DE2261129A1

DE2261129A1 - PROCESS AND PLANT FOR PRODUCING SOOT FROM LIQUID AND / OR GASY HYDROCARBONS

Info

Publication number: DE2261129A1
Application number: DE2261129A
Authority: DE
Inventors: Arthur E Fross
Original assignee: FROSSBLACKS INT PROCESS ETS; INTERNATIONAL FROSSBLACKS PROCESS ESTABLISHMENT VADUZ
Current assignee: BERA ANSTALT VADUZ LI
Priority date: 1972-11-10
Filing date: 1972-12-14
Publication date: 1974-05-16
Also published as: SU1118291A3; CH579135A5; ZA738580B; BE807027A

Description

Verfahren und Anlage zur Herstellung von Russ aus flüssigen und/oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herste1-lung von Russ aus flüssigen und/oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen unter Zugabe eines Sauerstoff enthaltenden Gases, insbesondere Luft, durch therhisohen Zerfall bei partieller Verbrennung der Kohlenwasserstoffe in einer Ofenanlage.Process and plant for the production of soot from liquid and / or gaseous hydrocarbons The present invention relates to a method for the production of soot from liquid and / or gaseous hydrocarbons with the addition of an oxygen-containing gas, in particular air, by therhisohen Decay when the hydrocarbons are partially burned in a furnace.

Verfahren zur Herstellung von Russ aus flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen sind bekannt. Bei der Herstellung von Russ aus normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffen beruhen alle bekannten Verfahren und deren Anlagen auf der unvollständigen Verbrennung von kohlenwassexstoffhaltigem Material mit Luft in einem wärmeisolierten oder blanken Reaktor, wobei ein Teil der Kohlenwasserstoffe verbrannt und der restliche Teil durch die entwickelte Verbrennungswärme gekrackt wird. Bei allen bekannten Verfahren muss als Zusatz ein Heiz- oder Brenngas, beispielsweise Erdgas, Propan, ein dampfförmiges Petroleumdestillat oder dgl., mit einer ausreichenden Menge eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases, üblicherweise Luft, verwendet und in einem Reaktor verbrannt werden, wobei das normalerweise flüssige Ausgangsprodukt für die Herstellung von Russ in die Flamme oder deren Verbrennungsprodukte eingesprüht wird. Ueblicherweise wird dem Russofen etwas mehr als die zur vollständigen Verbrennung des Heizgases notwendige Menge Luft zugeführt, wodurch aber nur ein sehr geringer Teil des Russöles mitverbrannt wird. Ausserdem entsteht bei der Russherstellung ein Teil als Russgrit, welcher noch separat gemahlen werden muss.Process for the production of soot from liquid and gaseous hydrocarbons are known. In the production of soot from normally liquid hydrocarbons all known processes and their systems are based on incomplete combustion of hydrocarbonaceous material with air in a thermally insulated or bare Reactor, with part of the hydrocarbons being burned and the remaining part is cracked by the heat of combustion developed. With all known methods a heating or fuel gas, for example natural gas, propane or a vaporous gas must be added as an additive Petroleum distillate or the like, with a sufficient amount of free oxygen containing gas, usually air, used and burned in a reactor are, the normally liquid starting product for the production of Soot is sprayed into the flame or its combustion products. Usually the soot stove gets a little more than that for the complete combustion of the heating gas required amount of air, but only a very small part of the soot oil is also burned. In addition, part of the soot production is produced as soot grit, which still has to be ground separately.

Bei allen bekannten Verfahren wird mit sehr hohen Temperaturen vonliber l3OO0C gearbeitet. Die Vorgänge im Reaktionsraum, das Verbrennungssystem und die Betriebsbedingungen bezüglich der Russqualität sind schwierig einzuhaltende Faktoren. Zudem muss der entstehende Russ noch mit einem ständigen Wasserstrahl abgeschreckt werden.In all known processes, very high temperatures are used Worked l3OO0C. The processes in the reaction space, the combustion system and the Operating conditions with regard to soot quality are difficult factors to be observed. In addition, the resulting soot has to be quenched with a constant jet of water will.

Die bei den bekannten Verfahren verwendeten Vorrichtungen bestehen aus liegenden Ganzmetallreaktoren, bei denen die Pyrolyse in mit einer wärmeleitenden, feuerfesten Auskleidung oder ohne Auskleidung versehenen metallenen Reaktionsröhren durchgeführt wird. Andere bekannte Vorrichtungen bestehen aus einem ersten Zylinder eines Ofens, dessen Durchmesser grösser als seine Länge ist und an den sich in Achsrichtung ein zweiter Zylinder anschliesst. Bei den bekannten Verfahren zur Russherstellung aus gasförmigen Kohlenwasserstoffen findet die Reaktion des Gasgemisches in relativ kleinen Behältern statt, welche ein Fassungsverinögen von höchstens 10 Litern aufweisen, und in die das Gasgemisch zyklisch über ein Eine lassventil eingeführt wird, worauf nach erfolgter Reaktion die Reaktionsprodukte über ein Auslassventil aus den Behältern ausströmen. Hierbei ergibt sich jedoch für jede Reaktion pro Kammerfüllung nur eine sehr geringe Ausbeute, weshalb die Wirtschaftlichkeit dieser Verfahren unbefriedigend ist. Zudem musste bei den bekannten Verfahren mit Zusätzen von flüssigen Kohlenwasserstoffen oder mit anderen, leicht zündbaren Rohstoffen gearbeitet werden.The devices used in the known methods exist from horizontal all-metal reactors, in which the pyrolysis is carried out with a thermally conductive, refractory lining or unlined metal reaction tubes is carried out. Other known devices consist of a first cylinder of a furnace, the diameter of which is greater than its length and which are located in the axial direction a second cylinder connects. In the known processes for producing carbon black from gaseous hydrocarbons, the reaction of the gas mixture takes place in relative instead of small containers with a maximum capacity of 10 liters, and into which the gas mixture is introduced cyclically via an inlet valve, whereupon After the reaction has taken place, the reaction products are removed from the containers via an outlet valve emanate. However, this results in pro for each reaction Chamber filling only a very low yield, which is why this process is economically viable is unsatisfactory. In addition, with the known processes with additions of liquid Hydrocarbons or other easily ignitable raw materials are used.

Es ist weiter ein als Channel-Verfahren bezeichnetes Verfahren bekannt, bei dem Naturgas in tausenden von kleinen Flämmchen in einem "heissen Haus" brennen. Der Sauerstoffbedarf für die Aufrechterhaltung der Verbrennung wird durch die Zufuhr von Luft gedeckt. Die Flämmchen werden in Stahlkanälen langsam hin und her bewegt, während an ortsfesten Stahlplatten der Russ abgekratzt wird, welcher in einen Förderkorb fällt und zu einem Russgrit-Abscheider geführt wird. Der Russ wird durch den Abscheider geblasen, wobei die schwereren Teilchen (Grit) abgeschieden werden.Nachteilig ist, dass die Russausbeute bei diesem Verfahren sehr gering ist, d.h. nicht höher als 5 t des eingeführten Kohlenstoff-Gehaltes, und dementsprechend sind die nach diesem Verfahren hergestellten Produkte, insbesondere Farbruss, sehr teuer.A method known as the channel method is also known, when natural gas burns in thousands of small flames in a "hot house". The oxygen demand for maintaining the combustion is determined by the supply covered by air. The flames are slowly moved back and forth in steel channels, while the soot is scraped off from stationary steel plates, which is then transferred to a conveyor cage falls and is led to a soot separator. The soot gets through the separator blown, whereby the heavier particles (grit) are separated. that the soot yield in this process is very low, i.e. not higher than 5 t of the introduced carbon content, and accordingly are those after this Process manufactured products, especially carbon black, very expensive.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Russ zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht aufweisen, sondern die Herstellung von Russ mit hoher Ausbeute und in einer Mehrzahl von verschiedenen Russtypen in derselben Anlage ermöglichen, Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei welchem die Kohlenwasserstoffe und das Sauerstoff enthaltende Gas vor dem Eintritt in die Reaktionszone des Ofens konditioniert und hierauf in homogenem, gasförmigem Zustand in die Reaktionszone eingeführt werden, wobei die entstehenden Reaktionsprodukte gekühlt und anschliessend getrennt werden. Die Ofenanlage zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass in der Decke der Brennkammer des mit senkrechter Achse angeordneten Ofens mehrere über den Brennkammerquerschnitt verteilte Vorkammern angeordnet sind, und dass die Brennkammer einen der Decke gegenüberliegenden Ausgangskanal aufweist, an dem ein Wärmeaustauscher und daran eine Brennanlage zur Russabscheidung anschliesst.The object of the present invention is to provide a method and a To create plant for the production of carbon black, which eliminates the disadvantages of the known Processes and devices do not have, but the production of soot with high yield and in a multitude of different types of carbon black in the same plant enable this object is achieved according to the invention by a method of the opening paragraph type described, in which the hydrocarbons and the oxygen containing gas conditioned before entering the reaction zone of the furnace and are then introduced into the reaction zone in a homogeneous, gaseous state, whereby the resulting reaction products are cooled and then separated. The furnace system for carrying out the process is characterized in that in the ceiling of the combustion chamber of the furnace arranged with a vertical axis several over the combustion chamber cross-section distributed pre-chambers are arranged, and that the combustion chamber has an exit channel opposite the ceiling, on which a heat exchanger and a combustion system for soot separation is connected to it.

Das Verfahren wird anhand der Zeichnung beschrieben, wobei FIG. 1 eine schematische Darstellung einer kompletten Anlage zur Herstellung von Russ, FIG. 2 einen Schnitt durch eine Vorkammer mit einer Vorrichtung zur Einführung flüssiger Kohlenwasserstoffe und eines Sauerstoff enthaltenden Gases, und FIG. 3 einen Schnitt durch eine Mischanlage für die Mischung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas zeigt.The method is described with reference to the drawing, FIG. 1 a schematic representation of a complete plant for the production of carbon black, FIG. 2 shows a section through an antechamber with a device for introducing liquid Hydrocarbons and an oxygen containing gas, and FIG. 3 a section by a mixing plant for the mixing of gaseous hydrocarbons with shows an oxygen containing gas.

In FIG. 1 wird zur Herstellung von Russ ein Kohlenwasserstoff, beispielsweise Schweröl, und als Sauerstoff enthaltendes Gas Luft verwendet. Der eigentliche Ofen bzw. die Brennkammer desselben ist mit 1 bezeichnet. Die Brennkammer 1 sowie die daran anschliessenden Anlageteile werden durch Vorheizbrenner 4 vorgewärmt, die mit einem Leichtöltank 2 über eine Leitung 3 verbunden sind und denen die Verbrennungsluft mittels eines durch einen Elektromotor 6 angetriebenen Luftgebläses 5 über eine Leitung 7 zugeführt wird. Die Rauchgase der Vorheizkammer 4 strömen durch einen Ausgangskanal 85 und einen Umlenkkanal 88 in einen Verbrennungsluft-Erhitzer 60, von dort in ein Verbindungsrohr 89 und anschliessend durch ein Abzugskamin 9 ins Freie, dessen Querschnitt mittels einer von einem Motor 10 getriebenen Klappe 8 geregelt wird.In FIG. 1 is a hydrocarbon for the production of soot, for example Heavy oil, and air is used as the oxygen-containing gas. The actual furnace or the combustion chamber of the same is denoted by 1. The combustion chamber 1 as well as the Subsequent plant parts are preheated by preheating burner 4, the are connected to a light oil tank 2 via a line 3 and to which the combustion air by means of an air blower 5 driven by an electric motor 6 via a Line 7 is supplied. The flue gases from the preheating chamber 4 flow through one Exit duct 85 and a deflection duct 88 into a combustion air heater 60, from there into a connecting pipe 89 and then through a chimney 9 into the Free, the cross section of which is driven by a flap 8 driven by a motor 10 is regulated.

Für die Konditionierung des verwendeten Kohlenwasserstoffes, beispielsweise Schweröl, dient eine Anlage, welche einen Vorratstank 11 aufweist, der über eine drucklose Zuleitung 20 mit dem Vorwärm- oder Tagestank 18 verbunden ist. In der Leitung 20 befinden sich Absperrventile 12, Filter 13, zwei von einem Motor 15 angetriebene Umwälzpumpen 14 (eine als Reserve), eine Mengenmesseinrichtung mit Umleitung 16 und am Tagestank 18 ein Niveauschalter 19, der mit dem Motor 15 einer Umwälzpumpe 14 mit einer Impulsleitung 17 verbunden ist.For conditioning the hydrocarbon used, for example Heavy oil, a system is used, which has a storage tank 11, which has a pressureless supply line 20 connected to the preheating or day tank 18 is. In line 20 there are shut-off valves 12, filters 13, two of one Motor 15 driven circulation pumps 14 (one as a reserve), a quantity measuring device with diversion 16 and a level switch 19 on the day tank 18, which is connected to the motor 15 a circulation pump 14 is connected to a pulse line 17.

Im Tagestank 18 ist ein Heizelement mit Thermostat .21, ein Temperaturregler 22 (40 0C) sowie ein Messfühler 23 zur Temperaturanzeige an einem Anzeigegerät 35 angeordnet.In the day tank 18 is a heating element with a thermostat .21, a temperature controller 22 (40 ° C.) and a measuring sensor 23 for displaying the temperature on a display device 35 arranged.

In der Anlage sind Ventile mit 12, Filter mit 13 und Impulsleitunyen mit 17 bezeichnet.In the system there are valves with 12, filters with 13 and impulse lines designated by 17.

Vom Tagestank 18 führt eine Saugleitung 25 über Regelventile 26 (eines als Reserve) zu zwei mit einem Elektromotor 28 angetriebenen Druckpumpen 27 (eine als Reserve) für einen Druck bis etwa 30 atü. An die Druckleitung 29 schliesst ein Durchlauferhitzer 31 mit einem mittels eines Thermostaten 32 und eines Temperaturreglers 33 geregelten Heizelement 30 an. Das auf ca. 130 0C erhitzte Schweröl gelangt in einen Druckregler 34, von dem eine Rückleitung 24 in den Tagestank 18 und eine Druckzuleitung 36 zu den Verteilleitungen 42 für die Einspritzdüsen 43 abzweigt. Die den Einspritzdüsen 43 zuströmende Schwerölmenge wird durch einen Mengenregler 37, 38, 39 geregelt, wo 37 eine Rücklaufleitung, 38 einen Einsatzmengenregler und 39 einen Steuermotor darstellt.A suction line 25 leads from the day tank 18 via control valves 26 (one as a reserve) to two pressure pumps 27 driven by an electric motor 28 (one as reserve) for a pressure of up to 30 atm. To the pressure line 29 includes Flow heater 31 with a means of a thermostat 32 and a temperature controller 33 controlled heating element 30. The heavy oil, heated to approx. 130 ° C, gets into a pressure regulator 34, from which a return line 24 into the day tank 18 and a pressure supply line 36 branches off to the distribution lines 42 for the injection nozzles 43. The injectors 43 inflowing heavy oil volume is regulated by a volume regulator 37, 38, 39, where 37 is a return line, 38 is a feed rate regulator and 39 is a control motor represents.

In der Leitung 36 ist ein Oeleinspritz-Druckmesser 40 (ca.An oil injection pressure gauge 40 (approx.

25 - 30 atü) und ein Temperaturfühler 23 angeordnet, dessen Wert im Anzeigegerät 35 erscheint.25 - 30 atm) and a temperature sensor 23, the value of which is in Display device 35 appears.

Die den Einspritzdüsen 43 zufliessende Schwerölmenge (ca.The amount of heavy oil flowing into the injection nozzles 43 (approx.

800 kg/h) wird mittels eines Ringkolbenzählers 45 gemessen, dessen Signal in einem Transmitter 44 in-ein pneumatisches Signal umgeformt wird, das am Anzeigegerät 46 als Zuflussmenge zu den Einspritzdüsen 43 und zu einem Verhältnisrelais 47 zur Einstellung. des Luft-Oel-Verhältnisses, einem Verhältnisregler für Luft 48 und einen pneumatischen Bereichregler 49 geleitet wird.800 kg / h) is measured by means of a rotary piston counter 45 whose Signal in a transmitter 44 is converted into a pneumatic signal, which is on Display device 46 as the flow rate to the injection nozzles 43 and to a ratio relay 47 for setting. of the air-oil ratio, one Ratio regulator for air 48 and a pneumatic range regulator 49 is passed.

Die Verbrennungsluft wird von einem Gebläse 53 mit Elektromotor 54 geliefert, in dessen Eingangsstutzen 52 mit Eingangsöffnung 51 eine von einem Bereichregler 49 geregelte Luft klappe mit Pneumatikantrieb 50 angeordnet ist. In der Druckleitung 55 des GJ>läses 53 ist eine Messblende 58 angeordnet, aus deren Druckdifferenzmessung ein pneumatisches Rechenrelais 57 die Verirennuncjsluf-tmenge (ca. 3000 - 7000 Nm 3) ermittelt, dessen Signal tun Luftmengenanzelger 56 angezeigt und dem Verhältnisregler 48 zugeleitet wird. Teil 59 der Druckleitung 55 mündet in einen Ringkanal 61 des die Verbrennungsluft auf ca. 2000C erhitzenden Lufterhitzers 60.The combustion air is generated by a fan 53 with an electric motor 54 delivered, in the inlet connection 52 with inlet opening 51 one of a range regulator 49 regulated air flap with pneumatic drive 50 is arranged. In the pressure line 55 of the GJ> läses 53 a measuring orifice 58 is arranged, from the pressure difference measurement thereof a pneumatic arithmetic relay 57 controls the amount of air (approx. 3000 - 7000 Nm 3) determined whose signal do air volume indicator 56 displayed and the ratio controller 48 is forwarded. Part 59 of the pressure line 55 opens into an annular channel 61 of the the combustion air to an air heater 60 heating up to approx. 2000C.

Vom lieissluftaustritt 62 führt eine Leitung 67 zu einem Verteilerkanal 63 und von dort über eine Endausgangsleitung 68 in die Vorkammer 82. In der Leitung 67 ist ein Druckmesser 64, eine Messblende 65 und ein Temperaturfühler 6G angeordnet, dessen Signal über eine Leitung 17 zu einem Temperaturanzeiger 35 führt, wo auch die Temperatur eines Temperaturfühlers 23' angezeigt wird.A line 67 leads from the air outlet 62 to a distribution channel 63 and from there via a final output line 68 into the antechamber 82. In the line 67 a pressure gauge 64, a measuring orifice 65 and a temperature sensor 6G are arranged, whose signal leads via a line 17 to a temperature indicator 35, where also the temperature of a temperature sensor 23 'is displayed.

Durchflusswächter 41 vervollständigen die Mess-, Regel- und Ueberwachungseinrichtungen für die lleissluft und das Schweröl.Flow monitors 41 complete the measuring, regulating and monitoring devices for the exhaust air and the heavy fuel oil.

An der Brennkammer 1 ist weiter ein Transmitter 69 angeordnet, dessen Signal einer pneumatischen Unterdruck-Regelstation 70 und einem Bereichregler 71 zugeführt wird. Eine von den Reglern 70, 71 festgestellte Abweichung vom Sollwert (ca.On the combustion chamber 1, a transmitter 69 is also arranged, whose Signal from a pneumatic vacuum control station 70 and a range controller 71 is fed. A deviation from the setpoint determined by the controllers 70, 71 (approx.

-10 mm WS Unterdruck) wird über eine Leitung 72 durch Verstellen des Pneumatikantriebes 78 einer Regulierklappe 77 in einem am Ende der Anlage befindlichen Kamin 7,5 korrigiert.-10 mm WS vacuum) is activated via a line 72 by adjusting the Pneumatic drive 78 of a regulating flap 77 in one located at the end of the system Chimney 7.5 corrected.

Das Kamin 75 stellt die Druckleitung eines von einem Elektromotor 73 angetriebenen Saugzuggebläses 74 dar, das die Restgase aus der mit 108 - 123 bezeichneten Trennanlage zur Russabscheidung ab führt und den geregelten Unterdruck in der Brennkammer 1 und in den anschliessenden Teilen der Anlage aufrechterhält.The chimney 75 provides the pressure line of an electric motor 73 driven induced draft fan 74, which removes the residual gases from the 108-123 designated separating system for soot separation and the regulated negative pressure in the Combustion chamber 1 and in the subsequent parts of the system maintains.

Weiter sind zwei Thermoelemente 80 und zwei Temperaturanzeiger 79 an der Brennkammer 1 angeordnet, die eine abnehmbare Brennkammerdecke 81 aufweisen, in der Mehrere Vorkammern 82 eingebaut sind. Die senkrechte Brennkammerwandung 83, an der eine Expansionsklappe 84 angeordnet ist, geht in eine Konuswandung 86 über, an die der Ausgangskanal 85 für die Reaktionsprodukte, die eine Temperatur von ca. 1200°C aufweisen, anschliesst.There are also two thermocouples 80 and two temperature indicators 79 arranged on the combustion chamber 1, which have a removable combustion chamber cover 81, in which a plurality of antechambers 82 are installed. The vertical combustion chamber wall 83, on which an expansion flap 84 is arranged, merges into a conical wall 86, to which the outlet channel 85 for the reaction products, which has a temperature of approx. 1200 ° C, connects.

Die Reaktionsprodukte gelangen über die Umlenkkanäle 88, 89 in einenwasserkühler 90, welcher hitzebeständige Kühlrohre 91 aufweist, an denen ein Kühlwassereintritt 92 und ein Heisswasseraustritt 95 angeordnet sind. Temperaturmessfühler 93 liefern Signale für den Temperaturanzeiger 94. Das aus dem Heisswasseraustritt 95 kommende Heisswasser (ca 70 0C) gelangt über einen Eintritt 96 in einen Kühlturm 97 mit Kühlrohrleitung 98. Von dort wird das Kühlwasser, gegebenenfalls unter Zufuhr von Frischwasser bei 99, auf die Saugseite einer Wasserumwälzpumpe 100 geleitet. Aus dem Wasserkühler 90 gelangen die Reaktionsprodukte mit ca. 2600 über Umlenkkanal 102, Verbindungsrohrleitung 103 und Umlenkkanal 104 in einen mit 108 bezeichneten Russzyklon-Vorabscheider, in dem eine beträchtliche Russmenge abgeschieden wird. Die restlichen Reaktionsprodukte gelangen über ein Verbindungsrohr 105 und einen Durchgangskanal 106 mit einer Temperatur von ca. 2500C in einen Russfilter-Endabscheider 109, wo der gesamte restliche Russ von den Reaktionsprodukten getrennt wird. Die Restgase gelangen über einen Saugstutzen 107 in das Saugzuggebläse 74 und von dort in den Kamin 75.The reaction products reach a water cooler via the deflection channels 88, 89 90, which has heat-resistant cooling pipes 91, at which a cooling water inlet 92 and a hot water outlet 95 are arranged. Supply temperature sensor 93 Signals for the temperature indicator 94. That coming from the hot water outlet 95 Hot water (approx. 70 ° C.) reaches a cooling tower 97 with a cooling pipe via an inlet 96 98. From there the cooling water, if necessary with the supply of fresh water at 99, passed to the suction side of a water circulation pump 100. From the water cooler 90 reach the reaction products with approx. 2600 via deflection channel 102, connecting pipeline 103 and deflection channel 104 in a soot cyclone pre-separator designated 108, in which a considerable amount of soot is deposited. The remaining reaction products reach a temperature via a connecting pipe 105 and a passage 106 from approx. 2500C into a soot filter final separator 109, where all the remaining soot is separated from the reaction products. The residual gases get through a suction nozzle 107 into the induced draft fan 74 and from there into the chimney 75.

Der aus den Abscheidern 108, 109 abgeschiedene Russ gelangt durch Russausgang-Oeffnungen 111 und Anschluss-Stutzen 112 in einen waagrechten Russförderer 113 und einen Russ-Steilförderer 114, in dem eine Russpressvorrichtung 110, z.B. eine Klappe, mit einem die Presswirkung hervorrufenden Gegengewicht angeordnet ist, auf die Oberseite eines Sammelbunkers 118 mit einem Sammelkonus 119. Auf dem Sammelbunker 118 ist eine von einem Elektromotor 116 angetriebene Russlamellenschleuse 117 angeordnet, in die der Russ über ein Umlenkgefäss 115 gelangt.The soot separated from the separators 108, 109 passes through Soot outlet openings 111 and connecting pieces 112 in a horizontal one Soot conveyor 113 and a soot steep conveyor 114, in which a soot pressing device 110, e.g. a flap, with a counterweight producing the pressing action is, on top of a collecting bunker 118 with a collecting cone 119. On the Collection bunker 118 is a soot lamella sluice driven by an electric motor 116 117 arranged, into which the soot arrives via a deflection vessel 115.

Unter dem Sammelkonus 119 ist eine Russabfüllvorrichtung 121 mit einer Russwaage 120, einer Plattform zur Waage 122 und einem Verpackungsgefäss 123 angeordnet.Under the collecting cone 119 is a soot filling device 121 with a Soot scale 120, a platform for scale 122 and a packaging vessel 123 are arranged.

Um die Vorwärmung der Teile 111, 112, 113 und 114 zu ermöglichen, ist eine Verbindungsleitung mit Abschlussklappe 76 zwischen dem Umlenkgefäss 115 und dem Saugstutzen 107 des Saugzuggebläses 74 angeordnet. Durch Oeffnen der Klappe 76 erfolgt eine Zirkulation der Rauchgase während der Aufheizung der Brennkammer auch durch den unteren Teil der Trennanlage.To allow preheating of parts 111, 112, 113 and 114, is a connecting line with a closing flap 76 between the deflection vessel 115 and the suction nozzle 107 of the induced draft fan 74. By opening the flap 76 there is a circulation of the flue gases during the heating of the combustion chamber also through the lower part of the separation system.

In Fig. 2 ist in der Brennkammer 81 eine Vorkammer 82 dargestellt. Die Heissluft-Zufuhrleitung 68 mündet mit einem verengten Stutzen 124 in eine zylindrische Partie der Vorkammer 82. Im Zentrum der Leitung 68 mündet eine der Verteilleitungen 42 für das Schweröl, an dessen Ende ein Düsenhalter 134 zur Befestigung der Einspritzdse 43 angeordnet ist. Die Leitung 42 ist in einem Führungsstutzen 127 verschiebbar geführt, der mittels eines Flansches 126 auf einem Anschlussflansch 125 der Leitung 68 befestigt ist und an seinem freien Ende einen Stellring 128 mit einer Stellschraube 129 aufweist. In der Leitung 68 ist in der Nähe des Stutzens 124 ein Leitapparat 137 angeordnet, der mittels einer Einstellschraube 138 höheneinstellbar ist und der intensiven Verwirbelung der zuströmenden Heissluft dient. Die Einspritzdüse wird zur Vermeidung einer Verschmutzung während der Vorwärmperiode des Ofens aus der Hochtemperaturzone zurückgezogen, z.B. mittels eines Pneumatik-Antriebes.In FIG. 2, an antechamber 82 is shown in the combustion chamber 81. The hot air supply line 68 opens with a narrowed nozzle 124 into a cylindrical one Part of the antechamber 82. One of the distribution lines opens in the center of the line 68 42 for the heavy oil, at the end of which a nozzle holder 134 for fastening the injection nozzle 43 is arranged. The line 42 is displaceable in a guide stub 127 guided by means of a flange 126 on a connecting flange 125 of the line 68 is attached and at its free end an adjusting ring 128 with an adjusting screw 129 has. In the line 68 in the vicinity of the connection 124 there is a diffuser 137 arranged, which is adjustable in height by means of an adjusting screw 138 and serves to intensively swirl the incoming hot air. The injector is switched off to avoid contamination during the preheating period of the oven withdrawn from the high temperature zone, e.g. by means of a pneumatic drive.

Ein mit der Leitung 68 verbundener Flansch 140 ist mit einem Gegenflansch 141 verschraubt, der an einer Befestigungsplatte 142 der Brennkammerdecke 81 befestigt ist. Verankerungsbolzen 143 sichern den Zusammenhalt zwischen der Decke 81 aus hitzebeständiger Stampfmasse 144 und der Befestigungsplatte 142, der ein Teil eines (nicht sichtbaren) Rahmens mit einem Flansch ist, welch letzterer die Befestigung der Brennkammerdecke 81 ermöglicht. Die Vorkammer 82 weist einen Konus 146 mit einer Mündung 147 auf.A flange 140 connected to the conduit 68 has a counter flange 141 screwed, which is fastened to a fastening plate 142 of the combustion chamber ceiling 81 is. Anchoring bolts 143 secure the cohesion between the ceiling 81 made of heat-resistant Ramming mass 144 and the mounting plate 142, which is part of a (not visible) Frame with a flange is what the latter is the attachment of the combustion chamber ceiling 81 allows. The antechamber 82 has a cone 146 with an opening 147.

Wird die beschriebene Anlage gemäss Fig. 1 und 2 mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen betrieben, so fallen die Teile 11 - 58 weg. An der Leitung 59 wird die Mischanlage gemäss Fig. 3 mittels eines Flansches 180 befestigt. Die Mischanlage weist zwei an der Stelle 166 mündende Rohrleitungen auf, von denen diejenige für die gasförmigen Kohlenwasserstoffe ein Druckreduzierventil 148, ein Ausgleichsgefäss 154 mit einer Materialfüllung 155, beispielsweise aus rostfreier Stahlwolle, einen Blendenschieber 159 mit einstellbarer Lochblende 160, einen Elektroantrieb 161 mit Schalter 162 und ein verengtes Leitungsstück 164 und diejenige für Verbrennungsluft ein Gebläse 150 mit einem Elektromotor 151, ein Druckreduzierventil 152, ein Ausgleichsgefäss 154 mit Materialfüllung 155, ein Blendenschieber 157 mit einstellbarer Lochblende 158 und Handantrieb 163 und einen erweiterten Rohrteil 165 aufweist.If the described system according to FIGS. 1 and 2 with gaseous hydrocarbons operated, parts 11 - 58 are omitted. The mixing plant is connected to line 59 3 fastened by means of a flange 180. The mixing plant has two at the point 166 opening pipelines, of which the one for the gaseous Hydrocarbons, a pressure reducing valve 148, an expansion tank 154 with a Material filling 155, for example made of stainless steel wool, a diaphragm slide 159 with adjustable aperture 160, an electric drive 161 with switch 162 and a narrowed pipe part 164 and that for combustion air a fan 150 with an electric motor 151, a pressure reducing valve 152, an expansion tank 154 with material filling 155, a diaphragm slide 157 with an adjustable perforated diaphragm 158 and manual drive 163 and an enlarged tubular part 165.

An der Vereinigung 166 der beiden Rohrleitungen ist ein Gemisch-Ansauggebläse 169 mit Ventiiator 170, Mehrstufenschalter 171 und Elektro-Mehrstufenmotor 172 angeordnet, an das eine Homcgenisicrungsstrecke 175 mit gelochten Lamellen 176 anschliesst. Dann folgt ein Rückschlaggefäss 177 mit einer Materialfüllung 178 und einer Expansionssicherung 179. Kontrollmanometer 156 sind an verschiedenen Stellen der Mischanlage angeordnet.At the junction 166 of the two pipes is a mixture intake fan 169 arranged with fan 170, multi-stage switch 171 and electric multi-stage motor 172, to which a homogenization section 175 with perforated lamellas 176 connects. This is followed by a non-return vessel 177 with a material filling 178 and an expansion safety device 179. Control manometer 156 are at various points in the mixing plant arranged.

Bei der beschriebenen Mischanlage nach Fig. 3 kann der Blendenschieber für die gasförmigen Kohlenwasserstoffe unabhangig vom Blendenschieber für die Luft arbeiten und für sich mengenmässig eingestellt und reguliert werden. Die Leitungsteile 164, 165 weisen stark abweichende Querschnitte auf, was sich aus dem Mischungsverhältnis ergibt, beispielsweise für die gasförmigen Kohlenwasserstoffe 1 Teil und für Luft 4 bis 6 Teile, je nach der Russqualität. An der Stelle 166 erfolgt die Bildung des Gemisches, das in der nach dem Gebläse 169 angeordneten Homogenisierungsstrecke 175 vollständig gemischt wird. Um ein konstantes Mischungsverhältnis zu gewährleisten, ist es zweckmässig, den Druck vor den beiden Blendenschiebern konstant zu halten. Mit der Einstellung der Regulierblenden kann entweder das Gas oder die Luft reguliert werden, so dass dadurch jede Russqualität hergestellt werden kann. Das optimale Mischungsverhältnis kann zweckmässig durch Testversuche bestimmt werden.In the described mixing system according to FIG. 3, the shutter slide for the gaseous hydrocarbons independently of the shutter for the air work and be set and regulated in terms of quantity. The pipe parts 164, 165 have very different cross-sections, which is evident from the mixing ratio results, for example, for the gaseous hydrocarbons 1 part and for air 4 to 6 parts, depending on the soot quality. The formation of the takes place at the point 166 Mixture in the homogenization section arranged after the blower 169 175 is completely mixed. To ensure a constant mixing ratio, it is advisable to keep the pressure in front of the two shutter slides constant. Either the gas or the air can be regulated by adjusting the regulating orifices so that any carbon black quality can be produced. The optimal one Mixing ratio can be determined appropriately through test trials.

Die chemische Grundlage für die Russherstellung unter Verwendung flüssiger und gasförmiger Kohlenwasserstoffe besteht darin, dass paraffinische Kohlenwasserstoffe bei hohen Tempo raturen in ihre Elementarbestandteile Kohlenstoff und Wasserstoff zerfallen. Die Reaktion, die bereits bei ca. 900°C einsetzt und mit steigender Temperatur optimal wird, verläuft unter Wärmeverbrauch und Abscheidung von Kohlenstoff nach der Gleichung 1 und 2: 1) C H n C + m H = n m 2 112 = endotherm) Zum Beispiel für CH4: 2) CH4 C + 2H2 ( H = 17.87 kcal) Um beim thermischen Zerfall von flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen einen kontinuierlichen Anfall von Russ zu gewährleisten, wird die erforderliche Wärme der Reaktion durch eine partielle Verbrennung der Einsatzkohlenwasserstoffe mittels Luft direkt dem Reaktionsprozess zugeführt.The chemical basis for soot production using liquid and gaseous hydrocarbons is that paraffinic hydrocarbons at high tempo ratures into their elementary components carbon and hydrogen disintegrate. The reaction that starts at approx. 900 ° C and with increasing temperature becomes optimal, continues with the consumption of heat and the deposition of carbon of equations 1 and 2: 1) C H n C + m H = n m 2 112 = endothermic) For example for CH4: 2) CH4 C + 2H2 (H = 17.87 kcal) To with thermal decay of liquid or gaseous hydrocarbons a continuous accumulation to ensure the required heat of the reaction by a partial combustion of the feed hydrocarbons by means of air directly to the reaction process fed.

Neben der eigentlichen Spaltreaktion findet somit eine wärmeliefernde Reaktion nach Gleichung 3 statt: 3) CnHm m Luft x CO + y CO + m H2O (x + y = n) ( H = exotherm) Zum Beispiel für CH4: 4) 2CH4 + 2,5 02 + 10 N2 CO2 + CO + 2H20 + 10 N2 ( H = 201,2 kcal) Hierbei setzt sich ein Anteil nach Gleichung 5 um: 5) CH4 + H20 CO + 3H2.In addition to the actual cleavage reaction, there is also a heat-releasing reaction Reaction according to equation 3 instead of: 3) CnHm m air x CO + y CO + m H2O (x + y = n) (H = exothermic) For example for CH4: 4) 2CH4 + 2.5 02 + 10 N2 CO2 + CO + 2H20 + 10 N2 (H = 201.2 kcal) Here, a proportion is converted according to equation 5: 5) CH4 + H20 CO + 3H2.

Durch Steuerung des Kohlenwasserstoff-Luft-Verhältnisses kann man die Gesamtreaktion optimal, wahlweise zwischen ca. 1000 - 1200°C ablaufen lassen und dadurch die Qualität des anfallendes Russes in reproduzierbarer Weise beeinflussen.By controlling the hydrocarbon-to-air ratio, one can Let the overall reaction run optimally, optionally between approx. 1000 - 1200 ° C and thereby influence the quality of the soot produced in a reproducible manner.

Auf diese Weise gelingt es, hochwertigen Russ verschiedener Spezifikationen mit einer Ausbeute von 10 - 85 % bei Schweröl bzw. 10 - 35 % bei Erdgas des eingeführten Kohlenstoffes zu erzeugen. Als Nebenprodukt fällt eine erhebliche Menge eines als IIeizgas gut verwendbaren Restgases an.In this way it is possible to produce high-quality carbon black of various specifications with a yield of 10 - 85% for heavy oil and 10 - 35% for natural gas of the imported To produce carbon. A significant amount of one falls as a by-product Ieizgas easily usable residual gas.

Wesentlich ist, dass bei der beschriebenen Anlage sowohl die Kohlenwasserstoffe als auch das Sauerstoff enthaltende Gas in genau dosierten Mengen geliefert und konditioniert werden.It is essential that in the system described both the hydrocarbons as well as the oxygen containing gas in precisely dosed quantities delivered and conditioned.

Die Konditionierung erfolgt hierbei vor und/oder nach dem Eintritt in die Vorkammer 82. Bei der in Fig. 1 beschriebenen Anlage wird der flüssige Kohlenwasserstoff, heispielsweise das Schweröl, auf ca. 1250C erwärmt, dosiert und auf ca. 25 atü Druck gebracht, während die weitere Konditionierung, d.h. die Zerstäubung und Vergasung, in den Vorkammern 82 erfolgt. In die Reaktionszone der Brennkammer 1 tritt nur ein vollständig homogenisiertes und gasförmiges Gemisch ein.The conditioning takes place here before and / or after entry into the antechamber 82. In the system described in FIG. 1, the liquid hydrocarbon, For example the heavy oil, heated to approx. 1250C, metered and to approx. 25 atmospheres pressure brought, while the further conditioning, i.e. the atomization and gasification, takes place in the antechambers 82. Only one enters the reaction zone of the combustion chamber 1 a completely homogenized and gaseous mixture.

Bei den gasförmigen Kohlenwasserstoffen erfolgt die Konditionierung weitgehend vor dem Eintritt in die Vorkammern 82, während in den Vorkammern selbst eine.weitere Erwärmung des Gemisches eintritt, da die Temperatur in den Vorkammern 83 über 6000C ist.The gaseous hydrocarbons are conditioned largely before entering the antechambers 82, while in the antechambers themselves A further heating of the mixture occurs because the temperature in the antechambers 83 is over 6000C.

Die Mischung der Kohlenwasserstoffe mit der Verbrennungsluft, welche im Wärmeaustauscher 60 konditioniert, d.h. erhitzt wird, erfolgt bei der Anlage nach Fig. 1 in den Vorkammern 82 und bei der Ausführung für gasförmige Kohlenwasserstoffe in der Mischanlage nach Fig. 3.The mixture of hydrocarbons with the combustion air, which conditioned in the heat exchanger 60, i.e. heated, takes place in the system 1 in the antechambers 82 and in the embodiment for gaseous hydrocarbons in the mixing plant according to FIG. 3.

Die für die Durchführung des Verfahrens wesentlichen Vorkammern 82 sind gegenüber der Brennkammer 1 verhältnismässig klein. Es ist zweckmässig, die Vorkammern 82 gleichmässig über den Querschnitt der Brennkammer 1 zu verteilen.The antechambers 82 essential for carrying out the method are relatively small compared to the combustion chamber 1. It is convenient that To distribute pre-chambers 82 evenly over the cross section of the combustion chamber 1.

Die Decke 81 muss zur Unterbringung der Vorkammern 82 eine genügende Stärke der hitzebeständigen Stampfmasse 144 aufweisen, wie auch die übrigen Wände der Brennkammer 1 mit einer hitzebeständigen Bekleidung versehen sind.The ceiling 81 must be sufficient to accommodate the antechambers 82 Have the strength of the heat-resistant ramming mass 144, as well as the other walls the combustion chamber 1 are provided with heat-resistant clothing.

Eine Verbesserung der Betriebssicherheit bei Betrieb mit flüssigen Kohlenwasserstoffen erhält man, wenn wie in Fig. 1 dargestellt, in jeder Verteilleitung 42 vor den Durchflusswächter eine Dosierpumpe 42' angeordnet ist, die von einem nicht dargestellten Motor bzw. von Motoren angetrieben werden. Diese fördern eine vom jeweiligen Druck praktisch unabhängige Fördermehge. Wenn in einer Einspritzdüse 43 durch einen Fremdkörper eine teilweise Verstopfung eintritt, so steigt der Druck der entsprechenden Dosierpumpe 42' und der Fremdkörper kann dadurch entfernt werden.An improvement in operational safety when operating with liquids Hydrocarbons are obtained when, as in Fig. 1 shown, a metering pump 42 'is arranged in each distribution line 42 in front of the flow monitor which are driven by a motor (not shown) or motors. These promote a feed rate that is practically independent of the respective pressure. if a partial blockage occurs in an injection nozzle 43 due to a foreign body, so the pressure of the corresponding metering pump 42 'rises and the foreign body can thereby removed.

Bei Verwendung von Dosierpumpen 42' kann zudem der Druck in der Druckzuleitung 36 herabgesetzt werden.When using metering pumps 42 ', the pressure in the pressure feed line can also 36 can be reduced.

Nachstehend sind die Untersuchungsergebnisse von fünf erfindungsgemäss mit Schweröl hergestellten FROSSRUSS-TYPEN dargestellt, sowie 12 verschiedene, in einer erfindungsgémässen FROSS-Anlage herstellbare FROSSRÜSS-TYP.EN.Below are the test results of five according to the invention FROSSRUSS TYPES produced with heavy oil are shown, as well as 12 different ones, in FROSSRÜSS TYPES which can be produced in a FROSS system according to the invention.

Analyse des verwendeten Schweröles: Spezifisches Gcwicht bei 200C = 1,078 Kohlenstoff-Gehalt in % = 90,25 Wasserstoff-Gehalt in % = 8,11 Schwefel-Gehalt in % = 1,40 Oxid-Asche in Gewichts-% - 0,016 Flammpunkt nach Pensky-Martens bei °C = 153.0 Wasser = kein Farbe: Dunkelbraun-schwarz strengfliessend = 180.0 °C Es handelt sich aufgrund der Analysenzahlen um ein sehr Schweres Rückstandöl.Analysis of the heavy oil used: Specific weight at 200C = 1.078 carbon content in% = 90.25 hydrogen content in% = 8.11 sulfur content in% = 1.40 oxide ash in% by weight - 0.016 flash point according to Pensky-Martens ° C = 153.0 water = none Color: dark brown-black highly flowing = 180.0 ° C Es Based on the analysis figures, it is a very heavy residue oil.

Es sind noch weitere aromatische Schweröl verschiedener Zusammensetzungen angewendet worden. There are other aromatic heavy oils of various compositions been applied.

- Oeleinspritzdruck in atü: = 26,5 - Oeleinspritz-Temperatur in OC: = 128,0 - Lufteinfüll-Temperatur in °C: = 195,0 - Vorkammer-Temperatur in °C: = 740.0 - Brennkammer-Temperatur in OC: = 1180,0 - Untersuchungs-Ergebnisse für Russ in synthetischem Gummi: Vulkanzeit FROSSRUSS in Min Typ-150 Typ-250 Jod-Oberfläche in m2/g -- = 59,1 98,4 Oel-Adsorption in ml/gr -- = 1,07 1,14 Zugspannung in kp/cm2 50 = 295 311 Bruchdehnung in Prozent 50 = 525 575 300 % Gleitmass (Modul) 50 = 2635 2500 Spreiz-Härte in Prozent 50 = 68 73 Rückschnellung bei 1000C -- = 56,9 50,7 Abreibungs-Verlust in gr -- = 3,65 3,24 Physikalische und Chemische Daten für Gummi- und Farbrusse: FROSSRUSS Typ-200 Typ-400 Typ-550 2 Stickstoff-Oberfläche in m /gr = 81,8 211,2 358,9 Farbtiefe in Nigrometer-Index = 89 71 59 Oel-Adsorption in cm3/gr = 1,12 1,18 1,24 pH - Wert = 7,2 6,1 3,5 Aschengehalt in Prozent = 0,04 0,03 0,02 Teergehalt in Prozent = 0,06 0,02 0,01 Feuchtigkeits-Gehalt in Prozent = 0,38 0,23 0,12 - FROSSRUSS-Typen und deren Oualitäten: Adsorption in Adsorption in FROSSRUSS-Typen J2-Oberfläche N2-Oberfläche Gummirusse: Nr. 1 = Typ- 50 23,5 m2/g 27,5 m2/g Nr. 2 = Typ-100 39,8 m2/g 2 Nr. 3 = Typ-150 59,1 m /g 2 2 Nr. 4 = Typ-200 76,0 m /g 81,8 m /g Nr. 5 = Typ-250 98,4 m2/g 103,9 m2/g Nr. 6 = Typ-300 130,4 m2/g 134,2 m2/g Farbrusse: Nr. 7 = Typ-350 184,8 m2/g 188,1 m2/g Nr. 8 = Typ-400 206,0 m2/g 211,2 m2/g Nr. 9 = Typ-450 237,3 m2/g 241,7 m2/g Nr. 10 = Typ-500 301,5 m2/g Nr. 11 = Typ-550 351,0 m2/g 358,9 m2/g 2 Nr. 12 = Typ-600 398,6 m /g Zwischen-Typen von FROSSRUSS-Qualitäten können ebenfalls in der erfindungsgemässcn Anlage produziert werden.- Oil injection pressure in atm .: = 26.5 - Oil injection temperature in OC: = 128.0 - air filling temperature in ° C: = 195.0 - antechamber temperature in ° C: = 740.0 - Combustion chamber temperature in OC: = 1180.0 - Examination results for soot in synthetic rubber: Vulkanzeit FROSSRUSS in Min Type-150 Type-250 iodine surface in m2 / g - = 59.1 98.4 oil adsorption in ml / gr - = 1.07 1.14 tensile stress in kp / cm2 50 = 295 311 elongation at break in percent 50 = 525 575 300% slip dimension (module) 50 = 2635 2500 expansion hardness in percent 50 = 68 73 rebound at 1000C - = 56.9 50.7 Abrasion loss in gr - = 3.65 3.24 Physical and chemical data for rubber and color black: FROSSRUSS Type-200 Type-400 Type-550 2 nitrogen surface in m / gr = 81.8 211.2 358.9 Color depth in nigrometer index = 89 71 59 Oil adsorption in cm3 / gr = 1.12 1.18 1.24 pH value = 7.2 6.1 3.5 Ash content in percent = 0.04 0.03 0.02 Tar content in percent = 0.06 0.02 0.01 Moisture content in percent = 0.38 0.23 0.12 - FROSSRUSS types and their qualities: adsorption in adsorption in FROSSRUSS types J2 surface N2 surface rubber virus: No. 1 = type 50 23.5 m2 / g 27.5 m2 / g No. 2 = Type-100 39.8 m2 / g 2 No. 3 = Type-150 59.1 m / g 2 2 No. 4 = Type-200 76.0 m / g 81.8 m / g No. 5 = Type-250 98.4 m2 / g 103.9 m2 / g No. 6 = Type-300 130.4 m2 / g 134.2 m2 / g carbon black: No. 7 = Type-350 184.8 m2 / g 188.1 m2 / g No. 8 = Type-400 206.0 m2 / g 211.2 m2 / g No. 9 = Type-450 237.3 m2 / g 241.7 m2 / g No. 10 = Type-500 301.5 m2 / g No. 11 = Type-550 351.0 m2 / g 358.9 m2 / g 2 No. 12 = Type-600 398.6 m / g intermediate types FROSSRUSS grades can also be produced in the plant according to the invention will.

Untersuchungsergebnisse von zwei mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen erfindungsgemäss hergestellten Russe sind nachstehend angegeben: - Analyse des verwendeten Naturqases: Methan (CH4) in Prozent = 98,30 Aethan (C2H6) in Prozent = 1,50 Stickstoff (N2) in Prozent = 0,20 Total in Volumen-Prozent = 100,00 - Kohlenstoffgehalt und Heizwert des verwendeten Naturgases: in einem Nm3 Naturgas sind enthalten Kohlenstoff in Gramm = 547,80 Heizwert = Ho - koal/Nm3 = 9562,00 Physikalische und Chemische Daten: Oberfläche in N2 - m2/g = 240,00 490,00 Farbtiefe (Nigrometer-Index) = 69,50 57,00 Feuchtigkeit in Prozent = 0,90 0,60 pH - Wert = a,80 3,50 Aschengehalt in Prozent = 0,02 0,03 Acetonextrakt in Prozent = QfOO9 0,005 Teerextrakt in Prozent = 0,0015 0,001 Es sind aus demselben Naturgas noch verschiedene andere FROSSRUSS-Typen hergestellt worden.Investigation results of two with gaseous hydrocarbons The carbon blacks produced according to the invention are given below: Analysis of the used Natural gases: methane (CH4) in percent = 98.30 ethane (C2H6) in percent = 1.50 nitrogen (N2) in percent = 0.20 total in volume percent = 100.00 - carbon content and Calorific value of the natural gas used: one Nm3 natural gas contains carbon in grams = 547.80 calorific value = ho - koal / Nm3 = 9562.00 physical and chemical Data: surface area in N2 - m2 / g = 240.00 490.00 color depth (nigrometer index) = 69.50 57.00 moisture in percent = 0.90 0.60 pH value = a, 80 3.50 ash content in Percent = 0.02 0.03 Percent Acetone Extract = QfOO9 0.005 Percent Tar Extract = 0.0015 0.001 There are various other FROSSRUSS types from the same natural gas has been manufactured.

- Weitere Zusammensetzungen von verschiedenen Naturgasen sind für die Herstellung von Russ verwendet worden, z.B.- Further compositions of different natural gases are for the production of carbon black has been used, e.g.

a - Methan @ (CH4) = 97,2 %, Aethan (C2H6) = 2,1 % und Stickstoff (N2) = 0,7 % = 100,00 Volumen-t, und b - - Methan @ (CH4) = 83,4 %, Aethan @ (C2H6) = 8,6 %, Propan @ (C3H8) = 3,2 %, Butan @ (C4H10) = 0,7 %, Pentan (C5H12) = 01 % und Stickstoff (N2) = 4,0 % = 100,00 Volumcn-%.a - methane @ (CH4) = 97.2%, ethane (C2H6) = 2.1% and nitrogen (N2) = 0.7% = 100.00 volume-t, and b - - methane @ (CH4) = 83.4%, ethane @ (C2H6) = 8.6%, propane @ (C3H8) = 3.2%, butane @ (C4H10) = 0.7%, pentane (C5H12) = 01% and nitrogen (N2) = 4.0% = 100.00% by volume.

Nachstehend sind die Ergebnisse von zwei durchgeführten Messungen erläutert, bei denen als Sauerstoff enthaltendes Gas Luft verwendet wurde. Für die Herstellung von 1 kg Russ wurden benötigt: Typ-200: 10,2Nm3 Luft und 2,4 kg Schweröl d.h. 4,25 Nm3/kg Schweröl Typ-400: 25,4 Nm3 und 4,3 kg Schweröl d.h. 5,9 Nm3/kg Schweröl Für die vollständige Verbrennung des Schweröles nach der vorstehend genannten Analyse benötigt man 10,27 Nm3/kg Schweröl so das die-zugeführte Luftmenge für Typ-200 rund 41 % Typ-400 rund 57,5 % der für die vollständige Verbrennung des Schweröles im Minimum notwendigen Luftmenge beträgt.Below are the results of two measurements taken in which air was used as the oxygen-containing gas. For the Production of 1 kg soot was required: Type-200: 10.2 Nm3 air and 2.4 kg heavy oil i.e. 4.25 Nm3 / kg heavy oil type-400: 25.4 Nm3 and 4.3 kg heavy oil i.e. 5.9 Nm3 / kg Heavy oil For the complete combustion of the heavy oil according to the above Analysis requires 10.27 Nm3 / kg heavy fuel oil, which is the amount of air supplied for Type-200 around 41% Type-400 around 57.5% for the complete combustion of the heavy fuel oil is the minimum amount of air required.

Aus der Restgasanalyse ist ersichtlich, dass etwa 9 - 11 Vol-t CO2 und etwa 6 - 7 Vol-t CO als grösste Anteile entstehen, während die Anteile von H2, CH4 und CmHn (schwere Kohlenwasser--stoffe) erheblich geringer ausfallen und nur wenige Prozent betragen.The residual gas analysis shows that around 9-11 vol-t CO2 and about 6 - 7 vol-t CO are produced as the largest proportions, while the proportions of H2, CH4 and CmHn (heavy hydrocarbons) are considerably lower and only be a few percent.

Aus diesen beiden Versuchen geht das wesentliche des beschriebenen Verfahrens klar hervor. Je nachdem die Einstellung des Schweröl-Luft-Verhältnisses gewählt wird, wird in reproduzierbarer Weise eine bestimmte Russqualität erzeugt. Je feiner die Russqualität sein soll, desto grösser muss der Luftanteil gewählt werden. So beträgt für die Farbruss-Qualität Typ-400 der Luftbedarf rund das 1,4-fache des Luftbedarfes für die Gummiruss-Qualität Typ-200. Der nicht in Russ umgewandelte Anteil des Schweröles wird verbrannt und dient dazu, die Reaktionstemperatur in der Brennkammer aufrecht zu erhalten.The essentials of what has been described emerge from these two experiments Procedure clearly. Depending on the setting of the heavy oil / air ratio is selected, a certain soot quality is produced in a reproducible manner. The finer the soot quality should be, the greater the proportion of air that has to be selected will. For the type 400 carbon black quality, the air requirement is around 1.4 times as much the air requirement for the carbon black quality type 200. The one not converted to soot Part of the heavy oil is burned and serves to maintain the reaction temperature in to maintain the combustion chamber.

Durch die Konditionierung des Schweröles und der Luft vor dem Eintritt in die Brennkammer und durch die Regelung der Ofenführung erreicht man einen kontinuierlichen Betrieb und die konstante Einhaltung der Reaktionsbedingungen in der Brennkammer, ohne dass z.B. ein Trägergas, eine Abschreckung mit einem Wasserstrahl oder andere zusätzliche Mittel einyesetzt werden müssten.By conditioning the heavy fuel oil and the air before it enters in the combustion chamber and by regulating the furnace guidance, a continuous flow is achieved Operation and constant compliance with the reaction conditions in the combustion chamber, without, for example, a carrier gas, a quenching with a water jet or other additional funds would have to be used.

Es ist jedoch möglich, die Russproduktion jederzeit abzubrechen und nach beliebiger Zeit mit der gleichen oder einer neuen Russqualität wieder aufzunehmen, ohne dass hierzu zeitraubende Vorarbeiten notwendig sind. Nach der erwähnten Vorwärmperiode kann unmittelbar danach die Russproduktion wieder aufgenommen werden. Auch bezüglich der Variation der Russqualitäten besteht mit der beschriebenen Anlage praktisch keine Einschränkung.However, it is possible to cancel soot production at any time and to resume after any time with the same or a new soot quality, without time-consuming preparatory work being necessary. After the mentioned warm-up period carbon black production can be resumed immediately afterwards. Also regarding the variation of the soot qualities practically exists with the system described no restriction.

Claims

PatentansprücheClaims

1. Verfahren zur Herätellung von Russ aus flüssigen und/oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen unter Zugabe eines Sauerstoff enthaltenden Gases, insbesondere Luft, durch thermischen Zerfall bei partieller Verbrennung der Kohlenwasserstoffe in einer Ofenanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstoffe und das Gas vor dem Eintritt in die Reaktionszone des Ofens konditioniert und hierauf in homogenem, gasförmigem Zustand in die Reaktionszone eingeführt werden, wobei die entstehenden Reaktionsprodukte anschliessend gekühlt und getrennt werden.1. Process for the production of soot from liquid and / or gaseous Hydrocarbons with the addition of an oxygen-containing gas, in particular Air, through thermal decomposition with partial combustion of the hydrocarbons in a furnace, characterized in that the hydrocarbons and the Gas conditioned before entering the reaction zone of the furnace and then in homogeneous, gaseous state are introduced into the reaction zone, the resulting reaction products are then cooled and separated.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstoffe und/ader das Gas vorgewärmt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the hydrocarbons and / or the gas is preheated.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Kohlenwasserstoffe -und das Gas über den Querschnitt der Reaktionszone verteilt in die Reaktionszone eingeführt werden.3. The method according to claim 1, characterized in that the hydrocarbons and the gas distributed over the cross section of the reaction zone into the reaction zone to be introduced.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurc-h gekennzeichnet, dass die Temperatur in der Reaktionszone zwischen 1000°C und 12000C eingestellt wird.4. The method according to claim 1, dadurc-h characterized in that the temperature is set in the reaction zone between 1000 ° C and 12000C.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstoffe und/oder das Gas vor und/oder nach dem Eintritt in den Ofen konditioniert werden.5. The method according to claim 1, characterized in that the hydrocarbons and / or the gas can be conditioned before and / or after entering the furnace.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 unter Verwendung flüssiger Kohlenwasserstoffe, insbesondere Schweröl, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Kohlenwasserstoffe vor der Reaktionszone mit erhöhtem Druck eingespritz-t, zerstäubt und vergast, mit dem getrennt eingeführten Gas gemischt und anschliessend gemairsam der Reaktionszone zugeführt werden 6. The method according to any one of claims 1 to 5 using liquid Hydrocarbons, especially heavy oil, characterized in that the liquid Hydrocarbons are injected in front of the reaction zone at increased pressure, atomized and gasified, mixed with the separately introduced gas and then mixed together are fed to the reaction zone

7. Verfahren nach cinc?m der Ansprüche 1 bis 5 unter Verwendung gasförmiger Kohlenwasserstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass die gasförmigen Kohlenwasserstoffe und das Gas vor dem Eintritt in den Ofen gemischt und gemeinsam in den Ofen eingeführt werden.7. Procedure according to cinc? M the Claims 1 to 5 using gaseous hydrocarbons, characterized in that that the gaseous hydrocarbons and the gas before entering the furnace mixed and fed into the oven together.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Russqualität durch Aenderung der zusammensetzung des Kohlenwasserstoff-Gas-Gemisches beeinflusst wird. 8. The method according to claim 1, characterized in that the soot quality influenced by changing the composition of the hydrocarbon-gas mixture will.

9. Ofenanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Decke (81) der Brennkammer (1) des mit senkrechter Achs angeordneten Ofens mehrere über den Brennkammerquerschnitt verteilte Vorkammern angeordnet sind und dass die Brennkarmer einen Ausgangskanal (85) aufweist, an den ein Gaserhitzer (60), ein Küh@ @0) für die Reaktionsprodukte und daran eine Trennanlage zur Russabscheidung (108 - 123) anschliesst. 9. Furnace for carrying out the method according to claim 1, characterized characterized in that in the ceiling (81) of the combustion chamber (1) of the vertical axis arranged furnace several antechambers distributed over the combustion chamber cross-section are arranged and that the Brennkarmer has an output channel (85) to which a gas heater (60), a Küh @ @ 0) for the reaction products and a separation system on it for soot separation (108 - 123).

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaserhitzer (60) einen Durchgang (61) für das Sauerstoff enthaltende Gas aufweist.10. Plant according to claim 9, characterized in that the gas heater (60) has a passage (61) for the oxygen-containing gas.

11. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Decke (31) der Brennkammer (1) abnehmbar ist.11. Plant according to claim 9, characterized in that the ceiling (31) of the combustion chamber (1) is removable.

12. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (1) kreiszylindrische Form aufweist.12. Plant according to claim 9, characterized in that the combustion chamber (1) has a circular cylindrical shape.

13. Anlage nach Anspruch 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (1) einen sich verjünyenden Unterteil (86) aufweist.13. Plant according to claim 9 or 12, characterized in that the Combustion chamber (1) has a tapering lower part (86).

14. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammerwandung (83) mindestcns ein Brenncr (4) zur Aufheizung der Brennkammer (1) angeordnet ist.14. Plant according to claim 9, characterized in that in the combustion chamber wall (83) at least one burner (4) for heating the combustion chamber (1) is arranged.

15. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dassaie Vorkammern (82) kreiszylindrische Form aufweisen und sich zur Mündung (147) in die Brennkammer (1) erweitern.15. Plant according to claim 9, characterized in that the pre-chambers (82) have a circular cylindrical shape and extend to the mouth (147) in the combustion chamber (1) expand.

16. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennanlage (108 - 123) einen Zyklon (108) als Vorabscheider und eine Filteranlage (109), z.B. Mehrkammer-Filter, als Endabscheider aufweist.16. Plant according to claim 9, characterized in that the separation plant (108-123) a cyclone (108) as a pre-separator and a filter system (109), e.g. Multi-chamber filter as a final separator.

17. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammern eine Temperatur von mindestens 600°C aufweisen.17. Plant according to claim 9, characterized in that the antechambers have a temperature of at least 600 ° C.

18. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ofenanlage unter geringem Unterdruck, z.B. ca. 3 - 15 mm Wassersäule, steht, der durch ein am Ausgang der Trennanlage angeordnetes Saugzuggebläse (73, 74) einstellbar ist.18. Plant according to claim 9, characterized in that the furnace system is under a slight negative pressure, e.g. approx. 3 - 15 mm water column, which is caused by a Induced draft fan (73, 74) arranged at the outlet of the separating system can be adjusted.

19. Anlage nach Anspruch 9 für flüssige Kohlenwasserstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung (68) für das Gas mit einem Stutzen (124) eine Einspritzdüse (43) mit einer Zuleitung (42) für die flüssigen Kohlenwasserstoffe umgibt und zentral in die Vorkammer (82) mündet.19. Plant according to claim 9 for liquid hydrocarbons, characterized characterized in that a line (68) for the gas with a nozzle (124) a Injection nozzle (43) with a feed line (42) for the liquid hydrocarbons surrounds and opens centrally into the antechamber (82).

20. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung (42) jeder Einspritzdüse (43) eine Dosierpumpe (42') mit druckunabhängiger Fördermenge angeordnet ist.20. Plant according to claim 19, characterized in that in the supply line (42) each injection nozzle (43) has a metering pump (42 ') with a pressure-independent delivery rate is arranged.

21. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Stutzen (124) ein Leitapparat (137) höheneinstellbar angeordnet ist.21. Plant according to claim 19, characterized in that in the nozzle (124) a diffuser (137) is arranged adjustable in height.

22. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüse (43), z.B. während. der Vorwärmperiode -des Ofens oder zum Auswechseln einer Düse, zurückziehbar ist, z.B. mittels eines Pneumatik-Antciebes.22. Plant according to claim 19, characterized in that the injection nozzle (43), e.g. during. the preheating period of the furnace or to replace a nozzle, retractable, e.g. by means of a pneumatic drive.

23. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (68) gegenüber der Vorkammer (82) einstellbar ist.23. Plant according to claim 19, characterized in that the nozzle (68) is adjustable relative to the antechamber (82).

24. Anlage nach Anspruch 9 für gasförmige Kohlenwasserstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung (59) zu den Vorkammern (82) eine Mischanlage (148 - 180) zur Mischung der gasförmigen Kohlenwasserstoffe mit dem Sauerstoff enthaltenden Gas angeordnet ist.24. Plant according to claim 9 for gaseous hydrocarbons, characterized characterized in that in the supply line (59) to the antechambers (82) a mixing system (148-180) for mixing the gaseous hydrocarbons with the oxygen-containing Gas is arranged.

25. Anlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischanlage eine Homogenisierstrecke (175) aufweist.25. Plant according to claim 24, characterized in that the mixing plant has a homogenizing section (175).

26. Anlage nach Anspruch ?24, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischanlage ein mit einer Materialfüllung (178) versehenes Rückschlagventil (177) aufweist.26. Plant according to claim 24, characterized in that the mixing plant has a check valve (177) provided with a material filling (178).

27. Anlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Mischanlage kleiner als 0,5 atü absolut ist.27. Plant according to claim 24, characterized in that the pressure in the mixing plant is less than 0.5 atmospheres absolute.

28. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennanlage (108 - 123) eine Russtransportanlage mit einem Russ-Steilförderer (114) aufweist, in welch letzterem eine Russpressvorrichtung (110) eingebaut ist, deren Presswirkung einstellbar, z.B. mit einem Gegengewicht, ist.28. Plant according to claim 16, characterized in that the separation plant (108-123) has a soot transport system with a soot steep conveyor (114), in which the latter a soot pressing device (110) is installed, its pressing effect adjustable, e.g. with a counterweight.