DE1592958C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von RuB - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von RuBInfo
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Description
So beschreibt die USA.-Patentschrift 3 079 236 ein Verfahren zur Herstellung von Ofenruß, bei dem die
Kohlenwasserstoffbeschickung konisch in den Ofen eingespritzt wird. Bei der USA.-Patentschrift 2918353
wird das Beschickungsmaterial radial in den Ofen eingespritzt.
Die USA.-Patentschrift 2 825 632 bezieht sich auf die Herstellung neuer Rußsorten mit kleiner Partikelgröße
bzw. auf die Ausbeutenverbesserung bei der Herstellung bekannter Rußsorten.
Schließlich sei noch die USA.-Patentschrift 2 672 402 genannt, bei der in einer Verfahrenskombination die
Abgabe von einem Fischer-Tropsch-Verfahren verwendet werden in Zusammenhang mit der Herstellung
von Ofenruß.
Diese bekannten Verfahren haben als gemeinsames Merkmal, daß die Einführung der Kohlenwasserstoffbeschickung
in den Rußofen an einer stromabwärts gelegenen Stelle von der Stelle, an der die Luftzufuhr
bzw. die Zufuhr des Sauerstoff enthaltenden Gases erfolgt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Ruß zu schaffen, bei dem
das Rußerzeugnis eine geringere Oberfläche hat als das, das nach den bekannten Verfahren aus demselben
Kohlenwasserstoffausgangsmaterial erzeugt wird, und bei dem die Struktur des Rußerzeugnisses so gesteuert
werden kann, daß sie einstellbar niedriger oder höher ist als bei den bekannten Verfahren.
Dieses Verfahren zur Herstellung von Ruß mit geringer Oberfläche und einstellbarer Struktur, bei dem
ein Kohlenwasserstoff axial in eine zylindrische Reaktionskammer eingeführt wird, welche zwei koaxiale
Abschnitte aufweist, wobei der in Strömungsrichtung obere Abschnitt (I) einen kleineren Durchmesser hat
als der in Strömungsrichtung untere Abschnitt (II), sowie Luft oder ein gleichwertiges sauerstoffenthaltendes
Gas tangential in den Abschnitt (I) eingeleitet wird und der Kohlenwasserstoff partiell unter Rußbildung verbrennt,
ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff in den Abschnitt (1) in
Strömungsrichtung unterhalb der Stelle der tangentialen Sauerstoffeinführung mit einem Abstand von der
tangentialen Sauerstoffeinführungsstelle eingeführt wird, der das 0,1- bis lOfache des Durchmessers des Abschnitts
(I) beträgt, und daß die Luft oder das gleichwertige Sauerstoff enthaltende Gas bei einer linearen
Geschwindigkeit, die 30 m/sek. nicht überschreitet, eingeführt wird, wobei die Einstellung der Struktureigenschaften
dadurch erfolgt, daß Luft oder gleichwertiges sauerstoffenthaltendes Gas zusätzlich auch
axial in den in Strömungsrichtung oberen Abschnitt eingeführt werden kann und/oder der Druck, mit welchem
der Kohlenwasserstoff injiziert wird, verändert werden kann.
Das erfindungsgemäße Rußherstellungsverfahren liefert einen Ruß mit einer so geringen Oberfläche, wie
sie nach den bisher bekannten Verfahren mit einem entsprechenden Kohlenwasserstoff ausgangsmaterial
nicht erreicht werden konnte. Um die Struktur des Rußes dem jeweiligen Verwendungszweck optimal anpassen
zu können, ist es erfindungsgemäß möglich, diese Struktur in einem zweiten Bereich einzustellen. Dies
wird dadurch erreicht, daß auch in den in Strömungsrichtung oberen Abschnitt (I) Luft oder sauerstoffenthaltendes
Gas zusätzlich axial eingeführt werden kann, wobei durch die Menge dieser zusätzlich eingeführten
Luft die Struktur des Rußes bestimmt wird. Wird keine Luft zugeführt, so ergibt sich ein Rußprodukt mit einer
Struktur, die wesentlich niedriger ist als die Struktur eines nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellten
Rußes. Mit zunehmender Menge der axial eingeführten Luft kann die Struktur des erzeugten Rußes
einstellbar erhöht werden, wobei auch eine Struktur erhalten werden kann, die wesentlich höher ist als die bei
den herkömmlichen Verfahren erhältliche. Außerdem kann die Struktur des Rußerzeugnisses mit Hilfe des
ίο Druckes verändert werden, mit dem der Kohlenwasserstoff
injiziert wird. Die Erfindung liefert also ein Rußherstellungsverfahren,
bei dem ein Ruß mit geringer Oberfläche erhalten wird, wobei die Struktur dieses
Rußes unabhängig von der Oberflächenverringerung einstellbar ist.
Das Volumenverhältnis des axial eingeführten freien Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem tangential
eingeführten Gas liegt bei der Erfindung je nach der erwünschten Struktur des zu erzeugenden Rußes
innerhalb des Bereiches von 0 bis ungefähr 3. Wird ein Ruß von erhöhter Struktur erwünscht, so liegt dieses
Verhältnis vorzugsweise in dem Bereich von 0,25 bis ungefähr 1,5.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich eine Vorrichtung mit einer sich in Längsrichtung
erstreckenden zylindrischen Reaktionskammer mit einer Auslaßöffnung an einem Ende und Einlaßöffnungen
an dem gegenüberliegenden Ende, wobei die Einlaßöffnung wenigstens eine seitliche Tangentialeinlaßöffnung
und eine Axialeinlaßöffnung einschließt, als zweckmäßig erwiesen, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß die axiale Einlaßöffnung aus einer äußeren Leitung, die sich in diese Kammer hinein öffnet, einer
inneren Leitung, die in dieser äußeren Leitung angeordnet ist, und sich an einem Ende durch eine Düse
in diese Kammer hinein in einer Lage öffnet, die jenseits der Öffnung der äußeren Leitung und jenseits der
tangentialen Einlaßöffnungen in Richtung dieser Auslaßöffnung liegt, wobei sich das entgegengesetzte Ende
der inneren Leitung durch eine erste Stopfbüchsenpackung in einer Wand der äußeren Leitung gleitend
erstreckt und an seinem äußeren Ende eine zweite Stopfbüchsenpackung hat, aus einer Ventilstange, die
sich durch diese zweite Stopfbüchsenpackung erstreckt und in einem Ventil an der Düse endet, wobei das
Ventil zum Verändern der Größe der Düsenöffnung angebracht ist, und aus einer Einrichtung zur Betätigung
des Ventils an dem dem Ventil gegenüberliegenden Ende der Ventilstange besteht. Um dem eingeleiteten
Kohlenwasserstoff zur besseren Durchmischung mit dem Sauerstoff enthaltenden Gas einen Drall zu erteilen,
ist es vorteilhaft, wenn auf der Ventilstange an dem Ventil anliegend ein schneckenförmiges Leitblech
befestigt ist.
Bei der Anwendung der Erfindung kann das Volumenverhältnis des axial eingeführten freien
Sauerstoff enthaltenden Gases bezogen auf das tangential eingeführte, freien Sauerstoff enthaltende Gas
innerhalb des Bereiches von 0 bis ungefähr 3 liegen.
Wenn ein Rußerzeugnis von erhöhter Struktur erwünscht wird, liegt dieses Verhältnis vorzugsweise in
dem Bereich von 0,25 bis ungefähr 1,5.
Die Kohlenwasserstoffbeschickung wird in den Ofen an einer Stelle stromab von der Zuführungsstelle des
tangential zugeführten, freien Sauerstoff enthaltenden Gases eingeführt. Diese Beschickung kann stromab
von der Einführungsstelle des tangential zugeführten freien Sauerstoff enthaltenden Gases bei einem Ab-
Standbereich eingeführt werden, der sich in dem Bereich vom O,lfachen, vorzugsweise O,25fachen, bis
zum lOfachen des Durchmessers der Ofenkammer erstrecken kann, in welche diese Ströme eingeführt werden.
Wenn das gesamte, freien Sauerstoff enthaltende Gas tangential eingeführt wird, ist es vorzuziehen, daß
die Einführungsstelle für die Kohlenwasserstoffbeschickung in einem Abstand stromab von der Einführungsstelle
des tangential eingeführten, freien Sauerstoff enthaltenden Gases liegt, der wenigstens das
4,5fache des Durchmessers der Ofenkammer hat, in welche diese Ströme eingeführt werden.
Die tangential eingeführte Luft oder das freien Sauerstoff enthaltende Gas wird mit einer linearen Geschwindigkeit
eingeführt, die vorzugsweise beträchtlieh niedriger ist, als die Geschwindigkeiten, die bei den
bekannten Verfahren verwendet werden. Vorzugsweise überschreitet die Lineargeschwindigkeit der tangential
eingeführten Luft nicht 30 m/sek. (100 ft/sek.) und im besonderen Vorzugsfalle nicht 15 m/sek. (50 ft/sek.). zo
Diese Geschwindigkeit ist die Lineargeschwindigkeit des Luftstromes, die an der Auslaßöffnung des oder
der Einlaßtunnel berechnet wird.
Luft ist das im allgemeinen meistens bevorzugte freien Sauerstoff enthaltende Gas. Jedoch können auch
andere freien Sauerstoff enthaltende Gase verwendet werden, wie mit Sauerstoff angereicherte Luft, im
wesentlichen reiner Sauerstoff oder Mischungen von Sauerstoff mit anderen Gasen. Zur Vereinfachung wird
bei der weiteren Beschreibung der Erfindung an Stelle des Ausdruckes »freien Sauerstoff enthaltendes Gas«
der Ausdruck Luft verwendet.
Die vorliegende Erfindung wird an Hand der Zeichnung, in welcher eine beispielsweise Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist, veranschaulicht.
F i g. 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Art eines Rußofens, der bei der Ausführung der Erfindung
verwendet wird.
F i g. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie A-A von
F i g. 3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die eine Einzelheit der Vorrichtung von F i g. 1 darstellt.
In den F i g. 1 und 2 wird der Ofen im allgemeinen mit 10 bezeichnet. Der in F i g. 1 gezeigte Ofen umfaßt
einen Außenmantel 11 aus Stahl, eine Zwischenschicht 12 aus einem geeigneten Wärmeisolierstoff,
z. B. einem bis 16500C feuerfesten, vergießbaren Material
auf Kaolinbasis, und eine innere Auskleidung 13 aus einem geeigneten feuerfesten Material, wie z. B.
einem hochfeuerfesten Material aus Siliciumcarbid, mit wenigstens 85 Gewichtsprozenten Siliciumcarbid. Es
können andere geeignete feuerfeste Stoffe verwendet werden.
Der Ofen umfaßt einen ersten im allgemeinen zylindrischen, horizontal angeordneten Abschnitt, der eine
erste Kammer 14 abgrenzt, deren Länge größer als ihr innerer Durchmesser ist. An das stromab gelegene
Ende dieses ersten Abschnittes schließt sich ein zweiter im allgemeinen zylindrischer, horizontal angeordneter
Abschnitt an, der eine zweite Kammer 16 abgrenzt, deren Länge ebenfalls größer als ihr innerer Durchmesser
ist. Der innere Durchmesser dieser zweiten Kammer 16 ist größer als der innere Durchmesser der
ersten Kammer 14. Diese zweite Kammer 16 steht in offener Verbindung mit der ersten Kammer 14 und
fluchtet mit ihr in axialer Richtung. Ein dritter im allgemeinen zylindrischer, horizontal angeordneter Abschnitt,
dei eine dritte Kammer 17 abgrenzt, ist mit
40 dem stromab gelegenen Ende des zweiten Abschnittes verbunden und steht in offener Verbindung mit dieser
zweiten Kammer 16. Die Länge der dritten Kammer 17 ist ebenfalls größer als ihr Durchmesser, aber ihr
Durchmesser ist geringer als der Durchmesser der zweiten Kammer. Vorzugsweise fluchtet der Boden
dieser dritten Kammer 17 horizontal mit dem Boden der zweiten Kammer 16.
Eigenschaften der Beschickung
Dichte nach 0API 1,3
ASTM Destillation 0C bei 760 mm
2% (erster Tropfen) 361
5% 372
10% 385
20% 398
30% 407
40% 419
50% 434
60% 452
70% 472
80% 504
90% 554
Bureau of Mines Correlation Index
(BMCI) 112
Kohlenstoff Gewichtsprozent 90,5
Wasserstoff Gewichtsprozent 8,3
Schwefel Gewichtsprozent 0,75
Es wird eine Reihe von Versuchen durchgeführt, wobei als Beschickung mit Kohlenwassei stoff ein öl
aus einem Aromatenkonzentrat von der in Tabelle I angegebenen Art verwendet wird. Bei der Beschickung
handelt es sich um eine handelsübliche Beschickung, die beim Raffinieren von Erdöl erhalten wird. Die Bedingungen
während des Betriebs, die Ausbeute an Ruß und die Untersuchungen an dem Rußei Zeugnis
sind in dei nachstehenden Tabelle II aufgeführt. Ein
anderer Versuch, nämlich Versuch Nr. 1 ist ein Kontrollversuch. Der bei diesem Kor.trollversuch verwendete
Ofen hat die wesentlichen Merkmale des stromauf gelegenen Endes des in F i g. 1 dargestellten Ofens,
d. h. die erste Kammer 14 mit der Ausnahme, daß die Kohlenwasserstoffbeschickung durch eine in der
öffnung 12 angebrachte übliche Zweistromanordnung eingeführt wird. Diese konventionelle Zweistromanordnung
ist im wesentlichen die gleiche wie die in F i g. 3 der USA.-Patentschrift 2 616 795 dargestellte
mit der Ausnahme, daß die Auslaßöffnungen des Kohlenwasserstoffzuführungsrohres und des Rohres
für den Luftmantel innerhalb der öffnungen 22 und im wesentlichen mit der stromauf gelegenen Wand der
ersten Kammer 14 abschließend liegen.
Kb) Versuchsnummer
3 14 15
3 14 15
Ölzufuhr
Mengenstrom in l/h
Vorwärmung in °C
Einspritzdruck in atm A
öleinspritzlage in m(a) .
Vorwärmung in °C
Einspritzdruck in atm A
öleinspritzlage in m(a) .
Ofenbedingungen
axial zugeführte Luft in m3/h
tangential zugeführte Luft in m3/h
Geschwindigkeit der tangential zugeführten
Luft in m/sec (c)
Gesamtes Luft-/Ölverhältnis in I/l
Verhältnis axial zugeführter Luft zu
tangential zugeführter Luft
Rußerzeugnis
Ausbeute in kg/1)
Photoelometer % Übertragung
N2 Oberfläche in m2/g
Ölabsorption in cm3/g
1700
154
7,1 0
154
7,1 0
113
4810
4810
62,6 3020
0,578 82
46
46
204
9,2
2,8
9,2
2,8
7,6
3820
3820
0,602
78
21
78
21
1,04
630
204
8,5
204
8,5
2,5
0
2400
2400
7,6
3820
3820
0,560
50
19
50
19
1,07
729
204
14,3
2,5
204
14,3
2,5
820
1600
1600
5,2
3320
3320
0,51
0,568
93
93
34
1,65
1,65
729
204
19,4
0,09
204
19,4
0,09
820
1600
1600
5,2
3320
3320
0,51
92
34
1,56
34
1,56
682
204
13,6
2,5
204
13,6
2,5
820
1600
1600
5,2
3540
3540
0,51
100
43
1,55
43
1,55
695
204
10,2
2,5
204
10,2
2,5
820
1600
1600
5,2
3480
3480
0,560 58
38
38
(a) Stromab von der Lufteinlaßöffnung 24 gemessen.
(b) Kontrollversuch.
(c) Berechnet an der Auslaßöffnung der Zuführungsgänge.
Wird unter Bezugnahme auf die vorstehende Tabelle II der Kontrollversuch 1 mit den Versuchen 2
und 3 verglichen, so sieht man, daß das Luft-Öl-Verhältnis von 3020 1/1 beim Versuch 1 bis 3820 1/1 bei
den Versuchen 2 und 3 zunimmt. Normalerweise würde man erwarten, daß die Oberfläche des Rußerzeugnisses
mit dieser Zunahme des Luft-Öl-Verhältnisses höher wird. Überraschenderweise nimmt jedoch
die Oberfläche von 46 m2/g beim Versuch 1 auf 21 beziehungsweise
19 m2/g bei den Versuchen 2 und 3 ab. Man sieht ebenfalls, daß die Ölabsorptionswerte von
I,37cm3/g beim Versuch Ni. 1 auf 1,04 beziehungsweise
1,07 cm3/g bei den Versuchen 2 und 3 veningert
werden, wodurch gezeigt wird, daß das Rußerzeugnis der Veisuche2 und 3 eine verringerte Struktur hat,
wenn man sie mit der Struktur vergleicht, die normalerweise bei einer derartigen Beschickung erhalten
wird.
Die Versuche 4 und 5 veranschaulichen im Vergleich mit dem Versuch 1 eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Versuche 4 und 5 werden auf
eine ähnliche Art wie die Versuche 2 und 3 durchgeführt mit der Ausnahme, daß ein Teil der bei dem Verfahren
zugeführten Luft axial über die Leitung 30 zugeführt wird. Die Oberfläche des Rußerzeugnisses
nimmt wieder ab, d. h. von 46 auf 34 m2/g, obwohl das Luft-Öl-Veihältnis von 30201/1 auf 33201/1 erhöht
wird. Wenn ein Teil der bei dem Verfahren zugeführten Luft axial anstatt tangential eingeführt wird, so erhöht
sich der ölabsorptionswert des Rußerzeugnisses überraschenderweise
von 1,37 cm3/g auf 1,65 beziehungsweise 1,56 cm3/g bei den Versuchen 4 und 5, wodurch
gezeigt ist, daß das Rußerzeugnis der Versuche 4 und 5 eine erhöhte Struktur hat, wenn man diese mit der vergleicht,
die normalerweise bei einer derartigen Beschickung erzielt wird.
Die Versuche 6 und 7 veranschaulichen ebenfalls ein weiteres Kennzeichen der Erfindung. Man sieht, daß
durch eine Verringerung des in Versuch 7 verwendeten Einspritzdruckes von 13,6 atm A auf 10,2 atm A der
Ölabsorptionswert auf 1,74 cm3/g verglichen mit den 1,55 cm3/g von Versuch Nr. 6 anwächst. Dadurch gibt
eine Veränderung des Einspritzdruckes der Ölbeschickung bei dem erfindungsgemäßen Herstellungs-Vorgang
ein Verfahren zum Steuern der Struktur des Rußerzeugnisses.
Das oben beschriebene und bei den Versuchen des Beispiels verwendete Öl aus einem Aromatenkonzentrat
ist typisch für eine im vorliegenden Fall bevorzugte
Beschickung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Jedoch können die üblichen Aromatenöle,
die bei der Erzeugung von Kohlenruß verwendet werden, andere Arten von ölen aus einem Aromatenkonzentrat
einschließen. Typische Eigenschaften der üblichen Aromatenöle sind: Siedebereich 204 bis
538°C BMCI 75 bis 150 und die API Dichte von ungefähr 0 bis ungefähr 20°.
Obwohl die Erfindung durch das oben angeführte Beispiel veranschaulicht wird, wobei ein Ofen mit
speziellen Abmessungen verwendet wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Das einzig Erforderliche
dabei ist, daß die Länge der ersten Kammer 14 größer als deren innerer Durchmesser ist, z. B. erstreckt
sich diese Länge vom 1,5- bis zum 15fachen dieses Durchmessers, daß die Länge der zweiten Kammer
größer als deren innerer Durchmesser und daß der innere Durchmesser dieser zweiten Kammer größer als
der innere Durchmesser der ersten Kammer ist, z. B. erstreckt sich die Länge dieser zweiten Kammer
vom 1,2- bis zum lOfachen ihres inneren Durchmessers und der innere Durchmesser der zweiten Kammer
erstreckt sich vom 1,1- bis zum 2,4fachen des inneren Durchmessers der ersten Kammer; und daß die
Länge der dritten Kammer ebenfalls größer als deren innerer Durchmesser und daß dieser Durchmesser der
dritten Kammer kleiner als der innere Durchmesser der ersten Kammer ist, z. B. erstreckt sich die Länge
der dritten Kammer vom 2- bis 8fachen ihres inneren
409 522/314
Durchmessers, und der innere Durchmesser der dritten Kammer erstreckt sich vom 0,4- bis zum 0,9f achen des
inneren Durchmessers der ersten Kammer.
Die Erfindung ist nicht durch die Verwendung von ölen aus einem Aromatenkonzentrat begrenzt. Andere
öle, wie z. B. Kerosin, Kohlenwasserstoffe mit dem Siedebereich des Benzins, schwere oder leichte Naphthas
oder öle, die sogar schwerer als Rücklaufgasöle sind, können verwendet werden. Es können ebenfalls
Stoffe aus Kohlenwasserstoff, wie Naturgas, entweder getrocknet oder naß, oder Roherdgas, wie es aus der
Gasquelle kommt, oder Gase aus einer Benzinextraktionsanlage oder Raffinationsrestgase verwendet werden.
Weiterhin können als Beschickung Kohlenwasserstoffe verwendet werden, die schwerer als diese Gase
sind, wie zum Beispiel Butan, Pentan od. dgl. Allgemein gesehen, kann fast jeder Kohlenwasserstoff bei
ίο
dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren als Beschickung verwendet werden. Jedoch werden im
Normalzustand flüssige Kohlenwasserstoffe bevorzugt, insbesondere werden die im Normalzustand flüssigen
aromatischen Kohlenwasserstoffe bevorzugt, weil aus ihnen eine höhere Ausbeute erzielt wird. Die Beschickung
kann eingesprüht werden als Flüssigkeit durch eine Sprühvorrichtung oder einen Zerstäuber,
oder sie kann als Dampf eingeblasen werden. Kohlen-Wasserstoffe aus anderen Vorkommen als erdölartigen
sind geeignet, wie z. B. Steinkohlengas von niedriger Temperatur, Steinkohlenteerdestillate, Schiefergase
und Schieferdestillate. Diese Beschickungen können fast alle Arten einer Kohlenwasserstoffverbindung enthalten,
wie z. B. gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Paraffine, Olefine, Aromaten, Naphthene
oder irgendwelche anderen, die verfügbar sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Ruß mit geringer Oberfläche und einstellbarer Struktur, bei
dem ein Kohlenwasserstoff axial in eine zylindrische Reaktionskammer eingeführt wird, welche zwei
koaxiale Abschnitte aufweist, wobei der in Strömungsrichtung obere Abschnitt (1) einen kleineren
Durchmesser hat als der in Strömungsrichtung untere Abschnitt (II), sowie Luft oder ein gleichwertiges,
Sauerstoff enthaltendes Gas tangential in den Abschnitt (I) eingeleitet wird und der Kohlenwasserstoff
partiell unter Rußbildung verbrennt, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kohlenwasserstoff in den Abschnitt (1) in Strömungsrichtung unterhalb der Stelle der tangentialen
Sauerstoffeinführung mit einem Abstand von der tangentialen Sauerstoffeinführungsstelle eingeführt
wird, der das 0,1- bis lOfache des Durchmessers des Abschnitts (I) beträgt, und daß die Luft oder
das gleichwertige, Sauerstoff enthaltende Gas bei einer linearen Geschwindigkeit, die 3U m/sek. nicht
überschreitet, eingeführt wird, wobei die Einstellung der Struktureigenschaften dadurch erfolgt, daß
Luft oder gleichwertiges, Sauerstoff enthaltendes Gas zusätzlich auch axial in den in Strömungsrichtung oberen Abschnitt eingeführt werden kann
und/oder der Druck, mit welchem der Kohlenwasserstoff injiziert wird, verändert werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis des axial
eingeführten freien Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem tangential eingeführten Gas innerhalb
des Bereiches von 0 bis ungefähr 3 liegt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 2 mit einer sich in Längsrichtung
erstreckenden zylindrischen Reaktionskammer mit einer Auslaßöffnung an einem Ende
und Einlaßöffnungen an dem gegenüberliegenden Ende, wobei die Einlaßöffnung wenigstens eine
seitliche Tangentialeinlaßöffnung und eine Axialeinlaßöffnung einschließt, dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Einlaßöffnung aus einer äußeren Leitung (30), die sich in diese Kammer hinein
öffnet, einer inneren Leitung (32), die in dieser äußeren Leitung angeordnet ist, und sich an einem
Ende durch eine Düse (38) in diese Kammer hinein in einer Lage öffnet, die jenseits der öffnung der
äußeren Leitung und jenseits der tangentialen Einlaßöffnungen in Richtung dieser Auslaßöffnung
liegt, wobei sich das entgegengesetzte Ende der inneren Leitung durch eine erste Stopfbüchsenpackung
(34) in einer Wand der äußeren Leitung gleitend erstreckt und an seinem äußeren Ende eine
zweite Stopfbüchsenpackung (42) hat, aus einer Ventilstange (40), die sich durch diese zweite
Stopfbüchsenpackung (42) erstreckt und in einem Ventil an der Düse (38) endet, wobei das Ventil
zum Verändern der Größe der Düsenöffnung angebracht ist, und aus einer Einrichtung zur Betätigung
des Ventils an dem dem Ventil gegenüberliegenden Ende der Ventilstange besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein schneckenförmiges Leitblech, das auf der
Ventilstange an dem Ventil anliegend befestigt ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Ruß.
Eine wichtige Stoffgröße des Rußes ist seine Oberfläche. Bei einigen Anwendungen, z. B. beim Gummi
für den Reifenunterbau, wird eine geringe Oberfläche bevorzugt. Ruß von geringer Oberfläche zeichnet sich
durch eine bessere Durchmischung im Gummi, durch ein schnelleres Austreten des Gummis aus dem
Extruder und durch einen geringeren Wärmestau in
ίο dem Gummi aus. Aus diesen Gründen ist es für einige
Anwendungszwecke wünschenswert, wenn ein Ofenruß verwendet werden kann, der eine geringere Oberfläche
hat als der üblicherweise nach einem Ofenverfahren hergestellte.
Eine weitere Stoffgröße des Rußes, wenn dieser beim Compoundieren des Gummis in der Reifenherstellung
verwendet wird, wird im allgemeinen mit »Struktur« bezeichnet. Es besteht eine gute Wechselbeziehung
zwischen der Struktur des Rußes und dem Modul eines Gummierzeugnisses, welches mit Ruß
compoundiert ist. Weitere Stoffeigenschaften können verglichen werden, da Ruß von hoher Struktur normalerweise
einen hohen Modul des Gummis ergibt und Ruß von niedriger Struktur normalerweise einen geringen
Modul des Gummis ergibt. Unter dem Ausdruck »Struktur«, wie er hier auf den Ruß angewendet
wird, werden die Merkmale der Rußteilchen verstanden, die sich auf die Ausflockung dieser Teilchen beziehen.
Man sagt die Struktur ist hoch, wenn eine starke Neigung der Teilchen besteht, Teilchenketten zu
bilden. Umgekehrt sagt man, die Struktur ist gering, wenn wenig Neigung besteht, derartige Ketten zu bilden.
Da die Klassifizierungen alle relativ sind, können die im Handel befindlichen Rußsorten im allgemeinen
als »hohe Struktur«, »Normalstruktur« und »niedrige Struktur« klassifiziert werden.
Ofenrußsorten mit den Merkmalen der hohen Struktur haben für das Compoundieren von Gummi mehrere
Vorteile. Zum Beispiel sind sie »leicht verarbeitbar«,
d. h., sie sind leicht in den Gummi einzukneten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein Gummi, der mit
Rußsorten hoher Struktur compoundiert ist, überlegene Extrudiereigenschaften besitzt. Bei vielen Anwendungsmöglichkeiten,
wo Ofenruß von hoher Struktür vorgezogen wird, werden Ofenrußsorten von höherer
Struktur als sie normalerweise durch Ofenverfahren hergestellt werden können, erwünscht.
Ofenruß mit für einen Ruß, der durch einen Ofenprozeß hergestellt ist, relativ niedriger Struktur hat
sich in manchen Fällen für Anwendungen als nützlich erwiesen, bei welchen vorher Kanalruß verwendet
wurde, z. B. beim Verstärken von Erzeugnissen aus Naturgummi und bei besonderen Anwendungen, wie
nicht quietschenden, weich laufenden Reifen. Diese Rußsorten werden oft als Ofenruß von »niedriger
Struktur« bezeichnet, obwohl ihre Strukturwerte oder ölabsorbtionswerte in den Bereich für Rußsorten fallen,
die man im allgemeinen als »normale Struktur« bezeichnet, oder in den Bereich zwischen »normaler«
und »hoher« Struktur fallen, weil ihre ölabsorbtionswerte geringer sind als es für Rußsorten, die durch
einen Ofenprozeß hergestellt werden, normal ist. Deshalb ist es für mehrere Anwendungszwecke erwünscht,
daß Ofenrußsorten vorgesehen werden können, die füi einen Ruß, der durch einen Ofenprozeß hergestellt
wird, eine relativ niedrige Struktur haben.
Es sind bereits eine Reihe von Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Ofenruß bekannt.
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