DE1592949B1

DE1592949B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Ofenruss

Info

Publication number: DE1592949B1
Application number: DE19661592949
Authority: DE
Inventors: Dollinger Robert Edward; Smith Archie Gordon; Forseth Glenn Julian; Henry Kallenberger
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1965-12-20
Filing date: 1966-12-20
Publication date: 1972-03-16
Also published as: FR1516051A; SE324847B; GB1177756A; DK127480B; GB1177757A; NO117315B; NL6617879A; ES334655A1; BE691506A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ofenruß mit vorgegebenen Struktureigenschaften, bei welchem ein Kohlenwasserstoffausgangsmaterial axial in eine erste, annähernd zylindrische Zone eingespritzt wird, ferner ein erstes, freien Sauerstoff enthaltendes Gas gegebenenfalls zusammen mit Brennstoff in diese Zone eingeblasen und längs des Außenteils dieser Zone in eine Richtung gleichlaufend mit dem Strom dieses Ausgangsmaterials geleitet wird, die resultierenden Ströme nacheinander durch im allgemeinen zylindrische zweite und dritte Zonen geführt werden, wobei der Durchmesser der zweiten Zone beträchtlich größer als derjenige der ersten und der dritten Zone ist, ein zweiter durch Verbrennung eines Kohlenwasserstoffes in einem Sauerstoff enthaltenden Gas erhitzter Gasstrom in den Außenteil der zweiten Zone eingeleitet wird, damit den Gasströmen genügend Wärme zugeführt wird, um das Ausgangsmaterial auf die Rußbildungstemperatur zu erhitzen, während sie durch diese Zone strömt, und Ruß aus dem aus der dritten Zone austretenden Gasstrom gewonnen wird.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einem oben beschriebenen Verfahren die Struktureigenschaften des erzeugten Rußes durch Festlegung der axial eingeführten Menge an freiem Sauerstoff, wobei die in die erste Zone eingeführte Menge an freiem Sauerstoff enthaltendem Gas 15 bis 70 Volumprozent der Gesamtmenge des in die erste und zweite Zone eingeführten sauerstoffhaltigen Gases beträgt, sowie der Wahl der Einspritzstelle für das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial entlang der Achse der ersten Zone und der Stellung der Einspritzstelle für das Brennmaterial in die periphere Brenngaszone eingestellt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man eine Vergrößerung der Struktur des Rußes durch folgende Maßnahmen:

Vergrößern des Abstands der Einspritzstelle für das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial vom Einlaß der zweiten Zone;

Vergrößern des Anteils des axial eingeführten freien Sauerstoff enthaltenden Gases in bezug auf die gesamte zugeführte Menge dieses Gases; Verschieben der Einspritzstelle für das Brennmaterial ins Innere der zweiten Reaktionszone..

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient ein Reaktor mit einer ersten zylindrischen Reaktionszone sowie

einer zweiten solchen Zone, deren Durchmesser größer ist als der der ersten Zone und deren stromauf gelegenes Ende mit dem stromab gelegenen Ende der ersten Zone axial fluchtend in offener Verbindung steht, mit wenigstens einer Brenngasröhre am Umfang der zweiten Reaktionszone und mit einer dritten zylindrischen Zersetzungsreaktionszone, deren Länge größer ist als ihr Durchmesser, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der zweiten Zone und die axial fluchtend in offener Verbindung mit der zweiten Zone steht, wobei dieser Reaktor erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zuführung für das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial eine mit dem stromauf gelegenen Ende der ersten Zone verbundene Gaszuführleitung, eine Brennstoffzuführleitung, die ein Einlaß- und Auslaßende hat sowie in Längsrichtung in der ersten Leitung auf wenigstens einen Teil der Länge angeordnet ist, wobei sich das Auslaßende über den Auslaß der Gasleitung hinaus in die erste Zone und das Einlaßende durch eine Wand der Gasleitung und eine Stopfbüchse darin erstreckt, eine Gleithalterung für die Brennstoffzuführleitung in der

• Gasleitung, eine Leitung zur Zuführung des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials, wobei die Leitung in Längsrichtung in der Brennstoffleitung angeordnet ist und sich ihr Auslaßende über das Auslaßende der zweiten Leitung hinaus und ihr Einlaßende durch eine zweite Stopfbüchse an dem Einlaßendteil der Brennstoffleitung erstreckt, einen Verschluß an dem Auslaßende der zweiten Leitung und eine Vielzahl von Umfangsöffnungen in der Brennstoffleitung stromauf von und angrenzend an den Verschluß aufweist.

Als besonders vorteilhaft erweist sich, wenn die Zuführung für das Ausgangsmaterial eine Sprühdüse und eine Aufpralleinrichtung aufweist, die im Abstand stromab vom Auslaßende im Abstromweg der Düse an ihr angebracht ist.

Als freien Sauerstoff enthaltendes Gas wird bei der praktischen Ausführung der Erfindung üblicherweise Luft verwendet. Jedoch kann auch mit Sauerstoff angereicherte Luft oder praktisch reiner Sauerstoff oder Gemische von Sauerstoff mit anderen Gasen

»verwendet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Strom eines Brennstoffs in Vermischung mit dem axial oder längs strömenden Luftstrom in der ersten Reaktionszone bei einem Punkt stromaufwärts von dem Einführungspunkt des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials eingeführt. Bei einer weiteren und bisweilen mehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Einführung dieses Brennstoffs in die erste Reaktionszone weggelassen, und der Strom aus Luft oder einem anderen freien Sauerstoff enthaltenden Gas, der in die zweite Reaktionszone eingeführt wird, enthält einen Strom von heißen Verbrennungsgasen, die aus der praktisch vollständigen Verbrennung eines verbrennbaren Gemisches eines Brennstoffs mit einem Luftüberschuß herstammen, welche in eine Brenngasröhre eingeführt wurden, die mit der zweiten Reaktionszone verbunden ist. Vorzugsweise ist diese Brenngasröhre tangential mit der zweiten Reaktionszone verbunden. Bei der zur Zeit am meisten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der in die erste Reaktionszone eingeführte Strom des Brennstoffs in Vermischung mit dem axial oder längs fließenden Strom der darin befindlichen Luft eingeleitet, und derjenige, Luft oder ein anderes freien Sauerstoff enthaltendes Gas aufweisende Strom, der tangential in die zweite Reaktionszone eingeführt wird, besteht aus einem Strom der auf die vorhergehend geschilderte Weise gebildeten heißen Verbrennungsgase. Vorzugsweise wird der Brennstoff, der in die erste Reaktionszone eingeführt wird, im Dampfzustand eingeleitet.

Es wurde auch gefunden, daß die Menge der axial in die erste Reaktionszone eingeführten Luft relativ zu der Gesamtmenge der in das Verfahren eingeführten Luft, d.h. sowohl in die erste als auch in die zweite Reaktionszone, einen entschiedenen Einfluß auf die Struktureigenschaften des Rußproduktes besitzt. Ganz allgemein werden, wenn die Menge der axial eingeführten Luft ansteigt, auch die Struktureigenschaften des Rußproduktes erhöht, d. h., es wird ein Rußprodukt mit höherer Struktur erhalten. Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird zur Zeit bevorzugt, eine Menge der axial oder längs in die erste Reaktionszone eingeführten Luft bevorzugt, die im Bereich von 15 bis 70, bevorzugter im Bereich von 15 bis 60 Volumprozent der gesamten, in das Verfahren eingeführten Luft liegt.

Es wurde auch gefunden, daß der Einführungspunkt des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials oder des Reaktionsteilnehmers in die erste Reaktionszone einen entschiedenen Einfluß auf die Struktureigenschaften des Rußproduktes besitzt. Ganz allgemein wird, wenn der Einführungspunkt der Beschickung in die erste Reaktionszone stromaufwärts von dem Eintritt zu der zweiten Reaktionszone verlegt wird, ein Anstieg der Struktureigenschaften des Rußproduktes erhalten. Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial in die erste Reaktionszone an einem Punkt eingeführt, der hinsichtlich des Abstandes stromaufwärts von dem Eintritt zu der zweiten Reaktionszone innerhalb des Bereiches vom 0,25- bis 2,1-, vorzugsweise vom 0,5-bis zum ljfachen des Durchmessers der ersten Reaktionszone liegt. Es liegt jedoch auch im Bereich der Erfindung, das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial in die erste Reaktionszone an einem Punkt einzuführen, dessen Abstand stromaufwärts von dem Eintritt in die zweite Reaktionszone mehr als das 2,1 fache des Durchmessers der ersten Reaktionszone beträgt.

Wie vorstehend ausgeführt, ist die Einführung eines dampfförmigen Brennstoffes in die erste Reaktionszone nicht wesentlich für die praktische Ausführung der Erfindung. Ein Haupteffekt oder -ergebnis einer derartigen Anwendung eines dampfförmigen Brennstoffes besteht in einem Anstieg der Ausbeute des Rußproduktes aus einem gegebenen Kohlenwasserstoff. Deshalb ist es aus wirtschaftlichen Gründen in den meisten Fällen zu bevorzugen, einen dampfförmigen Brennstoff in der ersten Reaktionszone anzuwenden. Wenn dieser dampfförmige Brennstoff auf diese Weise angewandt wird, hängt die angewandte Menge von der axial oder längs in die erste Reaktionszone eingeführten Luftmenge ab. Die auf diese Weise eingesetzte Menge des dampfförmigen Brennstoffes ist üblicherweise so, daß der Sauerstoff in dem axial oder längs eingeführten, aus Luft oder einem anderen freien Sauerstoff enthaltenden Gas bestehenden Gas im Bereich von 75 bis 500% der zur vollständigen Verbrennung des gasförmigen Brennstoffes benötigten stöchiometrischen Menge liegt. Vorzugsweise liegt diese Menge im Bereich von 110 bis 300% der stöchiometrischen Menge.

Es wurde auch festgestellt, daß die Struktur des Rußproduktes geregelt und/oder variiert werden kann, wenn der Einführungspunkt des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials in die Brenngasröhre und die zweite Zone variiert wird, wodurch der Ort der Ausbildung der heißen Verbrennungsgase in der Röhre und/oder in der zweiten Zone geändert wird.

Bei einer Modifikation der Erfindung ergibt sich dabei eine Zuführdüsenanordnung, die aus einer Sprühdüse und einer Aufschlagstauscheibeneinrichtung, die auf der Düse befestigt ist und sich in einem Abstand stromabwärts von dem Auslaß der Düse und im Freigabeweg der Düse befindet, besteht. Durch diese Modifikation wird die Kohlenstoffablagerung im Reaktionsgefäß vermindert.

Wie für die Fachleute selbstverständlich, kann bei Verfahren vom Verbrennungstyp zur Herstellung von Ruß das Verhältnis von Luft zu öl (Kohlenwasserstoffreaktionsteilnehmer) innerhalb weiter Grenzen in Abhängigkeit von den im Rußprodukt gewünschten Eigenschaften, beispielsweise dessen Oberflächenbereich, variiert werden. In der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung kann das Verhältnis von Luft zu öl innerhalb des Bereiches von 2,2 bis 11,2, vorzugsweise 4,4 bis 9,3m³/l Luft je Liter flüssigen Kohlenwasserstoffausgangsmaterials liegen. Die hier angewandte Angabe des Verhältnisses von Luft zu öl bezieht sich auf das Verhältnis der gesamten verwendeten Luft (Summe der in die erste Reaktionszone eingeführten Luft plus der in die zweite Reaktionszone eingeführten Luft) zu der Menge des Ausgangsmaterials. In

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, einer Art eines Rußofens und dessen Modifikationen gezeigt, der bei der praktischen Ausführung der Erfindung angewandt werden kann;

F i g. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1;

F i g. 3 stellt eine Aufsicht, teilweise im Schnitt, eines Einzelbestandteils der Vorrichtung nach F i g. 1 dar;

In F i g. 4 ist eine Modifikation der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung dargestellt; Fig. 5 gibt eine Ansicht, teilweise im Schnitt, tionszone 14 verbunden. Eine dritte allgemein zylindrische Reaktionszone 18 mit größerer Länge, als ihr Durchmesser beträgt, und einem kleineren Durchmesser als der Durchmesser der zweiten Reaktionszone 14, ist an ihrem stromaufwärts liegenden Ende mit dem stromabwärts liegenden Ende der zweiten Reaktionszone verbunden. Sämtliche drei Reaktionszonen haben eine feuerbeständige Auskleidung 20, die aus einem stark feuerfesten Material, beispielsweise Sillimanit, Aluminiumoxyd oder einem anderen zu diesem Zweck geeigneten feuerfesten Material gefertigt ist. Ein Stahlmantel 22, der Isoliermaterial 24 enthält, umgibt diese feuerfeste Auskleidung 20.

Es ist nicht wesentlich, daß der stromabwärts liegende Endteil der Zone 18 einen konstanten Durchmesser, wie gezeigt, aufweist. Gewünschtenfalls kann das stromabwärts liegende Endteil der Zone 18 mit einem vergrößerten Durchmesser ausgestattet sein, um so eine erhöhte Verweilzeit unter Rußerzeugungsbedingungen zu erlauben, ohne daß die Länge dieser Zone übermäßig ansteigt. Beispielsweise kann der stromaufwärts liegende Teil der Zone 18 einen Innendurchmesser von 31 cm und irgendeine geeignete Länge, beispielsweise bis zu 3,05 oder 3,36 m, haben, und der stromabwärts liegende Teil dieser Zone kann einen Durchmesser von 43 cm und irgendeine geeignete Länge, beispielsweise bis zu 3,05 oder 3,36 m haben. Da 30 cm des Teils mit einem Innendurchmesser von 43 cm einer Länge von 69 cm des Teils mit einem Innendurchmesser von 31 cm entspricht, soweit es das Volumen betrifft, ergibt sich eindeutig, wie die Gesamtlänge variiert werden kann. Die Reaktionszone 14 kann 31 cm lang sein und z. B. einen Durchmesser von 94 cm haben. Die Reaktionszone 12 kann z. B. 114 cm lang sein und einen Durchmesser von 31 cm haben. Die vorstehenden Abmessungen sind lediglich zum Zweck des Beispiels gegeben.
Eine erste Zuführleitung (Luft) ist mit dem stromaufwärts liegenden Ende der ersten Reaktionszone 12 verbunden. Wie hier dargestellt, besteht diese erste Leitung aus zwei Abschnitten 26 und 26'. Zwischen der äußeren Wand des Abschnittes 26' und der Innenwand der Reaktionszone 12 befindet sich eine Man-

einer bevorzugten Modifikation der Vorrichtung nach 45 schette 28, die in der Zeichnung aus Metall gefertigt F i g. 2 wieder; dargestellt ist, die jedoch unter bestimmten Umständen

F i g. 6 ist eine Aufsicht, teilweise im Schnitt, die eine Modifikation der Vorrichtung nach F i g. 3 darstellt;

F i g. 7 ist ein Querschnitt entlang Linie VII-VII nach F i g. 6.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin gleiche Bezugsnummern zur Bezeichnung gleicher Bauteile verwendet werden, die Erfindung weiter erläutert. Gemäß F i g. 1 besteht der zur Zeit bevorzugte Ofen, der allgemein mit der Bezugsnummer 10 bezeichnet ist, aus einer ersten allgemein zylindrischen Reaktionszone 12 mit einer größeren Länge, als ihr Durchmesser beträgt. Eine auch aus einem keramischen Material bestehen kann. Wie gezeigt, erstreckt sich das Auslaßende der Leitungen 26 und 26' in die Reaktionszone 12, und das Einlaßende der ersten Leitung ist mit einer Luftzuführung verbunden. Eine Flanschbuchse 30 mit einer an der Stromabwärtsfläche derselben befestigten Manschette 32 ist -zwischen den Abschnitten 26 und 26' der ersten Zuleitung angebracht.

Eine zweite Zuführleitung 34 (dampfförmiger Brennstoff) ist in Längsrichtung und vorzugsweise axial mit der Gaszuführleitung über mindestens einen Teil ihrer Länge angebracht, und das Auslaßende der Brennstoffzuführleitung 34 erstreckt sich über das

zweite allgemein zylindrische Reaktionszone 14 mit 60 Auslaßende der Gaszuführleitung, d. h. den Abschnitt

einem größeren Durchmesser, als ihre Länge beträgt, und einem größeren Durchmesser als der Durchmesser der ersten Reaktionszone 12 ist an ihrem stromaufwärts liegenden Ende mit dem stromabwärts liegenden Ende der ersten Reaktionszone in axialer Anordnung und offener Verbindung verbunden. Bei einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform ist mindestens· eine Brenngasröhre 16 tangential mit der zweiten Reak-26', hinaus und in die erste Reaktionszone 12. Wie hier gezeigt, erstreckt sich das Einlaßende der Brennstoffzuführleitung 34 durch eine Wand des Abschnittes 26 der Gaszuführleitung und durch eine Stopfbüchsenanordnung 36, die das Mittel zur gleitenden Bewegung der Brennstoffzuführleitung 34 darstellt, so daß die Stellung ihres Auslaßendes innerhalb der ersten Reaktionszone 12 geändert werden kann. Diese

Brennstoffzuführleitung 34 wird in ihrer Längsstellung innerhalb der Manschette 32 mittels eines lose schließenden Kragens 38 gehalten, der von der Innenwand der Manschette durch eine Mehrzahl von Stangen, wie gezeigt, oder durch andere geeignete Maßnahmen getragen wird.

Eine dritte Zuführleitung 40 (Kohlenwasserstoffausgangsmaterial) ist in Längsrichtung und vorzugsweise axial innerhalb der Brennstoffzuführleitung 34 angebracht, wobei sich deren Auslaßende über das Auslaßende der Brennstoffzuführleitung 34 hinaus erstreckt. Eine zweite Stopfbüchseneinrichtung 42 ist auf dem Einlaßendteil der Brennstoffzuführleitung 34 befestigt, und das Einlaßendteil dieser dritten Kohlen wasserstoffzuführleitung 40 erstreckt sich hindurch, so daß eine gleitende Bewegbarkeit der dritten Leitung gegeben ist, somit die Stellung von deren Auslaßende innerhalb der ersten Reaktionszone 12 und hinsichtlich des Auslaßendes der Brennstoffzuführleitung 34 geändert werden kann.

Das Auslaßende der Brennstoffzuführleitung 34 ist durch eine Abschlußeinrichtung 44 (s. Fi g. 3) geschlossen, die hier als Dichtungsring oder ringförmiges Bauteil gezeigt ist, das auf dem Ende der Brennstoffzuführleitung 34 und zwischen derselben und der äußeren Wand der dritten Leitung 40 angebracht ist. Es können auch andere geeignete Einrichtungen zum Abschließen des Auslasses oder des stromabwärts liegenden Endteils der Brennstoffzuführleitung 34 angewandt werden. Eine Mehrzahl von radial angebrachten öffnungen 46 ist umlaufend um das stromabwärts liegende Endteil der Brennstoffzuführleitung 34 in der Nachbarschaft des Verschlusses 44 angebracht. Eine Düsenvorrichtung 48 befindet sich auf dem Auslaßende der dritten Leitung 40, damit das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial oder der Reaktionsteilnehmer in den in Längsrichtung fließenden Luftstrom in der ersten Reaktionszone 12 gerichtet wird. Jede geeignete Düsenanordnung, die zur Einführung des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials in irgendeinem geeigneten Winkel entweder in gasförmigem, teilweise verdampftem oder in flüssigem Zustand geeignet ist, kann bei der praktischen Ausführung der Erfindung angewandt werden. Eine derartige geeignete Düse ist in den F i g. 1 und 2 der USA.-Patentschrift 2 809 098 dargestellt, üblicherweise liegt der Winkel der Einführung dieses Ausgangsmaterials in den Luftstrom im Bereich von 15 bis 75, vorzugsweise 20 bis 60°. Es liegt jedoch auch im Bereich der Erfindung, Sprühwinkel außerhalb dieser Bereiche anzuwenden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der die Zuführleitung 34 für den dampfförmigen Brennstoff und die Zuführleitung 40 für das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial in das stromaufwärts liegende Endteil der ersten Reaktionszone 12 zurückgezogen sind und bei der es gewünscht wird, eine vollständige Verbrennung des dampfförmigen Brennstoffes in der Reaktionszone 12 sicherzustellen, ist ein Mundstück 33 auf dem stromabwärts liegenden Ende der Manschette 32 vorhanden, um die Flamme festzulegen. Die bei dieser Ausführungsform der Erfindung angewandte Vorrichtung ist in F i g. 4 gezeigt.

Bei dem Betrieb einer gegenwärtig mehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein verbrennbares Gemisch aus einem Brennstoff und Luft in mindestens einen der tangentialen Brenngasröhren 16 und 16' eingeführt, die tangential mit der Reaktionszone 14 in Verbindung stehen. Der zur Bildung dieses brennbaren Gemisches verwendete Brennstoff kann aus irgendeinem geeigneten sowohl flüssigen, festen als auch gasförmigen Brennstoff bestehen. Ganz allgemein gesprochen, wird ein gasförmiger Brennstoff, beispielsweise Erdgas oder Naturgas, bevorzugt. Flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoffe stellen einen weiteren, sehr bevorzugten Brennstoff dar. Irgendeine geeignete Einrichtung kann zur Einführung dieses verbrennbaren Gemisches in die Brenngasröhren 16 und 16' verwendet werden, beispielsweise die in der USA.-Patentschrift 2 780 529 gezeigte. Die Verbrennung dieses brennbaren Gemisches wird in den Brenngasröhren 16 und/oder 16' eingeleitet und praktisch beendet. Irgendein Teil des Gemisches, welches in den Brenngasröhren nicht verbrannt ist, wird entlang des Umfangs der zweiten Reaktionszone 14 verbrannt. Bei fortgesetzter Eindüsung des verbrennbaren Gemisches in die Brenngasröhren 16 und/oder 16' tritt das erhaltene Verbrennungsgemisch (Flamme und Verbrennungsprodukte) hieraus in die zweite Reaktionszone 14 ein und beschreibt einen spiralförmigen Weg um diese herum zur Richtung der Achse derselben. Die Gase aus dieser Reaktionszone treten in die dritte Zone 18 ein.

Ein Luftstrom wird über die Gaszuführleitung 26 und 26' in die erste Reaktionszone 12 eingeführt und fließt darin in Längsrichtung. Ein Strom eines dampfförmigen Brennstoffes, beispielsweise Erdgas oder ein verdampfter, normalerweise flüssiger Brennstoff, wird durch den Ringraum 35 (s. F i g. 3) zwischen der Brennstoffzuführleitung 34 und der Kohlenwasserstoffzuführleitung 40 durchgeführt und strömt hieraus praktisch radial durch die öffnungen 46 zur Vermischung mit dem längströmenden Luftstrom in der ersten Reaktionszone 12. Dieser dampfförmige Brennstoff kann aus irgendeiner Herkunft herstammen. Wie angegeben werden normalerweise gasförmige Kohlenwasserstoffe bevorzugt. Ein anderes bequemes und wirtschaftliches Brenngas besteht in dem Abgas aus der Rußgewinnungseinrichtung. Dieses Abgas hat einen hohen Wasserstoffgehalt. Gewünschtenfalls kann dieses Abgas zur Erhöhung seines Brennwertes (Btu-Gehaltes) angereichert werden, indem es durch einen Leichtölwäscher, wie in der USA.-Patentschrift 2 781246 beschrieben, geführt wird. Ein Teil des Leichtöls verdampft und reichert das Gas an. Dieses Abgas und das angereicherte Abgas kann auch als Brennstoff in den Brenngasröhren 16 und 16' verwendet werden.

Das als Re'aktionsteilnehmer verwendete Kohlenwasserstofföl wird von einer nicht gezeigten Zuleitung üblicherweise durch eine ebenfalls nicht gezeigte Vorerhitzeinrichtung geführt und geht dann durch die Ausgangsmaterialzuführleitung 40 und Düse 48 und wird mit einem geeigneten Winkel in das Gemisch aus dampfförmigem Brennstoff und Luft in der ersten Reaktionszone 12 eingeführt. Das erhaltene Gemisch wird dann axial durch die zweite Reaktionszone 14 geführt und tritt in die dritte Reaktionszone 18 ein, wobei es durch die heißen Verbrennungsgase aus der zweiten Reaktionszone 14 umgeben wird. Die Bildung des Rußproduktes wird in der Zone 18 beendet, und hieraus geht der Ruß, suspendiert in den Verbrennungsgasen, zu einer Rußgewinnungsanlage (nicht gezeigt). Bevor jedoch das Reaktionsgemisch (Rauch) die Zone 18 verläßt, wird es rasch auf eine solche

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Temperatur abgekühlt,· unterhalb der keine Rußbil- 50 und 50' gebildet gezeigt ist. Wie zu sehen, öffnet sich dung stattfindet. Diese Abkühlung wird in bekannter das Auslaßende der äußeren Leitung 50 und 50' Weise mittels Wasser ausgeführt, welches über Lei- in die Röhre 16 oder 16', und das Einlaßende der tungen 15 oder 17 eingeführt wird, die hier nur skiz- äußeren Leitung ist mit einer Luftzuführung verbunziert angedeutet sind, die sich jedoch in das Innere 5 den. Am Stromabwärtsende des Abschnitts 50' und der Zone 18 in bekannter Weise erstrecken. innerhalb der Röhre 16 befindet sich eine Schutz-

Beieiner weiteren bevorzugten Ausführungsform der muffe 52, die gemäß der Zeichnung aus Metall geErfindung ist der Betrieb praktisch der gleiche, wie fertigt ist, die jedoch in vielen Fällen vorzugsweise er in den vorstehenden Absätzen geschildert wurde, aus einem keramischen Material gefertigt sein kann, mit der Ausnahme, daß die Einführung des dampf- io Eine Flanschbuchse 54 mit einer an deren Stromförmigen Brennstoffes durch die Leitung 34 entfällt. abwärtsfläche befestigten Muffe 56 ist zwischen den Bei sämtlichen vorstehend geschilderten Ausfüh- Abschnitten 50 und 50' der äußeren Leitung angerungsformen der Erfindung kann gewünschtenfalls bracht. Ein Mundstück 58 ist auf dem stromabwärts die in. Längsrichtung eingeführte Luft und/oder die liegenden Ende der Muffe 56 ausgebildet, tangential eingeführte Luft vorerhitzt werden. 15 Eine Kohlenwasserstoffbrennstoffleitung 60 ist längs

Die vorstehend geschilderten Ausführungsformen innerhalb der äußeren Leitung über mindestens einen der Erfindung, bei denen ein Strom eines Gases, Teil von deren Länge angebracht, und das Auslaßende das Luft enthalt, beispielsweise Luft oder Gase, die der Brennstoffleitung 60 erstreckt sich über das Aussich aus der Verbrennung eines verbrennbaren Ge- laßende der äußeren Leitung, d. h. Abschnitt 50', misches eines Brennstoffs und Luft unter Verwendung 20 hinaus in die Brenngasröhre 16. Wie hier gezeigt, eines Überschusses von Luft ergeben, tangential in erstreckt sich das Einlaßende der Brennstoffleitung die zweite Reaktionszone über die tangentialen Brenn- 60 durch eine Wand des Abschnittes 50 der äußeren gasröhren 16 und/oder 16' eingeführt wird, stellen Leitung und durch eine Stopfbuchsenanordnung 62, ^ die zur Zeit bevorzugten Ausführungsformen der die das Mittel für eine gleitende Bewegbarkeit der Erfindung dar. Jedoch ist die Erfindung hierauf nicht 25 Brennstoffleitung 60 darstellt, wodurch somit die Stelbeschränkt. Es liegt im Bereich der Erfindung, dieses lung ihres Auslaßendes innerhalb der Röhre 16 und lufthaltige Gas in die zweite Reaktionszone 14 in der Zone 14 geändert werden kann. Verschiedene Stelanderer Weise als tangential einzuführen. Einrich- lungen des Endes der Brennstoffleitung 60 sind in tungen, um dies zu erreichen, sind schematisch in punktierten Linien angedeutet. Das Auslaßende oder den F i g. 1 und 2 gezeigt. Beispielsweise kann dieser 30 stromabwärts liegende Ende der Brennstoffleitung 60 lufthaltige Strom peripher über eine Leitung 19 und/ ist mit einer Mehrzahl von radialen öffnungen 64 oder 19' und/oder über eine Leitung 21 und/oder ausgestattet. Es kann auch irgendeine andere Brenn-21' eingeführt werden, so daß er um den inneren Stoffverteilungseinrichtung am Auslaßende der Lei-Umfang der zweiten Reaktionszone 14 herum strömt tung 60 angewandt werden. Diese Brennstoffleitung 60 und dann in die dritte Reaktionszone 18 eintritt, 35 wird innerhalb der Muffe 56 mittels eines lose sitzenwobei er vorzugsweise das axial durch die zweite den Kragens 66 gehalten, welcher auf der inneren Reaktionszone 14 aus der ersten Reaktionszone 12 Wand der Muffe 56 durch eine Mehrzahl von Stangen geführte Gemisch umgibt. Gewünschtenfalls können oder andere geeignete Maßnahmen abgestützt ist. die Kanten der Zone 14 abgerundet sein, um diese Bei der praktischen Ausführung der Erfindung kann, periphere Strömung zu erleichtern. Es liegt auch im 4° falls zwei Brenngasröhren 16 und 16' vorgesehen Bereich der Erfindung, diesen lufthaltigen Strom in sind, die Stellung der Auslaßenden der Brennstoffdie Zone 14 radial über Leitungen 25 und/oder 25' leitungen 60 in diesen Röhren gleich oder untereinzuführen. Diese Leitungen 19 und 19', 21 und 21' schiedlich sein.

sowie 25 und 25' können aus irgendwelchen geeigneten Beim Betrieb einer gegenwärtig bevorzugteren Aus-' Λ

Leitungseinrichtungen zur Einführung dieses luft- 45 führungsform der Erfindung wird ein Luftstrom in ~ haltigen Stromes in die Zone 14 in der beschriebenen mindestens eine der tangentialen Brenngasröhren 16 Weise bestehen, beispielsweise eine röhrenartige Ver- und 16', die tangential mit der zweiten Reaktionsbrennungszone ähnlich den Brenngasröhren 16 und zone 14 verbunden sind, eingeleitet. Ein Brennstoff-16'. strom wird über Leitung 60 geliefert und in Ver-

In F i g. 5 ist im einzelnen eine zur Zeit bevor- 50 mischung mit diesem Luft zur Bildung eines verbrennzugte Form einer Brennstoff- und Lufteinlaßanord- baren Gemisches entweder in die Brenngasröhren 16 nung gemäß der Erfindung dargestellt. Selbstver- und 16' oder in die zweite Zone 14 eingeführt, was ständlich kann, obwohl dieser Ofen in der Darstellung von der Stellung des Auslasses der Leitung 60 abmit zwei tangentialen Brenngasröhren 16 und 16' hängig ist. Der zur Bildung dieses brennbaren Geausgestattet ist, im Rahmen der Erfindung der Ofen 55 misches verwendete Brennstoff kann aus irgendeinem nur mit einer derartigen tangentialen Röhre oder meh- geeigneten flüssigen, festen oder gasförmigen Brennreren ausgestattet sein. Diese tangentialen Brenn- stoff bestehen. Allgemein wird ein gasförmiger Brenngasröhren 16 und 16' sind einander gegenüberstehend stoff, beispielsweise Erdgas, bevorzugt. Weitere beangebracht, und jede ist tangential mit der zweiten vorzugte Brennstoffe sind die flüssigen Kohlenwasser-Reaktionszone 14 an gegenüberstehenden Flächen 60 Stoffbrennstoffe. Irgendein Teil dieses Gemisches, am Umfang derselben verbunden. Wie vorstehend welches in den Brenngasröhren nicht verbrannt ist, ausgeführt, befindet sich der Auslaß der Röhren am wird entlang des Umfanges der zweiten Reaktions-Ende der kurzen Seiten derselben, beispielsweise 17 zone 14 verbrannt. Das erhaltene Verbrennungsge- und 17'. Innerhalb jeder Brenngasröhre 16 und 16' misch (Flamme und Verbrennungsprodukte) bebefindet sich eine Luft- und Kohlenwasserstoffbrenn- 65 schreibt um die zweite Reaktionszone 14 herum einen Stoffeinlaßanordnung gemäß der Erfindung. Wie hier spiralförmigen Weg in Richtung zur Achse derselben, gezeigt, besteht die Anordnung aus einem Lufteinlaß Die Gase aus der zweiten Reaktionszone 14 treten oder einer äußeren Leitung, die aus zwei Abschnitten in die dritte Zone 18 ein.

Bei der in den F i g. 6 und 7 gezeigten modifizierten Vorrichtung ist eine Aufpralleinrichtung stromabwärts von einer Düse 48 und in enger Nachbarschaft zum Auslaß dieser Düse gezeigt. Wie dargestellt, besteht diese Aufpralleinrichtung aus einem Sieb oder Gitter 70, welches im Abstand von dem Auslaß, der Düse und im Freigabeweg der Düse 48 auf der Düse 48 mittels einer Mehrzahl von Stangen oder Stäben 72 befestigt ist. Dieses Gitter dient als Aufschlagscheibe für das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial und fördert die Zerstäubung und/oder Dispersion des Ausgangsmaterials in den in Längsrichtung strömenden Strom des freien Sauerstoff enthaltenden Gases.

Der Durchmesser des Gitters 70 und der Abstand, in dem es sich stromabwärts vom Auslaß der Düse 48 befindet, hängt zu einem großen Ausmaß von dem Durchmesser der ersten Reaktionszone 12 und dem Sprühwinkel der Düse 48 ab. Zum Beispiel wird es bei einem Reaktionsgefäß, wo die erste Reaktionszone einen Durchmesser von 31 cm hat und die Sprühdüse einen Sprühwinkel von 30° aufweist, bevorzugt, daß das Sieb 70 einen Durchmesser von etwa 2,8 bis 4,3 cm hat und stromabwärts vom Auslaß der Düse 48 in einem Abstand im Bereich von etwa 3,8 bis 6,4 cm angebracht ist. Es ist günstig, wenn die Fläche des Siebs 70 praktisch vollständig mit dem Kohlenwasserstoffausgangsmaterial bedeckt wird, so daß es vor der Wärme in der Reaktionszone 12 geschützt ist. Das Sieb 70 kann ein Sieb mit irgendeiner geeigneten Maschenzahl sein, beispielsweise etwa ein Sieb mit sieben Maschen je Zentimeter, 25 Gauge, rostfreier Stahl.

Bis jetzt ist noch nicht sicher festgestellt, ob Ruß tatsächlich bereits in der ersten Reaktionszone 12 gebildet wird oder nicht. Es wird jedoch, obwohl die Erfindung nicht durch irgendwelche Theorien hinsichtlich des Reaktionsmechanismus beschränkt werden soll,, angenommen, daß die Bildung des Rußproduktes dort zumindest eingeleitet wird, d. h. daß die erste Stufe oder die ersten Stufen zur Bildung des Rußes in der ersten Zone erfolgen, daß die Bildung des Rußproduktes wahrscheinlich zumindest in der zweiten Reaktionszone 14 weiter fortschreitet und wahrscheinlich in der dritten Zone 18 beendet wird. Somit wird durch das Gesamtverfahren das Rußprodukt durch pyrolytische Zersetzung und/oder teilweise Verbrennung des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials unter Rußbildungsbedingungen in der ersten, zweiten und dritten Zone gebildet.

Die in den Beispielen angegebenen Versuchsansätze wurden in einem Rußofen von technischer Größe oder in einem Reaktionsgefäß unter Anwendung der wesentlichen Merkmale des in F i g. 1 gezeigten Reaktionsgefäßes ausgeführt. Bei dem angewandten Reaktionsgefäß hatte die erste Reaktionszone 12 einen Durchmesser von 31 cm und eine Länge von 1,14 m. Die zweite Reaktionszone 14 hatte einen Durchmesser von 94 cm und eine Länge von 31 cm. Die Brenngasröhren 16 und 16' hatten einen Durchmesser von 31 cm und waren etwa 61 cm entlang ihrer kurzen Seite lang. Die dritte Reaktionszone 18 hatte einen Durchmesser von 31 cm. Der Auslaß der Efüse 48 lag etwa 8,3 cm stromabwärts von den öffnungen 46.

Bei denjenigen Beispielen, bei denen ein Vergleichsversuch durchgeführt wurde, wurde der Vergleichsansatz in einem Ofen entsprechend den wesentlichen Merkmalen des in F i g. 2 der USA.-Patentschrift 2 564 700 dargestellten Ofens durchgeführt. Bei dem zu diesen Vergleichsversuchen angewandten Ofen hatte die Reaktionszone 18 einen Durchmesser von 31 cm, die Reaktionszone 14 einen Durchmesser von 94 cm und eine Länge von 31cm, während keine erste Reaktionszone 12 vorhanden war. Bei diesem üblichen, zu den Vergleichsversuchen angewandten Ofen wurde das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial in üblicher Weise an einem Punkt eingeleitet, der mit dem Eintritt in die Reaktionszone 14 zusammenfällt oder praktisch zusammenfällt.

Es wurden zwei Arten von Kohlenwasserstoffausgangsmaterialien bei der Durchführung der Versuchsansätze in den Beispielen verwendet. Beide Ausgangsmaterialien bestanden aus handelsüblichen Ausgangsmaterialien. Typische Eigenschaften der beiden Ausgangsmaterialien sind in der nachfolgenden Tabelle I aufgeführt. Das Ausgangsmaterial A bestand aus einem üblichen technischen aromatischen Konzentratmaterial, das durch Extraktion von Cycle-Ölen, die bei der katalytischen Crackung von Gasöl erhalten wurden, mit flüssigem Schwefeldioxyd hergestellt worden waren. Es wurden drei unterschiedliche Proben des Öls A verwendet; sämtliche hatten einen BMCI-Wert von 91. Für alle praktischen Zwecke, soweit die Herstellung von Ruß in Frage kommt, waren diese drei öle praktisch identisch. Das Ausgangsmaterial B bestand aus einem üblichen technischen aromatischen Konzentrat, welches bei einem üblichen Erdölraffinierarbeitsgang erhalten worden war. Acht Massen dieser ölart wurden verwendet; sämtliche hatten einen BMCI-Wert im Bereich von 114 bis 117. Für alle praktischen Zwecke hinsichtlich der Herstellung von Ruß waren diese acht öle praktisch identisch.

Tabelle I
ölausgangsmaterialien

Art

Gewicht, ⁰API

ASTM-Vakuumdestillation
⁰C bei 760 mm Hg

% Kondensat: 2

5

10

20

30

40

50

60

70

80

90

95

BMCI*)

Kohlenstoff, Gewichtsprozent

Wasserstoff, Gewichtsprozent

11,4

282
296
308
319
329
337
347
355
366
379
398
418

91
89,0
9,3

1,6

354
366
380
394
406
418
431
449
469
495
540
577

115
90,1
8,5

*) Bureau of Mines Correlation Index.

Beispiel 1

Eine Reihe von Versuchen wurde unter Verwendung eines aromatischen Konzentratöls vom Typ A als Ausgangsmaterial durchgeführt. In dieser Versuchsreihe ist der Einfluß der Änderung der Stellung des Einführungsproduktes des Ausgangsmaterials in die erste Reaktionszone 12 untersucht. Die Arbeitsbedingungen, Ausbeuten an Ruß und die Untersuchungen der Rußprodukte sind in der nachfolgenden Tabelle II zusammengefaßt. Die Ansätze 2 bis 6 wurden entsprechend der Erfindung durchgeführt, wobei der Abstand zwischen der ölausgangsmaterialaustrittsdüse 48 und dem Eintritt in die zweite Reaktionszone 14 zunehmend erhöht wurde. Der Versuch 1 stellt einen Vergleichsversuch dar, der in einem üblichen Reaktionsgefäß, wie es vorstehend beschrieben wurde, ausgeführt wurde. Aus Tabelle II ist ersichtlich, daß bei Erhöhung dieses Abstandes die ölabsorption oder die Struktureigenschaften des Gasrußproduktes ebenfalls erhöht wurden.

Proben der Rußprodukte nach den Versuchen 1 und 5 wurden mit Naturkautschuk zur Herstellung einer Anzahl von Kautschukmassen kompoundiert. Der zur Herstellung der Kautschukmassen angewandte Kompoundieransatz war folgender:

Gewichtsteile

Naturkautschuk 100

Ruß 50

Zinkoxyd 5

Benzothiazyldisulfid 0,6

Schwefel 2,5

Stearinsäure 3,0

Diese Kautschukmassen wurden jeweils zu einem fertigen Kautschuk durch Härtung bei 145° C während 30 Minuten vulkanisiert. Die erhaltenen Vulkanisate wurden gemäß Standardkautschukuntersuchungsverfahren untersucht. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der nachfolgenden Tabelle II enthalten. Aus dieser Tabelle II ergibt sich, daß der Wert für den 300-%-Modul bei dem den Ruß aus Versuch 5 enthaltenden Kautschuk 25 kg/cm² höher war als der Wert für den den Ruß aus Vergleichsversuch 1 enthaltenden Kautschuk, so daß der Anstieg der Struktureigenschaften, die sich durch den Anstieg der Ölabsorptionswerte ergeben, belegt ist.

Beispiel2

Eine Versuchsreihe wurde unter Verwendung eines aromatischen Konzentratöls vom Typ B als Ausgangsmaterial durchgeführt. In dieser Versuchsreihe wurde der Einfluß der Steigerung der Menge der axial in die erste Reaktionszone 12 eingeführten Luft untersucht, d.h. der Prozentsatz der axial eingeführten Luft, bezogen auf die gesamte in den Reaktor eingeführte Luft. Die Versuche 2 bis 5 wurden gemäß der Erfindung durchgeführt. Es ist zu erwähnen, daß bei diesen Versuchen die Stellung der Ausgangsmaterialaustrittsdüse 48 konstant bei 19 cm stromaufwärts vom Eintritt zur zweiten Reaktionszone 14 gehalten wurde. Versuch 1 war ein Vergleichsversuch, der in einem üblichen Reaktor, wie er vorstehend beschrieben wurde, ausgeführt wurde.

Die Arbeitsbedingungen, Ausbeuten an Ruß und die Versuche mit den Rußprodukten sind in Tabelle III zusammengefaßt. Aus Tabelle III ergibt es sich, daß bei Erhöhung des Prozentsatzes der axial eingeführten Luft die ölabsorption oder die Struktureigenschaften des Rußproduktes ebenfalls erhöht wurden.

Beispiel 3

Eine weitere Versuchsreihe wurde unter Verwendung eines aromatischen Konzentratöls vom Typ B als Kohlenwasserstoffausgangsmaterial durchgeführt. Diese Versuchsreihe war ähnlich den Versuchen nach Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß ein niedrigeres Verhältnis von Luft zu öl angewandt wurde. Diese Versuchsreihe zeigt auch den Einfluß der Steigerung der prozentuellen Menge der axial eingeführten Luft, während die Stellung der ölausgangsmaterialzuführdüse konstant gehalten wurde. Arbeitsbedingungen, Ausbeute an Ruß und Versuche mit dem Rußprodukt sind in der nachfolgenden Tabelle IV zusammengefaßt. Versuch 1 war ein Vergleichsversuch in einem üblichen Reaktor, wie er vorstehend beschrieben wurde. Aus Tabelle IV ergibt es sich, daß bei den erfindungsgemäß ausgeführten Versuchen 2 bis 4 die ölabsorptionswerte oder Struktureigenschaften des Rußproduktes anstiegen, wenn der Prozentsatz an axial eingeführter Luft erhöht wurde.

Beispiel 4

Eine weitere Versuchsreihe wurde unter Verwendung eines aromatischen Konzentratöls vom Typ B als Ausgangsmaterial durchgeführt. In dieser Versuchsreihe ist der Einfluß der Steigerung der prozentuellen Menge an axial eingeführter Luft (% der gesamten Luft) in die erste Reaktionszone gezeigt, wenn kein dampfförmiger Kohlenwasserstoffbrennstoff, beispielsweise Gas, axial in die erste Reaktionszone 12 eingeführt wird. Betriebsbedingungen, Ausbeuten an Ruß und Versuche mit dem Rußprodukt sind in Tabelle V zusammengefaßt. Versuch 1 war ein Vergleichsversuch, der in einem üblichen, vorstehend beschriebenen Reaktor ausgeführt wurde. Aus Tabelle V ergibt es sich, daß bei den erfindungsgemäß durchgeführten Versuchen 2 bis 4 sich bei einer Steigerung der prozentuellen Menge an axial eingeführter Luft die ölabsorptionswerte oder Struktureigenschaften der Rußprodukte ebenfalls erhöhen.

Proben der Rußprodukte aus den Versuchen 2 und 4 wurden mit einem Synthese-Kautschuk auf Styrol-Butadien-Basis, warm polymerisiert mit etwa 23,5% Styrolgehalt, zur Herstellung einer Reihe von VuI-kanisaten verwendet. Der zur Herstellung der Vulkanisate angewandte Kompoundieransatz war folgender:

Gewichtsteile

Styrol-Butadien-Kautschuk, warm

polymerisiert mit etwa 23,5%

Styrolgehalt 100

Ruß 40

Zinkoxyd 3

Kautschukweichmacher auf Basis

von Steinkohlenteer 6

Schwefel 2,5

N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfon-

amid 0,8

Diese Kautschukmassen wurden jeweils zu einem fertigen Kautschuk durch Härten bei 153⁰C während 45 Minuten vulkanisiert. Die erhaltenen VuI-kanisate wurden gemäß Standardkautschukuntersuchungsverfahren untersucht. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der nachfolgenden Tabelle V aufgeführt. Die Versuche 2 und 4 in der Tabelle V erge-

ben, daß der 300-%-Modulwert des Vulkanisates aus Versuch 4 um 8 kg/cm² höher lag als der Wert des Vulkanisates aus Versuch 2, wodurch der Anstieg der Struktureigenschaften belegt wird, der sich durch den Anstieg der ölabsorptionswerte zu erkennen gibt.

Beispiel 5

Eine weitere Versuchsreihe wurde durchgeführt unter Verwendung eines aromatischen Konzentratöls vom Typ A als Kohlenwasserstoffausgangsmaterial. In dieser Versuchsreihe ist der Einfluß der Erhöhung der Menge des axial eingeführten dampfförmigen Kohlenwasserstoffbrennstoffes, beispielsweise Gas, in die erste Reaktionszone 12 gezeigt. Arbeitsbedingungen, Ausbeuten an Ruß und Versuche mit dem Rußprodukt sind in der nachfolgenden Tabelle VI zusammengefaßt. Aus Tabelle VI ergibt es sich, daß bei den Versuchen 1 bis 4 die Ausbeute an Rußprodukt anstieg, wenn die Menge an Kohlenwasserstoffbrennstoff, der axial in die erste Reaktionszone 12 eingeführt wurde, anstieg.

B ei sp i e 1 6 .

Eine weitere Versuchsreihe wurde unter Verwendung eines aromatischen Konzentratöls vom Typ A als Kohlenwasserstoffausgangsmaterial durchgeführt. Diese Versuchsreihe zeigt, daß es günstig ist, wenn das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial in den längsfließenden Luftstrom in der ersten Reaktionszone 12 gemischt wird. Arbeitsbedingungen, Ausbeuten an Ruß und Versuche mit den Rußprodukten sind in der nachfolgenden Tabelle VII aufgeführt. Aus Tabelle VII ergibt es sich, daß bei Versuch 2, bei dem die Sprühdüse 48 weggelassen war und das im wesentlichen verdampfte Kohlenwasserstoffausgangsmaterial durch ein offenendiges Rohr eingeleitet wurde, sich ebenso wie bei dem Kontrollversuch 1, der in einem üblichen, vorstehend beschriebenen Reaktor ausgeführt wurde, kein Anstieg der ölabsorptionswerte oder der Struktureigenschaften des Rußproduktes auftrat. Hingegen wurden bei den Versuchen 3 und 4, bei denen Kohlenwasserstoffausgangsmaterial in den längsfließenden Strom der Luft in der ersten Reaktionszone 12 bei Sprühwinkeln von 30 bzw. 45° eingesprüht wurde, ein signifikanter Anstieg der ölabsorptionswerte oder Struktureigenschaften des Rußproduktes erhalten.

Beispiel 7

Eine bisweilen auftretende Schwierigkeit, wenn Ofenruße mit gesteigerten Struktureigenschaften zu Kautschuk kompoundiert werden, besteht im Problem der vorzeitigen Härtung oder des Anbrennens. Es wurde eine Anzahl von Versuchen unternommen, um zu zeigen, wie dieses Problem überwunden werden kann, falls das Problem überhaupt auftritt, falls Ruß gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Das Ausgangsmaterial bestand aus einem öl vom Typ B. Arbeitsbedingungen, Ausbeute an Rußprodukt und Versuche mit den Rußprodukten sind in der nachfolgenden Tabelle VIII aufgeführt. Aus dieser Tabelle VIII ergibt es sich, daß die Versuche 1 und 2 unter praktisch identischen Bedingungen mit der Ausnahme ausgeführt wurden, daß bei Versuch 2 das Rußprodukt in der dritten Reaktionszone 18 während eines längeren Zeitraumes belassen wurde, wodurch sich ein nachbehandeltes Rußprodukt mit einem Photelometerwert von 100 ergab.

Proben der Rußprodukte aus den Versuchen 1 und 2 wurden mit einem Naturkautschuk unter Anwendung des gleichen Kompoundieransatzes und der gleichen Härtungszeiten wie im Beispiel 1 kompoundiert. Proben dieser Rußprodukte aus den Versuchen 1 und 2 wurden auch mit einem Styrol-Butadien-Kautschuk unter Anwendung des gleichen Kompoundieransatzes und der gleichen Härtungszeiten wie im Beispiel 4 kompoundiert. Diese Vulkanisate wurden gemäß Standardkautschukuntersuchungsverfahren untersucht.

Wie sich weiterhin aus Tabelle VIII beim Vergleich der Versengungszeiten der kompoundierten Kautschukprodukte ergibt, zeigt der mit dem Rußprodukt aus Versuch 2 kompoundierte Kautschuk eine verlängerte Anbrennzeit.

Tabelle II

1*)

Versuchsnummer	3
2	A
A	91
91	640
640	288
288	20
15	8,4
8,4	2120
2120	2120
2120	50
50	85
85	141
141	6,63
6,63	209512/287

ölausgangsmaterial

Bezeichnung

BMCI

Geschwindigkeit, 1/Std

Vorerhitzung, ⁰C

Düsenstellung, cm^a)

Sprühdruck, kg/cm²

Luft- und Geschwindigkeiten

Axial eingeführte Luft, m³/Std

Tangential eingeführte Luft, m³/Std

Axial eingeführte Luft, % der Gesamtluft

Axial eingeführtes Gas, m³/Std

Tangential eingeführtes Gas, m³/Std

Gesamtluft-Öl-Verhältnis, m³/l

91

940

288

113^b)
7090
1,6
0

474
7,63

*) Vergleichsversuch in einem üblichen Reaktionsgefäß.

) Gemessen vom stromaufwärts liegenden Eintritt zur zweiten Reaktionszone 14. ^b) Luftmantel.

Fortsetzung 18

Versuchsnummer

Rußprodukt

Ausbeute, kg/1

Photelometer

N^Oberflächenbereich, m²/g

ölabsorption, cm³/g

Untersuchung des Rußes in Naturkautschuk ,

300% Modul, kg/cm²

Zugfestigkeit, kg/cm²

Dehnung, %

*) Vergleichsversuch in einem üblichen Reaktionsgefäß.

126,0 1,38

158 239 430 0,389 91

106,8 1,55

(Fortsetzung) 0,342 92

110,0 1,69

Versuchsnummer	6
5	A
A	91
91	640
640	288
288	48
31	8,4
3,7	2120
2120	2120
2120	50
50	85
85	141
141	6,63
6,63	0,328
0,341	93
96	126,1
117,5	1,85
1,78
182
186
320

ölausgangsmaterial

Bezeichnung

BMCI

Geschwindigkeit, 1/Std

Vorerhitzung, ⁰C

Düsenstellung, cm^a)

Sprühdruck, kg/cm²

Luft- und Gasgeschwindigkeiten

Axial eingeführte Luft, m³/Std

Tangential eingeführte Luft, m³/Std

Axial eingeführte Luft, % der Gesamtluft

Axial eingeführtes Gas, m³/Std

Tangential eingeführtes Gas, m³/Std

Gesamtluft-Öl-Verhältnis, m³/l

Rußprodukt

Ausbeute, kg/1

Photelometer

N₂-Oberflächenbereich, m²/g

ölabsorption, cm³/g

A 91 640 288

2120

141

110,6 1,74

Untersuchung des Rußes in Naturkautschuk

300% Modul, kg/cm²

Zugfestigkeit, kg/cm²

Dehnung, %

°) Gemessen vom stromaufwärts liegenden Eintritt zur zweiten Reaktionszone

Tabelle III

1*) Versuchsnummer
3

ölausgangsmaterial

Bezeichnung

BMCI

115

114

*) Vergleichsversuch in einem üblichen Reaktionsgefäß.

Fortsetzung 20

ι*) Versuchsnummer 3

ölausgangsmaterial

Geschwindigkeit, 1/Std.

Vorerhitzung, ⁰C

Düsenstellung, cm^a) ...
Sprühdruck, kg/cm² ...

Luft- und Gasgeschwindigkeiten

Axial eingeführte Luft, m³/Std

Tangential eingeführte Luft, m³/Std. Axial eingeführte Luft,
% der Gesamtluft

Axial eingeführtes Gas, m³/Std

Tangential eingeführtes Gas, m³/Std. Gesamtluft-Öl-Verhältnis, m³/l

Rußprodukt

Ausbeute, kg/1

Photelometer

N₂-Oberflächenbereich, m²/g ölabsorption, cm³/g

915 207

9,3

4,0^b) 7090

1,6 0

462 7,84

0,453 89

125,9 1,4

838

204

19

850 5670 '

13,0 45

377 7,76

0,450 85

112,1 1,47 840 204 19

992 5530

15,2 54 368 7,74

0,412 92

116,0 1,50

838

202

19

1270 5240

19,5 68 348 7,76

0,436 92 119,0

1,54

*) Vergleichsversuch in einem üblichen Reaktionsgefäß.

*) Gemessen vom stromaufwärts liegenden Eintritt zur zweiten Reaktionszone

^b) Luftmantel.

Tabelle IV

840

204

19

1415 5100

21,7 . 340 7,74

0,445 92

115,6 1,58

Versuchsnummer

ölausgangsmaterial

Bezeichnung

BMCI

Geschwindigkeit, 1/Std

Vorerhitzung, ⁰C

Düsenstellung, cm^a)

Sprühdruck, kg/cm²

Luft- und Gasgeschwindigkeiten

Axial eingeführte Luft, m³/Std

Tangential eingeführte Luft, m³/Std

Axial eingeführte Luft, % der Gesamtluft

Axial eingeführtes Gas, m³/Std

Tangential eingeführtes Gas, m³/Std

Gesamtluft-Öl-Verhältnis, m³/l

Rußprodukt

Ausbeute, kg/1

Photelometer

N₂-Oberflächenbereich, m²/g

ölabsorption, cm³/g

116

1220

210

1,9 11,6

4^b) 6400 1,7 0

428 5,34

0,55 98 87,3

1,44

117 1130 213

11,3

1270 5240 19,6 68 348 5,80

0,515 100 90,7 1,47

117

1110

213

19

11,3

1550 4950 23,8 82 331 5,89

0,495 100 92,2 1,53

117

1120

213

19

11,3

1840 4670 28,3 99 312 5,83

0,485 100 91,2 1,58

*) Vergleichsversuch in einem üblichen Reaktionsgefäß.

^a) Gemessen vom stromaufwärts liegenden Eintritt zur zweiten Reaktionszone

^b) Luftmantel.

Tabelle V

22

	Versuchsnummer	3	4
1*)	2	B	B
B	B	116	116
115	116	974	970
912	634	288	288
288	288	25	41
2	25	11	11
11	11	1415	- 2120
113^b)	709	5670	4960
7090	3540	20,0	30,0
1,6	16,7	0	0
0	0	377	332
473	234	7,26	7,30
7,85	6,71	0,415	0,375
0,445	0,460	84	94
90	90	116,7	134,3
123,3	112,0	1,60	1,69
1,46	1,52		120
	113		229
	229		450
	450

ölausgangsmaterial

Bezeichnung

BMCI

Geschwindigkeit, 1/Std

Vorerhitzung, ⁰C

Düsenstellung, cm^a)

Sprühdruck, kg/cm²

Luft- und Gasgeschwindigkeiten

Axial eingeführte Luft, m³/Std

Tangential eingeführte Luft, m³/Std

Axial eingeführte Luft, % der Gesamtluft

Axial eingeführtes Gas, m³/Std

Tangential eingeführtes Gas, m³/Std

Gesamtluft-Öl-Verhältnis, m³/l

Rußprodukt

Ausbeute, kg/1

Photelometer

N₂-Oberflächenbereich, m²/g

ölabsorption, cm³/g

Untersuchung des Rußes im Naturkautschuk

300% Modul, kg/cm²

Zugfestigkeit, kg/cm²

Dehnung, %

*) Vergleichsversuch in einem üblichen Reaktionsgefäß.

) Gemessen vom stromaufwärts liegenden Eintritt zur zweiten Reaktionszone ^b) Luftmantel.

Tabelle VI

1*) Versuchsnummer 3

ölausgangsmaterial

Bezeichnung

BMCI

Geschwindigkeit, 1/Std.

Vorerhitzung, °C

Düsenstellung; cm^a)
Sprühdruck, kg/cm² ...

Luft- und Gasgeschwindigkeiten

Axial eingeführte Luft, m³/Std

Tangential eingeführte Luft, m³/Std. Axial eingeführte Luft,

% der Gesamtluft

Axial eingeführtes Gas, m³/Std

Tangential eingeführtes Gas, m³-Std. Gesamtluft-Öl-Verhältnis, m³/]

Rußprodukt

Ausbeute, kg/1

Photelometer

N₂-Oberflächenbereich, m²/g

ölabsorption, cm³/g

A 91 580 288

25 3,5

1415 2830

33,3 0

189 7,35

0,225 93

137,5 '1,52

A 91 580 288

25 3,5

1415 2830

33,3 28 189

7,35

0,272 91

127,5 1,55 A 91 580 288 25 3,5

1415 2830

33,3 57 189 7,35

0,314 90

121,8 1,60

A 91

542

288 25 .2,8

1415 2830

33,3 85 189 7,35

0,334 91

116,1 1,56

A 91 584 288 25 3,5

2120 2120

50,0 85 141

7,27

0,289 93

143,1 1,72

*} Vergleichsversuch in einem üblichen Reaktionsgefäß.

^a) Gemessen vom stromaufwärts liegenden Eintritt zur zweiten Reaktionszone

23

Fortsetzung

24

	l*)	2	Versuchsnummer 3	4	5	122 252 480
Untersuchung des Rußes in Natur kautschuk 300% Modul, kg/cm² Zugfestigkeit, kg/cm² Dehnung, %			116 229 460

*) Vergleichsversuch in einem üblichen Reaktionsgefäß.

Tabelle VII

Versuchsnummer

ölausgangsmaterial

Bezeichnung

BMCI....

Geschwindigkeit, 1/Std

Vorerhitzung

Düsenstellung, cm^a)

Sprühdruck, kg/cm²

Luft- und Gasgeschwindigkeiten
Axial eingeführte Luft, m³/Std... Tangential eingeführte Luft,

m³/Std

Axial eingeführte Luft,

% der Gesamtluft

Axial eingeführtes Gas, m³/Std.
Tangential eingeführtes Gas,

nrVStd

Gesamtluft-Öl-Verhältnis, m³/l

Rußprodukt

Ausbeute, kg/1

Photelometer

N₂-Oberflächenbereich, m²/g ... ölabsorption, cm³/g

A	A	A
91	91	91
750	770	727
416	404	413
0	25	25
—	—	30
113")	2120	2120
5670	3540	3540
1,9	37,5	37,5
0	113	113
377	234	234
7,80	1,35	7,78
0,397	0,361	0,315
91	97	94
123,3	nicht bestimmt	124,0
1,4	1,38	1,50

*) Vergleichsversuch in einem üblichen Reaktionsgefäß (öleinlaßrohr mit offenem Ende).

^a) Gemessen vom stromaufwärts liegenden Eintritt zur zweiten Reaktionszone 14.

^b) Luftmantel.

Tabelle VIII

727 421

2120 3540

37,5 113

234 7,78

121,0 1,54

Versuchsnummer

ölausgangsmaterial

Bezeichnung

BMCI

Geschwindigkeit, 1/Std.

Vorerhitzung, ⁰C

Düsenstellung, cm^a)
Sprühdruck, kg/cm² ...

117

720

288

19

6,7

117

716

288

19

7,0

Fortsetzung

26

Versuchsnummer

Luft- und Gasgeschwindigkeiten

Axial eingeführte Luft, m³/Std

Tangential eingeführte Luft, m³/Std

Axial eingeführte Luft, % der Gesamtluft

Axial eingeführtes Gas, m³/Std

Tangential eingeführtes Gas, m³/Std

Gesamtluft-Öl-Verhältnis, m³/l

Rußprodukt

Ausbeute, kg/1

Photelometer

N₂-0berflächenbereich, m²/g

ölabsorption, cm³/g

Untersuchung des Rußes in SB-Kautschuk

300% Modul, kg/cm²

Zugfestigkeit, kg/cm²

Dehnung, %

Vernetzung, x 1O⁺, Mol/cm³

Anbrennzeit bei 138° C, 5 pt. Steigerung (Mooney-Einheiten)

Untersuchung des Rußes in Naturkautschuk

300% Modul, kg/cm²

Zugfestigkeit, kg/cm²

Dehnung, %

Vernetzung, x 10⁴, Mol/cm³

Anbrennzeit bei 138° C, 5 pt. Steigerung (Mooney-Einheiten)

Die vorstehend beschriebenen aromatischen Konzentratöle stellen gegenwärtig bevorzugte. Ausgangsmaterialien zur Verwendung bei der praktischen Ausführung der Erfindung dar. Typische Eigenschaften üblicher aromatischer Konzentratöle, die hierbei verwendet werden können, sind: Siedebereich bis 593° C, BMCI-Wert 75 bis 150 und ein API-Gewicht von etwa — 5 bis etwa 20°.

992
4670
17,5
54
312
7,85

0,440
90

123,4
1,51

107
255
540
1,58

12,9 (Minuten)

155
236
420
1,66

10,0 (Minuten)

992 4670 17,5 54 312 7,89

0,429 100 147,7

1,47

106 268 535 1,66

13,9 (Minuten)

132 255 480 1,43

10,8 (Minuten)

Tabelle IX

Ölausgangsmaterial

Beispiele

Die Versuche in diesem Beispiel wurden, wie bei den vorstehenden Beispielen beschrieben, mit einem Ofen durchgeführt, der, wie in F i g. 5 dargestellt, modifiziert war.

Das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial in diesem Beispiel hatte die in der Tabelle IX angegebenen Eigenschaften. Das Ausgangsmaterial bestand aus einem üblichen technischen aromatischen Konzentrat, das bei Erdölraffinierarbeitsgängen erhalten wurde.

ASTM-Vakuumdestillation ⁰C bei 760 mm Hg % Kondensat	Gewicht, ⁰API 1,7
2 '	356 366 379 394 408
5	420
10	437 453 478 508
20
30
40

60
70
80

27
Fortsetzung

ASTM-Vakuumdestillation

⁰C bei 760 mm Hg

% Kondensat

BMCI*)

Kohlenstoff, Gewichtsprozent

Wasserstoff, Gewichtsprozent

*) Bureau of Mines Correlation Index.

Gewicht,'
1,7

API

549
590

116
90,3
8,5

Diese Versuchsreihe zeigt den Einfluß der Änderung der Stellung des Einführpunktes des Kohlenwasserstoffbrennstoffs in die Brenngasröhre oder -röhren, die mit der zweiten Reaktionszone 14 verbunden sind, auf die Struktur des Rußproduktes. Die allgemeinen Arbeitsbedingungen bei diesen sämtlichen Versuchen waren folgende: Ausgangsmaterialgeschwindigkeit 7701/Std.; Ausgangsmaterialvorheiztemperatur 210° C, Ausgangsmaterialdüsenstellung in der ersten Reaktionszone 12: 19 cm von dem Strom-

aufwärtseintritt in die zweite Reaktionszone 14; Ausgangsmaterialsprühdruck 8,1 kg/cm²; axial eingeführte Luft in die erste Reaktionszone 12: 1275 m³/ Std.; tangential in die Brenngasröhren 16 und 16' eingeführte Luft: 5250 m³/Std.; axial eingeführte Luft, Volumprozent der Gesamtmenge, 19,6; Verhältnis Gesamtluft zu öl: 8460 1/1; axial in die erste Reaktionszone 12 eingeführte Gasmenge: 68 m³/Std. und tangential über die Leitungen 60 eingeführte Gas-

menge: 349 m³/Std. Die Stellungen der tangentialen Gasrohre in den tangentialen Brenngasröhren 16 und 16' und/oder der zweiten Reaktionszone 14, zusammen mit den Eigenschaften des Rußproduktes, sind in der nachfolgenden Tabelle X angegeben.

Wie sich aus Tabelle X ergibt, erhöht sich, wenn die Auslaßenden der Gaseinleitrohre 60 nach einwärts in den Brenngasröhren 16 und 16' zu dem Auslaß der Röhren und in die zweite Reaktionszone 14 bewegt werden, die Absorption oder Struktur des Öls des Rußproduktes. Es ist auch zu entnehmen, daß es nicht wesentlich ist, wenn beide Gaseinleitrohre 60 gleiche Abstände von dem Auslaß der Röhren 16 und/ oder 16' besitzen. Für den speziell bei diesen Versuchen angewandten Ofen war die Stellung der Auslasse der Gaseinleitrohre 60 bei Versuchsnummer 1 die Normalstellung.

Tabelle X

	Stellung des tangentialen Gasrohres³)	unten	ölabsorption	Rußprodukt	Photelometer	Ausbeute
Versuchsnummer	oben	cm	ccm/g	N₂-Oberfiäche		kg/1
	cm	-2,97	1,57	m³/g	93	0,420
1	-2,97	-2,97	1,61	123	94	0,446
2	-2,1	-2,1	1,61	120	95	0,410
3	-2,1	-2,1	1,61	121	92	0,441
4	-1,27	-1,27	1,63	116	91	0,454
5	-1,27 .	-1,27	1,67	122	90	0,443
6	-0,43	-0,43	1,67	118	90	0,441
• 7	-0,43	+0,84	1,74	118	88	0,438
8	+0,84		111

^a) Gemessen vom Auslaßende der Brenngasröhre (kurze Seite); minus (—) bedeutet stromaufwärts vom Röhrenauslaß, plus (+) bedeutet .stromabwärts vom Röhrenauslaß.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von aromatischen Konzentratölen beschränkt. Andere öle, wie Kerosin, Kohlenwasserstoffe im Gasolinbereich, schwere oder leichte Naphthas oder auch noch schwerere öle als Rücklauf-Gasöle können verwendet werden.

Solche Kohlenwasserstoffmaterialien, wie Erdgas, entweder trockenes Gas, feuchtes oder rohes Erdgas, wie aus einer Erdbohrung erhalten wird, oder Rückstände aus Gasolinextraktionsfabriken oder Raffinerien können verwendet werden. Weiterhin können schwerere Kohlenwasserstoffe als Ausgangsmaterial, wie Butan, Pentan od. dgl., verwendet werden. Im allgemeinen kann praktisch jeder Kohlenwasserstoff als Ausgangsmaterial beim vorliegenden Verfahren verwendet werden. Jedoch werden die normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffe bevorzugt und die normalerweise flüssigen aromatischen Kohlenwasserstoffe noch stärker bevorzugt, da hieraus höhere Ausbeuten erhalten werden. Das Ausgangsmaterial kann als Flüssigkeit durch eine Sprühdüse oder Atomisiereinrichtung eingedüst werden, oder sie kann als Dampf eingedüst werden. Kohlenwasserstoffe von anderer Herkunft als Erdöl sind in gleicher Weise geeignet, beispielsweise Niedrigtemperaturkohlengas, Kohlenteerdestillate, Schiefergase und -destillate. Diese Ausgangsmaterialien können praktisch jede Art von Kohlenstoffverbindungen enthalten, z. B. gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Paraffine, Olefine, aromatische Verbindungen, Naphthene.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Ofenruß mit vorgegebenen Struktureigenschaften, bei welchem ein Kohlenwasserstoffausgangsmaterial axial in eine erste, annähernd zylindrische Zone eingespritzt wird, ferner ein erstes, freien Sauerstoff enthaltendes Gas gegebenenfalls zusammen mit Brennstoff in diese Zone eingeblasen und längs des Außenteils dieser Zone in einer Richtung gleichlaufend mit dem Strom des Ausgangsmaterials geleitet wird, die resultierenden Ströme nacheinander durch im allgemeinen zylindrische zweite und dritte Zonen geführt werden, wobei der Durchmesser der zweiten Zone beträchtlich größer als derjenige der ersten und der dritten Zone ist, ein zweiter durch Verbrennung eines Kohlenwasserstoffes in einem Sauerstoff enthaltenden Gas erhitzter Gasstrom in den Außenteil der zweiten Zone eingeleitet wird, damit den Gasströmen genügend Wärme zugeführt wird, um das Ausgangsmaterial auf die Rußbildungstemperatur zu erhitzen, während es durch diese Zone strömt, und Ruß aus dem aus der dritten Zone austretenden Gasstrom gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktureigenschaften des erzeugten Rußes durch Festlegung der axial eingeführten Menge an freiem Sauerstoff, wobei die in die erste Zone eingeführte Menge an freiem Sauerstoff enthaltendem Gas 15 bis 70 Volumprozent der Gesamtmenge des in die erste und zweite Zone eingeführten sauerstoffhaltigen Gases beträgt, sowie der Wahl der Einspritzstelle für das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial entlang der Achse der ersten Zone und der Stellung der Einspritzstelle für das Brennmaterial in die periphere Brenngaszone eingestellt werden.

2. Reaktor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer ersten zylindrischen Reaktionszone sowie einer zweiten solchen Zone, deren Durchmesser größer ist als der der ersten Zone und deren stromauf gelegenes Ende mit dem stromab gelegenen Ende der ersten Zone axial fluchtend in offener Verbindung steht, mit wenigstens einer Brenngasröhre am Umfang der zweiten Reaktionszone und mit einer dritten zylindrischen Zersetzungsreaktionszone, deren Länge größer ist als ihr Durchmesser, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der zweiten Zone und die axial fluchtend in offener Verbindung mit der zweiten Zone steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung für das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial eine mit dem stromauf gelegenen Ende der ersten Zone verbundene Gaszuführleitung (26), eine Brennstoffzuführleitung (34), die in Längsrichtung in der ersten Leitung (26) auf wenigstens einem Teil der Länge angeordnet ist, wobei sich das Auslaßende der Leitung (34) über den Auslaß der Gasleitung hinaus in die erste Zone und das Einlaßende durch eine Wand der Gasleitung und eine Stopfbüchse (36) darin erstreckt, eine Gleithalterung (38) für die Brennstoffzuführleitung (34) in der Gasleitung (26), eine Leitung (40) zur Zuführung des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials, wobei die Leitung (40) in Längsrichtung in der Brennstoffleitung (34) angeordnet ist und sich ihr Auslaßende über das Auslaßende der Brennstoffzuführleitung hinaus und ihr Einlaßende durch eine zweite Stopfbüchse (42) an dem Einlaßende der Brennstoffleitung (34) erstreckt, einen Verschluß (44) an dem Auslaßende der Brennstoffzuführleitung und eine Vielzahl von Umfangsöffnungen (46) in der Brennstoffleitung stromauf von und angrenzend an den Verschluß (44) aufweist.

3. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung für das Ausgangsmaterial eine Sprühdüse (48) und eine Aufpralleinrichtung (70) aufweist, die im Abstand stromab vom Auslaßende im Abstromweg der Düse an ihr angebracht ist.