DD114422B3

DD114422B3 - Ofengasrussprodukt

Info

Publication number: DD114422B3
Application number: DD74176508A
Authority: DD
Inventors: Merrill E Jordan; William G Burbine; Frank R Williams
Original assignee: Merrill E Jordan; William G Burbine; Frank R Williams
Priority date: 1973-04-02
Filing date: 1974-02-12
Publication date: 1986-10-29
Also published as: JPS502750A; DE2363310B2; CA995858A; IT999872B; NL7317618A; IL43654A; CS189624B2; ES421349A1; AU6378273A; DD114422A5; DD120025B1; FR2223389B1; IN140396B; BR7401652D0; FR2223389A1; PL88679B1; DD120025A5; IL43654A0; AR205159A1; DE2363310A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen neuen Ofengasruß mit speziellen Eigenschaften, die insbesondere in der kautschukverarbeitenden Industrie erwünscht sind.

Bekannte technische Lösungen

Normalerweise wurden verschiedene bisher bekannte herkömmliche Ruße in starkem Maße als Füllstoffe und Verstärkerpigmente beim Mischen und bei der Herstellung von Kautschukmischungen verwendet. Gewöhnlich sind die herkömmlichen Ruße zur Herstellung von Gummivulkanisaten mit verbesserten Verstärkungseigenschaften, wie z. B.

Zugfestigkeit, Modul und Laufflächenverschleiß, äußerst effektiv. Die Verbesserung der Eigenschaften bei einem Elastomerprodukt oder einer mit Ruß gefüllten Kautschukmischung hängt in großem Maße von der Art des verwendeten Elastomers und dem speziellen eingebrachten Ruß ab.

Aus der US-PS 3717494 ist ein Rußherstellungsverfahren bekannt, bei dem durch Einführung von H2O2 Ruße anfallen mit einer Jodoberfläche von 127 bis 129m²/g und einem pH-Wert von 6,7 bis 9,0.

Die US-PS 3582277 beschreibt ein Verfahren, wonach Ruß mit einer N₂-Oberfläche von 92 bis 122m²/g und einem pH-Wert von 8,4 bis 8,8 anfällt.

Diese Ruße weisen durch die genannten Werte zwar bestimmte Vorteile auf, erreichen jedoch nicht die erwünschten Farbtonwerte, so daß sie für die speziellen Forderungen z. B. der Reifenindustrie nicht im ausreichenden Maße geeignet sind.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, neue Ruße mit verbesserten Eigenschaften zu entwickeln.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der guten Fertigproduktwerte für Zugfestigkeit, Modul, Abriebwiderstand und Laufflächenverschleiß Ruße bereitzustellen, die auch hinsichtlich der Farbtonwerte zufriedenstellend sind.

Die neuen Ofengasrußprodukte weisen neben einem pH-Wert von mindestens 4, einer wirksamen Jodoberfläche von mindestens etwa 67 etwa 145m²/g und einer wirksamen N₂-Gesamtoberf lache (nach BET-Methode) von weniger als 160m²/g erfindungsgemäß einen Farbtonfaktor von 311 bis 316 auf, ausgedrückt durch die Beziehung (Farbton + 0,6[D₃]), worin D_ader scheinbare Durchmesser ist, und ein Farbtonmitwirkungsverhältnis des Farbtons zum Farbtonfaktor von mindestens 0,75 bis 0,82 auf. Zur Bestimmung des Wertes für den Farbtonfaktor der Ruße, ist der scheinbare Durchmesser D₃ definiert als der Durchmesser einer festen Kohlenstoff kugel (in Millimikrometer), die die gleiche Menge Kohlenstoff enthält wie die durchschnittliche Menge Kohlenstoff je Agglomerat, entsprechend einem Bericht von Avrom I.Medalia und L. Willard Richards unter dem Titel „Farbkraft von Ruß", der der American Chemical Society, Abteilung Überzüge und Plastchemie, Toronto, Kanada im Mai 1970, vorgelegt wurde. Für die Zwecke der Erfindung wird der scheinbare Durchmesser, D₃, nach der Rechnung (2270 + 63,5 [DBP]) wirksame Jodoberfläche ermittelt. Wenn gewünscht, können die erfindungsgemäßen Ruße hinsichtlich des prozentualen Färbeanteils durch Multiplizieren des Wertes für das Verhältnis von Farbton zu Farbzahl mit 100 beschrieben werden.

Die neue Gruppe von Rußprodukten kann unmittelbar dadurch hergestellt werden, daß eine Ruß ergebende Beschickungsmischung mit einem Strom heißer Verbrennungsgase, die mit einer durchschnittlichen linearen Geschwindigkeit von mindestens 30 m je Sekunde strömen, in Berührung gebracht wird. Das Verfahren zur Herstellung der neuen erfindungsgemäßen Ruße wird im folgenden ausführlicher beschrieben.

Bei der Erzeugung der heißen Verbrennungsgase, die bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Rußprodukte eingesetzt werden, setzt man einen flüssigen oder gasförmigen Brennstoff und einen geeigneten Oxydationsmittelstrom, wie z. B. Luft, Sauerstoff, Gemische von Luft und Sauerstoff usw., in einer herkömmlichen Verbrennungskammer miteinander um. Zu den

Brennstoffen, die sich für die Verwendung bei der Reaktion mit dem Oxydationsmittelstrom in der Verbrennungskammer zur Erzeugung der heißen Verbrennungsgase eignen, gehören alle leicht brennbaren Gas-, Dampf- oder Flüssigkeitsströme, wie z. B. Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan, Acetylen, Alkohol, Kerosin. Im allgemeinen werden jedoch Brennstoffe mit einem hohen Gehalt kohlenstoffhaltiger Bestandteile bevorzugt, und insbesondere Kohlenwasserstoffe, Ströme mit hohem Methangehalt, wie z. B. Erdgas und modifiziertes oder angereichertes Erdgas, sowie auch andere Ströme, die hohe Kohlenwasserstoffmengen enthalten, wie z. B. verschiedene Gasöle, und Flüssigkeiten und Nebenprodukte von Raffinerien, einschließlich Äthan-, Propan-, Butan- und Pentanfraktionen, Heizöle usw. sind beispielsweise ausgezeichnete Brennstoffe. Die erfindungsgemäßen Rußprodukte werden durch Umsetzen der genannten Verbrennungsreaktionsprodukte mit einer beliebigen der zahlreichen Kohlenwasserstoffeinsatzmischungen hergestellt.

Die neuen Rußprodukte werden durch Umsetzen einer Ruß ergebenden Kohlenwasserstoffeinsatzmischung mit heißen gasförmigen Produkten einer vorherigen Verbrennungsreaktion, die mit hoher linearer Geschwindigkeit in einer geeigneten Reaktionszone strömen, hergestellt. Die heißen Verbrennungsgase werden unmittelbar dadurch hergestellt, daß ein Brennstoff mit einem Oxydationsmittel, wie z. B. Luft oder Sauerstoff, das erforderlichenfalls vorgewärmt werden kann, dessen Menge etwa 50 bis etwa 500% der für die vollständige Verbrennung des Brennstoffs zu den geforderten heißen Gasprodukten benötigten Menge betragen kann, in einem bekannten Brenner, der zur Erzeugung eines Stroms heißer, mit hoher linearer Geschwindigkeit strömender Verbrennungsgase entwickelt wurde, in Berührung gebracht wird. Es ist weiterhin zweckmäßig, daß zwischen der Verbrennungskammer und der Reaktionskammer ein Druckgefälle von mindestens 6,9 kPa (1,0 psi) und vorzugsweise von 10,3 bis etwa 69 kPa (etwa 1,5 bis etwa 10 psi) herrscht. Unter diesen Bedingungen wird ein Strom gasförmiger Verbrennungsprodukte erzeugt, die genügend Energie besitzen, um eine Ruß ergebende Kohlenwasserstoffeinsatzmischung in die gewünschten Rußprodukte umzuwandeln. Die entstehenden aus der Verbrennungszone ausströmenden Verbrennungsgase erreichen Temperaturen von mindestens 1315⁰C, (2400°F), und in den meisten Fällen liegt die Temperatur über etwa 169O⁰C (3000⁰F). Die heißen Verbrennungsgase strömen abwärts mit einer hohen linearen Geschwindigkeit, die dadurch hervorgerufen werden kann, daß die Verbrennungsgase durch einen geeigneten Kanal oder eine Einlaßöffnung geleitet werden, die beliebig kegelförmig oder wie ein herkömmliches Venturirohr eingeschränkt sein können. Dann wird eine geeignete Ruß ergebende Kohlenwasserstoffeinsatzmischung in den Strom der heißen, mit hoher Geschwindigkeit strömenden Verbrennungsgase an einer Stelle eingeführt, an der zwischen der Verbrennungskammer und der Reaktionskammer ein Druckgefälle von über 6,9kPa (1,0psi) besteht, wodurch eine hohe Mischgeschwindigkeit und Trennung der heißen Verbrennungsgase und der Kohlenwasserstoffeinsatzmischung gesichert wird, so daß die Beschickungsmischung schnell und vollständig zersetzt und in hohen Ausbeuten in die neuen Ruße umgewandelt wird. Die Kohlenwasserstoffeinsatzmischung wird im allgemeinen in Querrichtung von der Peripherie des Stromes heißer Verbrennungsgase in Form eines einzelnen oder vorzugsweise einer Vielzahl kleiner kohärenter Strahlen eingespritzt, die in die inneren Bereiche des Verbrennungsstromes eindringen. Die Menge verwendeter Einsatzmischung wird entsprechend den Mengen verwendeten Brennstoffs und Oxydationsmittels so eingestellt, daß sich für das Verfahren eine Gesamtverbrennung im Bereich von etwa 12 bis etwa 65% und vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 50% ergibt. Nach der Reaktionszeit in der Reaktionszone, die zwischen etwa 1 und etwa 100ms variieren oder noch kürzer sein kann, werden die Abgase, die die gewünschten Rußprodukte in suspendierter Form enthalten, stromabwärts in eine beliebige herkömmliche Kühl- und Trennvorrichtung geleitet, wodurch die Ruße gewonnen werden. Die Trennung des Rußes von dem Gasstrom kann ohne Schwierigkeiten durch herkömmliche Vorrichtungen, wie z. B. einen Abscheider, Staubabscheider und Sackfilter, erfolgen.

Bei der Bestimmung und Beurteilung der physikalischen Eigenschaften und der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Ruße werden die folgenden Testverfahren angewendet. Bei den folgenden Verfahren werden die analytischen Eigenschaften unter Anwendung der Kugelform der Ruße bestimmt. Falls die Ruße für einen Anwendungszweck eingesetzt werden sollen, in dem die Flockenform gewünscht wird, wird ein Teil der flockigen Ruße zur Charakterisierung der Ruße entsprechend den im folgenden beschriebenen Testverfahren granuliert

Dibutylphthalat (DBP)-Absorption

Die Absorptionseigenschaften von granulierten Rußen werden entsprechend dem in ASTM D-2414-65T, jetzige Bezeichnung ASTM D-2414-70, aufgeführten Verfahren bestimmt. Bei dem Prüfverfahren wird Dibutylphthalat (DBP) einem granulierten Ruß zugesetzt, bis ein Übergang von einem gut fließfähigen Pulver zu einem halb plastischen Agglomerat einsetzt. Der Wert wird in Kubikzentimeter (cm³) Dibutylphthalat (DBP) je 100g Ruß angegeben

Wirksame Jodoberfläche

Die wirksame Oberfläche granulierter Rußprodukte wird entsprechend dem folgenden Jodabsorptionsverfahren bestimmt. Bei diesem Verfahren wird eine Rußprobe in einen Porzellantiegel gebracht, der mit einem lose sitzenden Deckel ausgestattet ist, damit die Gase entweichen können, und die Probe wird für eine Dauer von 7 Min. auf einer Temperatur von 927°C(1700°F) in einem Muffelofen gehalten und dann zum Abkühlen stehengelassen. Die obere Schicht von gebranntem Ruß wird bis zu einer Tiefe von 6,3 mm (1/4") verworfen, und ein Teil des verbleibenden Rußes wird gewogen. Dieser Probe werden 100 ml 0,01-N-Jodlösung zugesetzt, und das entstehende Gemisch wird 30 Min. lang gerührt. Ein aliquoter Teil des Gemisches von 50 ml wird dann zentrifugiert, bis die Lösung klar ist, anschließend werden 40 ml davon unter Anwendung einer löslichen 1%igen Stärkelösung als Endproduktindikator mit 0,1-N-Natriumthiosulfatlösung titriert, bis das freie Jod absorbiert ist. Der Prozentsatz des absorbierten Jods wird quantitativ durch Titrieren einer Blindprobe bestimmt. Schließlich wird die wirksame Jodoberfläche, die in Quadratmeter je Gramm ausgedrückt wird, nach folgender Formel berechnet:

(% absorbiertes aod X 0,937) - 4,5 wirksame

Probengewicht öodoberfläche

Dieses Verfahren zur Bestimmung wirksamer Jodoberflächen von Rußpellets wird der Bequemlichkeit halber als Cabot-Prüfverfahren 23,1 bezeichnet, da es noch keine offizielle ASTM-Bezeichnung gibt. Wie in einer am 1 .April 1970 erschienenen Veröffentlichung TG-70-1 der Cabot Corporation mit dem Titel „Industry Reference Black No. 3" (Industriebezugsruß 3) von Messrs. Juengel und O'Brien gezeigt, beträgt die wirksame Jodoberfläche von IRB 3 (Industriebezugsruß 3) 66,5m²/g, wie entsprechend dem zuvor erwähnten Cabot-Prüfverfahren 23,1 ermittelt wurde.

Farbkraft

Die Farbkraft ist die relative Deckkraft eines granulierten Rußes, wenn er in einem Masseverhältnis von 1:37,5 mit Standard-Zinkoxid eingemischt, in einem epoxidhaltigen Sojaölweichmacher dispergiert und mit einer Reihe von Standardbezugsrußen, die unter den gleichen Bedingungen geprüft sind, verglichen wird. Insbesondere umfaßt die Prüfung das Mischen von Ruß, Zinkoxid und Weichmacher im Kollergang in solchen Mengen verwendet, daß das resultierende Verhältnis von Ruß zu Zinkoxid 1:37,5 beträgt. Dann werden unter Anwendung eines Wefch-Densichron-Apparates Reflexionsmessungen an einem auf eine Glasplatte gegossenen Film vorgenommen, und die ermittelten Werte werden mit Rußstandards mit bekannter Farbkraft verglichen. Die Farbkraft der Standardruße wird unter Anwendung eines willkürlich festgesetzten Wertes von 100% für die Farbkraft des Cabot-Standardrußes SRF ermittelt. In diesem Fall ist, wie es gewöhnlich der Fall ist, der Standardruß SRF, dem willkürlich ein Wert von 100% für die Farbkraft zugeordnet ist, teilweise verstärkender Ofenruß Sterfing S oder Sterling R. Jeder der Bezugsruße Sterling R oder Sterling S ist dadurch gekennzeichnet, daß er neben anderen Eigenschaften eine wirksame BET-Stickstoffoberläche von etwa 23 m²/g, eine Ölabsorption von etwa 65 bis 70kg Öl je 100kg Ruß und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von etwa 800 A besitzt, wie durch Elektronenmikroskopie bestimmt wurde. Der einzige Unterschied beruht darin, daß der Ruß Sterling R in Flockenform vorliegt, während der Ruß Sterling S Kugelform besitzt. Dementsprechend wird der für Bezugszwecke ausgewählte Ruß dann entsprechend dem Zustand der Ruße bestimmt, für die die Farbkraft gemessen werden soll. Der halbverstärkende Ruß Sterling R oder Sterling S wirdfolglich als der Primärbezugsstandard zur Bestimmung der Farbkraft anderer Ruße betrachtet.

Weiterhin werden, wie oben beschrieben, zusätzliche Ruße als Bezugsmaterialien zur Ermittlung der Werte für die Farbkraft im Bereich von etwa 30 bis etwa 250% verwendet. Diese werden in bezug auf den Primärstandard bestimmt, der den willkürlich zugeordneten Wert von 100%für die Farbkraft besitzt. Auf diese Weise wird eine Reihe von Rußen mit einem großen Bereich von Farbkräften zur Verfügung gestellt, um Bezugsruße zu liefern, die dem zu untersuchenden Ruß möglichst nahekommen. Beispiele von Rußen, die als zusätzliche Farbkraftstandards für die Zwecke des obigen Verfahrens verwendet werden, sind die folgenden Ruße.

Die analytischen Eigenschaften werden entsprechend dem in der vorliegenden Anmeldung aufgeführten Prüfverfahren bestimmt.

Analytische	Sterling MT	Sterling FT	Vulcan 6H	Vulcan 9
Eigenschaften	(mittlerer Thermal)	(feinerThermal)
Farbkraft (%)	31,0	56,0	220,0	252,0
Wirksame Jodoberfläche
(m²/g)	5,0	8,4	109,6	118,5
DBP-Absorption
(cm³/100g)	33,6	35,9	131,4	116,9

Für Bezugszwecke beträgt die Farbkraft von IRB 3, wie sie entsprechend dem obigen Verfahren bestimmt wurde, 208% des halbverstärkenden Primärrußes Sterling S. Dies wird auch in einer zuvor erwähnten Publikation über Industriebezugsruß Nr. 3 von Messrs. Juengel und O'Brien festgestellt.

Wirksame Gesamtoberfläche

Die wirksame Gesamtoberfläche der Ruße wird entsprechend der bekannten BET-Technik unter Verwendung von Stickstoffisothermen gemessen. Die BET(Brunauer-Emmet-Teller)-Methode wird ausführlich in einem Artikel im Journal der American Chemical Society, Band 60, Seite 309 (1938) beschrieben. Die auf herkömmliche Weise durch die BET-Technik

zu der die vorhandenen Poren beitragen.

Die erfindungsgemäßen Ruße können in Natur- und synthetische Kautschuke eingearbeitet werden. Zu den Kautschuken gehören auch Naturkautschuk und dessen Derivate, wie z. B. chlorierter Kautschuk; sowie Butadiene mit Copolymeren wie Styrol; Polyisopren, Polychlopren sowie Copolymere von konjugierter Dienen mit einer Äthylengruppe, und Copolymere von Ethylen und anderen Olefinen.

Die folgenden Beispiele, die die ausführliche Herstellung von repräsentativen Mischungen beschreiben, werden die Erfindung verständlicher machen. Es gibt natürlich viele andere Ausführungsformen der Erfindung, die dem Fachmann nach vollständiger Beschreibung deutlich werden, und es wird demzufolge verständlich, daß diese Beispiele lediglich zur Veranschaulichung gegeben sind und den Geltungsbereich der Erfindung in keiner Weise einschränken sollen.

Ausführungsbeispiel Beispiel 1:

Bei diesem Beispiel wird eine geeignete Reaktionsapparatur verwendet, die mit einer Vorrichtung zum Zuführen von Verbrennungsgas erzeugenden Reaktionsmitteln, d.h. eines Brennstoff- und eines Oxydationsmittelstroms, entweder als getrennte Ströme oder als zuvor verbrannte gasförmige Reaktionsprodukte, und weiterhin mit einer Vorrichtung zum Zuführen der Ruß ergebenden Kohlenwasserstoffeinsatzmischung in die Apparatur versehen ist. Die Apparatur kann aus irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise Metall, gebaut sein und entweder mit einer feuerfesten Isolierung ausgestattet sein oder von Kühlmitteln, wie z. B. einer Umlaufflüssigkeit, die vorzugsweise Wasser ist, umgeben sein. Außerdem ist die Reaktionsapparatur mit Temperatur- und Druckmeßgeräten, Vorrichtungen zum Abschrecken der den Ruß bildenden Reaktion, beispielsweise Spritzdüsen, Vorrichtungen zum Kühlen des Rußproduktes und Vorrichtungen zur Trennung und Gewinnung des Rußes von anderen, nicht erwünschten Nebenprodukten ausgestattet. Demzufolge wird bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der neuen Ruße das folgende Verfahren angewendet. Zur Erzielung der gewünschten Flamme werden Sauerstoff in einer Geschwindigkeit von 57Nm³/h (2000 SCFH) und Erdgas in einer Geschwindigkeit von 18,3Nm³/h (625 SCFH) durch eine oder mehrere

Einlaßöffnungen in eine Verbrennungszone der Anlage geleitet, wodurch ein stromabwärts mit hoher linearer Geschwindigkeit strömender Verbrennungsgasstrom erzeugt wird, der einen Bewegungsdruck besitzt, der mindestens 6,9kPa (1,0 psi) größer ist also der Druck der Reaktionskammer. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der schnell fließende Strom von Verbrennungsgasen durch einen verengten oder sich verjüngenden Teil der Anlage mit feststehendem Durchmesser oder eine Verengung, beispielsweise eine übliche Venturiverengung geleitet, um die lineare Geschwindigkeit des Verbrennungsgasstroms zu erhöhen. Dann wird eine Ruß ergebende Kohlenwasserstoffeinsatzmischung durch einen oder mehrere Kanäle oder Einlaßöffnungen, die peripherzu dem Verbrennungsgasstrom angeordnet sind, mit einer Geschwindigkeit von 60,3 l/h (16,2 Gallonen je Stunde) in Querrichtung in den entstehenden Strom heißer Verbrennunngsgase mit dem geforderten Bewegungsdruck eingeführt. Bei der verwendeten Einsatzmischung handelt es sich um Sunray DX, einen Brennstoff mit einem Kohlenstoffgehalt von 91,1 Gew.-%, einem Wasserstoffgehalt von 7,9 Gew.-%, einem Schwefelgehalt von 1,3Gew.-%, einem Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff von 1,04, einem BMCI-Korrelationsindex von 133, einer Dichte entsprechend ASTM D-287 von 1,09, einer API-Dichte entsprechend ASTM-287 von-2,6, einer SSU-Viskosität (ASTM D-88) bei 13O⁰F von 350, einer SSU-Viskosität (ASTM D-88) bei 21O⁰F von 58 und einem Asphaltenegehalt von 5,7%. Die in diesem Fall eingesetzten Reaktionsbedingungen liegen so, daß eine Gesamtverbrennung von 30,3% erzielt wird. Die Rußbildungsreaktion wird dann mit Wasser auf eine Temperatur von 482°C (900°F) in einer getrennten Zone unterhalb der Reaktionszone abgeschreckt, und die entstehenden rußhaltigen Gase werden den üblichen Stufen der Kühlung, Trennung und Gewinnung des Rußproduktes in einer Ausbeute von 0,48kg/l (4 Pound je Gallone) Brennstoff unterzogen. Das auf diese Weise gewonnene Rußprodukt ist dadurch gekennzeichnet, daß es eine Farbzahl von 257%, eine wirksame Jodoberfläche von 129m²/g, einen Dibutylphthalatabsorptionswert von 155, einen pH-Wert von 6,5 einen scheinbaren Durchmesser D_a von 93,9, einen Wert für den Farbtonfaktor (Farbton +0,6 [D₃]) von 313,3, eine wirksame BET-Stickstoffoberfläche von 146m²/g und ein Farbtonmitwirkungsverhältnis des Farbtons zum Farbtonfaktor von 0,82 besitzt.

Beispiel 2:

Eine geeignete Reaktionsapparatur wie in Beispiel 1 beschrieben wird mit Sauerstoff in einer Geschwindigkeit von 57 Nm³/h (2000 SCFH) gefüllt, um eine geeignete Flamme zur Durchführung der Reaktion zu erzeugen. Den nach unten strömenden Verbrennungsgasen, die durch einen verengten oder sich verjüngenden Teil der Anlage geleitet werden, wird dann die Kohlenwasserstoffeinsatzmischung Sunray DX in einer Geschwindigkeit von 72,6 l/h (19,2 Gallonen) je Stunde zugeführt. Bei diesem Versuch werden die Reaktionsbedingungen so beibehalten, daß eine Gesamtverbrennung von 27% erzielt wird, und die Reaktion wird mit Wasser bis auf eine Temperatur von 362°C (684⁰F) abgeschreckt. Am Schluß der Reaktion wird ein Rußprodukt in einer Ausbeute von 0,43 kg/l (3,6 Pound je Gallone) Brennstoff mit einer Farbzahl von 242%, einer wirksamen Jodoberfläche von 103m²/g, einem DBP-Absorptionswertvon 164, einem scheinbaren Durchmesser D_a von 123,1, einem Farbtonfaktor (Farbton +0,6 [D_a]) von 316, einem pH-Wert von 6,8, einer wirksamen BET-Stickstoffoberfläche von 118m²/g und einem Farbtonmitwirkungsverhältnis des Farbtons zum Farbtonfaktor von 0,77 gewonnen.

Beispiel 3:

Entsprechend dem Verfahren von Beispiel 1 wird auf 404⁰C (76O⁰F) vorgewärmte Luft in einer Geschwindigkeit von 12180 NmVh (340000 SCFH) und Erdgas in einer Geschwindigkeit von 674Nm³/h (23800 SCFH) in die Verbrennungszone des Reaktionsapparates eingeführt. Dem entsprechenden Abwärtsstrom heißer Verbrennungsgase wird bei einem Druck von 1 573 kPa (228psig) die Kohlenwasserstoffeinsatzmischung mit einer Geschwindigkeit von 210001 (533 Gallonen) je Stunde zugeführt. Vor der Zugabe der Einsatzmischung wird dem Strom heißer Verbrennungsgase Kaliumchlorid in einer Menge von 4,3g je 3791 (100 Gallonen) Kraftstoff zugesetzt. Bei der verwendeten Kohlenwasserstoffeinsatzmischung Enjay handelt es sich um einen Brennstoff mit einem Kohlenstoffgehalt von 89,8 Gew.-%, einem Wasserstoffgehalt von 8,6Gew.-%, einem Schwefelgehalt von 1,5Gew.-%, einem Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff von 1,15, einem BMCI-Korrelationsindex von 123, einer Dichte entsprechend ASTM D-287 von 1,08, einer API-Dichte entsprechend ASTM D-287 von -0,3, einer SSU-Viskosität (ASTM D-88) bei 13O⁰F von 569,2, einer SSU-Viskosität (ASTM D-88) bei 210°F von 67,5 und einem Asphaltenegehalt von 0,6%. Die Reaktion wird bei einer Gesamtverbrennung von 31,8% durchgeführt, und die Reaktion wird mit Wasser bis auf eine Temperatur von 760⁰C (1400°F) abgeschreckt. Es wird ein Rußprodukt in einer Ausbeute von 0,598 kg/l (5 Pound je Gallone) Heizöl mit einer Farbzahl von 239%, einer wirksamen Jodoberfläche von 74,6 m²/g, einem DBP-Absorptionswertvon 112, einem pH-Wert von 6,7, einem scheinbaren Durchmesser D₈ von 126, einem Wert für (Farbton +0,6 [D₃]) von 314, einer BET-Stickstoffoberfläche von 92m²/g und einem Farbtonmitwirkungsverhältnis von Farbton zu Farbfaktor von 0,76 gewonnen.

Beispiel 4:

Entsprechend dem Verfahren von Beispiel 1 werden ein Luftstrom mit einer Temperatur von 404°C (76O⁰F) mit einer Geschwindigkeit von 12180 Nm³/h (340000 SCFH) und ein Erdgasstrom mit einer Geschwindigkeit von 685 Nm³/h (24200 SCFH) einer Verbrennungszone zugeleitet, um die gewünschte Flamme zu erzeugen. Den gasförmigen Produkten der Verbrennungsreaktion wird dann unter einem Druck von 1724kPa (250psig) als Kohlenwasserstoffeinsatzmischung Enjayöl mit einer Geschwindigkeit von 2060I (544 Gallonen) je Stunde zugeführt, und die Reaktionsbedingungen werden so gehalten, daß es zu einer Gesamtverbrennung von 31,2% kommt. Während der Herstellung des Rußes gemäß diesem Beispiel, der in einer Menge von 0,62kg/l (5,3 Pound je Gallone) Heizöl gewonnen wird, wird Kaliumchlorid in einer Menge von 7,6g je 100g Heizöl zugesetzt, und die Reaktion wird mit Wasser bis auf eine Temperatur von 721⁰C (1330°F) abgekühlt. Das entstehende Rußprodukt ist dadurch gekennzeichnet, daß es eine wirksame Jodoberfläche von 69,5 m²/g, einen DBP-Absorptionswert von 108, eine Farbzahl von 237%, einen pH-Wert von 7,0, einen scheinbaren Durchmesser D_a von 131, einen Farbtonfaktor (Farbton +0,6 [D₃]) von 316, eine wirksame BET-Stickstoffoberfläche von 90m²/g und ein Farbtonmitwirkungsverhältnis von Farbton zu Farbzahl von 0,75 besitzt.

Beispiel 5:

Entsprechend dem Verfahren von Beispiel 1 werden auf 377°C (710⁰F) vorgewärmte Luft mit einer Geschwindigkeit von 12180Nm³/h (340000 SCFH) und Erdgas mit einer Geschwindigkeit von 680Nm³/h (24000 SCFH) in die Verbrennungszone der Reaktionsapparatur geleitet. Dem entsprechenden Abwärtsstrom heißer Verbrennungsgase wird Enjayöl mit einer Geschwindigkeit von 18051 (476 Gallonen) je Stunde bei einem Druck von 1725kPa (250psig) zugeführt. Die Reaktion wird bei einer Gesamtverbrennung von 34,8% durchgeführt, und auf diese Weise wird ein Rußprodukt in einer Menge von 0,598kg/l (5 Pound je Gallone) Heizöl mit einer wirksamen Jodoberfläche von 78,6 m²/g, einem DBP-Absorptionswert von 121, einer Farbzahl von 240%, einem pH-Wert von 6,7, einem scheinbaren Durchmesser D_a von 127, einem Farbtonfaktor (Farbton +0,6 [D₃]) von 316, einer wirksamen BET-Stickstoffoberfläche von 102m²/g und einem Farbtonmitwirkungsverhältnis von Farbton zu Farbzahl von 0,76 gewonnen.

Die folgenden Tabellen 1 und 2 geben einen Überblick über bestimmte Eigenschaften der in den Beispielen beschriebenen Ruße und bereits bekannter Ruße

Tabelle 1:

Rußprobe	Repräsentativer	Wirksame Wirksame	146	Wirksame	Fah rversch lei ßkennziff ern	%SRF	Farbton	Standard-
	Rußtyp	Jodoberfläche BET-Oberfläche	118	Jodoberfläche	bezogen auf ISAF-	257	faktor
		129	92	m²/g	rußvonCabot,%	242	313,3
Beispiel 1		103	90	129	105	239	316
Beispiel 2		74,6	102	103	108	237	314
Beispiel 3		69,5	82	74,6	100	240	316
Beispiel 4		78,6	90	69,5	100	203	316
Beispiel 5		65	101	78,6	102	205	284
Vulcan 3*	HAF	70	118	65	86	225	291
Vulcan ЗН*	HAF-HS	80	116	70	93	232	304
Vulcan 5H*		98	142	80	98	243	291
Vulcan 6*	ISAF	104	124	98	100	250	302
Vulcan 6H*	ISAF-HS	114	82	104	102	231	300
Vulcan 9*	SAF	118	114	102	208	286
Vulcan 9H*	SAF-HS	67	118	103		285
* bekannte Ruße
Tabelle 2:
	Analytische Eigenschaften der Ruße				Färbeanteil
	Rußprobe		DBP-Absorption Farbkraft		%
			cm³/100g		82
	Beispiel 1		155		77
	Beispiel 2		164		76
	Beispiel 3		112		75
	Beispiel 4		108		76
	Beispiel 5		121		71
	Vulcan 3*		102		70
	Vulcan ЗН*		122		74
	Vulcan 5H*		130		80
	Vulcan 6*		115		80
	Vulcan 6H*		126		83
	Vulcan 9*		114		81
	Vulcan 9H*		135		73
	IRB Nr. 3		100

* bekannte Ruße

Claims

-1-Erfindungsanspruch:

1. Ofengasrußprodukt mit einem pH-Wert von mindestens 4, einer wirksamen Jodoberfläche von mindestens etwa 67 bis etwa 145m²/g und einer wirksamen N₂-Gesamtoberfläche (nach BET-Methode) von weniger als 160 m²/g, gekennzeichnet dadurch, daß es einen Farbtonfaktor von 311 bis 316 aufweist, ausgedrückt durch die Beziehung (Farbton + 0,6 [D₃]), worin D₃ der scheinbare Durchmesser ist, und ein Farbtonmitwirkungsverhältnis des Farbtons zum Farbtonfaktor von mindestens 0,75 bis 0,82.
2. Ofengasrußprodukt nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Farbtonmitwirkungsverhältnis im Bereich von 0,76 bis 0,80 liegt.