CH277652A - Process for the production of carbon black. - Google Patents

Process for the production of carbon black.

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CH277652A
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Steinschlaeger Michael
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Steinschlaeger Michael
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT 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
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44Carbon
    • C09C1/48Carbon black
    • C09C1/54Acetylene black; thermal black ; Preparation thereof

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description

  

  Verfahren zur Herstellung von Russ.    Die vorliegende Erfindung betrifft ein  Verfahren zur Herstellung von Russ aus     orga-          nisehen    Substanzen, insbesondere aus Kohlen  wasserstoffen, oder aus Sauerstoff oder  Stickstoff enthaltenden organischen Stoffen,  z. B. aus tierischen oder vegetabilen Ölen und  Fetten, sowie aus Wachsen und natürlichen  harzen, Pech, Teer und dergleiehen.  



  Es sind bereits zahlreiche Vorschläge     zur     Herstellung von Russ aus organischen Stoffen  gemacht worden. Die am besten bekannten  unter ihnen, welche hochwertigen Russ er  geben, sind das Kanalrussverfahren und die  verschiedenen Ofenrussverfahren.  



  Im Prinzip basieren diese Verfahren  auf einer unvollständigen Verbrennung der  kohlenwasserstoffhaltigen Stoffe oder auf  deren ehemischen Zersetzung (Kraeken)  durch zugeführte Wärme.  



  Die zur Zeit angewandten Verfahren zur  Erzeugung eines Russes von hoher Qualität  weisen jedoch den Nachteil eines niedrigen  thermischen Wirkungsrades auf, benötigen  grosse Kapitalanlagen und bedingen hohe Be  triebs- und Rohstoffkosten.  



  Die Gründe für den nieclrigen     Wirkungs-     grad bei der Überführung von Kohlenstoff  enthaltenden Materialien in Russ durch die  oben genannten Verfahren sind folgende:    (2) C + CO2 = 2 CO - 3490 kcal pro kg Kohlenstoff  (3) C + H20 = CO + HI2 - 2636 kcal pro kg Kohlenstoff i'  (4) C + 2 H2 = CH4 + 1506 kcal pro kg Kohlenstoff  (5) C + ¸ O2 = CO + 2440 kcal pro kg Kohlenstoff  (6) C + O2 = C02 + 8080 kcal pro kg Kohlenstoff  (7) H2 + ¸ 02 = H2O + 28 570 kcal pro kg Wasserstoff    Die primäre Reaktion, welche bei der  Russherstellung Platz greift, kann folgender  massen formuliert werden:  (1) CnHx = nC + xH   Y kcal  worin n und x ganze Zahlen sind und Y die  Reaktionswärme bezeichnet, welche je nach  dem Ausgangsstoff ändert. So ist z.

   B. die  Reaktionswärme für Paraffinkohlenwasser  stoffe, wie Gasöl, negativ und für aromatische  Kohlenwasserstoffe, wie Anthrazen, positiv.  Zusätzlich wird noch Wärme benötigt, tun  das kohlenstoffhaltige Material bis zur     Krack-          tenrperat.ur    zu erwärmen und ferner um die  Wärmeverluste zu decken.  



  Wenn es möglich wäre, das kohlenstoff  haltige Material praktisch ausschliesslich nach  der primären Reaktion zu     kraeken,    dann       liesse    sieh aus dem benützten Ausgangsmate  rial     sämtlieIier    Kohlenstoff in Russ umwan  deln, wobei eine ganz beträchtliche Menge  Wasserstoff erhalten würde.  



  Es ist jedoch eine altbekannte Tatsache,  (lass bei den benützten Verfahren eine oder  mehrere     Sekundärreaktionen    stattfinden,     wel-          ehe    zusätzlich zur     Hauptreaktion    (1) vor sich       (.)eben        und    folgendermassen formuliert werden       l.:

  öntien         Einige dieser Reaktionen werden bei den  üblichen Russherstellungsverfahren zur Er  zeugung der Wärme benötigt, welche zum Er  bitzen des kohlenstoffhaltigen Materials auf  die Kracktemperatur erforderlich ist, ferner  um die Wärme zu erzeugen, welche eine all  fällige     endotherme        Kraekreaktion    an sich be  nötigt, ferner um die Wärme zu erzeugen,  welche von andern Sekundärreaktionen ver  braucht wird und endlich um die Wärme  verluste zudecken.  



  Es ist einleuchtend, dass die Sekundär  reaktionen je nach dem benützten Verfahren  und der verlangten Russqualität einen hohen  Anteil des zur Verfügung stehenden Kohlen  stoffes (beim Kanalrussverfahren bis zu 96  bis 97%) und bei einigen Verfahren einen  beträchtlichen Wärmeaufwand benötigen.  



       Alls    dem Obigen ergibt sich, dass, wenn es  möglich wäre, sämtliche oder einen Teil der  Sekundärreaktionen zu unterdrücken, oder  diese zu einem effektiven Nutzen im Verlauf  des Verfahrens heranzuziehen, ein beträcht  lich höherer Wirkungsgrad bei der     Über-          fährung    der kohlenstoffhaltigen Materialien  in Russ erreichbar wäre. Ausserdem würde  die Qualität des Russes hierdurch erheblich  vergrössert, weil der in den Sekundärreaktio  nen verbrauchte Kohlenstoff der aktivste  Anteil desselben ist.  



  Das     Verfahren    nach der     vorliegenden    Er  findung ist nun dadurch gekennzeichnet, dass  organische Substanzen mit einem heissen Gas  vermengt werden, derart, dass die Tempera  tur des entstehenden     gasförmigen    Gemisches  zur Abscheidung von Kohlenstoff aus den or  ganischen Substanzen nicht ausreicht, worauf  das Gemenge durch Zumischen eines zweiten  heissen Gases auf eine Durchschnittstempe  ratur von 800 bis 1500  C erhitzt und hierauf  innerhalb weniger als 5 Sekunden auf eine  Temperatur abgekühlt wird, bei welcher eine  Reaktion des entstandenen Russes mit Kohlen  dioxyd sowie mit Wasserdampf nicht mehr  stattfindet.  



  Die Nebenreaktion (2) kann hierbei da  durch unterbunden werden, dass kohlensäure  freie oder wenigstens im Verhältnis zu den    organischen Stoffen kohlensäurearme Gase  verwendet werden.  



  Es wurde weiter gefunden, dass bei  der erfindungsgemässen Verfahrensweise die  Wassergasreaktion, C + H20 = CO + H2, (3),  verglichen mit den übrigen Nebenreaktionen  (2) und (4) bis (7), kein wesentliches Aus  mass annimmt. Dies ist erstens durch die hohe  W asserstoffkonzentration in den entstehenden  Gasen bedingt und zweitens durch die relativ  kurze Verweildauer des russhaltigen Reak  tionsgemisches im Temperaturbereich, indem  die Wassergasreaktion sieh abspielen könnte.  



  Das Ausmass, in welchem die Reaktion (4)  Platz greift, hängt. von der Temperatur der  Reaktionszone ab und ferner von der Zeit,  während welcher die Reaktionsteilnehmer  sich in der Reaktionszone befinden. Hierbei  ist die gebildete Menge an Methan um so  niedriger, je höher die Temperatur ansteigt.  Da, aber die Reaktion     exotherin    verläuft und  lediglich ein geringer Prozentsatz an Kohlen  stoff verbraucht wird, ist die Unterbindung  dieser Reaktion nicht so     wiehtiT.    Auf jeden  Fall erhöht sie den     Wärmewert    des erhal  tenen Gases.  



  Weiter ist.     ersichtlich,    dass die Reaktion       (\')    gegenüber den     Reaktionen    (3) und (4)  bevorzugt bei hohen Temperaturen stattfin  det, da die Reaktion (2) mehr Wärme be  nötigt.  



  Die Reaktionen (<B>5</B>), (6) und (7)     könnten     unterbunden werden durch Benützung von       sauerstofffreien    Gasen bzw. sauerstoffarmen  Gasen. Wie jedoch nachstehend auseinander  gesetzt wird, ist     manclnnal    die     Gegenwa.rt    von  Sauerstoff im Gas erwünscht.

       Die    sich  hieraus ergebende     Schwierigkeit    kann da  durch überwunden werden, dass man den An  teil an Sauerstoff im     Reaktionsgemenge    in       Übereinstimmung    mit der     erzeugten        Menge     an     Wasserstoff    wählt, so dass die Reaktionen  (5) und (6)     unterdrückt    werden und bevor  zugt die Reaktion (7) abläuft. Die letztere ist  dann nur insofern nachteilig, als bei ihr  Wasserdampf entsteht, welcher seinerseits die  Reaktion (3) befördert. Die Reaktion (3)      aber wird in ihrem     Ausmass    auf ein Minimum  beschränkt, indem die Reaktionszeit kurz ist.  



  Die bekannte Schwierigkeit der Einfüh  rung von kohlenstoffhaltigem Material in  sehr heisse Gase wird gemäss vorliegender Er  findung dadurch überwunden, dass man das  Kohlenstoff enthaltende Material mit einem  heissen Gas bei einer Temperatur mischt, die  nicht ausreicht, um es zu Russ zu kracken,  bevor man es mit dem heissen Gas mischt,  welche das Kracken bewirkt. Diese Ver  mischung verläuft naturgemäss sehr rasch,  und es lassen sich dabei lokale Überhitzungen  und unerwünschte Zersetzung des organi  schen Materials vermeiden.  



  Die Reaktionszeit wird vorzugsweise kür  zer als 0,5 s gehalten. Die im speziellen Fall  günstigste Temperatur hängt von der Reak  tionszeit und der verlangten Qualität des  Russes ab.  



  Das zweite heisse Gas kann, allenfalls nach       Vorwärmen    in einem erhitzten, mit Würfel  steinen     versehenen    Ofen, durch Verbrennung  eines Brennstoffes mit einem sauerstoff  haltigen Gas gewonnen werden. Vorzugsweise  wird hierbei als Brennstoff ein w     asserstoff-          haltiges    Gas benützt, wozu ein Teil des aus  der Russerzeugung stammenden Krackgases  verwendet werden kann. Die Verbrennungs  gase enthalten vorzugsweise überschüssigen  Sauerstoff.

   Dies kann erreicht werden durch  Benützung eines Sauerstoff- oder Luftüber  schusses während der Verbrennung, so dass,  wenn das Verbrennungsgas in einem zweck  entsprechenden Verhältnis mit den organi  schen Stoffen vermischt wird, das beim  Kraeken erzeugte Wasserstoffgas eher mit  dem Sauerstoff als mit dem Kohlenstoff       reagiert,    wodurch die Erzeugung von Russ  erhöht wird. Das Verhältnis an Sauerstoff in  den Verbrennungsgasen kann je nach dem  Wasserstoffgehalt des benützten kohlenstoff  haltigen Materials eingestellt werden.  



  Nach dem Kracken wird die erhaltene Mi  schung in irgendeiner zweckdienlichen Weise  abgekühlt, z. B. durch Wasser, Wasserdampf  oder kalte Gase. Je kürzer die Zeit ist, wäh-    rend welcher die Mischung bei hoher Tempe  ratur verbleibt, um so besser fällt die Quali  tät des erhaltenen Russes aus.  



  Zweckmässigerweise werden die Gase mit  dem mitgeführten Russ nach dem Kühlen di  rekt oder indirekt in einen elektrostatischen  Präzipitator bzw. in Filter gebracht oder  weiter durch Wasser gekühlt (der Kühl  prozess kann in Abschnitten erfolgen) und  hierdurch der Russ niedergeschlagen.  



  Die bei der Russbildung anfallenden Gase       können    zum Teil zur     Vorwärmung    des zwei  ten Gases verwendet werden, z. B. indem man  sie verbrennt, und zum andern Teil können  sie, nach Erhitzung in     Vorwärmöfen,    wieder  als zweites Gas verwendet werden, so dass  also zum Teil ein Kreislauf vorliegt.  



  Das Vermischen des zweiten heissen Gases  mit den organischen Stoffen kann z. B. in  einem Rohr oder in einer Kammer erfolgen,  die aber     zweckmässigerweise    glatte Wände  aufweisen, damit das Reaktionsgemenge rasch  aus der Zone hoher Temperatur wegtranspor  tiert werden kann.  



  Im praktischen Betrieb wird zum In  betriebsetzen der Anlage zweckmässig Wasser  stoff oder Wasserdampf als     n        veites    heisses  Gas für die ersten Kreisläufe benützt, wobei  dann ein Teil des durch die Reaktion erhal  tenen Gases, welches stark mit Stickstoff und       Wasserstoff    angereichert ist,     zurückgeführt     werden kann, nachdem die Zusammensetzung  des     Krackgases    konstant     geworden    ist, das  heisst nachdem sich einmal ein     Gleichge zehts-          zustand    eingestellt hat.  



  Der Wärmeinhalt der anfallenden Gase  reicht in der Regel aus, um den Wärmebedarf  der     Russherstellung    zu decken. Der Grad der       Vorerhitzung    kann so reguliert werden, dass  er die Zusammensetzung des die Reaktions  zone verlassenden Gases günstig beeinflusst,  in dem Sinne, dass er dazu beiträgt, die Re  aktion (2) bis (7) zu unterdrücken. Je nach  den verwendeten organischen Stoffen wird  ein veränderlicher     Übersehuss    an Gas erhal  ten, welcher für andere Zwecke benützt wer  den kann.      Beispiele:  1. Gasöl, das in einem Durchlauferhitzer  bei einer Temperatur von 300  C verdampft  worden war, wurde in einer Mischkammer  mit einem 600  C heissen Gas gemischt, so dass  die Temperatur des Gemisches 400  C betrug.

    Die Mischung wurde hierauf in eine Reak  tionskammer mit glatten Wänden eingeführt,  wo ihr ein heisses Verbrennungsgas, bestehend  aus 66%o Stielstoff, 19%o Kohlensäure und  15 % Wasserdampf, zugesetzt wurde. Die  mittlere     Temperatur    des     Gemenges    betrug  nunmehr 1500  C. Die Temperatur des     Reak-          tionsgemisehes    wurde innerhalb 0,4 s nach  Zumisehung des heisseren Gases auf unter  00  C abgesenkt. Die Ausbeute an abgeschie  denem Russ betrug 45%o, bezogen auf den  Kohlenstoffgehalt des verwendeten Gasöls.  



  Wenn der auf diese Art erhaltene Russ in  Pneugummi eingearbeitet wurde, erwies er  sieh uni 22% abriebfester als gewvöhnlieher  Kanalruss. Es ergab sieh ferner, dass bei Ver  wendung des erfindungsgemäss hergestellten  Russes bei der Gummivulkanisation geringere  Neigung zum Ansengen bestand, als wenn ab  riebfester Ofenruss verwendet wurde.  



  2. Die Arbeitsweise gemäss Beispiel 1  wurde wiederholt mit dem Uuterschied, dass  das zweite heisse Gas aus Verbrennungs  produkten von Wasserstoff mit der     stöehio-          metrisehen    Menge an Luft, also aus Wasser  dampf und Stickstoff, bestand. Die mittlere  Temperatur der     Reaktionsmischung    betrug  1400  C. Die Ausbeute an Russ belief sich auf  75%, und die Eigenschaften des Produktes  waren dieselben wie bei demjenigen aus Bei  spiel 1.  



  3. Die Arbeitsweise gemäss Beispiel 1  wurde wiederholt mit demn Unterschied, dass  als zweites heisses Gas ein Geniiseli von 755%  Wasserstoff und 25%o Stielstoff, das auf eine  Temperatur von 1800  C vorgewärmt worden  war, verwendet wurde. Die mittlere Tempera  tur der Reaktionsmischung belief sieh auf  1250  C. Die Ausbeute an Russ ergab sich zu  85% und dessen Eigenschaften waren gleich  wie diejenigen des Produktes aus Beispiel 1.    Wurde die     Temperatur    des zweiten heissen  Gases um so viel niedriger gehalten, dal3 die  Temperatur der Reaktionsmischung sieh nur  auf 11ö0  C belief, so betrug die Ausbeute an  Russ 87%o.  



  4. In einer Verbrennungskammer wurde  ein 800 C heisses V erhrennungsgas erzeugt.  Gleichzeitig wurde in die Kammer durch eine  Düse gepulvertes Peeh eingeblasen, so dass  mit dem     Verbrennungsgas        zusammen    ein Ge  misch entstand, dessen Temperatur sieh auf  420  C belief. Dieses Gemenge wurde in eine  Reaktionskamnnmer eingeblasen, wo es auf ein  zweites heisses Gas traf, dessen Temperatur  und Menge so bemessen war, dass die Tempe  ratur in der Zone     der    nunmehr einsetzenden  Krackreaktion 1400  C betrug. Die     Krack-          produkte    wurden innerhalb 0,4 s nach Ein  tritt des vorgewärmten Gasgemenges in die  Reaktionskammer auf 600  C abgekühlt.

   Die  Ausbeute an abgesehiedenem Russ betrug  88%, bezogen auf den Kohlenstoffgehalt des  umgesetzten Pechs.  



  Bei Einarbeiten des Russes in eine     Gumnnmi-          misehung    und Vulkanisation derselben ergab  sieh ein Produkt von hoher Zugfestigkeit.



  Process for the production of carbon black. The present invention relates to a method for producing carbon black from organic substances, in particular from hydrocarbons, or from organic substances containing oxygen or nitrogen, eg. B. from animal or vegetable oils and fats, as well as from waxes and natural resins, pitch, tar and dergleiehen.



  Numerous proposals have already been made for the production of carbon black from organic substances. The best known among them, which high-quality soot it produces, are the sewer soot process and the various furnace soot processes.



  In principle, these processes are based on incomplete combustion of the hydrocarbon-containing substances or on their previous decomposition (octopuses) by means of supplied heat.



  The methods currently used for producing a soot of high quality, however, have the disadvantage of a low degree of thermal efficiency, require large investments and entail high operating and raw material costs.



  The reasons for the low efficiency in converting carbon-containing materials to soot by the above methods are as follows: (2) C + CO2 = 2 CO - 3490 kcal per kg of carbon (3) C + H20 = CO + HI2 - 2636 kcal per kg carbon i '(4) C + 2 H2 = CH4 + 1506 kcal per kg carbon (5) C + ¸ O2 = CO + 2440 kcal per kg carbon (6) C + O2 = C02 + 8080 kcal per kg carbon (7) H2 + ¸ 02 = H2O + 28 570 kcal per kg hydrogen The primary reaction, which takes place in the production of soot, can be formulated as follows: (1) CnHx = nC + xH Y kcal where n and x whole Numbers are and Y denotes the heat of reaction, which changes depending on the starting material. So is z.

   B. the heat of reaction for paraffin hydrocarbons, such as gas oil, negative and for aromatic hydrocarbons such as anthracene, positive. In addition, heat is required, the carbonaceous material do so up to the cracking body. Only to warm up and also to cover the heat losses.



  If it were possible to use the carbonaceous material practically exclusively after the primary reaction, then all the carbon from the starting material used could be converted into soot, with a considerable amount of hydrogen being obtained.



  However, it is a well-known fact (let one or more secondary reactions take place in the methods used, which are formulated as follows in addition to the main reaction (1) in front of you (.):

  öntien Some of these reactions are required in the usual carbon black production processes to generate the heat that is required to heat the carbonaceous material to the cracking temperature, and also to generate the heat that an endothermic cracking reaction, if any, is necessary, and also to generate the To generate heat that is consumed by other secondary reactions and finally to cover the heat losses.



  It is obvious that the secondary reactions, depending on the process used and the required soot quality, require a high proportion of the available carbon (up to 96 to 97% in the sewer soot process) and, in some processes, a considerable amount of heat.



       From all of the above, it follows that if it were possible to suppress all or some of the secondary reactions, or to use them for an effective benefit in the course of the process, a considerably higher efficiency in converting the carbonaceous materials into soot can be achieved would. In addition, this would considerably improve the quality of the soot, because the carbon consumed in the secondary reactions is the most active part of it.



  The method according to the present invention is now characterized in that organic substances are mixed with a hot gas in such a way that the temperature of the resulting gaseous mixture is insufficient for separating carbon from the organic substances, whereupon the mixture is mixed by adding one second hot gas is heated to an average temperature of 800 to 1500 C and then cooled within less than 5 seconds to a temperature at which a reaction of the soot with carbon dioxide and with water vapor no longer takes place.



  The secondary reaction (2) can be prevented here by using gases which are free of carbonic acid or at least low-carbon gases in relation to the organic substances.



  It was also found that in the procedure according to the invention the water gas reaction, C + H20 = CO + H2, (3) does not take on any significant extent compared to the other side reactions (2) and (4) to (7). This is due firstly to the high hydrogen concentration in the gases produced and secondly to the relatively short residence time of the soot-containing reac tion mixture in the temperature range in which the water-gas reaction could take place.



  The extent to which reaction (4) takes place depends. on the temperature of the reaction zone and also on the time during which the reactants are in the reaction zone. Here, the higher the temperature, the lower the amount of methane formed. Since, however, the reaction is exothermic and only a small percentage of carbon is consumed, the prevention of this reaction is not as good. In any case, it increases the calorific value of the gas obtained.



  Next is. It can be seen that the reaction (\ '), compared to reactions (3) and (4), preferably takes place at high temperatures, since reaction (2) requires more heat.



  The reactions (<B> 5 </B>), (6) and (7) could be prevented by using oxygen-free gases or oxygen-poor gases. However, as will be discussed below, the presence of oxygen in the gas is sometimes desirable.

       The resulting difficulty can be overcome by choosing the proportion of oxygen in the reaction mixture in accordance with the amount of hydrogen generated, so that reactions (5) and (6) are suppressed and reaction (7 ) expires. The latter is then only disadvantageous insofar as it produces water vapor, which in turn promotes reaction (3). The extent of reaction (3) is limited to a minimum in that the reaction time is short.



  The known difficulty of introducing carbonaceous material into very hot gases is overcome according to the present invention by mixing the carbon-containing material with a hot gas at a temperature that is not sufficient to crack it into soot before it is used mixes with the hot gas which causes the cracking. This mixing is naturally very rapid, and local overheating and undesirable decomposition of the organic material can be avoided.



  The reaction time is preferably kept shorter than 0.5 s. The most favorable temperature in a specific case depends on the reaction time and the required quality of the carbon black.



  The second hot gas can be obtained by burning a fuel with an oxygen-containing gas, if necessary after preheating in a heated furnace equipped with cubes. A hydrogen-containing gas is preferably used as fuel, for which part of the cracking gas originating from the soot production can be used. The combustion gases preferably contain excess oxygen.

   This can be achieved by using an excess of oxygen or air during combustion, so that if the combustion gas is mixed with the organic substances in an appropriate ratio, the hydrogen gas produced by the octopus reacts more with the oxygen than with the carbon, thereby increasing soot generation. The ratio of oxygen in the combustion gases can be adjusted depending on the hydrogen content of the carbonaceous material used.



  After cracking, the mixture obtained is cooled in any convenient manner, e.g. B. by water, steam or cold gases. The shorter the time during which the mixture remains at a high temperature, the better the quality of the carbon black obtained.



  After cooling, the gases with the soot carried along are expediently brought directly or indirectly into an electrostatic precipitator or filter or further cooled by water (the cooling process can take place in sections) and the soot is thereby precipitated.



  The gases resulting from the formation of soot can be used in part to preheat the two th gas, for. B. by burning them, and on the other hand, after heating in preheating ovens, they can be used again as a second gas, so that there is partly a cycle.



  The mixing of the second hot gas with the organic substances can, for. B. in a tube or in a chamber, but conveniently have smooth walls so that the reaction mixture can be quickly transported away from the high temperature zone benefits.



  In practical operation, hydrogen or water vapor is expediently used as a new hot gas for the first circuits to start up the system, in which case part of the gas obtained from the reaction, which is highly enriched with nitrogen and hydrogen, can be returned. after the composition of the cracked gas has become constant, that is, after an equilibrium state has been established.



  The heat content of the gases produced is usually sufficient to cover the heat requirements for soot production. The degree of preheating can be regulated so that it has a favorable influence on the composition of the gas leaving the reaction zone, in the sense that it helps to suppress the reaction (2) to (7). Depending on the organic substances used, a variable excess of gas is obtained, which can be used for other purposes. Examples: 1. Gas oil that had been vaporized in a flow heater at a temperature of 300 ° C. was mixed with a gas at 600 ° C. in a mixing chamber so that the temperature of the mixture was 400 ° C.

    The mixture was then introduced into a reaction chamber with smooth walls, where a hot combustion gas consisting of 66% stem material, 19% carbon dioxide and 15% water vapor was added. The mean temperature of the mixture was now 1500 ° C. The temperature of the reaction mixture was reduced to below 00 ° C. within 0.4 s after the hot gas had been added. The yield of deposited soot was 45%, based on the carbon content of the gas oil used.



  When the soot obtained in this way was incorporated into pneumatic rubber, it was found to be 22% more abrasion-resistant than ordinary sewer soot. It also showed that when the carbon black produced according to the invention was used in rubber vulcanization, there was less tendency to scorch than when abrasion-resistant furnace black was used.



  2. The procedure according to Example 1 was repeated with the difference that the second hot gas consisted of combustion products of hydrogen with the stöehio- metric amount of air, that is, steam and nitrogen. The mean temperature of the reaction mixture was 1400 ° C. The carbon black yield was 75% and the properties of the product were the same as those from Example 1.



  3. The procedure according to Example 1 was repeated with the difference that a Geniiseli of 755% hydrogen and 25% stem material, which had been preheated to a temperature of 1800 ° C., was used as the second hot gas. The average temperature of the reaction mixture was 1250 C. The carbon black yield was 85% and its properties were the same as those of the product from Example 1. If the temperature of the second hot gas was kept so much lower that the temperature the reaction mixture was only 110 ° C., the carbon black yield was 87% o.



  4. A combustion gas with a temperature of 800 C was generated in a combustion chamber. At the same time, powdered Peeh was blown into the chamber through a nozzle so that a mixture was formed with the combustion gas, the temperature of which was 420 ° C. This mixture was blown into a reaction chamber, where it met a second hot gas, the temperature and quantity of which was such that the temperature in the zone of the cracking reaction that was now beginning was 1400 ° C. The cracked products were cooled to 600 ° C. within 0.4 s after the preheated gas mixture entered the reaction chamber.

   The yield of separated soot was 88%, based on the carbon content of the converted pitch.



  Incorporation of the carbon black into a rubber mill and vulcanization of the same resulted in a product of high tensile strength.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Russ, da- dureh gekennzeiehnet, dass organisehe Sub stanzen mit einem heilen Gas v ermengt wer den, derart, dass die Temperatur des ent stehenden grasförmigen Gemisches zur Ab scheidung von Kohlenstoff ans den organi schen Substanzen nicht ausreieht, worauf das Gemenge durch Zumischen eines zweiten heissen Gases auf eine Durchschnittstempera tur von 800 bis 1500 C erhitzt und hierauf innerhalb weniger als 5 s auf eine Tempe ratur abgekühlt wird, bei welcher eine Reak tion des entstandenen Russes mit Kohlen dioxyd sowie mit Wasserdampf niecht mehr stattfindet. L"NTI:R:1 \ s±'I:I'C ÌI#: 1. PATENT CLAIM: Process for the production of carbon black, characterized by the fact that organic substances are mixed with a healing gas in such a way that the temperature of the resulting grass-like mixture is not sufficient to separate carbon from the organic substances, whereupon the mixture is heated to an average temperature of 800 to 1500 C by adding a second hot gas and then cooled within less than 5 s to a temperature at which the resulting soot no longer reacts with carbon dioxide or with steam. L "NTI: R: 1 \ s ± 'I: I'C ÌI #: 1. Verfahren naeli Patentansprueli, da durch gel:ennzeiehnet, dass die Abkühlung des Reaktionsgemisches in weniger als 0,5 s nach demn Zumischen des zweiten heissen Gases erfolgt. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da- dureh gekennichnet, dass die maximale Temperatur des Reaktionsgemisches 7400 C beträgt. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da- dnreh gekennzeichnet, dass mau kolhlensäure- arme bis kohlensäurefreie Gase verwendet. 4. The method is based on patent claims, since it clearly indicates that the reaction mixture is cooled in less than 0.5 s after the second hot gas has been added. 2. The method according to claim, characterized in that the maximum temperature of the reaction mixture is 7400 ° C. 3. The method according to claim, characterized in that mau uses low-carbonic acid to carbonic acid-free gases. 4th Verfahren nach Patentanspruch, da- dureh gekenn zeichnet, dass man mit sauer stoffhaltigen Reaktionsmischungen arbeitet, deren Sauerstoffgehalt der Menge des ent stehenden Wasserstoffes derart angeglichen ist, dass eine Verbrennung von Kohlenstoff zu Kohlenmonoxyd oder Kohlensäure höchstens in geringem Masse eintritt. 5. Verfahren nach Patentanspruclh, da- dureh gekennzeiclnet, dass wenigstens ein Teil des bei der Russerzeugung sich bildenden Gases naeh Abtrennung des Russes und er neutem Erhitzen als zweites heisses Gas ver wendet wird. 6. Verfahren naeh Patentanspruch, da durch gekennzeiehnet, dass ein Teil des Krackgases verbrannt und die Verbrennungs wärme zum Aufheizen des zweiten heissen Gases verwendet wird. 7. Method according to claim, characterized in that one works with oxygen-containing reaction mixtures, the oxygen content of which is matched to the amount of hydrogen produced in such a way that combustion of carbon to carbon monoxide or carbonic acid occurs at most to a small extent. 5. The method according to the patent claim, characterized in that at least part of the gas that forms during soot generation is used as the second hot gas after the soot has been separated off and reheated. 6. Method according to claim, as marked by the fact that part of the cracked gas is burned and the heat of combustion is used to heat the second hot gas. 7th Verfahren nach Patentanspruch, da- dureh gekennzeichnet, dass ein eine beträcht liche Menge Wasserstoff enthaltendes zweites heisses Gas verwendet wird. B. Verfahren nach Patentanspruch, da- dureh gekennzeiehnet, dass ein eine beträcht- liclie lIenge Stickstoff enthaltendes zweites heisses Gas verwendet wird. Method according to claim, characterized in that a second hot gas containing a considerable amount of hydrogen is used. B. The method according to claim, characterized in that a second hot gas containing a considerable amount of nitrogen is used.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1035821B (en) * 1952-07-23 1958-08-07 Degussa Process for the production of carbon black

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1035821B (en) * 1952-07-23 1958-08-07 Degussa Process for the production of carbon black

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