DE19518979A1 - Prepn. of carbon black with large specific surface area or controlled size - Google Patents

Abstract

Prepn. of C black comprises (1) a combustion stage to produce a high temp. combustion gas stream (I); (2) a reaction stage for introducing a hydrocarbon (II) used as starting material into (I) under a pressure not less than 0.5 kg/cm2, measured at the valve, to convert (II) to C black by thermal decomposition; and (3) a reaction stopping stage, in which reaction is stopped by rapid cooling of the reaction mixt. stream (III), for C black recovery. Also claimed is the appts. used.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ruß sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Ruß mit hoher Wirksamkeit im industriellen Maßstab und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a method for Production of soot and a device for carrying out the Procedure. In particular, the invention relates to a method for the production of carbon black with high effectiveness in industrial Scale and an apparatus for performing the method.

Als Verfahren zur Herstellung von Ruß durch thermische Zersetzung sind im Ofen durchgeführte Herstellverfahren wohlbekannt, wobei man einen Einspeis-Kohlenwasserstoff als Ausgangsmaterial in einen Hochtemperatur-Verbrennungsgasstrom einbringt, den Kohlenwasserstoff durch thermische Zersetzung zu Kohlenstoffruß umsetzt und dann die Umsetzung durch rasche Abkühlung des Reaktionsgases anhält bzw. abbricht.As a process for producing soot by thermal Decomposition are manufacturing processes carried out in the furnace well known, being a feed hydrocarbon as Starting material in a high temperature combustion gas stream brings the hydrocarbon to by thermal decomposition Carbon black converts and then the implementation by rapid Cooling of the reaction gas stops or breaks off.

Das im Ofen durchgeführte Herstellverfahren und eine dafür eingesetzte Vorrichtung sind zum Zwecke einer besseren Produktqualität und höheren Wirksamkeit verbessert worden.The manufacturing process carried out in the furnace and one for it used device are for the purpose of better Product quality and higher effectiveness have been improved.

Insbesondere sind viele Vorschläge wie Versuche zur Steigerung der Fließgeschwindigkeit und Erhöhung der Temperatur des Stroms der Reaktionsteilnehmer in der Reaktionszone sowie zur Veränderung der Verfahrensweise bei der Einbringung der Einspeismenge gemacht worden, um die Wirksamkeit der Vermischung des Einspeis-Kohlenwasserstoffs mit dem Hochtemperatur-Verbrennungsgas zu steigern. In particular, many suggestions are like attempts to increase the flow rate and increasing the temperature of the stream the reactants in the reaction zone and Change in the procedure for the introduction of the Feed amount has been made to the effectiveness of the Mixing the feed hydrocarbon with the Increase high temperature combustion gas.  

Beispielsweise ist in JP-AS 54-10358 (1979) die Herstellung von Ruß unter aufgespaltener Einbringung eines Einspeisöls in eine Zone hoher Fließgeschwindigkeit mit mindestens 0,35 Mach offenbart.For example, JP-AS 54-10358 (1979) describes the production of Soot with split feed oil into a High flow zone with at least Mach 0.35 disclosed.

In JP-AS 49-14475 (1974) ist die Herstellung von Ruß durch Verwendung eines sauerstoffreichen oxidierenden Gases unter der Umgebung eines Hochtemperatur-Verbrennungsgases offenbart, wobei ein Einspeisöl durch auf einen Punkt gerichtete Mehrfachstrahlen eingeführt wird, entsprechend einem Druck von 3 psig (äquivalent 0,2 Kg/cm² am Ventil).In JP-AS 49-14475 (1974) the production of soot is by Use of an oxygen-rich oxidizing gas under the Environment of a high temperature combustion gas disclosed where a feed oil is directed to a point Multiple blasting is introduced, corresponding to a pressure of 3 psig (equivalent to 0.2 Kg / cm² at the valve).

US 4 582 695 offenbart die Herstellung von Ruß durch radiale Einführung einer Einspeismenge in eine Gaskammer, die einen definierten Durchmesser eines konvergierenden Teils aufweist und eine definierte Fließgeschwindigkeit für das darin enthaltene Verbrennungsgas ergibt.US 4,582,695 discloses the production of carbon black by radial Introduction of a quantity of feed into a gas chamber, the one has a defined diameter of a converging part and a defined flow rate for that in it contained combustion gas results.

JP-OS 47-563 (1972) offenbart ein Verfahren, worin die Verbrennung in der Verbrennungsstufe unter einem Druck durchgeführt wird, der um mindestens 1,0 psig (ca. 0,07 kg/cm² am Ventil) höher als der in der Reaktionsstufe ist.JP-OS 47-563 (1972) discloses a method in which the Combustion in the combustion stage under one pressure carried out by at least 1.0 psig (approx. 0.07 kg / cm² on the valve) is higher than that in the reaction stage.

Keine der oben beschriebenen Literaturstellen enthält jedoch die technische Lehre, Druck hin zum Ort der Reaktion anzuwenden.However, none of the references described above contains the technical teaching, pressure towards the place of reaction to apply.

Aggregatmorphologie oder Struktur von Ruß sind eingestellt worden, indem man die Häufigkeit des gegenseitigen Zusammenstoßes von im Ofen gebildeten Primärpartikeln und Aggregaten steuerte. Beispielsweise werden zur Herabsetzung der Aggregat-Größenverteilung ein leichtes Einspeisöl mit einem niedrigen Gehalt an Aromaten wie Ethylen-Sumpf eingesetzt oder Alkalimetallsalze dem Einspeisöl zugefügt oder in die Verbrennungszone oder Reaktionszone eingebracht. Andererseits werden zur Erweiterung der Aggregat-Größenverteilung Maßnahmen gegen die obige Tendenz durchgeführt oder die Größe und Größenverteilung der eingesprühten Tröpfchen des Einspeisöls gesteuert oder die Menge des dem Ofen zugeführten Einspeisöls erhöht oder ein Restriktionsbereich im Ofen bereitgestellt. Auch wird die Größenverteilung durch Modifikation der Verfahrensweise der Einbringung wie einer mehrstufigen, mehrfachen Einbringung des Einspeisöls oder durch Bereitstellung mehrerer Restriktionsbereiche eingestellt.Aggregate morphology or structure of soot is established been by looking at the frequency of each other Collision of primary particles and Controlled aggregates. For example, to reduce the Aggregate size distribution is a light feed oil with one low aromatics such as ethylene swamp used or Alkali metal salts added to or in the feed oil Combustion zone or reaction zone introduced. On the other hand measures to expand the aggregate size distribution  performed against the above trend or the size and Size distribution of the sprayed droplets of the feed oil controlled or the amount of feed oil supplied to the furnace increased or provided a restriction area in the furnace. The size distribution is also modified by modifying the Procedure of introduction like a multi-stage, multiple introduction of the feed oil or by Provision of several restriction areas discontinued.

Bei den herkömmlichen Verfahren macht die Einstellung der Größenverteilung die Bereitstellung einer Einspeislinie für die zusätzliche Einspeismenge, die Bereitstellung von Zusatzausrüstung wie zusätzlicher Vorrichtungen, eine Veränderung des Brenners zur Einbringung der Einspeismenge, eine Veränderung des Ofentyps und daher einen großen Aufwand an Kosten und Zeit erforderlich. Ferner kann die Erhöhung der Einspeismenge zum Auftreten von Koks-Produkten wegen Zusammenstoß der Einspeiströpfchen mit der Ofenwand führen, was eine Herstellung in der Praxis schwierig gestaltet.In the conventional method, the setting of the Size distribution providing a feed line for the additional feed quantity, the provision of Additional equipment such as additional devices, one Changing the burner to introduce the feed quantity, a change in the type of furnace and therefore a lot of effort Cost and time required. Furthermore, the increase in Amount of feed for the occurrence of coke products Collision of the feed droplets with the furnace wall cause what making production difficult in practice.

Bei einer idealen hochwirksamen Herstellung von Ruß wird die Gesamtheit des als Ausgangsmaterial eingespeisten Kohlenwasserstoffs mit Ausnahme des Teils, der mit überschüssigem Sauerstoff im Verbrennungsgas reagiert, in Ruß umgewandelt. Im Falle der Herstellung von Ruß der ISAF-Klasse beträgt beispielsweise die theoretische Ausbeute bei diesem idealen Herstellverfahren ca. 75%, bezogen auf die verbrauchte Einsatzmenge. Im Gegensatz zum idealen Herstellverfahren liegt die Ausbeute an Ruß der ISAF-Klasse, die gegenwärtig in einem herkömmlichen Verfahren erzeugt wird, in einem Bereich von höchstens ca. 50 bis 55%.With an ideal, highly effective production of soot, the Entire of the fed as starting material Hydrocarbon other than the part containing Excess oxygen in the combustion gas reacts in soot converted. In the case of the production of soot of the ISAF class is, for example, the theoretical yield of this ideal manufacturing process approx. 75%, based on the used Amount used. In contrast to the ideal manufacturing process the yield of soot of the ISAF class, currently in one is generated in a range of conventional methods at most approx. 50 to 55%.

Ein Verfahren zur Herstellung von Ruß höherer Qualität in höherer Ausbeute wird daher immer noch angestrebt.A process for producing higher quality carbon black in higher yield is therefore still sought.

Die Erfinder haben herausgefunden, daß bei einem Verfahren zur Herstellung von Ruß über die Stufen einer Verbrennung, Umwandlungsreaktion und eines Abbruchs der Reaktion, wobei man Druck in oder über einer spezifischen Höhe in der Stufe der Umwandlungsreaktion anwendet, Ruß hoher Qualität in einer hohen Ausbeute erzeugt wird. Ferner wird eine Vorrichtung zum Einsatz im Verfahren bereitgestellt, worin eine Ofenwand aus einem spezifischen Material oder auch ein spezifisches Ventil eingesetzt bzw. angewandt werden. Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage dieser Erkenntnisse zu ihrem erfolgreichen Abschluß gebracht worden.The inventors have found that in a method for Production of soot through the stages of combustion,  Conversion reaction and termination of the reaction, wherein one Pressure at or above a specific level at the level of Conversion reaction applies, high quality carbon black in a high Yield is generated. A device is also used provided in the process wherein a furnace wall is made of a specific material or also a specific valve used or applied. The present invention is based on this knowledge to their successful Completed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Ruß in hoher Ausbeute anzugeben.The object of the present invention is to provide a method for Specify production of soot in high yield.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Ruß anzugeben, welcher eine hohe spezifische Oberflächenfläche und/oder eine gesteuerte Aggregatgrößenverteilung aufweist.Another object of the present invention is to provide a Specify process for producing carbon black, which is a high specific surface area and / or a controlled Has aggregate size distribution.

Außerdem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Vorrichtung vom Druck-Typ bereit zustellen, die sich zum Einsatz im Verfahren eignet.It is also an object of the present invention to provide a to provide a new device of the pressure type, which is for Suitable for use in the process.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wirtschaftlich vorteilhafte Vorrichtung zur Produktion von Ruß bereitzustellen, worin Schädigungen wie durch Abrasion unterdrückt und die Instandhaltungskosten herabgesetzt sind.Yet another object of the present invention is an economically advantageous device for the production of Provide soot where damage such as from abrasion suppressed and the maintenance costs are reduced.

Schließlich ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von Ruß bereitzustellen, worin der Abgleich der physikalischen Parameter zur Verhinderung einer etwaigen Deformation des Ofens beherrscht und gesteuert wird, um homogenen Ruß in stabiler Weise zu produzieren.Finally, it is another object of the present Invention, a device for producing soot provide where the balance of physical Parameters to prevent any deformation of the furnace is controlled and controlled to ensure homogeneous soot in a stable Way to produce.

Zur Bewältigung der Zielvorgaben wird in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Ruß zur Verfügung gestellt, welches eine Verbrennungsstufe zur Bildung eines Verbrennungsgasstromes hoher Temperatur, eine Reaktionsstufe zur Einbringung von Kohlenwasserstoff als Ausgangsmaterial bzw. Rohstoff in den Verbrennungsgasstrom hoher Temperatur unter einem am Ventil gemessenen Druck von nicht weniger als 0,5 kg/cm² zur Umwandlung des eingespeisten Ausgangs-Kohlenwasserstoffs in Ruß durch thermische Zersetzung sowie eine Reaktionsabbruchstufe zum Anhalten bzw. Abbrechen der Reaktion durch rasches Abkühlen des Reaktionsmischungsstroms umfaßt, um den Ruß zu gewinnen.To meet the targets, the first Embodiment of the present invention a method for Manufacture of carbon black provided, which is a  Combustion stage to form a combustion gas stream high temperature, a reaction step for the introduction of Hydrocarbon as a raw material in the Combustion gas flow high temperature under one at the valve measured pressure of not less than 0.5 kg / cm² Conversion of the feed hydrocarbon fed into soot through thermal decomposition and a reaction termination stage to stop or stop the reaction by rapid cooling of the reaction mixture stream to recover the carbon black.

In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Ruß bereitgestellt, welche eine Verbrennungszone zur Vermischung eines sauerstoffhaltigen Gases mit einem Brennstoff mittels eines Mechanismus zur Erzeugung eines Hochtemperatur-Verbrennungsgases zur Bildung eines Hochtemperatur-Verbrennungsgasstroms, eine Reaktionszone, die sich an die Verbrennungszone anschließt und einen sich verjüngenden Teilbereich aufweist, um einen als Ausgangsmaterial eingespeisten Kohlenwasserstoff mit dem Hochtemperatur-Verbrennungsgasstrom zu vermischen, sowie eine stromabwärts von der Reaktionszone sich anschließende Reaktionsabbruchzone umfaßt, um die Reaktion durch Besprühen mit Kühlwasser anzuhalten und abzubrechen, worin zumindest die Reaktionszone eine druckbeständige Konstruktion aufweist, und worin ein Steuerungsventil auf der stromabwärtigen Seite der Reaktionsabbruchzone angeordnet ist.In a second embodiment of the present invention an apparatus for producing soot is provided, which is a combustion zone for mixing a oxygen-containing gas with a fuel by means of a Mechanism for generating a high temperature combustion gas to form a high temperature combustion gas stream, a reaction zone that corresponds to the Combustion zone connects and a tapered Partial area has one as a starting material fed hydrocarbon with the high temperature combustion gas stream to mix, as well as a downstream of the reaction zone is followed by a reaction termination zone involves the reaction by spraying with cooling water stopping and stopping, wherein at least the reaction zone has a pressure resistant construction, and wherein a Control valve on the downstream side of the Reaction termination zone is arranged.

In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Ruß bereitgestellt, welche eine Verbrennungszone zur Vermischung eines sauerstoffhaltigen Gases mit einem Brennstoff mittels eines Mechanismus zur Erzeugung eines Hochtemperatur-Verbrennungsgases zur Bildung eines Hochtemperatur-Verbrennungsgasstroms, eine sich an die genannte Verbrennungszone anschließende Reaktionszone mit einem sich verjüngenden Teilbereich zur Vermischung eines als Ausgangsmaterial eingespeisten Kohlenwasserstoffs mit genanntem Hochtemperatur-Verbrennungsgasstrom sowie eine stromabwärts der genannten Reaktionszone sich anschließende Reaktionsabbruchzone zum Anhalten bzw. Abbrechen der Reaktion durch Besprühen mit Kühlwasser umfaßt, worin mindestens die Reaktionszone eine druckbeständige Konstruktion und die Reaktionszone und die Reaktionsabbruchzone Innenwandoberflächen aufweisen, die aus Feuerfeststeinen von Aluminiumoxid-Reinheit gebildet sind, welche einen Aluminiumoxidgehalt von nicht weniger als 95% aufweisen.In a third embodiment of the present invention an apparatus for producing soot is provided, which is a combustion zone for mixing a oxygen-containing gas with a fuel by means of a Mechanism for generating a high temperature combustion gas to form a high temperature combustion gas stream, one to the named Combustion zone subsequent reaction zone with one tapering section for mixing an as  Starting material fed hydrocarbon with the named High temperature combustion gas flow as well as a downstream of the mentioned reaction zone, subsequent reaction termination zone to stop or cancel the reaction by spraying with Cooling water comprises, wherein at least the reaction zone is one pressure resistant construction and the reaction zone and the Reaction termination zone have inner wall surfaces that are made of Refractory bricks are made of alumina purity which have an alumina content of not less than 95% exhibit.

In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Ruß bereitgestellt, welche eine Verbrennungszone zur Vermischung eines Sauerstoffhaltigen Gases mit einem Brennstoff mittels eines Mechanismus zur Erzeugung eines Hochtemperatur-Verbrennungsgases zur Bildung eines Hochtemperatur-Verbrennungsgasstroms, eine sich an die Verbrennungszone anschließende Reaktionszone mit einem sich verjüngenden Teilbereich zur Vermischung eines als Ausgangsmaterial eingespeisten Kohlenwasserstoffs mit genanntem Hochtemperatur- Verbrennungsgasstrom sowie eine sich stromabwärts der Reaktionszone anschließende Reaktionsabbruchzone zum Abbrechen der Reaktion durch Besprühen mit Kühlwasser umfaßt, worin mindestens die Reaktionszone eine druckbeständige Konstruktion aufweist und die Reaktionszone mit mindestens einem Druck- und mindestens einem Temperaturaufzeichnungsmeßgerät ausgerüstet ist.In a fourth embodiment of the present invention an apparatus for producing soot is provided, which is a combustion zone for mixing a Oxygen-containing gas with a fuel by means of a Mechanism for generating a high temperature combustion gas to form a high temperature combustion gas stream, one to the combustion zone subsequent reaction zone with a tapered Sub-area for mixing a as a starting material Hydrocarbon fed in with said high temperature Combustion gas flow as well as a downstream of the Reaction zone subsequent reaction termination zone for termination the reaction by spraying with cooling water, wherein at least the reaction zone is a pressure resistant construction has and the reaction zone with at least one pressure and equipped with at least one temperature recording measuring device is.

In Fig. 1 ist die Beziehung zwischen dem Druck und der Reaktionszeit der Beispiele 6 bis 10 der vorliegenden Erfindung dargestellt.In Fig. 1, the relationship between the pressure and reaction time of the examples 6 to 10 is shown the present invention.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Ruß veranschaulicht. An example of the device of the present invention for producing carbon black is illustrated in FIG .

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt ganz grundsätzlich eine Verbrennungs-, Reaktions- und Reaktionsabbruchstufe, wie sie in herkömmlichen Verfahren angewandt bzw. durchgeführt werden. Gewöhnlich schließt die Verbrennungsstufe die Vermischung von Luft, Sauerstoffgas oder einer Mischung davon als sauerstoffhaltiges Gas mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff und die Verbrennung der entstandenen Mischung zum Zweck der Bildung eines Hochtemperatur-Verbrennungsgases ein (die zu dieser Stufe gehörende Zone wird als "Verbrennungszone" bezeichnet). Beispiele des Brennstoffs schließen Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Erdgas, Kohlegas, Erdölgas, Flüssigbrennstoffe vom Erdöl-Typ wie Brennstofföl sowie Flüssigbrennstoffe vom Kohle-Typ wie Kreosoteöl ein. Die Temperatur des Hochtemperatur- Verbrennungsgases liegt gewöhnlich im Bereich von 1400 bis 2000°C. Der Druck in der Verbrennungszone ist gewöhnlich gleich wie oder höher als in der Reaktionszone.The process of the present invention comprises entirely basically a combustion, reaction and Reaction termination stage, as in conventional processes applied or carried out. Usually it closes Combustion stage the mixing of air, oxygen gas or a mixture thereof as an oxygen-containing gas with a gaseous or liquid fuel and the combustion of the resulting mixture for the purpose of forming a High temperature combustion gas (which at this stage belonging zone is called "combustion zone"). Examples of the fuel include hydrogen, carbon monoxide, Natural gas, coal gas, petroleum gas, petroleum-type liquid fuels like fuel oil as well as coal-type liquid fuels like Creosote oil. The temperature of the high temperature Combustion gas is usually in the range of 1400 to 2000 ° C. The pressure in the combustion zone is usually the same like or higher than in the reaction zone.

In der Reaktionsstufe wird der als Ausgangsmaterial eingespeiste Kohlenwasserstoff gewöhnlich durch eine Düse, die parallel (axial) oder seitlich (radial) bezüglich des aus der Verbrennungsstufe kommenden Hochtemperatur Verbrennungsgasstroms angeordnet ist, auf bzw. in den Verbrennungsgasstrom gesprüht, um den Kohlenwasserstoff durch thermische Zersetzung in Ruß umzuwandeln (die zu dieser Reaktionsstufe gehörende Zone wird als "Reaktionszone" bezeichnet). Zur Verbesserung der Effizienz der Reaktion ist die Reaktionszone im allgemeinen mit einem sich verjüngenden Teilbereich gestaltet. Der Abschrägungsgrad dieses konvergierenden Teilstücks liegt gewöhnlich im Bereich von 0,2 bis 0,8, bezogen auf das Verhältnis von Enddurchmesser des konvergierenden Teilstücks zum Durchmesser der stromaufwärtigen Zone, die vor dem konvergierenden Teilstück liegt.In the reaction stage it is used as the starting material hydrocarbon fed usually through a nozzle which parallel (axial) or laterally (radial) with respect to that from the Combustion stage coming high temperature Combustion gas flow is arranged on or in the Combustion gas stream sprayed through the hydrocarbon to convert thermal decomposition to soot (related to this Zone belonging to the reaction stage is called the "reaction zone" designated). To improve the efficiency of the response the reaction zone generally with a tapered Partial area designed. The degree of beveling this converging section is usually in the range of 0.2 to 0.8, based on the ratio of the final diameter of the converging section to the diameter of the upstream Zone in front of the converging section.

Als Ausgangsmaterial-Kohlenwasserstoff zur Einspeisung können aromatische Kohlenwasserstoffe wie Anthracen, Kohlenwasserstoffe vom Kohle-Typ wie Kreosotöl und Schweröle vom Erdöl-Typ wie EHE-Öl (Öl, das bei der Herstellung von Ethylen als Nebenprodukt erzeugt wird) und wie FCC-Öl (Restöl aus einem Flüssig-Katalyse-Crackverfahren) eingesetzt werden.Can be used as feed hydrocarbon for feed aromatic hydrocarbons such as anthracene, Coal-type hydrocarbons such as creosote oil and heavy oils  petroleum type such as EHE oil (oil used in the manufacture of Ethylene is produced as a by-product) and like FCC oil (residual oil from a liquid catalysis cracking process) can be used.

In der Reaktionsabbruchstufe wird gewöhnlich Wasser auf die Hochtemperatur-Reaktionsmischung gesprüht, um auf eine Temperatur unterhalb des Bereichs von 1000 bis 800°C abzukühlen (die zu dieser Stufe gehörende Zone wird als "Reaktionsabbruchzone" bezeichnet). Der abgekühlte Ruß wird aus dem Gas in herkömmlicher Weise z. B. mit einem Sammelbeutelfilter abgetrennt und gewonnen.In the reaction termination stage, water is usually added to the High temperature reaction mixture sprayed on to one Cool temperature below the range of 1000 to 800 ° C (the zone belonging to this level is called "Reaction termination zone"). The cooled soot turns off the gas in a conventional manner, e.g. B. with a Collection bag filter separated and recovered.

Die rasche Abkühlung der Reaktionsmischung kann erreicht werden, indem man die Temperatur der Reaktionsmischung von 1400 bis 1800°C auf unterhalb 800°C innerhalb einer Zeitspanne von 0,01 bis 2 Sekunden erniedrigt bzw. abschreckt.The reaction mixture can be rapidly cooled by changing the temperature of the reaction mixture from 1400 up to 1800 ° C to below 800 ° C within a period of 0.01 to 2 seconds decreased or deterred.

In der vorliegenden Erfindung wird die Reaktionsstufe unter einem am Ventil gemessenen Druck von nicht weniger als 0,5, vorzugsweise nicht weniger als 0,7, noch bevorzugter nicht weniger als 0,8, kg/cm² durchgeführt. Im Hinblick auf eine wirtschaftliche Produktion liegt der am Ventil gemessene Optimaldruck im Bereich von 0,8 bis 9,9, vorzugsweise von 1,5 bis 9,9 kg/cm².In the present invention, the reaction step is below a pressure measured at the valve of not less than 0.5, preferably not less than 0.7, more preferably not less than 0.8 kg / cm². With a view to economic production is the measured at the valve Optimal pressure in the range from 0.8 to 9.9, preferably from 1.5 up to 9.9 kg / cm².

Als Maßnahme zum Halten der Reaktionsstufe unter dem festgelegten Druck können beispielsweise ein Verfahren, bei dem der unter dem entsprechenden Druck zu haltende Bereich so gestaltet ist, daß er eine druckbeständige Konstruktion aufweist, und bei dem im hinteren Teil der Reaktionsabbruchstufe ein Druckeinstell-Drosselmechanismus (Steuerungsventil) vorgesehen ist, oder ein Verfahren in Betracht gezogen werden, bei dem der Gesamtablauf des Verfahrens in Druckräumen konstruiert ist, die so geplant sind, daß sie integral installiert sind. Die entsprechenden Maßnahmen sind jedoch nicht darauf eingeschränkt. Auf jeden Fall muß mindestens die Reaktionsstufe unter einem am Ventil eingestellten Druck von nicht weniger als 0,5 kg/cm² gehalten sein. Indem man das Gesamtverfahren vorzugsweise bei diesem Druck hält und durchführt, werden die oben dargelegten Effekte sehr gut herbeigeführt. Obwohl der Grund dafür nicht ganz klar ist, kann davon ausgegangen werden, daß er in logischer Weise dadurch zu erklären ist, daß, da nicht nur die Verbrennungs- und Reaktionsstufe, sondern auch die Reaktionsabbruchstufe bei diesem Druck gehalten und durchgeführt werden, die Möglichkeit verringert ist, daß ein Teil des gebildeten Rußes durch die folgenden dargestellten Reaktionen zersetzt wird:As a measure to keep the reaction level below the For example, fixed pressure can be a method in which the area to be kept under the appropriate pressure like this is designed to have a pressure resistant construction has, and in the rear part of the Reaction termination stage a pressure adjustment throttle mechanism (Control valve) is provided, or a method in Be considered in the overall process is constructed in pressure rooms that are planned so that they are installed integrally. The corresponding measures are but not limited to that. Definitely must  at least the reaction level below one on the valve set pressure of not less than 0.5 kg / cm² his. By preferring the overall process to this Holding pressure and performing, the effects set out above brought about very well. Although the reason for this is not very clear , it can be assumed that it is logical This can be explained by the fact that not only the combustion and reaction stage, but also the reaction termination stage this pressure can be kept and carried out, the possibility is reduced that part of the soot formed by the the following reactions are decomposed:

C + CO₂ → 2 CO
C + H₂O → CO + H₂.C + CO₂ → 2 CO
C + H₂O → CO + H₂.

Ruß mit hoher spezifischer Oberflächenfläche kann erzeugt werden, wenn die Fließgeschwindigkeit des Stroms in der Reaktionsstufe auf nicht weniger als 0,2 Mach angehoben ist. Diese Tatsache kann der Beziehung zugeschrieben werden, die zwischen Druckbereich und feiner Zerteilung des als Ausgangsmaterial eingespeisten Öls besteht. Dieser Effekt der Fließgeschwindigkeit wird nicht allzu sehr verstärkt, wenn die Fließgeschwindigkeit 0,9 Mach übersteigt. Im Hinblick auf die Beziehung zwischen Energiewirkungsgrad und hoher spezifischer Oberflächenfläche liegt die bevorzugte Fließgeschwindigkeit im Bereich von 0,3 bis 0,5 Mach. Im Hinblick auf das Erreichen einer hohen spezifischen Oberflächenfläche kann sie im Bereich von 0,5 bis 0,9 liegen.Carbon black with a high specific surface area can be produced be when the flow rate of the current in the Response level is raised to not less than 0.2 Mach. This fact can be attributed to the relationship that between pressure range and fine division of the as The starting material is oil. This effect of Flow rate is not increased too much when the Flow rate exceeds 0.9 mach. In terms of Relationship between energy efficiency and high specific The preferred flow rate is in surface area Mach 0.3 to 0.5 Mach. In terms of achieving With a high specific surface area, it can range from 0.5 to 0.9.

In der vorliegenden Erfindung kann Ruß mit einer hohen spezifischen Oberflächenfläche erzeugt werden, indem man die Reaktionsstufe unter einer Atmosphäre eines Alkali- oder Erdalkalimetalls durchführt. Die Atmosphäre eines Alkali- oder Erdalkalimetalls kann gebildet werden, indem man eine Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindung (1) in fein versprühtem Zustand direkt der Verbrennungsstufe, (2) dem sauerstoffhaltigen Gas in der Verbrennung, (3) dem Brennstoff oder (4) dem Ausgangs-Kohlenwasserstoff zufügt. Beispiele der Alkalimetall-Verbindung schließen anorganische Salze wie Hydroxide, Chloride, Sulfate und Carbonate, Salze organischer Säuren, einschließlich Fettsäuresalze, sowie organische Metallverbindungen wie Metallalkyle solcher Alkalimetalle wie von Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium und Franzium ein, die zur Gruppe Ia im Periodensystem der Elemente gehören. Beispiele der Erdalkalimetallverbindung schließen anorganische Salze wie Hydroxide, Chloride, Sulfate und Garbonate, Salze organischer Säuren, einschließlich von Fettsäuren, sowie organische Metall-Verbindungen wie Metallalkyle solcher Erdalkalimetalle wie von Magnesium, Kalzium, Strontium und Barium ein, die zur Gruppe IIa im Periodensystem der Elemente gehören. Die Menge des Alkali- oder Erdalkalimetalls in der Atmosphäre beträgt gewöhnlich 100 bis 5000, vorzugsweise 100 bis 3000, ppm. Eine Atmosphäre, die Alkalimetall enthält, ist bevorzugt.In the present invention, carbon black with a high specific surface area can be generated by using the Reaction stage under an atmosphere of an alkali or Alkaline earth metal carries out. The atmosphere of an alkali or Alkaline earth metal can be formed by using an alkali or alkaline earth metal compound (1) in a finely sprayed state directly the combustion stage, (2) the oxygen-containing gas in  combustion, (3) fuel, or (4) source hydrocarbon inflicts. Examples of the alkali metal compound include inorganic salts such as hydroxides, chlorides, sulfates and carbonates, organic acid salts, including Fatty acid salts, as well as organic metal compounds such as Metal alkyls of such alkali metals as of lithium, sodium, Potassium, rubidium, cesium and franzium which belong to group Ia in Periodic table of the elements belong. Examples of Alkaline earth metal compounds include inorganic salts such as Hydroxides, chlorides, sulfates and carbonates, organic salts Acids, including fatty acids, as well as organic metal compounds like metal alkyls of such alkaline earth metals as from Magnesium, calcium, strontium and barium are part of the group IIa belong to the periodic table of the elements. The amount of Alkali or alkaline earth metal in the atmosphere usually 100 to 5000, preferably 100 to 3000, ppm. A Atmosphere containing alkali metal is preferred.

Der Druck in der Reaktionsstufe wird vorzugsweise mit einem Steuerungsventil für den in der Reaktionsabbruchstufe abgekühlten Reaktionsmischungsstrom gesteuert. Der Grund dafür ist der folgende. Die Reaktionsbedingungen (wie Temperatur, Fließgeschwindigkeit, Druck, Zeit usw.), die für den mit dem Ofen-Verfahren betriebenen Ofenreaktor festzulegen sind, werden im allgemeinen durch die Ofenform, den Brennstoff und das in den Reaktor eingespeiste Ausgangsmaterial, die Menge der Reaktionsabbruchflüssigkeit wie des Wassers und durch die Position der Bereitstellung dieser Flüssigkeit bestimmt. Um beispielsweise den Druck zu verändern, können eine Änderung beim Ofentyp (eine Erhöhung oder Verringerung beim Durchmesser des sich verjüngenden Teilstücks) sowie eine Erhöhung oder Verringerung bei der Menge des Brennstoffs oder des eingespeisten Ausgangsmaterials erforderlich sein. Die Änderung beim Ofentyp bringt die Aufhebung der Produktionslinie und eine Rekonstruktion sowie eine entsprechende Neuerstellung mit sich. Die Erhöhung der Menge des Brennstoffs oder des eingespeisten Ausgangsmaterials kann die Produktion von Ruß unpraktikabel machen, weil der Überschuß an Brennstoff oder eingespeistem Ausgangsmaterial die Bildung von Koks wegen der Zusammenstöße mit den Ofenwänden anregt und die Menge an Abgas erhöht. Der Einsatz des Steuerungsventils gewährleistet, daß der Druck leicht gesteuert werden kann, und zwar durch Einstellung von dessen Öffnungsgrad, ohne den Ofentyp ändern oder die Menge an Brennstoff oder an eingesetztem Ausgangsmaterial erhöhen oder verringern zu müssen, was sich daher als äußerst vorteilhaft für eine wirtschaftliche Produkton von Ruß erweist.The pressure in the reaction stage is preferably with a Control valve for the in the reaction termination stage cooled reaction mixture stream controlled. The reason for this is the following. The reaction conditions (such as temperature, Flow rate, pressure, time, etc.) required for the one with the Furnace process operated furnace reactor are to be set generally by the shape of the furnace, the fuel and the feedstock fed to the reactor, the amount of Reaction termination liquid like water and through the Determined the location of the delivery of this liquid. Around For example, changing the pressure can make a change furnace type (an increase or decrease in diameter of the tapered section) and an increase or Reduction in the amount of fuel or feed material may be required. The change in the case of the furnace type, the lifting of the production line and a Reconstruction as well as a corresponding new creation. Increase in the amount of fuel or fed Raw material can make the production of soot impractical  make because of the excess of fuel or fed Starting material is the formation of coke due to the collisions with the furnace walls and increases the amount of exhaust gas. Of the Use of the control valve ensures that the pressure can be easily controlled by setting its opening degree without changing the furnace type or the amount of Increase fuel or the raw material used or need to reduce, which is therefore extremely beneficial for an economical production of soot.

Das Steuerungsventil dient lediglich der Steuerung der durchzuleitenden Fließmenge und ist im Hinblick auf andere Faktoren nicht eingeschränkt. Beispiele des Steuerungsventils schließen ein Kugel-Ventil, Schock-Ventil, Spin-Ventil, Schmetterlings-Ventil, Thunders-Ventil, Venturirohr-Ventil sowie ein Rohr-Ventil ein. Um eine mögliche Verstopfung durch Ruß auszuschließen, wird ein Steuerungsventil wie ein Thunders- Ventil, bei dem es vermieden wird, daß die Fließgeschwindigkeit im Zentrum der Leitung eingeschränkt wird, vorteilhaft eingesetzt. Insbesondere funktioniert ein Steuerungsventil, das wie ein Diaphragma in einer Kammer konstruiert ist, am vorteilhaftesten.The control valve is only used to control the flow amount to be passed and is with respect to others Factors not limited. Examples of the control valve close a ball valve, shock valve, spin valve, Butterfly valve, Thunders valve, Venturi tube valve as well as a pipe valve. To avoid possible constipation To rule out soot, a control valve like a Thunders- Valve that avoids the flow rate is restricted in the center of the line, advantageous used. In particular, a control valve works how a diaphragm is constructed in a chamber, on most beneficial.

Durch Einsatz dieses Steuerungsventils zur Druckeinstellung, kann die Aggregat-Größenverteilung von Ruß gesteuert werden.By using this control valve for pressure adjustment, the aggregate size distribution of soot can be controlled.

Im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, daß mindestens einer der Faktoren wie der des Drucks in der genannten Rekationsstufe, der Menge des genannten Hochtemperatur-Verbrennungsgases sowie der Menge des genannten eingespeisten Ausgangs-Kohlenwasserstoffs gesteuert wird, und zwar bezogen auf den Druck und die Temperatur, welche zumindest in der Reaktionsstufe ermittelt werden.In the method according to the present invention it is preferred that at least one of the factors such as the pressure in the mentioned level of recession, the amount of said High temperature combustion gas and the amount of the above feed hydrocarbon feed is controlled, and related to the pressure and the temperature, which at least can be determined in the reaction stage.

In einem herkömmlichen, nicht unter Druck durchgeführten Verfahren zur Herstellung von Ruß (der Druck in der Reaktionsstufe beträgt nicht mehr als 0,2 kg/cm² am Ventil) wird die Bildung von Ruß auf Basis der Einsatz-Variablen (zur Steuerung von z. B. der Luftfeuchtigkeit, der kalorischen Werte und Zusammensetzungen von Brennstoff und eingesetztem Ausgangsmaterial zur Minimierung von Änderungen derselben) oder auf Basis der Ausstoß-Variablen (zur Steuerung von Variablen auf Basis einer Abweichung der Jod- und Dibutylphthalat-Absorption des erzeugten Rußes) gesteuert. Diese Steuerungsvorgänge vermögen es jedoch nicht, Änderungen der physikalischen Parameter (Druck, Temperatur und Fließgeschwindigkeit sowie deren Verteilungen) wirksam zu begegnen und diese zu beeinflussen, welche gegebenenfalls durch eine Deformation des Ofens aufgrund von Alterung hervorgerufen sein können, und die Rückkoppelung von Ausstoß-Werten verursacht unausweichlich Zeitverzögerungen aufgrund von Maßnahmen wie Probenname, Analyseverfahren und einer entsprechenden Änderung der Einsatz-Variablen.In a conventional, not carried out under pressure Process for the production of soot (the pressure in the Reaction level is not more than 0.2 kg / cm² at the valve)  is the formation of soot based on the use variables (for Control of e.g. B. the humidity, the caloric values and compositions of fuel and fuel Source material to minimize changes in the same) or based on the output variables (for controlling variables based on a deviation of the iodine and dibutyl phthalate absorption of the soot produced) controlled. These However, control processes are not able to change the physical parameters (pressure, temperature and Flow rate and their distributions) encounter and influence them, which if necessary through deformation of the furnace due to aging can be, and the feedback of output values inevitably causes time delays due to Measures such as sample name, analysis method and one corresponding change of the usage variables.

Ein Beispiel der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf Fig. 2 beschrieben.An example of the device of the present invention will now be described with reference to FIG. 2.

Der Druckofen 1 ist mit einem Einlaß 2 für das sauerstoffhaltige Gas und einem Brenner 3 für den Brennstoff an dem einen Ende ausgestattet. Das Ofeninnere 7 ist in im allgemeinen zylindrischer Form gestaltet, um eine gründliche Verbrennung sicherzustellen, und es verjüngt sich (abfallend) vom Ende des zylindrischen Teils zur Front der Einspeisdüse 4 für den Kohlenwasserstoff. An der Frontseite der Düse 4 liegt das Ofeninnere 7 erneut in zylindrischer Form vor, die sich bis zu einem Steuerungsventil 6 erstreckt. Im konvergierenden (sich verjüngenden) Teilstück 8 der Verbrennungszone A ist ein Satz eines Druckmeßgeräts 9 und Thermometers 10 angeordnet. Auch in der Reaktionszone B ist ein weiterer Satz eines Druckmeßgeräts 9 und Thermometers 10 angeordnet. Schließlich ist noch ein Satz eines Druckmeßgeräts 9 und Thermometers 10 vor der Kühlflüssigkeitseinsprühung 5 angeordnet. Die Düse 4 für die Kohlenwasserstoffzufuhr ist in der Reaktionszone B angeordnet. Die Sprüheinrichtung 5 für die Kühlflüssigkeit ist in der Reaktionsabbruchzone C angeordnet. Das Steuerungsventil 6 ist an der stromabwärtigen Seite der Reaktionsabbruchzone C angeordnet.The pressure furnace 1 is equipped with an inlet 2 for the oxygen-containing gas and a burner 3 for the fuel at one end. The furnace interior 7 is designed in a generally cylindrical shape to ensure thorough combustion, and it tapers (descending) from the end of the cylindrical part to the front of the hydrocarbon feed nozzle 4 . At the front of the nozzle 4 , the furnace interior 7 is again in a cylindrical shape, which extends up to a control valve 6 . A set of a pressure measuring device 9 and thermometer 10 is arranged in the converging (tapering) section 8 of the combustion zone A. A further set of a pressure measuring device 9 and thermometer 10 is also arranged in the reaction zone B. Finally, a set of a pressure measuring device 9 and thermometer 10 is arranged in front of the cooling liquid injection 5 . The nozzle 4 for the hydrocarbon supply is arranged in the reaction zone B. The spray device 5 for the cooling liquid is arranged in the reaction termination zone C. The control valve 6 is arranged on the downstream side of the reaction termination zone C.

Sind, wie in der vorliegenden Erfindung, die Reaktionszone B und die Reaktionsabbruchzone C mit Innenwandoberflächen versehen, die aus Aluminiumoxid-Feuerfeststeinen gebildet sind, die einen Aluminumoxidgehalt von nicht weniger als 95% aufweisen, zeigen sie eine sehr gute Beständigkeit gegen Abrasion. Da die Fließgeschwindigkeit im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhöht ist, erweist sich die höhere Abrasionsbeständigkeit als besonders vorteilhaft.As in the present invention, reaction zone B and the reaction termination zone C with inner wall surfaces provided, which are made of aluminum oxide refractory bricks, which have an alumina content of not less than 95% have a very good resistance to Abrasion. Since the flow rate in the process according to present invention is increased, the higher proves Abrasion resistance as particularly advantageous.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise ein Druckmeßgerät 9 und ein Thermometer 10 auf, um den Druck bzw. die Temperatur zu ermitteln und die erhaltenen Werte rückzukoppeln, um zumindest einen der Parameter wie den des Drucks in der Reaktionsstufe, der Menge an gebildetem Hochtemperatur-Gas sowie der Menge an als Ausgangsmaterial eingespeistem Kohlenwasserstoff zu steuern bzw. erneut einzustellen und abzugleichen.The device of the present invention preferably has a pressure measuring device 9 and a thermometer 10 to determine the pressure or the temperature and to feed back the values obtained in order to at least one of the parameters such as the pressure in the reaction stage, the amount of high-temperature formed Control or adjust and adjust the gas and the amount of hydrocarbon fed as the starting material.

In der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Ruß wird einheitlicher Ruß leicht erhalten, indem die Vorrichtung mit dem Druckmeßgerät 9 und dem Thermometer 10, wie z. B. in Fig. 2 gezeigt, ausgestattet ist, wobei man dann die Meßergebnisse umrechnet und das Steuerungsventil sachgerecht und sauber steuert, um den Innendruck des Ofens abzugleichen. Druckmeßgerät und Thermometer sind als 1 Satz vorgesehen, und der mindestens eine Satz davon ist in der Reaktionszone angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt. Insbesondere ist es empfehlenswert, zwei oder mehr Sätze vorzusehen, wie in Fig. 2 gezeigt.In the device of the present invention for producing carbon black, uniform carbon black is easily obtained by using the device with the pressure gauge 9 and the thermometer 10 , such as. B. is shown in Fig. 2, which is then converted the measurement results and properly and cleanly controls the control valve to adjust the internal pressure of the furnace. The pressure gauge and thermometer are provided as 1 set, and the at least one set is located in the reaction zone as shown in FIG. 2. In particular, it is advisable to provide two or more sets, as shown in FIG. 2.

Gemäß dem beschriebenen Verfahren der vorliegenden Erfindung werden (1) Ruß mit hoher Ausbeute und hoher Produktivität in wirtschaftlichem Maßstab hergestellt, (2) die Vorrichtung bezüglich der Größe verringert, um eine wirtschaftliche Konstruktion zu ermöglichen, und zwar wegen der Druckanwendung, (3) die Betriebsbedingungen in weiten Grenzen leicht gesteuert, (4) Ruß einer hohen spezifischen Oberflächenfläche mit ausgezeichneten Qualitätswerten wie einer Abrasionsbeständigkeit in Reifen- und Gummiprodukten sowie einer Schwärze in Färbemitteln und Tonern leicht erhalten und (5) die Qualitätswerte von Ruß wie spezifische Oberflächenfläche und Struktur leicht gesteuert.According to the described method of the present invention, (1) carbon black is produced with high yield and high productivity on an economical scale, (2) the device is reduced in size to enable economical construction because of the pressure application, ( 3 ) which Operating conditions easily controlled within wide limits, (4) carbon black of a high specific surface area with excellent quality values, such as abrasion resistance in tire and rubber products and blackness in colorants and toners, and (5) the quality values of carbon black, such as specific surface area and structure, easily controlled .

Auch kann durch die erfindungsgemäße Steuerung des Drucks in der Reaktionszone die Einstellung der Aggregat-Größenverteilung leicht durchgeführt werden, und zwar ohne eine Änderung des Ofentyps, des eingesetzten Ausgangsmaterials sowie sonstiger Zusatzausrüstungsgegenstände. Daher erweist sich die vorliegende Erfindung als wertvoll für eine Produktion in industriellem Maßstab.Control of the pressure in the adjustment of the aggregate size distribution in the reaction zone can be easily carried out without changing the Furnace type, the starting material used and others Additional equipment. Therefore, it turns out present invention as valuable for production in industrial scale.

BeispieleExamples

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben. Es soll jedoch festgestellt sein, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele eingeschränkt ist.The present invention will now be described with reference to FIG Exemplary embodiments described. However, it is said to have been established be that the present invention is not limited to the examples is restricted.

Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiel 1Examples 1 to 5 and Comparative Example 1

Eine Verbrennungszone mit einer Lufteinlaßleitung und einem Brenner für Brennstoff, welche eine zylindrische Form von 500 mm Innendurchmesser und 1400 mm Länge aufwies, eine an die Verbrennungszone angeschlossene Reaktionszone mit radial angeordneten Düsen für das eingespeiste Ausgangsmaterial und einer zylindrischen Form von 100 mm Innendurchmesser und 410 mm Länge, einer Reaktionsabbruchzone mit einer Quensch-Vorrichtung (Wasser-Sprüher) und einer zylindrischen Form von 100 mm Innendurchmesser und 6000 mm Länge sowie ein Steuerungsventil mit einem Innenventildurchmesser von 80 mm als Drosselmechanismus wurden nacheinander zusammengeschlossen, um einen Ruß-Ofen zu bauen. Der Ofen wies eine Struktur auf, die einem Druck von 10 kg/cm² (Ventil) standhielt.A combustion zone with an air inlet duct and one Burner for fuel, which has a cylindrical shape of 500 mm inside diameter and 1400 mm length, one to the Combustion zone connected reaction zone with radial arranged nozzles for the feed material and a cylindrical shape with 100 mm inner diameter and 410 mm Length, a reaction termination zone with a Quensch device (Water sprayer) and a cylindrical shape of 100 mm Inside diameter and 6000 mm length as well as a control valve with an inner valve diameter of 80 mm as  Throttle mechanism were merged in order to build a soot furnace. The oven had a structure that withstood a pressure of 10 kg / cm² (valve).

Durch Betriebsweise des Ofens unter den in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen unter Einsatz von Kreosotöl als Brennstoff und als eingespeister Ausgangsmaterial- Kohlenwasserstoff wurden verschiedene Arten von Ruß der ISAF-Klasse erzeugt. Die Eigenschaften, Ausbeuten und Produktivität des erzeugten Rußes sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.By operating the oven under those in Table 1 specified conditions using creosote oil as Fuel and as feed material Hydrocarbon became various types of soot of the ISAF class generated. The properties, yields and productivity of the carbon black produced are also shown in Table 1.

Die spezifische Oberflächenfläche und die Absorptionsmenge von Dibutylphthalat (DBP-Absorption) wurden gemäß ASTM D 3037-88 bzw. ASTM D 2414-88 gemessen.The specific surface area and the amount of absorption of Dibutyl phthalate (DBP absorption) were made according to ASTM D 3037-88 or ASTM D 2414-88 measured.

Die auf die Einsatzmenge bezogene Ausbeute wurde gemäß der Formel berechnet:The yield based on the amount used was according to Formula calculated:

Das Ausbeuteverhältnis und Produktivitätsverhältnis stellen den Wert der Ausbeute und der Produktivität eines jeden Beispiels dar, jeweils bezogen auf die Ausbeute und Produktivität von Vergleichsbeispiel 1, welche als 100 festgelegt wurden.The yield ratio and productivity ratio represent the Value of the yield and productivity of each example represents, each based on the yield and productivity of Comparative Example 1, which were set as 100.

Tabelle 1 Table 1

Jede Ausbeute der Beispiele 1 bis 5 war um ca. 9 bis 17% höher als diejenige von Vergleichsbeispiel 1. Jede Produktivität der Beispiele 1 bis 5 war um ca. 11 bis 43% höher als diejenige von Vergleichsbeispiel 1.Each yield of Examples 1 to 5 was about 9 to 17% higher than that of Comparative Example 1. Any productivity of Examples 1 to 5 were about 11 to 43% higher than that of Comparative Example 1.

Die Meßergebnisse zeigen, daß Ruß mit einer nahezu konstanten spezifischen Oberflächenfläche und DBP-Absorption in einer höheren Ausbeute und Produktivität erhalten werden kann.The measurement results show that soot has an almost constant specific surface area and DBP absorption in one higher yield and productivity can be obtained.

Beispiele 6 bis 10 und Vergleichsbeispiel 2Examples 6 to 10 and Comparative Example 2

Verschiedene Arten von Ruß wurden unter den in Tabelle 2 angegebenen Bedingungen, die sich von denjenigen der Beispiele 1 bis 5 unterschieden, erzeugt. Die Eigenschaften des erhaltenen Rußes wurden wie in Beispielen 1 bis 5 ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.Different types of carbon black were among those shown in Table 2 specified conditions, which differ from those of the examples Distinguished 1 to 5, generated. The characteristics of the Carbon black obtained was determined as in Examples 1 to 5. The results are shown in Table 2.

Tabelle 2 Table 2

Jede spezifische Oberfläche der Beispiele 6 bis 10 war um ca. 4 bis 30% höher als diejenige von Vergleichsbeispiel 2. Jede DBP-Absorption der Beispiele 6 bis 10 war um ca. 1 bis 38% höher als diejenige von Vergleichsbeispiel 2.Each was the specific surface area of Examples 6-10 4 to 30% higher than that of Comparative Example 2. Each DBP absorption of Examples 6 to 10 was about 1 to 38% higher than that of Comparative Example 2.

Die Meßergebnisse zeigen, daß Ruß mit einer höheren spezifischen Oberflächenfläche und DBP-Absorption erhalten werden kann. Die Qualitätswerte wie spezifische Oberflächenfläche und Struktur können leicht gesteuert werden.The measurement results show that soot has a higher specific surface area and DBP absorption can be. The quality values like specific Surface area and structure can be easily controlled.

Fig. 1 stellt die Beziehung zwischen dem Druck und der Reaktionszeit dar. Das Diagramm zeigt, daß die Reaktionszeit ohne eine Änderung bei der Position der Quensch-Vorrichtung (Wasser-Sprüher) durch Druckänderung frei abgeändert werden kann. Für eine festgelegte Reaktionszeit kann die Größe der Vorrichtung durch Druckerhöhung abgesenkt werden. Fig. 1 shows the relationship between the pressure and the reaction time. The diagram shows that the reaction time can be freely changed by changing the pressure without changing the position of the Quensch device (water sprayer). For a fixed reaction time, the size of the device can be reduced by increasing the pressure.

Beispiele 11 bis 14 und Bezugsbeispiele 1 und 2Examples 11 to 14 and Reference Examples 1 and 2

Verschiedene Arten von Ruß wurden unter den in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen, die sich von denen der Beispiele 1 bis 5 unterschieden, erzeugt. Die entsprechenden Eigenschaften wurden wie in Beispiel 1 bis 5 ermittelt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Insbesondere wurde die Fließgeschwindigkeit in der Reaktionszone abgeändert, um die Beziehung zwischen der Mach-Zahl und der Bildung von Ruß zu ermitteln. Eine Änderung bei der Mach-Zahl, nämlich die Änderung der Fließgeschwindigkeit, wurde herbeigeführt, indem der Innendurchmesser der Reaktionszone und die Menge des Verbrennungsgases abgeändert wurden. In diesen Beispielen wurde die Erzeugung so durchgeführt, daß das Verhältnis der Menge des als Ausgangsmaterial eingespeisten Kreosot-Öls zur Menge des Verbrennungsgases konstant gehalten wurde.Different types of carbon black were among those in Table 3 specified conditions, which differ from those of Examples 1 to 5 distinguished, generated. The corresponding properties were determined as in Examples 1 to 5, and the results are given in Table 3. In particular, the Flow rate in the reaction zone changed to the Relationship between the Mach number and the formation of soot determine. A change in the Mach number, namely the Flow rate change was brought about by the inside diameter of the reaction zone and the amount of  Combustion gas have been modified. In these examples the production is carried out so that the ratio of the amount of Creosote oil fed as the starting material to the amount of Combustion gas was kept constant.

Tabelle 3 Table 3

Beispiele 15 bis 17, Bezugsbeispiele 3 bis 6Examples 15 to 17, Reference Examples 3 to 6

Verschiedene Arten von Ruß wurden unter den in Tabelle 4 angegebenen Bedingungen, die sich von denjenigen der Beispiele 1 bis 5 unterschieden, erzeugt. Die entsprechenden Eigenschaften wurden wie in Beispielen 1 bis 5 ermittelt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben. Eine Atmosphäre eines Alkalimetalls wurde erzeugt, indem man eine vorbestimmte Menge an Kaliumhydroxid (KOH) in den als Ausgangsmaterial eingespeisten Kohlenwasserstoff mit einer Meßpumpe vor der Rußerzeugung einbrachte.Different types of carbon black were among those in Table 4 specified conditions, which differ from those of the examples Distinguished 1 to 5, generated. The corresponding  Properties were determined as in Examples 1 to 5, and the results are shown in Table 4. An atmosphere of an alkali metal was produced by making a predetermined one Amount of potassium hydroxide (KOH) in the starting material fed hydrocarbon with a measuring pump in front of the Soot generation brought.

Tabelle 4 Table 4

Beispiel 18, Bezugsbeispiel 7 und Vergleichsbeispiel 3Example 18, Reference Example 7 and Comparative Example 3

Verschiedene Arten von Ruß wurden unter den in Tabelle 5 angegebenen Bedingungen, die sich von denjenigen der Beispiele 1 bis 5 unterschieden, erzeugt. Die Aluminiumoxid- Feuerfeststeine, die zur Wandauskleidung der Reaktionszone eingesetzt wurden, wurden auf Abrasion untersucht.Different types of carbon black were among those in Table 5 specified conditions, which differ from those of the examples Distinguished 1 to 5, generated. The alumina Refractory bricks used to line the reaction zone were used, were examined for abrasion.

Es wurden insbesondere Feuerfeststeine mit unterschiedlichen Aluminumoxidgehalten eingesetzt, und der Ofen wurde kontinuierlich 72 h lang betrieben, wobei der Druck in der Reaktionszone abgeändert und die anderen Bedingungen konstant gehalten wurden. Danach wurde der Ofen abgekühlt und die eingesetzten Steine bezüglich des Ausmaßes der Abrasion (Abnahmemenge der Wandstärke) in der Reaktionszone inspiziert.There were in particular refractory bricks with different Alumina content used, and the furnace was operated continuously for 72 h, the pressure in the Modified reaction zone and the other conditions constant were held. The furnace was then cooled and the  stones used regarding the extent of abrasion (Decrease in wall thickness) in the reaction zone.

Tabelle 5 Table 5

Beispiele 19 bis 22Examples 19-22

Verschiedene Arten von Ruß wurden unter den in Tabelle 6 angegebenen Bedingungen, die sich von denjenigen der Beispiele 1 bis 5 unterschieden, erzeugt. Die entsprechenden Eigenschaften wurden wie in Beispielen 1 bis 5 ermittelt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben. DCF D_MOD und ΔD₅₀ wurden mit einem Zentrifugalsedimentations- Partikelgrößenverteilungs-Meßgerät ("DCF 3" (Handelsname), hergestellt von JL Automation) unter Einsatz einer 20%-igen EtOH-Lösung als Spin-Flüssigkeit (Drehflüssigkeit) gemessen.Different types of carbon black were produced under the conditions shown in Table 6, which were different from those of Examples 1 to 5. The corresponding properties were determined as in Examples 1 to 5 and the results are shown in Table 6. DCF D _MOD and ΔD₅₀ were measured with a centrifugal sedimentation particle size distribution meter ("DCF 3 " (trade name), manufactured by JL Automation) using a 20% EtOH solution as a spin liquid.

Tabelle 6 Table 6

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Ruß, umfassend
eine Verbrennungsstufe zur Bildung eines Hochtemperatur- Verbrennungsgasstroms,
eine Reaktionsstufe zur Einbringung eines als Ausgangsmaterial eingespeisten Kohlenwasserstoffs in den Hochtemperatur- Verbrennungsgasstrom unter einem am Ventil gemessenen Druck von nicht weniger als 0,5 kg/cm² zur durch thermische Zersetzung erfolgenden Umwandlung des als Ausgangsmaterial eingespeisten Kohlenwasserstoffs in Ruß sowie
Reaktionsabbruchstufe zum Anhalten der Reaktion durch rasche Abkühlung des Reaktionsmischungsstroms zur Gewinnung des Rußes.1. A method of producing carbon black comprising
a combustion stage to form a high temperature combustion gas stream,
a reaction stage for introducing a hydrocarbon fed as a raw material into the high-temperature combustion gas stream under a pressure measured at the valve of not less than 0.5 kg / cm² for converting the hydrocarbon fed as a raw material into soot by thermal decomposition and
Reaction termination step to stop the reaction by rapidly cooling the reaction mixture stream to obtain the soot. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin der genannte Druck einen am Ventil gemessenen Wert von nicht weniger als 0,8 kg/cm² aufweist.2. The method of claim 1, wherein said pressure is one value measured on the valve of not less than 0.8 kg / cm² having. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin der genannte Druck einen am Ventil gemessenen Wert im Bereich von 0,8 bis 9,9 kg/cm² aufweist.3. The method of claim 1, wherein said pressure is one value measured at the valve in the range of 0.8 to 9.9 kg / cm² having. 4. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Fließgeschwindigkeit der Reaktionsmischung in der genannten Reaktionsstufe nicht weniger als 0,2 Mach beträgt.4. The method of claim 1, wherein the flow rate the reaction mixture in the reaction stage mentioned is less than 0.2 mach. 5. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die genannte Reaktionsstufe unter einer Atmosphäre mindestens eines Mitglieds aus der Gruppe aus einem Alkali- und Erdalkalimetall durchgeführt wird. 5. The method of claim 1, wherein said Reaction step under an atmosphere of at least one Member from the group of an alkali and alkaline earth metal is carried out.   6. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin mindestens eine der Faktoren des Drucks in der genannten Reaktionsstufe, der Menge des genannten Hochtemperatur-Verbrennungsgases sowie der Menge des genannten als Ausgangsmaterial eingespeisten Kohlenwasserstoffs in Abhängigkeit der zumindest in der genannten Reaktionsstufe gemessenen Werte des Drucks und der Temperatur gesteuert wird.6. The method according to claim 1, wherein at least one of the Factors of the pressure in the mentioned reaction stage, the amount of the high-temperature combustion gas mentioned and the amount of the above-mentioned fed as starting material Hydrocarbon depending on at least in the mentioned reaction level measured values of pressure and Temperature is controlled. 7. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin der genannte Druck in der genannten Reaktionsstufe durch ein Steuerungsventil für den in der genannten Reaktionsabbruchstufe abgekühlten Reaktionsmischungsstrom gesteuert wird.7. The method of claim 1, wherein said pressure is in the reaction stage mentioned by a control valve for the cooled in the reaction termination stage mentioned Reaction mixture flow is controlled. 8. Vorrichtung zur Herstellung von Ruß, umfassend
eine Verbrennungszone zur Vermischung eines sauerstoffhaltigen Gases mit einem Brennstoff mittels eines ein Hochtemperatur- Verbrennungsgas erzeugenden Mechanismus zur Bildung eines Hochtemperatur-Verbrennungsgasstroms,
eine Reaktionszone, die sich an die Verbrennungszone anschließt und mit einem sich verjüngenden Teilstück zur Vermischung eines als Ausgangsmaterial eingespeisten Kohlenwasserstoffs mit dem Hochtemperatur-Verbrennungsgasstrom ausgestattet ist, sowie
eine sich stromabwärts an die Reaktionszone anschließende Reaktionsabbruchzone zum Anhalten der Reaktion durch Besprühen mit Kühlwasser,
worin mindestens die Reaktionszone eine druckbeständige Konstruktion aufweist und ein Steuerungsventil auf der stromabwärtigen Seite der Reaktionsabbruchzone angeordnet ist.8. A device for producing carbon black, comprising
a combustion zone for mixing an oxygen-containing gas with a fuel by means of a mechanism producing a high-temperature combustion gas for forming a high-temperature combustion gas stream,
a reaction zone which adjoins the combustion zone and is equipped with a tapered section for mixing a hydrocarbon fed as starting material with the high-temperature combustion gas stream, and
a reaction termination zone downstream of the reaction zone for stopping the reaction by spraying with cooling water,
wherein at least the reaction zone has a pressure resistant construction and a control valve is arranged on the downstream side of the reaction termination zone. 9. Vorrichtung zur Herstellung von Ruß, umfassend
eine Verbrennungszone zur Vermischung eines sauerstoffhaltigen Gases mit einem Brennstoff mittels eines ein Hochtemperatur- Verbrennungsgas erzeugenden Mechanismus zur Bildung eines Hochtemperatur-Verbrennungsgasstroms,
eine Reaktionszone, die sich an die Verbrennungszone anschließ und mit einem sich verjüngenden Teilstück zur Vermischung eine als Ausgangsmaterial eingespeisten Kohlenwasserstoffs mit dem Hochtemperatur-Verbrennungsgasstrom ausgestattet ist, sowie
eine sich stromabwärts an die Reaktionszone anschließende Reaktionsabbruchzone zum Anhalten der Reaktion durch Besprühen mit Kühlwasser,
worin mindestens die Reaktionszone eine druckbeständige Konstruktion aufweist und die Reaktions- und Reaktionsabbruchzone Innenwandoberflächen aufweisen, die aus Feuerfeststeinen mit Aluminiumoxid-Reinheit gebildet sind, welche einen Aluminiumoxidgehalt von nicht weniger als 95% aufweisen.9. A device for producing carbon black, comprising
a combustion zone for mixing an oxygen-containing gas with a fuel by means of a mechanism producing a high-temperature combustion gas for forming a high-temperature combustion gas stream,
a reaction zone which adjoins the combustion zone and is equipped with a tapered section for mixing a hydrocarbon fed as a starting material with the high-temperature combustion gas stream, and
a reaction termination zone downstream of the reaction zone for stopping the reaction by spraying with cooling water,
wherein at least the reaction zone has a pressure-resistant construction, and the reaction and reaction termination zone has inner wall surfaces formed of alumina-grade refractories having an alumina content of not less than 95%. 10. Vorrichtung zur Herstellung von Ruß, umfassend
eine Verbrennungszone zur Vermischung eines sauerstoffhaltigen Gases mit einem Brennstoff mittels eines ein Hochtemperatur-Verbrennungsgas erzeugenden Mechanismus zur Bildung eines Hochtemperatur-Verbrennungsgasstroms,
eine Reaktionszone, die sich an die Verbrennungszone anschließt und mit einem sich verjüngenden Teilstück zur Vermischung eines als Ausgangsmaterial eingespeisten Kohlenwasserstoffs mit dem Hochtemperatur-Verbrennungsgasstrom ausgestattet ist, sowie
eine sich stromabwärts an die Reaktionszone anschließende Reaktionsabbruchzone zum Anhalten der Reaktion durch Besprühen mit Kühlwasser,
worin mindestens die Reaktionszone eine druckbeständige Konstruktion aufweist und die Reaktionszone mit mindestens einem Druckaufzeichnungsmeßgerät und mindestens einem Temperaturaufzeichnungsmeßgerät ausgerüstet ist.10. A device for producing carbon black, comprising
a combustion zone for mixing an oxygen-containing gas with a fuel by means of a mechanism producing a high-temperature combustion gas for forming a high-temperature combustion gas stream,
a reaction zone which adjoins the combustion zone and is equipped with a tapered section for mixing a hydrocarbon fed as starting material with the high-temperature combustion gas stream, and
a reaction termination zone downstream of the reaction zone for stopping the reaction by spraying with cooling water,
wherein at least the reaction zone has a pressure resistant construction and the reaction zone is equipped with at least one pressure recording measuring device and at least one temperature recording measuring device.