DE1183190B

DE1183190B - Furnace for the production of soot

Info

Publication number: DE1183190B
Application number: DE1956P0018008
Authority: DE
Inventors: Robert Clyde Howell
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1956-02-20
Filing date: 1956-02-20
Publication date: 1964-12-10

Description

Ofen zur Herstellung von Ruß Die Erfindung betrifft einen Rußofen, der einen mit feuerfester Auskleidung versehenen, wärmeisolierten Ofenkörper aufweist, der eine etwa zylindrische Bohrung enthält, wobei diese Bohrung in Reihe und jeweils in axialer Verlängerung mit einer etwa zylindrischen ersten Zone angeordnet ist, deren Durchmesser größer ist als ihre Länge, ferner Mittel zur Einleitung einer Kohlenwasserstoffbeschickung etwa in Achsenrichtung dieser ersten Zone und Mittel zur Einleitung freien Sauerstoff enthaltender Gase, die etwa tangential zur Innenwand dieser ersten Zone angeordnet sind. Weiterhin ist eine Venturidrossel zwischen dieser ersten Zone und einer zweiten etwa zylindrischen Zone vorgesehen, deren Länge größer ist als ihr Durchmesser, und ferner eine Auslaßleitung, die im wesentlichen eine Verlängerung der zweiten Zone bildet und damit in Verbindung steht. Erfindungsgemäß ist bei diesem Ofen die Querschnittsfläche des Einlasses der Venturidrossel praktisch ebenso groß wie die Querschnittsfläche des Auslasses dieser Drossel, der allmählich in die Wand der zweiten Zone übergeht, wobei die Querschnittsfiäche der Kehle der Venturidrossel 50 bis 85 °/o der Querschnittsfläche der zweiten Zone beträgt und die Länge der Venturidrossel 1/z- bis 2mal so groß ist als der Durchmesser dieser zweiten Zone, der außerdem kleiner ist als der Durchmesser der ersten Zone.Furnace for the production of carbon black The invention relates to a carbon black furnace, which has a heat-insulated furnace body provided with a refractory lining, which contains an approximately cylindrical bore, this bore in series and respectively is arranged in an axial extension with an approximately cylindrical first zone, whose diameter is greater than its length, also means for initiating a Hydrocarbon feed approximately in the axial direction of this first zone and mean for the introduction of gases containing free oxygen, which are approximately tangential to the inner wall this first zone are arranged. There is also a Venturi throttle between them first zone and a second approximately cylindrical zone provided, the length of which is greater is as its diameter, and also an outlet conduit which is essentially a Extension of the second zone forms and is connected to it. According to the invention In this furnace, the cross-sectional area of the venturi inlet inlet is convenient as large as the cross-sectional area of the outlet of this throttle, which gradually increases merges into the wall of the second zone, the cross-sectional area of the throat of the Venturi throttle is 50 to 85% of the cross-sectional area of the second zone and the length of the Venturi throttle is 1/2 to 2 times as large as its diameter second zone, which is also smaller than the diameter of the first zone.

In der Zeichnung sind praktische Ausführungsformen von Vorrichtungen gezeigt, die sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen. In F i g. 1 ist ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Rußofen im Schnitt dargestellt; F i g. 2 zeigt schematisch ein Rußerzeugungssystem unter Verwendung des in F i g. 1 dargestellten Ofens; F i g. 3 ist ein Teilschnitt durch einen Teil eines in bekannter Weise ausgebildeten Ofens, der jedoch mit einer axialen Kohlenwasserstoffeinspritzdüse ausgestattet ist, die an Stelle der einfacheren, in F i g. 1 dargestellten Düse eingesetzt werden kann und die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gewünschtenfalls bei dem in F i g. 1 dargestellten Ofen verwendet werden kann; F i g. 4 zeigt das Ende der in F i g. 3 dargestellten Düse in einer Ansicht längs der Linie 6-6.In the drawing are practical embodiments of devices shown, which are suitable for carrying out the method according to the invention. In F i g. 1 is a soot furnace designed according to the invention is shown in section; F i g. FIG. 2 schematically shows a soot generation system using the method shown in FIG. 1 furnace shown; F i g. Fig. 3 is a partial section through part of a known art Wise designed furnace, but with an axial hydrocarbon injector is equipped, which in place of the simpler one shown in FIG. 1 nozzle shown can be used and for carrying out the process according to the invention if desired, with the one shown in FIG. 1 oven shown can be used; F. i g. 4 shows the end of the process shown in FIG. 3 nozzle shown in a view longitudinally the line 6-6.

F i g.1 zeigt einen allgemein mit 11 bezeichneten Rußofen zur praktischen Durchführung der Erfindung, der einen mit feuerfester Auskleidung versehenen wärmeisolierten Körper hat, der eine etwa zylindrische Bohrung aufweist. In F i g. 1 sieht man, daß die erste Kammer 21 durch ein Venturirohr 36 mit einer zweiten, etwa zylindrischen Kammer 37 verbunden ist, deren Länge größer ist als ihr Durchmesser, wobei der Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der ersten Kammer. Aus der F i g. 1 ersieht man, daß der Durchmesser der zweiten Kammer 37 wesentlich kleiner ist als der Durchmesser der ersten Kammer 21, was insbesondere dann zweckvoll ist, wenn sowohl der Brennstoff als auch die Luft durch die Brenner 29 eingeführt werden, so daß genügend Platz für ihre Verbrennung in der ersten Kammer 21 vorhanden ist und damit der Aufprall auf den in axialer Richtung aus dem Rohrende 27 austretenden Strom verringert wird. Der Einlaß 38 des Venturirohres 36 hat praktisch die gleiche Querschnittsfläche wie sein Auslaß 39, der allmählich in die Wand 41 dieser zweiten Kammer 37 übergeht, wobei die erste Kammer 21, das Venturirohr 36 und die zweite Kammer in axialer Richtung ausgerichtet sind und untereinander Verbindung haben.F i g.1 shows a soot furnace generally designated 11 for practical use Implementation of the invention, the one provided with a refractory lining thermally insulated Has body which has an approximately cylindrical bore. In Fig. 1 you can see that the first chamber 21 by a Venturi tube 36 with a second, approximately cylindrical Chamber 37 is connected, the length of which is greater than its diameter, the diameter is smaller than the diameter of the first chamber. From FIG. 1 you can see that the diameter of the second chamber 37 is much smaller than the diameter the first chamber 21, which is particularly useful when both the fuel as well as the air can be introduced through the burner 29, so that there is enough space for their combustion in the first chamber 21 is present and thus the impact is reduced to the current emerging from the pipe end 27 in the axial direction. The inlet 38 of the venturi 36 has practically the same cross-sectional area like its outlet 39, which gradually merges into the wall 41 of this second chamber 37, the first chamber 21, the venturi tube 36 and the second chamber in the axial direction aligned and connected to each other.

Damit man die Reaktion, bei der der Ruß gebildet wird, an der optimalen Stelle unterbrechen kann und weitere Reaktionen, die eine Verschlechterung herbeiführen würden, unterbinden kann, schreckt man vorzugsweise den durch die zweite Kammer 37 abströmenden Rauch an einer ausgewählten Stelle durch geeignete Abschreckmittel ab, z. B. durch eine Wassersprüheinrichtung, wie sie bei 42 in der Zeichnung dargestellt ist. Man kann auch irgendwelche anderen Abschreckeinrichtungen verwenden, wie sie in der Fachwelt bekannt sind, wobei die eine in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform dieser Abschreckmittel aus einem zentralen Rohr besteht, durch das Wasser zu der Düse 44 geführt wird und aus dieser Düse in die zweite Kammer 37 versprüht wird, wobei dann die Reaktionszone in dieser Kammer 37 an dieser Stelle zu Ende ist, so daß die Leitung 46 stromabwärts von der Abschreckeinrichtung 42 nur noch als Auslaßleitung dient und die Wassersprüheinrichtung 44 tatsächlich am stromabwärtigen Ende dieser zweiten Kammer 37 angeordnet ist.So that the reaction in which the soot is formed can be interrupted at the optimum point and further reactions which would cause deterioration can be prevented, the smoke flowing out through the second chamber 37 is preferably quenched at a selected point by suitable quenching means , e.g. B. by a water spray device, as shown at 42 in the drawing. Any other quenching means known in the art can also be used, one embodiment of this quenching means shown in the drawing consisting of a central tube through which water is fed to the nozzle 44 and from this nozzle into the second chamber 37 is sprayed, the reaction zone in this chamber 37 then ends at this point, so that the line 46 downstream of the quenching device 42 only serves as an outlet line and the water spraying device 44 is actually arranged at the downstream end of this second chamber 37.

Gewünschtenfalls kann die Düse 44 vermittels eines üblichen Wassermantels 47 gekühlt werden, in den durch das Rohr 48 Kühlwasser eintritt und aus dem es in einer erwärmten Leitung durch das Rohr 49 austritt.If desired, the nozzle 44 can be cooled by means of a conventional water jacket 47, into which cooling water enters through the pipe 48 and from which it exits in a heated line through the pipe 49.

Für die praktische Durchführung der Erfindung ist es jedoch nicht wesentlich, eine Wassersprüheinrichtung oder eine andere Abschreckeinrichtung zu verwenden, da man feststellte, daß man durch geeignete Wahl der Größenverhältnisse des Ofens 11 und der Abströmleitung 46 gute Rußqualitäten ohne Abschrecken erzielen kann, indem man lediglich durch indirekten Wärmeaustausch mit der Atmosphäre durch die Wände der Auslaßleitung hindurch kühlt.However, it is not for the practice of the invention It is essential to use a water spray device or other deterrent device use, since it was found that one can by suitable choice of the proportions of the furnace 11 and the discharge line 46 achieve good soot qualities without quenching can by going through only through indirect heat exchange with the atmosphere cools the walls of the outlet duct therethrough.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung erhält man brauchbare Ergebnisse, wenn man für die in axialer Richtung durch das Rohr 22 eingeführte Kohlenwasserstoffbeschickung irgendeinen gasförmigen Kohlenwasserstoff, z. B. Methan, Naturgas, Äthan, Propan, Butan oder deren Mischungen oder irgendeinen normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoff verwendet, der durch das Rohr 22 in die Kammer 21 in Form eines Sprühnebels oder eines überhitzten Dampfes eingeführt wird, jedoch erhält man die besten Ergebnisse, wenn die Kohlenwasserstoffbeschickung im Rohr 22 aus einem bei 413° C wenigstens zu 80 % dampfförmigen, aromatischen Stoff besteht, der ein normalerweise flüssiges Gasöl mit einem spezifischen Gewicht von etwa (21 API) und mit einem ASTM-Siedepunkt von etwa 90 % siedend bei 413° C und mit einem Index des bureau of Mines (Correlation-Index) von etwa 80 bis 95 ist, wobei das in tangentialer Richtung durch das Rohr 34 eintretende oxydierende Mittel aus Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder aus mit einem inerten Gas gemischter Luft, z. B. mit Verbrennungsgasen, besteht. Diese Mittel treten entweder allein oder zusammen mit dem Brennstoff ein. Wenn Brennstoff durch das Rohr 32 geführt wird, können irgendwelche der oben aufgezählten Kohlenwasserstoffe im Rohr 22 entweder in Dampfform oder als feiner Flüssigkeitssprühnebel verwendet werden, jedoch erhält man die besten Ergebnisse, indem man gewöhnliche Luft durch das Rohr 34 einleitet und ein gewöhnliches Naturgas durch das Rohr 32 einführt, wobei das Naturgas 80% oder mehr Methan enthält und der Rest aus Stickstoff, Kohlendioxyd, Athan, Propan und Butan besteht.In the practice of the invention is obtained useful results when any of the imported in the axial direction through the tube 22 hydrocarbon feed gaseous hydrocarbon z. Methane, natural gas, ethane, propane, butane or mixtures thereof or any normally liquid hydrocarbon is used which is introduced through tube 22 into chamber 21 in the form of a spray or superheated vapor, but best results are obtained when the Hydrocarbon feed in tube 22 consists of at least 80% aromatic vapor at 413 ° C, which is a normally liquid gas oil having a specific gravity of about (21 API) and an ASTM boiling point of about 90% boiling at 413 ° C and having an index des bureau of mines (Correlation Index) of about 80 to 95, the oxidizing agent entering tangentially through tube 34 being air, oxygen-enriched air, or air mixed with an inert gas, e.g. B. with combustion gases. These agents occur either alone or together with the fuel. When fuel is passed through tube 32, any of the hydrocarbons enumerated above can be used in tube 22 either in vapor form or as a fine liquid spray, but best results are obtained by introducing ordinary air through tube 34 and an ordinary natural gas through the Introduces pipe 32, the natural gas containing 80% or more methane and the remainder consisting of nitrogen, carbon dioxide, ethane, propane and butane.

Wie in F i g. 2 gezeigt ist, ist der Ofen oder Reaktor 11 mit dem Rußerzeugungssystem verbunden und erlaubt, wie oben beschrieben wurde, daß die verschiedenartigen Beschickungen modifiziert werden und daß alle oder ein Teil der Reaktionsteilnehmer in der Vorwärmzone 51 vorgewärmt und daß irgendein Anteil des Brennstoffes oder des oxydierenden Mittels in der Vorwärmzone 52 vorgewärmt wird. Die Vorwärmzonen 51 und 52 können irgendwelche indirekten Wärmeaustauscher sein, z. B. übliche Röhrenerhitzer.As in Fig. 2, the furnace or reactor 11 is connected to the soot generation system and, as described above, allows the various feeds to be modified and all or part of the reactants in the preheating zone 51 to be preheated and any portion of the fuel or the oxidizing agent Is preheated by means in the preheating zone 52. The preheating zones 51 and 52 can be any indirect heat exchangers, e.g. B. usual tube heater.

In F i g. 2 ist ein Ofen 11 dargestellt, der ebenso wie der in F i g. 1 ausgebildete Ofen ausgeführt ist, oder er könnte gewünschtenfalls auch so ausgeführt sein wie der Ofen 11 A, der weiter unten in Verbindung mit den F i g. 3 und 4 beschrieben wird. Der in axialer Richtung durch das Rohr 22 eingeleitete Kohlenwasserstoff wird durch das Rohr 53 angeliefert, wobei die Menge durch die Ventile 54 und 56 eingestellt wird. Die axiale Schicht des durch den Krümmer 23 eintretenden Luftmantels wird in der gewünschten Menge aus einem Vorratsbehälter 57 angeliefert, falls dies gewünscht ist. Das oxydierende Mittel, das im allgemeinen aus Luft besteht, wird unter Druck von einem Vorratsbehälter 58 über ein Rohr 34 zugeführt, und der bei 52 vorzuwärmende Anteil wird durch die Ventile 59 und 61 eingestellt. Wenn Brennstoff durch das Rohr 32 zugeführt wird, dann wird er von dem Vorratsbehälter 62 aus angeliefert, wobei der vorzuwärmende Anteil durch die Ventile 63 und 64 eingestellt wird.In Fig. FIG. 2 shows a furnace 11 which, like that in FIG. 1 formed furnace is designed, or it could, if desired, also be designed as the furnace 11 A, which is described below in connection with FIGS. 3 and 4 will be described. The hydrocarbon introduced in the axial direction through the pipe 22 is delivered through the pipe 53, the amount being adjusted by the valves 54 and 56. The axial layer of the air jacket entering through the manifold 23 is supplied in the desired amount from a storage container 57, if so desired. The oxidizing agent, which generally consists of air, is supplied under pressure from a reservoir 58 via a pipe 34, and the proportion to be preheated at 52 is adjusted by the valves 59 and 61. When fuel is supplied through the pipe 32, it is delivered from the storage container 62, the proportion to be preheated being set by the valves 63 and 64 .

Das zu dem Rohr 43 der Wassersprüheinrichtung und das zu dem Rohr 48 des Kühlmantels der Abschreckeinrichtung 42 zuzuführende Wasser wird von einem Vorratsbehälter 66 abgegeben, oder wenn die Abschreckung 43 nicht verwendet wird, kann es durch das Ventil 67 abgesperrt werden.The water to be supplied to the pipe 43 of the water spraying device and the water to be supplied to the pipe 48 of the cooling jacket of the quenching device 42 is discharged from a reservoir 66 or, if the quenching 43 is not used, it can be shut off through the valve 67.

Die Leitung 68 bildet eine stromabwärts gelegen Fortsetzung der Auslaßleitung 46 und führt den abströmenden Rauch, der den Ruß enthält, von deni Ofen 11 zu irgendeiner üblichen, zur Trennung von Gas und Feststoffen dienenden Trenneinrichtung 69, und es tritt offensichtlich in den Leitungen 46 und 68 eine indirekte Kühlung durch die atmosphärische Luft auf, die gewünschtenfalls durch eine Sprühabschreckung 71, deren Wirkung durch das Ventil 72 gesteuert wird, ergänzt werden kann. In der Trenneinrichtung 69 wird der ausgeflockte Ruß 73 in Rauch von dem Abgas 74 abgetrennt.Line 68 forms a downstream continuation of the outlet line 46 and leads the effluent smoke containing the soot from the furnace 11 to any one conventional separating device 69, and serving for the separation of gas and solids Indirect cooling appears to occur in lines 46 and 68 the atmospheric air, if desired by a spray quench 71, the effect of which is controlled by the valve 72 can be supplemented. In the separator 69, the flocculated soot 73 is separated from the exhaust gas 74 in smoke.

Weitere Vorteile können dadurch erzielt werden, daß bei der praktischen Durchführung der Erfindung der Einlaß 38 des Venturirohres zu der, Wand 83 der Kammer 21 hin abgerundet ist (wie F i . 1 zeigt); wobei die abgerundete Fläche 84 einen Krümmungsradius hat, der 0,05- bis 0,5mal so groß ist wie der Radius der zweiten Kammer 37. Obwohl es nicht so wirkungsvoll ist, wie die eben beschriebene Ausbildung der Oberfläche 84, so kann man auch die Einlaßfläche des Venturirohres 36 an der Drosselstelle 86 abgerundet in die Auslaßfläche übergehen lass (diese Abrundung ist in der Zeichnung nicht dargestellt). Man erhält auch gute Ergebnisse, wenn man nur ein Venturirohr 36 verwendet, ohne daß dieses Venturirohr bei 84 und/oder 86 abgerundet ist, da durch die Venturianordnung allein eine Überhitzung, ein Abspringen und infolgedessen Formänderungen des Ofens vermieden werden, da das Venturirohr allein dem Ofen eine solche Gestalt gibt, daß der Strömungskanal weitgehend der Verengung am Scheitel angepaßt ist, die natürlicherweise bei der Streimung der Gase an der Trennlinie der Kammern 21 und 37 auftritt.Further advantages can be achieved in that, when the invention is practiced, the inlet 38 of the venturi tube is rounded towards the wall 83 of the chamber 21 (as FIG. 1 shows); the rounded surface 84 has a radius of curvature that is 0.05 to 0.5 times the radius of the second chamber 37. Although it is not as effective as the formation of the surface 84 just described, one can use the Let the inlet surface of the Venturi tube 36 at the throttle point 86 merge in a rounded manner into the outlet surface (this rounding is not shown in the drawing). Good results are also obtained if only one Venturi tube 36 is used without this Venturi tube being rounded at 84 and / or 86, since the Venturi arrangement alone avoids overheating, jumping off and, as a result, changes in the shape of the furnace, since the Venturi tube alone is the Furnace gives such a shape that the flow channel is largely adapted to the constriction at the apex, which naturally occurs when the gases flow at the dividing line of the chambers 21 and 37.

Immer, wenn ein normalerweise flüssiger Kohlenwasserstoff aus dem Rohr 22 oder aus dem Rohr 32 versprüht wird, dann herrscht in der ersten Kammer 21 eine solche Wärme, daß der Sprühstrahl unmittelbar verdampft, so daß man praktisch einen dampfförmigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoff in die Kammer 21 einleitet, und man versteht hier unter dem Ausdruck »dampfförmiger Kohlenwasserstoff« sowohl normale Gase, z. B. Methan, und verdampftes Gasöl, gleichgültig, ob es in einem Vorwärmer verdampft oder ob es in die Kammer 21 eingesprüht wurde und unmittelbar darauf verdampfte. Sowohl durch das Vorerwärmen als auch durch das Einsprühen in flüssiger Form unter Druckabfall durch eine Düse in die Kammer 21 wird sehr rasch dampfförmiger Kohlenwasserstoff gebildet. Durch das Einsprühen eines flüssigen Kohlenwasserstoffes in die Kammer 21 wird mit oder ohne Vorerwärmung dampfförmiger Kohlenwasserstoff in die erste, aus der Kammer 21 bestehende Zone eingeführt. Beispiel Wie aus den unten angeführten Angaben ersichtlich ist, hat das Venturirohr einen entscheidenden Einfluß auf die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Lage und die Abmessungen des Venturirohres sind kritisch. Die besten Ergebnisse erhält man, wenn die Drosselstelle des Venturirohres eine Querschnittsfläche hat, die etwa 50 bis 85 % der Querschnittsfläche der daran anschließenden zylindrischen Kammer aufweist. Weitere Verbesserungen erhält man durch eine Abrundung der Kante der Eintrittsstelle zum Venturirohr, wobei diese Kante zu der radialen Wandung der vorhergehenden zylindrischen Kammer übergeht, wobei die gekrümmte Übergangsfläche einen Krümmungsradius hat, der 0,05 bis 0,5mal so groß ist, als der Radius der folgenden Kammer und/oder durch eine Abrundung der Drosselstelle des Venturirohres, wobei dann der Einlaßabschnitt über eine gekrümmte Fläche in den Auslaßabschnitt übergeht und wobei der Krümmungsradius dieser gekrümmten Fläche wenigstens 0,2mal so groß ist wie der Radius der anschließenden zylindrischen Kammer.Whenever a normally liquid hydrocarbon is sprayed from the pipe 22 or from the pipe 32 , the heat in the first chamber 21 is such that the spray jet evaporates immediately, so that a vaporous or gaseous hydrocarbon is practically introduced into the chamber 21 , and the term "vaporous hydrocarbon" is used here to mean both normal gases, e.g. B. methane, and vaporized gas oil, regardless of whether it is vaporized in a preheater or whether it was sprayed into the chamber 21 and vaporized immediately afterwards. Both by preheating and by spraying in liquid form with a drop in pressure through a nozzle into the chamber 21, vaporous hydrocarbons are formed very quickly. By spraying a liquid hydrocarbon into the chamber 21 , vaporous hydrocarbon is introduced into the first zone consisting of the chamber 21, with or without preheating. Example As can be seen from the information given below, the Venturi tube has a decisive influence on the implementation of the method according to the invention. The location and dimensions of the venturi are critical. The best results are obtained when the throttle point of the Venturi tube has a cross-sectional area which is approximately 50 to 85% of the cross-sectional area of the adjoining cylindrical chamber. Further improvements are obtained by rounding the edge of the entry point to the Venturi tube, this edge merging with the radial wall of the preceding cylindrical chamber, the curved transition surface having a radius of curvature which is 0.05 to 0.5 times as large as the radius the following chamber and / or by rounding off the throttle point of the Venturi tube, the inlet section then merging into the outlet section via a curved surface and the radius of curvature of this curved surface being at least 0.2 times as large as the radius of the adjoining cylindrical chamber.

Obwohl die Länge des Venturirohres nicht so entscheidend ist wie sein Durchmesser, so ist es doch erfindungsgemäß erforderlich, daß seine Gesamtlänge zwischen dem 11/2fachen und dem Doppelten des Radius der anschließenden zylindrischen Kammer beträgt.Although the length of the venturi is not as critical as its Diameter, it is necessary according to the invention that its total length between 11/2 times and twice the radius of the subsequent cylindrical Chamber is.

Es ist nicht bekannt, warum durch das Venturirohr sowohl die Ausbeute an Ruß in Kilogramm je Liter des in den gemäß der Erfindung ausgebildeten Rußofen axial eingeführten Kohlenwasserstoffes verbessert wird, jedoch sind die charakteristischen Merkmale eines Venturirohres bekannt, bei denen man höhere Strömungsgeschwindigkeiten bei geringerer Turbulenz und einen größeren Druckgewinn durch eine schmalere Öffnung erhält als bei anderen bekannten Drosseleinrichtungen und bei denen die Verengung an der erwärmten, auskeramischemMaterial bestehenden Drosseleinrichtung eine Wärmestrahlung von der keramischen Drosselstelle ermöglicht, wodurch der Rauch gleichmäßiger erwärmt wird als in einer größeren zylindrischen Kammer, was durch die Aufnahmefähigkeit des Ruß enthaltenden Rauches verursacht wird. Durch die Venturieinrichtung erhält man nahezu eine Angleichung an die Verengung der Strömung, wie sie sich natürlicherweise durch die schraubenförmige Bewegung der hindurchströmenden Gase ausbildet, wobei diese Angleichung besser ist als bei anderen bekannten Drosseleinrichtungen. Geringere Veränderungen iri der tangentialen Strömung bei den Brennern sollten nur eine geringe Auswirkung auf den Teil des Wirbels haben, an dem sich der Öldampf damit vermischt, so daß man mit einem verhältnismäßig konstanten Druck an der Drosselstelle eine nahezu konstante Bildungszeit für die Rußpartikelchen, eine konstante Temperatur und eine ausgeglichene Geschwindigkeit aufrechterhalten kann. Alle Teilchen sind innerhalb der Drosselstelle einer gleichmäßigen konstanten Temperatur ausgesetzt. Man erhält eine höhere Ausbeute, da man ein größeres Volumen durch die Drosselstelle hindurchführen kann und da man vermutlich infolge der Wirbelwirkung eine schnellere und vollständigere Mischung erhält. Möglicherweise sind dies die Gründe für die Verbesserungen, die aus den folgenden Daten voll ersichtlich sind.It is not known why through the venturi both the yield of soot in kilograms per liter of the soot furnace designed according to the invention axially introduced hydrocarbon is improved, but the characteristic Features of a venturi known that allow higher flow velocities with less turbulence and a greater pressure gain through a narrower opening received than with other known throttle devices and in which the constriction heat radiation from the heated throttle device made of ceramic material made possible by the ceramic choke, which heats the smoke more evenly is than in a larger cylindrical chamber, which is reflected in the capacity of smoke containing soot. Receives through the venturi device one almost approximates the narrowing of the flow as it occurs naturally formed by the helical movement of the gases flowing through, wherein this alignment is better than with other known throttle devices. Lesser ones Changes in the tangential flow at the burners should only be slight Affect the part of the vortex where the oil vapor mixes with it, so that with a relatively constant pressure at the throttle point one Almost constant formation time for the soot particles, a constant temperature and maintain a steady speed. All particles are exposed to a uniform constant temperature within the throttle point. A higher yield is obtained because a larger volume is obtained through the throttle point can pass through and because you probably due to the vortex effect a faster and get more complete mixing. Possibly these are the reasons for the Improvements that are fully evident from the following data.

Ein weiterer Vorteil von geringerer Bedeutung besteht darin, daß durch den Wegfall des scharfen, einen Winkel von 90° einschließenden Absatzes zwischen der ersten und zweiten Kammer die Erosion der scharfen Kante und das Absplittern von dieser Kante stark verringert oder vermieden wird, wodurch die Verunreinigung des Rußerzeugnisses geringer wird. Es wird auch irgendeine Tendenz zu einer zunehmenden Verschlechterung der Qualität des Rußes infolge von Veränderungen der ursprünglichen Form des Ofens geringer.Another minor benefit is that through the elimination of the sharp paragraph enclosing an angle of 90 ° between of the first and second chambers, the erosion of the sharp edge and chipping from this edge is greatly reduced or avoided, thus reducing the contamination of the soot product decreases. There will also be some tendency to increase Deterioration in the quality of the carbon black as a result of changes to the original Shape of the furnace less.

Die folgenden Daten stellen . Mittelwerte dar und geben ein getreues Bild von den verbesserten Ergebnissen, die man durch Verwendung des Venturirohres, wie es gemäß der Erfindung vorgesehen ist, erhält, wobei diese Ergebnisse mit den Ergebnissen verglichen sind, die man mit Öfen erhält, die keine Drosseleinrichtung aufweisen, sonst jedoch in gleicher Weise ausgebildet sind. Beide Öfen hatten Abmessungen und eine Einrichtung, die der in F i g. 1 dargestellten entsprach, wobei die Darstellung in dieser Figur etwa maßstäblich ist. Der Vergleichsofen A hatte keine Drosseleinrichtung, und die zweite Kammer verlief in stromaufwärtiger Richtung ununterbrochen zylindrisch bis zum Anschluß an die erste Kammer, wobei der Übergang zwischen den beiden Kammern durch einen Absatz mit einem Winkel von 90° gebildet wurde. Bei dem Ofen B, der gemäß der Erfindung ausgebildet war, wurde eine Drosseleinrichtung verwendet, wie sie in F i g. 1 etwa maßstäblich dargestellt ist.Provide the following data. Mean values and give a true one Picture of the improved results obtained by using the venturi, as provided according to the invention, these results with the Results are compared that are obtained with furnaces that do not have a throttle device have, but are otherwise designed in the same way. Both ovens had dimensions and a device similar to that shown in FIG. 1 corresponded to the illustration in this figure is approximately to scale. Comparative furnace A did not have a throttle device, and the second chamber was continuously cylindrical in the upstream direction until it is connected to the first chamber, the transition between the two chambers was formed by a shoulder with an angle of 90 °. In the case of furnace B, the was designed according to the invention, a throttle device was used, such as they in Fig. 1 is shown approximately to scale.

Bei beiden Öfen hatte die erste zylindrische Kammer einen Durchmesser von etwa 84 cm, und sie war etwa 30 cm lang, die zweite zylindrische Kammer hatte einen Durchmesser von 30 cm und war etwa 3,3 m lang (einschließlich der Venturidrosseleinrichtung im Ofen B), wobei die Wassersprüheinrichtung etwa 1,8 m vom Auslaßende (und etwa 1,5 m vom Einlaßende) der zweiten Kammer entfernt war. Die erste Kammer hatte zwei tangentiale Einlässe, die um 180° gegeneinander versetzt waren (obgleich man auch nur einen oder mehr als zwei verwenden kann), wobei jeder einen Durchmesser von 20,3 cm hatte. In diese tangentialen Einlässe waren Brenner eingesetzt, die aus einem Luftzuführungsrohr von 14 cm Innendurchmesser und aus einem 2,5 cm starken, am Ende verschlossenen Gaszuführungsrohr bestanden, das bündig mit einer 11,4 cm großen Öffnung am Ende des Luftrohres endete. Das Gasrohr hatte eine längs eines Kreises angeordnete Reihe von acht 6 mm großen radial angeordneten Öffnungen, die an der Seite neben seinem Ende lagen.In both furnaces, the first cylindrical chamber had a diameter by about 84 cm, and it was about 30 cm long, the second cylindrical chamber had was 30 cm in diameter and about 3.3 m long (including the venturi throttle device in oven B), with the water spraying device about 1.8 m from the outlet end (and about 1.5 m from the inlet end) of the second chamber. The first chamber had two tangential inlets that were offset by 180 ° from one another (although one also can use only one or more than two), each having a diameter of 20.3 cm. Burners were inserted into these tangential inlets, the from an air supply pipe with an inner diameter of 14 cm and from a 2.5 cm thick, at the end sealed gas supply tube passed that was flush with a 11.4 cm large opening at the end of the air tube. The gas pipe had one along one Circle arranged row of eight 6 mm large radially arranged openings, the on the side near its end.

Der Ofen B hatte eine Venturieinrichtung mit den in F i g. 1 dargestellten Verhältnissen der Abmessungen, sie war etwa 30 cm lang und hatte an der Drosselstelle einen Durchmesser von 26,7 cm.Oven B had a venturi with the devices shown in FIG. 1 shown In relation to the dimensions, it was about 30 cm long and had at the throttle point a diameter of 26.7 cm.

In beide Öfen wurde die gleiche Art eines zu wenigstens 80% verdampften, normalerweise flüssigen Kohlenwasserstofföles in axialer Richtung in den Ofen durch das axiale Zentralrohr in das stromaufwärts gelegene Ende der ersten Kammer eingespritzt, wobei dieser Kohlenwasserstoff von einer Schicht einer kleineren Menge axial eingeführter Luft umgeben war. Die Mengen sind in Tabelle I wiedergegeben. Die axiale Zuführung von Luft ist nicht notwendig und hat, wenn überhaupt, nur eine geringe Auswirkung auf das Verfahren. Man führt jedoch Luft in axialer Richtung zu, damit man sicher sein kann, daß sich kein Kohlenstoff am Einlaß niederschlägt, insbesondere an dem zentralen Kohlenwasserstoffrohr, und daß dieses Rohr nicht überhitzt wird. Luft und Gas (Naturgas) wurden in tangentialer Richtung in Mengen, die in Tabelle II angegeben sind, durch zwei tangentiale Einlässe zugeführt und im Ofen verbrannt. Der in beiden Öfen erzeugte Ruß wurde nach dem gleichen üblichen Trennverfahren getrennt und nach den gleichen üblichen Prtifmethöden geprüft, nachdem er in gleichen Anteilen im gleichen Kautschukmaterial gebunden worden war, wobei dies alles in gleicher Weise vorgenommen wurde.The same type of at least 80% was vaporized in both ovens, normally liquid hydrocarbon oil through in the axial direction into the furnace injected the axial central tube into the upstream end of the first chamber, this hydrocarbon being axially introduced from a layer of a smaller amount Was surrounded by air. The amounts are shown in Table I. The axial feed of air is not necessary and has little, if any, effect on the procedure. However, air is supplied in the axial direction so that one is safe may be that no carbon is deposited at the inlet, especially on the central hydrocarbon pipe, and that this pipe is not overheated. air and gas (natural gas) were added in the tangential direction in amounts shown in Table II are given, fed through two tangential inlets and burned in the furnace. The soot produced in both furnaces was separated by the same conventional separation process separately and tested according to the same usual test methods after being in same Shares had been bound in the same rubber material, all of this in was done in the same way.

Auf Grund der Schwierigkeiten der Einstellung und der Zufuhr traten kleinere Schwankungen in den Zumessungen von Luft, Öl und Gas auf, und die Qualität des Öles schwankte von einem Correlation-Index von 82 bis 92 (Correlation-Index des US.-Bureau of Mines, im folgenden als BMCI bezeichnet). Man sieht jedoch aus den Ergebnissen, daß diese Schwankungen nicht so groß waren, daß sie einen brauchbaren Vergleich unmöglich gemacht hätten, so daß man feststellen konnte, welche Unterschiede zwischen dem mit Venturirohr und dem ohne Venturirohr durchgeführten Verfahren bestanden.Due to the difficulty of adjustment and supply, stepped minor fluctuations in the metering of air, oil and gas, and the quality of the oil fluctuated from a correlation index of 82 to 92 (Correlation-Index of the US Bureau of Mines, hereinafter referred to as BMCI). One looks, however the results that these fluctuations were not so great that they were useful Would have made comparison impossible, so that one could determine which differences passed between the venturi and no venturi procedure.

Die Materialien, deren Prüfergebnisse in den Tabellen I und Il zusammengestellt sind, haben die gleiche Versuchskammer und stammen aus dem gleichen Versuch.The materials, the test results of which are compiled in Tables I and II have the same test chamber and come from the same test.

Bei Tabelle I hatte der Ofen A keine Drosseleinrichtung, während der Ofen B einte Venturidrasseleinrichtung hatte, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, in übrigen jedoch in gleicher Weise wie der Ofen A ausgebildet war, rBMCI« ist eine genormte Zahlenangabe, die ein Mali für den Grad der Aromatisierung, bezogen auf das spezifische Gewicht gibt und die durch das US.-Bureau of Mines festgelegt wurde, Unter dem Ausdruck »Photo %« versteht man den Prozentsatz des durch einen genormten Lösungsmittelextrakt des Teeres im Ruß durchgelassenen Lichtes, verglichen mit dem Licht, das durch ei» ähnliche Probe des Lösungsmittels allein bei einem üblichen genormten Test hindurchgeht, und unter dem »Abriebindex« versteht man eine Normprä des Abriebwiderstandes einer genormten Kautschuk; probe, die eine genormte Menge des Rußes enthllli und die mit der gleichen Probe eines Normrußes verglichen ist, der unter dem Warenzeichen xPhilbackOr bekannt ist und ursprünglich in einem ähnlichen Ofen hergestellt wurde und dem man willkürlich fit Vergleichszwecke einen Abriebwiderstand von 100 #% zuordnete.In Table I, Oven A had no throttling device while Furnace had a venturi rattle device as shown in FIG. 1 is shown, but otherwise in the same way as furnace A, rBMCI «is one standardized figure, which is a penalty for the degree of flavoring, based on gives the specific weight and which was determined by the US Bureau of Mines, The expression »Photo%« means the percentage of the standardized Solvent extract of the tar in the soot transmitted light, compared to that Light emitted by a similar sample of the solvent alone in a common standardized test passes, and the "abrasion index" is understood to be a standard test the abrasion resistance of a standardized rubber; sample that is a standardized amount of the soot and which is compared with the same sample of a standard soot, which is known under the trademark xPhilbackOr and originally in a similar one Furnace was manufactured and which one arbitrarily fit for comparison purposes an abrasion resistance of 100 #% assigned.

Der Ruß aus den Proben 2, 4 und 5 war in einer genormten Kautschukmischung von 100 Gewichtsteilen des gleichen GRS-Kautschuk, 40 Teilen aus dem jeweiligen Versuch, 3 Teilen Zinkoxyd, 1,75 Teilen Schwefel, 6 Teilen BRT= 7 und O,8.Teilen Santocum gebunden.The carbon black from samples 2, 4 and 5 was in a standardized rubber mixture of 100 parts by weight of the same GRS rubber, 40 parts of each Attempt, 3 parts of zinc oxide, 1.75 parts of sulfur, 6 parts of BRT = 7 and 0.8 parts Santocum bound.

BRT Nr. 7 ist ein raffniertes Kohlenteerproduh mit einem spezifischen Gewicht von 1,2 bis 1,25 und mit einer Engler-Viskosität von 6 bis 9 bei 100° C und wurde als Plastifizierer verwendet.BRT No. 7 is a refined coal tar product with a specific Weight from 1.2 to 1.25 and with an Engler viscosity of 6 to 9 at 100 ° C and was used as a plasticizer.

Santocure ist N-Cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfcck. amid.Santocure is N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfc. amide.

Da es sich bei den in Tabelle II angegebenen Daten um die in den USA. üblichen und in üblicbßx Weise durchgeführten Normprüfungen für Kautschuk handelt, so dürfte sich eine nähere Erläuterung .erübrigen. Tabelle I t51 R ualität Versuch T@gential Axial Geschwindigkeit Ausbeute Nr. Ofen ms/h Luft vor der Qualität Öl Photo. °/o Abriebindex Verdampfung T_xht- a/@ Luft Gas m$/h 1/h BMCI kg/1 durchlmigkeit Widerstand 1 A 4100 261 85 1033 82 0,378 91 - 2 A 4120 261 85 1007 92 0,374 91 115 3 B 3620 232 127 904 87 0,394 86 - 4 B 3540 232 122 878 87 0,398 87 129 5 B 3960 262 105 977 85 0,385 91 146 6 B 4100 266 102 1113 90 0,433 90 - 7 B 4130 264 102 1112 90 0,417 89 - 8 B 4150 269 94 1007 90 0,419 90 - 9 B 4390 ; 278 105 1048 91 0,400 87 - Tabelle II Versuch Nr. 2 4 5 Mooney Angaben ML 1 1/E, 100° C 47,5 45,0 45,0 ML 4, 1000 C ... 42,5 40,0 40,0 Härtung, ° C .... 153 153 153 (alle folgenden Teste wurden bei 25,5° C durchgeführt) 300 % Modul 20 ............. 900 1180 1200 30 ............. 1100 1210 1300 45 ............. 1210 1320 1320 Zugfestigkeit (beim Bruch) in atü 20 ............. 210 236 232 30 ............. 218 240 238 45 ............. 219 228 232 Dehnung (beim Bruch) 20 ............. 580 600 590 30 ............. 570 580 560 45 ............. 530 550 540 Shore A Härte 60 58 60 ASTM Comp. Set. 20,7 19,7 18,8 Abrieb 45 Minuten Härtung ........ Verlust ......... 9,50 8,19 7,25 Index .......... 115 129 146 Since the data reported in Table II are for the United States. The usual and customary standard tests for rubber are involved, a more detailed explanation should be superfluous. Table I. t51 r uality Trial T @ gential Axial Velocity Yield No oven ms / h air before the quality oil Photo. ° / o abrasion index Evaporation T_xht - a / @ Air gas m $ / h 1 / h BMCI kg / 1 permeability resistance 1 A 4 100 261 85 1033 82 0.378 91 - 2 A 4120 261 85 1007 92 0.374 91 115 3 B 3620 232 127 904 87 0.394 86 - 4 B 3540 232 122 878 87 0.398 87 129 5 B 3960 262 105 977 85 0.385 91 146 6 B 4100 266 102 1113 90 0.433 90 - 7 B 4130 264 102 1112 90 0.417 89 - 8 B 4150 269 94 1007 90 0.419 90 - 9 B 4390; 278 105 1048 91 0.400 87 - Table II Attempt no. 2 4 5 Mooney information ML 1 1 / E, 100 ° C 47.5 45.0 45.0 ML 4, 100 0 C ... 42.5 40.0 40.0 Hardening, ° C .... 153 153 153 (all subsequent tests were performed at 25.5 ° C) 300% modulus 20 ............. 900 1180 1200 30 ............. 1100 1210 1300 45 ............. 1210 1320 1320 tensile strenght (at break) in atü 20 ............. 210 236 232 30 ............. 218 240 238 45 ............. 219 228 232 strain (at break) 20 ............. 580 600 590 30 ............. 570 580 560 45 ............. 530 550 540 Shore A hardness 60 58 60 ASTM Comp. Set. 20.7 19.7 18.8 Abrasion 45 minutes Hardening ........ Loss ......... 9.50 8.19 7.25 Index .......... 115 129 146

Claims

Claims: 1. Furnace for the production of carbon black with a refractory Lining provided thermally insulated body, which has an approximately cylindrical bore owns, this hole in series and in axial extension with an approximately cylindrical first zone is arranged, the diameter of which is larger than theirs Length, further with means for introducing a hydrocarbon feed approximately axial direction in this first zone, with means for introducing free oxygen containing gases in a tangential direction, which is approximately tangential to the inner surface this zone runs, with a Venturi throttle between the first zone and a approximately cylindrical second zone is arranged, the length of which is greater than its diameter and wherein an outlet conduit is provided which is approximately an extension of the second Zone forms, d a d u r c h characterized that the inlet of the Venturi throttle approximately has the same cross-sectional area as its outlet and that the outlet gradually merges into the wall of the second zone and that the narrowest point of the Venturi throttle about 50 to 85% of the cross-sectional area of this second zone and that the Length of the Venturi throttle is about 1 / Q- to 2 times as large as the diameter of this second zone, the diameter of the second zone being smaller than the diameter the first zone is.

2. Oven according to claim 1, characterized in that a water cooling device is located at the downstream end of this second zone.

3. Oven according to claim 1 or 2, characterized in that the inlet of the Venturi throttle has a cross section at is chamfered radially outward, the area of the cross section being approximately is as large as the cross-sectional area of the second zone, so that the inlet in the wall of the first chamber passes over a curved surface whose radius of curvature 0.05 to 0.5 times the radius of the second zone.

4. Oven according to claim 3, characterized in that the narrowest point of the Venturi throttle is streamlined is formed by placing the inlet of this venturi so over a curved surface merges into its outlet so that the radius of curvature at least at the narrowest point 0.2 times the radius of the second zone.

5. Furnace according to one of claims 1 to 4, characterized in that the means for introducing gases containing free oxygen also include means for introducing a gaseous fuel or means for blowing air. References considered: U.S. Patent Nos. 2,368,827, 2,368,828, 2,419,565, 2,616,795; British Patent Nos. 661057, 715 713, 719221.