DE1269752B

DE1269752B - Verfahren und Vorrichtung zum Nasskoernen von Russ

Info

Publication number: DE1269752B
Application number: DEP1269752A
Authority: DE
Inventors: Carl Ellsworth Alleman
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1961-08-01
Filing date: 1961-10-13
Publication date: 1968-06-06
Also published as: BR6133091D0; NL270016A; GB952220A; FR1303337A; NL125322C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C09c

BOIj

22f-14
12 g-1/01

1269 752
P 12 69 752.8-41
13. Oktober 1961
6. Juni 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Naßkörnen von Ruß, wobei Ruß und eine wäßrige Flüssigkeit einem rotierenden Körnungsmischer zugeführt werden, der mit praktisch konstanter Drehzahl umläuft, wobei feuchte Rußkörner gebildet werden, deren Feuchtigkeitsgehalt innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten wird.

Üblicherweise wird gekörnter Ruß in Körnungsmischern angefeuchtet. Bei einem bekannten Verfahren wird ein Körnungsmischer verwendet, der etwa die Form eines Knetmischers aufweist. Diese Vorrichtung hat eine Trommel, die eine Axialwelle besitzt, bei der Radialstäbe spiralförmig in Längsrichtung der Welle angeordnet sind. Diese Stäbe haben ursprünglich Spitzen in Form eines Meißels und einen kleinen Abstand von der Trommel, so daß beim Drehen des Mischers Wasser und Ruß, die in den Mischer eingeführt werden, vollständig gemischt werden. Bei diesem Verfahren erhält man nasse Körner, wenn Wasser und Ruß in richtigen Anteilen in den Mischer so eingeführt werden. Der Wassergehalt liegt bei diesem Verfahren im Bereich von 42 bis 58 Gewichtsprozent der Mischung, und die Menge der Körner wird größer, wenn der Wassergehalt innerhalb des engeren Bereichs von etwa 46 bis 54 Gewichtsprozent gehalten wird.

Es ist ein weiteres Verfahren bekannt, bei dem jedoch der Ruß im wesentlichen trocken gekörnt wird und Wasser in geringen Mengen auf die bereits gebildeten Körner gesprüht wird, um den Staubgehalt der Körner zu vermindern.

Da es bisher keine Möglichkeit gibt, die Strömung des Rußes in den Körnungsmischer genau zu messen und zu dosieren, ist die Steuerung des Naßkörnungsverfahrens schwierig, und die Qualität der Körner schwankt sehr stark.

Es wurde nun jedoch festgestellt, daß sich die Leistung oder der Strom des Motors, der den Körnungsmischer antreibt, verändert, wenn die Anteile von Wasser und Ruß in einem Bereich, der 42 bis 58 Gewichtsprozent Wassergehalt umfaßt, verändert werden. Ein hoher Wassergehalt innerhalb dieses Bereichs erfordert eine größere Leistung als ein geringerer Gehalt. Da die Strömung des lockeren Rußes notwendigerweise veränderlich ist, so ändert sich der Wassergehalt in dem Körnungsmischer, und dies kann rasch an einem Leistungsmeßinstrument abgelesen werden. Das Naßkörnungsverfahren kann daher wirksam gesteuert werden, indem ein Amperemeter oder Wattmeter im Kreis des Elektromotors und ein Ventil in der Wasserleitung betätigt wird, die in den Körnungsmischer führt, so daß die Wassermenge Verfahren und Vorrichtung zum Naßkörnen
von Ruß

Anmelder:

Phillips Petroleum Company,

Bartlesville, OkIa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. F. Zumstein, Dr. E. Assmann

und Dr. R. Koenigsberger, Patentanwälte,

8000 München 2, Bräuhausstr. 4

Als Erfinder benannt:

Carl Ellsworth Alleman, Bartlesville, OkIa.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V.St.v.Amerika vom !.August 1961 (128 445)

vermindert wird, wenn die Leistung zunimmt und gesteigert wird, wenn die Leistung unter einen bestimmten Wert absinkt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Flüssigkeitszufuhr beim Naßkörnen von Ruß abhängig von der für den Körnungsmischer erforderlichen Leistung zu steuern.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die für die Drehung des Mischers bei dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt erforderliche Leistung bestimmt wird und daß die zugeführte Flüssigkeitsmenge erhöht wird, wenn diese Leistung abnimmt, und herabgesetzt wird, wenn diese Leistung zunimmt.

Durch die erfindungsgemäße Steuerung wird eine höhere Kapazität des Körnungsmischers als bei bekannten Anlagen erreicht. Außerdem erzielt man eine gleichmäßige Korngröße und infolge dieser gleichmäßigen Korngröße eine relativ konstante Temperatur des Erzeugnisses.

Ein weiterer Vorteil liegt in der höheren Trocknerkapazität, die durch die gleichmäßigere Temperatur des Produktes, deren Abweichungen nur etwa ±22°C betragen, möglich gemacht wird. So konnte beispielsweise der Tagesausstoß eines Trockners auf 3400 kg gesteigert werden, obwohl dieser nur für eine Kapazität von 2500 kg ausgelegt war. Auch ist eine verhätlnis-

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mäßig genaue Messung der zugeführten Rußmenge des Dreiphasenmotors 22 gemessen, und dieses In-

bzw. der Rußzufuhrgeschwindigkeit möglich. strument gibt ein pneumatisches Signal ab, das von

Zur Erläuterung sei ausgeführt, daß bei einer vor- dieser Stromstärke abhängig und dem in Ampere gegebenen Körnungsanlage festgestellt wurde, daß gemessenen Strom im wesentlichen proportional ist. konstant gute Körner erzielt werden können, wenn 5 Das Signal geht durch die Dämpfungseinrichtung 40, das Amperemeter, das im Stromkreis des Motors vor- in der starke Schwankungen ausgeglichen werden, gesehen ist, 8,5 bis 9,5 A anzeigt, und daß eine Ab- und es gelangt als gedämpftes Signal zum Hauptweichung von diesem Bereich die Bildung von Körnern regler 36, der je nach seiner Einstellung ein Druckluftzur Folge hatte, die zu trocken oder zu naß waren. signal im Bereich von 0,2 bis 1,05 atü an den Neben-Gute Körner hat man, wenn kein Staub in einer Probe io regler 34 abgibt. Der Regler 36 nimmt ein Signal von vorhanden ist, der ein Zeichen für Trockenheit ist, dem Strömungsmesser 32 auf, das proportional der wenn ferner die kleinste Korngröße etwa 3 mm beträgt Strömung der wäßrigen Melasselösung ist, die durch und wenn die Oberfläche der Körner nicht stark die Leitung 18 geführt wird. Durch den Regler 34 spiegelt, was ein Zeichen für einen hohen Feuchtig- wird dann das Ventil 30 so eingestellt, daß die Strökeitsgehalt ist. Damit erhält man ein Produkt, das 15 mungsgeschwindigkeit der Lösung proportional zur nach dem Trocknen eine Massenfestigkeit des ge- Strömungsgeschwindigkeit des in den Körnungskörnten Rußes von etwa 2,7 atü und ein spezifisches mischer eingeführten Rußes wird, so daß eine beGewicht von 320 bis 360 kg/m³ hat. Liegt das Ver- stimmte Mischleistung für den Betrieb des Rotors in hältnis von Wasser zu Ruß nicht in dem angegebenen der Körnungseinrichtung 10 bestimmt wird. Das vom Bereich oder ändert es sich rasch, erhält man uner- ao Regler 36 abgegebene Signal fordert eine bestimmte wünscht große Körner mit einem Durchmesser bis Strömungsgeschwindigkeit des Wassers oder der herauf zu 10 mm. wäßrigen Lösung in der Leitung 18. Der Regler 34

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung vergleicht das vom Regler 36 kommende Signal mit

wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, dem Signal des Strömungsmessers 32 der tatsächlichen

die eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- 25 Strömung in der Leitung 18, und wenn die Strömung

gemäßen Verfahrens zeigt. unter dem Anforderungssignal des Reglers 36 liegt,

In dieser Zeichnung ist ein Körnungsmischer 10 dann wird durch den Regler 34 die Einstellung des

dargestellt, der in Form ein Knetmischers ausgebildet Ventils 30 so geändert, daß die Strömungsgeschwin-

und etwa 3 m lang ist und einen Innendurchmesser digkeit so lange erhöht oder vermindert wird, bis das

von 50 cm aufweist, wobei an der Axialwelle 12 etwa 3° von der Einrichtung 38 kommende Signal dem vom

46 cm lange Stangen 14 längs einer in Längsrichtung Regler 36 kommenden Signal entspricht,

verlaufenden Spirallinie angeordnet sind. Die Ruß- Die Stromstärke, die durch das System gemessen

zuführleitung 16 mündet im vorderen Teil des Kör- wird, das den Transformator 42, die Einrichtung 38

nungsmischers zusammen mit der Wasserleitung 18, und den von ihrer Einstellung abhängenden Regler 36

und eine Abfuhrleitung 20 führt nasse Körner zu 35 umfaßt, stellt weiterhin den Signalgeber für den

einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) strö- Regler 34 so lange ein, bis die gemessene Stromstärke

mungsabwärts angeordneten Einrichtung zum Polie- im wesentlichen gleich dem eingestellten Wert der

ren und Trocknen der Körner. Stromstärke ist.

Ein Elektromotor 22 ist über ein geeignetes Ge- Die Strömung des Rußes wird durch Handein-

triebe 24 mit der Welle 12 des Körnungsmischers 4o stellung der Motorsteuerung am Nockenventil 48 am

verbunden. Der Motor 22 ist mit Leitungen 25, 26 Boden des Behälters 50 eingestellt. Bei industriellen

und 27 an eine Stromquelle, üblicherweise eine Anlagen wird das Nockenventil 48 so eingestellt und

Wechselstromquelle, angeschlossen. betrieben, daß über den gesamten Bereich 635 bis

In der Wasserleitung 18 sind ein Ventil 30 und ein 1500 kg Ruß pro Stunde gefördert werden. Der Strömungsmesser 32 vorgesehen. Durch einen Reg- 45 Strömungsmesser 32 kann bis zu 1820 kg pro Stunde ler 34 wird die Stellung des Ventils 30 gesteuert. Ein wäßriger Melasselösung verarbeiten (mit einem Gehalt zweiter Regler 36 steht mit dem Regler 34 und mit von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis einer elektropneumatischen Einrichtung 38 durch eine 1,5 Gewichtsprozent Melasse). Der größte Bereich der zur Dämpfung von Druckschwankungen dienende Stromstärke, der bei mehrwöchentlichem Betrieb Einrichtung 40 in Verbindung. Die Einrichtung 38 ist 5° beobachtet wurde, lag zwischen 8,5 A für 682 kg über Kreise 44 und 46 über den Abwärtstransformator Lösungsmenge pro Stunde und 10,5 A für eine 42 an eine Phase des Motors 22 angeschlossen. Die Lösungsmenge von 1500 kg/Std. Während dieser Einrichtungen 30, 32, 34, 36 und 38 arbeiten pneu- Zeit trat eine von Minute zu Minute erfolgende matisch, und sie werden in üblicher Weise mit Druck- Schwankung von ±0,5 bis ±1 A auf. Diese Schwanluft von 1,4 kg/cm^s versorgt. Die Einrichtung 38 kann 55 kung hatte immer eine vergleichbare Streuung der ein Stromstärkeregistriergerät und einen Übertrager Korngrößen zur Folge, ein Zeichen dafür, daß sowohl enthalte^dereinDruckluftsignalvonO^bisljOSkg/cm² die Korngröße als auch die Stromstärke in weniger abgibt, wobei die Stärke dieses Signals von der als einer Minute auf Änderungen der Verhältnisse Stromstärke abhängig ist, die durch die Leitung 25 ansprechen. In der Praxis beträgt die Ansprechzeit fließt. Die Einrichtung 38 kann auch als Thermo- 60 5 bis 10 Sekunden von einer Änderung in der Rußkonverter ausgebildet sein. menge bis zu einer entsprechenden Änderung der

Der Thermokonverter mißt die Leistung und be- Wassermenge.

rücksichtigt dabei Strom, Spannung und Verlust- Wenn man annimmt, daß der Ruß in einer Menge

winkel. von 1360 kg/Std. durch die Leitung 16 in den Kör-

Bei der oben beschriebenen und dargestellten Aus- 6g nungsmischer 10 geführt wird, wobei diese Menge

führungsform wird durch die Einrichtung 38 die unvermeidlich Schwankungen unterworfen ist, dann

Stromstärke (die im wesentlichen der Leistung pro- wird der Regler 36 so eingestellt, daß man eine prak-

portional ist) in der Leitung 25 oder in einer Phase tisch gleichförmige Strömung der Lösung erhält.

Wenn die Rußmenge den Sollwert von 1360 kg/Std. unterschreitet, dann gelangt mehr Wasser in den Körnungsmischer 10, als es den beabsichtigten 50% der Gesamtmischung entspricht. Dies hat eine Zunahme der Leistung zur Folge, die zum Antrieb des Rotors 12 erforderlich ist. Die Zunahme der Leistung wird unmittelbar durch die Einrichtung 38 gemessen, die ein stärkeres Signal an den Regler 36 abgibt, der ein Forderungssignal an den Regler 34 gibt, damit die Strömungsgeschwindigkeit der wäßrigen Lösung ge- ίο ändert, d. h. reduziert werden kann. Durch den Regler 34 wird die Strömungsgeschwindigkeit, die durch den Strömungsmesser 32 festgestellt wird, mit dem Signal des Reglers 36 verglichen und festgestellt, daß eine niedrigere Strömungsgeschwindigkeit erforderlich ist. Der Regler 34 gibt dann ein Signal an das Ventil 30, das die öffnung des Ventils so vermindert, daß die Strömungsgeschwindigkeit proportional zur Änderung des vom Regler 36 abgegebenen Signals vermindert wird. Wenn die Rußmenge in der Leitung 16 über dem Wert von 1360 kg/Std. liegt, arbeitet das Steuersystem in entsprechender Weise und gibt ein Forderungssignal an den Regler 34, damit die Wassergeschwindigkeit erhöht wird, und der Regler 34 vergleicht das Forderungssignal mit dem vom Strömungsmesser 32 kommenden Signal und öffnet das Ventil 30, so daß man die gewünschte größere Wasserzufuhr erhält.

Bei einer beabsichtigten Änderung der zugeführten Rußmenge, z. B. bei einer Änderung von etwa 680 kg auf 1360 kg/Std., arbeitet das Steuersystem automatisch. Bei zu feuchten Körnern wird weniger Wasser und bei zu trockenen Körnern mehr Wasser zugeführt.

In der folgenden Tabelle werden Eigenschaften erfindungsgemäß hergestellter Körner mit den Eigenschäften von Körnern verglichen, die in bekannter Weise hergestellt wurden.

Eigenschaften der Kömer

Erfindungsgemäßes
Verfahren

Bekanntes
Verfahren

40

Massenfestigkeit*) des gekörnten Rußes, atü 6,8 6,4 bis 6,8

Dichte, kg/m³ 370 bis 393 373 bis 370

Feinteile, maximal % · · ■ ·

* Die Bestimmung erfolgte nach der ASTM-Vorschrift D1937-62 T (1962).

Die obige Tabelle zeigt die überlegene Qualität der mit dem oben beschriebenen Steuersystem hergestellten Körner.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Naßkörnen von Ruß, wobei Ruß und eine wäßrige Flüssigkeit einem rotierenden Körnungsmischer zugeführt werden, der mit praktisch konstanter Drehzahl umläuft, wobei feuchte Rußkörner gebildet werden, deren Feuchtigkeitsgehalt innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Drehung des Mischers bei dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt erforderliche Leistung bestimmt wird und daß die zugeführte Flüssigkeitsmenge erhöht wird, wenn diese Leistung abnimmt, und herabgesetzt wird, wenn diese Leistung zunimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhrgeschwindigkeit so geregelt wird, daß der Wassergehalt des Rußes im Bereich von 42 bis 58 Gewichtsprozent liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer durch einen Elektromotor angetrieben wird und daß die vom Motor aufgenommene Stromstärke bestimmt und als Maß für die Leistung verwendet wird.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem rotierenden Körnungsmischer, der eine Zuführung für den Ruß und eine Zuleitung für die Flüssigkeit, einen Antrieb und einen Strömungsregler in der Flüssigkeitszufuhrleitung besitzt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bestimmung der Antriebsleistung, die den Strömungsregler für die Flüssigkeit steuert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für den Mischer aus einem Elektromotor (22) besteht, daß eine Einrichtung (38) in den Motorstromkreis angeschlossen ist, die die Leistung des Motors bestimmt und diese ermittelte Leistung in ein entsprechendes pneumatisches Signal umwandelt, und daß ein Strömungsmesser (32) zum Ermitteln der Flüssigkeitsströmung in der Zufuhrleitung vorgesehen ist, der ein pneumatisches Signal proportional hierzu abgibt, und daß schließlich Einrichtungen (36 und 34) vorgesehen sind, die die Signale aus den Einrichtungen (38 und 32) empfangen und das Ventil (30) in der Flüssigkeitszufuhrleitung in Abhängigkeit hiervon steuern.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungsvorrichtung (40) für pneumatische Pulsationen vorgesehen ist, die das Signal von der Einrichtung (38) aufnimmt und das gedämpfte Signal an die Einrichtungen (36 und 34) weitergibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abwärtstransformator (42) zwischen der Einrichtung (38) und dem Motorstromkreis (46) vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 948 918, 2 949 349, 962 763.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen