DE1592853C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von RuB - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von RuBInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung /ur Herstellung von Ruß durch thermische
Zersetzung von llüssigen Kohlenwasserstoffen durch den Kontakt mit heißen Verbrennungsgasen in einem
längsatisgedehnlen unverschlossenen Ofenraum, in ilen die Kohlenwasserstoffe und die heißen Verbrennungsgase
im Bereich der einen Stirnseite paiallel zur Längsachse eingesprit/t Ivw. cingehlasen werden
und sich dort intensiv mitein.Inder vermischen und aus dem an der anderen Stirnseite die Vcrbrenntmgsgase
und die gasförmigen Produkte öcr thermischen
Zersetzung der Kohlenwasserstoffe /ii.sanimcn mit
dem gebildeten Ruß abgezogen werden.
Die meisten im Handel heliiullichen Ruße werden
derzeit durch thermische Zersel/tnu; von normalerweise
nicht gasförmigen Kohlenwasserstoffen, wie
etwa Petroleum-Rückständen oder Kreosot-Öle, hergestellt. Dazu werden diese Kohlenwasserstoffe in
einem Ofenraum mit heißen Verbrennungsgasen gemischt, die durch Verbrennen eines geeigneten Brennstoffes
mit Luft gewonnen werden. Oft verbrennt dabei ein Teil des Kohlenwasserstoffs mit, doch wird
diese Nebenreaktion im Interesse einer möglichst hohen Rußausbeute im allgemeinen unter Kontrolle
gehalten.
Je nach derspeziellen Rußsorte, die hergestellt werden soll, müssen oft sehr verschiedene Betriebsbedingungen
eingehalten werden. Einige Rußsorten können in ein und demselben Ofenprozeß hergestellt
werden, sofern es möglich ist, die Betriebsbedingungen wie Reaktionszeit, Verbrennungsgas-Atmosphäre,
Mengenverhältnisse der Reaktionspartner usw. entsprechend einzustellen. Die Mannigfaltigkeit der
handelsüblichen Rußsorten hat sich jedoch so sehr entwickelt, daß zur Herstellung des ganzen Programms
viele Ofentypen und -größen erforderlich sind.
Bislang war die Einflußnahme auf die Struktur des herzustellenden Rußes im wesentlichen auf eine Variation
der Geschwindigkeiten beschränkt, mit welchen die Kohlenwasserstoffe und die Verbrennungsgase
dem Ofenraum zugeführt wurden. Da das Kohlenwasserstoffmaterial für eine praktisch vollständige
thermische Zersetzung mit einer bestimmten Mindestmenge an heißen Verbrennungsgasen vermischt werden
muß, sind der Variationsmöglichkeit der Zufuhrgeschwindigkeit
von Kohlenwasserstoff und Verbrennungsgasen Grenzen gesetzt, die eine Herstellung
von Rußen verschiedener Struktur nicht gestatten.
Bei der Herstellung von Ruß durch thermische Zersetzung von Kohlenwasserstoffen nehmen diese die
Wärme von den Verbrennungsgasen auf. Während der zu Rußbildung führenden Umsetzung befindet
sich in der oberen Zone des Ofenraums eine Pufferzone, die in der Hauptsache aus Ruß, Verbrennungsgasen
und gasförmigen Produkten der thermischen Zersetzung des Kohlenwasserstoffmaterials besteht. Bei
senkrecht angeordneten öfen werden die Verbrennungsgase oder Bestandteile davon entweder in der
Weise in den Ofenraum eingeführt, daß sie über dessen gesamten Querschnitt gleichmäßig nach oben
geleitet werden, oder die Verbrennungsgase werden bei einem anderen Ofentyp nur in eine bestimmte
Zone des Ofenraums eingeführt, die zur Einführung des Kohlenwasserstoffmaterials in den Ofenraum in
Beziehung steht. Bei den vorbekannten Vorrichtungen zur Herstellung von Ruß durch thermische Zersetzung
lassen sich die Geschwindigkeit, die Temperatur und die Zusammensetzung der Gase in den verschiedenen
Zonen des Ofenraumes nicht oder zumindest nicht in dem Maß regulieren, wie es erforderlich wäre, um
mit einem Minimum an Aufwendungen eine optimale Qualität zu erzielen. Die Einregulierung der Bedingungen
ist im unteren Bereich des Ofenraums, in welchem die Berührung zwischen dem Kohlenwasserstoffmaterial
und den heißen Verbrennungsgasen zuerst zustandekommt, ein besonderes Problem.
Bei einem bekannten Verfahren der eingangs erwähnten Art zur Herstellung von Ruß (USA.-Patentschrift
3 003 855) wird ein Verbrennungsgasstrom dadurch erzeugt, daß im Bereich der einen Stirnseite
des Ofens ein öl eingespritzt und in einem ebenfalls in diesem Bereich eingeführten Luftstrom verbrannt
wird. Infolge der dicht beieinander liegenden Anordnung der Brenneröffnungen entsteht bei der Verbrennung
ein einziger, etwa koaxial zu dem zu Ruß zu ersetzenden Kohlenwasserstoffstrom in dem Ofen
austretender Verbrennungsgasstrom. Eine Einflußnahme auf die Qualität des Rußes ist bei diesem Verfahren
nur auf eine Variation der Geschwindigkeit beschränkt, mit der Verbrennungsgas und zu zersetzender
Kohlenwasserstoff den Ofen zugeführt werden.
Dieselben Nachteile weisen auch die aus den USA.-Patentschriften 2 779 665 und 3 003 854 bekannten Vorrichtungen auf, bei denen die Brenner für das Verbrennungsgas so angeordnet sind, daß die Erzeugung der Verbrennungsgase erst relativ tief innerhalb des Ofenraumes stattfindet. Einer Beeinflussung der Rußqualität durch eine geeignete Einstellung der Strömungsgeschwindigkeiten von Kohlenwasserstoff und Verbrennungsgas wirkt hier zusätzlich noch entgegen, daß eine starke Verwirbelung und Durchmischung der Verbrennungsgase eintritt.
Dieselben Nachteile weisen auch die aus den USA.-Patentschriften 2 779 665 und 3 003 854 bekannten Vorrichtungen auf, bei denen die Brenner für das Verbrennungsgas so angeordnet sind, daß die Erzeugung der Verbrennungsgase erst relativ tief innerhalb des Ofenraumes stattfindet. Einer Beeinflussung der Rußqualität durch eine geeignete Einstellung der Strömungsgeschwindigkeiten von Kohlenwasserstoff und Verbrennungsgas wirkt hier zusätzlich noch entgegen, daß eine starke Verwirbelung und Durchmischung der Verbrennungsgase eintritt.
so Statt die Verbrennungsgase parallel zur Längsachse
in den Ofenraum einzuführen, werden nach einem weiteren vorbekannten Verfahren (französische Patentschrift
1 392 077) die Verbrennungsgase radial in den Ofenraum eingeblasen, was ebenfalls eine starke Verwirbelung
der Gase und die vorgenannten, damit verbundenen Nachteil zur Folge hat.
Aus der belgischen Patentschrift 691 506 ist des weiteren noch ein Verfahren bekannt, bei welchem
ein erster Brennstoff sowie ein erstes Oxydationsmittel in eine erste, am stirnseitigen Ende des Ofens vorgesehene
Brennkammer, welcher auch der zu zersetzende Kohlenwasserstoff zugeführt wird, eingeblasen
werden. Von der ersten Brennkammer gelangt das Gasgemisch in eine gegenüber der ersten Kammer
axial versetzte zweite Brennkammer, in die ein zweiter Brennstoff sowie ein zweites Oxydationsmittel tangential
eingeblasen werden, wonach in einer dritten Brennkammer die thermische Zersetzung des Kohlenwasserstoff
schließlich beendet wird. Auch bei dieser Vorrichtung ist eine Einflußnahme auf die Rußqualität
durch Einregulierung der Strömungsgeschwindigkeit der Gase und des Kohlenwasserstoffs nur in geringem
Ausmaß möglich. Außerdem läßt sich bei dieser Vorrichtung eine Überhitzung der Innenwände des Ofenraumes
durch die Verbrennungsgase und damit eine frühzeitige Zerstörung der feuerfesten Ofenauskleidung
nicht vermeiden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen
Zersetzung von Kohlenwasserstoffen zu entwickeln, das die Herstellung einer breiten Skala von Rußsorten
ermöglicht. Das Verfahren soll außerdem mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten und Ausbeuten durchführbar
sein, ohne daß eine Überhitzung der Ofenwände und eine dadurch bedingte frühzeitige Zerstörung
der Ofenauskleidung eintritt. Die Vermeidung einer überhitzung der Ofeninnenwände auch bei Verwendung
von vorerhitzter Luft ist besonders deshalb wichtig, weil dann, wenn vorerhitzte Luft zur Verbrennung
des Brennstoffs eingesetzt wird, eine erhöhte Produktionsrate und eine bessere Rußausbeute
erzielt werden können.
Bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst
worden, daß in den Ofenraum ein sich unmittelbar mit dem eingespritzten Kohlenwasserstoff vermischender
regelbarer erster Verbrennungsgasstrom zur teilweisen Zersetzung der Kohlenwasserstoffe sowie ein
5 6
sich mit dem Gemisch aus dem ersten Verbrennungs- Vorzugsweise weisen das erste und das zweite Zu-
gas und den teilweise zersetzten Kohlenwasserstoffen leitungssystem für die Verbrennungsgase jeweils eine
vermischender regelbarer zweiter Verbrennungsgas- Ringleitung für die Zufuhr von Luft zu den betref-
strom zur vollständigen Zersetzung der noch vorhan- fenden Zuleitungen und mindestens einen Injektor
denen Kohlenwasserstoffe eingeblasen werden. 5 für die Beschickung der Zuleitungen mit Brennstoff
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungs- auf.
form des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
Kohlenwasserstoffe unter Bildung von Flüssigkeits- der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den zu
tröpfchen in den Ofenraum eingesprüht. den Ringleitungen führenden Luftzufuhrleitungen und
Insbesondere im Hinblick auf Produktionsge- io in den zu den Injektoren führenden Brennstoffzufuhr-
schwindigkeit und Ausbeute hat es sich als vorteilhaft leitungen jeweils ein Strömungsregler zur Einstellung
erwiesen, die zur Erzeugung der Verbrennungsgase der Luft- bzw. Brennstoffzufuhr angeordnet,
verwendete Luft vor dem Vermischen mit dem Brenn- Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-
stoff auf eine Temperatur im Bereich zwischen unge- fahrens kann durch eine einstellbare Ausbildung eines
fähr 315° C und ungefähr 8150C vorzuwärmen. 15 Profils bestimmter Zustandsgrößen wie Temperatur,
Zur Vermeidung einer Überhitzung der Innenwände Strömungsgeschwindigkeit und Zusammensetzung der
des Ofens hat es sich des weiteren von Vorteil er- Verbrennungsgase über dem Ofenquerschnitt eine
wiesen, daß die Verbrennungsgase des ersten Ver- erhebliche Verbesserung der Rußqualität und der
brennungsgasstroms aus einer brennstoffreichen Mi- Ausbeute erzielt werden. Ferner lassen sich je nach
schung und die des zweiten Verbrennungsgasstroms 20 Wunsch unterschiedliche Rußsorten hinsichtlich Feinaus
einer sauerstoffreichen Mischung erzeugt werden, heit und Struktur durch entsprechende Wahl des Zuso
daß der verhältnismäßig kühlere zweite jVerbren- Standsgrößenprofils in ein und demselben Ofen hernungsgasstrom
die Wände des Ofenraums gegen den stellen,
heißeren ersten Verbrennungsgasstrom abschirmt. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-
heißeren ersten Verbrennungsgasstrom abschirmt. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- 25 fahrens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Sprühfahrens
erfolgt vorzugsweise in einem wärmeisolierten, strahl der Kohlenwasserstoffe von unten nach oben
senkrecht angeordneten Ofen, in dessen unterem in einen senkrecht angeordneten, längsausgedehnten
Bereich mindestens eine Leitung zum achsparallelen Ofenraum einzuspeisen und die thermische Zersetzung
Einspritzen des Kohlenwasserstoffes und eine Anzahl der Kohlenwasserstoffe im oberen Bereich des Ofeneinen
Abstand von der Einspritzleitung aufweisende 30 raumes zu vervollständigen. Die Eigenschaften des
Zuleitungssysteme zum achsparallelen Einblasen der Rußes können auch noch dadurch variiert werden,
heißen Verbrennungsgase einmünden. Erfindungsge- daß die Verbrennungsgase für den ersten und den
maß münden die Zuleitungen zweier unabhängig von- zweiten Verbrennungsgasstrom unabhängig voneineinander
beschickbarer und steuerbarer Zuleitungs- ander durch Verbrennung eines Brennstoffs und eines
systeme für Verbrennungsgase in verschiedenen Ab- 35 freien Sauerstoffs enthaltenden Gase hergestellt werständen
von der Einspritzleitung für den Kohlenwas- den, wobei das Mengenverhältnis von Brennstoff und
serstoff derart in den Ofenraum ein, daß der durch Oxydationsmittel für jeden Verbrennungsgasstrom undas
erste Zuleitungssystem eingeblasene Verbrennungs- abhängig eingestellt wird. Eine weitere Möglichkeit
gasstrom in unmittelbaren Kontakt mit dem Kohlen- zur Beeinflussung der Rußqualität ergibt sich daraus,
wasserstrom gelangt, während der durch das zweite 40 daß die Geschwindigkeiten der beiden in den Ofen
Zuleitungssystem eingeblasene Verbrennungsgasstrom eingespeisten Verbrennungsgasströme unterschiedlich
mittelbar über den ersten Verbrennungsgasstrom mit gehalten werden können,
dem Kohlenwasserstoff in Berührung kommt. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-
dem Kohlenwasserstoff in Berührung kommt. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-
Vorzugsweise sind die Zuleitungen der beiden Zu- fahrens wird ein dosierter Strom eines nicht gasför- f
leitungssysteme so zueinander angeordnet, daß die 45 migen Kohlenwasserstoffmaterials in Form von vor- "
von ihnen abgegebenen Verbrennungsgase koaxial in zugsweise Dampf oder eines Sprühstrahls am unteren
bezug auf den eingespritzten Kohlenwasserstoffstrom Ende des Ofens in eine nicht abgeteilte erste Zone
in den Ofenraum eingeblasen werden. eingebracht. Die zur Zersetzung des Kohlenwasser-Gemäß
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung Stoffmaterials erforderlichen heißen Verbrennungsgase
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Zulei- 50 werden in zwei getrennten Anteilen dem Ofen zugetungen
des ersten Zuleitungssystems in der Nähe des führt. Ein Teil davon wird durch ein erstes Zuleitungs-Zentrums
des Ofenbodens und die Zuleitungen des system eingeblasen, das so ausgebildet ist, daß diese
zweiten Zuleitungssystems in einem größeren Ab- Verbrennungsgase in die oben beschriebene erste Zone
stand davon angeordnet. gelangen und sich dort vollständig mit dem Kohlen-
Vorzugsweise weist das erste Zuleitungssystem eine 55 Wasserstoffmaterial vermischen.
Anzahl einzelner Zuleitungen auf, die zu einer Gruppe Die Menge der durch das erste Zuleitungssystem
zusammengefaßt nahe dem Zentrum des Ofenbodens zugeführten Verbrennungsgase ist so bemessen, daß
in den Ofenraum einmünden. in der ersten Zone nur eine teilweise Umsetzung des
Des weiteren ist es zweckmäßig, wenn auch das Kohlenwasserstoffmaterials zu Ruß erfolgt. Das
zweite Zuleitungssystem eine Anzahl von Zuleitungen 60 zweite Zuleitungssystem, über das eine weitere einaufweist,
die symmetrisch in einem größeren Abstand gestellte Menge Verbrennungsgas dem Ofenraum zuum
das Zentrum des Ofenbodens in den Ofenraum geführt wird, ist so angeordnet, daß diese Gase in den
einmünden. Raum um die obenerwähnte erste Zone gelangen und
Um die im Ofenraum befindliche Gasatmosphäre dabei zunächst im wesentlichen ohne Berührung mit
in eine drehende Bewegung zu versetzten, ist es vorteil- 65 dem Kohlenwasserstoffmaterial bleiben. Wenn die
haft, ein drittes Zuleitungssystem vorzusehen, aus vorgebildete Mischung des teilweise umgesetzten
dem Verbrennungsgase tangential in den Ofenraum Kohlenwasserstoffmaterials mit den heißen Verbren-
eingeblasen werden. nungsgasen die unabgeteilte erste Zone verläßt, ver-
mischt sie sich mit den heißen Verbrennungsgasen erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung
aus dem zweiten Zuleitungssystem, und die thermische schematisch dargestellt. Es zeigt
Zersetzung des Kohlenwasserstoffmaterials zu Ruß F i g. 1 einen Seitenschnitt eines zylindrischen,
wird innerhalb des Ofenraums, aber außerhalb der senkrecht angeordneten Ofens gemäß der Erfindung,
Grenzen der nicht abgeteilten ersten Zone praktisch 5 bei welchem der Schnitt entlang der Linie 1-1 der
vollständig, in welcher sich das Kohlenwasserstoff- F i g. 2 geführt ist;
material und die durch die primären Zuleitungen ein- F i g. 2 einen Querschnitt durch den Ofen in einem
geführten Verbrennungsgäse miteinander ver- größeren Maßstab entlang der Linie 2-2 der F i g. 1;
mischen. F i g. 3 einen Schnitt durch den Bodenteil des in
Das erste und das zweite Zuleitungssystem werden io F i g. 1 dargestellten Ofens in einem etwas größeren
unabhängig voneinander mit Verbrennungsgasen ver- Maßstab;
sorgt, so daß sie entweder für sich oder gleichzeitig F i g. 4, 5, 6 und 7 schematisierte Darstellungen
benutzt werden können. Besondere Vorteile haben der Geschwindigkeitsprofile, die im Ofenraum ersieh
bei der gleichzeitigen Benutzung der ersten und halten werden können, wenn die Einführung der
der zweiten Zuleitung ergeben. Die Geschwindigkeit 15 heißen Verbrennungsgase in der erfindungsgemäßen
und die Zusammensetzung der Verbrennungsgase, mit Weise erfolgt.
welcher das erste und das zweite Zuleitungssystem ver- Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, wird ein zylinsorgt
werden, können unabhängig voneinander ein- drischer, offener hoher Ofenraum 1 durch die Schicht 2
gestellt werden, woraus sich gegenüber den herkömm- aus feuerfestem Material gebildet. Das feuerfeste Malichen
Ofeneinrichtungen eine wesentliche gesteigerte 20 terial ist mit einer Schicht von wärmeisolierendem
Flexibilität der Betriebsbedingungen ergibt. Das Ver- Material 3 überdeckt, die ihrerseits von außen von
mischen und die Reaktion des Kohlenwasserstoff- einem Metallgehäuse 4 umschlossen und zusammenmaterials
mit den heißen Verbrennungsgasen kann gehalten wird. Die aus dem Ofenraum 1 entweichenden
auf diese Weise in einem ungewöhnlich starken Maß Reaktionsprodukte gelangen durch die kegelstumpfbeeinfiußt
werden, wodurch die Eigenschaften des 25 artige Haube 5 in den Schornstein 6 als Ruß-Gashergestellten
Rußes variiert werden können. So läßt Aerosol, das durch einen Kühler und einen Ruß-Absich
z. B. die Geschwindigkeit der Verbrennungsgase, scheider geführt wird, die von herkömmlicher Bauart
die in die unabgeteilte erste Mischzone eingeblasen und hier nicht wiedergegeben sind. Die Verbrennungswerden, verändern, ohne daß sich die Geschwindigkeit gase können in den Reaktionsraum durch die primären
der Verbrennungsgaszufuhr insgesamt verändert. An- 30 Zuleitungen 7 und die sekundären Zuleitungen 8 eindererseits
läßt sich die Geschwindigkeit der Zufuhr gebracht werden, die durch den Boden des Ofens hinvon
Verbrennungsgasen insgesamt gewünschtenfalls durchgeführt sind. Das Kohlenwasserstoffmaterial
leicht variieren. wird mittels der Einspritzvorrichtung 9 in den Reak-
Da außerdem die Zusammensetzung des ersten tionsraum eingespeist.
und des zweiten Verbrennungsgases unabhängig von- 35 Wie F i g. 1 zeigt, können Verbrennungsgase auch
einander reguliert werden kann, ist es möglich, die durch ein drittes Zuleitungssystem 10, das sich in
Atmosphäre in der unabgeteilten ersten Mischzone der Seitenwand des Ofens befindet, in den Reaktionsganz
nach Wunsch mehr oxidierend oder reduzierend raum 1 eingebracht werden; bei Benutzung dieser
zu machen, während eine davon verschiedene Atmo- Zuleitungen ergibt sich eine spiralige Bewegung der
Sphäre in den Bereichen des Ofenraumes aufrecht- 4° Gasatmosphäre im Ofenraum. Die spiralige Strömung
erhalten bleibt, in welchen die Rußbildung vollständig der Gase im Ofenraum kann vorzugsweise mit Hilfe
wird. · einer Brenneranordnung hervorgerufen sein, die —
Die unabhängige Regelung der Geschwindigkeit wie schon früher beschrieben — die Verbrennungsund
der Zusammensetzung der zugeführten Verbren- gase tangential in den Ofenraum einbläst,
nungsgase im ersten und zweiten Zuleitungssystem 45 Die von dem ersten Zuleitungssystem gespeisten ist besonders dann von Vorteil, wenn in senkrecht Zuleitungen 7 sind als eine Gruppe um die Kohlenangeordneten öfen Ruß unter Verwendung von vor- wasserstoff-Einspritzleitung 9 angeordnet, so daß die erhitzter Luft für die Brennmischung hergestellt wird, Mündungen dieser Zuleitungen in nächster Nähe durch deren Verbrennung die für die Zersetzung be- der Einspritzvorrichtung liegen. Die von dem zweiten nötigten heißen Verbrennungsgase erzeugt werden. 50 Zuleitungssystem gespeisten Zuleitungen 8 sind da-Eine Einstellung des Temperaturprofils über den gegen in einem Ring angeordnet und haben von der Querschnitt des Ofenraums läßt sich leicht vor- Gruppe der Zuleitungen 7 einen gewissen Abstand, nehmen, so daß es ohne weiteres möglich ist, die so daß die Mündungen dieser Zuleitungsrohre einen feuerfeste Auskleidung des Ofens vor dem Überhitzen größeren Abstand von der Einspritzleitung für den zu bewahren. 55 Kohlenwasserstoff haben als die Zuleitungen 7.
nungsgase im ersten und zweiten Zuleitungssystem 45 Die von dem ersten Zuleitungssystem gespeisten ist besonders dann von Vorteil, wenn in senkrecht Zuleitungen 7 sind als eine Gruppe um die Kohlenangeordneten öfen Ruß unter Verwendung von vor- wasserstoff-Einspritzleitung 9 angeordnet, so daß die erhitzter Luft für die Brennmischung hergestellt wird, Mündungen dieser Zuleitungen in nächster Nähe durch deren Verbrennung die für die Zersetzung be- der Einspritzvorrichtung liegen. Die von dem zweiten nötigten heißen Verbrennungsgase erzeugt werden. 50 Zuleitungssystem gespeisten Zuleitungen 8 sind da-Eine Einstellung des Temperaturprofils über den gegen in einem Ring angeordnet und haben von der Querschnitt des Ofenraums läßt sich leicht vor- Gruppe der Zuleitungen 7 einen gewissen Abstand, nehmen, so daß es ohne weiteres möglich ist, die so daß die Mündungen dieser Zuleitungsrohre einen feuerfeste Auskleidung des Ofens vor dem Überhitzen größeren Abstand von der Einspritzleitung für den zu bewahren. 55 Kohlenwasserstoff haben als die Zuleitungen 7.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegen- Für die Zuleitungen 7 und 8 sind voneinander unden
Erfindung erfolgt die Strömung der Verbrennungs- abhängige Systeme für die Luft- und Brennstoff-Zufuhr
gase auf einer spiraligen Bahn. Somit kann auch hier vorgesehen. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, wird das
die Vervollständigung der thermischen Zersetzung in erste Zuleitungssystem 13, welches gemeinsam alle
einer speziellen Zone des Reaktionsraumes vorge- 60 Zuleitungen 7 versorgt, über die Luftzufuhrleitung 11,
nommen werden, z. B. im Kern eines sich in Spiral- die mit einer Absperr- und Regelvorrichtung 12 verbahnen
bewegenden Körpers von heißen Verbren- sehen ist, mit Luft beschickt. Die andere Luftzufuhrnungsgasen,
oder verteilt über den ganzen Querschnitt leitung 14, die ebenfalls mit einer Absperr- und Regeldes
Raumes, jedenfalls mit dem Ziel, den vorhandenen vorrichtung 15 ausgestattet ist, dient der Luftzufuhr
Reaktionsraum so weitgehend als möglich auszu- 65 zu der Ringleitung 16, welche gemeinsam alle Zuleinutzen,
um mit einer Ofeneinheit eine maximale tungen 8 miteinander verbindet. Ein fließfähiger
Produktion zu erreichen. Brennstoff, wie etwa Naturgas, wird dem ersten und
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des dem zweiten Zuleitungssystcm unabhängig vonein-
9 10
ander durch die Injektoren 17a bzw. 176 zugeführt. daher keiner besonderen Beschreibung. Der Injektor
Die Injektoren 17 a des ersten Zuleitungssystems sollte jedoch eine gerichtete Einspritzung ermöglichen,
werden von dem Ringrohrverteiler 18 (s. Fi g. 3) so daß das Kohlenwasserstoffmaterial, das von einem
gespeist und sind koaxial in den Zuleitungen 7 ange- Punkt aus in axialer Richtung nach oben in den
ordnet. Sie werden durch die Leitungen 19, die mit 5 Reaktionsraum eintritt, sozusagen gezielt in einen
einer herkömmlichen Absperr- und Regelvorrichtung ganz bestimmten Bereich des Ofenraums gelangt.
20 zur Regelung der Brennstoffversorgung des ersten Nachdem in den Zuleitungen 7 und 8 der Brenn-
20 zur Regelung der Brennstoffversorgung des ersten Nachdem in den Zuleitungen 7 und 8 der Brenn-
Zuleitungssystems versehen ist, mit dem Brennstoff stoff und die Luft miteinander vermischt sind und
gespeist. Die Injektoren 176 des zweiten Zuleitungs- die Mischung abgebrannt ist, werden die Verbrensystems
sind in den von dem zweiten Zuleitungssystem io nungsgase vom Boden her in den Ofenraum 1 eingespeisten
Zuleitungen 8 in ähnlicher Weise angeord- geleitet, so daß die aus den Zuleitungen abströmenden
net und werden durch das Ringverteilerrohr 21 mit heißen Gase nach oben in den Reaktionsraum einBrennstoff
versorgt. Der Ringverteiler 21 wird durch strömen, wobei die Strömung im wesentlichen koaxial
die Zuleitung 22 mit Brennstoff gespeist, die mit kon- zu dem Sprühstrahl der Tröpfchen des Kohlenwasserventionellen
Absperr- und Regelorganen versehen ist, 15 Stoffmaterials erfolgt. Die Gase aus den Zuleitungen?
um die Brennstoffversorgung der von dem zweiten strömen in Richtung auf den Sprühstrahl des Kohlen-Zuleitungssystem
gespeisten Zuleitungen 8 zu regu- Wasserstoffmaterials ein, so daß sich eine erste Milieren.
Die Leitungen 19 und 22 sind an der Brenn- schling zwischen den heißen Verbrennungsgasen und
stoff-Hauptversorgungsleitung 24 angeschlossen. dem Kohlenwasserstoffmaterial in einer nicht abge-
Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß das Brennstoffver- 20 teilten Zone ergibt, wobei sich diese erste Mischzone
sorgungs-Aggregat für die Zuleitungen 7 durch Glei- im wesentlichen entlang der Längsachse des Ofenten
der Leitung 19 des ersten Zuleitungssystems durch raums erstreckt. Die aus den Zuleitungen 8 eindie
Führung 25 auf und ab bewegt werden kann, strömenden Gase sind so gerichtet, daß sie die nicht
damit eine genaue Justierung der Injektor-Mündungen abgeteilte erste Mischzone umhüllen,
in den Zuleitungen 7 möglich ist; dies ist notwendig, 25 Ein Teil der heißen Verbrennungsgase wird von damit sich der Brennstoff vor dem Entzünden mit den eine Gruppe bildenden Zuleitungen 7 mit konder Luft in gewünschter Weise vermischen kann. trollierter Geschwindigkeit in den Sprühstrahl der Wenn die Injektoren richtig justiert sind, können Kohlenwasserstofftröpfchen eingeblasen, der von der sie durch Anziehen der Stellschraube 26, welche die Zerstäuberdüse 27 ausgeht, so daß eine geeignete ge-Leitung 19 in ihrer Führung festhält, in ihrer Lage 30 genseitige Mischung eintritt, die eine teilweise therfixiert werden. In ähnlicher Weise können auch die mische Zersetzung des Kohlenwasserstoffmaterials Mündungen der Injektoren in den von dem zweiten zu Ruß zur Folge hat. Gleichzeitig wird ein anderer Zuleitungssystem gespeisten Zuleitungen 8 in verti- Teil der heißen Verbrennungsgase mit kontrollierter kaier Richtung justiert werden, da sich das Zuleitungs- Geschwindigkeit von dem Ring der Zuleitungen 8 rohr für den Ringverteiler 21 in einer ähnlichen 35 in den Ofenraum eingeblasen. Das Vermischen der Führung mit Stellschrauben (in den Figuren nicht Verbrennungsgase aus den Zuleitungen 8 mit dem dargestellt) auf und ab bewegen läßt. teilweise zersetzten Kohlenwasserstoffmaterial erfolgt
in den Zuleitungen 7 möglich ist; dies ist notwendig, 25 Ein Teil der heißen Verbrennungsgase wird von damit sich der Brennstoff vor dem Entzünden mit den eine Gruppe bildenden Zuleitungen 7 mit konder Luft in gewünschter Weise vermischen kann. trollierter Geschwindigkeit in den Sprühstrahl der Wenn die Injektoren richtig justiert sind, können Kohlenwasserstofftröpfchen eingeblasen, der von der sie durch Anziehen der Stellschraube 26, welche die Zerstäuberdüse 27 ausgeht, so daß eine geeignete ge-Leitung 19 in ihrer Führung festhält, in ihrer Lage 30 genseitige Mischung eintritt, die eine teilweise therfixiert werden. In ähnlicher Weise können auch die mische Zersetzung des Kohlenwasserstoffmaterials Mündungen der Injektoren in den von dem zweiten zu Ruß zur Folge hat. Gleichzeitig wird ein anderer Zuleitungssystem gespeisten Zuleitungen 8 in verti- Teil der heißen Verbrennungsgase mit kontrollierter kaier Richtung justiert werden, da sich das Zuleitungs- Geschwindigkeit von dem Ring der Zuleitungen 8 rohr für den Ringverteiler 21 in einer ähnlichen 35 in den Ofenraum eingeblasen. Das Vermischen der Führung mit Stellschrauben (in den Figuren nicht Verbrennungsgase aus den Zuleitungen 8 mit dem dargestellt) auf und ab bewegen läßt. teilweise zersetzten Kohlenwasserstoffmaterial erfolgt
Die vertikale Lage der Injektor-Mündung 27 für außerhalb der nicht abgeteilten, lokalisierten Zone, in
das Kohlenwasserstoffmaterial ist so angeordnet, daß welcher sich die erste Mischung des Kohlenwassersie
mit dem Boden des Ofenraums fluchtet. Ge- 40 Stoffmaterials mit den heißen Verbrennungsgasen
wünschtenfalls kann die Mündung jedoch dadurch aus den Zuleitungen 7 ergibt. Die vollständige Zerangehoben
oder abgesenkt werden, daß die ganze setzung des Kohlenwasserstoffmaterials erfolgt daher
Zerstäuberanordnung durch die Führung 29 nach im wesentlichen auf dem ganzen Querschnitt über den
oben oder unten verschoben wird. Wenn die Düsen- Ofenraum 1.
mündung sich in der gewünschten Höhe befindet, 45 Die Zuleitungen 7 und 8 sind in den Figuren in
wird die ganze Anordnung durch Anziehen der Form einer Reihe von einzelnen Einführungen rund
Stellschraube 28 in ihrer Lage fixiert. um den Mittelpunkt des Bodens des Ofenraums
Als Dosier- und Regelvorrichtungen für die Luft- wiedergegeben. Es versteht sich jedoch, daß es für
und Brennstoffzufuhr zu den ersten und zweiten Zu- das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsleitungssystemen
ist jedes brauchbare konventionelle 5° gemäße Vorrichtung nicht wesentlich ist, daß mehr
Gerät geeignet, welches eine gleichmäßige Strömungs- als eine erste und zweite Zuleitung vorhanden ist. Im
geschwindigkeit ergibt und zugleich die Möglichkeit Ofen der F i g. 1 kann auch nur eine größere erste
bietet, die Strömungsgeschwindigkeit zu verändern Zuleitung vorgesehen sein. In ähnlicher Weise kann
oder gewünschtenfalls auch ganz abzustellen. Für die von dem zweiten Zuleitungssystem gespeiste Zudie
Messung kann z. B. eine Meßblende verwendet 55 leitung auch nur aus einer einzigen ringförmigen
werden, während ein Ventil die Veränderung der öffnung bestehen, welche die von dem ersten Zu-Fließgeschwindigkeit
und das Unterbrechen des leitungssystem gespeiste Zuleitung umgibt. Es ist Stromes ermöglicht. In ganz ähnlicher Weise kann ferner anzumerken, daß dann, wenn eine Reihe von
jede geeignete und allgemein erhältliche Vorrichtung aus dem zweiten Zuleitungssystem gespeisten Zu-Stromes
ermöglicht. In ganz ähnlicher Weise kann 60 leitungen vorgesehen ist, diese in jeder geeigneten
verwendet werden, mit deren Hilfe die Beschickung Weise angeordnet sein können. Eine besonders vorder
Sprühdose mit dem Kohlenwasserstoffmaterial teilhafte Anordnung ist eine symmetrische Gruppiemit
einem konstanten, aber regelbaren Strom möglich rung um die aus einer oder mehreren öffnungen beist.
So kann z. B. eine Dosierpumpe mit variabler stehenden, aus dem ersten Zuleitungssystem gespeisten
Geschwindigkeit Verwendung finden. Geeignete und 65 Zuleitungen, wie dies in den Figuren dargestellt ist.
allgemein erhältliche Injektoren für das verdampfte Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung mit vor-
oder das flüssige Kohlenwasserstoffmaterial sind in erhitzter Luft betrieben werden soll, können die Zuder
Fachwelt allgemein bekannt und bedürfen hier leitungen und die Ringverteiler im Innern mit einer
feuerfesten Isolierung versehen sein, um Verluste durch eine Wärmeabgabe an die Atmosphäre zu vermeiden
und eine vorzeitige Zerstörung des Metalls zu verhindern, aus welchem die Zuleitungen und die
Ringverteiler normalerweise bestehen. Die Brennstoff-Injektoren und die Rohrverteiler sind so konstruiert,
daß sie dem fließfähigen Brennstoff eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit verleihen, um ein Verkoken
des Brennstoffs in diesen Leitungen dadurch zu unterbinden, daß der Wärmeübergang von der heißen Luft
zum Brennstoff im Bereich der Leitungen so niedrig wie möglich gehalten wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in der Weise betrieben werden, daß die gesamten heißen
Verbrennungsgase entweder nur durch die Gruppe der von dem ersten Zuleitungssystem gespeisten Zuleitungen
7 oder durch den äußeren Ring der von dem zweiten Zuleitungssystem gespeisten Zuleitungen 8
allein eingeführt werden. Eine solche Verfahrensweise ist dann günstig, wenn eine Rußsorte erzeugt werden
soll, die keine so sorgfältige Einstellung und Überwachung der Strömungsgeschwindigkeiten, der Temperaturen
und der Zusammensetzung der Atmosphäre In den verschiedenen Zonen des Ofenraums erfordert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch in der Weise durchgeführt werden, daß Strömungsgeschwindigkeiten,
Temperaturen und Zusammensetzung der Atmosphäre in den verschiedenen Zonen im unteren Bereich des Ofens genau eingestellt
und überwacht werden können, wodurch auf die Art und Weise, in der sich das Kohlenwasserstoffmaterial
mit den heißen Verbrennungsgasen vermischt, Einfluß genommen werden kann. Eine derartige Einregulierung
wird dadurch möglich, daß die Verbrennungsgase sowohl durch die Gruppe der ersten Zuleitungen?
als auch durch den äußeren Ring der zweiten Zuleitungen 8 eingeführt werden, wobei die Geschwindigkeit,
die Zusammensetzung und demgemäß auch die Temperatur der Verbrennungsgase in der oben beschriebenen
Weise unabhängig voneinander eingestellt und variiert werden können.
Viele Eigenschaften des Rußes und darunter besonders die Feinheit sind in starkem Maße davon
abhängig, wie intensiv die Vermischung des Sprühstrahls aus dem Kohlenwasserstoffmaterial mit den
heißen Verbrennungsgasen vorgenommen wird. Da die Intensität des Vermischens in hohem Maße von
der Turbulenz in der Mischzone abhängig ist, kann die Einflußnahme auf die Geschwindigkeit der Gase,
die in Richtung auf den Sprühstrahl des Kohlenwasserstoffmaterials eingeblasen werden, eine wirksame
Möglichkeit zur Einstellung bestimmter Rußeigenschaften ergeben, die nicht zur Verfügung steht, wenn
die Geschwindigkeit der Verbrennungsgase, die in den Ofen eingeblasen werden, keiner unabhängigen
Regulierung zugänglich sind. Wenn die Gesamtmenge der heißen Verbrennungsgase durch die mittlere
Gruppe der Zuleitungen 7 in den Ofen eingeführt wird, hängt die Turbulenz in der Kohlenwasserstoff-Verbrennungsgas-Mischzone
in erster Linie von den Eintrittsgeschwindigkeiten der Vetbrennungsgase und
des Kohlenwasserstoffmaterials ab.
Bei einer festgelegten Temperatur kann die Turbulenz in der Verbrennungsgas-Kohlenwasserstoff-Mischzone
in diesem Fall nur durch Veränderung der Eintrittsgeschwindigkeit der gesamten Verbrennungsgase
oder der Einspeisungsgeschwindigkeit des Kohlenwasserstoffmaterials verändert werden. Eine stärkere
Änderung der Rußeigenschaften läßt sich nicht ohne drastische Änderung von einer oder von beiden dieser
Geschwindigkeiten erzielen. Darüber hinaus ist das Ausmaß der möglichen Variation der Rußeigenschaften
erheblichen Einschränkungen dadurch unterworfen, daß der Betrieb der Anlage unter möglichst wirtschaftlichen
Bedingungen eine möglichst hohe Produktion ermöglichen soll.
Wird zur Erzeugung eines wesentlich gröberen
Wird zur Erzeugung eines wesentlich gröberen
ίο Rußes die Einspeisungsgeschwindigkeit des Kohlenwasserstoffmaterials
erhöht, so kann dies z. B. zu einem Restölgehalt des Rußes führen (residual stain),
da die Kontaktzeit begrenzt war oder die insgesamt zur Verfügung gestellte Wärmemenge für eine vollständige
thermische Zersetzung des Kohlenwasserstoffmaterials nicht ausreichte. Des weiteren kann
die Turbulenz, die im Innern des Ofens erzeugt wird, zu hoch sein, als daß sich Rußteilchen der gewünschten
Größe bilden könnten. Wenn dagegen andererseits
zo eine verminderte Einspeisungsgeschwindigkeit des Kohlenwasserstoffmaterials angewandt wird, um feinere
Ruße zu erzeugen, so ergeben sich geringere Produktionsgeschwindigkeiten und eine wenig wirtschaftliche
Arbeitsweise. Wenn die Beschickungsgeschwindigkeit für die gesamten Verbrennungsgase vermindert
wird, um einen gröberen Ruß zu erzielen, so ergibt sich ein erhöhter Restölgehalt des Rußes, da
die zugeführte Wärmemenge für eine vollständige Zersetzung des Kohlenwasserstoffmaterials nicht ausreicht.
Jede Verminderung der Einspeisungsgeschwindigkeit des Kohlenwasserstoffmaterials zur Behebung
dieses Problems führt notwendigerweise zu einer verminderten Produktionsgeschwindigkeit. Das Ausmaß,
in welchem die Beschickungsgeschwindigkeit der gesamten Verbrennungsgase zur Steigerung der Feinheit
des Rußes erhöht werden kann, ist normalerweise durch die begrenzte Kapazität der Abscheideanlage
zur Abtrennung und Gewinnung des produzierten Rußes festgelegt.
Werden andererseits die gesamten Verbrennungsgase durch die von dem zweiten Zuleitungssystem gespeisten
Zuleitungen 8 eingeführt, so läßt sich keine intensive Mischung dieser Gase mit dem Sprühstrahl
der Kohlenwasserstofftröpfchen erzielen, da diese Zuleitungen zu weit von der Sprühzone entfernt sind,
um in dieser eine Turbulenz erzeugen zu können. Auch bei günstiger Anpassung des Kohlenwasserstoffmaterials
können unter diesen Bedingungen nur verhältnismäßig grobe Rußsorten produziert werden.
Solange die gesamten Verbrennungsgase entweder durch die Gruppe der von dem ersten Zuleitungssystem gespeisten Zuleitungen 7 oder durch den Ring
der von dem zweiten Zuleitungssystem gespeisten Zuleitungen 8 eingeführt werden, ist die Vielfalt der Ruß-Sorten,
die hergestellt werden können, sehr stark eingeengt, gegenüber den Ergebnissen, die erzielt werden
können, wenn man die Einführung der gesamten Verbrennungsgase auf die beiden Zuleitungssysteme aufteilt.
Während bei festgelegten Einspeisungsgeschwindigkeiten des Kohlenwasserstoffmaterials und der
Verbrennungsgase gröbere Ruße leicht dadurch erzeugt werden können, daß nur der äußere Ring der
ersten Zuleitungen benutzt wird, lassen sich feinere Ruße dadurch gewinnen, daß steigende Anteile der
Verbrennungsgase mit steigenden Geschwindigkeiten durch die innen gelegene Gruppe der ersten Zuführungen
eingeblasen wird. Somit können Ruße innerhalb eines sehr weiten Teilchengrößenbereiches mit
13 14
optimaler Qualität und Ausbeute dadurch gewonnen zugleich eine Abwärtsbewegung der Reaktionsprowerden,
daß die heißen Verbrennungsgase zwischen dukte unterdrückt wird. Die Pufferzone dient auch
den ersten und zweiten Zuleitungen aufgeteilt werden. zur Umhüllung der sich über eine beträchtliche Länge
Die mengenmäßige Verteilung der heißen Verbren- des Ofens erstreckende Zone, die sich auf hohen Tem-
nungsgase, die in den Ofenraum eingeführt werden 5 peraturen befindet, wodurch die Wände des Ofens
sollen, auf die ersten und zweiten Zuleitungen kann vor der direkten Berührung mit den heißen Verbren-
während des Betriebs sehr erheblich variieren. Die nungsgasen geschützt und gegen Strahlung durch
Aufteilung hängt natürlich davon ab, welche Rußsorte eine sehr dichte schwarze Wolke abgeschirmt werden,
hergestellt werden soll. Wie schon oben angedeutet, Bei den seitherigen, senkrecht stehenden Öfen war
werden feinere Ruße dadurch gewonnen, daß ein grö- io die Anwendung von vorerhitzter Luft sehr beschwer-
ßerer Anteil der heißen Verbrennungsgase durch die lieh, wenn nicht gar unmöglich wegen der zerstörenden
ersten Zuleitungen eingeführt wird, während bei der Wirkung der intensiven lokalen Hitzeeinwirkungen,
Einführung eines größeren Anteils der heißen Ver- sowohl durch Strahlung als auch durch Wärmeleitung,
brennungsgase durch die ersten Zuleitungen gröbere im unteren Bereich des Ofenraumes. Dabei wurden
Ruße erhalten werden. 15 Temperaturen erreicht, die das feuerfeste Material
Zuweilen ist es erwünscht, der Atmosphäre im nicht mehr aushielt, es sei denn, das Mengenverhält-Ofenraum
eine spiralige Bewegung zu verleihen, um nis freier Sauerstoff zu Brennstoff wurde in der verdas
Vermischen der partiell zersetzten Kohlenwasser- brennenden Mischung so hoch eingestellt, daß die
stoffe mit dem Anteil der heißen Verbrennungsgase, Wirtschaftlichkeit der Rußerzeugung in Frage geder
durch die von dem zweiten Zuleitungssystem ge- 20 stellt war. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
speisten Zuleitungen eingebracht wird, zu begünstigen. kann vorerhitzte Luft von z.B. 315 bis 820° C etwa
Eine solche spiralige Bewegung der Atmosphäre kann in der Weise angewandt werden, daß die Gruppe der
dadurch erzeugt und aufrechterhalten werden, daß von dem ersten Zuleitungssystem gespeisten Brenner
ein Teil der heißen Verbrennungsgase tangential in mit einer brennstoffreichen Mischung versorgt wird,
den Ofenraum eingeblasen wird. Dies läßt sich mit 25 wohingegen der Ring der aus dem zweiten Zuleitungs-Hilfe
von Brennern 10 erreichen, die an der Wand system gespeisten Brenner eine sauerstoffreiche Mides
Ofenraums angebracht sind. schung erhält. Auf diese Weise wird die aus feuer-
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- festem Material bestehende Wand des Ofenraums gefahrens
wird das Kohlenwasserstoffmaterial in Rieh- schützt, da durch Verbrennen der Mischung, die
tung der Längsachse des Ofens nach oben in den Ofen- 30 durch das zweite Zuleitungssystem eingeführt wird,
raum mit praktisch konstanter Geschwindigkeit ein- verhältnismäßig kühlere Flammen und Gase erzeugt
gespeist. Die Verbrennungsgase werden in diesen werden. Die Flammen und Gase aus dem ersten Zu-Sprühstrahl
mit einer festgelegten konstanten Ge- leitungssystem, die in diesem Fall in die zentral anschwindigkeit
von der Gruppe der ersten Zuleitungen? geordnete Gruppe der Brenner eingespeist werden,
eingeblasen, so daß sich das Kohlenwasserstoffmate- 35 sind viel heißer, doch sind die im allgemeinen auf den
rial und die heißen Gase in einer nicht abgeteilten, zentralen Bereich des Ofenraums begrenzt. Das Veraber
lokalisierten Zone im unteren zentralen Bereich mischen der Gase, die durch die ersten und zweiten
des Ofenraums miteinander vermischen. Das Kohlen- Zuleitungen eingeführt werden, erfolgt in den oberen
Wasserstoffmaterial wird während seiner Abwärts- Bereichen des Ofenraums, wodurch eine Atmosphäre
bewegung durch die heißen Gase, die durch das erste 4° erzeugt wird, die für eine wirtschaftliche Rußherstel-Zuleitungssystem
eingeführt werden, teilweise zer- lung nicht zu oxidierend ist und auch von der Zusamsetzt.
Die teilweise zersetzten Kohlenwasserstoffe mensetzung her sehr günstig ist für die Ausbildung
vermischen sich anschließend mit dem Teil der heißen der erwünschten Eigenschaften des Rußes.
Verbrennungsgase, die durch das zweite Zuleitungs- Je nachdem, welche Rußsorte hergestellt werden (' system mit einer bestimmten konstanten Geschwindig- 45 soll, unterliegt die Zersetzungstemperatur erheblichen ^ keit eingeblasen werden. Die vollständige thermische Variationen; die angewandten Temperaturen für die Zersetzung des Kohlenwasserstoffmaterials erfolgt Zersetzung liegen im allgemeinen zwischen ungefähr prinzipiell in den oberen Bereichen des Ofenraums 870 und 165O0C. Diese Temperatur kann durch die oberhalb der nicht abgeteilten und lokalisierten Zone, Geschwindigkeit reguliert werden, mit welcher die in welcher das erste Vermischen erfolgt. In diesem 50 heißen Verbrennungsgase in den Ofenraum eingeoberen Bereich besteht eine Pufferzone, die sich aus führt werden, und durch Einstellung der Temperatur in Zersetzung befindlichem Kohlenwasserstoffmate- dieser Gase selbst. Die Temperatur der Verbrennungsrial, gebildetem Ruß, den gasförmigen Produkten gase kann innerhalb gewisser Grenzen durch Variader thermischen Zersetzung, den Verbrennungsgasen tion des Luft-Brennstoff-Verhältnisses in der Brenn- und anderen Produkten der Reaktion zwischen den 55 mischung beeinflußt werden. Je mehr das Verhältnis vorhandenen Reaktanten zusammensetzt. Die Höhe, Luft/Brennstoff den stöchiometrischen Wert überin der sich die Unterseite dieser Pufferzone über dem steigt, desto niedriger liegt die Temperatur der geBoden des Ofenraums einstellt, kann durch Regulie- bildeten Verbrennungsgase. Das Verhältnis Luft/ rung der Saugwirkung am Ofenauslaß, der Eintritts- Brennstoff wird für gewöhnlich jedoch je nach der geschwindigkeit des Kohlenwasserstoffmaterials und 60 Art des herzustellenden Rußes verschieden eingedcr Geschwindigkeit beeinflußt werden, mit welcher stellt; ähnliches gilt auch für die Geschwindigkeit die Verbrennungsgase in den Ofenraum eingeblasen der Einführung der Verbrennungsgase insgesamt und werden. Welche Höhe für diese Pufferzone über dem für die Aufteilung dieser Gase auf die ersten und , Boden des Ofens erwünscht ist, hängt von der spe- zweiten Zuleitungen. I ziellen Rußsorte ab, die hergestellt werden soll. Eine 65 Die vorliegende Erfindung bietet eine Möglichkeit spiralige Bewegung der Atmosphäre im Ofenraum zur Einstellung der Atmosphäre der Verbrennungsunterstützt ebenfalls die Fixierung der Unterseite gase, die in die lokalisierte erste Mischzone zur pardicser Pufferzone in einer bestimmten Höhe, wobei tiellen Zersetzung des Kohlenwasserstoffmaterials ein-
Verbrennungsgase, die durch das zweite Zuleitungs- Je nachdem, welche Rußsorte hergestellt werden (' system mit einer bestimmten konstanten Geschwindig- 45 soll, unterliegt die Zersetzungstemperatur erheblichen ^ keit eingeblasen werden. Die vollständige thermische Variationen; die angewandten Temperaturen für die Zersetzung des Kohlenwasserstoffmaterials erfolgt Zersetzung liegen im allgemeinen zwischen ungefähr prinzipiell in den oberen Bereichen des Ofenraums 870 und 165O0C. Diese Temperatur kann durch die oberhalb der nicht abgeteilten und lokalisierten Zone, Geschwindigkeit reguliert werden, mit welcher die in welcher das erste Vermischen erfolgt. In diesem 50 heißen Verbrennungsgase in den Ofenraum eingeoberen Bereich besteht eine Pufferzone, die sich aus führt werden, und durch Einstellung der Temperatur in Zersetzung befindlichem Kohlenwasserstoffmate- dieser Gase selbst. Die Temperatur der Verbrennungsrial, gebildetem Ruß, den gasförmigen Produkten gase kann innerhalb gewisser Grenzen durch Variader thermischen Zersetzung, den Verbrennungsgasen tion des Luft-Brennstoff-Verhältnisses in der Brenn- und anderen Produkten der Reaktion zwischen den 55 mischung beeinflußt werden. Je mehr das Verhältnis vorhandenen Reaktanten zusammensetzt. Die Höhe, Luft/Brennstoff den stöchiometrischen Wert überin der sich die Unterseite dieser Pufferzone über dem steigt, desto niedriger liegt die Temperatur der geBoden des Ofenraums einstellt, kann durch Regulie- bildeten Verbrennungsgase. Das Verhältnis Luft/ rung der Saugwirkung am Ofenauslaß, der Eintritts- Brennstoff wird für gewöhnlich jedoch je nach der geschwindigkeit des Kohlenwasserstoffmaterials und 60 Art des herzustellenden Rußes verschieden eingedcr Geschwindigkeit beeinflußt werden, mit welcher stellt; ähnliches gilt auch für die Geschwindigkeit die Verbrennungsgase in den Ofenraum eingeblasen der Einführung der Verbrennungsgase insgesamt und werden. Welche Höhe für diese Pufferzone über dem für die Aufteilung dieser Gase auf die ersten und , Boden des Ofens erwünscht ist, hängt von der spe- zweiten Zuleitungen. I ziellen Rußsorte ab, die hergestellt werden soll. Eine 65 Die vorliegende Erfindung bietet eine Möglichkeit spiralige Bewegung der Atmosphäre im Ofenraum zur Einstellung der Atmosphäre der Verbrennungsunterstützt ebenfalls die Fixierung der Unterseite gase, die in die lokalisierte erste Mischzone zur pardicser Pufferzone in einer bestimmten Höhe, wobei tiellen Zersetzung des Kohlenwasserstoffmaterials ein-
15 16
geführt wird, während die Atmosphäre in der Puffer- gebrachten Gase darzustellen. Die gekrümmte Linie
zone praktisch die gleiche ist, wie sie in einem Ofen quer durch den Ofenraum stellt die Type des linearen
herrschen würde, bei dem die verschiedenen Anteile Geschwindigkeitsprofils dar, wie es etwa mit Hilfe
der Verbrennungsgase nicht unabhängig voneinander eines Staudruckmessers gemessen werden könnte, der
eingestellt werden können. Es kann z. B. im ersten 5 im unteren Bereich des Ofenraums quer durch diesen
Zuleitungssystem ein Luft-Naturgas-Volumenverhält- hindurchbewegt wird.
nis 10 :1 und im zweiten Zuleitungssystem ein solches In F i g. 4 werden die Verbrennungsgase durch den
von 16: 1 eingestellt werden. Diese Verhältnisse äußeren Ring der Brenner mit größerer Geschwindigkönnen
umgekehrt oder modifiziert werden, um für keit eingeführt als durch die zentrale Brennergruppe,
die partielle Zersetzung des Kohlenwasserstoffmate- io Die Strömungsgeschwindigkeit ist daher im Zentrum
rials innerhalb der unabgeteilten lokalisierten Zone des Ofenquerschnitts viel geringer als im Raum über
mehr oder weniger Wärme oder eine andersartige den zweiten Leitungen. Demgemäß vermischt sich das
Atmosphäre zur Verfügung zu stellen, während die Kohlenwasserstoffmaterial in der lokalisierten ersten
Einspeisungsgeschwindigkeit so eingestellt bleibt, daß Mischzone mit den heißen Verbrennungsgasen nicht
sich in der Mischzone die gewünschte Strömungs- 15 so intensiv, wie dies bei der Gasführung der F i g. 5
geschwindigkeit ergibt. Das jeweils anzuwendende der Fall ist, bei welcher die heißen Verbrennungsgase
Luft-Brennstoff-Verhältnis richtet sich nach der für durch das erste Zuleitungssystem mit viel größerer
die Bildung der gewünschten Rußsorte einzustellenden Geschwindigkeit eingeführt werden als durch den
Atmosphäre und der Wärmemenge, die der lokali- äußeren Ring des zweiten Zuleitungssystems. In
sierten Mischzone und der Pufferzone zuzuführen 20 F i g. 6 ist die Beschickungsgeschwindigkeit mit Versind,
brennungsgasen bei dem ersten und dem zweiten Zu-
Die Struktur des gebildeten Rußes ist eine andere leitungssystem praktisch gleich groß; diese Verhalt-Eigenschaft,
die durch eine Variation des Luft-Brenn- nisse entsprechen im wesentlichen einem früheren
stoff-Verhältnisses in der Mischung beeinflußt werden Vorschlag, nach welchem die Verbrennungsgase über
kann, die zur Erzeugung der heißen Verbrennungsgase 25 den ganzen Querschnitt des Ofenraums eine gleiche
verbrannt wird, die ihrerseits mit dem Kohlenwasser- Geschwindigkeit aufweisen sollen. Bei F i g. 7 werden
Stoffmaterial in der nicht abgeteilten lokalisierten die gesamten Verbrennungsgase durch die zentrale
Zone zur Bildung eines Rußes mit Struktur, während Gruppe des ersten Zuleitungssystems in den Ofendie
Anwendung einer reduzierenden Atmosphäre auf raum geführt, um durch die höchste Strömungsgedie
Entwicklung einer Struktur hemmend wirkt. 30 schwindigkeit, welche die Verbrennungsgase in diesem
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- Ofenbereich überhaupt erhalten könne, in der loka-
rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wer- lisierten Mischzone eine möglichst intensive Ver-
den die heißen Verbrennungsgase in Brennern erzeugt, mischung zu erzielen.
die sich am Boden des Ofens befinden. Es ist jedoch Um die günstigen Ergebnisse, die sich mit Hilfe
auch möglich, die Brenner an einer anderen Stelle 35 der vorliegenden Erfindung erzielen lassen, an ganz
des Ofens anzubringen, oder die heißen Verbrennungs- konkreten Beispielen vor Augen zu führen, wurde mit
gase außerhalb des Ofens in einem separaten Gene- einem Ofen entsprechend den F i g. 1 bis 3 eine Reihe
rator zu erzeugen. Darüber hinaus kann die Anord- von Versuchen gefahren. Der innere Durchmesser
nung der Brenner auch in anderer Weise als in Grup- des zylindrischen Ofenraums betrug ungefähr 1,95 m
pen und in einem Ring vorgenommen werden, um 40 und die Höhe ungefähr 2,33 m. Der kegelstumpfdie
zwei verschiedenen Anteile des Verbrennungsgases ähnliche Oberteil des Ofenraums verengte sich auf
in den Ofenraum einzuführen. In ähnlicher Weise ist einer Strecke von ungefähr 0,75 m auf einen Durches
möglich, drei oder mehr separate und unabhängig messer des Ableitungsrohres von ungefähr 0,83 m.
voneinander zu regulierende Vorrichtungen zum Ein- Die Zerstäubervorrichtung für das Kohlenwasserblasen
der Verbrennungsgase in den Ofenraum vor- 45 Stoffmaterial war durch eine in der Achse des Ofenzusehen,
raums liegende Öffnung im Boden des Ofens einge-
Die angewandte Zerstäuberdüse kann eine einfache führt und mit einer einfachen Zerstäuberdüse mit
Düse sein, die einen etwas konischen Sprühstrahl aus einer Düsenöffnung von 6,3 mm Innendurchmesser
feinsten Tröpfchen ergibt, welcher den Strom der und 3,13 mm Länge versehen, die einen konischen
heißen Verbrennungsgase schneidet, die durch das 50 Sprühstrahl aus den Tröpfchen des Kohlenwasserstoff-
erste Zuleitungssystem in den Ofenraum eingeblasen materials mit einem Öffnungswinkel von ungefähr
werden. Eine andere Möglichkeit ist, Mehrstoffzer- 20° ergab. Gesättigter Wasserdampf mit einem Druck
stäuber zu verwenden oder solche Zerstäuber, die von ungefähr 7 atü wurde als Zerstäubungsmedium
einen Sprühstrahl in Form eines Hohlkegels ergeben. benutzt und vor dem Zerstäuben in einem Eduktor
Des weiteren kann an Stelle einer einzelnen Düse 55 mit dem Kohlenwasserstoffmaterial vermischt. Die
auch eine Gruppe von Düsen vorgesehen werden. Die Zerstäuberdüse und die Zuleitung dazu waren durch
Zerstäuberdüse und die Zuleitung für das Kohlen- einen Wassermantel gegen Überhitzung geschützt.
Wasserstoffmaterial können gegen die Hitzeeinwirkung Die Zerstäubermündung befand sich ungefähr 10 cm
durch einen Wassermantel oder eine andere geeignete über dem Boden des Ofens. Die Zuleitungen für das
Vorrichtung, wie sie auf diesem Fachgebiet bekannt 60 erste und das zweite Zuleitungssystem im Boden des
ist, geschützt werden. Ofens waren in der in den Figuren dargestellten
Die F i g. 4 bis 7 sind nicht maßstabgerechte schema- Weise angeordnet, so daß die Verbrennungsgase nach
tische Darstellungen von linearen Geschwindigkeits- oben eingeführt wurden. Seitlich angebrachte Brenner
profilen, die in einem erfindungsgemäßen Ofen ein- wurden nicht verwendet. Jede Einführung hatte eine
gestellt werden können. Die in den Ofenraum hinein- 65 Länge von untefähr 225 mm, an der Eintrittseite
weisenden Pfeile sind von unterschiedlicher Länge, einen !Durchmesser von ungefähr 50 mm und an
um die verschiedenen relativen Geschwindigkeiten der Mündung einen solchen von ungefähr 75 mm. Die
der durch die ersten und die zweiten Zuleitungen ein- Mündungen der Brennstoff düsen befanden sich jeweils
ungefähr 75 mm im Innern der Zuleitung, gemessen von der Eintrittseite her. Ein Satz von sechs Zuleitungen
für den inneren Verbrennungsgasstrom war als Gruppe auf einem Kreis von ungefähr 200 mm
Durchmesser mit der Zerstäuberdüse als Mittelpunkt in gleichen Abständen angeordnet. Ein zweiter Satz
von sechs Zuleitungen für das aus dem zweiten Zuleitungssystem kommende Verbrennungsgas war auf
einem äußeren Ring von ungefähr 801 mm Durchmesser, ebenfalls mit der Zerstäuberdüse als Mittelpunkt,
in gleichen Abständen angebracht.
Versuch 1 | Versuch 2 | Versuch 3 | |
Zentrale Gruppe Luft Nm3/h Gas Nm3/h Luft-Gas-Verhältnis |
1274 106 12/1 |
637 53 12/1 |
— |
Außenring Luft Nm3/h Gas Nm3/h Luft-Gas-Verhältnis |
— | 637 53 12/1 |
1274 106 12/1 |
Kohlenwasserstoff material l/h |
265 | 265 | 265 |
Rußeigenschaften | |||
Farbkraft % FF Ruß Ölaufnahme l/kg .. Jod-Adsorption ASTM |
75 1,09 33 |
58 1,05 23 |
45 0,526 16 |
Die ersten drei Versuche wurden durchgeführt, um zu zeigen, wie sich die Eigenschaften des gebildeten
Rußes ändern, wenn die Stelle geändert wird, an welcher die heißen Verbrennungsgase mit konstanter
Beschickungsgeschwindigkeit in den Ofen eingebracht werden. Bei Versuch 1 wurden die gesamten Verbrennungsgase
durch die zentrale Gruppe des ersten Zuleitungssystems eingeführt. Bei Versuch 3 erfolgte das
Einblasen der gesamten Verbrennungsgase in den Ofenraum durch den äußeren Ring des zweiten Zuleitungssystems.
Bei Versuch 2 wurde die halbe Menge der Verbrennungsgase durch das erste und die andere
ίο Hälfte durch das zweite Zuleitungssystem in den Ofen
eingebracht. Die heißen Verbrennungsgase wurden durch Verbrennen einer Mischung von Naturgas und
Luft erzeugt. Die Arbeitsbedingungen und die Ergebnisse der Versuche sind in Tabelle I zusammengestellt.
Die Teilchengröße des Rußes kommt in der Farbkraft zum Ausdruck. Je höher die in Prozenten eines
Vergleichsrußes ausgedrückte Farbkraft ist, umso feiner ist der Ruß. Es zeigt sich deutlich, daß die Verhältnisse,
die in dem Bereich des Ofenraums herrschen, in welchen die heißen Verbrennungsgase eingeblasen
werden, von erheblichem Einfluß auf die Teilchengröße des erzielten Rußes sind. Bei Versuch 1,
bei dem die gesamten zur Anwendung kommenden heißen Verbrennungsgase durch das erste Zuleitungssystem direkt in den Sprühstrahl eingeblasen wurden,
war die Teilchengröße am geringsten und, wie der Wert für die Ölaufnahme andeutet, die Struktur des
Rußes am höchsten. Wenn andererseits die gesamten Verbrennungsgase durch das zweite Zuleitungssystem
eingeführt werden, ist der gebildete Ruß erheblich grobteiliger und hat eine viel weniger ausgebildete
Struktur. Wird die Einführung der Gase zwischen dem ersten und dem zweiten Zuleitungssystem aufgeteilt,
so liegt der Wert für die Farbkraft des gebildeten Rußes ungefähr zwischen den Werten für die bei
Versuch 1 und bei Versuch 3 erzeugten Ruße, während die ölaufnahme gegenüber dem Ruß aus Versuch 1
nur wenig niedriger liegt. Es wurden keine Alkalimetalle zur Beeinflussung der Struktur des Rußes bei
seiner Bildung verwendet.
Versuch 4
Versuch 5
Versuch 6
Versuch 7
Zentrale Gruppe
LuftNm3/h
Gas Nm3/h
Luft-Gas-Verhältnis
Außenring
LuftNm3/h
Gas Nm=Yh
Luft-Gas-Verhältnis
Kohlenwasserstoffmaterial l/h
Rußeigenschaften
Farbkraft % FF-Ruß
ölaufnahme l/kg
Jod-Adsorption ASTM
637
42,5
15/1
42,5
15/1
637
42,5
15/1
15/1
265
65
1,03
28
1,03
28
849
56,6
15/1
56,6
15/1
425
28,3
28,3
15/1
265
74
1,13
41
1,13
41
637
35,4
15/1
15/1
637
35,4
18/1
35,4
18/1
265
63
1,08
1,08
637
30,3
30,3
21/1
637
30,3
30,3
21/1
265
62
1,10
31
1,10
31
Eine weitere Reihe von Versuchen sollte zeigen, abhängig von dem Luft-Brennstoff-Verhältnis der
daß eine Verschiebung der Mengenverhältnisse der 65 Brennmischung. Bei den Versuchen 4 und 5 waren
Verbrennungsgase, die durch die Brennergruppe des die Einspeisungsgeschwindigkeit des Kohlenwasser-
ersten Zuleitungssystems eingeführt wird, die Eigen- Stoffmaterials und die Beschickungsgeschwindigkeit
schaft des Rußes ganz erheblich verändern kann, un- der Verbrennungsgase insgesamt die gleichen. Bei
Versuch 4 wurde die Verbrennungsgas-Zuführung gleichmäßig auf das erste und das zweite Zuleitungssystem aufgeteilt. Diese Aufteilung wurde in Versuch 5
so geändert, daß 67% der Gase durch das erste und 33% durch das zweite Zuleitungssystem eingeführt
wurden. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis wurde bei den Versuchen 4 und 5 bei beiden Gruppen der Zuleitungen
gleich gehalten.
Bei den Versuchen 6 und 7 war die Luftzufuhr zu beiden Gruppen von Zuleitungen die gleiche wie bei
Versuch 4, doch wurden die Mischungsverhältnisse mit dem Brennstoff so geändert, daß sich zunehmend
ärmere Gemische ergaben. Die Ergebnisse dieser Versuchsserie sind in Tabelle II zusammengestellt.
Aus den in Tabelle II wiedergegebenen Versuchsergebnissen ist zu ersehen, daß der bei Versuch 5 erzeugte
Ruß deutlich höhere Werte für die Farbkraft und die Ölaufnahme aufweist wie der Ruß von Versuch
4. Der einzige wesentliche Unterschied in den Arbeitsbedingungen lag in der verschiedenen Mengenverteilung
der Gase, die dem Ofenraum durch die ersten und die zweiten Zuleitungen zugeführt wurden.
Die Eigenschaften des bei den Versuchen 6 und 7 erhaltenen Rußes sind zwar auch etwas verschieden
von denen des Rußes von Versuch 4, doch sind die Unterschiede nicht so groß wie bei dem Ruß von
Versuch 5, wodurch belegt wird, daß die Geschwindigkeit, mit der die heißen Verbrennungsgase in den
Sprühstrahl der Kohlenwasserstofftröpfchen eingeblasen werden, die Eigenschaften des gebildeten
Rußes deutlich beeinflußt.
Bei jedem der vorstehenden Versuche wurde die Temperatur des Ofens im Bereich zwischen ungefähr
1095 und ungefähr 137O0C gehalten. Das zur Herstellung
des Rußes verwendete Kohlenwasserstoffmaterial war ein hoch aromatischer Rückstand aus
einem Petroleum-Crack-Prozeß mit einem hohen Molekulargewicht, dessen Eigenschaften und Zusammensetzung
in der folgenden Tabelle zusammengestellt sind:
Analyse des Kohlenwasserstoffmaterials
Spezifisches Gewicht 0API 0,2
Viscosität, bei ungefähr 54° C .. 594 Sayboldt-
Sekunden bei ungefähr 990C .. 67 Sayboldt-
Sekunden
Molekulargewicht 295
BMCI 123
Brechungsindex 1,648
Schwefel, Gewichtsprozent 1,060
Asche, Gewichtsprozent 0,003
Benzolunlösliches, Gewichtsprozent 0,039
Asphaltene, Gewichtsprozent ... 0,50
UOP K Faktor 10,0
mittlerer Siedepunkt ungefähr 421° C spezifisches Gewicht 1,0744
Elementaranalyse:
Kohlenstoff, % 89,94
Wasserstoff, % 8,29
Schwefel, % 1,03
Asche, % 0,03
Rest, % 0,71
Natrium, mg/kg 2,0
Kalium, mg/kg 0,0
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung von Ruß durch thermische Zersetzung von flüssigen Kohlenwasserstoffen
durch den Kontakt mit heißen Verbrennungsgasen in einem längsausgedehiHen unverschlossenen
Ofenraum, in den die Kohlenwasserstoffe und die heißen Verbrennungsgase im Bereich
der einen Stirnseite parallel zur Längsachse eingespritzt bzw. eingeblasen werden um! sich
dort intensiv miteinander vermischen und aus dem an der anderen Stirnseite die Verbrennungsgase und die gasförmigen Produkte der thermischen
Zersetzung der Kohlenwasserstoffe zusammen mit dem gebildeten Ruß abgezogen werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
in den Ofenraum ein sich unmittelbar mit dein eingespritzten Kohlenwasserstoff vermischender
regelbarer erster Verbrennungsstrom /ur teilweisen Zersetzung der Kohlenwasserstoffe sowie ein sich
mit dem Gemisch aus dem ersten Verbrennungsgas und den teilweise zersetzten Kohlenwasserstoffen
vermischender regelbarer zweiter Verbrennungsgasstrom zur vollständigen Zersetzung
der noch vorhandenen Kohlenwasserstoffe eingeblasen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffe unter Bildung
von Flüssigkeitströpfchen in den Ofenraum eingesprüht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Verbrennungsgase
verwendete Luft vor dem Vermischen mit dem Brennstoff auf eine Temperatur im Bereich zwischen ungefähr 315' C und ungefähr
815°C vorgewärmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase
des ersten Verbrennungsgassiroms aus einer brennstoffreichen Mischung und die des zweiten
Verbrennungsgasstroms aus einer sauerstoffreichen Mischung erzeugt werden und daß der verhältnismäßig
kühlere zweite Verbrennungsgasstrom die Wände des Ofenraums gegen den heißeren ersten Verbrennungsgasstrom abschirmt.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem wärmeisolierten,
senkrecht angeordneten Ofen, in dessen unterem Bereich mindestens eine Leitung zum
achsparallelen Einspritzen des Kohlenwasserstoffes und eine Anzahl einen Abstand von der Linspritzleitung
aufweisende Zuteitungssysteme zum achsparallelen Einblasen der heißen Verbreniuingsgase
einmünden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (7, 8) zweier unabhängig voneinander
beschickbarer und steuerbarer Zuleitungssysteme (11, 13, 19, 17</, 7; 14, 16, 22, 17Λ, 8) für Vcrbrennungsgase
in verschiedenen Abständen von der L-insprit/leitiing (9) für den Kohlenwasserstoff
derart in den Ofenraum (1) einmünden, daß der durch das erste Zuleitungssystem (11, 13, 19, 17</,
7) eingeblasene Verbrennungsgasstroni in unmittelbaren Kontakt mit dem KohlenwasserstolTstrom
gelangt, während der durch das zweite Zuleitungssystcm
(14, 16, 22, 17/), 8) eingeblasene Verbrennungsgasstroni mittelbar über den eisten Veibren-
nungsgasstrom mit dem Kohlenwasserstoff in Berührung kommt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (7, 8) der beiden
Zuleitungssysteme so zueinander angeordnet sind, daß die von ihnen abgegebenen Verbrennungsgase
koaxial in bezug auf den eingespritzten Kohlenwasserstoffstrom in den Ofenraum (1) eingeblasen
werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (7) des ersten
Zuleitungssystems in der Nähe des Zentrums des Ofenbodens und die Zuleitungen (8) des zweiten
Zuleitungssystems in einem größeren Abstand davon in den Ofenraum (1) einmünden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zuleitungssystem eine
Anzahl einzelner Zuleitungen (7) aufweist, die zu einer Gruppe zusammengefaßt nahe dem Zentrum
des Ofenbodens in den Ofenraum (1) einmünden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zuleitungssystem
eine Anzahl von Zuleitungen (8) aufweist, die symmetrisch in einem größeren Abstand um das
Zentrum des Ofenbodens in den Ofenraum (I) einmünden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5
bis 9, gekennzeichnet durch ein drittes Zuleitungssystem (10) zum tangentialen Einblasen von Verbrennungsgasen
in den Ofenraum (1), um die darin befindliche Gasatmosphäre in eine drehende Bewegung zu versetzen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Zuleitungssystem für die Verbrennungsgase
jeweils eine Ringleitung (13, 16) für die Zufuhr von Luft zu den betreffenden Zuleitungen
(7, 8) und mindestens einen Injektor (17a, 17b)
für die Beschickung der Zuleitungen (7, 8) mil Brennstoff aufweisen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu den Kingleitimgcn
(13, 16) führenden Luftzufuhrlcitungen (11, 14) und in den zu den Injektoren (17«, 17/') führenden
Brennstoffzufuhrleitungen (19, 22) jeweils ein .Strömungsregler (12, 15; 20, 23) zur Einstellung der
Luft- b/w. Brennstoffzufuhr angeordnet ist.
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