DE1592869C3 - Process for the production of furnace black - Google Patents
Process for the production of furnace blackInfo
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Description
2525th
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Furnace-Ruß unter Verwendung eines Kohlenmonoxid enthaltenden Brenngases, eines die Verbrennung unterhaltenden Gases und eines flüssigen Rußrohstof- jo fes, wobei man den Rußrohstoff mittels einer Düse in den Reaktor zerstäubt und wobei der Rußrohstoff unmittelbar in die Flamme eingesprüht wird.The invention relates to a method for producing furnace black using a carbon monoxide containing fuel gas, a combustion maintaining gas and a liquid Rußrohstof- jo fes, whereby the carbon black raw material is atomized into the reactor by means of a nozzle and the carbon black raw material is sprayed directly into the flame.
Der Furnaceruß-Prozeß ist unter anderem durch die Verwendung eines Brenngases charakterisiert, bei dessen Verbrennung die für die Crack-Reaktion notwendige Temperatur erzeugt wird. Der eigentliche Rußrohstoff wird im allgemeinen direkt in die Flamme eingesprüht und auf diese Weise schnell und gleichmäßig auf die Reaktionstemperatur erhitzt. Dies hat allerdings zur Folge, daß ein Teil des Rußrohstoffes zu dem Brenngas in Konkurrenz tritt und mitverbrennt. Hierbei wird unerwünschterweise die Rußausbeute stark vermindert, weil ja die meisten Brenngase ihrerseits auch bei unvollständiger Verbrennung kaum zur Rußbildung befähigt sind.The furnace soot process is characterized, among other things, by the use of a fuel gas the combustion of which generates the temperature necessary for the cracking reaction. The actual Soot raw material is generally sprayed directly into the flame and in this way quickly and evenly heated to the reaction temperature. However, this has the consequence that part of the carbon black raw material increases competes with the fuel gas and burns it. This undesirably increases the soot yield greatly reduced, because most of the fuel gases for their part hardly ever even if the combustion is incomplete are capable of soot formation.
Es sind konstruktive Maßnahmen bekannt, um dafür zu sorgen, daß durch relativ gute räumliche Trennung der energieerzeugenden Flamme von der Crack-Reaktion diese Nebenreaktion zurückgedrängt wird. In diesem Falle wird also der Rußrohstoff nicht in die · Flamme selbst, sondern in deren heiße Abgase eingesprüht.There are constructive measures known to ensure that by relatively good spatial separation This side reaction is suppressed by the cracking reaction of the energy-generating flame. In In this case, the soot raw material is not in the flame itself, but in its hot exhaust gases sprayed.
Aus der US-PS 33 22 506 ist bekannt, Kohlenmonoxid bei der Herstellung von Furnace-Ruß einzusetzen.From US-PS 33 22 506 it is known to use carbon monoxide in the production of furnace carbon black.
Aus der US-PS 30 76 695 ist bekannt, Kohlenmonoxid anstelle von Luft als die Verbrennung unterhaltendes Gas bei der Herstellung von Furnace-Ruß zu verwenden. From US-PS 30 76 695 it is known to use carbon monoxide instead of air to maintain the combustion To use gas in the manufacture of furnace carbon black.
Aus der US-PS 30 51556 ist bekannt, bei der ω Herstellung von Furnace-Ruß mit Sauerstoff angereicherte Luft zu verwenden.From US-PS 30 51556 is known in the ω Manufacture of furnace black using oxygen-enriched air.
Aus der GB-PS 7 78 207 ist es bekannt, Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltende Abgase der Furnacerußreaktion wieder für die Herstellung von Furnaceruß zu verwenden.From GB-PS 7 78 207 it is known, carbon monoxide and hydrogen-containing exhaust gases from the furnace soot reaction to be used again for the production of furnace black.
Aus der GB-PS 6 78 243 ist es bekannt, daß die Abgase der Furnacerußreaktion Wasserstoff undFrom GB-PS 6 78 243 it is known that the exhaust gases from the furnace soot reaction are hydrogen and
Kohlenmonoxid enthalten.Contain carbon monoxide.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man eine praktisch vollständige Verbrennung des Gases auch bei der zuerst geschilderten einfachen Konstruktion erzielen kann, wenn man das Brenngas zweckmäßig auswählt. Die verschiedenen in Frage kommenden brennbaren Gase unterscheiden sich nämlich unter den Bedingungen des Furnaceruß-Prozesses in seiner geschilderten, einfachen Form erheblich hinsichtlich ihres Verbrennungsgrades.Surprisingly, it has now been found that there is practically complete combustion of the gas can also be achieved with the simple construction described first, if the fuel gas is expedient selects. Indeed, the various flammable gases in question differ among the Conditions of the furnace soot process in its described, simple form considerably with regard to their degree of combustion.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Furnace-Ruß unter Verwendung eines Kohlenmonoxid enthaltenden Brenngases, eines die Verbrennung unterhaltenden Gases und eines flüssigen Rußrohstoffes, wobei man den Rußrohstoff mittels einer Düse in den Reaktor zerstäubt und wobei der Rußrohstoff unmittelbar in die Flamme eingesprüht wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Steigerung der Rußausbeute bei einem Ruß konstanter Oberfläche ein Brenngas, bestehend aus mindestens 50 Vol.-% Kohlenmonoxid, verwendet wird.The invention relates to a process for the production of furnace carbon black using a Fuel gas containing carbon monoxide, a combustion sustaining gas and a liquid one Soot raw material, whereby the carbon black raw material is atomized into the reactor by means of a nozzle and the Soot raw material is sprayed directly into the flame, which is characterized in that for Increase of the soot yield with a soot of constant surface a fuel gas consisting of at least 50 % By volume carbon monoxide is used.
Kohlenmonoxid verbrennt im Gegensatz zu den meisten anderen brennbaren Gasen auch dann praktisch vollständig, wenn es in unmittelbarer Nähe der Rußrohstoff-Düse aus einem Ringspalt austritt, also wenn der Rußrohstoff direkt in die temperaturerzeugende Gasflamme eingesprüht wird.Carbon monoxide also practically burns then, unlike most other combustible gases completely if it emerges from an annular gap in the immediate vicinity of the soot raw material nozzle, that is when the carbon black raw material is sprayed directly into the temperature-generating gas flame.
Dies gilt weitgehend auch für den Fall, daß Verbrennungsvorgang und die Rohstoffspaltung getrennt sind.This also applies to a large extent in the event that the combustion process and the splitting of raw materials are separated are.
Eine Versuchsreihe mit Benzol als Rußrohstoff ergab, z. B. für verschiedene Brenngase folgende Verbrennungsgrade: A series of tests with benzene as the carbon black raw material resulted, for. B. for different fuel gases the following degrees of combustion:
Außerdem hat Kohlenmonoxid unter den genannten Gasen den höchsten Äquivalentheizwert, nämlichIn addition, carbon monoxide has the highest equivalent calorific value of the gases mentioned, namely
6040 kcal/Nm3O2, verglichen z. B. mit
Wasserstoff 5160 kcal/Nm3O2,
Methan 4300 kcal/Nm3O2,
und Propan 4450 kcal/Nm3O26040 kcal / Nm 3 O2, compared e.g. B. with
Hydrogen 5160 kcal / Nm 3 O 2 ,
Methane 4300 kcal / Nm 3 O 2 ,
and propane 4450 kcal / Nm 3 O2
Diese Sonderstellung des Kohlenmonoxids hat nun einige sehr einschneidende Folgen:This special position of carbon monoxide has some very decisive consequences:
1) Im Gegensatz zu den übrigen genannten Gasen vermag Kohlenmonoxid die Ofentemperatur zu steigern, und zwar auch dann, wenn die angebotene Luftmenge konstant bleibt.1) In contrast to the other gases mentioned, carbon monoxide can increase the furnace temperature increase, even if the amount of air supplied remains constant.
2) Will man die Ofentemperatur andererseits auf einem bestimmten, vorher festgelegten Wert halten, so kann man hierzu die Menge der der Reaktion zugeführten Luft sogar senken, während man die CO-Menge steigert. Dies bedeutet eine wesentlich stärkere Erhöhung der Rußausbeute als bei anderen Gasen.2) On the other hand, if you want the furnace temperature to be at a certain, predetermined value hold, you can even reduce the amount of air supplied to the reaction while the amount of CO is increased. This means a significantly greater increase in the soot yield than with other gases.
3) Verfährt man wie unter 2) angegeben, legt jedoch nicht auf eine bestimmte Ofentemperatur, sondern auf eine bestimmte Rußoberfläche Wert, so wächst gleichfalls die Ausbeute mit zunehmender Kohlenmonoxidmenge bei konstanter Oberfläche.3) Proceed as indicated under 2), but do not rely on a certain oven temperature, but on a certain soot surface value, the yield also increases with an increasing amount of carbon monoxide with a constant surface.
Die günstige Wirkung des Kohlenmonoxids läßt sich noch verstärken, wenn man der Vrerbrennungsluft Sauerstoff zusetzt. In diesem Falle fällt nämlich für eineThe beneficial effect of carbon monoxide can be intensified if the combustion air is used Oxygen adds. In this case it falls for one
bestimmte Menge an Gesamtsauerstoff ein Teil des Stickstoffballastes weg, der ja den Hauptteil der natürlichen Luft ausmacht und, obzwar chemisch inert, mit aufgeheizt werden muß. Mit der Sauerstoffanreicherung steigt somit die Ofentemperatur wiederum, ohne r> daß die in der Flamme primär erzeugte Energie zugenommen hätte, und ohne daß die dem Prozeß insgesamt zugeführte Sauerstoffmenge gesteigert worden wäre. Im Gegenteil muß man, wenn man eine bestimmte Ofentemperatur oder spezifische Rußoberfläche einstellen will, mit der zunehmenden Sauerstoffkonzentration die Gesamtsauerstoffmenge im Verhältnis zur Menge des Rußrohstoffes sogar senken, was eine weitere Erhöhung der Ausbeute bedeutet.A certain amount of total oxygen removes part of the nitrogen ballast, which makes up the main part of natural air and, although chemically inert, has to be heated up. With oxygen enrichment, the furnace temperature, thus rises again without r> that the energy primarily generated in the flame would have increased, and without that the process total amount of oxygen supplied would have been increased. On the contrary, if you want to set a certain furnace temperature or specific soot surface, the total amount of oxygen in relation to the amount of carbon black raw material must even be reduced with the increasing oxygen concentration, which means a further increase in the yield.
In einer vorzugsweisen Ausführungsform kann man |-> als das die Verbrennung unterhaltende Gas Luft, welche 22 bis 40 Vol.-% Sauerstoff enthält, verwenden, wobei man mit steigender Sauerstoff-Konzentration des die Verbrennung unterhaltenden Gases den Gesamtsauerstoffanteil im Verhältnis zur Menge des Rußrohstoffes _>o senkt.In a preferred embodiment, | -> use air containing 22 to 40% by volume of oxygen as the combustion maintaining gas, wherein the total oxygen content increases with the increasing oxygen concentration of the gas maintaining the combustion in relation to the amount of carbon black raw material _> o lowers.
Die besonders stark ausbeutesteigernde Wirkung des Kohlenmonoxids macht sich auch schon dann bemerkbar, wenn es nicht im reinen Zustand eingesetzt wird, sondern nur den überwiegenden Anteil des Brenngases j"> ausmacht.The particularly strong yield-increasing effect of carbon monoxide is also noticeable when if it is not used in the pure state, but only the majority of the fuel gas j "> matters.
1) In einem Furnaceruß-Ofen üblicher Bauart wurden eingeführt:1) In a furnace of the usual design, the following were introduced:
25,1 kg Rußöl/h, 16,0 Nm3 Zerstäuberluft/h,
78,5 Nm3 Verbrennungsluft/h,
23,0 Nm3 Kohlenmonoxid/h.25.1 kg soot oil / h, 16.0 Nm 3 atomizing air / h,
78.5 Nm 3 combustion air / h,
23.0 Nm 3 carbon monoxide / h.
Es wurde ein Ruß von 97 m2/g spezifischer Oberflä- r> ehe mit einer Ausbeute von 65,7%, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Rußöls, erhalten, also 16,5 kg Ruß/h.A carbon black with a specific surface area of 97 m 2 / g was obtained with a yield of 65.7%, based on the weight of the carbon black oil used, ie 16.5 kg carbon black / h.
2) In demselben Ofen wie in Beispiel 1 wurden -to eingeführt:2) In the same oven as in Example 1, -to was introduced:
35.4 kg Rußöl/h,
16,0Nm3 Zerstäuberluft/h,35.4 kg soot oil / h,
16.0Nm 3 atomizing air / h,
33.5 Nm3 Verbrennungsluft natürlicher33.5 Nm 3 more natural combustion air
Zusammensetzung/h,
10,5 Nm3 reiner Sauerstoff/h,
32,3 Nm3 Kohlenmonoxid/h.Composition / h,
10.5 Nm 3 pure oxygen / h,
32.3 Nm 3 carbon monoxide / h.
Die Gesamtmenge an Sauerstoff betrug also 20,9 NmVh, der Gehalt des gesamten Stickstoff-Sauerstoff-Gemisches an Sauerstoff somit 34,3 Vol.-%. Es wurde ein Ruß von 102 m2/g spezifischer Oberfläche mit einer Ausbeute von 75,5%, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Rußöls, erhalten, also 26,7 kg Ruß/h.The total amount of oxygen was therefore 20.9 NmVh, and the oxygen content of the entire nitrogen-oxygen mixture was thus 34.3% by volume. A carbon black with a specific surface area of 102 m 2 / g was obtained with a yield of 75.5%, based on the weight of the carbon black oil used, that is to say 26.7 kg carbon black / h.
3) In denselben Ofen wie in Beispiel 1 und 2 wurden eingeführt:3) In the same furnace as in example 1 and 2 were introduced:
25,0 kg Rußöl/h,25.0 kg soot oil / h,
16,0 Nm3 Zerstäuberluft/h,16.0 Nm 3 atomizing air / h,
77,9 Nm3 Verbrennungsluft/h,77.9 Nm 3 combustion air / h,
23,0 Nm3 Brenngas/h, bestehend zu gleichen Volumteilen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. 23.0 Nm 3 fuel gas / h, consisting in equal parts by volume of carbon monoxide and hydrogen.
Es wurde ein Ruß von 101 m2/g spezifischer Oberfläche mit einer Ausbeute von 60,3%, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Rußöls, erhalten, also 15,1 kg Ruß/h.A carbon black with a specific surface area of 101 m 2 / g was obtained with a yield of 60.3%, based on the weight of the carbon black oil used, that is to say 15.1 kg carbon black / h.
Die Tabelle stellt die Ergebnisse der Beispiele 1,2 und 3 gegenüber. Zur weiteren Erläuterung dient das Beispiel 4 in der Tabelle.The table compares the results of Examples 1, 2 and 3. This is used for further explanation Example 4 in the table.
Aus der Tabelle kann entnommen werden, daß man bei einer Senkung der Menge des die Verbrennung unterhaltenden Gases und gleichzeitiger Erhöhung der Brenngasmenge (Kohlenmonoxid — Beispiel 4 im Vergleich zu Beispiel l)eine Erhöhung der Rußausbeute bei konstanter BET-Oberfläche erhält.From the table it can be seen that a decrease in the amount of the combustion entertaining gas and at the same time increasing the amount of fuel gas (carbon monoxide - example 4 in Compared to Example 1) an increase in the soot yield with a constant BET surface area is obtained.
Ebenso tritt eine Erhöhung der Rußausbeute bei konstanter BET-Oberfläche ein, wenn man die Sauerstoffkonzentration der Verbrennungsluft erhöht und gleichzeitig das Verhältnis von Gesamtsauerstoff zur Rußrohstoffmenge senkt (Beispiel 1 und Beispiel 2).There is also an increase in the soot yield with a constant BET surface area if the oxygen concentration is considered the combustion air increases and at the same time the ratio of total oxygen to Soot raw material quantity decreases (Example 1 and Example 2).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1967D0054521 DE1592869C3 (en) | 1967-11-04 | 1967-11-04 | Process for the production of furnace black |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1967D0054521 DE1592869C3 (en) | 1967-11-04 | 1967-11-04 | Process for the production of furnace black |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1592869A1 DE1592869A1 (en) | 1971-02-04 |
DE1592869B2 DE1592869B2 (en) | 1979-05-10 |
DE1592869C3 true DE1592869C3 (en) | 1980-01-10 |
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ID=7055813
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DE1967D0054521 Expired DE1592869C3 (en) | 1967-11-04 | 1967-11-04 | Process for the production of furnace black |
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Country | Link |
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1967
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE1592869B2 (en) | 1979-05-10 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |