DE1204766B - Verfahren zur Herstellung von Russ - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Russ

Info

Publication number
DE1204766B
DE1204766B DEC24056A DEC0024056A DE1204766B DE 1204766 B DE1204766 B DE 1204766B DE C24056 A DEC24056 A DE C24056A DE C0024056 A DEC0024056 A DE C0024056A DE 1204766 B DE1204766 B DE 1204766B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
soot
gas
reactor
exhaust gas
gas stream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEC24056A
Other languages
English (en)
Inventor
Burton Fred Latham Jun
Theodor Allen Ruble
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Carbon Co
Original Assignee
Continental Carbon Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Carbon Co filed Critical Continental Carbon Co
Publication of DE1204766B publication Critical patent/DE1204766B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44Carbon
    • C09C1/48Carbon black
    • C09C1/50Furnace black ; Preparation thereof

Landscapes

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

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Ruß Gegenstand der Erfindung ist ein Ofenprozeß zur Herstellung von Ruß aus Kohlenwasserstoffen. Dabei handelt es sich um ein verbessertes Verfahren, welches eine gesteigerte Ausbeute liefert, sowie um ein verbessertes Verfahren zur Kontrolle der Bußqualität. Bei dem üblichen Verfahren zur Herstellung von Ruß durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen ist es üblich, die erforderlichen hohen Temperaturbedingungen (1315 bis 1425° C) durch Verbrennung eines großen Volumens an Brenngas zu erzeugen, worauf der Kohlenwasserstoff in eine turbulente Masse heißer Verbrennungsgase eingespritzt wird. Der Kohlenwasserstoff besteht im allgemeinen aus einem Öl hohen Kohlenstoffgehaltes, das bei Berührung mit den heißen Gasen vollständig verdampft und dann schnell zersetzt wird. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit von Verbrennungsgasen und Kohlenwasserstoffdampf durch den Reaktor bedingt eine sehr kurze Verweilzeit. Infolgedessen ist die Pyrolyse gewöhnlich bei weitem nicht vollständig und die bei normaler technischer Ausübung eines solchen Verfahrens erzielten Ausbeuten bleiben weit hinter den gewünschten zurück. Es wurde vorgeschlagen, die Reaktionszeit zu verkürzen und möglicherweise die Reaktion durch Zusatz von Rußpartikeln zu dem als Rohstoff bzw. Brennstoff verwendeten Öl zu fördern. Dieser Vorschlag beruhte auf der Annahme, die kleinen Festteilchen würden Kerne bilden, die die Pyrolyse in günstiger Weise fördern sollten. Die Kohlenstoffpartikel erleiden jedoch bei Gegenwart des Öls eine Erhitzung, so daß dieses an der Partikeloberfläche während der Zeit, in der das Öl normalerweise aus der flüssigen in die Gasphase übergeht, pyrolytisch zersetzt wird. Infolgedessen ist ein solches Verfahren schwierig zu steuern und liefert nicht immer einen Bußtyp, der sich zur Kautschukverstärkung besonders eignet.
  • Es wurde gefunden, daß Ruß besser, in besseren Ausbeuten und mit besserer Kontrolle der Partikelgröße hergestellt werden kann, wenn suspendierter Ruß ganz zu Anfang mindestens einem der zugeführten Gasströme, d. h. dem Brenngasstrom oder dem die Verbrennung unterhaltenden Gasstrom zugesetzt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus folgenden Verfahrensschritten: 1. Aufteilung des rußhaltigen Stroms, welcher die Auffanganlage verläßt, in einen Haupt- und einen Nebenstrom und Rückführung eines Teils des rußhaltigen Abgasstroms.
  • 2. Einleitung des Nebenstroms von Ruß und Abgas in die Verbrennungsluft und/oder das Brenngas, welche in den Bußreaktor eingeleitet werden.
  • Ein konstanter Abgas-Rücklaufstrom mit suspendiertem Ruß kann an verschiedenen Stellen der Rußabscheideanlage entnommen werden und in den Bußreaktor zurückgeführt werden. Der Bußrücklauf, der zwischen etwa 1 und etwa 5011/o der Produktion betragen kann, kann zusammen mit der Verbrennungsluft oder dem Brenngas, oder mit beiden gemeinsam, in den Reaktor eingeführt werden. Dieser Ruß bleibt in der schnellbewegten Verbrennungsluft oder in dem Brenngasstrom als Aerosol suspendiert und wird so der Verbrennungszone des Reaktors von neuem zugeführt. Sobald die feinverteilten Kohlenstoffpartikel die Verbrennungszone erreichen, werden sie auf Weißglut (1315 bis 1425° C) erhitzt, und diese Hitze wird unmittelbar auf das verarbeitete Öl (oder das verarbeitete Gas im Falle eines Gasrußreaktors) abgestrahlt. Auf diese Weise dienen die rückgeführten Kohlenstoffpartikel als Wärmeaustauschmedium, welches die beginnende Crackung des verarbeiteten Kohlenwasserstoffs zu Ruß beschleunigen hilft.
  • Wird ein relativ großer Prozentsatz Ruß in die Verbrennungszone zurückgeführt, so dienen die überschüssigen Rußpartikel als Keim zur Bildung größerer Kohlenstoffpartikel. Somit läßt sich die durchschnittliche Partikelgröße des hergestellten Rußes mit Hilfe der Menge an Rücklaufruß steuern. Die Recyclisierung eines Teils der Wasserstoff-und Kohlenmonoxyd enthaltenden Abgase kann einen Teil der zur Crackung erforderlichen Verbrennungswärme liefern und so zu einer Minderung des Verbrauchs an Brenngas führen.
  • An Hand der Figur soll die Anordnung und der Verlauf der verschiedenen Ströme des Rußrücklaufsystems erörtert werden. Verlauf des Gasstroms durch den Rußreaktor und die Abscheideanlage Das die Verbrennung unterhaltende Gas 1, im allgemeinen Luft, wird durch das Gebläse 1a über das T-Stück 2 und weiter durch Leitung 3 dem Rußreaktor 7 zugeführt. Das Brenngas tritt durch Leitung 4 in das T-Stück 5 und von dort durch Leitung 6 in den Rußreaktor 7 ein. Das zu verarbeitende Öl wird durch Leitung 62 zugeführt und dann durch einen Ölzerstäuber in den Reaktor geleitet. Jeder dieser dem Rußreaktor 7 zugeführten Ströme (Luft, Gas und Öl) wird mittels geeigneter Strömungsregler sorgfältig gemessen und gesteuert, so daß mit der Einführung eines großen überschusses an Kohlenwasserstoffen reduzierende Bedingungen herrschen.
  • Die heißen Abgase und der darin suspendierte Ruß strömen durch eine feuerfeste Verbindung 8 in den Kühler 9, welcher aus einer Kammer besteht, in welcher Wasser zerstäubt wird und durch dessen Verdampfung das Abgas gekühlt wird, oder aus einem Wärmeaustauscher, der das Abgas beim Durchgang an Wärmeaustauschflächen kühlt. Im zweiten Fall wird das Kühlmittel, im allgemeinen Luft, bei 9a zugeführt und als heiße Luft, die zur Vorheizung des Öls, des Brenngases oder der Luft oder zum Trocknen des feuchten gekörnten Rußes herangezogen wird, bei 9 b entnommen. Das gekühlte Abgas (annähernd 260° C) verläßt den Kühler 9 durch die Leitung 10 und durchläuft eine Serie von zwei oder mehr Cyclonen 11 und 13, welche durch Leitungen 10,12 und 14 miteinander verbunden sind. In diesen Cyclonen wird die Hauptmenge des Rußes aus dem Gasstrom entfernt. Das Abgas gelangt dann durch Leitung 14 in ein Filter 15, in welchem der gesamte restliche Ruß aus dem Gasstrom entfernt wird. Anlage zur Gasaufbereitung Das reine Abgas verläßt das Filter 15 und gelangt durch Leitung 16 zur Wasserstoffabtrennanlage 17. Hier wird zunächst der Wasserdampf herauskondensiert und dann der Wasserstoff mit einer Reihe von Gasdiffusionsmembranzellen oder mittels anderer Methoden abgetrennt. Das Kohlendioxyd läßt sich gleichfalls durch eine Wäsche mit Monoäthanolamin und das Kohlenmonoxyd mittels ähnlicher Waschverfahren abtrennen. Im Restgas bleibt praktisch reiner Stickstoff zurück. Der Stickstoff und der als Nebenprodukt erhaltene Wasserstoff kann zur Produktion von Ammoniak verwendet werden, während Wasserstoff und Kohlenmonoxyd mit Hilfe eines Katalysators zur Gewinnung von Methanol als Nebenprodukt dienen können. Gereinigter Wasserstoff, Kohlendioxyd und Stickstoff kann verdichtet und als Flaschengas verkauft werden. In den meisten Abgasen von Rußreaktoren ist etwa 0,5 bis 1% Acetylen enthalten. Dieses Gas kann ebenfalls mittels Waschverfahren abgetrennt werden. Der Ventilator 19 saugt jegliches Restgas durch Leitung 18 an und bläst es durch den Kamin 20 ab. Der Ventilator kann auch in der Leitung 16 zwischen dem Filter 15 und der Gasaufbereitungsanlage 17 angeordnet sein.
  • Ruß- und Abgasrücklauf Suspendierten Ruß enthaltendes Abgas kann an einer oder mehreren der folgenden Stellen entnommen und wie folgt zum Rußreaktor zurückgeleitet werden: 1. Der Strom wird zwischen dem Rußreaktor 7 und dem Kühler 9 der Leitung 8 entnommen und über das Ventil 48 und Leitung 47 der Rücklaufleitung 42 zugeführt. Dieses heiße Abgas besitzt einen relativ geringen Wasserdampfgehalt und einen hohen Gehalt an suspendiertem Ruß.
  • 2. Der Strom wird der Leitung 10 zwischen dem Kühler 9 und dem Cyclon 11 entnommen und über das Ventil 46 und die Leitung 45 der Rücklaufleitung 42 zugeführt. Dieser Abgasrücklauf ist erheblich kühler als bei 1., hat aber einen viel höheren Wasserdampfgehalt, wenn im Kühler 9 Wasser verwendet wurde. Der Wasserdampfgehalt bleibt an dieser Stelle relativ niedrig, wenn ein Wärmeaustauscher als Kühler benutzt wird. Dieser Rücklauf besitzt noch eine hohe Konzentration an suspendiertem Ruß.
  • 3. Der Rücklaufstrom wird zwischen dem Cyclon 13 und dem Filter 15 der Leitung 14 entnommen und über Ventil 44 und Leitung 43 der Rücklaufleitung 42 zugeführt. Dieses Abgas besitzt die gleiche Zusammensetzung wie die oben unter 2. genannte, jedoch ist die Rußkonzentration geringer. Werden zwei Cyclone in Reihe benutzt, so beträgt die Rußkonzentration nur etwa 4511/o (maximal). Werden vier Cyclone in Reihe verwendet, so verringert sich die Konzentration auf annähernd 20°/o. Somit kann fast jede gewünschte Konzentration an suspendiertem Ruß innerhalb dieses Bereichs erhalten werden, indem der Rücklauf im Anschluß an den entsprechenden Cyclon entnommen wird.
  • 4. Der Rücklauf kann zwischen Filter 15 uncf'der Gasaufbereitungsanlage 17 der Leitung 16 entnommen und über das Ventil 41 der Gasrücklaufleitung 42 zugeführt werden. Dieser Abgasrücklauf ist der gleiche wie unter 2. und 3., jedoch ist fast der gesamte Ruß daraus entfernt.
  • Das Rücklaufgas und der suspendierte Ruß, wie unter 1., 2., 3. und 4. ausgeführt, wird an einer oder an mehreren dieser Stellen entnommen und durch die Rücklaufleitung 42, das Ventil 55, den Kondensor 50, Ventil 56 der Leitung 49 und dem Rücklaufventilator 57 zugeführt. Der Wärmeaustauschkondensor 50 wird dazu verwendet, das meiste Wasser aus dem Rücklaufgas herauszukondensieren; er ist entweder wasser- oder luftgekühlt, wobei die Kühlflüssigkeit bei 51 eintritt und bei 52 abgeht. Falls die Kondensation von Wasser aus den Abgasen überflüssig ist, werden die Ventile 55 und 56 geschlossen und das nebengeschaltete Ventil 54 geöffnet, so daß das Abgas durch die Nebenleitung 53 strömt.
  • Das Abgas gelangt vom Rücklaufventilator 57 durch die Leitung 58 über das Ventil 59 zum T-Stück 60. Am T-Stück 60 kann das Rücklaufabgas mittels des Ventils 61 mit Verbrennungsluft oder mittels des Ventils 63 mit Brenngas gemischt werden. Zur besseren Ausnutzung des Heizwertes des zurückgeleiteten Abgases kann Sauerstoff als Verbrennung unterhaltendes Gas verwendet werden.
  • Ist die Rußkonzentration im Rücklaufgas nicht hoch genug, so kann eine Bandwaage oder Dosierungseinrichtung 39 benutzt werden, um die gewünschte zusätzliche Menge Ruß aus dem Sammeltank 24 über Leitung 38 der Rußrücklaufleitung 40 zuzuführen. Dieser Ruß wird in dem Misch-T-Stück 60 mit dem Rücklaufgas und dem bereits darin enthaltenen Ruß gemischt. Der Rußrücklauf kann außerdem für sich allein ohne Rücklaufgas verwendet werden. Rußherstellung und Aufbereitung Ein Teil des Abgases strömt zusammen mit dem im Filter 15 gesammelten Ruß aus dem Boden der Filtertrichter 15a in die pneumatische Förderleitung 21. Dieses Förderabgas passiert die Trichter 13 a und 11 a der Cyclone und nimmt dort die übrige Bußproduktion auf, um sie dem Fördercyclon 24 (Absitz-oder Sammeltank) zuzuführen, wo der Ruß vom Abgasstrom getrennt wird. Letzterer kehrt durch die pneumatische Rücklaufleitung 25 und die Leitung 10 zu dem ersten Cyclon zurück. Die Flugrußproduktion wird am Boden des Absitztanks am Trichter 24 a entnommen und über Leitung 26 einer Naßgranulieranlage zugeführt. In dieser Leitung kann zum Vermahlen körniger Partikel eine Pulverisieranlage angeordnet werden. Der lockere Ruß wird von Leitung 26 aus einer ersten Stufe eines Rußgranuliergefäßes 28 zugeführt, wo er mit Wasser gemischt wird, welches bei 27 zugeführt wird. Die Zapfen dieses ersten Mischgefäßes vermischen zunächst den Ruß mit dem Wasser und zerreißen dann das Gemisch in kleine kugelförmige feuchte Körner. Die feuchten Körner laufen unter ihrem Eigengewicht durch Leitung 29 in eine zweite Stufe 30 des Mischgefäßes, wo die auf einer Welle angeordneten Zapfen sich langsamer drehen und die feuchten Körner glätten. Sodann laufen die feuchten Körner durch ihr Gewicht über die Gleitbahn 31 in die Trockentrommel 32, durch welche heiße Gase zur Trocknung der feuchten Körner zirkulieren. Die getrockneten Körner laufen dann aus der Trockentrommel 32 durch die Leitung 33 in den Elevator 34, in dem sie nach oben transportiert und über die Verbindung 35 in den Ruß-Lagertank 36 gebracht werden. Durch Leitung 37 können die Körner dem Lagertank 36 entnommen und direkt in Trichterwagen verladen oder in Papiersäcke verpackt werden.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Ruß durch pyrolytische Umwandlung von Kohlenwasserstoffen zu Ruß und Gas, indem der als Rohstoff verwendete Kohlenwasserstoff in dampfförmigem Zustand heißen Verbrennungsgasen ausgesetzt wird, welche durch Verbrennung eines Brenngases erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Rußes in suspendierter Form im Brenngasstrom oder in einem rückgeführten Abgasstrom oder in dem Strom des die Verbrennung unterhaltenden Gases, oder in mehreren dieser Gasströme in den Reaktor zurückgeleitet wird, während der übrige Teil des gebildeten Rußes isoliert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des gewonnenen Rußes in dem die Verbrennung unterhaltenden Gasstrom, welcher im wesentlichen aus Luft besteht, suspendiert und in den Reaktor zurückgeleitet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgasstrom, welcher suspendierten Ruß enthält, in den Brenngasstrom zurückgeleitet wird, sowie dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen Sauerstoff als Gas zur Unterhaltung der Verbrennung verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Reaktorabgasstroms in mindestens einem der dem Reaktor zugeführten Rohgasströme zurückgeleitet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgasstrom, welcher denjenigen Bußanteil suspendiert enthält, der nach der Abscheidung eines Teils des hergestellten Rußes im Abgas verbleibt, in den Reaktor zurückgeleitet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1027 347; USA.-Patentschrift Nr. 2 867 508.
DEC24056A 1960-05-13 1961-05-05 Verfahren zur Herstellung von Russ Pending DE1204766B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1204766XA 1960-05-13 1960-05-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1204766B true DE1204766B (de) 1965-11-11

Family

ID=22390548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEC24056A Pending DE1204766B (de) 1960-05-13 1961-05-05 Verfahren zur Herstellung von Russ

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1204766B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0029148A1 (de) * 1979-11-07 1981-05-27 Degussa Aktiengesellschaft Verfahren zur Absenkung der Russstruktur bei der Herstellung von Furnacerussen
DE3141779A1 (de) * 1980-10-22 1982-06-16 Ashland Oil, Inc., 41101 Ashland, Ky. Verfahren zum herstellen von russ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1027347B (de) * 1952-04-19 1958-04-03 Columbian Carbon Verfahren zur Herstellung von Ofenruss
US2867508A (en) * 1952-01-03 1959-01-06 Phillips Petroleum Co Process for producing carbon black

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2867508A (en) * 1952-01-03 1959-01-06 Phillips Petroleum Co Process for producing carbon black
DE1027347B (de) * 1952-04-19 1958-04-03 Columbian Carbon Verfahren zur Herstellung von Ofenruss

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0029148A1 (de) * 1979-11-07 1981-05-27 Degussa Aktiengesellschaft Verfahren zur Absenkung der Russstruktur bei der Herstellung von Furnacerussen
DE2944855A1 (de) * 1979-11-07 1981-05-27 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur herstellung von furnacerussen unterschiedlicher russstruktur
DE3141779A1 (de) * 1980-10-22 1982-06-16 Ashland Oil, Inc., 41101 Ashland, Ky. Verfahren zum herstellen von russ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE966223C (de) Verfahren und Vorrichtung zum katalytischen Cracken von Kohlenwasserstoffen
DE3101291A1 (de) Verfahren zur erzeugung von eisenschwamm mit einer fliessbettkohlevergasung
DE1767628B2 (de) Verfahren zur Durchführung endothermer Prozesse
DE1592140B2 (de) Vorrichtung zur Herstellung von wasser freiem Aluminiumoxid aus Aluminiumoxid Hyd
DE10260739B3 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung von Metalloxid aus Metallverbindungen
DE2524541A1 (de) Verfahren zur thermischen spaltung von aluminiumchloridhydrat
EP3081622A1 (de) Verfahren und anlage zur verbesserten herstellung von pyrolyseteer
DE2735565C2 (de) Einhitziges Verfahren zur Erzeugung von im wesentlichen aus Kohlenoxid und Wasserstoff bestehenden Reduktionsgasen für Erzreduktionen und Vorrichtung zu seiner Durchführung
DE102005012524A1 (de) Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung titanhaltiger Feststoffe
DE2106306C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Aluminiumfluorid
DE2230933A1 (de) Verfahren und anlage zur kalzinierung von phosphatsauren erzen oder aehnlichen mineralien
DE2932832C2 (de) Verfahren zum Entschwefeln von Koks
DE1204766B (de) Verfahren zur Herstellung von Russ
DE2652968B2 (de) Verfahren zum Vergasen von kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffen
CH283414A (de) Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Prozessen, bei welchen fein verteilte feste Stoffe mit Gasen in Berührung gebracht werden.
EP1160307B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung und chemischen Umsetzung von Natur- und Synthesestoffen unter Zeugen eines Produktgases zur weiteren Verwendung
DE974376C (de) Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von staubfoermigen oder feinkoernigen Brennstoffen
DE2923448A1 (de) Verfahren zur herstellung von zementklinker aus kohlehaltigem schiefer
EP0189889A2 (de) Verfahren zum Herstellen von Zementklinker
DE10331364B3 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung von Metalloxid aus Metallhydroxid
DE2637427C3 (de) Verfahren zum Erhitzen von feinkernigem, kohlenstoffhaltigem Material
DE2657249A1 (de) Verfahren zur weiterverarbeitung von direktreduktionsgichtgas
DE2933402C2 (de) Verfahren und Anlage zum Herstellen von Schwelgas, Wassergas und Koks aus festen Brennstoffen
AT218479B (de) Verfahren zur thermischen Behandlung von fein zerteilten Materialien
DE102017102789A1 (de) Herstellung von Synthesegas aus kohlenstoffreichen Substanzen mittels eines Gleichstrom-Gegenstrom-Verfahrens