auf die Längs- Durchmesser im Bereich des ¹V bis lfachen. vorerjtreckuns h'anst von den im erzeugten Ruß ge- zugsweise ' 4- Ks ' «fachen, des Durchmessers des vi-;inschten~Eiäenschaften ab. Wenn der stromab ge- 65 Reaktionsabschnittes 10 und ein Achtel bis drei le^ene Endteil des Reaktion-abschnittes 10 einen Viertel des Durchmessers des Vorverbrennungs- ^".frarößerten Durchmesser besitzt wie oben beschrie- abschnitts 14 aufweist. Eine Luflkammer 28 ist H^rf'kinn dieser Teil mit verer ^.rtem Durchmesser am stromauf gelegenen Ende der Einleitkammer 27

mit derselben kommunizierend angeordnet. Eine Flanschplatte 29 verschließt das stromauf gelegene Ende diesjr Luftkammer. Eine mittig angeordnete Öffnung 31 ist in der Flanschplatte vorgesehen. Eine koaxiale Gasleitung 18'. welche an ihrem stromauf gelegenen Ende verschlossen ist. erstreckt sich in axialer Richtung und in der öffnung 31 gleitbar in die Einleitkammer 27. Eine Einlaßleitung 17' für das Ausgangsmaterial erstreckt sich in axialer Richtung durch das geschlossene Ende der koaxialen Gasleitung 18' und durch dieselbe hindurch, um einen dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ringraum 19 ähnlichen Ringraum zwischen diese Leitungen 17' und 18' zu bilden. Eine zylindrische Leitwand 32 ist an der Innenwand der Flanschplatte befestigt, umgibt die Gasleitung 18' und erstreckt sich in die Einleitkammer 27 Der Zweck dieser Leitfläche 32 besteht darin, ein durch die Leitung 33 in die Luftkammer 28 eingeleitetes Kühlgas, beispielsweise Luft, längs der Wände dieser Beschickungs-Einleitkammer 27 zu leiten, wenn erwünscht. Eine Packungsstopfbuchse 34, welche mit einer geeigneten, hitzebeständigen Packung, wie Asbest, gefüllt ist, ist auf der Außenwand der Flanschplatte 29 befestigt und umgibt die Mante,gasleitung 18'

Der in F i g. 6 dargestellte Ofen ist gleich dem in F i g. 3 dargestellten mit der Ausnahme, daß die Flanschplatte 29' direkt auf dem Metallgehäuse 12 befestigt und keine Luftkammer 28 vorgesehen ist.

Bei Betrieb der in den F i g. 5 und 6 dargestellten Öfen wird ein Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial, vorzugsweise ein normalerweise flüssiges, aromatisches, konzentriertes öl über die Einlaßleitung 17' eingeleitet. Dieses Ausgangsmaterial wird in einem nicht gezeigten Erhitzer vorerhitzt und kann verdampf oder nur teilweise verdampft werden. Eine Strömung von freien. Sauerstoff enthaltendem Gas wird erfindungsgemäß durch die Leitung 20 in die Gasleitung 18 geleitet. Fs wird bemerkt, daß die Leitungen 17 und 18 eine einteilige Anordnung bilden.

welche in der Öffnung 31 in der Flanschplatte 29 und in der Packungsanordnung 34 gleitbar gelagert ist. Daher kann die Lage der Auslaßenden der Leitungen 17 und 18 in der Einleitkammer 27 verändert werden. Die Einleitkammer 27 enthält Einrichtungen zur

ίο raschen Temperatursteigerung der Kohlenwasserstoffströmung vor ihrem Eintritt in die Brennkammer 14, und die gleitbare Lagerung der Leitung 18 stellt ein Mittel zum Verändern des Außmaßes dieser Temperaturerhöhung und/oder der Reaktion zwischen dem Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial und dem Sauerstoff in dem koaxialen Gas dar. Im übrigen ist die Arbeitsweise dieses Ofens 'unwesentlichen die gleiche, wie sie oben für den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ofen beschrieben wurde.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. In jedem Beispiel wurde eine Reihe von Verbuchen in einem Reaktor durchgeführt, welcher die wesentlichen Merkmale des in Fig. 1 dargestellten Reaktors aufwies. Bei dem verwendeten

»5 Reaktor hatte der Brennabschnitt einen Durchmesser von 93.98 cm und eine Länge von 30,48 cm. Der Reaktionsabschnitt besaß einen Durchmesser von 30.h8 cm. Die bei jeder durchgeführten Versuchsreihe hergestellten Ruße waren in bezug auf die Oberfläche gleichartig. Bei allen Versuchen wurde der Betrieb gesteuert, um einen Ruß mit einem Photelometerwert von 90 zu erzeugen. Die wirksame Länge des Reaktionsabschnittes wurde bei den einzelnen Versuchen verändert, um die Oberfläche und den Photelometenvert der erzeugten Ruße zu steuern.

Die bei den verschiedenen Versuchen verwendeten

Tabelle I Als Ausgangsmaterial verwendete Öle

Öl-Nr.
C

Spezifisches Gewicht bei 15° C

Vakuumdestillation nach ASTM ^cCbei 760 mm
Druckdifferenz

Destillationsbeginn (FD)

-10

5" ο
10° r,

20 " ι>

30° ο
40" ο

60» ο
70° ο
80" ο

95" ο

BMCI

Molekulargewicht

Viskosität, Sayboltsuniversalsekunden (SUS) bei
37,8^CC ..."

Viskosität. Sayboltsuniversalsekunden (SUS) bei
QS 9-C .."

286.7 303.3 320.0 330.0 340.6 351.1 363,3 378.3 402,8 441.7 464,4

1.05

327.2

1.055

1,055

1.07

328.9

—	—	354.5	3Wt>
350.0	35U.O	353.9	^"4.5
362.8	362.2	362.8	38". 2
378.9	380.6	383.1	408.3
397.8	397.2	397,2	426.1
413.3	416.7	413.3	442.2
432.8	432.8	432.8	463.3
452.2	452.2	456.1	478.9
476,1	481.1	474.5	514.4
506.7	512.2	506.7	528.3
545;0	536.7	539.4	560.6
—	—	572,8	591.7
109,1	111.3	111	113
282	292
—	—	1723	7664
62,2	66,0	63.5	102,2
			ι ης> ™ 437

Tabelle I (Fortsetzung)

Öl-Nr.
C

Kohlenstoff, Gewichtsprozent

Wasserstoff, Gewichtsprozent

Schwefel, Gewichtsprozent

Verkokungsrückstand nach Ramsbottom,
Gewichtsprozent

BSu.W, Volumprozent

Pentan, unlöslich, Gewichtsprozent

Stockpunkt, C

Asche, Gewichtsprozent

88,6 9,8 0,7 89.9
9,1
0,6

89,9
8,9
1,14

90,0
8,8
1,13

89.8
8,8
1,15

0.79	2,44	2,75	2.94	3,06
0,05	0,05	0,10	0,18	0,12
0,09	0,07	0,0	0,25	0,57
7,2	18.3	15,6	12,8	23,9
	0,0	0,01	0,01	0,01

Beschickungsöle hatten die in Tabelle I angegebenen Eigenschaften.

Beispiel I

Es wurde eine Reihe von Versuchen unter Verwendung von aromatischem, aufkonzentriertem öl A als Ausgangsmaterial durchgeführt. Dieses öl hatte einen BMCI-Wert von 85,6. Dieses Ausgangsmaterial ist eine handelsübliche Substanz, welche durch die flüssige Schwefeldioxyd-Extraktion von zyklischen ölen hergestellt wird, die beim katalytischen Kracken von Gasölen gewonnen werden. Andere Eigenschaften dieses Öls sind in der obigen Tabelle I angegeben. Diese Versuche wurden unter den Herstellungsbedingungen für einen sogenannten HAP (high abrasion furnace)-Ruß mit hohem Abrieb, einem Photelometenvert von 90 und einer durch Stickstoffabsorption bestimmten Oberfläche von 80 ± 5 m² g durchgeführt. Die Versuche wurden in einem die wesentlichen Merkmale des in F i g. 1 dargestellten Ofens enthaltenden Ofen und der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung zum Einleiten von Ausgangsmaterial durchgeführt. Bei allen Versuchen betrug die tangentiale Luftzuführung 3,965 · 10³m³'Std., und die tangentiale Gaszuführung betrug 0,264 · ICPnv'. Std.

Andere Betriebsbedingungen. Ausbeuten an Ruß »nd Prüfungen der erhaltenen Rußarten sind in der folgenden Tabelle II angegeben. Versuch 1 war ein Kontrollversuch, bei welchem 100° r> Luft als koaxialer Gasstrom verwendet wurden. Bei den Versuchen 2 bis 4 wurde an Stelle der Luft als koaxiales Gas im wesentlichen reiner Sauerstoff verwendet.

Proben dieser aus den Versuchen 1 und 4 stammenden Rußarten wurden nach üblichen Verfahren mit Naturgummi vermischt und vulkanisiert. Die beim Herstellen dieser Gummimischungen angewendeten Mischungsvorschriften waren die folgenden:

Gewichtsteile

Geräucherter Blattgummi 100

Ruß " 50

Stearinsäure 3

Zinkoxyd 5

Benzothiazyldisulfid 0.6

Schwefel 2.5

Diese Gummimischungen wurden jeweils durch 30 Minuten Erhitzen bei 145 C zu einem fertigen Gummi vulkanisiert. Die vulkanisierten Gummimischungen wurden nach üblichen Gummiprüfverfahren geprüft, wie nachfolgend dargelegt. Prüfungen dieser Gummivulkanisate sind auch in der folgenden Tabelle II dargestellt.

Proben der in den Versuchen 1 und 4 hergestellten Ruße wurden auch mit einem Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR-1000) mit 23,5 °/o Styrol und einer Mooney-Viskosität von 44 bis 52 Gummi vermischt. Die bei der Herstellung dieser SBR-Gummizusammensetzungen angewendete Mischvorschrift war die folgende:

Gewichtsteile

SBR-1000-Gummi 100

Ruß 40

Zinkoxyd 3

Gummiweichmacher* aus raffiniertem Teer 6

Schwefel 1.75

N-Cyclob-:xyl-2-benzoth",azylsulfonamid .. 0.8

Ein Guinmiweichmacher — ein raffinierter Teer mit einem hohen freien Kohlenstoffgehalt und einem spezifischen Gewicht von 1.20 bis 1.25.

Diese SBR-Gummimischungen wurden jeweils 65 Gummiprüfverfahren geprüft, wie nachfolgend ausflurch 30 Minuien Erhitzen bei 152.8^r C zu einem geführt. Mit dieser, ausgehärteten Gummizusammenfertigen Gummi vuikantMcü. Die ausgehärteten Setzungen, durchgeführte Prüfungen sind auch in der Gummizu5.ammensetzungen wurden nach üblichen nachfolgenden Tabelle II angegeben.

sr

Tabelle II

Versi-ch Nr.

(!!beschickung

Kennzeichnung

BMCI

tMenbedingungen

Ölzuführung, l'Std

Öl-Vorerhitzung, ⁰C

Koaxialluft, m³/Std

Koaxialsauerstoff, m* Std

Koaxialgas-Geschwindigkeit

Sauerstoff öl, 10-^:1m^:1/l

Rußerzeugnis

Ausbeute, kg/1

Photelometerwert

N.j-Oberfläche, m- g

öfabsorption, cm'Vg

!Bewertung des Rußes in Naturgummi ** Comp. Moonev, ML-4 bei 100^c C ...

300° ο Modul,' kg/cm-¹

Zugfestigkeit, kg/cm²

Dehnung, " ο

Vernetzung, i· ■ 10⁴, Mol cm^:l

Bewertung des Rußes in SBR-1000-Gummi

300" ο Modul, kg/cm²

Zugfestigkeit, kg/cm²

Dehnung, * ο

Vernetzung, i· · 10⁴, Mol-'cm*

Abriebverlust, g

Abriebindex

Strangpressling bei 121⁰C, cm Min. . Strangpressung bei 121" C. g/Min.

* Kontrollversuch.
** Mooney-Viskosität nach der Compuondierung.

A	A	A	A
85,6	85,6	85,6	85,6
808,9	1068,2	992,5	931,9
412,8	415.6	415.6	415,6
113,3	0	0	0
0	113,3	113,3	141,6
71,32	71,32 :	71,32 ;	89,31
23,9	106,0	114,2	15,7
0,457	0,515	0,495	0,450
89	89	91	90
81,3	75,5	75,1	83,1
i,40	1,46	i .50	1,53
94,0			98,4
196,86			199,67
231.31			240,10
340			350
1,40			1,40
115.31			120,93
			199.67
			425
1.68			1,75
8,00			9.06
131			115
110,5			116,8
122.0			126.0

Ein Vergleich der Ergebnisse der Versuche 1 bis in der obigen Tabelle II zeigt, daß Öle mit einem BMCI-Wert von 85,6 auf das Ersetzen von Luft als Koaxialgas durch Sauerstoff nicht merklich anspreLhen. Wenn man z. B. die Versuche 1 und vergleicht, wobji in Versuch 2 Ί00° ο im wesentlichen reiner Sauerstoff an Stelle von Luft als Koaxialgas zur Erzielung eines Verhältnisses Sauerstoff zu Öl von 106.0 im Vergleich zu einem Verhältnis Sauerstoff zu Öl von 23.9 bei Versuch 1 verwendet wurde, bei welch letzterem 100° ο Luft als Koaxialgas verwendet wurde, so stieg der Ölabsorptionswert bei Versuch 2 nur auf 1,46 im Vergleich zu 1,40 bei Versuch 1. In Versuch 3. in welchem im wesentlichen reiner Sauerstoff als Koaxialgas zur Erzielung eines Verhältnisses Sauerstoff zu Öl von 114.2 verwendet wurde, stieg der Ölabsorptionswert nur auf 1.50. In Versuch 4, in welchem das Verhältnis Sauerstoff zu Öl auf 151,7 erhöht wurde, stieg der Ölabsorptionswert nur auf 1,53.

Ein Vergleich der Gummidaten, welche erhalten wurden, wenn die Ruße aus den Versuchen 1 und in Gummi eingemischt wurden, bekräftigt die Ergebnisse der Prüfungen der erzeugten Ruße selbst. Beispielsweise war der Modulwert in Naturgummi für den Ruß aus Versuch 1

Modulwert für den Ruß aus Versuch 4 betrug 199.67 kg/cm², was einen sehr geringen Anstie? bedeutet. Ähnliche Ergebnisse wurden in bezug auf die Modulwerte erzielt, wenn diese Ruße einem SBR-1000-Gummi beigemischt wurden. Ein Vergleich der Abriebindexwerte zeigt, daß bei Verwendung eines Ausgangsöles mit einem BMCI-Wert von 85.6 das Ersetzen der Mantelluft durch Sauerstoff nachteilig war. da der den Ruß aus Versuch 4 enthaltende SBR-1000-Gummi einen Abriebindex von nur 115 im Vergleich zu einem Abriebindex von 131 für den den Ruß aus Versuch 1 enthaltenden SBR-1000-Gummi aufwies. Ein Vergleich der Str?ngpreßwerte zeigt nur einen geringen Vorteil für den Ruß aus Versuch 4.

Beispiel II

Eine weitere Versuchsreihe wurde unter Verwendung von aromatischen aufkonzentrierten ölen B. C, D und E mit BMCI-Werten von 109.1. 111.3. 111,0 bzw. 113.0 durchgeführt. Diese Ausgangssubstanzen sind übliche aromatische aufkonzentriertc Öle. welche aus Raffinierungsverfahren stammen Andere Eigenschaften dieser Öle sind in der obiser

zsc

ic wurdi.

13

1

unter Bedingungen zur Erzeugung eines HAP-Rußes mit einem Photeloneterwert von 90 und einer durch Stickstoffabsorption bestimmten Oberfläche von 80 ± 5 m- g durchgeführt. Die Versuche dieser Reihe wurden von 5 bis 21 durchnumeriert. Die Versuche 5 und 6 waren Kontroll versuche, bei denen 100" Ό Luft als Koaxialgas verwendet wurde. In den Versuchen 7 bis 21 wurden verschiedene Anteile der Koaxialluft bis zu 100" <> durch im wesentlichen reinen Sauerstoff ersetzt. Diese Versuche wurden in einem Ofen mit den wesentlichen Merkmalen des in Fig. 1 dargestellten Ofens und der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung durchgeführt. Bei allen Versuchen mit Ausnahme der Versuche 7. 13 und betrug die tangentiale Luftzuführung bzw. die langentiale Gaszuführung (Einlaß 15) 3,965 bzw. 0,264- lOW Std. Im Versuch 7 betrugen diese Werte 4.078 bzw. 0.264- 10^:Im^:! Std. In Versuch 13 betrugen diese Werte 4.247 bzw. 0.2S3 · 10W Std. In Versuch 18 betrugen diese Werte 2,S3t bzw. 0.189-10W Std. Andere Betriebsbedingungen, Ausbeuten und Prüfungen der Rußprodukte sind in der nachfolgenden Tabelle III angegeben.

Proben der Rußprodukte aus den Versuchen 5, 9, 11, 14. 16, 19 und 21 wurden nach üblichen Verfahren mit Naturgummi vermischt, um eine Reihe von Gummizusammensetzungen herzustellen. Die beim Herstellen dieser Gummizusammensetzungen angewendete Mischvorschrift war die folgende:

475

Gewichlsieile

Geräucherter Blattgummi Nr. 1 100

Ruß 5'_J

Stearinsäure 3

Zinkoxyd 5

Schwefel -P

Benzothiazyldisulfid 0.6

Diese N.uurgummizusammensetzungen wurden jeweils durch 30 Minuten Erhitzen bei 145 C zu einem fertigen Gummi vulkanisiert. Die ausgehärteten Gummizusammenseizungen wurden nach üblichen Gummiprüfverfahren geprüft, wie nachfolgend ausseführt. Die Prüfungen dieser ausgehärteten Gummizusammensetzunp.en sind auch in der nachfolgenden Tabelle III dargelegt.

Proben der Rußprodukte aus den Versuchen 5. 9. 11. 14, 16, 19 und 21 wurden auch mit einem SBR-1000-Gummi nach üblichen Verfahren vermischt. Die beim Herstellen dieser Gummimischungen angewendete Mischvorschrift war die gleiche wie diejenige für die SBR-Gummimischungen im Beispiel 1. Die SBR-1000-Gummimischungen wurden jeweils durch 30 Minuten Erhitzen bei 152,S C zu einem fertigen Gummi vulkanisiert. Die Gummivulkanisate wurden nach üblichen Gummiprüfverfahren geprüft. wie nachfolgend ausgeführt. Die Prüfungen dieser Gummivulkanisate sind ebenfalls in der nachfolgenden Tabelle III dargelegt.

Tabelle III

Versuch Nr.
S 9

in

(»beschickung
Kennzeichnung
BMCI Γ.

Ofenb'Tdingungen

Öl/Aiführung, 1 Std

Öl-Vorerhitzung. C

Koaxialluft. nr'-Std

Koaxialsauerstoff, m^:l. Std

Koaxialgas-Geschwindigkcit. m Sek. Sauerstoff Öl, m³·'! ~.

Rußerzeugnis

Ausbeute, kg. 1

Photelometerwcrt

Ν.,-Oberflächc, m'-' g

öfabsorption. cm¹ g

Bewertung des Rußes in Naturgummi **Comp. Mooney. ML-4 bei ίθθ C .

3()Oⁿ«Modul.'kg.'cm²

Zugfestigkeit, kg/cm*

Dehnung." η

Vernetzung. 1·· HC, Mol cm¹

Bewertung des Rußes in SBR-1000-Gummi

300" „Modul, kg/cm²

Zugfestigkeit, kg/cm²

Dehnung." η

Vernetzung, »· · 10'. Mol/cm¹

Abriebverlust, g

Abriebindex

Strangpressling bei 121" C. cm Min. Strangpressung bei 12PC. g.Min.

* Kontrollversuch.

109.1

111.3

D
111.3

111.3

111,3

809.3 875,1 904.6 963,4 985.0 979.7

287.8 290,ft 287.8 285.0

113,3 113.3 56.6 283,1

0 56.6 56,6

41.45 41.45 115,8 54.25

23.9 22.4 68,7 71.7

87.4 189.1 253,1 3S0 2,30

112,5 219,1 460
1,74 7,68 122
85,1 94.5

287.x 290.6

I) 0

84.9 84,9

31.1 14.3

86,0 86."

0	.561	0,559
90		90
80	.9	79,6
1	.44	1.42

0.540 0.541 0.586 0.565

90 90 91 88

81.1 79.1 82.7 75.5

1.52 1.51 1.55 1.59

94,4
213,0
254.9
¹ 355
2.34

I 38,5
227.8
' 455

1.84
6.69
139
113,7
105,0

Mooney-Viskositüt nach der Compininiüerunc.

D 111.3

1018,3

285.0 141,6

84,9

36.6

91.2

0,555 88 78.3

101.4

222.8 258,8 365 2,46

127,3 213.0 450 1,78 7,03 132 120,7 116.8

16

(ölbeschickung

Kennzeichnung

BMCI

Ofenbedingungen

Ölzuführung, 1/Sid

Ölvorerhitzung, C

Koaxialluft, nV'Std

Koaxialsauerstoff, nv'.'Std

Koaxialgas-Geschwindigkeit, m Sek. ..

Sauerstoff;Öl, lQ-'m¹ Γ

Rußerzeugnis

Ausbeute, kg. 1

Photelometerwert

Ν.,-Oberfläche, m- g

Ölabsorption, cnr'/g

Bewertuna des Rußes in Naturgummi

* Comp. Mooney, ML-4 bei 100 C

300° η Modul, kg cm²

Zugfestigkeit. kg/cm²

Dehnung, " η

Vernetzung, r · 10⁴, Mol'cm^:!

Bewertung des Rußes in SBR-1000-Gummi

300° ο Modul, kg/cm-'

Zugfestigkeit, kg cm-

Dehnung, "«

Vernetzung, >· · 10', Molcrrv¹

Abriebverlust, g

Abriebindex

Strangpressung bei 121 C, cm. Min. . Strangpressung bei 12! C, g/Min. . . .

t.i

Versuch Nr. 14

15

16

D
111,3

1158,3
287,8

113,3
41.45
97.9

0,582
76
71,6

1.63

11,3

1143,2
287,8

113.3
41.45
99.4

0.567
91
82,9

1.62

D 111,3

1051,5 2S7,S

113,3 41,45 107,6

0,555 90 80,5

1,65

102,4 221,4 254.5

335 2,52

139,9

225.0

430 1.82 6,64

142

127,0

118,5

111,3

1032,2

^ΛΊί),6 (I

113,3 41,45 109.9

91

81.3 1.68

111,3

1046,2 285,0

113,3 41,45 108,2

0.543 90 80,3

1,69

107,0 220,0 253,8 345 2.44

148.3

225,0

415 1.87 6.39

145

119,4

108.5

18

Versuch Nr. 19

:i

Ölbeschickung

Kennzeichnung

BMCI Γ

Ofenbedingungcn

Ölzuführung, 1 Std

Öivorerhitzung, C

Koaxialluft, m^:VStd

KoaxialsauerstofT. m^:! Std

Koaxialgas-GcNchwindigkeit, m Sek. . .

Sauerstoff Öl, 10-^:!πννΓ

Rußerzeiignis

Ausbeute, kg]

Photelometerwert

N.-Oberfläche. m²g

Ölabsorption. cm'¹ g

Bewertung des Rußes in Natureummi

* Comp. Mooney. ML-4 bei 100 C

300" ο Modul, kg cm²

Zugfestigkeit, kgem*'

Dehnung, " η

Vernetzung, ν 10^l. Mol cnf'

Bewertung des Rußes in SBR-JOOO-Gummi

300" (.Modul, kg/cm-¹

Zugfestigkeit, kg cm²

Dehnung, ° η

Vernetzung, >■ · K)¹, Mol'cnV¹

Abriebverlust, g

Abriebindex

Strangpressung bei 121⁰C, cm/Min. Strangpressling bei 121° C, g/Min

* Mooney-Viskositiit nach der Compoumiierung.

111,3

11.3

11.3

1096.6	7h().8	1044.7	948.9	I 006.9
287,8	287.8	290.ti	290.6	285.0
0	0	0	0	0
141,6	113.3	1 1 3.3	70.S	113.3
51,8	41.45	115.8	175.2	274.3
129.7	148.6	108.2	74.7	112.9
0,5 S3	0.554	0.579	0.574	0.570
90	89	91	91
77.2	82.3	82.5	79.0	N 1,3
1.79	1.84	! .59	1.46	1.49
		106.0		99.0
		216.5		219.3
		255.9		272,1
		340		370
		2.40		2.46
		131.9		I 24,8
		219.3		227,8
		435		460
		1.75		1,75
		7,16		7,45
		130		125
		122,7		118,1
		116.8		115.3
				109 550 437

467

Ein Vergleich der Ergebnisse der Versuche 5 his 21 in der obigen Tabelle III zeigt, daß als Ausgangsmaterial verwendete Kohlenwasserstofföle mit einem BMCI-Wert oberhalb 95, insbesondere etwa 110, auf das Ersetzen der Koaxialluft durch Sauerstoff stark ansprechen. Beispielsweise hatten bei den Kontrollversuchen 5 und 6 die Rußprodukte Ölabsorptionswerte von 1,44 bzw. 1,42, wenn 100° υ Luft als Koaxialgas verwendet wurde, um Sauerstoff-Öl-Verhältnisse von 23,9 bzw. 22,4 zu erzielen. In den Versuchen 7 und S wurde ein Teil der Koardalluft durch im wesentlichen reinen Sauerstoff ersetzt, um das Verhältnis Sauerstoff zu Öl auf 68,7 bzw. 71,7 zu erhöhen, und der Ölabsorptionswert erhöhte sich auf

1.52 bzw. 1,51. Ein Vergleich der Ergebnisse der Versuche 7 und S mit Versuch 4 aus Tabelle II, bei welchem Gas Verhältnis Sauerstoff zu Öl 151,0 war und der erzeugte Ruß einen Ölabsorptionswert von

1.53 besaß, zeigt, daß das in den Versuchen 7 und 8 verwendete Ausgangsmaterial mit einem BMCI-Wert von 111,3 mehr als doppelt so stark auf das Ersetzen der Koaxialluft durch Sauerstoff anspricht wie das in Versuch 4 der Tabelle II verwendete Öl mit einem BMCI-Wert von 85,6. Mit anderen Worten, es war beim Übergang von einem ölabsorpiionswert von 1,40 für den Ruß aus Versuch 1 zum Ölabsorptionswert von 1.53 für den Ruß aus Versuch 4 notwendig, das Sauerstoff-Öl-Verhältnis auf mehr als das Sechsfache zu steigern. Im Gegensatz dazu war es beim Übergang von einem öiabsorpMonswert von 1.44 für den Ruß aus Versuch 5 zum Ölabsorptionswert von 1.52 für den Ruß aus Versuch 7 nötig, das Sauerstoff-Öl-Verhältnis auf weniger als das Drei fache zu erhöhen.

In Versuch 1 I wurde das Sauerstoff-Öl-Verhältnis tiuf 91,2 und der ölabsorptionswert auf 1.61 erhöht. Uin Vergleich der Ergebnisse der Gummiprüfungen bei den mit dem Ruß aus Versuch I I hergestellten Gummiproben mit den Ergebnissen der Gu;nmiprüfungcn. welche bei den mit dem Ruß aus Versuch 5 (ein Kontrollversuch) hergestellten Gummiproben ausgeführt wurden, bestärkt diesen Anstieg der ölabsorption (Struktureigenschaften) für den Kuß aus Versuch II. Beispielsweise betrug der Mo- <lulwert der mit dem Ruß aus Versuch I 1 hergestellten Naturgummiprobe 222.8 kg cm'-', während der Modulwert für die mit dem Ruß aus Versuch 5 hergestellte Naturgummiprobe 189,1 kg cm- betrug. Die Modulwerte für die mit den Rußen aus den Versuchen 5 und II hergestellten SBR-lOOO-Gummilorten zeigen ähnliche Ergebnisse. Der Abriebinde\ •ler mit dem Ruß aus Versuch 1 I hergestellten fjtimmiprobc betrug 132 im Vergleich /u 122 für Hen Abriehindex der mit dem Ruß aus Versuch 5 lergestelltcn Gummiprobe, was einen sehr erwünschten Anstieg des Abriebindex bedeutet. In gleicher 5; Weise zeigen die Strangpreßwerte für den SBR-IOOO-Gummi aus Versuch 11 im Vergleich zu den Strangpreßwerten für den SBR-IOOO-Gummi aus Versuch 5. daß der Gummi nach Versuch 11 überlegen ist. Ähnliche Vergleiche können für die anderen in Tabelle III dargestellten Versuche angestellt werden. Besondere Aufmerksamkeit wird auf die Versuche Ii. 16 und 19 gelenkt.

Ein Vergleich der Versuche 16. 19 und 21 in Tabelle III zeigt die Wirkung der Lineargcschwindigkeit des Mantelsauerstoffs. Die Daten dieser Versuche /eigen, daß die Ölziiführungsratc. die Olvorcrhitziing. das Saiierstpff-Öl-Verhältnis und das Volumen des Koaxialsauerstoffs bei diesen drei Versuchen 16, I¹) und 21 im wesentlichen die gleichen waren. Die Koaxialeasijeschwindigkeit betrug bei diesen Versuchen jedoch 51,8, Ί 75,2 bzw. 274,3 m Sek., und die ölabsorptionswerte betrugen 1,69, 1,59 bzw. 1,49, was anzeigt, daß bei einer Erholung der Lineargeschwindigkeit eine Abschwächung der Struktureigenschaften (Ölabsorption) erhalten wird.

Die Ergebnisse dieser Versuche 5 bis 21 in der obigen Tabelle III sind in Fig. 7 dargestellt, in welcher die ölabsorptionswerte gegen das Sauerstoü-Öl-Verhältnis aufgetragen sind.

Beispiel III

Eine weitere Versuchsreihe wurde unter Verwendung des oben beschriebenen aromatischen aufkonzentrierten Öles Λ als Kohlenwasserstoff-Ausgang material durchgeführt. Diese Versuchsreihe wuaL-unter Bedingungen zur Erzeugung von ISAF (iniermediate super abrasion furnace)-Rußen mit mittleren; Abrieb und einem Photelometerwert von 90 u:u! einer durch Stickstoffabsorption gemessenen Oberfläche von HiS - 4 durchgeführt. Die Versiu' dieser Reihe wurden von 22 bis 24 durchnumerie. Versuch 22 war ein Kontrollversuch, bei welchen 100" 0 Luft als Koaxialgas verwendet wurde. B.^: den Versuchen 23 und 24 wurde 100°'., im weseirlichen reiner Sauerstoff als Koaxialgas verwende·. Alle drei Versuche wurden in einem Ofen mit <kr. wesentlichen Merkmalen des in Fig. 1 dargestclh:·_■·, Ofens und der in F i 2. 2 dargestellten Beschickung Einleitanlage durchgeführt. Bei allen Versuchen b; trug die tancentiale Luftzuführung und die tan«;.·:: tiale Gaszuführung (Einlaß 15) " 6.371 ■ 10· Iv 0,425· H)^:lm^:lStd. Andere fcieuiebsbedingungen. \i:. beuten und Prüfungen der Rußprodukte sind in (L: nachfolgenden Tabelle IV angegeben.

Proben der Rußprodukte aus den Versuchen .7^Ί und 24 wurden nach üblichen Verfahren in Natu gummi eingemischt, um eine Reihe von Gummi zusammensetzungen zu erzeugen. Die bei der He: stellung dieser Gummizusammensetz¹: 'gen angewen dete Mischvorschrift, Vulkanisationstemperatur un·: Vulkanisatioiiszeit war die gleiche wie bei dem wvangehenden Beispiel (. Die Gummivulkaiiisate wurde nach üblichen Gummipriifverfahren geprüft, wie nachfolgend erläutert. Die Prüfungen an diesen ungehärteten Gummi/usammenselzunger. sind ebenf.ill· in der nachfolgenden Tabelle IV angegeben.

Proben der Rußprodukte aus den Versuchen -.7 und 24 wurden ebenfalls mit SBR-IOOO-Gummi ve mischt und ausgehärtet, wie es oben bei Beispiel [ beschrieben wurde. Die Prüfungen an diesen Gunimivulkanisaten sind ebenfalls in der nachfolgenden Tabelle IV angegeben.

Ein Vergleich der Ergebnisse der Versuche 22 und 24 zeigt, daß Öle mit einem BMCI-Wert von weniger als 95. insbesondere 85,6. ebenfalls auf das Ersetzen der Luft als Koaxialgas durch Sauerstoff bei der Herstellung von ISAF-Rußen nicht merklich ansprechen. Beispielsweise betrug beim Kontrollversuch 22. bei welchem 100° _n Luft als Mantelgas verwendet wurde, um ein Sauerstoff-Öl-Verhältnis son 20,9 zu erhalten, der Ölabsorpiionswert 1,40. und in Versuch 24, bei velchcm im wesentlichen reiner Sauerstoff als Koaxialgas verwendet wurde, um ein Sauerstolf-öl-Vcrliältnis von 118,1 zu erzielen, betrug der ölabsorntionswert 1.5 I.

Tabelle IV

Versuch Nr. 2.1

ölhcschickung

Kennzeichnung

BMCl

Ofenbedingungen

Ölzuführung, I. Std

Öl-Vorerhitzung, C

Koaxialluft, m^:l/Std

Koaxialsauerstoff, m'.Std

Koaxialgas-Geschwindigkeit, m Sek

Sauerstoff öl, lü-^:lm^;l Γ

Rußerzeugnis

Ausbeute, kg. 1

Photelometerwert

^.-Oberfläche, m-Vg

Öiabsorpticn, cm^:i/g

Bewertung des Rußes in Naturgummi Mooney-Viskosität nach der Compoundierung, ML-4

bei 100- C

300" ι, Modul, kg cm⁵

Zugfestigkeit, kg cm'^J

Dehnung, " «

Vernetzung, >■ · 10⁴, Mol'cm^a

Bewertung des Rußes in SBR-1000-Gummi

3OO°o Modul, kg cm-

Zugfestigkeit, kg cm-

Dehnung, " ο

Vernetzung, r · 10⁴, Mol cm^:!

Abriebverlust, g

Abriebindex

Strangpressung bei 121 C, cm Min

Strangpressung bei 121 C, g Min

* Kontrolhersuch.

85,6

9S7.9
415,6
113,3

71.32
20,9

0,379
91

111,4
1.40

104,0
182.8
243,9
375
1,28

104.0
240,4
495
1.62
7,43
141
1 18.6
124.5

85,6

1031,9
412,8

113,3
71,32 109.9

0,371 90

104.7
1.53

85,6

958,9 412,8

113,3 71.32 118,1

0,359 90

110,7 1,51

105,0 184.6 τττ 9

355' 1.32

111.8 230.6 470 1.67 7.56 138 119.4 128,0

Ein Vergleich der Gummidaten aus den Versuchen und 24 unterstreicht die erhaltenen Ölabsorptions- 45 werte bei diesen Rußarten. Beispielsweise betrug der 300°'n-Modul-\Vert für die Naturgummiprobe bei Verwendung des Rußes aus Versuch 22 182,8 kg cmim Vergleich zu 184,6 kg cm¹- für die Natureummiprobe. welche den Ruß aus Versuch 24 enthielt. Die 50 Ergebnisse der Modulwerte für die SBR-1000-Gummiproben waren ähnlich. Wie im Fall der HAF-Ruße gemäß d.-r Tabelle III zeiet ein Vergleich der Abriebindexwerte für die jBR-Gummiprobe. welche den Ruß aus Versuch 22 enthielt, mit der SBR- 55 Gummiprobe, welche den Ruß aus Versuch 24 enthielt, daß das Ersetzen der Luft im Koaxialgas durch Sauerstoff für die Abriebeigenschaften nachteilig ist. Ein Vergleich der Straiigpreßwerte der mit den Rußen aus den Versuchen 22 und 24 hergestellten Gummi- 60 proben zeigt, daß ein kleiner Vorteil erzielt wird, wenn die L«rft im Mantelgas durch Sauerstoff ersetzt wird.

Beispiel IV 65

Eine weitere Versuchsreihe wurde unter Verwendung des aromatischen aufkonzentrier'.en Öles E als Kohlenwasserstoff - Ausgangsmatcrial durchgeführt. Dieses Öl hatte einen BMCI-Wert von 113 und war ein übliches aromatisches aufkonzentriertes Öl. welches aus Raffinierungsverfahren stammte. Andere Eigenschaften des Öles sind in der obigen Tabelle I anaeeeben. Diese Versuchs^reihe wurde unter Bedingungen zur Herstellung eines ISAF-Rußes mit einem Photelometerwert von 90 und einer durch StickstolTabsorption gemessenen Oberfläche von !OS ± 4 m- g durchgeführt. Die Versuche dieser Reihe wurden von 25 bis 32 durchnumeriert. Die Versuche 25 und 26 waren Kontrollversuche, bei welchen K)O⁰Zo Luft als Koaxialgas verwendet wurde. In den Versuchen 27 bis 32 wurden verschiedene Anteile der Koaxialluft bis zu 100⁰/o durch im wesentlichen reinen Sauerstoff als Koaxialgas r.rsetzt. Alle Versuche wurden in einem Ofen mit den wesentlichen Merkmalen des in Fig. 1 dargestellten Ofens und der in F i g. 2 dargestellten Beschickungs-Einleitanlage durchgeführt. In Versuch 25 betrugen die tangentiale Luftzuführung und die tangentiale Gaszuführung (Einlaß 15) 7,079 bzw. 0,472· IOW/Std. In den Versuchen 26, 27 28 und 30 betrugen diese Werte 4,247 bzw. 0.283. In Versuch 29 betrugen diese Werte 5,662 bzw. 0,376. In den Versuchen 31

21

und 32 betrugen diese Werte 2,831 bzw. 0,189. Andere Betriebsbedingungen, Ausbeuten und Prüfungen der Rußprodukte sind in der nachfolgenden Tabelle V angegeben.

Proben der Rußprodukte aus den Versuchen 25, 26, 29, 31 und 32 wurden mit Naturgummi unter Anwendung der gleichen Mischvorschrift wie bei Beispiel II vermischt und in der gleichen Weise wie bei Beispiel II ausgehärtet und nach üblichen Ver-

fahren geprüft. Die Prüfungen dieser Gummiproben sind in der nachfolgenden Tabelle V angegeben.

Proben der Rußprodukte aus den Versuchen 25, 26, 29. 31 und 32 wurden ebenfalls mit SBR-1000-Gummi unter Anwendung der gleichen Mischvorschrift wie im Beispiel II vermischt und wie bei Beispiel II ausgehärtet und geprüft. Die Lrgebnisse der Prüfungen an diesen Gummizusammen^etzungen sind ebenfalls in der nachfolgenden Tabelle V angegeben.

Tabelle V

26' 27

Versuch Nr.
28 29

Ölbeschickung

Kennzeichnung
BMCI

Ofen-Bedingungen

Ölzuführung, 1/Std

Öl-Vorerhitzung, C

Koaxialluft, m-VStd

KoaxialsauerstofT, m'/Std. .. Koaxialgas-Geschwindigkeit,

m/Sek

Sauerstoff öl. 10-³m³1

Rußerzeugnis

Ausbeute, kg 1

Photelometerwert

!^-Oberfläche, m- g

Ölabsorption, cm¹, g

Bewertung des Rußes in Naturgummi

Mooney-Viskosität nach der Compoundierune, ML-4

bei lOOC . ...Γ

300°o Modul, kg,cm²

Zugfestigkeit, kg cm-

Dehnung, '/ι

Vernetzung, i·· 10⁴, Mol.cm³.

Bewertung des Rußes in SBR-1000-Gummi

300" «Modul, kg/cm²

Zugfestigkeit, kg, cm"-

Dehnung, Ό

Vernetzung. i- · 10⁴. MoI cm".

Abriebverlust, g

Abriebindex

Strangpressung bei 121^? C.

cm Min

Strangpressung bei 121- C,

g Min

* Kontrollversuch.

113

866,9

287.8

113.3

41,45 22,5

0,496 88

107,8 1.40

113

684,4

¹ 287,8 113,3 0

41,45 26.9

0,496 89

109,8 1.46 ,

92.0 188,4 270,7 415 2,14

110,4 233,4 470 1.56 6,69 93

101,1 94.0 113

690.8
287.8

84,9

28,3

41,45

55,2

0.490
91

107.8
1.52

100,0 198,3 250,3 365 2.25

109.7

240.4

485 1.62 5.90

105

116,8 111.5

Ein Vergleich der bei den Versuchen 25 bis 32 in der obigen Tabelle V erhaltenen Ergebnisse zeigt, daß ein Kohlenwasserstofföl mit einem BMCI-Wert von mindestens 95. insbesondere 113. sehr stark auf das Ersetzen der Luft im Koaxialgas durch Sauerstoff anspricht. Beispielsweise betrugen bei den Kontrollversuchen 25 und 26. bei welchen 100 °/o Luft als Koaxialgab verwendet wurde und die Sauerstoff-Öl-Verhältnisse 22.5 bis 26.9 waren, die Ölabsorptionswerte 1.40 bzw. 1.46. Im Gegensatz dazu erhöhte sich in Versuch 27. in welchem die Mantelluft mit im wesentlichen reinem Sauerstoff angereichert war. um 113

759,0
290.6

56.6

56.6

41.45
80,6

0,497
91

108,7
¹ 1.62

E
113

1069,4
287,8

0
150.1

54,8
140.3

113

772,2
287,8

0
113,3

41.45
147.1

113

476,1
287,8
0
73.6

26,8
154,7

113

461.S
287.H

0
113.3

41.45 245.6

0,472 0.470
90 90

112,4 105.6
1,71 1,78

0.470 0.43"

91 91

105.6 104

1,74 1.90

108.0	116,6	123.0
204,6	210,2	215,8
239,0	222.1	247.9
330	310	345
2,36	2.42	2.46
129.3	131,4	136,3
207.4	2116	212.3
410	420	415
1.66	1.67	1.74
5.66	5.S4	5.59
110	107	111
127.5	129.5	134.0
117.5	121.5	1 23.0

ein Sauerstoff-Öl-Verhältnis von 55.2 zu erhalten, der Öl absorptionswert auf 1.52. Ein Vergleich der Ergebnisse dieses Versuches 27 mit den Ergebnissen des Versuches 24 in Tabelle IV zeigt, daß in Versuch 27, bei welchem der BMCI-Wert des als Ausgangsmaterial verwendeten Öles 113 betrug, das Sauerstoff-Öl-Verhältnis nur auf 55.2 erhöht werden mußte, um einen Ölabsorptionswert von 1.52 zu erzielen, während in Versuch 24, bei welchem der BMCI-Wert des als Ausgangsmaterial verwendeten öler, S5.6 betrug, der Ölabsorptionswert auch bei einem Sauerstoff-Öl-Verhältnis von 118.1 nur 1.51 betrua. Diese Erseb-

I 24

nisse zeigen, daß das Öl mit einem BMCI-Wert von 113 doppelt so stark auf das Ersetzen der Luft im Koaxialgas durch Sauerstoff anspricht als das öl mit einem BMCI-Wert von 85.6 gemäß Versm Ί 24.

In Versuch 29 wurde das Sauerstoff-Öl-Verhältnis aiif 140.3 erhöht, und der Ölabsorptionswert vergrößerte sich auf 1.71. Ein Vergleich der Gummi-(Jatcn für den Ruß aus Versuch 79 mit den Gummidaten der Ruße aus den Versuchen 25 und 26 zeigt, daß die Gummidaten die Ergebnisse der ölabsorption erhärten. Ähnliche Vergleiche können für die anderen in Tabelle V angegebenen Versuche angestellt werden.

Die Ergebnisse dieser Versuche 25 bis 32 in der obigen Tabelle V sind in Fig. 8 dargestellt, in welcher die ölansorptionswerte gegen das Sauerstoff-Öl-Verhältnis aufgetragen sind.

Die in diesen Tabellen II bis V angegebenen Daten zeigen eine Reihe von Vorteilen beim Ersetzen von wenigstens einem Teil der Koaxialluft durch Sauerstoli gemäß der Erfindung. Diese Daten zeigen, daß die Erfindung ein Verfahren zur Hertsellung von Ofenrußen mit verbesserten Struktureigenschaften schafft. Die erfindungsgemäßen Ruße mit stärkerer Struktur sind vorteilhaft, da sie leicht zu verarbeiten sind und leicht in verschiedene Gummiarten eingemischt werden können. Diese Ruße mit stärkerer Struktur sind insbesondere zur Verwendung mit den verhältnismäßig neuen Polybutadien-Gummisorten erwünscht, welche schwieriger zusammenzusetzen sind als andere Gummisorten. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei wesentlicher Konstanthaltung der anderen Betriebs\ariablen die Verwendung von Sauerstoff anstatt Luft als Koaxialgas eine Erhöhung des Reaktordurchsaizes von etwa 30° ο ermöglicht.

Der erwähnte BMCI-Wert ist ein Zuordnungsindex, welcher vom US. Bureau of Mines entwickelt wurde und zur Bezeichnung der Aromatizität eines Öles dient. Ein höherer Indexwert bezeichnet ein aromatischeres öl. Der Index wird nach der folgenden Formel berechnet:

Ci. =

48640
K

473,7 G 456.8.

Dabei bedeutet:

CI. = Zuordnungsindex nach US. Bureau of Mines

(Bureau of Mines correlation index).
Λ.' = Durchschnittlicher Siedepunkt (^: K).
G = Spezifisches Gewicht bei 15.56^: C 33.33' C.

Die ölabsorption wird gemessen, indem jeweils zu einem Zeitpunkt einige Tropfen Öl zu einer Probe von 1 Gramm Ruß auf einem Mischstein oder einer Glasplatte gegeben wird. Nach jeder Zugabe wird das Öl mit einem Spatel unter Anwendung eines mäßigen Druckes durch und durch eingearbeitet. Es werden kleine Kügelchen gebildet, deren Abmessung nach \ nd nach zunimmt, wenn mehr Öl zugegeben wird. Der Endpunkt, nämlich annähernd ein Öltropfen zu einem Zeitpunkt, wird erreicht, wenn eine einzige Kugel aus steifer Paste ausgebildet ist. Die Ergebnisse sind wiedergegeben als cm³ Öl je Gramm Ruß.

Die Photelometerprüfung gibt ein Maß des Teergehalts und daher ein Maß der Qualität des Rußprodukts. Der Teergehalt des Rußes wird bestimmt, indem 2 Gramm Ruß mit 50 cm^:! Chloroform vermischt werden, die Mischung gekocht, gefiltert und die prozentuale Lichtdurchlässigkeit des Fütrats im Vergleich zur Durchlässigkeit einer reinen Chlorofonnprobe bestimmt wird. Der Vergleich wird vorzugsweise mit einem photoelektrischen Kolorimeter, wie einem Lumetron-Kolorimetcr. bei einer Wcllenlänge von 4JOm. einer Lichtintensität von 20 und einer Zellenlänge von 1 cm durchgeführt. Ein RuI.' wird gewöhnlich als teerfrei bezeichnet, wenn er bei Untersuchungen an Proben, die nach dem Formen zu Kügelchen genommen werden, bei diesem Versuch

ίο eine größere Durchlässigkeit als 85% zeigt. Das nicht gezeigte Formen des flockigen Rußes /u Kügelchen oder Tabletten durch übliche Verfahren erhöht den Photelometerwert um 5 Einheiten oder mehr, beispielsweise von 80 auf 85. Bei dem Prüfungsverfahren wird manchmal das Chloroform durch Azeton ersetzt. Die prozentuale Durchlässigkeit, welche 85% bei Chloroform entspricht, ist bei Azeton etwa ^c)2%. Das ursprüngliche, für die Untersuchung verwendete Azeton oder Chloroform soll im wesentlichen farblos sein. Wenn der Ausdruck »Photelomcter« ohne Angabe des Lösungsmittels verwendet wird, ist es üblich, daß das Lösungsmittel Chloroform ist.

In den vorangehenden Tabellen bezieht sich der Ausdruck »300% Modul kg cm²« auf den Zug in kg cm² in einer Dehnungsprüfung, wenn der Prüfling aus vulkanisiertem Gummi auf 300% der Länge des ursprünglichen Prüflings gereckt worden ist. Der Ausdruck »Zugfestigkeit kg cm-'« bezieht sich auf den Zug in kg cm- am Reiß- oder Bruchpunkt des Prüflings, welcher der obengenannten 300%-Modul-Prüfung unterzogen wird. Der Ausdruck »Dehnung« bezieht sich auf die Reckung oder Dehnung am Bruchpunkt. Alle diese Prüfungen sind nach der Vorschrift ASTM D 412-51 T festgelegt und werden bei 26.7 C durchgeführt, wenn nicht anders angegeben.

Die »Vernetzung" wird aus dem reziproken Volumenvergrößerungs- und Gleichgewichtsmodul bestimmt, wie er durch P. J. Flory. J. Rehner. Jr. im Journal of Chemical Physics,') I. S. 521 (1943).

und durch P. J. Flory. a.a.O.. 18. S. 108 (1950\ beschrieben wurde.

Der Wert »Mooney-Viskosität nach der Compoundierung. ML-4. 100 C« wird nach der Vorschrift ASTM D-927-57T bestimmt, indem 4 Minuten lang ein Mooney-Viskometer mit großem Rotor angewendet wird, wenn nicht anders angegeben.

Die Werte »Srangpressung bei 121 C« in den obigen Tabellen II bis V wurden nach den Verfahren bestimmt, weiche durch Garvey und andere irs »Industrial Engineering Chemistry. 34. S. ΡΠ9 bis 1315 (1942). beschrieben wurden.

Der Wert Abrieb verlust" kann als Gewichts- \erlust in Gramm eines Prüflings aus Gummi mit Normalabmessung definiert werden, wenn derselbe Normal-Abriebbedingungen unterworfen wird. Die in den Tabellen II bis V angegebenen Abriebverlustwerte wurden unter Verwendung einer abgewandelten Goodyear-Huber-Winkelabriebeinrichtun» bestimmt. Der Wert >■ Abriebindex-; bedeutet in den obigen Tabellen ein Mittel für einen mehr direkten Vergleich zwischen den Gummiproben, da alle Proben einer gegebenen Reihe mit einer Normal-Gummiprobe verglichen werden. Bei der Berechnung des. Abriebindex wird der Abriebverlust in Gramm der Normalprobe durch den Abriebverlust des Prüflings geteilt, und der Quotient wird mit 100 multipliziert, um den Abriebindex zu erhalten. Die Normalprobe für die in den Tabellen II III und IV angegebenen Versuche war

109 550 437

467

cine Gummiprobe, welche in der gleichen Weise hergestellt wurde wie die anderen Proben in diesen Tabellen, jedoch unter Verwendung von IRB Nr. 1 (Industry Reference Black No. 1) als Ruß. Für die in Tabelle V angegebenen Proben wurde als Normal 5 eine Gummiprobe verwendet, welche in der gleichen Weise wie die anderen Proben hergestellt war, jedoch »inter Verwendung von Staytex 125 H, einem handelsüblichen ISAF-Ruß. als beigegebenem Ruß.

Die angegebenen Oberflächenwerte wurden nach dem Verfahren bestimmt, welches D.E. Smith in Petroleum Engineer. November 1952. S. 206. beschrieben hat.

Die Erfindung ist nicht auf irgendwelche bestimmten Ofenbetriebsbedingungen beschränkt. Es können irgendwelche geeigneten Bedingungen angewendet werden. Allgemein liegt die Temperatur innerhalb des Verbrennungsabschnittes im Bereich von 1260 bis 2038 C, die Temperatur im Reaktionsabschnitt liegt im Bereich von 1371 bis 1982' C, das Volumen- »o verhältnis von Tangentialluft zu Tangentialgas liegt im Bereich von 6,6 bis 20, und die ölvorerhitzungstemperatur Hegt im Bereich von 144 bis 455 C, was von der gewünschten Verdampfungsmenge des Ausgangsmaterials und den Eigenschaften dieses Aus- as gangsmaterials abhängt. Andere geeignete Betriebsbedingungen außerhalb dieser Bereiche können bei der Herstellung von bestimmten Rußen mit besonderen Eigenschaften angewendet werden.

Die Erfindung ist zwar insbesondere in bezug auf einen Tangentialflammenofen und ein entsprechendes Verfahren mit Vorverbrennung beschrieben und dargestellt worden. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in anderen Tangentialflammenöfen durchgeführt werden, wie sie beispielsweise in den obengenannten Patentschriften beschrieben sind, sowie mit anderen Ofenarten und Verfahren zur Herstellung von Ofenruß.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Ofenruß, bei dem normalerweise flüssiges Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial mit einem BMCI-Wert von mindestens 95 axial in einen heißen Gasstrom eingesprüht und eine getrennte koaxiale Strömung eines Gases mit einem Sauerstoffgehalt von mehr ils 33⁰O eingeleitet wird, wobei ein Teil des Ausgangsmaterials unter rußerzeugenden Bedingungen Verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für 1 1 flüssiges Öl 55 bis 3001 gasförmieer Sauerstoff, bezogen auf Normalbedingungen, eingesetzt werden.

2T Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein Kohlenwasserstoff-Ausaanasmaterial mit einem BMCI-Wert von 100 bis I40 verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch »gekennzeichnet, daß eine ausreichende Menge des sauerstofthaltigen Gases verwendet wird, um 75 bis 222 1 Sauerstoff unter Normalbedingungen je 11 des Ausgangsmatenals zu liefern.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß als sauerstoffhalüges Gas im wesentlichen reiner SauerstotT verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstofihaltige Gas in den Ofen mit einer Lineargeschwindigkeit zwischen 12,2 und 76,2 m/Sek. eingeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tangentialflammenverfahren angewendet wird.

7. Rußofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen zylindrischen, langgestreckten Reaktionsabschnitt, einen zylindrischen Vorverbrennungsabschnitt, welcher stromauf des Reaktionsabschnittes, offen mit demselben kommunizierend und im wesentlichen axial gefluchtet mit demselben angeordnet ist und einen größeren Durchmesser als derselbe aufweist, eine im wesentlichen zylindrische in die das Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial eingeleitet wird, mit einem kleineren Durchmesser als der Reaktionsabschnitt, welche stromauf des Vorverbrennungsabschnittes, offen mit demselben kommunizierend und im wesentlichen in axialer Fluchtung mit demselben angeordnet ist, sowie durch eine Einlaßeinrichtung für das Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial, welche sich beweglich von außerhalb des Ofens in die Einleitkammer für das Ausgangsmaterial erstreckt und Einrichtungen zum Einleiten des Gases koaxial zum Strom des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials aufweist.

8. Ofen nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungs-Einleitkammer einen Durchmesser im Bereich von einem Achtel bis drei Viertel des Durchmessers des Vorverbrennungsabschnittes (14) besitzt, eine Flanschplatte das stromauf gelegene linde der Einleitkammer für das Ausgangsmaterial verschließt, eine mittig angeordnete Öffnung in der Flanschplatte vorgesehen ist. eine an ihrem stromauf gelegenen Ende verschlossene Gasleitung sich gleitbar in axialer Richtung durch diese Öffnung in der Flanschplatte erstreckt, eine koaxial in der Gasleitung befindliche Einlaßleitung für das Ausgangsmaterial sich in axialer Richtung durch das geschlossene Ende der Mantelgasleitung erstreckt, um einen Ringraum zwischen diesen Leitungen zu bilden, und eine Packungsstopfbuchse an der Außenwand der Flanschplatte befestigt ist und die koaxiale Gasleitung umgibt.

9. Ofen nach Anspruch" 8. dadurch gekennzeichnet, daß eine Luft- oder Gaskammer am stromauf gelegenen Ende der Einleitkammer für das Ausgangsmaterial und mit dieser kommunizierend angeordnet ist. wobei die Flanschplatte das stromauf gelegene Ende dieser Luftkammer verschließt, eine zylindrische Leitfläche an der Innenwand der Flanschplatte befestigt ist und die koaxiale Gasleitung in ihrem Verlauf in die Einleitkammer hinein umgibt und eine Gaseinlaßleitung an der Luftkammer befestigt ist und mit dieser kommuniziert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen