DE1592950A1 - Verfahren zur Herstellung von Furnace-Russ - Google Patents

Description

Terfahren zur Herstellung τοη Furaaoe-Ruß

Did vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung yon BuS nach dea Furnace-Terfahren,, wobei eine Reaktionsflüssigkelt und ein säuerstof fhaltiges Gas in einen Reaktor bei rußbildenden foaperaturen aur Herstellung τοη RuB eingebracht werden* Xa einer Hinsicht betrifft die Erfindung ein Terfahren ssur Herstellung aller wlrtschaftlloh wichtigen RuSsorten in einen-Reaktor mm konstante« Toluaen· In anderer Hinsicht betrifft dl· Brf ind ein Terfahren warn Betrieb einas Gasrußofene innerhalb eines weiten Druckbereichs, so daß Ruß mit vorbestimmten Eisenschaften hergestellt werden kann.

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Es ist bereite bekannt, RuB durch Kontaktieren eines flüssigen Kohlenwasserstoffe, β·Β· von Gas81, in hoch disperser Form, mit heißen Fouergasen in einem Ofen her» austeilen. Hach einer bevorzugten AuufUhrungoforw sur Herstellung von RuB nach diesem Verfahren wird ein Reaktlonssystem aus swei zylindrischen Abschnitten verwendet, ein kurzer Abschnitt von großem Durchneaser, der im folgenden als "Brennkammer" bezeichnet wird, und ein längerer Abschnitt von beträchtlich kleinerem Durchmesser, der im folgenden als "Reaktionskammer" bezeichnet wird. Sie beiden Kammern sind coaxial ^η τ\*\ in offener Verbindung miteinander« Die Brennkammer ist ausgestattet alt mindestens einem tangentialen Einlaß, durch den ein brennbares Gemisch aus Brennstoff und Oxydationsmittel zugeführt wird, um eine wirbelnde Schicht aus heißen Verbrennungsgas au bilden, das im allgemeinen schraubenförmig in und durch die Reaktionskammer veiterwandert, wodurch eine Zone gebildet wird, die 'sich bei einer rußbildenden Temperatur befindet· Bine kohlenstoffhaltige Beschickung,die in Längsrichtung und axial in die Brennkammer eingeblasen wird, reagiert unter Bildung von Ruß. Sin Ofen, wie er oben beschrieben ist, ist in der USA-Patentschrift 2 564 700 beschrieben und beansprucht, .und er wird but Herstellung von HAF-Rußtypen (High Abrasion furnace = Furnaoe Black, der VuI-kanlsaten hohen Abriebwideretand verleiht) verwendet. Zu den

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hler genannten Brennstoffen gehört jedes brennbare Kohlenwasserstoff gas oder dampfförmiger Kohlenwasserstoff» wie ein Yerdaapfteo Kohlenwasserstofföl. Mit ?euergaaen sind solche Oase gemeint, die aus den chemlsohen Ute&etEUngen des Terbrennene unter den besonderen In der Brennsone herrschenden Bedingungen stammen. Die Feuergase und der reagierende Kohlenwasserstoff oder "Aufbereitungo"-Kohlenwasserstoff passieren durch die Brennkanasr und Reaktionskammer Sjel ausreichendes ringförmige» Abstand, tut die Ablagerung von Kohlenstoff an deren zylindrischen Wänden «u Teraeidon. Bas tangential zugeführte aeaiisoh wird alt genügender Geschwindigkeit eingeblasen» ua epiralenfurmig innerhalb der BrennlcaBiser und praktisch sohraubenfSraig durch die Reaktlonskanmer au atrSoen. Biese Oase haben eine genügende 7*>irfcyf -fn^i yy^ft _t üb eine Schicht des Brenngases an der Reaktionskaimerwand aufrechtzuerhalten und dadurch die Ablagerung von Kohlenstoff an dieser Wand au verhindern. Per Reaktionskohlenwasserstoff wird in SuS umgewandelt oder «ersetzt durch Hit »θ, die auf ihn übertragen wird durch Ter~ mischen an den Grenzflächen swlooheii dem Kohlenwassersteff und den ?euorgaeen und/oder durch Strahlung. Des Verfahren wird la allgemeinen als ein Tangentialflamanrerfahren des Torbrenntyps beseJ-ohnet· Haoh Verlassen des Reaktors wird der den RuB tragende Gasabf luß gekühlt und der Ruß daraus

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nach irgendwelohen bekannten Hethoden abgetrennt, wie z.B. durch Leiten des Abflusses durch Beutel, um den Ruß abzusieben, oder durch Leiten des Abströme durch einen elektrischen Abscheider oder durch Cyclonabscheider.

Der oben beschriebene Xangentialflammenreaktor vom Vorbrenntyp wird im allgemeinen bevorzugt zur Herstellung von ELF-, ISÄF-(Intermediate Super Abrasion Furnace » Furnace Black in Mittelstellung sswischen HA? und SAF) und SAF-( Super Abrasion Furnace » Furnace Black, der Yulkanisaten höchsten Abriebwiderstand yerleiht) Furnace Black-Typen wegen der ausgeselchneten Qualität des erhaltenen Produktes, und zur Herstellung von Furnace Black werden auch andere Typen von Reaktoren verwendet, z.B. wird FEF (Fast Extrusion Furnace = Furnace Black, der leicht spritsbare Kautschukmischungen ergibt)-Ruß wird in einem Reaktor hergestellt, wie er z.B. in der USA-Patentschrift 2 375 796 beschrieben ist.

Die Herstellung von Ruß mit einer größeren Teilchengröße als FEF-Ruß, wie GPF (General Purpose Furnace = Furnace Black für vielseitige Yerwendun&)-Ruß und mit einer wirksamen Ober* fläche von etwa 25 bis 28 m /g kann in einem FEF-Reakt,or hergestellt werden, wenn der Durchsata und das Luft/ölverhältnis reduziert worden; diose Methode ist jedoch «je Rande

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der Rentabilität, da der Kohleneto£f d&au neigt, eich 1« Realtor absnlagerntund der τοη den Zonlenetoitlablaeevangea staunende örieo Bindert die Rofieigenechaften. Zur Seit wird HAJ-RoB in eines langen HÄF-Reaktor Hit niedriger Imftgeaehwinfllgkeit» ISAi-RnJ in eine« kurseren HlP-Reaktor bei «tittlerer Laitgeeohwindi^keit und 3XF-BuB in eines noon kBrseren HO~Reaktor bei honen Geschwindigkeiten hergestellt. Die !finge des Reaktors wird bestlKBt durch die Stelle» an der ftbgeoehreckt wird*

Ba wurde nun gefunden, dad alle Sorten BuB in eine« Reaktor -von gleiches Volnwen hergestellt verden können, wean son den Druck in de» Reaktor ändert und das Verhältnis der Reaktionen Afissigkeit (öl) sns eauersto£fhaltlgen Qas (ütLft) eo einstellt» daB san einen HiotelOMst τση etwa 90 erhält« Xin Btotoloseterwert von etwa 85 bis 95 ist sufrledenstellend. Bs wurde gefunden, daB all« Sorten RnB mit Werten für die Oberfläche Ton etwa 25 bis etwa 150 sT/g auf diese Velee is selbeu Reaktor sit etwa der glelohen Produkt ionegeeohwliidigiceit hergestellt werden können and daB »oait nicht sehr notwendig ist, Terechiedene lrten von Reaktoren oar Yorffieting eu haben, us Torsohiedene Sorten Jfurnaoe-Rafi xa erbaltu^.

PlAD

Die Obörfläeheneigenschaf t von furnace Black let besondere eepfindlich gegen Druck bei Drucken nahe dem Atmoepharendruok und oft können HAP-_f ISA?- und SAF-RuSe la selben Ofen hergestellt werden, einfach, durch Eiar, tollen dea Drucks mit wenig oder überhaupt keiner Änderung in Verhältnis von Ul cn loft. Bei höheren Pruohren, die arar Erniedrigung doe Oberfl&chentfertes auf etwa 60 η /g oder weniger notvendlg ■ind, 1st es jedoch, notwendig, doe Terhältnie öl au luft su erh8he&, um oinen Photeloaeterwert von etwa 90 su erhalten.

Bei der Herstellung τοη ?urnac*-ßußen wird dae Terfahren so gelenkt, daß nan beetinorte spesielle Slgensohaften des hergestellten Rußes kontrolliert, wie wirksam OberflÄch·, Struktur, p^-Vert und dergleichen. So 1st s.B. die wirksame Oberfläche,'die daroh Adsorption τοη Stickstoff bestlaat wird« sine besonders wichtige Slgeneohafi; des Raöes und eine der Slgensohaften, die euu JJ&terseheiden Tersehledozier Sorten τοη hergestellten RoBen herangezogen wird. Sur ErlÄutaning kann b.B. angeführt werden, d&ß TSF-RnB eine wlrksaao OberflHolie Ton 44 a /g aufweist, wie durch Stickst of fadsorpt lon bestirnt wird; UiF-EnB hat eine wirkßaae Oberfläche ron etwa 76 » /g; ISAF-Rufl liat eine virkeaae Ober fläche von etwa 106 ti / und JAP-RiLß li-nfc eine wlrkeaee Oberfläche von otwi. 1 1γ>λ /g.

BAD

Se wurde feetgerrfcallt, daß der otatieohe Druck la dem Beektorteil einer 3uraace~Blaok-Anlaee einen ent shidndn Sinfluö auf die wirkoaae Oberfläche dee hergestellten RuSe* hat· Dieser Bluflufi kann kontrolliert oder vermindert werden» indem atm andere YerfahreniEf?arianten Banipuliert, wie Verweilseit und Temperatur durch Vergrößern oder Verhindern dee Volneenf» dee Reaktors und durch änderung dee Verhfiltni eeee Ton Loft und Ges, die an den tangentialen JSinl&seen der TorbreiinkaiBmer sugeftihrt werden, und ebenso durch Toriierea dea tfeeastduroheateee der Materialien durch den Reaktor. Sa ist jedoch nicht inmer begaea oder wüneohenevert, diese Betrie"b3-varlahlen su Terandern und unt«ir bestioaten Bedingungen «ar es nicht möglich, die wirlreaac Oberfläche des hergestellten Bnfiea su kontrollieren, ohne weitreichende Modifizierung der verwendeten Apparatur sur Herstellung des furnaoe Black.

die sich befanden,

Taroohiedenen BOhen/%&x>hten betracht-

Hohe Unterschiede in den Heaktordiaensionen notwendig, ua das Vorfahren auf die gegebene Höhe abseuotlernen.

Ss lot ein Siel dor vorliegenden Erfindung, ein Verfahren but Herstellung aller Sorten von BOrnace-Rußen in einen einsigen RuAreaktor en schaffen. Se i»t ebenfalls ein Ziel der Brfir,-dung, ein Verfahren stur Herstellung ton Rofi alt hoher Seil-» ehengröße bei tfberattaosph^rloahen Drucken su eohaffen. Bin

°*Ö OR'GINAL

weiteres Ziel der Erfindung ist,ein Verfahren aur Heroteilung aller verschiedener Sorten von Funiace-Ruß in einem Reaktor gleichbleibenden Volumens und bei gleicher Produktionsrate au schaffen.

Die beigefügte Figur erläutert einen Rußofen mir Durchführung dee erfindungegemäßen Verfahrene.

Die !Zeichnung erliiutart einen Rußofen vom Tangentialflamm« Vorbrenntyp, der eine isolierte Hülle 10 umfaßt, die eine VorbrennkaBuner 11, einen Reaktorabschnitt 12 und einen Abeohröckabachnitt 13 enthält. Die Reaktionsbeschickung, die ein Öl« das oder ein Gemisch auf Ol und Gas sein kann, tritt in die Vorbrennkauimer axial über Einlaß 14» der ein Ventil 15 , aufweist, ein. luft oder ein brennbaren Geaisch aus Gae und Luft wird tangential in die Vorbrennkaouner 11 über Einlaß und 17t die mit den Ventilen 16 bzw. 19 ausgestattet sind, eingeblaaen. Die Reaktion wird beendet durch eingesprlihtes Wasser, das in die Reaktionskamiaer 12 Über Leitung 21 eingeführt wird. Ein Ventil 22 ist in Leitung 23 im Abstrom von Reaktor 12 angebracht, um einen gewünschten statischen Druck im Reaktor 12 aufrechtzuerhalten. Leitung 25 führt in eine Ruß-Ieolierapparatur 24» die eine Filtereinrichtung sein kann, aus der Abgase über Ebsö 25 abgeführt werden und das Rußprodukt wird über Loltung 26 abgeleitet.

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Der für die Ölbeschiokung notwendige !Bruefc vird durch Ρααρβ 2? bewirkt, der Pruok für das Brenngas wird durch Funpe oder Konpressor 28 und der Druck für die Ittft durch Pumpe oder Kompressor 29 geliefert»

Beispiel

In einem Ruß-Furnace, wie er in der Zeichnung erläutert wird und in des die Vorbrennka&taor 31 cm lang und 94 cn in DurcbjBJoeeer 1st und in den der Reaktorabsohnitt 31 cm. Durchmesser aufweist» iat die Abschreckvorrichtung 92 om von der Torbrennkaouaer 11 angebracht. Der Zusannenhang von ölbeechickungegeschwindigkeit und wirkeaate Oberfläche bei einen Photelometerwert von etwa 90 wird in der folgenden Tabelle gezeigtί

Tabelle -

Versuch Ölbeschloknngs- wirk&eae Ober-Nr, geschwindigkeit fläche b2/g l/3td.

145 120

1	948
2	1116
3	1422

Druck	abs.
atm,	,68
0	»0
1	,7
1

In den obigen Yerencheaneatsen wird die Luftgoochwlndlglpoit konstant bei etwa 7080 o⁵/Std. (250 000 ncf/Std.) erhalten. Beim Ul handelt es aich um 90 BHCI, Etwa 473 irVstd. (16 700 ecf/Std.) Bronngas wird mit do? Luüt vt«ra Lacht·

DIo Bestimmung des Bhotelometerwerts IhI; in der USA-Patentschrift 3 009 734 bcacbriebon.

Obwohl ein Tangent iainaffim-Purnace betiohr ieben und f i'IUutert wurde» let die voiliogonde ErXindang auf alle Arten von Rußöfen anwendbar.

RAD

Claims (2)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung τοη. Kuß aus einer ReaktionsflUseigkeit durch Kontaktieren dieser KLüßßigkeit mit einem heißen Verbrennungßgae bei einer Ruöbildungetemperatur in einer Reaktionscone, dadurch gekennzeichnet, daß man die wirksame Oberfläche des Produktrußee kontrolliert durch Kontrolle des Drucks in der Zone, und die Geschwindigkeit der Reaktionsflüssigkait&bescUckung kontrolliert, um Ruß Kit einem Photelometerwert von praktisch 90 zu erhalten, wc t/ei der Druck erhöht wird, um die wirksame Oberfläche BU erniedrigen, und erniedrigt wird, uv die wirksame Ober-/lache sä erhöhen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet_t daß man den Druck im Serelch von etwa 1 bio etwa 3 abs.atm« und die wirksam Oberfläche des Produktes im Bereich von 25 bis 150 m²/g hHlt.

BAD ORIGINAL

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