DE945783C - Process and device for the production of furnace soot - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Ofenruß Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Ofenruß, insbesondere durch Spalten von Kohlenwasserstoffen im Kontakt mit heißen Verbrennungsgasen.Method and apparatus for making furnace black. The invention relates to a method and a device for the production of furnace black, especially by splitting hydrocarbons in contact with hot combustion gases.

Die meisten der im Handel befindlichen Rußsorten werden zur Zeit nur nach sehr wenigen Verfahren hergestellt und können in Klassen eingeteilt werden, die von den Gummizusammensetzungen und dem vulkanisierten Gummi abhängen, bei denen die verschiedenen Rußsorten Verwendung finden. Weicher Ruß ergibt bei Beimischung zu einer üblichen Kautschukmischung und Vulkanisation einen Gummi, der weicher, elastischer und dennoch zäh ist, während im Gegensatz dazu harter Ruß in der gleichen Zusammensetzeng dem vulkanisierten Gummi steifere, zähere Eigenschaften mit geringerer Elastizität verleiht.Most of the types of carbon black on the market are currently only produced by very few processes and can be divided into classes, which depend on the rubber compositions and vulcanized rubber in which the different types of carbon black are used. Soft soot results when admixed to a common rubber compound and vulcanization a rubber that is softer, is more elastic yet tough, while in contrast hard carbon black is in the same Compound the vulcanized rubber stiffer, tougher properties with lesser Gives elasticity.

Diese zwei Rußarten können im wesentlichen als »Grenzfälle« angesehen werden, und viele der hergestellten Rußsorten besitzen Härteeigenschaften, die zwischen diesen Grenzen liegen.These two types of soot can essentially be viewed as "borderline cases" and many of the types of carbon black produced have hardness properties between these limits lie.

Das wirtschaftliche »Kanala-Verfahren erzeugt harten Ruß, der besonders für Kraftfahrzeug-Reifenlaufflächen geeignet ist, die abnutzungsfest sind und gute physikalische Prüfeigenschaften aufweisen. Die Ausbeute an Kohlenstoff bei diesem Verfahren beträgt jedoch nur ungefähr 3,5 °/o des Kohlenstoffgehaltes des Gases, aus dem der Ruß hergestellt wird. Einige andere Rußherstellungsverfahren ergeben höhere Ausbeute an Kohlenstoff als das »Kanal«-Verfahren; aber im wesentlichen sind in allen Fällen diese Rußarten weicher und weniger zur Verwendung in Qualitäts-Radreifenlaufflächen geeignet. Diese Rußarten finden andere und vielseitige Verwendungen, die jedoch im Vergleich zu den relativ großen Beträgen an Hartruß, die augenblicilich in die Reifenfabrikation gehen, unbedeutender sind. Daher ist "ein Verfahren, das eine hohe Ausbeute an hartem Ruß ergibt, der ähnliche Eigenschaften wie Kanalruß besitzt, sehr wünschenswert.The economical »Kanala process produces hard soot, the special one is suitable for automobile tire treads that are wear-resistant and good have physical test properties. The yield of carbon in this Process is only about 3.5% of the carbon content of the gas, from which the soot is made. Some other carbon black making processes result higher yield on carbon as the "channel" process; but in essentially in all cases these types of soot are softer and less suitable for use suitable in quality wheel tire treads. These types of soot find different and varied ones Uses which, however, compared to the relatively large amounts of hard carbon black, that go into tire production at the moment are less important. thats why "a process that gives a high yield of hard carbon black that has similar properties like soot possesses, very desirable.

,Ziele derErfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Ruß von größerer Härte und besseren Verstärkungswerten, der mit dem Kanalruß vergleichbar oder sogar diesem in diesen Beziehungen überlegen ist.Objects of the invention are a method and an apparatus for manufacturing of soot of greater hardness and better reinforcement values, that with the channel soot is comparable to or even superior to this in these relationships.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, die Rußherstellung durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zu verbessern, durch die dieser bessere Ruß in außerordentlich kurzer Reaktionszeit ohne Kontakt mit festen Flächen hergestellt wird, ohne von der Aufrechterhaltung von Strömungsbedingungen wie bei anderen Verfahren abhängig zu sein.Another object of this invention is carbon black production through a method and apparatus that make this better Carbon black produced in an extremely short reaction time without contact with solid surfaces without the need to maintain flow conditions as in other processes to be dependent.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine bevorzugte Form einer Vorrichtung, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. .The drawing shows schematically a preferred form of a device, in which the process according to the invention is carried out. .

Fig. z ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Ofens längs der Linie =-i der Fig. ä; Fig. 2 ist ein senkrechter Längsschnitt des gleichen Ofens längs der Linie 2-2 der Fig. i; Fig. 3 ist ein Teil eines senkrechten Querschnitts eines abgeänderten, erfindungsgemäßen Ofens mit einer anderen Form des tangentialen Brennstoffeinspritzaggregates; .Fig. Z is a cross-section of a furnace according to the invention along the Line = -i of the figure; Fig. 2 is a vertical longitudinal section of the same furnace along line 2-2 of Fig. i; Fig. 3 is part of a vertical cross section a modified furnace according to the invention with a different shape of the tangential Fuel injection unit; .

Fig. 4 zeigt ähnlich Fig. 3 eine dritte Form des tangentialen Brennstoffeinspritzaggregates; Fig. 5 zeigt einen Teil der Fig. a in größerem Maßstab, und zwar insbesondere das Kohlenwasserstoff-Einlaßrohr 16 sowie benachbarte Teile, ausführlicher.FIG. 4 shows, similar to FIG. 3, a third form of the tangential fuel injection unit; Fig. 5 shows part of Fig. A on a larger scale, in particular that Hydrocarbon inlet pipe 16 and adjacent parts, in more detail.

Gleiche Zahlen in den Figuren beziehen sich auf gleiche Teile.Like numbers in the figures refer to like parts.

Die ,Zeichnung ist nur schematisch, und es sind aus Gründen der Einfachheit Teile wie Speiseleitungen, Rohre für die Luftzuführung, Rohre für die Verbrennungsgase, Pumpen, Ventile, Zähler, Druckregler, Druckmesser, Temperaturmeßvorrichtungen und andere herkömmliche Apparate nicht gezeigt. Die Abschreck- und Kühlinittel sowie die Rußabscheider sind bereits ausführlicher, wenn auch mehr oder weniger allgemein, in den USA.-Patentschriften 2 375 796, 2 375 797 und 2 375 798 beschrieben.The drawing is only schematic and is for the sake of simplicity Parts such as feed lines, pipes for the air supply, pipes for the combustion gases, Pumps, valves, meters, pressure regulators, pressure gauges, temperature measuring devices and other conventional apparatus not shown. The quenching and cooling agents as well the soot separators are already more detailed, even if more or less general, in U.S. Patents 2,375,796, 2,375,797, and 2,375,798.

Gemäß der Erfindung wird der Ruß durch ein verbessertes Verfahren hergestellt, bei dem ein Reaktionssystem von zwei zylindrischen Teilen verwendet wird, eitlem kurzen Teil mit großem Durchmesser, dem sogenannten Verbrennungsteil, und einem länglichen, gleichachsigen Teil von beträchtlich kleinerem Durchmesser, dem sogenannten Reaktionsteil. Dabei wird im allgemeinen ein Kohlenwasserstoff, der sogenannte Reaktionskohlenwasserstoff, zum Zwecke der Umwandlung in Ruß axial in den Verbrennungsteil eingeführt und anschließend durch den Reaktionsteil des Ofens geführt. Ein brennbares Gemisch von Luft und Gasöl wird in den Verbrennungsteil in tangentialer Richtung zur zylindrischen Seitenwand eingeführt und zu Verbrennungsgasen verbrannt, bevor es mit dem Rußherstellungs- oder Reaktionskohlenwasserstoff in der Kammerachse in Berührung kommt. Die Verbrennungsgase umhüllen den Reaktionskohlenwasserstoff auf dem Wege durch den Reaktionsteil, so daß Kohlenstoffabscheidungen auf den zylindrischen Wändenverhütetwerden.Das tangential zugeführte Gemisch wird mit genügender Geschwindigkeit eingespritzt, um im Innern des Verbrennungsteiles spiralförmig und durch den Reaktionsteil im wesentlichen schraubenförmig zu strömen. Diese Gase sollen eine genügende Zentrifugalkraft besitzen, um eine Schicht von Verbrennungsgasen in unmittelbarer Nähe der Reaktiönskammerwand aufrechtzuerhalten und demgemäß eine Ablagerung von Kohlenstoff auf dieser Wand zu verhüten. Der Reaktionskohlenwasserstoff wird in Ruß umgewandelt oder gespalten durch die Wärme, die auf ihn durch Mischen an der Berührungsfläche zwischen den Kohlenwasserstoffen und den Verbrennungsgasen und/oder durch Wärmerückstrahlung übertragen wird. Nach dem Herausströmen aus der Reaktionskammer wird der Gasstrom, der den Ruß führt, gekühlt und der Ruß durch übliche Mittel abgetrennt, indem z. B. der Gasstrom durch Filtersäcke oder vorzugsweise durch einen elektrischen Abscheider und/oder Zyklonabscheider geleitet wird. = Enthält das tangential eingeführte Gemisch einen Luftüberschuß, so führt dies zur Verbrennung eines Teiles der axial eingeführten Kohlenwasserstoffe, und zwar derart, daß die Wärme, die sich bei dieser Verbrennung entwickelt, durch die endotherme Reaktion (Spaltung) von Kohlenwasserstoff zu Kohlenstoff absorbiert und - die Reaktionstemperatur und die Temperatur der Reaktionsteilnehmer gesteigert wird.In accordance with the invention, the carbon black is obtained by an improved method using a reaction system of two cylindrical parts becomes, a vain short part with a large diameter, the so-called combustion part, and an elongated, equiaxed part of considerably smaller diameter, the so-called reaction part. In general, a hydrocarbon is used the so-called reaction hydrocarbon, for the purpose of converting it into soot axially introduced into the combustion part and then through the reaction part of the Furnace. A combustible mixture of air and gas oil is in the combustion section introduced in a tangential direction to the cylindrical side wall and to combustion gases burned before getting in with the soot making or reactive hydrocarbon the chamber axis comes into contact. The combustion gases envelop the reaction hydrocarbon on the way through the reaction part, so that carbon deposits on the cylindrical The tangential mixture is fed in with sufficient speed injected to spiral inside the combustion part and through the reaction part to flow essentially helically. These gases should have sufficient centrifugal force own a layer of combustion gases in the immediate vicinity of the Reaktiönskammerwand and, accordingly, a deposition of carbon on this wall to prevent. The reaction hydrocarbon is converted into soot or split by the heat that is applied to it by mixing at the interface between the Hydrocarbons and the combustion gases and / or through heat reflection is transmitted. After flowing out of the reaction chamber, the gas flow, which leads the soot, cooled and the soot separated by conventional means by, for. B. the gas flow through filter bags or preferably through an electrical separator and / or cyclone separator. = Contains the tangentially introduced mixture an excess of air, this leads to the combustion of a part of the axially introduced Hydrocarbons, in such a way that the heat generated during this combustion developed by the endothermic reaction (splitting) of hydrocarbons to carbon absorbed and - the reaction temperature and the temperature of the reactants is increased.

Nach der Zeichnung, die eine Ausführungsform einer Vorrichtung zeigt, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, besitzt die zylindrische Reaktionskammer =o ein Futter ii aus hochhitzebeständigem Material, wie Sillimanit, Tonerde, oder aus anderem zur Verfügung stehenden, für diesen Zweck geeigneten feuerbeständigen Material. Zwischen diesem feuerbeständigen Futter i i und einem zylindrischen Stahlmantel 13 befindet sich eine Isolationsschicht 12. Am Einströmende dieser Kammer liegt ein kurzer zylindrischer Teil 14 mit ziemlich großem Durchmesser, die Verbrennungszone. Dieser Teil hat ein hitzebeständiges Futter =i, das die Fortsetzung des Futters =i aus der Reaktionszone =o bildet. Das Isoliermaterial 12 erstreckt sich auch rund um den Einströmungsteil zwischen dessem Futter =i und dem Stahlmantel 13. Am Auslaßende des Ofens befinden sich ein Kühleraggregat 42, ein Rohrkühler 48 und eine Rußabtrenneinrichtung 49..According to the drawing, which shows an embodiment of a device, in which the inventive method can be carried out, has the cylindrical Reaction chamber = o a lining ii made of highly heat-resistant material such as sillimanite, Alumina, or any other available fire-resistant material suitable for this purpose Material. Between this fire-resistant lining i i and a cylindrical steel jacket 13 there is an insulation layer 12. This chamber is located at the inflow end a short cylindrical part 14 of fairly large diameter, the combustion zone. This part has a heat resistant lining = i, which is the continuation of the lining = i from the reaction zone = o forms. The insulating material 12 also extends round around the inflow part between its lining = i and the steel jacket 13. At the outlet end of the furnace there is a cooler unit 42, a pipe cooler 48 and a soot separating device 49 ..

Bei einem verwendeten Ofen hatte die Verbrennungszone 14 einen Durchmesser von 84 cm bei 30,5 cm Länge, während die Reaktionszone =o im Durchmesser 38 cm und 335 cm lang war. Bei einem anderen Ofen betrug der Durchmesser der Verbrennungszone 84 cm und die Länge 30,5 cm, und die Reaktionszone hatte eine Länge von 335 cm bei einem Durchmesser von 30,5 cm. Diese Abmessungen seien nur als Beispiel angegeben; und es können einige oder alle Abmessungen nach Wunsch geändert werden. Bei einer Änderung der Ofenkonstruktion ist es jedoch notwendig, daß die Verbrennungskammer einen verhältnismäßig großen Durchmesser im Vergleich zu ihrer Länge erhält, während für die Reaktionszone das Umgekehrte gilt.In one furnace used, the combustion zone 14 was 84 cm in diameter by 30.5 cm in length, while the reaction zone = 38 cm in diameter and 335 cm in length. In another furnace, the combustion zone was 84 cm in diameter and 30.5 cm in length, and the reaction zone was 335 cm in length by 30.5 cm in diameter. These dimensions are only given as an example; and some or all of the dimensions can be changed as desired. If the furnace design is changed, however, it is necessary that the combustion chamber be given a relatively large diameter compared to its length, while the reverse is true for the reaction zone.

An der Einström- und Einlaßendwand der Verbrennungszone 14 des Ofens ist eine Speiseleitung 16 axial derart angeordnet, daß die hierdurch eingeführte Zufuhr axial durch den Ofen hindurchgeht. Dieses Speiserohr 16 (Fig. 2 und 5) ist von einem größeren Rohr 17 umgeben, das als Luftmantel bezeichnet wird. Die Anordnung dieser zwei Rohre 16 und 17 bestimmt einen ringförmigen Zwischenraum 18, durch den Luft in den Ofen zugeführt wird. Die Luftführung durch diesen ringförmigen Zwischenraum 18 soll das innere Ende des Speiserohres kühlen, um einen Niederschlag von Kohlenstoff zu verhindern. Natürlich wird, falls sich etwas Kohlenstoff auf das innere Ende des Speiserohres ablagern sollte, diese Mantelluft oder Ringluft das Entfernen desselben durch Verbrennen unterstützen. Diese Ringluft ist für das Verfahren nicht wesentlich.On the inflow and inlet end walls of the combustion zone 14 of the furnace a feed line 16 is arranged axially such that the introduced thereby Feed passes axially through the furnace. This feed pipe 16 (Figs. 2 and 5) is surrounded by a larger tube 17, which is referred to as the air jacket. The order these two tubes 16 and 17 defines an annular space 18 through which Air is fed into the oven. The air flow through this annular space 18 is designed to cool the inner end of the feed tube to precipitate carbon to prevent. Of course, in case there is any carbon on the inner end of the feed pipe should deposit, this jacket air or ring air removing it assist by burning. This ring air is not essential for the process.

In der Verbrennungszone 14 sind einige Einlässe 15 (Fig. i und 3) derart angeordnet, daß das Gas, das dort in die Verbrennungszone geleitet wird, in tangentialer Richtung zur zylindrischen Wand einströmt. Jeder Gaseinlaß 15 besteht aus einem kleinen Kanal 2i (Fig. i) und einem anschließenden größeren Kanal 22, der als Öffnung im feuerbeständigen Futter ii der Verbrennungskammer endigt. Ein Rohr 2o ragt ein Stück in den kleineren Kanal 2i hinein.In the combustion zone 14 are some inlets 15 (Figs. I and 3) arranged in such a way that the gas which is passed into the combustion zone there, flows in tangential direction to the cylindrical wall. Each gas inlet 15 is made from a small channel 2i (Fig. i) and a subsequent larger channel 22, which ends as an opening in the refractory lining ii of the combustion chamber. A Tube 2o protrudes a little into the smaller channel 2i.

Die .bei den Versuchen, die später in den Tabellen I und Il erläutert werden, benutzten tangentialen Brennstoffeinlässe 15 sind in Fig. 3 der Zeichnung dargestellt. Dieses Aggregat unterscheidet sich von dem in Fig. i gezeigten dadurch, daß die Ölleitung 26 ungefähr bis zur Hälfte der Erweiterung 22 hineinragt. Durch diese Brenneranordnung wird ein verbrennbares Gemisch von Brennstoffgas, z. B. Naturgas, und einem Sauerstoff enthaltenden Gas, z. B. Luft, eingeführt. Dieses brennbare Gemisch soll, sobald es das innere Ende des Zuleitungsrohres 26 verläßt, zu brennen beginnen. Brennendes Gas und die Flamme sowie Luft und heiße Verbrennungsprodukte strömen dann rings um die Wand der Verbrennungszone 14. Bei fortgesetzter Zuführung des brennbaren Gemisches legen die Flamme und die Verbrennungsprodukte einen schraubenlinienförmigen Weg zurück bis zu der Stelle, an der der Durchmesser der Schraube kleiner als der Durchmesser der Reaktionszone io wird. Dann soll im wesentlichen der ganze gasförmige -Brennstoff verbraucht sein, insbesondere dann, wenn Ölgas und Luft annähernd in stöchiometrischen Verhältnissen oder mit Luftüberschuß eingespritzt wurde. Die heißen Verbrennungsprodukte legen darauf einen ebenfalls schraubenlinienförmigen Weg in unmittelbarer Nähe der zylindrischen Wand durch die Reaktionszone zurück. Der Durchtritt dieser Verbrennungsgase durch die Reaktionszone wird durch die ununterbrochene Zufuhr weiteren Brennstoffs und Luft durch die tangentialen Brenner 15 verursacht, und es verbleibt als einzige Öffnung für den Auslaß das offene Ausströmende des Ofens. Die tangentialen Öffnungen 22 erstrecken sich im wesentlichen vom Ofenmantel durch die Isolationhindurch und enden am Rande der Verbrennungszone. Durch die Lage dieser Brennstoffeinlässe soll der durchgeleitete gasförmige Brennstoff in die Verbrennungszone in einer Richtung eintreten, die im wesentlichen tangential zu den kreisförmigen Wandungen- liegt. Der Brennstoff wird ferner durch das Einlaßrohr 26 (Fig. 3) mit genügender Geschwindigkeit hindurchgepreßt, so daß der Brennstoff während des Brennens durch die Zentrifugalkraft in unmittelbarer Nähe der Wand der Verbrennungskammer gehalten wird. Da dauernd Brennstoff zugegeben wird, legen die wirbelnde Flamme und die Verbrennungsprodukte einen schraubenlinienförmigen Weg zurück, bis der Durchmesser der Schraube ungefähr gleich oder kleiner ist als der Durchmesser der Reaktionszone io, so daß die sich drehenden Gase schraubenförmig durch diese hindurchgehen. Bei der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Ofens soll das brennbare Gasgemisch im 'wesentlichen vollständig verbrannt sein, und zwar bis zu dem Zeitpunkt, in dem die Gase in die Reaktionskammer io eintreten, oder bis zu dem Zeitpunkt, in dem das Brenngasgemisch bzw. die daraus entstandenen Verbrennungsgase mit dem Reaktionskohlenwasserstoff, der durch das Speiserohr 16 zugeführt wird, in Berührung kommen. Die Abgase und der in ihnen suspendierte Ruß gelangen aus dem Auslaßende der Reaktionskammer io unmittelbar in ein Kühlaggregat, das aus einem Wasserkühlmantel 42 und einem Wasserzerstäuber 46 besteht.- Der Innendurchmesser dieses Kühlmantels kann vorzugsweise der gleiche wie der Durchmesser der -Reaktionskammer io sein, um die schraubenförmige Bewegung des umhüllenden Gasmantels, der zwischen -dem zentralen Kern und den Reaktionswänden ix liegt, nicht zu stören. Auf diese Weise werden die Metallwände des Kühlers im wesentlichen kohlenstofffrei gehalten. Das Rohr 44 führt Kühlwasser aus einer nicht gezeigten Quelle dem Wassermantel zu, und das Wasser geht durch den Zwischenraum 43 und aus dem Auslaßrohr 45 zu einer gewünschten Anordnung. Das Rohr 47 leitet Wasser von einer nicht gezeigten Quelle der Sprühdüse 46 zu. Aus dieser Wasserkühlzone gelangen die Gase und der Ruß durch das Rohr 48 zu einem Rußabscheider 49. Das Rohr 48 kann genügend lang sein, um sowohl als Hilfskühler als auch als Leitung zu dienen. Wenn dieses Rohr als Kühler dient, wird die Hitze an die Atmosphäre übertragen, wodurch die erforderliche Sprühwassermenge wesentlich verringert werden kann. Diese Arbeitsweise vermindert auch den Arbeitsanfall beim Abscheidersystem 49. Das vom Ruß befreite Gas strömt aus dem Abscheider durch das Rohr 50, während der Ruß durch das Auslaßrohr 51 nach Wunsch dem Lager oder weiterer Behandlung zugeführt wird.The tangential fuel inlets 15 used in the tests which are explained later in Tables I and II are shown in FIG. 3 of the drawing. This unit differs from that shown in FIG. Through this burner arrangement, a combustible mixture of fuel gas, e.g. B. natural gas, and an oxygen-containing gas, e.g. B. air introduced. This combustible mixture should start to burn as soon as it leaves the inner end of the supply pipe 26. Burning gas and the flame as well as air and hot combustion products then flow around the wall of the combustion zone 14. As the combustible mixture continues to be supplied, the flame and the combustion products travel a helical path back to the point where the diameter of the screw is smaller than that The diameter of the reaction zone is io. Then essentially all of the gaseous fuel should be consumed, especially when oil gas and air have been injected in approximately stoichiometric proportions or with excess air. The hot combustion products then follow a helical path through the reaction zone in the immediate vicinity of the cylindrical wall. The passage of these combustion gases through the reaction zone is caused by the uninterrupted supply of further fuel and air through the tangential burners 15 and the only opening left for the outlet is the open discharge end of the furnace. The tangential openings 22 extend substantially from the furnace shell through the insulation and terminate at the edge of the combustion zone. Due to the location of these fuel inlets, the gaseous fuel passed through is intended to enter the combustion zone in a direction which is essentially tangential to the circular walls. The fuel is also forced through the inlet tube 26 (Fig. 3) at sufficient speed that the fuel is held in close proximity to the wall of the combustion chamber by centrifugal force during combustion. As fuel is continually added, the swirling flame and combustion products travel a helical path until the diameter of the screw is approximately equal to or less than the diameter of the reaction zone so that the rotating gases pass through it in a helical manner. In the operation of the furnace according to the invention, the combustible gas mixture should be essentially completely burned up to the point in time at which the gases enter the reaction chamber or up to the point in time at which the fuel gas mixture or the resulting combustion gases come into contact with the reaction hydrocarbon supplied through the feed pipe 16. The exhaust gases and the soot suspended in them pass from the outlet end of the reaction chamber io directly into a cooling unit consisting of a water cooling jacket 42 and a water atomizer 46. The inner diameter of this cooling jacket can preferably be the same as the diameter of the reaction chamber io not to disturb the helical movement of the enveloping gas jacket, which lies between the central core and the reaction walls ix. In this way the metal walls of the cooler are kept essentially carbon free. The pipe 44 supplies cooling water from a source not shown to the water jacket, and the water passes through the space 43 and out the outlet pipe 45 to a desired location. The pipe 47 supplies water to the spray nozzle 46 from a source not shown. From this water cooling zone, the gases and soot pass through pipe 48 to a soot separator 49. Pipe 48 can be long enough to serve both as an auxiliary cooler and as a line. When this pipe acts as a cooler, the heat is transferred to the atmosphere, which can significantly reduce the amount of water spray required. This mode of operation also reduces the workload of the separator system 49. The gas freed from the soot flows out of the separator through the pipe 50, while the soot is fed through the outlet pipe 51 to the storage or further treatment as desired.

- Nachstehend wird die Herstellung einer besseren Rußsorte in einem Ofen beschrieben, bei dem ein Öl mit folgenden Eigenschaften zu Ruß gespalten -wurde Destillation (durchgeführt nach »Distillation of gasoline, naphtha, kerosene, etc. cc im Teil D 86-38 der »American Society for Testing Materials [Standards 1939]a, S. 117 u. ff.) Erster Tropfen ...................... 216° 50/0 .......... a .................... 232° 1o°/0 ... . ........................... 236° ,20'0% ............................. .. 24I° 3o0/0 ............................... 2,16- 40% ...................... ........ 251° 50°/o ......... ..................... 254° 6o0/0 ............................... 263° ° 700/0 ............................... 273° 8o0/() . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293° 9o0/0 ............................... 332° Endpunkt .......................... 356° Ausbeute ......................... g60/0 Fließpunkt .......... ................ -40° Kohlenstoffrückstand (Conradson) ..... 0,2o Spezifisches Gewicht ................. 0,936 Anilin-No. ° C *) .°. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o° Flammpunkt ° C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g3° Berechnungsindex ................... 1,5342 *) Der Ausdruck »Anilin-No.u beziehtsichauf einebestimmte Prüfung, bei der das Öl im Gemisch mit Anilin erhitzt und anschließend abgekühlt wird. Die angegebene Temperatur ist die, bei der sich das Gemisch in zwei 'getrennte Phasen (Öl und Anilin) zerlegt. Es handelt sich um eine Kennzeichnung des Gehaltes an aromatischen Stoffen im Öl. Je mehr aro- matische Stoffe das Öl enthält, um so niedriger ist die Tem- peratur, bei der diese Trennung eintritt, und je mehr paraf- finische Stoffe das Öl enthält, desto höher muß das Gemisch erwärmt sein, um eine einzige Phase zu bilden. Dies läßt sich damit erklären, daß Anilin. eine aromatische Substanz ist und einander ähnliche -Substanzen -ineinander leichter löslich sind als unähnlichere. - Beim Betrieb des Ofens zur Herstellung von hochverstärkendem Ruß mit dem oben beschriebenen, schweren Kohlenwasserstofföl wird die Ölzufuhr äuf ungefähr 375° vorgewärmt und bei dieser Temperatur durch das Rohr 16 in lots Verbrennungsende des Ofens eingeführt. Dieses Rohr 16 kann einen Innendurchmesser von 2,5 cm aufweisen und ist in einem Luftmantelrohr 17, dessen Innendurchmesser 3,7 cm beträgt, zentriert. Luft wird dem Ofen durch den Ringraum 18 zugeführt, und zwar etwa 113,3 m3/11. Jedoch kann die Menge der so zugeführten Luft nach Wunsch geändert werden. Die Hauptsache ist, daß das Austrittsende der Rohre 16 und 17 hinreichend kühl gehalten wird, um auf ihm eine Kohlenstoffablagerung zu verhüten, oder daß für den Fall, daß sich Kohlenstoff gebildet hat, die Luft den Kohlenstoff durch Verbrennen entfernt.- The following describes the production of a better type of soot in a furnace in which an oil with the following properties was split into soot - distillation (carried out according to "Distillation of gasoline, naphtha, kerosene, etc. cc in Part D 86-38 of the" American Society for Testing Materials [Standards 1939] a, p. 117 and ff.) First drop ...................... 216 ° 50/0 .......... a .................... 232 ° 1o ° / 0 .... ........................... 236 ° , 20'0% ............................. .. 24I ° 3o0 / 0 ............................... 2.16- 40% ...................... ........ 251 ° 50 ° / o ......... ......... ............ 254 ° 6o0 / 0 ............................... 263 ° ° 700/0 ............................... 273 ° 8o0 / (). ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 ° 9o0 / 0 ............................... 332 ° End point .......................... 356 ° Yield ......................... g60 / 0 Flow point ........... ............... -40 ° Carbon residue (Conradson) ..... 0.2o Specific weight ................. 0.936 Aniline no. ° C *). °. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o ° Flash point ° C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g3 ° Calculation index ................... 1.5342 *) The expression »Aniline-No.u refers to a specific Test in which the oil is heated in a mixture with aniline and is then cooled. The specified temperature is the one in which the mixture is divided into two 'separate phases (oil and aniline). It is a marking the content of aromatic substances in the oil. The more aro- matic substances the oil contains, the lower the temperature temperature at which this separation occurs, and the more para- Finnish substances the oil contains, the higher the mixture must be be heated to form a single phase. This leaves explain themselves by the fact that aniline. an aromatic substance is and similar -substances -into one another easier are more soluble than more dissimilar. - In operation of the furnace to produce high reinforcing carbon black with the heavy hydrocarbon oil described above, the oil supply is preheated to approximately 375 ° and at that temperature is introduced through pipe 16 into many of the combustion end of the furnace. This tube 16 can have an inside diameter of 2.5 cm and is centered in an air jacket tube 17, the inside diameter of which is 3.7 cm. Air is supplied to the furnace through annulus 18, approximately 113.3 m3 / 11. However, the amount of air thus supplied can be changed as desired. The main thing is that the exit end of tubes 16 and 17 be kept cool enough to prevent carbon deposition thereon, or, in the event that carbon has been formed, that the air removes the carbon by burning it.

Bei den weiter unten_angegebenen Beispielen wurde der tangentiale Öleinlaß 15 der Fig. 3 benutzt. Die Öffnungen 22 hatten einen Durchmesser von etwa 15 cm, und die Rohre ragten ungefähr, wie gezeigt, bis zur Hälfte in die Öffnungen 22 hinein. Es wurden Rohre 26 von verschiedenen Durchmessern benutzt, die vom kleinsten, 6,7 cm, dem mittleren von 8,5 cm bis zum größten von 12,7 cm gingen.In the examples given below, the tangential Oil inlet 15 of Fig. 3 is used. The openings 22 had a diameter of about 15 cm, and the tubes protruded approximately halfway into the openings as shown 22 in. Tubes 26 of various diameters were used, from the smallest, 6.7 cm, the middle one from 8.5 cm to the largest one from 12.7 cm went.

Nachstehend ist die Analyse des tangential eingespritzten Brennölgases angegeben: Zusammensetzung in 0/0 N2 . . . . . . . . . . . . . . . 1 . . . . . . . . . . . . 8,14 C1 . ...........................: 82,53 C2 . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5,75 C4 ....... - ........... .......... 0,55 C6 ............. a ................ 0,04 (N2 ist Stickstoff und Cl, C2 USW. sind Kohlenwasserstoffs mit =, 2 usw. Kohlenstoffatomen je Molekül).The analysis of the tangentially injected fuel oil gas is given below: Composition in 0/0 N2 . . . . . . . . . . . . . . . 1 . . . . . . . . . . . . 8.14 C1. ...........................: 82.53 C2 . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.75 C4 ....... - ........... .......... 0.55 C6 ............. a ........ ........ 0.04 (N2 is nitrogen and Cl, C2, etc., are hydrocarbon with = 2, etc., carbon atoms per molecule).

Dieses Brennölgas und die Luft wurden in Verhältnissen gemischt, die in der folgenden Aufstellung angegeben sind, und das sich ergebende brennbare Gemisch wurde durch die tangentialen Einlässe 15 mit größerer Geschwindigkeit als die Flammengeschwindigkeit eingespritzt. Durch diese schnelle Gemischeinspritzung wird die Gefahr einer Explosion in den Ölgasleitungen vermieden.This fuel oil gas and the air were mixed in proportions that in the following list, and the resulting flammable mixture was through the tangential inlets 15 at a speed greater than the flame speed injected. This rapid mixture injection increases the risk of an explosion avoided in the oil gas lines.

In den folgenden Beispielen wurde die Ölgaszufuhr auf 357° vorgewärmt, während die Mantel- oder Ringluftzufuhr 113,3 m3/11 betrug; der Abstrom aus der Reaktionskammer wurde mit Wasser auf ungefähr 677° abgeschreckt, und zwar unmittelbar nach dem Verlassen der Reaktionskammer. Die Temperatur in der Verbrennungskammer betrug bei allen Versuchen ungefähr 165o° Ündin der Reaktionskammer ungefähr 1425°. Die Verbrennungskammer 14 war 84 cm im Durchmesser bei einer Länge von 30,5 cm.' Der Durchmesser der Reaktionszone betrug 38 cm bei einer Länge von 3,35 m. Tabelle I Versuch Tang. Ölrohr Ölzufuhr Tang. Luft Tang. Verhältnis Rußausbeute Nr. . (26) 0 in cm Brennölgas Luft "1j11 Mach m3 /11 zu -Brennölgas k9/1 P z 6,7 189 1133 328 8,9 0,516 P 1 6,7 227 1133 101" 11,2 0,482 P 3- 8,5 284 1700 1g1 8,9 0,56o P 4 8,5 378 2265 2o6 11,0 0,452 P 5 8,5 473 2265 161 14,o . 0,475 P 6 12,7 -643 340o g09 11,o 0537 P 7 12,7 568 4245 385 11,o 0,371 P 8 12,7 663 4245 3.85 11,o 0,385 Den Proben des Rußes- aus den vorstehenden Versuchen P i bis P 8 wurden Kautschukmischungen beigegeben und diese zu fertigem Gummi vulkanisiert. Die Zusammensetzungsformel war ein übliches Rezept für Butadien-Styrol-Copolymere und lautete: Gewichtsteile Butadien-Styrol-Copolymer ...... ioo,o Zinkoxyd ...................... 3,0 Ruß ........................... 50,0 Asphalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6,o Schwefel....................... 1,75 Beschleuniger .................. o,8 Diese Zusammensetzungen wurden 30 Minuten lang bei i53° vulkanisiert und besaßen nach dem Vulkanisieren die in der Tabelle II angegebenen Eigenschaften. Es wurden jedoch die Werte der Reihen »Temperatursteigerung«, »Elastizität«, »Abnutzungsverlust« und »Abnutzungsindex« aus Proben erhalten, die zwar die gleiche, obenerwähnte Zusammensetzung hatten, aber 45'Minuten lang vulkanisiert und dann 24 Stunden lang bei ioo° im Ofen gehalten wurden, bevor die Bestimmung der Temperatursteigerung und Elastizität erfolgte. Tabelle II z'tMinuten Probe, 3o Minuten vulkanisiert und 4Stunden im Ofevulkanisiert lt n bei roo° 3000/" Zerreiß- Streckung Temperatur- Elastizität Abriebverlust Abriebindex Probe Modul festigkeit bei Bruch Steigerung F 8I = too kg/cma kg/cm` % o C °/o m g P 2 96,8 188 480 26,7 61,5 3,90 59,5 P 1 108,1 197 483 29,3 60,5 3,67 66,8 P 3 107,5 216 510 29,3 6o,5 3,09 45,0 P 4 1145 183 420 30,2 59,7 2,49 93,2 P 5 126,5 2o6 450 30,2 59,7 2,38 97,3 P 6 111,0 169 410 31,1 59,5 2,63 89,2 P 7 122,5 201 438 34,4 57,5 2,05 1132 P 8 124,5 195 433 33,8 5-7,7- 1,96 1184 F 8i 131,0 I 202 443 32,0 58,7 2,32 100,0 In den Tabellen II, IV .und Vb bezieht sich der Ausdruck »3000/, Modul kg/cm2u auf den Zug in kg/cm2 bei einer Dehnprobe, bei der das Probestück des vulkanisierten Gummis auf 300 °/o der. ursprünglichen Länge gestreckt wurde. Die »Zerreißfestigkeit kg/cm2<c stellt den Zug in kg/cm2 beim Eintreten des Bruchs oder-Reißens des Probestückes dar, wenn es der Dehnprobe weiter unterzogen wurde. Die »Streekungu stellt die Streckung oder Verlängerung im Augenblick des Bruchs oder Reißens dar. Die »Temperatursteigerung« kann definiert werden als die Temperatursteigerung in ° C oberhalb 37,8° C einer Gummiprobe von genormter Größe, wenn sie schnellem Biegen unter genormten Bedingungen unterworfen wird. Die »Elastizität« ist die Ergänzung des Hystereseverlustes, oder einfacher ausgedrückt, es ist ein Maß der potentiellen Energie eines Gummistückes, die infolge der angewandten Spannung vorhanden ist, und die wiedergewonnen wird, wenn die Spannung beseitigt wird. »Abriebverlust« kann definiert werden als der Gewichtsverlust (in g) eines Probestückes von genormter Größe, wenn es genormten Abnutzungsbedingungen ausgesetzt wird.In the following examples, the oil gas supply was preheated to 357 °, while the jacket or ring air supply was 113.3 m3 / 11; the effluent from the reaction chamber was quenched with water to approximately 677 ° immediately after exiting the reaction chamber. The temperature in the combustion chamber was about 165o ° and in the reaction chamber about 1425 ° in all tests. The combustion chamber 14 was 84 cm in diameter by 30.5 cm in length. The diameter of the reaction zone was 38 cm and the length was 3.35 m. Table I. Test Tang. Oil pipe Oil supply Tang. Air Tang. Ratio soot yield No. . (26) 0 in cm fuel oil gas air "1j11 Mach m3 / 11 to fuel oil gas k9 / 1 P z 6.7 18 9 1133 328 8, 9 0.516 P 1 6.7 227 1133 101 " 11.2 0.482 P 3 8 5284 1700 1g1 8, 9 0,56o P 4 8.5 378 2265 2o6 1 1.0 0.452 P 5 8.5 473 2265 161 14, o. 0.475 P 6 12.7 -643 340o g0 9 11, o 0537 P 7 12.7 568 4245 385 11, o 0.371 P 8 12.7 663 4245 3.85 11, o 0.385 The samples of Rußes- from the above experiments P i to P 8 were added to rubber compositions and vulcanized this to finished G ummi. The composition formula was a common recipe for butadiene-styrene copolymers and was: Parts by weight Butadiene-styrene copolymer ...... ioo, o Zinc oxide ...................... 3.0 Soot ........................... 50.0 Asphalt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6, o Sulfur ....................... 1.75 Accelerator .................. o, 8 These compositions were vulcanized for 30 minutes at 153 ° and, after vulcanization, had the properties given in Table II. However, the values of the series "increase in temperature", "elasticity", "loss of wear and tear" and "wear index" were obtained from samples which, although they had the same composition as mentioned above, were vulcanized for 45 minutes and then at 100 ° for 24 hours Oven were held before the temperature rise and elasticity were determined. Table II z'tminute test, 30 minutes vulcanized and 4 hours in the oven vulcanized according to n at roo ° 3000 / " Tensile elongation Temperature elasticity Abrasion loss Abrasion index Sample module strength at break increase F 8I = too kg / cma kg / cm`% o C ° / omg P 2 96.8 188 480 26.7 61.5 3.9 0 59.5 P 1 1 0 8.1 197 483 29.3 60.5 3.67 66.8 P 3 107.5 216 510 29.3 6o.5 3.09 45.0 P 4 1145 183 420 30.2 59.7 2.49 93.2 P 2O6 126.5 5 450 3 0 2 59.7 2.38 97.3 P 6 111, 0 169 410 31.1 59.5 2.63 89.2 P 7 122.5 201 438 34.4 57.5 2.05 1132 P 8 124.5 195 433 33.8 5-7.7-1.96 1184 F 8i 131.0 I 202 443 32.0 58.7 2.32 100.0 In Tables II, IV. And Vb, the expression »3000 /, module kg / cm2u refers to the tensile strength in kg / cm2 for a tensile test in which the test piece of vulcanized rubber is 300%. original length has been stretched. The »tensile strength kg / cm2 <c represents the tensile strength in kg / cm2 when the test piece breaks or tears, if it was further subjected to the tensile test. The "stretch" represents the stretching or elongation at the moment of breakage or tearing. The "temperature increase" can be defined as the temperature increase in ° C above 37.8 ° C of a rubber sample of standardized size when it is subjected to rapid bending under standardized conditions . "Resilience" is the complement of the hysteresis loss, or more simply, it is a measure of the potential energy of a piece of rubber that is present as a result of the applied stress and that is recovered when the stress is removed. "Abrasion loss" can be defined as the weight loss (in grams) of a specimen of standardized size when exposed to standardized wear conditions.

Der Abnutzungsindex ist in der Tabelle II mit enthalten, da sich der Verlust in Gramm bei einer Norm von Gruppe zu Gruppe ändert. In der Tabelle II wurde ein Gummi mit der Rußsorte F81 als Norm genommen und Gummi mit anderen Rußsorten damit verglichen, z. B. hatte das F-81-Muster einen Abnutzungsverlust von 2,32 g, während die P-2-Probe 3,9o g verlor. 100 X (2,32 geteilt durch 3,90) = 59,5. Die P-2-Probe war der F-81-Probe unterlegen, da der Gummi während der Abnutzung mehr Gramm verlor.The wear index is included in Table II, since the loss in grams varies from group to group for a standard. In Table II a rubber with the carbon black type F81 was taken as the standard and rubber was compared with other types of carbon black, e.g. B. the F-81 sample had a wear loss of 2.32 g while the P-2 sample lost 3.9o g. 100 X (2.32 divided by 3.90) = 59.5. The P-2 sample was inferior to the F-81 sample because the rubber lost more grams with wear.

Es wurde die F-8i-Probe als Abnutzungsindexnorm genommen, da diese Probe eine der am meisten verstärkend wirkenden Rußsorten ist, die durch ein Ofenverfahren hergestellt werden.The F-8i sample was taken as the wear index standard because of this Sample is one of the most reinforcing types of carbon black produced by an oven process getting produced.

Es wurden ferner Versuche angestellt, bei denen Vorrichtungen mit anderen Abmessungen benutzt wurden, als jene zeigten, die für die Herstellung der in den Tabellen I und 1I aufgeführten Rußsorten benutzt wurden.Attempts have also been made in which devices with dimensions other than those indicated for the manufacture of the The types of carbon black listed in Tables I and 1I were used.

Die in der folgenden Tabelle III angegebenen Werte wurden mit Rußen erhalten, die in einem Ofen hergestellt wurden, dessen Verbrennungskammer einen Durchmesser von 84 cm und eine Länge von 30,5 cm hatte. Die Reaktionskammer hatte einen Durchmesser von 30,5 cm bei einer Länge von 3,35 m. Es wurden die tangentialen Brennölgaseinlässe 15 der Fig. i bei diesen Versuchsreihen verwendet, die aus einer kurzen Öffnung 21 mit einem Durchmesser von ungefähr io cm und aus einer anschließenden längeren Öffnung 22 von ungefähr 20 cm im Duichmesser und einer Länge von 35 cm an der kurzen Seite bestanden. Ein Metallrohr 2o von ungefähr 9,5 cm Innendurchmesser wurde in die io-cm-Öffnung 21 etwa 5 cm vor Beginn der 2o-cm-Abteilung entfernt eingesetzt. Das gesamte Aggregat war so angeordnet, daß das durchgeführte gasförmige Öl in die Verbrennungszone in einer zu der kreisrunden Wand tangentialen Richtung eintrat. Die Verbrennung sollte in der-2o-cm-Durchmesserabteilung beginnen. Diese Reaktionskammer hatte ein go °/ö Tonerdeziegelwerkfutter, das sich gut bewährte. Die Mengen des zu verrußenden Öls und des Brennölgases, die Ölvorheiztemperatur, die Größe des Öleinlaßrohres und des Lufteinlaßrohres, die Menge der umhüllenden Luft sowie die Art, die rußführenden Abgase abzuschrecken, waren die gleichen wie bei den Versuchen der Tabelle I. Tabelle III Versuch Ölzufuhr Tang. Luft Tang. Verhältnis Bußausbeute Temperatur °C N1. Brennölgas Luft in Verbrenriuügs- llh m3%h ma/h zu Brennölgas kgA kammer P io 378,5 2832 258 i1 0,38o 1649-1704 P ii 436,o 2832 258 11 0,416 1649-1704 P 13 462,0 2832 258- i1 0.473 1649-1704 P -4 284,0 2115 193- i1 0,315 1649-1704 P 15 322,0 2115 193 11 0,419 1649-i7o4 P 16 417,0 2115 193 _ 11 0495 1649-17o4 P 17 455,0 2832 258 io 0,547 1649-17o4 P 19 493,0 2832 236 12 0,464 161o P 21 493,0 2832 - 218 13 0,419 1566 P 23 493.0 2832 203 14 0,424 '1482 P 25 493,0 2832 188 15 0,386 1427 P 27 4930 2832 177 16 0344 1427 P 20 530,0 2832 236 12 0,503 161o P 22 530,0 2832 218 13 0,470 1566 P 24 530,0 2832 203 14 0,463 1482 P 26 587,0 2832 188 15 0,466 1427 P 28 624,0 2832 177 16 0,449 1427 Die in Tabelle III verwendeten Rußproben wurden nach demselben, bereits beschriebenen Rezept für Kautschukmischungen beigemengt und die Gemische 45 muten lang bei 153° vulkanisiert mit den in der Tabelle IV zusammengestellten Ergebnissen. Tabelle IV 45 muten vulkanisiert . Probe 3°° ü/, Zerreiß- Streckung Temperatur Elastizität Abriebverlust Abriebindex Nr. Modul festigkeit bei Bruch Steigerung F 81 - Ioo kg/cmz kg/cm 0 C °% in g P io 100,5 209 48o 3o,6 '59,5 1,9i 72,0 P 11 122,5 232 455 31I 58,3 1,30 io6,o P 13 118,o 233 465 29,0 58,3 1t27 108,4 P 14 121,0 225 450 322 57,1 134 z02,8 P 15 121,5 227 455 31,0 58,5 1,41 97,7 P -6 i3-,5 221 435 318 59,3 146 94,3 P 17 136;5 217 428 31,2 58,7 1,25 iia,o P ig 121,0- 219 443 30,2 58,8 1,62 111,3 P 21 128,5 220 435 30,2 58,4 1,63 110,5 P 23 133,0 215 425 32,7 . 57,4 1,52 118,5 P 25 121,0 227 46O 32,9 57,2 1,52 118,5 P 27 i26,5 209 430 32,2 58,4 1,63 110,5 P 20 133,5 2o8 423 31,8 58,2 1,76 102,4 P 22 126,o 221- 438 32,7 57,2 1,53 117,6 P 24 126,5 211 420 31,7 57,8 1,59 113,2 P 26 132,0 201 410 30,1 58,3 1,76 102,4 P 28 1355 205 410- 32,0 58,o 1,49 -2-,0 Es ist bemerkenswert, daß alle Rußsorten, die geprüft wurden und in der Tabelle IV aufgeführt sind, mit Ausnahme von dreien (P io, P15 und P16), vom Gesichtspunkt des Abriebverlustes betrachtet, höher verstärkend wirken als Ruß FBi.The values given in Table III below were obtained with carbon blacks made in a furnace whose combustion chamber was 84 cm in diameter and 30.5 cm in length. The reaction chamber had a diameter of 30.5 cm and a length of 3.35 m. The tangential fuel oil gas inlets 15 of FIG subsequent longer opening 22 of about 20 cm in the Duichmesser and a length of 35 cm on the short side. A metal tube 20 approximately 9.5 cm in inside diameter was inserted into the 10 cm opening 21 approximately 5 cm before the beginning of the 20 cm division. The entire unit was arranged so that the gaseous oil passed through entered the combustion zone in a direction tangential to the circular wall. The burn should begin in the 2o-cm diameter department. This reaction chamber had an alumina brick work lining which worked well. The amounts of the oil to be sootized and the fuel oil gas, the oil preheating temperature, the size of the oil inlet pipe and the air inlet pipe, the amount of surrounding air and the way in which the soot-carrying exhaust gases were quenched were the same as in the tests in Table I. Table III Test oil supply Tang. Air Tang. Ratio of yield temperature ° C N1. Fuel oil gas air in combustion llh m3% h ma / h to fuel oil gas kgA chamber P io 378.5 2832 258 i1 0.38o 1649-1704 P ii 436, o 2832 258 11 0.416 1649-1704 P 13 462.0 2832 258- i1 0.473 1649-1704 P -4 284.0 2115 193- i1 0.315 1649-1704 P 15 322.0 2115 193 11 0.419 1649-i7o4 P 16 417.0 2115 193 _ 11 0495 1649-17o4 P 17 455.0 2832 258 io 0.547 1649-17o4 P 19 493.0 2832 236 12 0.464 161o P 21 493.0 2832 - 218 13 0.419 1566 P 23 493.0 2832 203 14 0.424 '1482 P 25 493.0 2832 188 15 0.386 1427 P 27 4930 2832 177 16 0344 1427 P 20 53 0 , 0 2832 236 12 0.503 161o P 22 530.0 2832 218 13 0.470 1566 P 24 53 0 , 0 2832 2 0 3 14 0.463 1482 P 26 587, 0 2832 188 15 0.466 1427 P 28 624.0 2832 177 16 0.449 1427 The carbon black samples used in Table III were added according to the same recipe for rubber compounds already described and the compounds vulcanized for 45 minutes at 153 ° with the results compiled in Table IV. Table IV 45 minutes vulcanized. Sample at 3 °° o /, tensile elongation, temperature, elasticity, abrasion loss, abrasion index No. Module strength at break Increase F 81 - Ioo kg / cm2 kg / cm 0 C ° % in g P io 10 0 , 5 209 48o 3o, 6 '59, 5 1,9i 72, 0 P 11 122.5 232 455 31I 58.3 1.30 io6, o P 13 118, o 233 465 29.0 58.3 1t27 108.4 P 14 121.0 225 450 322 57.1 134 z02.8 P 15 121.5 227 455 31.0 58.5 1.41 97.7 P -6 i3-, 5 221 435 318 59.3 146 94.3 P 17 136; 5 217 428 31.2 58.7 1.25 iia, o P ig 121.0- 219 443 30.2 58.8 1.62 111.3 P 21 128.5 220 435 30.2 58.4 1.63 110.5 P 23 133.0 215 425 32.7. 57.4 1.52 118.5 P 25 121.0 227 46O 32.9 57.2 1.52 118.5 P 27 i26.5 209 430 32.2 58.4 1.63 110.5 P 20 133.5 2o8 423 31.8 58.2 1.76 102.4 P 22 126, o 221-438 32.7 57.2 1.53 117.6 P 24 126.5 211 420 31.7 57.8 1.59 113.2 P 26 132.0 201 410 30.1 58.3 1.76 102.4 P 28 1355 205 410- 32.0 58, o 1.49 -2-, 0 It is noteworthy that all of the carbon blacks tested and listed in Table IV, with the exception of three (P io, P15 and P16), are more reinforcing than carbon black FBi from the point of view of abrasion loss.

Bei allen hier beschriebenen Versuchen entstanden an den Wänden der Reaktionskammer io keine Kohlenstoffablagerungen. Die schraubenförmig sich bewegende Schicht der heißen Verbrennungsgase war ein wirksames Mittel, die Rußerzeugungszone nicht in Berührung mit den Wänden der Reaktionskammer kommen zu lassen.In all of the experiments described here, the Reaction chamber ok no carbon deposits. The helically moving The hot combustion gas layer was an effective means of creating the soot generation zone not to come into contact with the walls of the reaction chamber.

Alle in den Tabellen I und III angegebenen Bußausbeuten sind auf das ohne Abzug des Vergasungsrückstandes benutzte Ö1 bezogen, das durch die tangentialen Öffnungen in die Verbrennungsabteilung des Ofens eingespritzt wurde. Wie oben erwähnt wurde, soll dieser Vergasungsrückstand vollständig oder praktisch vollständig verbrannt werden, bevor er mit den Reaktionskohlenwasserstofföldämpfen im zentralen (d. h. axialen) Teil der Verbrennungszone in Berührung kommt.All penalties given in Tables I and III are based on the Oil used without deduction of the gasification residue obtained by the tangential Orifices injected into the combustion compartment of the furnace. As mentioned above this gasification residue should be completely or practically completely burned before it comes into contact with the reaction hydrocarbon oil vapors in the central (i.e. axial) part of the combustion zone comes into contact.

Das theoretische Verhältnis Lüft zu Gas im tangential eingespritzten Ölgas-Luft-Gemisch beträgt io. Zur Ermittlung eines günstigen Verhältnisses wurden Versuche von unter io bis 16 gemacht. Ein Versuch wurde durchgeführt, bei dem das Luft-Gas-Verhältnis 9 betrug (gasreich) ; aber es wurden keine Bußsorten entnommen,' obgleich die Arbeitsweise des Ofens zufriedenstellend war. Es wurden zwei Versuche P2 und P 3 (Tafel I) gemacht, die ein Luft-Gas-Verhältnis von 8,9 benutzten. Bei diesen zwei Versuchen war zwar die Bußausbeute hoch, aber die Qualität des Rußes war nicht besonders gut, wenn man sie vom Gesichtspunkt des Gummiverstärkungswertes (Abriebwiderstand) betrachtete.The theoretical ratio of air to gas in the tangentially injected The oil gas-air mixture is OK. To determine a favorable ratio were Attempts made from under io to 16. An experiment was carried out in which the Air to gas ratio was 9 (gas rich); but no types of penance were taken, ' although the operation of the oven was satisfactory. There were two attempts P2 and P 3 (Table I) using an air to gas ratio of 8.9. at In these two attempts the penalty yield was high, but the quality of the soot was not particularly good when viewed from the standpoint of rubber reinforcement value (Abrasion resistance) considered.

Dieses Verhältnis kann irgendwo, im wesentlichen innerhalb des entzündbaren Bereiches des verwendeten Brennölgases liegen. Es ist notwendig, daß das Gemisch innerhalb des entzündbaren Bereiches liegt, da sonst das Brennölgas nicht verbrannt werden würde, bevor es mit der Ölzufuhr in der Verbrennungskammer in Berührung kommt. Als das Luft-Gas-Verhältnis nach Tafel I von io bis 14 und nach Tafel III von io bis 16 zunahm, blieb die Qualität der erhaltenen Ruße ungefähr die gleiche; aber es nahm die Ausbeute wie erwartet leicht ab. Je höher die Verhältnisse über io liegen, desto tiefer waren die Verfahrenstemperaturen, was ein geringeres Abnutzen und Zerstören des Konstruktionsmaterials zur Folge hatte.This ratio can be anywhere, essentially within the flammable Range of the fuel oil gas used. It is necessary that the mixture lies within the flammable range, otherwise the fuel oil gas will not burn before it comes into contact with the oil supply in the combustion chamber. As the air-gas ratio according to Table I from io to 14 and according to Table III from io until 16 increased, the quality of the carbon blacks obtained remained approximately the same; but the yield decreased slightly, as expected. The higher the ratios are above io, the lower the process temperatures were, resulting in less wear and tear of the construction material.

Die Verbrennung des tangential eingespritzten Ölgases während des Verfahrens beginnt innerhalb des Durchlasses 22, und zwar ziemlich dicht am Auslaß des Ölgaseinspritzungsrohres 26 der Fig. 3 oder dicht am Auslaßende des reduzierten Raumes 21, wenn die tangentiale Öffnungsanordnung der Fig. i benutzt wird. Die Verbrennung eines Teiles des tangential zugeführten Ölgases in diesem Durchlaß 22 ist eine bevorzugte Arbeitsweise, zumal auf diese Weise eine gleichmäßigere Flamme aufrechterhalten werden kann.The combustion of the tangentially injected oil gas during the Process begins within passage 22, fairly close to the outlet of the oil gas injection tube 26 of Fig. 3 or close to the outlet end of the reduced Space 21 when the tangential opening arrangement of Fig. I is used. The burn of a portion of the tangentially supplied oil gas in this passage 22 is preferred How it works, especially since it maintains a more even flame can be.

Dies ist jedoch kein wesentliches Merkmal des Verfahrens, zumal die gesamte Verbrennung in das Innere der 85-cm-Verbrennungskammer verlegt werden kann, bevor ein Vermischen mit den zu verrußenden Öldämpfen beginnt.However, this is not an essential feature of the procedure, especially since the entire combustion can be relocated inside the 85 cm combustion chamber, before mixing with the oil vapors to be sooty begins.

Die grundsätzliche Trennung der hitzeliefernden Verbrennungsreaktionen von den rußbüdenden Reaktionen haben das Verbrennungsproblem gelöst, das bei einigen herkömmlichen Rußofenverfahren mit hohen Durchsätzen auftrat. Bei dem erfindungsgemäßen Ofen war die Verbrennung bei allen hier berichteten Versuchen gleichmäßig, und es lagen keine Anzeichen dafür vor, daß bei noch höheren Öldurchsätzen die Verbrennung nicht ebenso guk gewesen sein würde.The fundamental separation of the heat-producing combustion reactions of the soot-forming reactions have solved the combustion problem that some conventional soot furnace processes with high throughputs occurred. In the inventive In all the experiments reported here, the combustion was uniform in the furnace, and it there were no indications that combustion would occur at even higher oil throughputs wouldn't have been just as good.

Fig.4 zeigt schematisch eine abgeänderte Form einer Brenneranordnung zum Zwecke einer tangentialen Einspritzung des verbrennbaren Öl-Luft-Gemisches in die Verbrennungskammer 14. Bei Verwendung- eines derartigen Brennerstutzens ragt der Durchlaß 41 aus der Verbrennungskammer 14 ein ganzes Stück heraus. Gegebenenfalls kann sich der Durchlaß 41 ganz über die Ofenisolierung erstrecken oder an der in Fig. 4 veranschaulichten Stelle enden. Der Durchlaß kann durch ein feuerbeständiges Rohr32 ausgefüttert sein. Das Maß k betrug bei dieser Brennerform 35 cm, c betrug 2o cm, d 15 cm, P 9 cm, e 0,6 cm, m 7,6 cm, n 12 cm und s 14 cm. Das Brennerrohr kann aus einem nichtrostenden Stahl (mit 18 °/o Crund 8 °/o Ni; oder mit 27 °/o Cr; oder mit 25 % Cr und 20 °/o Ni) oder einem anderen Metall oder einer anderen Legierung bestehen, die unter den beim Betrieb einer solchen Einrichtung herrschenden Verhältnissen geeignet ist. Die Abmessungen, die für das Brenneraggregat der Fig. 4 angegeben wurden, sind nur ein Beispiel und können gegebenenfalls in gewissen Grenzen abgeändert werden.4 shows schematically a modified form of a burner arrangement for the purpose of tangential injection of the combustible oil-air mixture into the combustion chamber 14. If necessary, the passage 41 can extend entirely over the furnace insulation or end at the point illustrated in FIG. The passage can be lined by a fire-resistant pipe 32. The dimension k for this burner shape was 35 cm, c was 20 cm, d 15 cm, P 9 cm, e 0.6 cm, m 7.6 cm, n 12 cm and s 14 cm. The burner tube can be made of a stainless steel (with 18% Cr and 8% Ni; or with 27% Cr; or with 25% Cr and 20% Ni) or another metal or another alloy, which is suitable under the conditions prevailing in the operation of such a facility. The dimensions that were given for the burner assembly of FIG. 4 are only an example and can, if necessary, be modified within certain limits.

Wenn ein Gas, das im wesentlichen aus Methan besteht, als tangential einzuführendes Brennstoffgas verwendet wird, sollte das Verhältnis der tangential zugeführten Luft zu diesem Brennstoffgas zwischen ungefähr 6,6 und ungefähr 2o Luftvolumen je Gasvolumen liegen, um den Ofen für die Herstellung von Ruß befriedigend zu betreiben. Die besten-Ergebnisse werden im allgemeinen erhalten, wenn das Luft-Gas-Verhältnis zwischen ungefähr 9 und ungefähr 16,5 Volumen Luft je Volumen Gas beträgt. In vielen Öfen ist ein Luft-Gas-Verhältnis von ungefähr 15 Volumen Luft auf i Volumen Gas das beste, da ein Heruntergehen von 15 auf io Luftvolumen je Gasvolumen zu einer Überhitzung führt, während bei mehr als 16,5 Volumen Luft je Volumen Gas leicht zerstörende Vibrationen auftreten.If a gas consisting essentially of methane is used as the tangentially introduced fuel gas, the ratio of tangentially introduced air to this fuel gas should be between about 6.6 and about 20 air volume per gas volume in order to make the furnace satisfactory for the production of soot to operate. The best results are generally obtained when the air to gas ratio is between about 9 and about 16.5 volumes of air per volume of gas. In many ovens, an air-to-gas ratio of around 15 volumes of air to 1 volume of gas is best, as going down from 15 to 10 volumes of air per volume of gas will result in overheating, while more than 16.5 volumes of air per volume of gas will cause overheating destructive vibrations occur.

Als tangential zuzuführende Brennstoffe können bei dem hier beschriebenen Verfahren außer Methan Kohlenwasserstofföle (versprüht oder als Dampf), andere Gasöle oder andere Kohlenwasserstofföle und/oder Gase, die mit Methan oder sogar mit pulverförmigen, festen Brennstoffen vermischt sind, verwendet werden, jedoch werden flüssige Brennstoffe bevorzugt. Öle, die an verbrennbaren Stoffen je Volumeneinheit reicher als Methan sind, erfordern eine größere Menge Verbrennungsluft. Wassergas, Generatorgas, Kohlendestillationsgas oder sogar Wasserstoff könnten, wenn auch nicht bevorzugt, verwendet werden. Der Fachmann kann leicht die für die Verbrennung eines solchen Gases benötigte Menge Luft bestimmen oder berechnen, wenn die Zusammensetzung des Brennstoffs bekannt ist. Ist das theoretische Luft-Gas-Verhältnis bestimmt, dann können auch die besten Verfahrensgrenzen bestimmt werden. Die obere Grenze kann einfach durch Steigerung des Luftanteils festgestellt werden, bis eine Neigung zum Rückschlagen oder zum Ausgehen auftritt, und die untere Grenze kann dadurch ermittelt werden, daß man den Luftanteil verringert, bis man eine Ofenüberhitzung beobachtet. Das erfindungsgemäße Verfahren soll nicht auf die Verwendung eines geringwertigen Rohgasöles als rußliefernden Ausgangsstoff beschränkt sein, es können auch andere Öle, wie Kerosin, im Gasolinsiedebereich liegende Kohlenwasserstoffe, schwere oder leichte Erdöle, sogar schwerere Öle als die geringwertigen Rohgasöle, Verwendung finden. Es können auch gasförmige Kohlenwasserstoffe wie Methan, Trockengas, feuchtes oder rohes Naturgas, wie es aus der Gasquelle kommt, oder Gasolin einer Extraktionsanlage oder Gase aus Raffinationsrückständen verwendet werden. Ferner können schwerere Kohlenwasserstoffe als normale Gase als Ausgangsstoff verwendet werden, wie Butan, Pentan od. dgl. Im allgemeinen kann jeder Kohlenwasserstoff als rußliefernder Ausgangsstoff im erfindungsgemäßen Ofen Verwendung finden.As fuels to be fed in tangentially, in the case of the one described here Process besides methane hydrocarbon oils (sprayed or as steam), other gas oils or other hydrocarbon oils and / or gases containing methane or even powdered, solid fuels are mixed, but liquid fuels are used preferred. Oils that are richer in combustible substances per unit volume than methane require a larger amount of combustion air. Water gas, generator gas, coal distillation gas or even hydrogen, although not preferred, could be used will. Those skilled in the art can easily determine the amount required for the combustion of such a gas Determine or calculate air if the composition of the fuel is known is. Once the theoretical air / gas ratio has been determined, then the best can do it Procedure limits are determined. The upper limit can simply be increased by increasing it of the air content can be determined until there is a tendency to kick back or to Running out occurs, and the lower limit can be determined by one reduce the proportion of air until overheating of the oven is observed. The inventive The method should not rely on the use of a low-quality crude gas oil as the soot-delivering one The starting material must be limited; other oils, such as kerosene, can also be used in the gasoline boiling range lying hydrocarbons, heavy or light petroleum, even heavier oils than the low-quality raw gas oils are used. It can also use gaseous hydrocarbons such as methane, dry gas, moist or raw natural gas, as it comes from the gas source, or gasoline from an extraction plant or gases from refinery residues will. Furthermore, heavier hydrocarbons than normal gases can be used as a starting material can be used, such as butane, pentane or the like. In general, any hydrocarbon find use as a soot-producing raw material in the furnace according to the invention.

Der rußhefernde Ausgangsstoff kann als Flüssigkeit durch einen Sprüher oder Zerstäuber eingespritzt werden, obwohl es vorzuziehen ist, den Ofen mit einem Ausgangsstoff arbeiten zu lassen, der drpfförmig eingespritzt wird. Es sind auch Kohlenwasserstoffe anderer Herkunft als Erdöl geeignet, z. B. bei der Tieftemperaturverkokung von Kohle anfallende Gase, Kohlenteerdestillate, Ölschieferdestillationsgase und -destillate. Diese Ausgangsstoffe können jede Art von Kohlenstoffverbindungen enthalten, wie z. B. gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Paraffine, Olefine, aromatische, naphthenische und andere Kohlenwasserstoffe. Das hier beschriebene Gasöl ist jedoch ein bevorzugter Ausgangsstoff.The soot-containing starting material can be sprayed as a liquid or spray, although it is preferable to use the furnace with one To let the starting material work, which is injected in the shape of a cup. There are too Hydrocarbons of other origin than petroleum suitable, e.g. B. in the case of low-temperature coking gases from coal, coal tar distillates, oil shale distillation gases and -distillates. These starting materials can contain any kind of carbon compounds, such as B. saturated or unsaturated hydrocarbons, paraffins, olefins, aromatic, naphthenic and other hydrocarbons. However, the gas oil described here is a preferred starting material.

Die Konstruktionsmaterialien, z. B. die Vorheizofenrohre, Isolation und Futter der Reaktionskammer usw., lassen sich entsprechend ihrer Verwendung beliebig wählen.The construction materials, e.g. B. the preheating furnace tubes, insulation and lining of the reaction chamber, etc., can be arbitrary according to their use Select.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Ofenruß mit hohen Verstärkungseigenschaften für Kautschuk, dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierlich in eine erste zylindrische Zone eines Ofens, deren Durchmesser größer als ihre Länge ist, zentrisch in Achsenrichtung dieser Zone ein Strahl gas- oder dampfförmiger Kohlenwasserstoffe und gleichzeitig in tangentialer Richtung ein Strom heißer, den Strahl gas- oder dampfförmiger Kohlenwasserstoffe umhüllender Verbrennungsgase eingeleitet und anschließend durch eine sich in Achsenrichtung an die erste Zone anschließende zweite zylindrische Zone, deren Länge größer als ihr Durchmesser und deren Durchmesser kleiner als der der ersten Zone ist, geleitet werden, wonach die die zweite Zone verlassenden, rußführenden Abgase in an sich bekannter Weise gekühlt und der Ruß aus -ihnen abgetrennt wird. PATENT CLAIMS: i. Process for the production of furnace black with high reinforcing properties for rubber, characterized in that a jet of gaseous or vaporous hydrocarbons is continuously injected into a first cylindrical zone of a furnace, the diameter of which is greater than its length, centrally in the axial direction of this zone and simultaneously in a tangential direction Stream of hot combustion gases enveloping the jet of gaseous or vaporous hydrocarbons are introduced and then passed through a second cylindrical zone adjoining the first zone in the axial direction, the length of which is greater than its diameter and the diameter of which is smaller than that of the first zone, after which the soot-carrying exhaust gases leaving the second zone are cooled in a manner known per se and the soot is separated from them. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom heißer Verbrennungsgase durch tangentiales Einführen eines brennenden, aus einem Brennstoff und einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas bestehenden Gemischs so abgestimmter Zusammensetzung und Geschwindigkeit erzeugt wird, daß die Verbrennung des Brennstoffes im wesentlichen beendet ist, wenn die heißen Verbrennungsgase mit dem axial eingeführten Strahl gas- oder dampfförmiger Kohlenwasserstoffe in Berührung kommen. 2. The method according to claim 1, characterized in that that the flow of hot combustion gases by tangential introduction of a burning, a mixture consisting of a fuel and a gas containing free oxygen so coordinated composition and speed is generated that the combustion of the fuel is essentially finished when the hot combustion gases with the axially introduced jet of gaseous or vaporous hydrocarbons in contact come. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das freien Sauerstoff enthaltende Gas Luft ist. 3. The method according to claim 2, characterized in that the free oxygen containing gas is air. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff ein unter normalen Bedingungen gasförmiger Kohlenwasserstoff ist. 4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that that the fuel is a hydrocarbon which is gaseous under normal conditions is. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff im wesentlichen aus Methan besteht. 5. The method according to claim 4, characterized in that the fuel in the consists essentially of methane. 6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff ein unter normalen - Bedingungen flüssiger Kohlenwasserstoff ist. 6. The method according to claim 2 or 3, characterized in that that the fuel is a hydrocarbon that is liquid under normal conditions is. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der axial einzuführende gas- oder dampfförmige Kohlenwasserstoff ein aromatische Kohlenwasserstoffete enthaltendes Gasöl ist. B. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der ersten Zone auf über 142o° gehalten wird. -9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen hitzebeständig ausgekleideten, wärmeisolierten Ofen, bestehend aus einer ersten zylindrischen Zone (14), deren Durchmesser größer als ihre Länge ist, und einer gleichachsig sich anschließenden zweiten zylindrischen Zone (1o), deren Länge größer als ihr Durchmesser und deren Durchmesser kleiner als der der ersten Zone ist, Mitteln (16) zur axialen Einführung eines Strahles gas- oder dampfförmiger Kohlenwasserstoffe in die erste Zone und Mitteln (15) zur tangentialen Einführung eines brennenden, aus einem Brennstoff und einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas bestehenden Gemischs in die erste Zone, und durch an das Auslassende des Ofens angeschlossene, an sich bekannte Mittel zur Kühlung der den Ofen verlassenden, rußführenden Abgase und zur Abtrennung des Rußes aus den Abgasen.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the gaseous or vaporous hydrocarbon to be introduced axially is an aromatic one Is gas oil containing hydrocarbons. B. The method according to any one of the claims 1 to 7, characterized in that the temperature in the first zone is about 142o ° is held. -9. Device for performing the method according to a of claims 1 to 8, characterized by a heat-resistant lined, thermally insulated furnace, consisting of a first cylindrical zone (14) whose Diameter is greater than its length, and an equiaxed adjoining second cylindrical zone (1o) whose length is greater than its diameter and whose Diameter smaller than that of the first zone, means (16) for axial introduction a jet of gaseous or vaporous hydrocarbons into the first zone and Means (15) for tangential introduction of a burning fuel from a fuel and a mixture consisting of a free oxygen-containing gas into the first zone, and by means of known per se connected to the outlet end of the furnace for Cooling of the soot-carrying exhaust gases leaving the furnace and for separating the soot from the exhaust gases.