CS198160B2

CS198160B2 - Process for preparing carbon black

Info

Publication number: CS198160B2
Application number: CS751246A
Authority: CS
Inventors: Merrill E Jordan; Allan C Morgan
Original assignee: Cabot Corp
Priority date: 1974-02-25
Filing date: 1975-02-25
Publication date: 1980-05-30
Also published as: IN143791B; BE825956A; ZA75534B; US3922335A; NL177694B; DE2507021B2; AU7808375A; AR202739A1; HK25983A; CA1025178A; IL46603A; NL7501789A; GB1502633A; FR2262090A1; NL177694C; JPS5410358B2; IL46603A0; ES435071A1; DD117240A5; JPS50119788A

Description

Vynález se týká všeobecně takzvaného pecního způsobu výroby sazí. Zejména se vynález zabývá maximalizací skutečného využití, uskutečnitelného v takovýchto postupech, při užití vysoko energetických spalovacích reakcí na tvorbu tepla požadovaného pro rozklad kapalných uhlíkotvorných přiváděných materiálů a kinetické energie vyžadované pro účinné a rychlé rozptýlení přiváděných materiálů do reakční směsi.

V patentovém spisu Spojených států amerických č. 2 851 337,' Je uveden způsob výroby sazí zahrnující počáteční vytvoření dmýchaného proudu kouřového plynu spalováním kapalného paliva a kyslík obsahujícího plynu; tok výsledného dmýchaného kouřového plynu skrze zúženou zónu s mírně kónicky se zužujícími stěnami; příčnou injektáž přiváděného materiálu „dodávajícího” uhlovodík do uvedeného dmýchaného proudu kouřového plynu asi v bodě maximálního zúžení a z jejího obvodu; vedení výsledného reakčního směsného proudu skrze velmi pozvolně se rozvírající pouzdro v němž se tvoří saze. Zatímco primární důraz se klade na užití plynných uhlovodíkových přiváděných materiálů, kde se využívají kapalné uhlovodíky, zejména se uvádí, že takové kapalné přívodní látky jsou určeny pro injektáž do dmýchaného· proudu kouřového plynu pro jeho předběžné rozstříknutí, například užitím bifluidního rozstřikovaciho zařízení, jak je uvedeno v americkem patentovém spisu č. 2 659 662. Podle toho se opomíjí poznání nebo zhodnocení užití kinetické a tepelné energie vysokorychlostních dmýchaných kouřových plynů pro získání rozstříknutí kapalných přiváděných hmot dmýchaného proudu kouřových plynů.

V americkém patentu č. 3 595 618 je - uveden způsob výroby sazí olejopecního typu, poněkud podobný dříve uvedenému způsobu, navíc s význačnou námitkou, že užívaná spalovací reakce je velmi intenzívní a je přisouzena užití plynů obsahujících vysoké koncentrace kyslíku jako oxidačního· činidla pro plynné palivo.

Užitím oxidačních plynů obsahujících takové vysoké koncentrace kyslíku se zajišťují reakce vyznačené extrémně vysoké teplo uvolňujícími poměry. Výsledný proud spalin teče zúženou zónou a přiváděný uhlovodík se uvolňuje do uvedené zúžené zóny, čímž se vytvoří úplná reakční směs.

S ohledem к uvedeným způsobům pro dodávku přiváděných materiálů do proudu spalin, navrhuje několik alternativních způsobů. V jednom takovém způsobu je přiváděný materiál dodáván kolmo (s ohledem na proud spalin) skrze kapilární otvor umístěný na obvodu zúženého proudu spalin. V podstatě žádná další omezení nejsou vložena na tento důkladně uvedený způsob dodávky přiváděného materiálu s výjimkou obecné patentové výstrahy, že při jakémkoli využívaném způsobu ínjektáže přiváděného materiálu by vstřikování mělo vystavit přiváděný materiál střihovému účinku vysoké rychlosti proudu spalin, jak prochází zúženou zónou. Tak ve sloupci 4, v řádcích 60 až 65 tohoto patentu je uvedeno:

„Protože to je vysoká rychlost plynů, která je v závislosti к rozptylu přívodního materiálu, nemusí se zavádět pomocí rozprašovače nebo rozstříkovací trysky, ale může se zavést jednoduše skrze nezúžený kapilární otvor a za pouze dostačujícího tlaku pro udržení požadované rychlosti toku.”

Alternativní a stejně akceptovatelné způsoby navrhované pro rozstříkovací stupeň přiváděných materiálů zahrnuje (a) axiální vstřikování přiváděného materiálu do hrdla zúženého proudu spalin a (b) tangenciální vstřikování přiváděného materiálu do zúžené zóny tak, že zpočátku se rozprostře kapalný přiváděný materiál Jako tenký film na stěnách pouzdrového zařízení.

V americkém patentu č. 3 619 140 je uveden způsob výroby olejopecních sazí nesoucí jisté vnější podobnosti se způsoby uvedenými ve výše uvedených patentech.

V patentu číslo 3 619 140 uvedený postup zahrnuje dosažení vysokoenergetické spalovací reakce v kombinaci s příčným vstřikem uhlovodíkové přiváděné látky do výsledného proudu vysokorychlostních spalin z množství bodů po jeho obvodu.

Uvedená přiváděná látka se vstřikuje ve formě většího množství jednotlivých, zpočátku koherentních proudů látký a používané tlaky ve vstřikovacím stupni je dosta tečné pro získání lineární rychlosti v každém proudu přiváděné látky kolem 30 m/s, když vstupuje do proudu spalin.

Tedy vynález podle patentu č. 3 619140 se liší v důležitém Ohledu od předcházejících v těch rozhodujících parametrech týkajících se koherentní penetrační geometrie proudů přiváděné látky a vstupní rychlosti každého proudu tvořícího část společenství tak, že se zajistí účinný střih koherentních proudů do okamžitých kapiček vysokou rychlostí proudu spalin a dostatečná penetrace koherentních proudů přiváděného množství kapaliny do jádra proudu spalin tak, že se předejde předčasnému dotyku přiváděné látky s horkými stěnami obklopujícího· zařízení.

Hlavním cílem předloženého vynálezu je zajistit zlepšený způsob pro kontinuální výrobu sazí užitím vysokoenergetické spalovací reakce jako zdroje tepelné a kinetické energie pro rozprašování a přeměnu uhlíkotvorné přiváděné látky na saze.

Dále je cílem vynálezu výroby vysoce kvalitních sazí z kapalných uhlíkotvorných látek při provádění za vysokého prosazení pro výrobní zařízení daného rozměru.

Cílem vynálezu je také· zajistit způsob, který vede к vyšším výtěžkům sazí z dané spalovací reakce.

Ještě dále je cílem vynálezu zajištění způsobu, jímž se mohou vyrábět nové sazové výrobky požadovaných vlastností.

Ještě dále je cílem vynálezu zajištění způsobu pro výrobu sazí, snadno proveditelného v provozním měřítku.

Další cíle a výhody vynálezu jsou zčásti zřejmé z dříve uvedeného známého stavu techniky a dále budou uvedeny v podrobném popisu, který následuje.

Výše uvedené cíle a výhody splňuje způsob výroby sazí v pecí, při němž se do ohraničeného proudu horkých spalin o rovnoměrné rychlosti, dostatečné к rozprášení a rozptýlení kapalné uhlíkotvorné látky, vstřikuje tato uhlíkotvorná látka napříč ke směru proudění spalin a zreagovaná směs se po vytvoření tuhých uhlíkových částic ochladí, načež se saze oddělí, jehož podstata spočívá v tom, že kapalná uhlíkotvorná látka se zavádí do proudu spalin ve formě jednotlivých spojitých proudů, jak z vnějšího jeho obvodu, tak z alespoň jednoho místa v jeho vnitřku tak, že každý ze spojitých proudů se nechá pronikat do proudu spalin do hloubky, v níž se zamezí koksování kapalné uhlíkotvorné látky se stěnami zařízení předtím, než se kapalná uhlíkotvorná látka smísí s proudem horkých spalin a vytvoří se tuhé částice sazí v tomto proudu.

Pro jasnější porozumění a lepší vysvětlení je provedení vynálezu znázorněno na připojených schematických výkresech, v nichž obr. 1 je schematický, podélný řez zařízením vhodným pro praktické využití vynálezu, obr. 2 je schematický řez zónou (13) pro vstřikování kapalné přiváděné látky z obr. 1 v rovině 1 — 1’, obr·. 3 je schematický řez jinou vhodnou zónou pro vstřikování kapalné přiváděné látky pro praktické využití vynálezu, obr. 4 je schematický pohled v řezu na ještě jinou zónu pro vstřikování paliva vhodnou pro praktické využití vynálezu.

S odkazem na obr. 1 a 2 v nichž stejná vztahová čísla odpovídají prvkům, získá se účinnost způsobu vynálezu následovně.

Do směšovací komory 3 se dávkuje potrubím 1 kapalné palivo a potrubím 5 a prstencem 7 plynné oxidační činidlo pro něj. Výsledná plynná spalovací směs teče skrze děrovaný stabilizátor plamene 9 do spalovací komory 11, v níž se provede zážeh a v podstatě úplné spálení uvedené tekuté směsi palivo/oxidační činidlo.

Výsledné spaliny se vypouštějí z dolního konce ve směru proudu spalovací komory a jsou přinuceny téci vysokou rovnoměrnou rychlostí alespoň 0,35 Mach a výhodně rychlostí alespoň 0,4 Mach skrze prstenco198180 vou vstřikovací zónu . 13 přidávané látky, přičemž vnější obvod uvedené prstencové zóny 13 je určen vnitřní stěnou 18 potrubí 17 a vnitřní obvod zóny 13 je určen povrchem koncové části 20 osově uspořádané_ vstřikovací sondy 19 připravené látky.

Jak - se zde používá, termín „Mach” odpovídá číselnému podílu získanému dělením skutečné rovnoměrné rychlosti proudu spalin rychlostí zvuku v něm. Dále, jak je - známo odborníkům, rychlost zvuku v daném proudu plynu bude velmi záviset na teplotě proudu plynu stejně jako na jeho složení.

Když je vytvořen vysocerychlostní proud spalin prstencovitého průřezu, kapalná uhlíkotvorná přiváděná látka se - vstřikuje v podstatě napříč do uvedeného proudu spalin z jak jeho vnitřního, tak z vnějšího obvodu. Uvedené vstřikování se získá v případě vnějšího obvodu prstencovitého proudu vypuštěním kapalné uhlíkotvorné přiváděné látky, která je normálně výhodně předehřátá pod teplotu, při které se uskutečňuje její .podstatné koksování skrze množství v podstatě napříč orientovaných v podstatě nezúžených otvorů 21. Dodávka . kapalné přiváděné látky do každého otvoru 21 se vhodně získá tokem přiváděné látky pod tlakem, přívodním potrubím . 23 do rozdělovacího - potrubí 25, kteréžto rozdělovači - potrubí pak zásobuje každý otvor 21. Podobně kapalná přiváděná látka se vstřikuje v podstatě napříč do prstencovitého proudu spalin z vnitřního- jeho obvodu dodávkou přiváděné látky pod tlakem osovou sondou 1$ která může být vhodně chlazena - kapalinou -a která končí uzávěrem 27 s množstvím napříč - orientovaných v podstatě nezúžených .otvorů 29 - skrze uzávěr.

Následně k vstřikovacímu stupni přiváděné látky, výše načrtnutému, je pak nutné zajistit dostatečnou dobu zdržení výsledné reakční -směsi za podmínek, které budou podporovat tvoření uhlíkové částice. Toho se, může -dosáhnout vypouštěním uvedené reakční směsi z dolnoproudního konce - . injekční zóny 13 do -vhodného- reakčního- prostoru 31. Tak, jak je ' znázorněno v obrázku 1, reakční komora 33 -se může - ' připojit k výstupímu konci vstřikovací zóny 13 pomocí lícujících přírub 35 a 37 opatřených vhodnou kruhovou řadou šroubových upevňovačů 39. Reakční prostor 31 komory 33 má být obecně bez přepážek a obvykle - se velmi žádá, aby byl relativně strmý a alespoň poněkud - větší v průřezové ploše než výstupní konec vstřikovací zóny 13.

Při dodržení těchto zmíněných geometrických principů, se dále zajišťuje dosažení rychlého- rozptylu vstřikované látky - do proudící hmoty horkých -spalin bez předčasného kontaktu nepřeměněné nebo zčásti přeměněné - přiváděné látky se stěnami uzavírajícího zařízení.

Délka reakční komory 33 je pak určena dobou zdržení, která -se ponechá pro tvorbu uhlíku při zpracováních v plném měřít ku. Ačkoliv přesná doba zdržení - pro každý případ - bude přirozeně závislá -na přesných reakčních -podmínkách a vyžadované kvalitě vyrobených sazí, jak bylo dříve uvedeno, uvedená - doba zdržení bude obvykle ležet v oblasti od asi 0,5 do 100 milisekund pro Většinu obvyklých -sazí.

Aby - se- zajistila možnost pro- . skončení uhlíkotvorné - reakce v požadovaném okamžiku a tak -se řídila doba zdržení, j-e zajištěn vhodný chladicí prostředek upravený k rychlému snížení teploty reakční směsi. Například rozstřikovací tryska 41 je schematicky znázorněna v obrázku 1.

Při zpracování -se může - zavést chladicí kapalina, obvykle voda, do jedné nebo- více takových trysek - 41 pod vhodným tlakem pomocí vstupních potrubí - 43. - Pro větší pružnost ve vztahu k řízení doby zdržení pro dané prosazení, -se může -opatřit více než jedna rozstřikovací tryska.

Například přídavné trysky - 41 se . mohou umístit -v intervalech po délce - komory 33. Protože- úplné skončení uhlíkotvorné reakce je obvykle určeno chladicím stupněm, reakční -směs, opouštějící reakční komoru 33 výstupem 45 bude obvykle - zahrnovat horký aerosol -sazí -suspendovaný - ve - výrobních plynech. Po - opuštění výstupu - 45 še horký aerosol - podrobí obvyklým dokončovacím stupňům - dalšího - chlazení a separaci pevných částic a -shromažďování, jak se obvykle provádí při výrobě pecních sazí.

Ve spalovacím stupni tekutým - palivem může být jakýkoliv spalitený plyn, pára nebo kapalný proud zahrnující takové obecné složky jako Hz, -CO, CH< apod. Ovšem, obecně řečeno, dává se přednost palivům s relativně vysokým obsahem uhlíku, zejména uhlovodíkům. Například metanem bohaté proudy, - jako je , zemní - plyn a modifikovaný nebo obohacený zemní ' -plyn, -jsou výtečná paliva, -jako jsou jiné uhlovodíkem bohaté proudy, takové jako různé ropné plyny, kapaliny a rafinérní . - vedlejší produkty obsahující Cž až Cs frakce, topné oleje a pod.

Je třeba poznamenat, že výraz „oxidační plyn”, který se využívá pro účely tohoto popisu - a - definice předmětu vynálezu k - němu připojené, zahrnuje jakýkoli vypařující se oxldant, který, když se - smísí v odpovídajícím množství s tekutou kapalnou komponentou, vede -k energeticky - - spalitelné směsi. Tudíž vhodné oxidační plyny zahrnují: vzduch, kyslík nebo- chlor, nebo směsí v podstatě neoxidujících inertních - plynů jako - je -duisík, - kysličník uhličitý, argon a podobně, ,s- jedním nébo více oxidujícími druhy výše uvedenými, v nichž je celková koncentrace oxidačního plynu v celé směsi alespoň 20. - objemových procent.

Podíly oxidačního- plynu k tekutému palivu by se měly obvykle- omezit na - palivem -bohaté - straně - na směsi mající adiabatické teploty plamene - alespoň asi 1 317 °C. Ovšem na - palivem chudém konci -stupnice se - mo198160 hou užít podíly oxidačního plynu к tekutému palivu, které jsou tak vysoké, jak na vydatnost adiabatických teplot plamene pod 1 317 °C zajištěnou tak, aby bylo vypracováno opatření (tak, aby se využívala schopnost přesné rychlosti nebo složení přiváděné látky) pro zajištění toho, že se získá uvedená základní teplotní hladina, když přiváděná látka reaguje s přebytkem oxidačního plynu přítomného v uvedeném proudu spalin.

Normálně tudíž teplotní úroveň požadovaná naším postupem se může získat během spalovacího stupně. Ovšem, když používaný podíl oxidačního plynu к tekutému palivu ve spalovacím stupni je značně na palivem chudé straně, maximální teplota se může docela získat až za zavedením uhlíkotvorné kapalné látky a ta částečně reaguje se zbytkem oxidovadla přítomného v horkých výrobních spalinách. Vzhledem к tomu, ačkoliv přídavek oxidačního plynu pro spalovací reakci může kolísat od aši 50 % к asi 500 % teoreticky požadovaného pro úplné spálení tekutého paliva, výhodný poměr oxidační plyn/tekuté palivo se bude obvykle nalézat v intervalu od asi 70 % do asi 350 procent teoretického.

Aby množství zpočátku spojitých penetrujících proudů kapalné uhlíkotvorné přidávané látky, vstřikované do prstencovitého proudu spalin, bylo účinně rozprášeno a rozptýleno a aby mohlo plně realizovat extrémně vysoké prosazení, jehož je tento postup schopen, je důležité, aby prstencovitý proud spalin měl rychlost alespoň 0,35 Mach v místě vstřiku kapalné přidávané látky. Výhodně uvedený proud spalin normálně dosáhne rychlosti alespoň 0,4 Mach v místě vstřiku přidávané látky a výhodněji se udržuje v oblasti 0,5 až 0,8 Mach. Mnohé způsoby jsou schopné к převedení do praxe tohoto vynálezu za zajištění, že rychlost výrobních spalin bude dosahovat potřebné kinetické energie pro náležité rozptýlení přidávané látky vstřikované do spalin.

Například spalovací reakce sama o sobě může být řízena přívodem paliva a/nebo oxidačního plynu do ní tak, aby se získal výsledný proud výrobních spalin o minimální rychlosti 0,35 Mach, když protéká prstencovou vstřikovací zónou 13. Ovšem mělo by být také vzato na zřetel, že jednotlivé uspořádání používaného zařízení může také mít velmi hluboký vliv na konečně získanou rychlost proudu výrobních spalin, když protékají místem vstřiku kapalné přidávané látky. Tak například při vedení spalin z jejích výrobní komory 11 skrze zúženou prstencovitóu vstřikovací zónu 13 se může často získat jejich další významné zrychlení.

V podstatě jakákoli hořlavá kapalná uhlíkotvorná přidávaná látka s obsahem uhlíku alespoň 75 % a výhodně nad asi 85 % hmotnostních z přidávané látky se může přeměnit na užitečné sazové výrobky způsobem dle vynálezu. Tudíž přesné složení kapalné uhlíkotvorné přidávané látky, která se užívá, je předmětem široké variace. Například kapalné nebo zkapalnitelné uhlík obsahující hmoty, jako je benzen, toluen, xylen, mesitylen, kumen, duřen, lineární nebo alicykltcké uhlovodíky jako hexan, oktan, dodekan, cyklohexan a cyklopentan, parafinické oleje, ropné destiláty, vosky a podobně, jsou všechny obecně vhodné jako uhlíkotvorné kapalná přídavná látka při provádění vynálezu. Ovšem normálně se dává přednost užití zbytkových nebo etylénových dehtů, ropným destilátům nebo cyklic- * kým látkám, vznikajícím ve frakcionačních ' a/nebo destilačních postupech nebo rafinačních zpracováních.

V každém případě je Životně důležité, aby <, vstřikování uvedené kapalné uhlíkaté přídavné látky do vysokorychlostního prstencovitého proudu (1) spalin bylo provedeno jako množství jednotlivých relativně malých nečlánkovaných a spojitých proudů (2), jsoucích v podstatě napříč ve vztahu к ose toku výrobního proudu spalin a (3) usměrněných z jak vnějšího, tak vnitřního obvodu prstencovitého výrobního proudu spalin.

Při jakémkoli počtu použitých otvorů 21 a 29 je dále zcela důležité v zájmu udržení stabilního postupu a kvality výrobku, aby každý jednotlivý proud přídavné kapaliny se vypouštěl do horkého proudu spalin takovým způsobem, aby se významně uvedený proud přídavné kapaliny nedotýkal uzavírajících stěn zařízení před svým dokonalým smíšením s horkými spalinami a vytvořením tuhých uhlíkových částic. Tudíž je důležité, aby každý vstřikovaný proud přídavné kapaliny zpočátku udržoval svůj spojitý stav a vnikal do prstencového proudu spalin bez podstatného zeslabení tímto proudem do hloubky, alespoň 15 % z prstencového průřezového rozměru vzatého v bodě vstupu proudu přídavné kapaliny.

Také je jasně výhodné, aby spojité pénetrační proudy kapalné přídavné látky stříkané z množství míst na odpovídajícím vnějším a vnitřním obvodu prstencovitého výrobního proudu spalin ani neuhýbaly přímo jeden к druhému, ani na povrchy svých protilehlých obvodů vstřikovací zóny 13.

Tudíž je výhodné, aby penetrace takových protilehlých proudů přídavné kapaliny normálně nepřesahovala asi 50 °/o prstencoví- ♦ tého průřezu rozměru.

Také se normálně požaduje, jak je jasně znázorněno čárkovanými čarami v obrázku 2, aby průměty narýsované osami vnitřních * otvorů 29 к uzavírajícímu povrchu vnějšího obvodu prstencovitého proudu spalin, protkly uzavírající povrch vnějšího obvodu v bodech uprostřed protilehlých vnějších otvorů 21. Tudíž při dodržení zde popsaných technik vstřiku kapalné přídavné látky v kombinaci s dodržením dříve uvedeného prstencovitého proudu spalin tekoucího vy198160 sokou rychlostí, se zajistí vysoce efektivní a rychlé tříštění zpočátku spojitých proudů přídavné kapaliny do okamžitých kapiček * a účinné a rychlé jejich rozptýlení do proudu výrobních spalin tak, aby se rychle vytvořila v podstatě homogenní reakční směs. Dodržením principů uvedeného vynálezu je vytvořeno vysoce účiné využití tepelné a kinetické energie spalin, kteréžto účinné využití přispívá podstatně к vysokému prosazení a výnosu obvykle získatelnému v postupu а к vysoké kvalitě sazí vyrobitelných podle vynálezu.

Samozřejmě přítomnost dříve zmíněného * vstřikovacího stupně přídavné látky v souhlase s vynálezem bude podmíněna takovými parametry, jako je rychlost prstencovltého proudu výrobních spalin tekoucích ko- ⁵ lem bodů vstřiku přídavné látky, geometrií a rozměry a počtem otvorů 21 a 29 vstřiku přídavné látky, používané rychlosti vstřiku přídavné látky, tlaky použité při vstřiku přídavné látky a podobně.

Odborníci obeznámení současným stavem vědí, že rozsah penetrace jednotlivých proudů přídavné látky ve spojitém tvaru do horkých spalin se může řídit přslušným ovládáním jedné nebo kombinace několika proměnných způsobů a/nebo geometrie výrobního zařízení. Dále je odborníkům zřejmé, že kritéria zpočátku spojitého pronikajícího vstřiku přídavné látky, nezbytná pro praxi podle vynálezu, mohou být normálně předem stanovena nebo mohou být obecně přímo zjišťována a řízena během zpracování.

Když se vyrábí daná jakost sazí s danou kapalnou uhlíkotvornou látkou, používaná přívodní rychlost přídavné látky bude záviset rozsáhle na množství dostupného tepla a nesloučeného oxidačního činidla (je-li nějaké) v horkém proudu výrobních spalin. Pro většinu jakostí uhlíkových sazí primární podíl množství přídavné látky bude nastaven ve spojení s množstvím tekutého paliva a oxidačního plynu přiváděného tak, že celkové procento spálení pro postup (počítaje teoreticky s úplnou oxidací všech složek na CO2, H2 atp) bude ležet mezi asi 20 a ,50 %; ovšem postup se může také provádět při výhodném užití příslušných reakčních činidel při hodnotách spalování nízkých až asi 15 % nebo vysokých asi 65 procent pro výrobu znamenitých sazí.

S ohledem na skutečný uhlíkotvorný stu- • peň postupu, důležité parametry spočívají v rozměru a tvaru uzavřeného reakčního prostoru 31, opatřeného mezi vstřikem přídavné kapaliny do proudu výrobních spalin a « ochlazením reakční směsi. Tak pro danou objemovou míru prosazení uvedené reakční směsi bude celkový objem prostoru mezi místem vstřiku přídavné látky a chlazením reakční směsi závislý na době zdržení v hlavní uhlíkotvorné reakční zóně.

Předložený postup je obecně schopen vyrábět vysoce kvalitní uhlíkové saze při neobvykle krátkých dobách zdržení, například kolem asi 0,5 milisekund nebo dokonce méně. Pro většinu jakostí sazí optimální pod' minky budou obvykle zajištěny dobami zdržení v oblasti asi 1 až 500 milisekund nebo dokonce několika sekund.

Vynález je dále vysvětlen uvedením neomezujících příkladů provedení.

Přikladl

Použije se zařízení obvyklého typu, znázorněného v obrázku 1, s následujícími důležitými rozměry: spalovací komora 11, objem 113 dm³válcové potrubí 17, délka 28 cm, vnitřní průměr 26,4 cm otvory 21, devět příčně orientovaných . 1,17 mm v průměru otvorů rozložených rovnoúhle v jedné rovině kolem obvodu potrubí 17. Uvedené otvory 21 jsou umístěny 14 cm proti proudu od výpustního konce 28 potrubí 17.

Reakční komora 33, tepelně izolovaný, žárovzdorně vyzděný tunel o délce 5,5 m a vnitřním průměru 45,7 cm.

Chladicí prostředek zahrnující množství vodních rozstřikovacích trysek 41 umístěných v komoře 33 91,5 cm ve směru proudu od výpustního konce 28 potrubí 17.

Při kontrolním provozu, dále zde označovanému „Provoz A”, se nepoužila žádná sonda 19. Tekuté palivo použité ve spalovací reakci je zemní plyn s obsahem methanu 95,44 % a výhřevností 34,5 MJ/m³. Vzduch se použil jako oxidační činidlo a Enjay A. C., látka z recyklu při rafinačním krakování ropy se použila jako kapalná uhlíkotvorná přídavná látka. Tato přídavná látka má

následující složení:
uhlík (%)	89,4;	89,5
vodík (%)	8,19;	8,08
H/C	1,8
síra (%)	1,8
asfaltény (°/o)	1,5;	1,4
specifická hmotnost (ASTM D-287)	1,068
A. P. I. hmotnost (ASTM D-287)	+ 0,9
Viskozita
SUS při 54,4 °C (ASTM D-88]	266;	264
SUS při 98,9 °C (ASTM D-88)	52,0;	52,1
Sediment (%)	0,30
popel (%)	0,002

19В160 sodík (ppm)0,94 draslík (ppm)0,04

GLC simulovaná destilace: počáteční bod varu °C 346 50% bod varu °C426

BMCI (z hmotnosti a viskozity)120

BMCI (z hmotnosti a 50% bodu varu)119

UV rozdělení kruhů sloučeniny s 2 kruhy (%) 7,4 sloučeniny s 3 kruhy (%) 24,0 pyrény (%)16,7 jiné 4 sloučeniny (%) 25,9 5 kruhové sloučeniny ('%) 0,0

Využití výše popsaných materiálů a zařízení Provoz A je dosaženo plněním tekutého paliva zemního plynu v dávce 36,5 KSCFH a vzduchového oxidačního činidla v dávce 411 CFH do· spalovací komory 11 v níž se směs plynů spaluje. Oxidační vzduch se zahřeje na teplotu 371 °C před svým vstupem do spalovací komory 11. Výsledné výrobní spaliny se vedou potrubím 17 a jsou určeny pro dosažení rychlosti v tomto potrubí 0,53 Mach v rovině otvorů

21. Kapalná přídavná látka předehřátá na asi 260 °C se vstřikuje otvory 21 v celkovém množství asi 1530 litrů za hodinu pod tlakem 2,14 MPa.

Výsledná reakční směs se pak vypouští do reakční komory 33 a vede touto reakční komorou 33. Uvedená reakční směs se chladí na teplotu 747 °C pomocí vodních rozstřikováních trysek 41 a podrobí se dalším obvyklým dokončovacím stupňům dalšího chlazení nepřímou výměnou tepla a separaci a shromažďování uhlíkových sazí pomocí pytlové filtrace. Pomocí nahlížecího otvoru (neznázorněného) umístěného· v zadní části spalovací komory 11 se sleduje vstřik proudů přídavné látky vytékající z otvorů 21 a každý proud lze vidět jak proniká do jádra proudu spalin jako oddělený spojitý trysk do hloubky od 20 do 25 % průměru válcového· potrubí 17. Za těchto podmínek výroby se saze shromažďují v množství asi 906 kg/hod. a celkové procentní spalování v postupu bylo zjištěno asi 41,3 %. Výrobek uhlíkových sazí se podrobí různým analýzám a podrobnosti a výsledky těchto analýz jsou uvedeny dále.

Barvivost

Barvivost představuje relativní krycí schopnost peletizovaných sazí když jsou vmíchány ve váhovém poměru 1 ku 37,5 do standardního kysličníku zinečnatého (Florence Green Seal No 8 vyráběný a prodávaný New Jersey Zinc Co), rozptýleného v epoxidizovaném plastifikátoru typu sójového oleje (Paraplex G-62 vyráběný a prodávaný Rolnn and Haas Co.) a porovnána se sérií standardních referenčních sazí zkoušených za týchž podmínek. Přesněji test zahrnuje roztírání uhlíkových sazí, kysličníku zinečnatého a změkčovadla za takových podílů, že výsledný podíl sazí ke kysličníku zinečnatému je 1 : 37,5.

Pak se provede měření odrazivosti při užltí Welch Densichron zařízení z filmu odlitého na skleněné desce a naměřené hodnoty se porovnají se sazovými standardy se známou barvivosti. Barvivosti sazových standardů se určí využitím dohodnuté stanovené hodnoty 100 % pro barvivost standardních SRF uhlíkových sazí.

V tomto případě, jak se obvykle činí, standardní SRF saze, smluvně označené hodnotou 100 % pťo barvivostní měřicí účely jsou Sterling S nebo Sterling R polozesílené pecní saze vyráběné Cabor Corp.

Každé z Sterling R nebo Sterling S referenčních sazí jsou charakterizovány mezi jiným tím, že mají BET dusíkovou plochu povrchu asi 23 m²/g, dibutylftalátovou absorpční hodnotu asi 29,5 až 31,8 kg oleje/ /45,3 kg sazí a průměrné průměry sazí 800 A° jak bylo určeno elektronovým mikroskopem. Jediný pozoruhodný rozdíl mezi těmito barvicími referenčními standardními sazemi je, že Sterling R saze jsou v načechrané formě, zatímco Sterling S saze jsou ve formě sbalků. Tedy jednotlivé SRF saze vybrané pro referenční standardní účely jsou určeny načechraným nebo peletizovanýiň stavem neznámých sazí, které se mají měřit na barvivost. Sterling S nebo Sterling R saze jsou takto považovány za primární referenční standard pro určení barvivosti jiných sazí.

Také jiné uhlíkové saze se mohou využít jako referenční standardy pro stanovení barvicích hodnot pokrývajících oblast od asi 30 do as! 250 %. Barvicí hodnoty takovýchto sekundárních standardních sazí se určí ve vztahu к primárnímu SRF standardu majícímu dohodou stanovenou hodnotu barvivosti 100 %. Tímto způsobem se získá série sazí s širokou oblastí hodnot barvivosti, takže se opatří referenční saze, které se přibližují co nejúžeji к sazím, které se mají měřit.

Příkladné karbonové saze, využívané jako pomocné barvicí standardy pro účely výše uvedeného postupu, zahrnují následující saze vyrobené Cabot Corporation. Analytické vlastnosti dále uvedeného souboru v tabulce jsou určeny v souhlase se zkušebním postupem uvedeným v této přihlášce.

Využitím zkušební metody výše popsané mají uhlíkové saze z kontrolního provozu A určenou hodnotu barvivosti 278 %.

Analytické vlastnosti	Sterling MT	Sterling FT	Vulkán	Vulkán
	středně	jemně	6H	a
	tepelné	tepelné

220 252

Barvivost % SRF Standardu 31 jodem stanovená plocha povrchu 5,0

DBP Absorpce cm³/100 g 33,6

DBP absorpce.

V souhlase se sestaveným postupem v ASTM D 2414-65 T, nyní označeným jako ASTM D-2414-70, jsou určeny absorpční znaky peletizovaných uhlíkových sazí. Zkušební postup zahrnuje přidání dibutylftalátu (DBP) kpeletizovanému vzorku uhlíkových sazí až se objeví přechod od volně plovoucího pudru do poloplastlckého aglomerátu. Hodnota se vyjadřuje jako centimetry krychlové (cm³) dibutylftalátu (DBP) na 100 g uhlíkových sazí. U sazí kontrolního provozu A po jejich péletižaci se určila hodnota DBP absorpce 129 cm³/100 g sazí.

Jodová plocha povrchu.

V tomto postupu se vzorek uhlíkových (% adsorbovaného jodu X 0,937 — 4,5) hmotnost vzorku

8,4 109,6 118,5

35,9 131,4 116,9 sazí umístí do porcelánového kelímku vybaveného volně uloženým víčkem pro dovolení úniku plynů a nechají se odtékat po dobu sedmi minut při teplotě 927 °C v muflové peci a pak se nechají vychladnout. Vrchní vrstva kalcinovaných uhlíkových sazi se odstraní do hloubky 6,3 mm a zbývající část se zváží. К tomuto vzorku se pak přidá 100 ml 0,01 n roztoku jodu a výsledná směs se pak protřepává po 30 minut. 50 ml alikvotní podíl se pak centrifugúje až je roztok čistý, jeho 40 ml se titruje, za užití 1% rozpustného škrobového jako koncového indikátoru, 0,01 n roztokem thiosulfátu sodného až do absorpce volného jodu. Procento adsorbovaného jodu se kvantitativně určí titrací slepého vzorku. Nakonec jodová plocha povrchu vyjádřená v metrech čtverečních na gram se vypočte podle vzorce jodová plocha povrchu

Tento postup pro určení jodových ploch povrchu sbalků uhlíkových sazí je označován jako Cabot Test Proceduře č. 23.1 pro účelnou výhodu, protože není stále žádné ASTM označení jak je uvedeno v publikaci Cabot Corporation TG-70-1 nazvané „Průmyslové referenční saze č. 3” od Juengela a 0’Briena, vydané 1. dubna 1970, jodová plocha povrchu IRB č. 3 (Průmyslové referenční saze č. 3) je 66,5 m²/g jak je určeno podle Cabot zkušebního postupu 23.1 zde výše uvedeného.

Využitím tohoto postupu byla zjištěna jo_Da _ 2270 + 63,5 (DBP absorpce)______ ^— jodová plocha povrchu

Ve výše uvedených rovnicích se barvivost uvádí v hodnotách % z SRF, DBP absorpce se používá v hodnotách cm³/100 g sazí a jodová plocha povrchu se vyjadřuje v hodnotách m²/g. Tudíž, jsou-li známy hodnoty dová plocha povrchu uhlíkových sazí kontrolního provozu A 105 m²/g.

Faktor zbarvení. ,

V americkém patentu 3 725 103, zvláště . zde zmíněném, je uveden a nárokován druh hodnotných uhlíkových sazí, jejichž jedním charakteristickým rysem je hodnota pro vztah (zde „faktor zbarvení”} [barvivosti 4- 0,6 (Da j ], který je alespoň 317. Jak je dále uvedeno v tomto patentu, Da, zdánlivý průměr uhlíkových sazí v millmikrometrech, se může získat užitím vzorce barvivosti, DBP absorpce a jodová plocha povrchu uhlíkových sazí kontrolního provozu A, faktor zbarvení se pak určí substitucí známých hodnot do rovnice faktor zbarvení = barvivost + 0,6

2270 + 63,5 (DBP)

Jodová plocha povrchu

Takto faktor zbarvení uhlíkových sazí kontrolního provozu A má . hodnotu ' 338.

Hodnota p_H sazí se ' může určit způsobem ASTM D-1512-60. Při použití postupu této zkoušky byla zjištěna hodnota ph uhlíkových sazí z provozu A větší než 4,0.

Příklad 2

Provoz B je v podstatě pokračováním provozu A s význačnou výjimkou, že je . souose s · potrubím 17 uspořádána vodou chlazená sonda 19 přídavné látky s vnějším . průměrem 5 cm a vybavená koncovým uzávěrem 27 obsahujícím 3,1 mm trubkový uzávěr s třemi otvory ' 29 o průměru 1 mm, kolmo orientovanými a umístěnými rovnoměrně po obvodu trubkového uzávěru. Otvory 29 uvedené osové sondy 19 jsou podélně uloženy uvnitř potrubí 17 tak, že jsou v podstatě rovnoběžné s ohledem na obvodové otvory

21. Dále . · každý ze tří otvorů 29 osové sondy 19 je orientován tak, že proniká jeho· sdružený proud ' přídavné ' látky do ' bodu uprostřed dvou přilehlých obvodových otvorů 21. Vezme-li se v úvahu snížení celkové průřezové plochy vytvořené . přítomností sondy 19, rychlost proudu spalin tekoucího kolem otvorů 21 a 29 je určena hodnotou 0,53 Mach.

Využitím výše uvedeného zařízení, a v podstatě s žádnými změnami od provozu A, v buď zemním plynu. a poměrech vzduchu ve spalovací · komoře 11 nebo v chladicích podmínkách, přivádí se přídavná látka otvory 21 _ v množství 1420 litrů/hod. . a . otvory 29 v množství 356 litrů za hodinu, celkové množství vstřiku přídavné . látky je asi 1776 litrů za hodinu. Přídavná látka má dávkovaci tlak udržovaný na 2,14 MPa. Za těchto podmínek pozorování vstřikovací zóny přídavné látky se ukazuje, že každý z proudů přídavné látky, proudící z vnitřního a vnějšího. obvodu prstencovité vstřikovací zóny, vniká do prstencoviťého proudu spalin v podstatě ve spojitém stavu do hloubky od 20 do· 25 % průřezového rozměru uvedeného proudu.

Uhlíkové saze byly shromážděny a bylo zjištěno, že bylo vyrobeno· asi 1043 kg/hod. a celkové procentické spalování provozu B je jen 37,5 °/o. Vyrobené uhlíkové · saze se analyzovaly a bylo zjištěno, že mají následující vlastnosti:

Barvivost 273' , jodová .plocha povrchu 108 m²/g

DBP . absorpce 129 cm3/100 g faktor zbarvení · 331 Ph Větší než 4.

Tedy porovnání · provozů A a B · demonstruje důležité výhody odvoditelné z provedení postupu vynálezů v podmínkách podstatně zvýšeného množství výroby sazí bez zhoršení vlastností výrobků a v podmínkách podstatně vyšších výtěžků daných sazí buď na jednotku tekutého paliva použitého · ve spalovací reakci, nebo . na jednotku · kapalné přídavné látky. Dále, provoz B · . demonstruje schopnosti postupu vynálezu pro výrobu · uhlíkových sazí náležejících k novému a důležitému druhu výrobků uhlíkových sazí jež jsou zejména užitečné pro vyztužování kaučuků a elastomerů.

-.Příklad 3

V tomto příkladu (provoz C) se provádí kontrolní provoz, v němž se vstřikuje · kapalná přídavná látka pouze z vnějšího obvodu válcovité vstřikovací zóny. · Použité zařízení je podobné použitému zařízení z příkladu 1; ovšem v tomto příkladu potrubí- · 17 je vybaveno devíti otvory . 21, každý o průměru 1,5 mm a chladicí tryskové 41 seskupení je umístěno· asi 210 cm ve směru proudu od výpustního konce 28 potrubí 17. Použitá · kapalná přídavná látka je dekantovaný olej s

následujícím složením a vlastnostmi:
vodík (%)	8,04; · 8,03
uhlík (%)	. 90,7; · 91,0
H/C	1,05
síra (%}	1,3
asfaltény (%)	2,1; 2,0
API váha	+ 0,9
spec, váha	1,069
viskozita SUS při 54,4 °C při 98,9 °C	150,6; 151, 44,6; · 44,7
sediment · (%')	0,035
popel	0,014
sodík (ppm)	5,7
draslík (ppm)	0,54
GLC analýza kruhů · (% · aromátů):
1 cyklické sloučeniny (%)	0,9
2 · cyklické sloučeniny (%)	6,8
3 cyklické· sloučeniny (%)	19,3
4 cyklické sloučeniny (%)	60,0
5 cyklické sloučeniny a vyšší sloučeniny	13,0

voda (% obj) bod vzplanutí (°C C. O. C.) bod hoření (°C C. O. C.) méně než 0,05

166

191 g uhlíku na g vstřlko vanými otvory 29, přičemž každý má průměr 1,17 mm, přičemž uvedené otvory 29 jsou umístěny ve stejné rovině s ohledem na otvory 21;

c) chladicí tryskové uspořádání 41 je umístěno asi 275 cm ve směru proudu od výstupního konce 28 potrubí 17.

Postup:

Zemní plyn s obsahem metanu 96,61 procent a výhřevností 34,5 MJ/m³ se použil jako tekuté palivo.

Při použití výše uvedených materiálů a vzduchu, předehřátého na 376 °C a zemního plynu, se tyto dávkují do a spalují ve spalovací komoře 11 v příslušných množstvích 3,131 m³/s a 0,2402 _m ³/s. Rychlost výsledného proudu výrobních spalin tekoucích kolem otvorů 21 potrubí 17 je určena asi 0,52 Mach. Kapalná přídavná látka předehřátá na teplotu asi 260 °C se vstřikuje do proudu spalin otvory 21 v množství asi 2 450. litrů za hodinu a pod přívodním tlakem asi 2,00 MPa. Také v souhlase s postupem uvedeným a nárokovaným v US patentu 3 010 794 se vstřikuje do spalovací komory 11 vodný roztok KC1 v dostatečné míře pro zajištění toho, aby připadalo 5,4 g KC1 na 378,5 litru kapalné přídavné látky. Vizuální pozorování vstřiku, přídavné látky ukazuje, že každý z proudů přídavné látky vytékající z otvorů 21 udržuje svou spojitost do hloubky od 20 do 25 % průměru potrubí 17. Chlazení uhlíkových sazí vyráběných za výše uvedených podmínek se provádí vstřikováním dostatečného množství vody tryskami 41, aby se snížila teplota reakční směsi na 740 až 760 °C. Uhlíkové saze se shromažďují a byl zjištěn výtěžek asi 2,44 kg sazí na 3,785 litru přídavné látky. Celkové procento spalování v provozu C bylo zjištěno- asi 31,8 %. Shromážděné saze se podrobily různým analytickým zkouškám s následujícími výsledky:

barvivost 246 % SRF jodová plocha 75 m²/g

DBP absorpce 113 cm³/100 g faktor zbarvení 321 p_H větší než 4.

Příklad 4

V tomto příkladu se provádí provoz D, který je podobný provozu C s následujícími změnami způsobu a řízení:

Zařízení:

a) otvory 21 jsou každý o průměru 1,4 ním;

b) souosá vodou chlazená vstřikovací sonda přídavné látky 19 o 5cm vnějším průměru je dodatečně použita s koncovým uzávěrem 27 vybaveným třemi rovnoúhle rozmístěnými a radiálně oriento-

d) kapalná přídavná látka se vstřikuje otvory 21 v množství 2050 1/hod a pod přívodním tlakem 1,93 MPa,

e) kapalná přídavná látka se přídavně vstřikuje otvory 29 v množství 511 litrů za hodinu a pod přívodním tlakem 1,79 MPa,

f) vzduchové oxidační činidlo vpouštěné do spalovací komory je předehřáto na teplotu 350 °C a

g) vodný roztok KCI se vstřikuje do spalovací komory И к zajištění koncentrace 7,8 g KC1/378 litrů kapalné přídavné látky.

V podstatě žádné změny od podmínek provozu C nebyly provedeny ani v množství zemního plynu ani v množství vzduchového -oxidačního činidla přiváděných do spalovací komory 11. Rychlost proudu výrobních spalin byla zjištěna 0,52 Mach. Pozorování vstřikovací zóny 13 přídavné látky Ukazuje, že proudy přídavné látky vytékající z otvorů 21 a 29 neztrácejí svůj v podstatě spojitý tvar, zatímco pronikají do hloubky 20 až 25 % průřezového rozměru prstencového proudu spalin. Za těchto podmínek se uhlíkové saze shromažďují s výtěžkem 2,47 kg na 3,785 litru kapalné přídavné látky a celkové procentické spalování provozu D je jen asi 30,8 %. Analytické vlastnosti sazí z provozu D jsou následující:

barvivost 246 % SRF jodová plocha povrchu 70 m²/g DBP absorpce 112 cm³/100 g p_H větší než 4.

Příklad 5

Zařízení obecného typu znázorněného v obrázku 1 se použije s následujícími důležitými rozměry:

spalovací komora 11 objem 125 dm³ válcové potrubí 17 délka 28 cm vnitřní průměr 31,5 cm otvory 21 dvanáct radiálně orientovaných

198180 otvorů o průměru 1,78 mm, rovnoúhle roz-

cm proti proudu oů výpustního konce 28 potrubí 17.

Reakční komora 33, tepelně izolovaná, žátunel s celkovou délkou asi 915 cm, vnitřním průměrem 610 cm dlouhého prvního stupně u výpustního konce 28 potrubí 17 je 48,3 cm a vnitřní průměr druhého stupně 305 cm dlouhého sdruženého s prvním stupněm je 68,6 cm.

Chladicí prostředek zahrnující množství vodních rozstřikovacích trysek 41 umístěných 875 cm ve směru proudu od výpustního konce 28 potrubí 17.

Používá se butan jako tekutá přídavná látka pro spalovací reakci a uhlovodíkový dehet vznikající jako vedlejší produkt při parním krakování při výrobě oleflnů se používá jako kapalná přídavná látka.

V kontrolním provozu, zde nazvaném provoz E, se vzduch a butan spalují ve spalovací komoře 11 v příslušných množstvích 4,54 m³/s a 0,086 m³/s, přičemž se vzduch předehřívá na teplotu asi 371^QC před vstu. pem do spalovací komory 11, Výsledný proud spalin protéká potrubím 17 a je určen aby měl rovnoměrnou rychlost 0,54 Mach v místě otvorů 21. Kapalná přídavná látka se předehřeje na asi 149 °C a přivádí se do otvorů 21 pod tlakem asi 2,14 MPa a vstřikuje se do proudu spalin v množství asi 4020 litrů/hodinu. Vodný roztok KC1 se vstřikuje do spalovací komory 11 v množství úměrném výtěžku v koncentraci asi 185 g KC1 na 378,5 litrů přídavné látky.

Vstřikovací zóna 13 přídavné látky se během zpracování sleduje a proudy přídavné látky vytékající z otvorů 21 jsou určeny, aby penetrovaly do proudu spalin v podstatě spojitém neroztříštěném stavu do hloubky od 20 do 2'5 % průměru potrubí 17. Za těchto podmínek se vyrábějí saze v množství asi 2490 kg/hod a s výtěžkem asi 2,36 kilogramu sazí na 3,785 litru kapalné přídavné látky. Celkové procentické spalování z provozu E je zjištěno asi 30,1 %. Uhlíkové saze byly analyzovány a bylo zjištěno, že mají následující vlastnosti:

jodové číslo (ASTM 1510) 94

DBP absorpce 90 cm³/100 g barvivost 225 % SRF

Příklad 6

Provoz F je pokračováním provozu E s následujícími důležitými změnami zařízení a postupu:

zařízení

a) souosá vstřkovací sonda 19 přídavné

da má průměr 5 cm a Její koncové pouzdro 27 je opatřeno šesti 1,32 mm radiálně orientovanými otvory 29 uspořádanými rovnoúhle po jeho obvodu, přičemž uvedená sonda je zavedena do hloubky dostatečné pro umístění otvorů 29 v podstatě v jedné rovině s ohledem na otvory 21;

postup

b) kapalná přídavná látka se vstřikuje otvory 21 v množství 3690 litrů za hodinu pod tlakem asi 1,48 MPa;

c) kapalná přídavná látka se také vstřikuje otvory 29 v množství 909 litrů za hodinu a pod tlakem asi 1,48 MPa, čímž se získá vydatnost celkového vstřikovaného množství přídavné kapaliny asi 4600 litrů za hodinu;

d) oxidační vzduch dodávaný do spalovací komory .11 je předehřát na asi 329 °C;

e) roztok KC1 se přivádí v množství úměrném vydatnosti koncentrace asi 162 g KC1 na 378,5 1 kapalné přídavné látky.

Rychlost proudu spalin tekoucích kolem otvorů 21 a 29 je určena kolem 0,54 Mach, když se vezme v úvahu zúžení průřezové plochy proudu způsobené přítomností sondy 19. Vstřikovací zóna 13 přídavné látky se vizuálně pozoruje a u každého z proudů přídavné látky vytékající z otvorů 21 a 29 se určuje průnik bez podstatné ztráty spojitosti do prstencovitého proudu spalin do hloubky od 20 do 25 % jeho rozměrů prstencovitého průřezu. Za podmínek provozu F se saze shromažďují v množství asi 2860 kilogramů za hodinu a s výtěžkem asi 2,38 kilogramu uhlíkových sazí na 3,785 litru kapalné přídavné látky. Celkové procentické spalování provozu F bylo určeno jen na 26,9 ®/o.

Analýzou sazí byly zjištěny následující vlastnosti:

jodové číslo (ASTM 1510) 84 DBP absorpce 117 Cm³/100 g barvivost 205 % SRF.

P ř í к 1 a d 7

Provoz G je pokračováním provozu F s následujícími odchylkami postupu:

a) vodný roztok KC1 se vstřkuje v množství odpovídajícím vydatnosti koncen198160 trace asi 500 g KCl/378,5 litru kapalné přídavné látky;

b) předehřátí oxidačního vzduchu přiváděného do spalovací komory 11 se sníží a udržuje na 334 °C.

Za těchto podmínek vyráběné uhlíkové saze se připraví v množství asi 2860 kg/hod a s výtěžkem asi 2,38 kg sazí na 3,785 I kapalné přídavné látky. Celkové procentické spalování provozu G je jen asi 27 %.

Vlastnosti sebraných sazí jsou následující:

jodové číslo DBP absorpce barvivost cm³/100 g

229 SRF.

Samozřejmě výše uvedené příklady a popis tohoto postupu jsou přirozeně příkladné a mnohé změny se tu mohou provést bez odchýlení se od ducha a zamýšleného rozsahu vynálezu.

Zatímco popis zde uvedený byl omezen, pro účely jasnosti, na prstencovité proudy spalin s obecně kruhovým průřezem, je zřejmé, že principy zpracování postupu jsou také adaptovatelné na zpracování v nichž přstencovitý proud spalin má jiný tvar než kruhový, například vejčitý, podlouhlý, čtvercový nebo obdélníkový průřezový tvar.

Jedno takové vhodné provedení je schematicky znázorněno v obrázku 3, v němž je zobrazena vstřikovací zóna 113 přídavné látky s vnější obvodovou stěnou 114 obdélníkového průřezu a kterážto stěna 114 v souhlase s osově orientovanou přívodní sondou 115 přídavné látky také obdélníkového průřezu, vymezuje obdélníkovou prstencovou vstřikovací zónu 113 přídavné látky.

Také v obrázku 4 je schematicky znázorněna vstřikovací zóna 213 přídavné látky, která zahrnuje celkový vnějšek určený válcovou uzavírací stěnou 214 a množstvím jednotlivých, osově vyrovnaných sond přídavné látky 215, která jsou v prostorovém vztahu jedna к druhé a ke stěně 214. V této konfiguraci je vymezeno množství v podstatě prstencovitých prostorů 216 mezi přilehlými sondami 215 a mezi vnějšími sondami 215 a uzavírací stěnou 214. Ovšem zvláštní uspořádání znázorněné v obrázku 4 je podstatně složitější než uspořádání z obrázků 1 až 3.

Claims

PŘEDMĚT VYNALEZU

1. Způsob výroby sazí v peci, při čemž se do ohraničeného proudu horkých spalin o rovnoměrné rychlosti, dostatečné к rozprášení a rozptýlení kapalné uhlíkotvorné látky, vstřikuje tato uhlíkotvorná látka napříč ke směru proudění spalin a zreagovaná směs se po vytvoření tuhých uhlíkových částic ochladí, načež se saze oddělí, vyznačený tím, že kapalná uhlíkotvorná látka se zavádí do proudu spalin ve formě jednotlivých spojitých proudů, jak z vnějšího jeho obvodu, tak z alespoň jednoho místa v jeho vnitřku tak, že každý ze spojitých proudů se nechá pronikat do proudu spalin do hloubky, v níž se zamezí koksování kapalné uhlíkotvorné látky se stěnami zařízení předtím, než se kapalná uhlíkotvorná látka smísí s proudem horkých spalin a vytvoří se tuhé částice sazí v tomto proudu.
2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že každý ze spojitých proudů kapalné látky proniká do proudu spalin do hloubky mezi 15 až 50 o/o rozměru jeho průřězu.
3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že rychlost proudu spalin v místě vstřiků kapalné látky do tohoto proudu se udržuje alespoň 0,35 Mach.
4. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že rychlost proudu spalin v místě vstřiků kapalné látky do tohoto proudu se udržuje mezí 0,4 až 0,8 Mach.
5. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že vstřiky kapalné látky se provádějí v jedné rovině.
6. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že spaliny proudí v kruhovém průřezu.
7. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že spaliny proudí v pravoúhlém průřezu.
8. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že vstřik kapalné látky zevnitř a příčně se provádí alespoň ze dvou míst v průřezu proudu spalin.
9. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že každý spojitý proud příčného vstřiku zevnitř se vrhá к bodu uprostřed mezi přilehlé proudy kapalné látky vstřikované z vnějšího obvodu proudu plynu.