DEC0007401MA - - Google Patents
Info
- Publication number
- DEC0007401MA DEC0007401MA DEC0007401MA DE C0007401M A DEC0007401M A DE C0007401MA DE C0007401M A DEC0007401M A DE C0007401MA
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gas
- reaction chamber
- oil
- fuel gas
- hydrocarbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 45
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 44
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 25
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 22
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 19
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 claims 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 17
- 239000006240 Fast Extruding Furnace Substances 0.000 description 6
- 239000006238 High Abrasion Furnace Substances 0.000 description 6
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229940108066 Coal Tar Drugs 0.000 description 2
- 206010013465 Dissociative disease Diseases 0.000 description 2
- 210000002445 Nipples Anatomy 0.000 description 2
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung: 8. April 1953 Bekamitgemacht am 2. August 1956
DEUTSCHES PATENTAMT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Ruß mit neuen
Eigenschaften und verbesserten Ausbeuten aus flüssigen Kohlenwasserstoffen. In gewisser Hinsicht ist
die Erfindung eine Verbesserung des Verfahrens und der Vorrichtung, die in der Patentanmeldung
C 832 IVb/22f beschrieben sind. Um Ruß gewünschter Eigenschaften bei großer Produktionsgeschwindigkeit
und hohen Ausbeuten zu erhalten, ist es erforderlich, die zur Dissoziation der flüssigen Kohlenwasserstoffe
erforderliche Wärme in besonders sorgfältig geregelter Weise zuzuführen. Zahlreiche Verfahren
und Vorrichtungen sind bereits zur Herstellung von Ruß bekannt, und alle arbeiten gemäß dieser Grundforderung.
, Von den bekannten Verfahren und Vorrichtungen
ähneln sich viele, aber die häufig nur sehr geringen Unterschiede sind von grundlegender Wichtigkeit.
- ■ '■· !
In der Rußindustrie kann eine Verbesserung eines bekannten Verfahrens oder einer bekannten Vorrichtung,
die nur sehr geringfügig zu sein scheint, in Wirklichkeit aber zu einem unerwarteten und
wichtigen Ergebnis führen, sei es, daß die Ausbeute an Ruß bekannter Sorten bedeutend erhöht wird,
oder sei es auch, daß neue Arten von Ruß, die bisher nicht bekannt waren, erzeugt werden können. Beides
ist der Fall bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
60 Ϊ 577/416
C 7401 IVa/22 f
Der Mechanismus der Rußbildung ist sehr verwickelt und noch nicht voll aufgeklärt. Es ist jedoch
bekannt, daß ein Kohlenwasserstoff unter Hitzeeinwirkung sich nicht sofort in die Bestandteile Kohlenstoff
und Wasserstoff aufteilt, sondern eine Reihe von Umwandlungen durchläuft und eine Polymerisierung
im Verfahren stattfindet. Dementsprechend ist es von großer Bedeutung, wie und wo die Hitze
den Kohlenwasserstoffen zugeführt wird.
to Allgemein gesprochen, hängt also die Teilchengröße und damit die verstärkende Wirkung des
Rußes von der Geschwindigkeit und Dauer der Dissoziationsreaktion und von der Umgebung, in der
die Reaktion abläuft, ab.
So ist es zur Steigerung der Rußqualität durch Reduktion seiner Teilchengröße oder zur Ausbeuteverbesserung
eines bekannten Rußes bestimmter Teilchengröße erforderlich, daß sich kleine Teilchen
bilden und das Wachstum verhindert wird, während nicht umgesetzter Kohlenwasserstoff in der Reak-,tionszone
verbleibt, und zwar ohne daß wesentliche Mengen des Rohmaterials verbrennen. Dies wird
durch das neue Verfahren und die neue Vorrichtung gemäß der Erfindung erreicht.
Es sind bereits verschiedene Versuche unternommen worden, um das Rohmaterial aus fremden
Quellen zu erhitzen und zu verdünnen. Ein erfolgreiches Verfahren, ist in der USA.-Patentschrift
2 419 565 beschrieben, gemäß welcher der Kohlenwasserstoff in den Reaktionsraum in Dampfform
eingespritzt wird. Auch das bereits erwähnte Verfahren der Patentanmeldung C 832 IVb/22f ist mit
Erfolg angewendet worden, wenn Ruß aus dem in flüssigem Zustand in den Ofen eingespritzten Rohmaterial
hergestellt wird. Beide Verfahren haben jedoch gewisse Grenzen hinsichtlich der Qualität und
Ausbeute des erzeugten Rußes, und die Erfindung betrifft die Herstellung gleicher oder verschiedener
Rußarten mit höheren Erzeugungsgeschwindigkeiten und Ausbeuten.
Die Erfindung betrifft sowohl die verbesserte Herstellung
neuer Rußsorten als auch die Herstellung, verschiedener Rußsorten aus flüssigen Kohlenwasserstoffen
mit besserer Ausbeute. Weiterhin lassen sich gemäß der Erfindung sowohl neue wie auch bekannte
Rußsorten mit hoher Produktionsgeschwindigkeit und hohen Ausbeuten herstellen. Auch wird gemäß
der Erfindung die erforderliche Menge an Wärme und Verdünnungsgasen auf den als flüssiger Nebel in den
. 50 Ofen eingespritzten Kohlenwasserstoff übertragen. Schließlich betrifft, die Erfindung eine neue Vorrichtung,
mit der die aufgezählten Wirkungen erzielt werden können.
Ein charakteristisches Merkmal der Erfindung betrifft einen neuen, einfachen und billigen Einheitsbrenner für Kohlenwasserstoffe, mit dem einheitliche
Bedingungen in der Ruß erzeugenden Reaktionszone erzielt werden können,
Ganz allgemein besteht das Verfahren gemäß der
Erfindung in der Einführung eines feinzerteilten Kohlenwasserstoffstrahles durch einen einzigen Injektor
in einem Rußofen. Das Injektorrohr ist zentrisch an der Endwandung des Rußofens angebracht
und erstreckt sich in der Längsachse des Ofens. Gleichzeitig wird ein Verbrennungsgas aus einer
Reihe von Öffnungen eingeführt, die das Rohr des Kohlenwasserstoffinjektors dicht umgeben und sich
vor der Stelle befinden, an der der Kohlenwasserstoff eingespritzt wird. Gleichzeitig strömt ein sauerstoff haltiges
Gas an dem Brenngas und dem Kohlenwasserstoffnebel in genügender Menge vorbei, um das
gesamte Brenngas und einen geringen Teil des Kohlenwasserstoffes zu verbrennen.
Dazu wird ein neuartiger Brenner verwendet, der gekennzeichnet ist durch ein zentrales Ölzuführungsrohr
mit einer Strahldüse am Ende und ein Gasrohr, das das Ölrohr konzentrisch umgibt, ferner Mittel
in dem Gasrohr, um das Gas in der Achsrichtung im Wärmeaustausch zum Reaktionsraum des Ofens
hin- und zurückströmen und in den Ofen so eintreten zu lassen, daß der Gasstrom den Ölsprühnebel aus
der Sprühdüse umgibt.
Es ist wichtig, daß das Brenngas in einem engbegrenzten Raum und einem genügenden Abstand
von der Sprühdüse für den Kohlenwasserstoff eingeführt wird, damit das Brenngas möglichst vollständig
verbrannt ist, bevor es den Kohlenwasserstoffstrahl erreicht. Damit vollständige Verbrennung sichergestellt
ist, wird ein Überschuß an Luft über die theoretisch erforderliche Menge eingeführt. Dadurch wird auch
eine geringe Menge des Kohlenwasserstoffs unvermeidlich mitverbrannt.
Es ist einer der Vorteile der Erfindung, daß durch den entscheidenden Abstand der Punkte für die Einführung
des Kohlenwasserstoffs, des Brenngases und der Luft die Arbeitsbedingungen in weiten Grenzen
variiert werden können, so daß sich viele verschiedene Arten von Ruß in bisher nicht erreichter Ausbeute
herstellen lassen. Da die Dissoziationsreaktion, durch die der Kohlenwasserstoff in Ruß umgewandelt wird,
in der Hauptsache durch die Wärmeübertragung von den Verbrennungsprodukten des Heizgases bedingt
ist und da das Sauerstoff enthaltende Gas Luft oder mit Abgasen oder anderen inerten Gasen verdünnter
Sauerstoff ist, steht eine genügende Menge heißer Verdünnungsgase zur Verfügung, um mit dem Kohlenwasserstoff
vermischt zu werden und das Anwachsen der Ruß teilchen zu verhindern.
Die gewünschte Atmosphäre wird durch Mischen des Brenngases und der Luft erzielt, indem das Gas
in die sich verhältnismäßig langsam bewegende Luftmasse in einem beträchtlichen Abstand vom Injektor
für den Kohlenwasserstoff in einem Kreis unmittelbar um das Injektionsrohr eingeblasen wird. Dadurch
wird eine turbulente und sehr heiße Masse von Verbrennungsprodukten erzeugt, die hinter dem zerstäubten
Kohlenwasserstoff herströmen, so daß eine Wärmeübertragung maximaler Wirksamkeit und
gleichzeitig eine Verdünnung erfolgt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich vorzugsweise für schwere Öle und Teere, die nachstehend
kurz als »Rückstandsöle« bezeichnet werden.
Solche Rückstandsöle werden bei den verschiedensten Destillationen und Krackungen von Kohlenwasserstoffen
erhalten, ebenso wie bei der destruktiven Destillation von Kohlen. Sie sind dadurch gekenn-'
577/« 6
C 7401 IVa/22 f
zeichnet, daß sie sich unter Atmosphärendruck nicht vollständig verdampfen lassen, und einige werden zu
Kohlenstoff gekrackt, schon bevor 50% verdampft sind. Es werden beispielsweise Öle mit einem Verhältnis
von Wasserstoff zu Kohlenstoff von etwa 0,75 bis 1,25 und einem mittleren Molekulargewicht
von etwa 225 bis 550 verwendet. Derartige Öle haben ein spezifisches Gewicht (20°/4°) von mindestens 0,99,
eine Viskosität bei 990 von im äußersten Falle i,2° Engler und einen Verkokungsrückstand nach Conrads ο η von mindestens 1,5.
Typische Rückstandsöle, die gemäß der Erfindung verarbeitet werden können, sind in Tabelle I aufgezählt.
Probe | Ausgangs material |
Verhältnis von H/C |
Mittleres Molekular gewicht . |
Spezifisches Gewicht (2Ο°/4°) |
Verkokungs rückstand nach Conradson |
Viskosität bei 99° in ° Engler |
I II III IV V VI VII VIII |
Petroleum Petroleum Petroleum Petroleum Kohlenteer . .'. Petroleum Kohlenteer Petroleum |
1,08 I,I I,l6 1,05 1,09 I,O8 0,79 1.15 |
39I.O 310,5 250,0 440,0 277,0 314,0 399.0 227,0 |
1,067 1,077 0,996 i,oo4 1,042 1.057 i,i68 1,047 |
17.0% 17.4% 5.o% 20,0% 2,0% i5.3°/o 24,0% 4.0% |
3.1 3,9 1,2 .9.6 1,2 2,5 3.2 1.4 |
Die verschiedenen charakteristischen Merkmale der Erfindung werden am besten durch eine typische
Ausführungsform der neuen Vorrichtung veranschaulicht, wie sie beispielsweise ausgewählt und in den
Fig. ι bis 3 dargestellt ist, mit der das Verfahren gemäß der Erfindung vorteilhaft durchgeführt werden
kann.
Fig. ι ist eine teilweise fortgeschnittene Seitenansicht
der Vorrichtung,
Fig; 2 eine Draufsicht auf den Brenner und
Fig. 3 ein teilweiser Querschnitt durch den Brenner und zeigt den Gaskopf mit den Löchern am Umfang
und die Zerstäubungsdüse.
Der Ofen besteht aus einem langgestreckten Reaktionsraum 10, der irgendeinen üblichen, bevorzugt
zylindrischen Querschnitt aufweist. Er hat einen Stahhnantel 12, eine Schicht aus isolierenden
Mauersteinen 14 und eine Auskleidung 16 aus hochfeuerfestem Material. Am linken, d. h. am Einlaßende
ist der Reaktionsraum bei 18 konisch zu einem Hals 20 von geringerem Durchmesser verjüngt, der
die einzige Zufuhrstelle zum Ofen ist. Der konische Absatz 18 ist wichtig, da er etwa dem Sprühkegel des
zerstäubten Öles entspricht und dadurch die Wärmeübertragung auf das zerstäubte Öl erleichtert wird.
Ein Brennerrohr 22 ist zentrisch in dem Hals 20 angebracht und erstreckt sich wenigstens bis zu dem
konischen Teil 18 in den Ofen.
Der Reaktionsraum 10 ist auf der dem Brenner gegenüberliegenden Seite offen. Das offene Ende geht
in einen üblichen Rauchgaskanal 24 über, durch den die gasförmigen Verbfennungsprodukte und mitgeführter
Ruß zu den Abscheidern und dann zum . Schornstein gehen.
Der Mehrfachbrenner gemäß der Erfindung, durch den das Kohlenwasserstofföl und das Brenngas in den
Ofen eingeführt werden, ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Der Brenner besteht aus einem zentralen
Ölrohr 21, das über einen Teil seiner Länge von dem größeren Gasrohr 22 und einer Verlängerung 23 mit
einer gasdichten Kappe 25 am Brennerende umgeben ist. Ein verhältnismäßig kurzes Rohr 26 ist konzentrisch
in etwa gleichem Abstand zwischen der Gasrohrverlängerung 23 und dem Ölrohr 21 angeordnet und
an der dem Reaktionsraum abgewandten Seite bei 28 gasdicht in das Rohr 22 eingeschraubt. Dieses mittlere
Rohr 26 ist so angeordnet, daß es an der dem Reaktionsraum zugewendeten Seite offen ist. Dadurch
streicht der Gasstrom zunächst über die Außenseite des Ölrohres 21 und strömt dann zurück an der Innenseite
der Verlängerung 23.
Das Rohr 22 und seine Verlängerung 23 sind durch den Gäskopf 30 verbunden, der mit einer Mehrzahl
von Öffnungen 32 in gleichen Abständen voneinander rund um seine Peripherie versehen ist. Dieser Gaskopf
30 kann eine gewöhnliche Manschette sein oder ein Stück Rohr oder ein anderes Element. Das Gasrohr
21 ist an dem dem Reaktionsraum zugewandten Ende mit einem langen Nippel 34 versehen,.der innen
in das Gasrohr eingeschraubt ist und am anderen die. aufgeschraubte Kappe 25 trägt. An der Ausflußdüse
ist das Rohr 34 mit einem verengernden Ring 36 versehen.
Der Brenner ist also sehr einfach aufgebaut und kann zur Reinigung oder zum Austausch von Normteilen
oder auch anderer Größe und Form leicht auseinandergenommen und wieder zusammengesetzt
werden.
Im Rahmen der Erfindung kann die Konstruktion des Brenners modifiziert werden. Beispielsweise kann
das Rohr 22 in einer Länge durchgehen und mit Gasöffnungen versehen sein, so daß der Gaskopf 28 ·
fortfällt. Auch das Gasrohr 21 kann aus einer Länge bestehen, so daß dann die Verlängerung durch den
Nippel 34 überflüssig wird. Am Ende des Ölrohres 21 kann auch eine Zerstäubungsdüse mit einem Konus
im Zufluß angebracht sein.
Die Anzahl und Größe der Löcher 32 wird vorzugsweise durch die gewünschten Verbrennungsbedingungen
bestimmt. Ganz allgemein ist es vorteilhaft, so
609 577/416
C 7401 IVa/22 f
viele Öffnungen als möglich . mit größtmöglichem Durchmesser vorzusehen. Wird jedoch extreme
Turbulenz angestrebt, so werden weniger Öffnungen von geringerem Durchmesser angebracht. In Fig. 3
sind radial nach außen gehende Öffnungen dargestellt, sie können aber auch nach vorn, nach dem Brennerende,
in einem Winkel gerichtet oder schraubenförmig ausgebildet sein, so daß die Gase eine Drehbewegung
erhalten.
Das Ölrohr 21 endet außerhalb des Ofens in einer Mischkammer 40, in der die vorzugsweise zur Erhöhung
ihrer Fluidität vorerhitzten Kohlenwasserstoffe,- die durch das Zufuhrrohr 42' durch Luft, Dampf oder
andere gasförmige Zerstäubungsmittel oder deren Mischungen, die durch Rohr 44 zugeführt werden,
angesaugt und mit diesen gemischt werden.
Die Mischkammer 40 kann irgendeine übliche Form oder Ausgestaltung aufweisen.
Das Gasrohr 22 umgibt das zentrale Ölrohr 21 nur auf einem Teil seiner ganzen Länge und endet außerhalb
des Ofens in der gasdichten Abschlußkappe 46. Der Stutzen 48 dient zur Einführung eines brennbaren
Gases in das Innere des Rohres 22.
Im Betrieb wird der Kohlenwasserstoff mit einem Gas, ζ. Β. Luft, Dampf, einem inerten oder brennbaren
Gas, in Kammer 40 vermischt und durch Rohr 21 in den Ofen 10 in Form eiries konisch geformten,
kleinste Öltröpfchen enthaltenden Nebels eingeblasen. Zu gleicher Zeit wird ,ein brennbares
Gas, ζ. B. Naturgas, Koksofengas, Wasserstoff oder feinstzerteilter flüssiger Kohlenwasserstoff, in den
Ofen durch den Gaskopf 30 eingeführt. Luft von niederem Druck (etwa 100 bis 200 mm Wassersäule)
wird durch die Leitung 52 der Kammer 50 zugeführt und tritt dann durch den Ofenhals 20 an dem Gaskopf
30 vorbei in den Ofen. Die Luftgeschwindigkeit wird in erster Linie durch die Strömungsgeschwindigkeit des Brenngases und in zweiter Linie durch die des
Kohlenwasserstoffs bestimmt. Es muß nur immer genügend Luft vorhanden sein, um das gesamte
Brenngas und einen nur geringen Teil des Öles zu verbrennen. Der Gaskopf 30 muß weit genug von der
Zerstäuberdüse entfernt sein, damit alles Gas verbrannt ist, bevor es mit dem Ölnebel in Berührung
kommt. Die heißen Verbrennungsprodukte mischen sich dann innig mit dem Ölnebel, entsprechend den
verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten, so daß die rußbildende Reaktion mit der Einführung des
Öles in die Reaktionszone augenblicklich erfolgt. Ein Luftüberschuß, soweit dieser zur Verbrennung des
Brenngases nicht benötigt wird, verbrennt naturgemäß eine geringe Menge Öl.
Der Abstand von der Ölrohrspitze bis zur Ebene durch die Öffnungen 32 kann in weiten Grenzen schwanken,
je nach den für den Ruß geforderten Eigenschaften. Er soll gewöhnlich nicht kleiner als 150 mm sein
und kann bis 560 mm betragen. Auf jeden Fall muß der Abstand groß genug sein, damit alles Gas verbrannt
ist, bevor es den Ölnebel erreicht, darf aber auch nicht zu groß sein, damit die Gase nicht wesentlieh
an Wärme verlieren, bevor sie sich mit dem Ölnebel vermischen.
Ein wichtiges Merkmal des Brenners gemäß der Erfindung besteht darin, daß das Brenngas vor der
Einführung in den Ofen durch den Gaskopf 30 zunächst hin zum Brennerkopf und dann zurück
außen entlang dem Rohr 26 fließt, denn das Verlängerungsrohr 23 würde alsbald verzundern, wenn
es der intensiven Hitze durch das verbrennende Öl ausgesetzt wäre, wenn es nicht durch das zirkulierende
Brenngas dauernd gekühlt würde. Gleichzeitig wird das Brenngas vorerhitzt und erhält höhere Wirksamkeit
durch die durch das Rohr 23 übertragene Wärme.
Versuchsergebnisse, wie sie bei der Durchführung der Erfindung erhalten wurden, sind in den folgenden
beiden Tabellen II und III wiedergegeben. Verwendet wurden Öfen von 1720 und 3245 mm Länge. Es ist zu
erkennen, daß bedeutende Ausbeuteerhöhungen durch das neue Verfahren und in dem neuen Ofen gemäß der
Erfindung erzielt werden und daß die erhöhten Ausbeuten bei Erhaltung und sogar Verbesserung der
Qualität des erhaltenen Produkts erzielt werden. In den Fällen, in denen eine Ausbeuteerhöhung nicht zu
verzeichnen ist, ist gewöhnlich eine wesentliche Qualitätsverbesserung eingetreten, wie aus dem. Abriebwiderstand
von Gummi ersichtlich ist.
. Versuch 50 |
Ausgangsöl in 1/Std. |
Brenngas in m3/Std. |
Luft in m3Xio~3/Std. |
Verbranntes Öl in °/o |
Ausbeute in g/l |
Oberfläche des Rußes*) in m2/g |
1272 | 228 | 56,3 | 1,2 | 22,6o | 520 | 57 |
956 | 144 | 82,5 | 1,1 | 14,51 | 490 | 74 |
971 | 148 | 85,0 | 1,0 | 8,24 | 550 | 54 |
55 992 | 152 | 84,8 | 1,0 | 7,73 | ,545 | 51 |
993 | 152 | 114,0 | i,3 | 7,49 | 465 | 73 |
959 | 224 | 113,0 ' | 1,4 | 6,12 | 640 | 44 |
1143 | 230 | 85,0 | !,4 | 8,85 | 415 | 69 |
60 "44 | 152 | 113,0 | i,3 | 7,94 | 463 | 71 |
"39 | 226 | 113,0 | i,4 | 7,22 | 454 | 47 |
1138 | . 225 | 113,0 | i,4 | 6,45 | 555 | 49 |
*) nach der Jodadsorptionsmethode bestimmt.
577/416
C 7401 IYaI'22 f
Versuch | Ausgangsöl in 1/Std. |
Brenngas in mVStd. |
Luft inm3Xio-3/Std. |
Verbranntes Öl |
Ausbeute in g/1 |
Oberfläche des Rußes*) in m2/g |
1377 | 264 | 84,8 | 1,1 | 6,60 | 632 | 33 |
1341 | 346 | 84,7 | 1,2 | 6,35 | 663 | 31 . |
1371 | 264 | 84,8 | 0,96 | 2,02 | ' 749 | 27 : |
1323 | ' 227 | 85,0 | 0,92 | o,97 | 658 | 30 |
5086 | 232 | 85,0 | 5,30 | 678 | 28 | |
5087 | 234 | 85,0 | 8,09 | 593 | 36 | |
5223 l | 224 | 85,2 | 8,64 | 656 | 36 | |
5205 | 226 | 85,0 | 6,30 | 545 | 33 | |
5088 | 262 | 85,0 | 11,70 | 603 | 39 | |
5243 | 227 | 85,0 | 9,20 | 670 | 39 | |
' 5244 | 227 | 85,0 | 9-15 | 634 | 37 |
*) nach der Jodadsorptionsmethode bestimmt.
Versuch | Ofenabmessungen Länge und Durchmesser in mm |
Lochzahl und . -durchmesser im Gaskopf in mm |
Vergleichs probe |
Ausbeute erhöhung gegenüber der Vergleichs probe in g/l |
Eigenschafte Gummi in °/0 pr Abrieb |
α von kaltem der Vergleichs- obe Spannung ffsoo in 7o |
1272 | 1720; 457 | 12; 3,175 | HAF | 99,5 | 102 | 125 |
956 | desgl. | desgl. | - | 69,5 | ΙΟΙ | III . |
971 | desgl. | desgl. | - | 132,0 | 92 | 109 |
992 | desgl. | desgl. | 126,0 | ΙΟΙ | 113 | |
993 | desgl. | desgl. | - | 45,5 | 113 | ZI4 |
959 | desgl. | desgl. | - | 222,0 | 78 | 112 |
II43 | 3245; 457 | 24; 3,175 | HAF | -4,8 | 112 | 97 |
II44 | desgl. | desgl. | - | 44,3 | io6 | 94 |
II39 | desgl. | desgl. | - | i55,o | 9.8 | 95 |
II38 | desgl. | desgl. | - | i35,o | 96 | 90 |
. 1377 .- | 3245; 686 | 12; 3,175 | FEF | 123,0 | 97 | 116 |
I34I | desgl. | desgl. | - | i55,o | 92 | 103 |
I37I | desgl. | desgl. | - | 240,0 | 93 | 106 |
1323 | desgl. | desgl. | - | 150,0 | 105 | 114 |
5086 | 3245; 686 | 12; 3,175 | FEF | 169,0 | 93 | 116 |
5087 | desgl. | desgl. | - | 84,0 | 106 | 117 |
5223 | desgl. | desgl. | - | 147,0 | ΙΟΙ | 119 |
5205 | desgl. | desgl. | - | 36,0 | 103 | 114 |
5088 | desgl. | desgl. | - | 92,3 | 104 | 108 |
5243 | desgl. | desgl. | - | 162,0 | io6 | 118 |
5244 | desgl. | desgl. | 125,0 | 103 | 113 |
Anmerkung: Die verwendeten Vergleichsproben waren ein handelsüblicher HAF- und ein handelsüblicher
FEF-Ruß, wobei es sich beim HAF-Ruß um einen »High-Abrasion-Furnace «-Ruß handelt, der
dem Kautschuk also einen besonders hohen Abriebwiderstand verleiht, während der FEF-Ruß (»Fast-Extruding-Furnace«-Ruß)
zu besonders gut spritzbaren Mischungen führt. Beide Rußsorten waren hergestellt
worden nach dem Verfahren der deutschen Patentanmeldung C 832 IVb / 22 f. Die Ausbeuten bei den
Vergleichsproben betragen 419,3 g/l Öl beim HAF- und 509,2 g/l Öl beim FEF-Verfahren.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden mit Vorrichtungen in technischem Maßstab im Mittel
120 g/l Rohmaterial (= 20 °/0) mehr Ruß als üblicherweise
erzeugt. Ist in einem Fall die Ausbeute nicht wesentlich erhöht, so sind jedoch dafür der Modulus
(σ300) und der Abriebwiderstand wesentlich verbessert.
Claims (1)
- Patentansprüche:i. Verfahren zur Herstellung von Ruß aus Kohlenwasserstoffölen, dadurch gekennzeichnet, daß in eine wärmeisolierte erhitzte Reaktionskammer ein feinzerstäubter Strahl von Kohlenwasserstofföl und gleichzeitig aus einer Mehrzahl von im Kreis um die Achse des Ölzufuhrrohres in einem Abstand von der Sprühdüse für das Öl angeordneten Öffnungen eine solche Menge eines brennbaren Gases in ein verhältnismäßig langsam609S7T/416C 7401 IVa/22 fströmendes, freien Sauerstoff enthaltendes Gas eingeführt werden, daß das Brenngas in der Reaktionskammer rund um die Öffnungen vollständig verbrennt, und danach die heißen Verbrennungsprodukte des Brenngases mit dem zerstäubten Öl vermischt werden, wobei der Hauptteil des Öls in Ruß umgewandelt wird, und anschließend der Ruß aus den die Reaktionskammer verlassenden Abgasen abgetrennt wird.ίο 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas in solchem Abstand von dem zerstäubten Öl eingeführt wird, daß sämtliches Gas mit dem Sauerstoff enthaltenden Gas reagiert hat, bevor es sich mit dem Ölnebel mischt.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Brenngas ein flüssiger Kohlenwasserstoff in dampfförmigem Zustande verwendet wird.4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas ein feinstzerteilter flüssiger Kohlenwasserstoff ist.5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas vor der Einführung in die Reaktionskammer vorerhitzt wird, indem es zunächst durch eine Leitung neben dem Ölzufuhrrohr in Richtung der Düse und dann zurück neben dem äußeren Rohr zu den Ausströmöffnungen geführt wird.6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsprodukte des Brenngases dem Ölnebel so zugeführt werden, daß sie ihn von außen umhüllen.7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bestehend aus einer leeren, langgestreckten Reaktionskammer mit parallelen Seitenwänden, einem zentrisch am einen Ende angeordneten Mehrfachbrenner, der sich in Richtung der Achse in den Ofen erstreckt und am vorderen Ende eine feine Ölnebel bildende Düse aufweist, in Abstand von der Ölsprühdüse mit ringförmig angeordneten Löchern zum Durchtritt von Strahlen gasförmigen Brennstoffs versehen ist und Mittel zur Einführung eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases in die Reaktionskammer um den Brenner und am anderen Ende der Reaktionskammer Mittel zur Ableitung der gasförmigen, rußführenden Produkte angeordnet sind.8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfachbrenner aus einer Mehrzahl konzentrisch angeordneter Rohre besteht, von denen das innere an seinem Ausflußende eine Düse trägt und außerhalb der Reaktionskammer mit einer Mischvorrichtung verbunden ist, das äußere Rohr in Höhe der Düse in einer Kappe endet und sich bis außerhalb der Reaktionskammer erstreckt, ein drittes und verhältnismäßig kurzes, am Ausflußende offenes Rohr etwa in gleichem Abstand zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr einerseits gasdicht mit der Innenwandung des äußeren Rohres verbunden ist und sich andererseits von dieser Verbindungsstelle bis kurz vor die Abschlußkappe des äußeren Rohres erstreckt, das äußere Rohr an einer von der Sprühdüse des inneren Rohres entfernten Stelle mit einem Gaskopf mit einer Mehrzahl von Öffnungen an seinem Umfang versehen ist, das äußere Rohr mit einer Quelle für einen flüssigen Brennstoff außerhalb der Brennkammer verbunden ist, Mittel vorgesehen sind für die Zufuhr des flüssigen Kohlenwasserstoffes und des Zerstäubungsgases zu der Mischkammer, ferner Mittel vorgesehen sind zur Zufuhr des die Verbrennung unterstützenden Gases in die Reaktionskammer und eine Auslaßöffnung in der Reaktionskammer gegenüber dem Brenner angeordnet ist, durch die die Reaktionsprodukte aus der Reaktionskammer abgeführt werden.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1592852C3 (de) | Vorrichtung zur RuBerzeugung | |
DE976236C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Russ | |
EP1489145B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Furnaceruss | |
DE112014001444T5 (de) | Verfahren zum Herstellen von Ruß unter Verwenden eines Extenderfluids | |
DE2507021A1 (de) | Verfahren zur herstellung von russ | |
DE1642988A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von pyrogenen Feststoffen,insbesondere von Russ,und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens | |
DE1543122B2 (de) | Verfahren zur herstellung von vorwiegend acetylen und aethylen enthaltenden ungesaettigten kohlenwasserstoffen | |
DE1189221B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Russ | |
DE2530371A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von russ | |
DE2808874C2 (de) | Vorrichtung zur Verbrennung von in einem Gasstrom mitgeführten brennbaren Stoffen bzw. zur Erwärmung von Luft | |
DE946835C (de) | Verfahren zur Herstellung von Russ | |
DE2729400A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum herstellen von russ | |
DE1592980B2 (de) | Verfahren zur herstellung von russ | |
DE974850C (de) | Brenner fuer einen Russofen | |
DE1072340B (de) | Verfahren zur herstellung von ofenruss | |
DE1225792B (de) | Verfahren zur Herstellung von Ofenruss | |
DEC0007401MA (de) | ||
DE1592853B2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Ruß | |
DE1282818B (de) | Ofen zum Erzeugen von Russ | |
DE1592938C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Ruß | |
DE1027347B (de) | Verfahren zur Herstellung von Ofenruss | |
DEC0000832MA (de) | ||
DE3111913A1 (de) | Verfahren und analge zur russherstellung | |
AT211289B (de) | Vorrichtung zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen | |
DE1592959C (de) | Verfahren zur Herstellung von Ofen ruß |