DE1926114A1

DE1926114A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Russ

Info

Publication number: DE1926114A1
Application number: DE19691926114
Authority: DE
Inventors: Dollinger Robert Edward; Henderson Eulas Webb
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1968-05-23
Filing date: 1969-05-22
Publication date: 1969-11-27
Also published as: FR2009212A1; BR6908876D0; LU58704A1; GB1271327A; BE733444A; ES366882A1; NL6907861A; MY7300257A; SE345282B; US3607057A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Ruß.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Ruß. Ruß, der in weitem Rahmen in der Kautschukproduktion verwendet wird, wird von der Industrie in einem weiten Bereich von Produktspezifizierungen gefordert. Aus verschiedenen Gründen kann nur ein vergleichsweise kleiner Anteil von Rußen, für welche Spezifizierungen entwickelt wurden, in irgendeinem Reaktor hergestellt werden. Dementsprechend wurden Anstrengungen gemacht, einen Reaktor zu entwickeln, der Rußprodukte erzeugen kann, die einen weiten Bereich überstreichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sollen zur Erweiterung dieses Bereiches dienen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren

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wird Ruß durch pyrolytische Zersetzung von einem Kohlenwasserstoff erzeugt. Dabei werden 'eine Kohlenwasserstoffbeschickung, freien* Sauerstoff enthaltendes Gas und verbrennbare Gase in eine erste Zone eingeführt, die Reaktionsteilnehmer durch eine Zone in unmittelbarer· Nähe der Mündung der Ö!beschickungsdüse bei hohen Geschwindigkeiten geführt, um ein Reaktionsteilnehmergemisch zu bilden, die Reaktionsteilnehmer in eine zweite Zone expandiert und in eine dritte Zone geführt, in welche eine Verbrennungsgasmenge zur Bildung einer Masse von Reaktionsteilnehmern eingeführt wird, und die Masse von Reaktionsteilnehmern in eine vierte Zone geführt, wo wenigstens ein Teil des kohlenstoffhaltigen Materials zur Bildung von Ruß pyrolytisch zersetzt wird.

Der Reaktor zur Durchführung dieses Verfahrens umfaßt eine Vielzahl von axial fluchtenden, aneinander angrenzenden Reaktionszonen. Die erste Zone ist für das Einführen der" Reaktionsteilnehmer bestimmt und hat eine darin angeordnete Drossel- oder Verengungsstelle, um einen Durchgang mit verringerter Querschnittsfläche darin zu bilden. Dieser Durchgang wird verwendet, um das Vorspringen der Ölbeschickungsdüse dahindurch zu gestatten und den Weg der Reaktionsteilnehmer dahindurch unmittelbar auf die Öleinspritzdüse auszurichten. Eine zweite Reaktionszone steht in offener Verbindung mit der ersten Reaktionszone. Der Durchmesser der zweiten Reaktionszone ist größer als der der ersten Reaktionszone. Eine dritte Reaktionszone steht in offener Verbindung mit der zweiten Reaktionszone und hat einen Durchmesser, der größer ist als der der zweiten Reaktionszone. Die dritte Reaktionszone ist für das Einführen von zusätzlichen Reaktionsteilnehmern bestimmt. Eine vierte Reaktionazone steht in offener Verbindung mit der* dritten Reaktionszone, wobei die vierte Reaktionszone für die Gewinnung von

Ruß daraus bestimmt ist.

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• · f

Bei einem der bekannten Rußherstellungsverfahren wird ein Teil der Reaktionsteilnehmer in die erste oder axiale Zone eingeführt. Diese Reaktionsteilnehmer expandieren in eine zweite Zone, in welche ein zweiter'Teil von Reaktionsteilnehmern eingeführt wird. Die so gebildete Reaktionsmasse wird in eine dritte Zone geleitet, wo der Hauptteil des Rußes erzeugt wird und von der der erzeugte Ruß entfernt wird. In diesem Reaktor, in dein das bekannte Verfahren durchgeführt wird, stehen diese Zonen in einer axialen, aneinander grenzenden Beziehung zueinander und die zweite oder Verbrennungsζone hat einen Durchmesser, der größer ist als der der Axialzone.

Es wurde nun gefunden, daß, wenn dieser Reaktor so abgeändert wird, daß eine Drossel- oder Vereugungsstelle in der Axialzone geschaffen wird und zusätzlich wenigstens eine Zone mit dazwischenliegendem, im wesentlichen konstanten Durchmesser zwischen die Axialzone und die Verbrennungszone gesetzt wird, Ruße in dem gleichen Reaktor hergestellt werden können, die einen weiteren Bereich erfassen.

Es existieren verschiedene Ausführungsformen hinsichtlich Verfahren und Reaktor. Eine davon besteht darin, daß eine Drosselstelle, die einen durch sie hindurchgehenden zylindrischen Durchgang hat, über der Länge der Axialzone in einem Ausmaß beweglich angeordnet werden kann, so daß sie sich in wenigstens einen Teil der zwischen die Axialzone und die Verbrennungszone dazwischen angeordneten Zone erstreckt. Diese dazwischenliegende Zone wird nachstehend als abgestufte Zone bezeichnet, da durch diese Zwischenanordnung im Reaktor ein Reaktor geschaffen "Wird, der einen axial abgestuften Tunnel hat.

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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform hat die Drosselstelle .einen über ihrer Länge variablen Durchmesser, d. h. der Durchmesser des Durchgangs variiert längs seiner Länge durch die Drossel.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird zwischen der Axialzone und der Verbrennungszone eine Vielzahl von abgestuften Zonen angeordnet, wovon jede einen im wesentlichen konstanten Durchmesser hat, der großer ist als der Durchmesser der Axialzone, jedoch kleiner als der Durchmesser der Verbrennungszone. Der Durchmesser der einzelnen abgestuften Zonen nimmt in Richtung von der Axialzone zu der Verbrennungszone zu, d. h. in Strömungsrichtung der Kohlen-' Wasserstoffreaktionsteilnehmer durch den Reaktor.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen werden beispielsweise Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Fig. 1 ist eine Ansicht eines axialen Tunnelreaktors gemäß einer erfindungsgeniäßen Ausführungsf orm.

Fig. 2 ist eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform, die sowohl die Anordnung der Drosselstelle wie auch die Axialzone und eine Vielzahl von zwischen der Axialzone und der Verbrennungszone angeordneten Zonen zeigt.

In Fig. 1 ist im Umriß allgemein ein Rußreaktor 1 ohne seine äußere Hülle und Isolation gezeigt. Der Reaktor 1 hat eine Axialzone oder Einlaßzone 2, eine Verbrennungszone 4 und eine Reaktionszone 5« Kohlenwasserstoffbeschikkungsöl oder Ausgangsmaterial-Öl wird in die Axialzone 2 durch die Leitung 6 eingeführt bzw. eingespritzt, die mit einer Einspritzdüse 12 versehen ist. Die Axialzone 2 ist

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auch für das Einführen von freien Sauerstoff enthaltendem Gas dahinein durch die Leitung 7 und für das Einführen von verbrennbarem Gas durch die Leitung 8 bestimmt, die sich in der Zone 2 vermischen. Es sei erwähnt, daß die Oldüse 12 für ein Variieren des Ausmaßes ihrer Erstreckung in die Zone 2 bestimmt ist₉ d. h. das Ausmaß, in dem sie sich in die Axialzone 2 erstreckt, ist durch die Stoffbüchsenpackung 17 außerhalb des Reaktors veränderbar.

Die Verbrennungszone k ist mit Eintrittsöffnungen 9 versehen, die aus einem oder mehreren Stellen für das Einführen von Verbrennungsluft und Brennstoff oder brennbaren Gasen und gewünschtenfalls von einem Teil des Beschickungsöls besteht.

Die Reaktorzone 5 hat einen Auslaß 16, durch welchen der in der Zone 5 erzeugte Ruß aus dem Reaktor entfernt wird.

In der axialen Tunnelzone 2 ist eine Drosselstelle 11 angeordnet, die beispielsweise von einem Zylinder gebildet wird, der mit seiner Außenwand angrenzend an die Innenwand der Axialzone 2 liegt. Der Durchgang 15 durch die Drosselstelle 11 ist für das Zurückziehen der Düse 12 dahindurch groß genug angepaßt. Die von den Leitungen 7 und 8 in die Axialzone 2 eingeführten Reaktionsteilnehmer gehen durch den Durchgang 15 der Drosselstelle 11, wobei sich ihre Geschwindigkeiten aufgrund des kleineren Strömungsquerschnittes des Durchganges 15 erhöhen. Die Drosselstelle kann überall längs der Viand Io der Axialzone 2 angeordnet werden.

Zwischen der Zone 2 und der Zone 4 1st die abgestufte Zone 3 angeordnet. Die abgestufte Zone 3 hat einen im wesentlichen konstanten Durchmesser, der großer ist als der der Axialzone 2, jedoch kleiner als der Durchmesser der Verbrennungszone k.

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Der Reaktor kann so betrieben werden, daß die in die Axialzone 2 eingeführten Reaktionsteilnehmer beschleunigt werden, während sie durch den Durchgang 15 der Drosselstelle 11 in die Nähe der Einspritzung der Ölbeschickung aus der Düse 12 geführt werden, damit eine Reaktionsteilnehmermasse gebildet wird, die darauffolgend in die abgestufte Zone 3 expandiert und wiederum in die Verbrennungszone 4 expandiert, in welcher ein zusätzlicher Anteil an Reaktionsteilnehmern durch die Eintrittsöffnungen 9 eingeführt wird. Sowohl die Drosselstelle 15 als auch die Düse 12 werden unabhängig voneinander längs der Länge des axialen Tunnels 2 eingestellt. Die Anordnung der Drossel kann von irgendeiner Lage aus von der Innenwand des Axialtunnels 2 bis zu einer Stelle in der abgestuften Zone 3 erfolgen. Die Ölbeschickungsdüse 12 ist ähnlich einstellbar.

Bemerkenswert ist, daß der Gasmischung, die durch den Durchgang 15 der Drosselstelle 11 geführt wird, eine beträchtliche Geschwindigkeitserhöhung im Vergleich zu der Geschwindigkeit der Gase durch den nicht verengten Teil des Axialtunnels 2 aufgeprägt wird.

Weiter ist bemerkenswert, daß durch Variieren der Ausbildung des Durchganges 15 durch die Drosselstelle 11 eine beträchtliche Richtungsänderung des durch den Durchgang gehenden Gasstromes bewirkt werden kann und daß abhängig von cd er in die Axialzone 2 eingeführten Gasmenge entweder turbulente oder laminare Strömung erzielt werden kann, indem der Durchmesser des Durchgangs 15 durch die Drosselstelle 11 eingestellt wird. Aufgrund der Länge der Drosselstelle 11 bezüglich der Länge des Axialtunnels 2 ist es vorzuziehen, daß die Drosselstelle 11 so angeordnet werden kann, daß die Düse 12 in ihrer am weitesten von der Verbrennungskammer zurückgezogenen Lage umfaßt wird.

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Erwähnenswert ist weiterhin, daß, wenn die Ausbildung des Durchgangs 15 der Drosselstelle 11 anders als zylindrisch ist, beispielsweise Kegelstumpfform hat, die Gase im Winkel quer zu der Einspritzung aus der Düse 12 ausgerichtet werden können.

Fig. 2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsforrn, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie
in Fig. 1 bezeichnet sind.

Die vorstehende Beschreibung ist im allgemeinen auf die
in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform anwendbar, jedoch ist
in dieser Ausführungsform eine zweite abgestufte Zone 3o
zwischen der ersten abgestuften Zone 3 und der Verbrennungszone 4 dazwischen angeordnet. Das heißt mit anderen
Worten, daß dort den Gasen nach Verlassen der Axialzone 2 zwei Expansionen, eine in der abgestuften Zone 3 und eine in der abgestuften Zone 3° vor ihrer Einführung in die
Zone 4 aufgeprägt werden.

Selbstverständlich kann, obwohl nur zwei abgestufte Zonen in dieser Figur gezeigt sind, eine größere Anzahl von abgestuften Zonen verwendet werden.

Die Vorstehend bezüglich Fig. 1 angeführten Modifikationen sind auch bei Fig. 2 anwendbar.

Wie bereits vorstehend erwähnt, ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung das Betreiben des Reaktors in einem
weiteren Bereich bei einem Verfahren, das die Qualität des Rußproduktes und die in diesem Verfahren erzeugte Rußausbeute beeinflußt. Diese Einflüsse sind in den folgenden
Beispielen gezeigt.

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BEISPIEL I

Der Rußreaktor, wie er vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren unter den nachstehenden Bedingungen betrieben.

Es werden drei einzelne Versuche durchgeführt, einer in einem herkömmlichen Reaktor mit Axialtunnel, dessen Axialzone einen Durchmesser von Jo cm (12"), eine Verbrennungskammer oder -zone mit einem Durchmesser von 94 cm (37") und eine Reaktionszone mit einem Durchmesser von 25 cm (lo") hat. Diese Ergebnisse sind in den nachstehenden Daten unter dem 30 χ 25 cm-Reaktor (12" χ lo") angeführt.

Ein zweiter Versuch wird in einem herkömmlichen Reaktor mit Axialtunnel durchgeführt, der eine Axialzone von 33 cm Durchmesser (13")| eine Verbrennungskanuner von 94 cm (37") Durchmesser und eine Reaktionszone von 25 cm (lo¹¹) Durchmesser hat. Die entsprechenden Daten sind nachstehend unter dem 33 χ 25 cm-Reaktor (I3" χ lo") aufgeführt.

Ein dritter Versuch wird unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt, d. h. in einer Vorrichtung, die eine Axialzone mit 33 cm (13⁴¹) Durchmesser hat, wobei in der Axialzone eine Drosselstelle angeordnet ist, die einen Durchgangsdurchmesser von 30 cm (12") hat, eine dazwischen angeordnete abgestufte Zone mit 44 cm (17") Durchmesser, eine Verbrennungszone mit 94 cm (37") Durchmesser und eine Reaktionszone mit 25 cm {lo") Durchmesser hat. Die entsprechenden Daten sind nachstehend unter dem 33"3o χ 44 χ 25 cm-Reaktor <13"-12" χ 17" χ lo" ) gezeigt,

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TABELLE I

Versuch Nr.

Reaktor	axial	axial	axial, mit Drossel
			stelle, abgestuft
Reaktor Größe	3ox25 cm	33x25 cm	33-3ox4ox25 cm
	(12¹¹XIo¹O	(13"XlO")	(13"-I2"xl7"xlo")
Drosselstelle	keine	keine	3o cm (12") Durchgang
Abstufung	keine	keine	44 cm (.17") 0
Öldurchsatz l/h (gal/h)	l43o (377)	I320 (350)	l42o (375)
Anordnung der cm Öldüse (in)	33 (13)	36 (14)	36 (14)
Axialluft m /h	1270	I27O	1700
(mscfh)	(45)	(45)	(60)
Axiales Gas	-	-	-
Verbrennungsluft m /la. (mscfh)	524o (185)	(185)	4530 (160)
Verbrennungsgas in /h (mscfh)	4o2 (14,2)	396 (14,0)	343 (12,2)
Luft-/Öl- nrVl verhältnis (scf/gal)	4,55 (611)	4,93 (657)	4,39 (587)
Reaktorlänge m (in)	2,23 (88)	1,65 (65)	■2,44 (96)
Ausbeute % C zu Ruß	5o,3	48,6	50,4
Produktqualität:
Photelometer %	91	95	93
2 Np-Oberflache m /g	86	97	87 ■
DBP cm-Vloo g	144	147	149

In den oben angeführten und nachstehenden Daten bedeutet "Anordnung der Öldüse" die Lage der Kohlenwasserstoffdüse in der Axialzone in cm, gemessen vom Einlaß der Verbrennungszoiiü ia eine Richtung stromaufwärts in die Axialzone zu der Einspritzöffnung der Düse hin.

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- Io -

Diese Daten zeigen, daß das erfindungsgemaße Verfahren zur Herstellung von Ruß im Betrieb durchführbar ist, wobei der Ruß bei vergleichbaren Photelometerwerten eine Oberfläche besitzt, die der des Rußes vergleichbar ist, der in einem herkömmlichen axialen Reaktor hergestellt wird, was dem niedrigeren, verwendeten Luft-/01verhältnis nicht entgegensteht. Obwohl die Daten eine Einführung von axialem Gas in die Axialzone nicht aufführen, ist es selbstverständlich, daß ein derartiges Einführen durchgeführt werden könnte.

BEISPIEL II

Eine zweite Versuchsseri.e wird durchgeführt. In Versuch 4 wird ein abgestufter, nicht gedrosselter Reaktor mit einer Axialzone von 38 cm (15") Durchmesser, einer abgestuften Zone von 44 cm (17") Durchmesser und einer Länge von 8 cm (3")i und eine Reaktionszone von 25 cm (lo¹¹) Durchmesser hat, verwendet, d. h. die Reaktorgröße ist 38 x 44 χ 25 cm (15" x 17" x lo"). Im Vergleich dazu .wird ein gedrosselter und abgestufter Reaktor der Größe 33-3° χ 44 χ 25 cm (13"-12" χ 17" χ lo") verwendet, der die gleiche Größe hat wie der im Versuch 3 des Beispiels I verwendete. Der Durchmesser der abgestuften Zone beträgt 44 cm (I7") und ihre Länge 8 cm (3")·

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TABELLE II

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Versuch Nr.
Reaktor

Reaktor Größe

axial· abgestuft axial, mit Drossel

-stelle fr- abgestuft

3~8 χ 44 χ 25 cm
(I5"xl7"xlo")

33-3O χ 44 χ 25 cm (13»-12"xl7"xlo")

Drosselstelle	keine	(17")	25 cm ( 1.2" ) Durchgang
Abstufung	44 cm		44 cm (17") 0
Öldurehsatz l/h (gal/h)	112o (294)		112o (296)
Anordnung der cm Öldüse (in)	4o (16)		4o (16) "
Axialluft m³/h (mscfh)	I560 (55)	(3,7r-iscfh)	1270 (45)
3 Axiales Gas m /h	I05
Vierbrennungs luft m /h	4960		5250
(mscfh)	(175)	*	(185)
Verbrennungsgas in /h (mscfh)	332 (11,7)		4oo (14,1)
Luf 1-/Ö1- jti³/i verhältnis (scf/gäl)	5,83 (782)		5,8i (777)
Reaktorlänge m (in)	2,33 (92)		1, 42 (56)
Ausbeute % C zu Ruß	45,3		- ■ "
ProduktquaIitat:

Photelometer % 92

N -Oberfläche m /g 87

DBP cmVloo g 147

93 Io2

143

Diese Daten zeigen, daß bei der Herstellung von Ruß mit gleichem Photelometerwert, wenn das erfindungsgemäße Verfahren in einem kleineren Reaktor bei vergleichbaren Ölbeschickuiigsdurehsätzen durchgeführt wird, ein Ruß mit einejp höheren Oberflächenwert erzeugt wird-,

Ein Vergleich des obigen Versuchs 5 mit dem Versuch 3 aus Tabelle I zei'gt, daß in dem gleichen axialen, abgestuften, mit einer Drosselstelle versehenen Reaktor Ruße erzeugt werden können, die in weitem Rahmen unterschiedliche Eigenschaften haben.

BEISPIEL III

In dem bei Versuch 5 verwendeten Reaktor wird ein zusätzlicher Versuch zu dem Zweck durchgeführt, den Abstand von der Düsenlage zu der Verbrennungszone auf 46 cm (l8ⁿ) zu erhöhen, während gleichzeitig die Reaktorlänge vergrößert wird, jedoch das Luft-/Ölverhältnis zur Vermeidung einer Nachbehandlung verringert wird, um die weite Einsatzfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens aufzuzeigen und um einen Ruß mit niedrigerem Oberflächenwert herzustellen.

TABELLE III

Versuch Nr. Reaktor

Reaktor Größe

Drosselstelle
Abstufung

Öldurchsatz l/h (gal/h) Anordnung der Öldüse cm (in) Axialluft m /h (mscfh) Axiales Gas m /h (mscfh) Verbrennungsluft m /h (mscfh) Verbrennungsgas m /h (mscfh) Luft-/öiverhältni£ m³/! (scf/gal) Reaktorlänge m (in) Ausbeute % C zu Ruß Sauerstoff für die Verbrennung m^3/h (mscfh)

axial, mit Drosseisteile, abgestuft

33-3O χ 4o χ 25 cm (13»-I2"xi7"xlo") 3o cm (12") Durchgang 44 cm (17") 1430 (376)

(18)

(45)

1270
0

5270
4o2

4,56 2,38 51,2

(185)

(14,2)

(612) -

(94)

(3,7)

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- .13 -

ProduktquaIitat;

Photelometer %i . 85

N_o-Qberfläche m /g 76

DBP Cm-⁵ZlOo g . l42

Diese Werte zeigen den weiten Bereich, in dem das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung im Betrieb eingesetzt werden können, insbesondere bezüglich der Lage der Öldüse., der Länge des Reaktors, des LuJTt-/Ölverhältnisses, des Leistungsvermögens mit Axialluft, wenn nur Reaktions.teilnehmer außer Öl in die Axialzone eingeführt werden, der Einführung von Sauerstoff in die Verbrenixungszone sowie, einer hohen Umwandlung und eines erzeugten Rußes mit einem niedrigen Oberflächenwert«

In den obigen Versuchen, in denen ein axialer, abgestufter, mit einer Drosselstelle versehener Reaktor verwendet wird, ist die Drosselstelle 11 cm (4,5") lang und der Durchgang durch die Prosselstelle zylindrisch bei einem gleichbleibenden Durchmesser über ihrer Länge. In allen Beispielen ist die Drosselstelle so angeordnet, daß sie mit ihrer stromab gelegenen Kante mit der stromauf gelegenen Kante der ersten abgestuften Zone aufeinanderstößt. Die Gesamtlänge des axialen abgestuften Tunnels beträgt I,l4 m (45") einschließlich der Länge der abgestuften Zone, die 8 cm (3") beträgt. Gleicherweise ist die Verbrennuhgszorie in allen Reaktoren 30" cm (12") lang und hat einen Durchmesser von 94 cm (37"). Durchmesser und Langen der Reäktionszone sind so, wie sie bei den verschiedenen Daten angegeben sind. * ^;; ' ' ' '

Die Erfindung 'soll jedo'ch nicht auf Reaktoren beschränkt ^; sein, die diese Abmessungen besitzen, insofern Inan ge- '" ■ eignete Charakteristikren' einer Drosselstellö und eitier⁵-^i;»■'-·'■

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abgestuften Zone zusätzlich zu den bereits angeführten kennt.Beispielsweise können Drosselstellen.mit beliebiger Länge verwendet werden. Im allgemeinen ist lediglich erwünscht, daß, die Drosselstelle hinsichtlich dejr Länge kürzer ist als der Axialtunnel und die Länge geeignet., ist, den durch sie hindurchgehen-den Gasstrom längs einem festgesetzten Strömungsweg auszurichten« Im allgemeinen . genügen Drosselstellen, die eine Länge .von ungefähr!⁰ ·. bis 2o cm (4 bis 8") haben. "■--.-

Gleicherweise können beliebige Durchgangskonfigurationen , verwendet werden, obwohl vorzuziehen ist, daß der Durchgang zylindrisch gestaltet ist oder eine Form aufweist,. , deren Querschnitt in Strömungsrichtung abnimmt. . -

Die Querschnittsfläche des Durchgangs durch die Drosselstelle kann vom ungefähr' o-_f.o4-. bis zum ungefähr ο ,/Jo-., ..... fachen der Fläche der nicht verengten Axialzone variieren^ vorzugsweise vom ungefähr o,25- bis zum ungefähr o,65~vö: % fachen der Fläche der nicht verengten Axialzone.

Auf ähnliche Weise kann die Drosselstelle an jeden Punkt der Länge der Axialzone oder an jedem Punkt bezüglich der Einspritzlinie der Einspritzdüse für das Beschickungsö'l angeordnet werden. Es ist lediglich bevorzugt, daß eine geringe, nicht verengte Querschnittsfläche der Axialzone stromauf von der Drosselstelle für das Einführen von wenigstens einem Teil der Reaktionsteilnehmer dorthinein vorgesehen ist, von wo aus die Geschwindigkeiten der Reaktionsteilnehmer erhöht werden, wenn sie durch die Drosselstelle hindurchgehen.

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Man hat gefunden, daß eine beliebige Anzahl von abgestuften Zonen mit einem beliebigen Durchmesser und einer beliebigen Länge wirkungsvoll ist. Obwohl die obigen Versuche in Reaktoren mit einer einzigen abgestuften Zone durchgeführt worden sind, kann eine beliebige Anzahl von abgestuften Zonen verwendet werden. Gleicherweise können die abgestuften Zonen irgendeine Länge haben, wobei Längen von ungefähr 2,5 cm (l") bis ungefähr 76 cm (30") insbesondere von ungefähr 8 cm (3 ") bis ungefähr 5ο cm (2o^u) vorzuziehen sind.

Ebenso können die abgestuften Zonen einen beliebigen Durchmesser zwischen dem Durchmesser der Axialzone und dem Durchmesser der Verbrennungszone haben. Wird mehr als eine einzige abgestufte Zone verwendet, so werden die Zonen in Reihenfolge zunehmenden Durchmessers in Strömungsrichtung von der Axialzone zur Verbrennungszone hin angeordnet.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von Ruß durch Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigem Ausgangsmaterial, das axial in eine zylindrische Einlaßzone eingeführt wird, in die ein die Verbrennung förderndes Gas ebenfalls am stromauf gelegenen Ende davon eingeführt wird, wobei das sich ergebende Gemisch durch eine oder mehrere dazwischenliegende zylindrische Zonen in eine zylindrische Verbrennungszone geführt wird, in die Verbrennungsgas am Umfang eingeführt wird, um das Gemisch zu umhüllen und die Pyrolysewärme zuzuführen, das sich ergebende Reakt ions gemisch in eine ,zylindrische Reaktionszone geführt wird, worin die Rußbildung vollendet wird, wobei der Durchmesser der Verbrennungszone größer ist als der der Einlaßzone und größer als der der Reaktionszone, alle Zonen koaxial angeordnet sind, jede der Zwischenzonen einen Durchmesser hat _Λ der größer ist als der der unmittelbar vorhergehenden, jedoch kleiner als der der Verbrennungszone, alle Zonen aneinander angrenzend in der genannten Reihenfolge angeordnet sind und in offener lichter Verbindung miteinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial angrenzend an eine Vearengungsstelle oder innerhalb einer Verengungsstelle in tLie Einlaßzone eingeführt wird.

2. Reaktor zur Durchführung des Verfahrens nacli Anspruch mit einer zylindrischen Einlaßöffnung, einer zylindrischen Verbrennungskammer und einer zylindrischen Beak ti ons kammer, wobei die Verbrennungskammer koaxial

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zwischen der Einlaßkammer und der Reaktionskammer angeordnet ist und einen größeren Durchmesser als jede von ihnen hat, mit Einlassen für das Ausgangsmaterial und das freien Sauerstoff enthaltene Gas in die Einlaßzone, mit Einlaßeinrichtungen in die . Verbrennungszone am Umfang und Auslaßeinrichtungen in die Reaktionskammer, mit einer oder mehreren zylindrischen dazwischenliegenden Kammern, die zwischen der Einlaßkammer und der Verbrennungskammer angeordnet sind und koaxial damit fluchten, wobei jede derartige dazwischenliegende Kammer einen Durchmesser hat, der größer ist als der der Einlaßkammer, größer als der irgendeiner dazwischenliegenden Kammer zwischen ihr und der Einlaßkammer und kleiner als 'der Durchmesser der Verbrennungskammer, alle diese Kammern aneinander angrenzend in der genannten Reihenfolge und in offener, lichter Verbindung miteinander angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine Verengung (ll) in der Einlaßkammer (2) und im Abstand von dem stromauf gelegenen Ende davon, wobei die Einspritzöffnung (12) des Einlasses (6) für das Ausgangsmaterial angrenzend an die Verengung oder innerhalb der Verengung liegt.

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-Jt'

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