NO138452B - Fremgangsmaate for fremstilling av sot - Google Patents
Fremgangsmaate for fremstilling av sot Download PDFInfo
- Publication number
- NO138452B NO138452B NO741743A NO741743A NO138452B NO 138452 B NO138452 B NO 138452B NO 741743 A NO741743 A NO 741743A NO 741743 A NO741743 A NO 741743A NO 138452 B NO138452 B NO 138452B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- soot
- hydrocarbon
- oxygen
- hydrocarbons
- furnace
- Prior art date
Links
- 239000004071 soot Substances 0.000 title claims description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 53
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 50
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 35
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 32
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 32
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 19
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 7
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 6
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 claims description 5
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 4
- -1 polycyclic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 2
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims description 2
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 25
- 239000000047 product Substances 0.000 description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 2
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- UDHXJZHVNHGCEC-UHFFFAOYSA-N Chlorophacinone Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)C(=O)C1C(=O)C2=CC=CC=C2C1=O UDHXJZHVNHGCEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/44—Carbon
- C09C1/48—Carbon black
- C09C1/54—Acetylene black; thermal black ; Preparation thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fremstilling av sot av hoy kvalitet ut fra en blanding av et hydrokarbon og oksygen.
Elektrisk ledende sot, særlig acetylen-sot, med hoy elektrisk ledningsevne og gode adsorberende egenskaper, brukes for fremstilling av tbrrbatterier og for visse formål som f.eks. fremstilling av elektrisk ledende gummi og ledende betong.
Man kjenner til at den elektriske ledningsevne for ledende sot er forbundet med dens krystallinske egenskaper som særlig avhenger av dannelsestemperaturen for partiklene. Jo mer den krystallinske struktur for sot nærmer seg grafittens krystallinske struktur, jo bedre ledende blir den fremstilte sot. Halv-avstanden mellom karbonatomer i denne sot er mellom 3,48 og 3,52 Å.
De typer ledende sot som markedsføres fremstilles enten, ved varmedekomponering av acetylen, ut fra blandinger av hydrokarboner og acetylen, ved varmenedbrytning av et hydrokarbon eller en blanding av hydrokarboner.
Ifblge den fremgangsmåten som er beskrevet i fransk patent nr. 941.596 fremstilles acetylen-sot ved dekomponering av en endotermisk gass, fortrinnsvis ut fra acetylen. De kjente typer acetylen-sot, som hittil hovedsakelig er fremstilt ved varmedekomponering av acetylen, skiller seg fra andre ledende sottyper ved et ekstremt hoyt innhold av karbon, på over 99%, mens andre typer sot har et karboninnhold under 98%. Partiklene ifolge oppfinnelsen tilsvarer acetylen-sot fordi produktet som skal omtales noyere senere har et karboninnhold av samme størrelsesorden som acetylen-sot.
I henhold til fremgangsmåten beskrevet i fransk patent nr. 1.462.071 fremstilles en ledende sot ut fra en blanding av hydrokarboner og acetylen. Man fremstiller forst en masse av sot ved partiell forbrenning og varme-dekomponering av utgangs-hydrokarbonene i.en hoved-omsetningssone i ovnen og innforer derpå i den dannede aerosol av varm sot "tilleggsmengder av acetylen". Aerosol-temperaturen må være tilstrekkelig hoy til å sette igang dekomponering av acetylen. Det vil være klart at det dannede mellomprodukt ikke er et sotprodukt som oppfyller de stilte krav til elektrisk ledningsevne og at acetylentilfSrselen skal forbedre denne ledningsevne.
En annen fremgangsmåte består i å varme-dekomponere en blanding av gassformig acetylen og ett eller flere benzen-brennstoffer. Blandingens mengdeforhold er slik at man får en eksoterm dekomponering (se fransk patent nr. 1.021.995).
Alle de hittil kjente fremgangsmåter for fremstilling av ledende sot består generelt av en varme-dekomponering enten av acetylen eller av en blanding av hydrokarboner og acetylen. Disse ledende sottyper er relativt kostbare på grunn av at man som utgangsstoff bruker acetylen. Gjennom-føring av metodene har blant annet den ulempe at behandling av acetylen er relativt farlig.
IfSlge den fremgangsmåten som er beskrevet i fransk patent nr. 1.333-100 fremstilles sot ved termisk dekomponering av et hydrokarbon eller en blanding av gassformige hydrokarboner eller fordampede hydrokarboner. Fremgangsmåten omfatter to hovedtrinn, nemlig: 1) forbrenning i nærvær av forvarmet luft av et brennstoff som selv er forvarmet, for å oppnå den nodvendige varmemengde for dekomponering av den fraksjon av hydrokarbonene som brukes for fremstilling av sotproduktet, 2) dekomponering under dannelse av sot. Forbrenningen finner sted under et trykk på noen atmosfærer og en temperatur på ca. 1800°C, den produserte varmeenergi brukes til dekomponering av et hydrokarbon eller en blanding av hydrokarbon pluss forvarmet C02, hvilket hydrokarbon innsprby-tes i gassen fra forbrenningen, idet denne dekomponeringsfase bor finne sted i henhold til denne fremgangsmåten ved en temperatur mellom 1000 og 1500°C, slik at sot dannes ved denne temperatur. Som egnede hydrokarboner til denne prosessen nevnes særlig metan.
Man har nå funnet at man ved forbrenning av et forvarmet hydrokarbon med eksotermisk nedbrytning eller spalt-ing får et sotprodukt med hoy elektrisk ledningsevne hvis dannelsestemperaturen for sotproduktet er minst 1700°C. Under denne temperatur har den fremstilte sot ikke lenger hoy nok elektrisk ledningsevne.
For gjennomforing av en jevn forbrenning av hydrokarbonet må det opereres i gassfase slik at hydrokarbonet altså forvarmes til en tilstrekkelig hoy temperatur over den kritiske temperatur. Videre vil adsorbsjonsegenskapene for den dannede sot forbedres hvis hydrokarbonet forvarmes til en temperatur som liggér så nær som mulig opp til stabilitets-temperaturen. Det anvendte oksygen kan forvarmes eller ikke.
Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for fremstilling av en elektrisk ledende sot fra hydrokarboner,
og med egenskaper sammenlignbare med de til acetylensot, og fremgangsmåten karakteriseres ved at den omfatter i gassfase og i nærvær av oksygen å gjennomfore forbrenning av minst ett hydrokarbon valgt blant etyleniske hydrokarboner, aromatiske hydrokarboner, umettede monocykliske eller polycykliske hydrokarboner, oppvarmet til en temperatur godt over den kritiske temperatur, idet temperaturen for dannelsen av sotproduktet minst er 1700°C, og at man deretter oppsamler det således dannede produkt.
Oppfinnelsen angår også en innretning for gjennom-føring av denne fremgangsmåte og denne innretnings karakteristiske trekk fremgår av det folgende og av de ledsagende krav.
Man kan sammenligne denne dannelsestemperatur med den teoretiske temperatur T som den termodynamiske likevekt ved oksydasjon av et. hydrokarbon med generell formel Cr|H?m forer til, i henhold til reaksjon (l)
hvor energibalansen for denne reaksjon gis av ligningen (2).
hvor
<AH jcnH2^j = indre dannelses energi for hydrokarbonet ved 25°C,
kcal/mol.
^h[coJ = indre dannelse sener gi for karbonoksyd ved 25°C,
kc.al/mol.
^C?nH2m| = forvarminSsenergien f°r hydrokarbonet, kcal/mol. QR[o£| = forvarmingsenergien for oksygen, kcal/mol.
VPR C r = den totale varme som reaksjonsproduktene med-
'- 1 forer ved 298°K (25°C) ved T°K,kcal.
x = oksygennivå.
Denne ligning gjor det mulig på forhånd å bestemme om et bestemt hydrokarbon kan gi en type acetylen-sot. I praksis vil forbrenning av et bestemt forvarmet hydrokarbon ved en viss temperatur fore til dannelse av acetylen-sot hvis en temperatur på 1900°C (T=2173°K) er en losning av den oven-stående ligning for en egnet verdi av x (x kan ligge mellom 0 og <n>/2). Hvis hydrokarbonet f.eks. er metan, er ligningen for del-forbrenningen fblgende:
Hvis metan forvarmes til 600°C, kan ligning (2) skrives:
hvor T er temperaturen i °K og x betegner oksygennivået (oksy-genforbruket) .
Denne ligning gir ingen losning hvor T er >2173 K (1900°C) for 0<x£l, slik at man a priori kan si at metan ikke kan brukes til fremstilling av acetylen-sot. Man vil være klar over at metan er en forbindelse med endotermisk dissosi-asjon.. For benzen er forbrenningsligningen fblgende: Hvis benzen forvarmes til 450°C, vil energiligningen (2) kunne skrives:
hvor x og T har samme betydning som ovenfor beskrevet.
Den grafiske losning av denne ligning er vist i fig.
1 hvor det som ordinat er oppsatt temperaturen i °C og som abscisse oksygennivået x» som viser at man for x) o, 58 får
en temperatur over 1900°C. Man kan altså fremstille acetylen-sot ut fra benzen. For etylen har man fblgende ligning:
og energibalansen kan skrives:
Man får en temperatur over 1900°C for x=0,86.
Gjennom disse formler kan man altså på den ene side finne om et hvilket som helst hydrokarbon kan benyttes ved -fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen og på den annen side det oksygennivå (oksygenforbruk) som må komme til-anvendelse for å oppnå en dannelsestemperatur for sot på minst lik 1700°C, helst over 1900°C.
Bestemmelsen av dannelsestemperaturen for sotproduktet avhenger til en viss grad av den apparatur som benyttes for utfbrelse av metoden. For hver blanding av hydrokarbon-oksygen gir den termodynamiske likevekt en teoretisk temperatur som er lbsningen av den generelle ligning som er beskrevet ovenfor. I de fleste tilfelle bor denne teoretiske temperatur være minst lik 1900°C, men dannelsestemperaturen for sot som reelt oppnås i apparatet er lavere. En apparatur som således opererer med en forbedret konsentrasjon av varmestrbmmen og nedsatte varmetap kan med samme blanding hydrokarbon-oksygen arbeide ved reelle temperaturer som ligger hoyere og således levere en acetylen-sot som oppfyller oppfinnelsens krav for en blanding av hydrokarbon-oksygen som gir en teoretisk temperatur i henhold til den teoretiske ligning på mindre enn 1900°C. Ifolge oppfinnelsen skal denne teoretiske temperatur minst
være lik 1700°C.
Generelt vil de hydrokarboner som kan brukes ifolge oppfinnelsen ha minst en etylenisk binding, f.eks. som i etylen, aromatiske hydrokarboner, blant annet benzen, toluen, xylen, cykliske hydrokarboner og polycykliske, umettede hydrokarboner., samt blandinger av disse. Mettede alifatiske hydrokarboner er ikke egnet idet de gjennomgår endotermisk spalt-ning. Man benytter med fordel i henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte etylen eller benzen.
Man bruker med fordel som polycykliske, umettede hydrokarboner jordolje-destillater som er meget rike på polycykliske umettede hydrokarboner. De typer jordolje-destillater som er rike på polycykliske hydrokarboner av umettet karakter, som egner seg for oppfinnelsen, inneholder ca. 88
til 9h% karbon, ca. 10 til h% hydrogen, hvor resten består av oksygen og/eller svovel, og disse destillater karakteriseres forbvrig av et kokeområde (AFNOR) på ca. 250 til 400°C. Disse oljedestillater brukes i henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte med fordel i dampfase.
Apparaturen for utforelse av oppfinnelsens fremgangsmåte består av en vertikal forbrenningsovn, organer for inn-foring av oksygen i en sone umiddelbart i nærheten av inn-fbringsområdet for hydrokarbon, organer som fremkaller et undertrykk inne i ovnen, og hvor den dannede sot utvinnes i ovnens nedre del. Apparaturen er vist på fig. 2, svært skjematisk, og hvor: 1 betegner den vertikale forbrenningsovn,
2 betegner organene for innfbring av hydrokarbon og oksygen,
3 viser organer for fremskaffelse av undertrykk.
Organene for innfbring av hydrokarbon og oksygen består av en brenner som er gjengitt i tverrsnitt på fig. 3, brenneren består av en aksial dyse 18 gjennom hvilken hydrokarbonet innfores, omgitt av en ringformet sone 19 for innfor-ing av oksygen. Brenneren er forlenget til det indre av ovnen via en aksial sone av begrenset lengde og mindre diameter enn ovnen, volumet på denne sone er slik avpasset at reaktantenes oppholdstid, målt ved forutgående prover, er mindre enn dannel-sesterskeien for sotproduktet.
Dysen består av en indre sylindrisk kanal 20 og en utvendig flate 21 som avsluttes i et konisk parti 22 og hvor den ringformede sylindriske sone 19 som omgir dysen også avsluttes i et konisk parti 23, hvilket koniske parti går over i nevnte aksiale sone som igjen kan deles i to: et forste konisk parti 24 og et andre sylindrisk avsluttende parti 25.
Apparaturen omfatter videre varmevekslere 4 og 5 for hydrokarbon og oksygen, et riveanlegg 6 og separasjonssyklon-er 7.
For gjennomforing av forbrenningen av hydrokarbon i henhold til oppfinnelsen benyttes den apparatur som er beskrevet på fig. 2. Man innforer hydrokarbonet gjennom den sylindriske kanal 20 til brenneren 2 gjennom ledningen 10 etter forvarming i forvarmeren 4 til en temperatur som ligger så nær som mulig opp til grensen for termisk stabilitet for hydrokarbonet, denne temperatur måles ved 12. Oksygen innfores gjennom ledningen 11 i ringsonen 19 i brenneren 2 etter eventuell forvarming i forvarmeren 5, og temperaturen på det innforte oksygen måles ved 13- Ledningene 8 og 9 er tilfor-selsledninger, respektivt, til forvarmerene 4 og 5. Det fore-går en ufullstendig forbrenning i den vertikale ovn 1 hvor veggene er beskyttet med en dobbelt kappe 14 som forer kjole-vann, mot de hoye temperaturer som hersker i ovnen. Rivean-legget 6 som roterer med stor hastighet river opp de agglome-rater av sot som eventuelt dannes og transporterer dem ut av ovnens bunn. Undertrykket i nedre del av ovnen skapes av viften 3, dette undertrykk er nodvendig for å unngå at brenneren tilstoppes og for transport av den dannede aerosol til syklonanlegget 7 som skiller soten fra cracking-gassen. Nevnte aerosol avkjbles ved naturlig konveksjon i kretsen 17. Man måler også temperaturen ved 1'6. Etter separasjonen sendes den produserte sot til trakten 15.
Volumet i den aksiale sone som forlenger brenneren bor som ovenfor angitt være slik avpasset at gassens oppholdstid er mindre enn dannelsesterskelen for sotproduktet. Denne tiden bestemmes ved forutgående prover. Ved disse forutgående forsok fores den bestemte gassblanding gjennom et kvartsror
som etterhvert oppvarmes til de forskjellige temperaturer, og man noterer for hver temperatur det oyeblikk hvor man forst oppdager dannelse av sot. Man har på denne måten målt at oppholdstiden ved 500°C, for en blanding som på vektbasis inneholder 42% oksygen og 58% benzen bor være mindre enn 0,1 sekund.
Innforingshastighetene for hydrokarbon og oksygen bestemmes ut fra brennerdimensjonen og oppholdstiden.
Det er kjent at acetylen kan produseres industrielt ved forbrenning av hydrokarboner fulgt av en herding (brå-kjoling) som gjor det mulig å unngå dannelsen av sot. De spesielle betingelser som benyttes ifolge foreliggende opp-finnelse gir ikke opphav til dannelse av acetylen, det vil tvert imot dannes sot.
Den elektriske ledningsevne og adsorbsjonsegenskapene for sot fremstilt ifolge oppfinnelsen kan bestemmes ifolge forsok som beskrives i det folgende.
Man vet at ledningsevnen for et legeme er omvendt proporsjonal med den elektriske motstandsevne. Man måler den spesifikke motstandsevne på folgende måte: Man anbringer en prove sot i et sylindrisk, ikke-ledende ror som i nedre del er forsynt med en metallpropp som utgjor elektroden. Over sotpartiet anbringes et metallstempel hvis ene ende danner den andre elektroden. På stemplet settes tilstrekkelig vekt til at man får et trykk på 6,3 atmosfærer. På sylinderen fylles en slik mengde sot at den står i en hoyde på 1,5 cm i roret. De to elektroder forbindes med en ¥heat-stone-bro. Den spesifikke motstandsevne J~ uttrykt i ohm/cm beregnes ut fra formelen = R. S
hvor
R er motstanden gjennom sotkolonnen i ohm
2
S er kolonnens tverrsnitt i cm
^ er kolonnens lengde i cm.
Sotproduktet ifrilge oppfinnelsen har en elektrisk motstandsevne mellom 0,4 og 0,7 ohm/cm. De karakteristiske data vedrorende adsorbsjonsegenskapene måles vanligvis for denne sot ved en prove som går ut på å: - veie 5 g sot som på forhånd er siktet gjennom maskeåpninger på 0,074 mm, - fukte sot med vann inneholdende 3% aceton, -. filtrere denne sotgrbt gjennom en Buchner-trakt under vakuum på 200 mm vanntrykk, tbrke den dannede filter-kake i 20 minutter, - måle den adsorberte vekt av acetonholdig vann opp-tatt av 5 g sot.
Den adsorberte vannmengde kalles "filterindeksen"
og karakteriserer adsorbsjonsegenskapene for den fremstilte sot.
Filterindeksen for sot fremstilt i henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte er minst 80, markedsførte typer av sot har en filterindeks på omkring 60. Sot ifolge oppfinnelsen har altså adsorbsjonsegenskaper som er vesentlig bedre enn kjente typer sot.
Man kan også uttrykke adsorbsjonsegenskapene for
sot ved å måle deres spesifikke overflate. Den spesifikke overflate for sot av kjent type er omkring 55 til 70 m /g, samme storrelse for produktet ifolge oppfinnelsen er 85 til 115 m /g. Innholdet av karbon i oppfinnelsens sotprodukt er ca. 99,8%, hydrogeninnholdet og oksygeninnholdet er meget lavt, f.eks. er innholdet av Hp Pa omkring 0,05%.
Den meget korte dannelsestid for sotproduktet ute-lukker dannelse av C-C0-bindinger som vil nedsette den elektriske ledningsevne, den dannede sot har en lineær krystallinsk form.
Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen kan blant annet gjore det mulig å fremstille sot som er mer finkornet enn de kjente produkter, partikkelstbrrelsen på produkter ifolge oppfinnelsen ligger mellom 150 og 200 Å, mens de kjente produkter har en storrelse på 250 til 300 Å.
Oppfinnelsen skal illustreres mer detaljert ved hjelp av de fblgende, ikke begrensende eksempler.
Eksempel 1
I dette eksempel utfores en forbrenning med forvarmet benzen i apparatur som skjematisk er vist på fig. 2, hvor ovnen er forsynt med en brenner av typen som er vist på fig. 3. Benzenet forvarmes til 470°C i forvarmeren 4 og innfores i den innvendige kanal 20 i brenneren .2 i en mengde på 100 kg/time. Derpå innfores etterhvert okende mengder ikke-forvarmet oksygen i den ringformede sone 19 i brenneren, opp til en mengde på 50 Nm^/time. Temperaturen som måles ved 16 stabiliseres på 350°C. Undertrykket som skapes i ovnen 1 ved hjelp av viften 3 er 200 mm vannsoyle.
Etter 2 timers drift har man produsert 77 kg sot med et benzenforbruk på 200 kg, dvs. 2,6 kg benzen pr. kg sot.
Den spesifikke motstandsevne og filterindeksen for sotproduktet er oppfort i tabell 1. I tabellen har man også angitt analyseverdiene for det aktuelle produkt sammenlignet med markedsført kjent sot.
Eksempel 2
Man benytter samme apparatur som i eksempel 1, og innforer 100 kg/time benzen forvarmet til 470°C og 47 Nm^/time oksygen forvarmet til 320°C. Temperaturen ved 16 stabiliseres på 320°C.
Man får 90 kg sot med 215 kg benzen, dvs. 2,4 kg benzen pr. kg sot produsert.
Eksempel 5
Man benytter samme apparatur som i foregående eksempler og innforer 70 kg/time etylen forvarmet til 400°C, og 41 Nm "Z /time oksygen forvarmet til 320 QC. Temperaturen ved 16 stabiliseres på 400°C.
Man får 25 kg sot for 110 kg etylen, svarende til et forbruk på 4,4 kg etylen pr. 1 kg sot.
Filterindeksen og den spesifikke motstandsevne er oppfort i tabell 1:
Resultatene som fremgår av tabell 1 viser at sotproduktet ifolge oppfinnelsen har en spesifikk motstandsevne av størrelsesorden som de kjente sottyper i handelen, men har en filterindeks som er minst 15 enheter bedre.
Claims (8)
1. Fremgangsmåte for fremstilling av en elektrisk ledende sot fra hydrokarboner, og med egenskaper sammenlignbare med de til acetylensot, karakterisert ved at den omfatter i gassfase og i nærvær av oksygen å gjennomføre forbrenning av minst ett hydrokarbon valgt blant etyleniske hydrokarboner, aromatiske hydrokarboner, umettede monocykliske eller polycykliske hydrokarboner, oppvarmet til en temperatur godt over den kritiske temperatur, idet temperaturen for dannelsen av sotproduktet minst er 1700°C, og at man deretter oppsamler det således dannede produkt.
2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at oksygenet forvarmes.
3- Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som hydrokarbon anvendes etylen, benzen, toluen eller xylen.
4. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved at det som polycyklisk, umettet hydrokarbon anvendes en jordoljefraksjon rik på polycykliske, umettede hydrokarboner, inneholdende 88 - 9k% karbon, 10 - h% hydrogen og resten oksygen og/eller svovel, hvilken oljefraksjon har et kokepunkt på mellom 250 og 400°C, og at hydrokarbonet benyttes i dampfase.
5. Innretning for gjennomføring av fremgangsmåten ifolge krav 1, omfattende en vertikal forbrenningsovn, midler for inn-føring av et hydrokarbon i den ovre del av ovnen, midler for innfbring av oksygen i en sone umiddelbart i nærheten av inn-foringsstedet for hydrokarbon, midler for oppriving av agglo-merater av sot som eventuelt danner seg nær brenneren, midler for å skape et undertrykk i ovnens nedre del, hvorved sotproduktet som dannes oppsamles i den nedre del av ovnen, karakterisert ved at nevnte organer for innfbring av hydrokarbon og oksygen består av en brenner (2) forsynt med en aksial dyse (18) gjennom hvilken hydrokarbonet innfores, omgitt av en ringformet sone (19) hvorigjennom man innforer oksygen.
6. Innretning som angitt i krav 5, karakterisert ved at brenneren (2) er forlenget inne i ovnen (l) ved en aksial sone med begrenset lengde og med mindre diameter enn ovnens diameter, og at denne sonens volum er avpasset slik at oppholdstiden for reaktantene er mindre enn dannelsesterskelen for sotproduktet.
7. Innretning som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert ved at den aksiale dyse omfatter en inn-vendig sylindrisk kanal (20) og at utsiden (21) avsluttes i et konisk parti (22), hvilket koniske parti er forbundet med en aksial sone som er delt i to partier, nemlig en fbrste konisk del (24) og et andre avsluttende sylindrisk parti (25).
8. Innretning som angitt i et hvilket som helst av kravene 5-7, karakterisert ved at den dess-uten omfatter forvarmere for hydrokarbon og oksygen, et opp-rivingsanlegg for sot og skillesykloner.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7317581A FR2229744B1 (no) | 1973-05-15 | 1973-05-15 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO741743L NO741743L (no) | 1974-11-18 |
| NO138452B true NO138452B (no) | 1978-05-29 |
| NO138452C NO138452C (no) | 1978-09-20 |
Family
ID=9119365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO741743A NO138452C (no) | 1973-05-15 | 1974-05-14 | Fremgangsmaate for fremstilling av sot |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4013759A (no) |
| JP (1) | JPS547516B2 (no) |
| BE (1) | BE814044A (no) |
| BR (1) | BR7403775D0 (no) |
| CA (1) | CA1034740A (no) |
| DD (1) | DD111923A5 (no) |
| DE (1) | DE2420893C2 (no) |
| ES (2) | ES426083A1 (no) |
| FR (1) | FR2229744B1 (no) |
| GB (1) | GB1473516A (no) |
| IN (1) | IN142424B (no) |
| IT (1) | IT1015971B (no) |
| NL (1) | NL182229C (no) |
| NO (1) | NO138452C (no) |
| PL (1) | PL90560B1 (no) |
| RO (1) | RO71608A (no) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2383215A1 (fr) * | 1977-03-09 | 1978-10-06 | Ugine Kuhlmann | Noir d'acetylene a haute conductibilite electrique et a haut pouvoir absorbant |
| US4351815A (en) * | 1979-06-11 | 1982-09-28 | Columbian Chemicals Company | Battery carbon black |
| JPS5938993B2 (ja) * | 1980-03-11 | 1984-09-20 | 電気化学工業株式会社 | カ−ボンブラックの製造装置 |
| US4452771A (en) * | 1982-09-29 | 1984-06-05 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Carbon particles |
| US4863814A (en) * | 1986-03-27 | 1989-09-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Electrode and a battery with the same |
| US5352289A (en) | 1992-12-18 | 1994-10-04 | Cabot Corporation | Low ash carbon blacks |
| US20040013599A1 (en) * | 2002-07-19 | 2004-01-22 | Sandeep Bhatt | Carbon blacks and uses thereof |
| CN109370268A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-02-22 | 中昊黑元化工研究设计院有限公司 | 混气扩大乙炔炭黑单线产能的生产工艺 |
| WO2022118924A1 (ja) * | 2020-12-04 | 2022-06-09 | デンカ株式会社 | カーボンブラック、スラリー及びリチウムイオン二次電池 |
| CN114381145B (zh) * | 2021-12-15 | 2022-12-20 | 焦作市和兴化学工业有限公司 | 一种低粘度乙炔炭黑的制备方法 |
| WO2024061577A1 (en) | 2022-09-23 | 2024-03-28 | Orion Engineered Carbons Ip Gmbh & Co. Kg | High structure acetylene black, process for its production, and compositions and uses thereof |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1279315A (en) * | 1918-03-06 | 1918-09-17 | John Foerst | Hydrocarbon-burner. |
| US1738716A (en) * | 1921-01-05 | 1929-12-10 | Monroe Louisiana Carbon Compan | Method and apparatus for producing carbon black |
| US2121463A (en) * | 1923-08-13 | 1938-06-21 | Canadian Electro Prod Co | Making carbon black |
| US1758152A (en) * | 1924-03-10 | 1930-05-13 | Delano Land Company | Process of producing alpha finely-divided carbon |
| US1902797A (en) * | 1927-09-10 | 1933-03-21 | Gen Atlas Chemical Company | Carbon black process and apparatus |
| AT149666B (de) * | 1935-05-17 | 1937-05-25 | Ig Farbenindustrie Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Ruß. |
| US2492481A (en) * | 1944-04-12 | 1949-12-27 | Shawinigan Chem Ltd | Apparatus for making carbon black |
| US2623811A (en) * | 1949-11-16 | 1952-12-30 | Huber Corp J M | Process for producing carbon black and valuable by-product gases |
| US2690960A (en) * | 1951-05-09 | 1954-10-05 | Cabot Godfrey L Inc | Detonation process of making carbon black |
| US2800394A (en) * | 1955-04-11 | 1957-07-23 | Phillips Petroleum Co | Method of and apparatus for controlling carbon black furnaces |
| US2914418A (en) * | 1956-03-02 | 1959-11-24 | Texaco Inc | Manufacture of carbon black from liquid hydrocarbons |
| FR1333100A (fr) * | 1962-09-11 | 1963-07-19 | Procédé de fabrication de noir de carbone | |
| US3371997A (en) * | 1964-12-30 | 1968-03-05 | Cabot Corp | Process for making high structure conductive carbon black |
| US3397961A (en) * | 1965-05-06 | 1968-08-20 | Cabot Corp | Carbon black process |
| US3443901A (en) * | 1966-06-27 | 1969-05-13 | Cabot Corp | High velocity process for making carbon black |
| JPS4332213Y1 (no) * | 1968-06-11 | 1968-12-27 |
-
1973
- 1973-05-15 FR FR7317581A patent/FR2229744B1/fr not_active Expired
-
1974
- 1974-04-22 BE BE143491A patent/BE814044A/xx not_active IP Right Cessation
- 1974-04-30 DE DE2420893A patent/DE2420893C2/de not_active Expired
- 1974-05-02 IN IN992/CAL/1974A patent/IN142424B/en unknown
- 1974-05-03 GB GB1953574A patent/GB1473516A/en not_active Expired
- 1974-05-08 ES ES426083A patent/ES426083A1/es not_active Expired
- 1974-05-09 BR BR3775/74A patent/BR7403775D0/pt unknown
- 1974-05-10 IT IT50936/74A patent/IT1015971B/it active
- 1974-05-10 RO RO7478729A patent/RO71608A/ro unknown
- 1974-05-13 JP JP5235674A patent/JPS547516B2/ja not_active Expired
- 1974-05-13 DD DD178465A patent/DD111923A5/xx unknown
- 1974-05-13 PL PL1974171039A patent/PL90560B1/pl unknown
- 1974-05-14 NO NO741743A patent/NO138452C/no unknown
- 1974-05-14 CA CA199,856A patent/CA1034740A/en not_active Expired
- 1974-05-14 NL NLAANVRAGE7406472,A patent/NL182229C/xx not_active IP Right Cessation
- 1974-05-15 US US05/470,279 patent/US4013759A/en not_active Expired - Lifetime
- 1974-10-22 ES ES431236A patent/ES431236A1/es not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2420893A1 (de) | 1974-12-05 |
| ES426083A1 (es) | 1976-07-01 |
| NO741743L (no) | 1974-11-18 |
| BE814044A (fr) | 1974-10-22 |
| BR7403775D0 (pt) | 1974-12-03 |
| IT1015971B (it) | 1977-05-20 |
| IN142424B (no) | 1977-07-09 |
| NL7406472A (no) | 1974-11-19 |
| NL182229B (nl) | 1987-09-01 |
| DD111923A5 (no) | 1975-03-12 |
| US4013759A (en) | 1977-03-22 |
| JPS547516B2 (no) | 1979-04-07 |
| AU6850974A (en) | 1975-11-06 |
| PL90560B1 (no) | 1977-01-31 |
| NL182229C (nl) | 1988-02-01 |
| NO138452C (no) | 1978-09-20 |
| FR2229744A1 (no) | 1974-12-13 |
| ES431236A1 (es) | 1976-10-16 |
| JPS5049185A (no) | 1975-05-01 |
| CA1034740A (en) | 1978-07-18 |
| GB1473516A (en) | 1977-05-11 |
| FR2229744B1 (no) | 1976-11-12 |
| RO71608A (ro) | 1981-06-26 |
| DE2420893C2 (de) | 1987-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO138452B (no) | Fremgangsmaate for fremstilling av sot | |
| NO157756B (no) | Fremgangsmte og apparat for underselse av egenskaper ve d grunnformasjoner som omgir et borehull. | |
| GB979738A (en) | Process and apparatus for carrying out chemical reactions | |
| NO175718B (no) | Fremgangsmåte ved spalting av hydrokarboner samt apparat for bruk ved fremgangsmåten | |
| GB743523A (en) | Improvements in or relating to the detonation process of making carbon black | |
| US3644555A (en) | Process for the production of acetylene or acetylene and ethylene by pyrolysis of hydrocarbons | |
| NO162966B (no) | Katalytisk komponent og anvendelse av denne til polymerisasjon av alfa-alkener. | |
| GB395893A (en) | Improved process for the simultaneous production, from methane, of hydrogen, lamp black and light, liquid hydrocarbons | |
| US2684896A (en) | Process for the production of carbon monoxide and hydrogen | |
| GB817127A (en) | A process for the catalytic conversion of hydrocarbons or hydrocarbon mixtures | |
| US2906792A (en) | Hydrocarbon conversion system | |
| Jones et al. | Explosive Properties of Propylene Dichloride—Air Mixture | |
| US3046095A (en) | Process for carbon black production | |
| GB802696A (en) | Process for the production of olefines of low molecular weight, more especially ethylene | |
| GB1137082A (en) | Coke production | |
| Salooja | Effect of temperature on the ignition characteristics of hydrocarbons | |
| US1864196A (en) | Process for the preparation of acetylene and ethylene | |
| GB827438A (en) | Improvements in the cracking of hydrocarbons | |
| Jones et al. | Explosive Properties of Divinyl Ether | |
| US3819724A (en) | Process for the conversion of carbon to alcohols | |
| US3106583A (en) | Production of liquid alkylated pentaborane | |
| Hsieh et al. | 77. An examination of the mechanism by which “cool” flames may give rise to “normal” flames. Part II. The inflammable ranges of higher paraffin hydrocarbons in air: the establishment of “cool” flame ranges at ordinary temperatures and high pressures | |
| Feldmann et al. | Hydrogasification of Oil Shale in Continuous-Flow Reactor | |
| Arthur et al. | Mode of Energy Release in Combustion of Carbon | |
| Turkevich et al. | Effect of hydrocarbon bacteria on racemic mixtures of hydrocarbons |