DE1965439A1 - Russ aus grossen Teilen und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Russ aus grossen Teilen und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Phillips Petroleum Company, Bartlesville, OkI.,USA
Ruß aus großen Teilen und Verfahren su seiner Herstellung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist Ruß mit großen !Peilen
und niedriger Struktur und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
(Chemische Verfahren liefern Ruß mit niedriger Oberfläche und
niedriger Struktur. Diese Ruße besitzen verschiedene vorteilhafte Eigenschaften, und bis jetzt konnte man derartige Ruße
durch das 3?urnace-Verfahren noch nicht herstellen.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Herstellung
solcher Ruße.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Ruß
wird eine konzentrierte Masse diskreter Kohlenwassarstoffteilchen
innerhalb einer Reaktionszone bei niedriger Rußbildungstempera fcur gebildet,und dann wird diese Masse mib niedriger Geschwindigkeit
durch die Reaktionszone geleitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Ruß,um seinen Photometerwert au erhöhen, nachbohandalb.
Allgemein gesagt, wird bei dem Verfahren ein BeBchickungsmaterial
als hochkonzentrierte Masse fein verteilter OJeilchen
innerhalb dos unteren Temperaturbereichs, bei dem Ruß gebil-
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BAD
— e. —
dot wird, dispergiert, und dann viird dio heiße, konzentrierte
Masse durch rlie Reaktion3zone mit niedrigen Geschwindigkeiten
geleitet, um große Rußteilchen mit niedriger Struktur zu "bilden.
Untei* diesen Bedingungen besitzt der entstehende Ruß einen nie~
drigen Photomoterwert, und um diese Eigenschaft zu verbessern^
kann man den Ruß nachbehandeln.
Allgemein geeagt, verwendet dao Verfahren als Beßchickuugsisaterial
oder Äusgangsöl als Betriebsstoff und als Oxydationsmittel
solche Materialien, die üblicherweise in der Herstellung von
Ruß verwendet v/eröen und in dem Zustand, wie man sie im allgemeinen
einsetzt. Beispielsweise körnten, beide,das Beschickungsmaterial
und der Betriebsstoff ,flues ig oder gasförmig sein, und als
Oxydationsmittel kann man jedes Gas verwenden, da3 freien Sauerstoff
enthält. Das Yerfaliren kann weiterhin ausgefülirt werden, indem man die üblichen Kaßnahinen anwendet, wie Vorerhitzen des
Stroms und rinführung von Zusatzstoff en, di© die Eigenschaften des
Produktes beeinflußen.
Bae erfindungsgemäSe Verf&brsn wird anhand der beiliegenden
Saichruing
In der Abbildung werden ßQzeigü Se,? Röakfeor 1, der vorzugsweise
vertikal angeordnet ist, und die Umhüllung 2 und die Isolation 3 enthält, die die Realrfcionssone 4* die sich entlang der axialen
Mittellinie 5 erstreckt, umschließen. Der Reaktor wird an dem einen Ende durch den Kopf 6 abgesahloe^sn, der gebildete Ruß wird
aus dem Reaktor durch die Düse 7 entfernt.
In die Reakfcionasone 4 mündet durch Kopf 6 die Düse 8 ein, durch
die das Kohlenwasserstoffbeschickungsmaterial oder Ausgangsöl vqrzugsweise
als Flüssigkeit eingeführt wird. Vorzugsweise ist die Düse 8 als Spra/dü&e als birnenförmige, bi-
fluide Düse ausgebildet, durch die das als Ausgangsmaterial verwendet©
Öl und ein Sas zumSerstäul3en»TOrzugsweise Luft, gleich-
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zeitig eingeführt werden. Eine geeignete Düse bat 8 Löclier mit
einem Durchmesser von 4j8 mm (0,189 inch) in ihrer Verteilerspitze
und einen Sprühwinkel von O4*. Man kann auch dui-ch den
Kopf 6 axial in die Reaktionszeit 4 ein Oxydationsmittel einleiten,
wenn man es entweder durch die Düse 9 oder vorzugsweise durch eine Eingßpuleä die die bi-fluide Düse 8 umgibt, einleitet.
An der Peripherie der ReElrbionszone 4 "befinden eich als Öffnungen
die Düsen 10 und 11, durch die man daß Gas, dae das als Ausgangsmaterial
verwendet© Öl auf die Temperatur,, die zur Rußbildung
erforderlich ist, aufheist, einführen Obgleich man ver-8Chiedene:.Verf&hren
anwenden kann, um das als Ausgangf3inaterial
verwendete Öl auf die Reakti ©as temperatur zu erwärmen, ist daf3 Verfahren, hei dem man einen Brennstoff innerhalb der Reaktionszone
hrennt, Üblich \m& leicht eu handhahen. Vorzugsweise wird
zu diesem Zweck Luft uM ^roaiistoff durch die konzentrischen
Einlasse eingeführt^ wo"fe©i &i& MiBebp^ng ämnn entweder innerhalb
einerDüse oder imiQZ?fcale äar Reatetisnssos^ ^mf'. ^ Eist vdrd. Die
Einführung dieser !•Uliehuagg*U'2- la folgeadsa m"-s "^%"s^k!^;"-gase
bezeichnet wird, tens swbmüws msial^ radial i;l<m? ^ari;,..-:--
tial erfolgen, obgleich ii© taiigential© EinfiüirsiBg beiro^a-?gt
wird.
Sas Verfahren, teins bei gsicss? lag® Sss Reaktors ausgeführt werden.
Es ist jedoch vor^mgi©fe@Bs fia2 Sie EiBfüteasg der KohlenwasaerstoffreäktioneteilaelMgQS1
in üen Reakti^r in ©llgemeinen
in Abwärtsrichtung· erfolgt„ fidio bei einem ¥imk©l9 der zwischen
dem abwärts senkrechten unä li©2?izontalen liegt 9 im Gegensatz
dazu, wenn man mit einem Winkel aufwärts oder vertikal aufwärts
einführt. Obgleich die Tertikals Abwärtseinfiihraiig nicht für
das Verfahren wesentlich ist» tjteö sie laevorsugts hauptsächlich
deshalb, weil das Auf treffen des Eeakt ionsteilnehmer und des
Produktes auf die ReaktorwänS® siniiaal gehalten wird, und es
auf den Ruß solche Gravitationseis^irkungen zeigt $ daß sein
Kreislauf innerhalb des Reaktors gering gehalten wird, was of-
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iensictitlieh dazu beiträgt, die gewünschte optimale Größe der;?
Rußtöilchen zu verschlechtern.
Der Reaktorauslaß 7 leitet den Dampf in ©in Sammelbehälter,
der mit Absehx-eckdüsen in bekannter V/eise ausgerüstet ist. Die
Einführung des als Ausgangsmaterial verwendeten Öls, ob in flüssiger oder gasförmiger Phase, sollte so erfolgen, daß innerhalb der Reaktionssone eine hochkonsentrierte Hasse diskreter
Teilchen gebildet wird. Ein Weg, um dies zu erreichen, ■besteht darin, daß man das Beschiekungsmaterial mit hohen Geschwindigkeiten, vorzugsweise mit nicht weniger als 60 m/sec
(200 feet per second) in die Reaktionsaono durch sine bi-fluide
Düse einleitet, wobei als zerstäubenden Gas Luft verwendet wird. Man hat gefunden, daß das Einleiten des Beschickungsmaterlals
mit hohen Eintrittsgeschwindigkeiten und mit hohen
Drucken in die mit niedriger Geschwindigkeit durch den Reaktor fließende Masse wirkungsvoll ist. Pur die Zerstäubung.sollte
die Menge an verstäubender Luft oder Gas, die mit dem als Ausgangsmaterial
verwendeten Öl eingeführt wird, ungefähr 0,07 bis 0,37 m'Vl (10 - 50 cubic feet per gallon) des als Ausgangsmateri&lß
verwendeten Öls betragen.
. Die Menge an eingeführtem Oxydationsmittel sollte ausreichen,
um die Düsen, durch die das Ausgangsmatorial Öl eingeleitet
W wird, frei von Kohlenstoff zu halten. Wird Luft verwendet, so wird sie mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,07 bis 0,7 m /l
Ausgangsinaterial Öl (ca. 10 bis 100 S.O.P. pro Gallon), vorzugsweise
mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,14 bis 0,67 ra^/l
Ausgangematerial Öl (20 bis 90 S.C.P. pro Gallon) eingeführte
Die niedrigeren Geschwindigkeiten und die axiale Einführung sind vorteilhaft, da sie eine niedrige Geschwindigkeit der konzentrierten
Imsse durch die Reaktionszone bewirken.
Stromabwärts
m bezug auf die Einführung des Wasserstoffreaktionsteilnehmer
ο , vorzugsweise durch die Düsen 10 und 11, werden
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Verbrenmingsgase eingeführt, die das KohlsnwaßaerstöifbooGlil^ktiiigs
matsrial auf die Sentparatur, die zur Ilußbildung erforderlich isb
bringen. Danach wird das Besehiokungsmaterial ale Reaktionsruaü»
so, die die Yerbrennungsgase enthalten kann, durch den Reaktor
geleitet, "bei niedrigen !Eemperatur~Rußbildurxgsbsdi'flgui3gim. Eins
große Vielzahl von Materialien kann verwendet werden, r<m die
Verbrennungsgase su bilden. Geeignete Breiiiistoffe können axigi-;-wendet
werden, oder ein Oxydationsmittel kanu verwendet u^rdon,
ohne) dia Einführung einaa separaten Brennstoffs, in diesem !Pail
disnfc ein Seil des .als Ausgangsmaterial verwendeten Öls als
Brennstoff.
¥ird ©in Oxydationsmittel, beispielsweise Tjuft, und Bremigao ·
eingeführt, oo wii'd di© Yei^brennung TrorDugswaise in der Reaktionozone
selbst durcihgaführt, und dia Mengen des eingeführten
Stoffe liegen so, daß die Menge an freiem Sauerstoff in der Mi~
schung ungefähr daa 1 1/2faotebis zum 5feohen der stöehiorcetrischciii
erforderlichen Keng® für die Gesamt Verbrennung des Brennstoi'fss
beträgt» Auf jeden 3?all sollte dio Menge des eingeführten
Oxydationsmittels bei dieser Stufe der Reaktlonsaiäosenbildung
ausreichend sein,, um das Äquivalent ^ines gesamten Jjuf bau-ülverhältnissQS
-/on ca. 1,87 bis 3,38 inr/l Ausga-ngeinafeeriaL
Öl {'!50 bis 45OS.CP, pro Gallon), rorzugawöie© von ca. 2,05
bio 3,0 a5/l Ausgangsjiatarial Öl (275 bis 400 S.CP pro Gallon)
au liefern. Diese "Geßamtluft" enthält dia sum Zerstäuben varv/endete
luft, luft, die eingeführt wird, um al© Düse, durch die
das Ausgangomaterial Öl eingeleitet wird, frei ψοη Kolilsnatoff
su halten, und das Oxydationsmittel für die ?erb2?ennung. Sie
schließt jedoch nicht ein die nachträglich eingeflihrte luft, die
man verwendet, um den gebildeten Ruß nachsubehandeln. Wird durch
die Düsen 10 und 11 Brennstoff eingeführt, so kann aeine Msngo
stark variieren.
Die Methode, die man aiwaridet, um daa als Ausgangsmat©rial verwende fee Öl auzuwärmen auf eine Temperatur, »inter der dar Ruß go-
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SAD
bildet wird, wird vorzugsweise so sein, daß man einen schnei- '
len V/ärniöübergang der Vsrbrennungßcase auf das als Ausgangsmaterial
verwendete Öl errsicht. Durch die Einführung der heißen
Gaue wird die Reaktionamnaae gebildet, die dann durch den Reaktor
bei niedrigen Rußbildungstemperafciireu geleitet wird.
Vorzugawüiae wird die Einführung der Warms liefernden Gase so
durchgeführt, daß das axial eingeführte Beschickungsmaterial
entlang dss Weges in der Iteaktionssone, vorzugsweise inder zentralen
VliW Konzentriert bleibt. Dalier werden die Wärme liefernder^
entlang der inneren Peripherie des Reaktors eingeführt. Diese
Einführurujsmethode hat den Vorbau, daß sie das Auf treffen des
Kohlenwasserstoff-Ausgaiigsol auC die Wände vermindert, Sie liefert
weiter die Wärme liefernden Gase in Porm einer Kasse, um
die Peripherie des axial kouaentrierten Ausgang siraterials Ölin der
daß (Ili5 Geschwindigkeit des Aus gangs ö'ls durch den Reaktor in
geringerem Maße zuniaim!;, ala wenn dia Wärme liefernden Gase so
eingeführt wurden, daß sie entlang-der Mittellinie der Reakbions-'
zone fließen v/ürdon..
gleichen Prinsipi^n Bind &ην/&η4»ί3.ί.*¥ wenn nur ein Gas als
Oxydationsmittel dureh. die Düsmi !0 und 11 eingeführt wird, und
der Brennstoff von eine» Tail dös axial eingeführten Öls, das
als Ausgangsmaterial verwendet wird, stammt.
Alle Komponenten der Reaktiuusmasse müssen nicht das gleiche
iiriuß3chema und damit die gleiche Geschwindigkeit durch den Reaktor
"besitzen. Die Geschwindigkaiten in dem Reaktor v/erden jedoch
auf der Grundlage berechnet, daß die gesamte Reaktionsmasse eine einheitliche Mischung bildet und ein einheitliches
ilußschema durch den Reaktor "besitzt. Pur Berechnungen der Geschwindigkeit
hat man angenommen, daß jede Komponente durch die Reaktionazone ihre chemische Zusammensetzung behält, die sie
bei Einführung: in den Reaktor besitzt, wobei Angleichungen an
das Gasvolumon in bezug auf die Temperatur und den Druck, unter
dem die Reaktion durchgeführt wird, gemacht wurden. Auf dieser
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_ ν —
Grundlage sind die Geschwindigkeiten in dem Reaktor geringer alB 4»5 m/sec. (15 feet/sec.) und vorzugsweise von ea. 1,1 bis
3,4 m/eec. (3,5 "bis ca. 11 feet/sec).
Ohne daß die Erfindung auf eine Theorie "beschränkt werden soll,
hat es den Anschein, daß die hochkonzentrierte ReaktionBmase,
die so gebildet wird, sich mit niedrigen Geschwindigkeiten bei niedrigen Rußbildungstemperatüren' fortbewegt und mit einem Minimum
an innerer Umwälzung in der ReaktionGKone. Obgleich
es schwierig ist, quantitative Beziehungen aufzuzeigen, glaubt man, daßbei dem beschriebenen Verfahren der Ruß bei Tönvporaturen
von ca. 1316 bis 1371°0 (2400 bis 25000F) gebildet wird
oder allgemein gesagt, innerhalb der unteren 15$ des Bereiches
der Rußbildungstemperatur, wobei dieser Temperaturbereich betrachtet
wird als von ca. 1316 bis 17O4°C (2400 bis ca. 31000F).
Diese niedrige Temperatur in Verbindung mit dem bevorzugten Arbeitsdruck,
der - obgleich er oberhalb Atmosphärendruck liegt die Geschwindigkeiten du£ü'a die Reaktionszone weiterbin erniedrigt
- ergibt die Bildung von Ruß aus großen Teilchen. Der bevorzugte Arbeitsdruck beträgt ca» 1 bis 2 Atm.abs. (15 bis 30
psia).
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ejut*
Heilbehandlung des Rußes bei erhöhter Temperatur ausgeführt, vorzugsweise indem man den Ruß mit heißem Oxydationsmittel, wie
luft, kontaktiert, so daß der teerige Rückstand auf den Rußteilchen
reduziert wird und sein Photometerwert verbessert wird. Zum Zwecke der Einführung dieser Ifachbehandlungs- oder Sekundärluft
öffnen sich eine oder mehrere der Düsen 12,13 oder 14 in die Reaktionszone 4 stromabwärts der Düsen 10 und 11. Obgleich
sie entlang der Längsachse des Reaktionsgefässes
als Reihe gezeigt werden, können die Düsen 12,13 und 14 auf einem gemeinsamen Durchmesser
wie die Düsen 16,17 und 18 angeordnet sein. Im allgemeinen ist
es jedoch vorzuziehen, daß das Oxydationsmittel durch eine Vielzahl von Düsen, die sequential angeordnet sind, eingeführt wird.
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Durch eine solche Einführung folgt die Umwandlung des teex'igen
Materials in einer -Reihe exothermer Reaktionen, von denen Jede
zu Ende gehen kann, bevor die nächste teilweise Menge des Oxydationsmittels
eingeführt wird. Dieses Verfahren liefert eine ■
Reihe stufenweiser Verbesserungen in dem Photometerwert mit
dem Ergebnis, daß Nachbehandlungen, die die Ausbeute vermindern, vermieden werden» Auf diese Weise ist die zusätzliche Verbesserung
in dem Photometerwert den gewünschten Eigenschaften in der Struktur und der Größe der Teilchen weniger schädlich.
Die Menge an Oxydationsmittels die für die Sachbehandlung erforderlich
ist, hängt von dem ursprünglichen Photometerwert des Rußes ab sowie von der Temperatur, bei der die Nachbehandlung
durchgeführt wird, und dem gewünschten Endphotometerwert* XSm.
einen Photometerwert von ca. 90 zu erhalten, der im allgemeinen
als ausreichend betrachtet wird, beträgt die Menge an sekundärer Luft bei einer Uachbehandlungetemperatur von ca. 1371 °0
(25000P) ungefähr 1/6 bis ungefähr, 1/2 der Menge an Iiuft, die
verwendet wird, um das ursprüngliche Luft~2U~Ölverhältü.is einzustellen.
In einer Ausführungsform wird &G£ nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte Ruß durch Vervjendung eines Oxydations- -
durch
mittels nachbehandelt oder heiße Gase, die die Temperatur des Rußes erhöhen und gleichzeitig seinen Photometerwert. Der Punkt, bei dem diese Gase eingeführt werden, kann leicht bestimmt werden, und es wird im allgemeinen der Punkt sein, bei dem die gewünschte Zunahme des Photometerwert erreicht wird bei minimalem Verlust in der Ausbeute.
mittels nachbehandelt oder heiße Gase, die die Temperatur des Rußes erhöhen und gleichzeitig seinen Photometerwert. Der Punkt, bei dem diese Gase eingeführt werden, kann leicht bestimmt werden, und es wird im allgemeinen der Punkt sein, bei dem die gewünschte Zunahme des Photometerwert erreicht wird bei minimalem Verlust in der Ausbeute.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Eigenschaften dee damit *
hergestellten Rußes werden durch die folgenden Ansätze beschrieben.
Die Ansätze 1 bis 11 wurden in einem Reaktor mit einem inneren
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BAD OBIGlNAU
Durchmesser you 1,02 m (40 inch) mit einheitlieheiii Querschnitt
ausgeführt, wobei der Reaktor ungefähr eine länge von 7»65 m
(25 feet) zwischen dem Punkt, wo das .flüssige, als Ausgangsmaterial
verwendete Öl eingeführt wurde, und dein ersten Absehreck-»
punkt besaß, und wobei die Reaktionszone vertikal angeordnet
war.
Das als Ausgangsmaterisl verwendet Öl wurde mit Luft zum Zerstäuben durch eine 0° Sprühdüse eingeführt, peripher dazu
wurde lauft eingeführt wurde« Naturgas und luft wurden durch die
Peripherie der Reaktionszone eingeführt an einem Punkt, der .
* ~ ; entfernt,wo
ungefähr 53 cm (1 3/4 feet) stromabwärts lag von dem Punkt
das Ausgangsmaterial Öl eingeführt wurde. Die Einführung des Brennstoffs erfolgte so, daß die Verbrennung innerhalb der Re~
aktionszone stattfand, wobei man die Yerbrennungsprodukte so
leitete, daß sie mit einer relativ hohen Geschwindigkeit um die Peripherie der Reaktionszone flößen. Die Verbrennungsgase erhielten
so eine relativ niedrige axiale Geschwindigkeit durch den Reaktor. . -
Die sekundäre luft wurde an einem Punkt eingeführt, der ungefähr
3,7 m (12 feet) stromabwärts von dem Punkt lagj .wo das Ausgangs-"
material eingeführt wurde, und der nachbehandelte Ruß wurde in
üblicher Weise in einem Dampfsammeigefäß? das ungefähr 4?6 m
(15 feet) stromabwärts von der Einführung der sekundären luft "lag, abgeschreckt. -■·.-_,..
In allen Ansätzen wurde das gleiche flüssige Kohlenwasserstofföl
als Ausgangsmaterial verwendet. Es hatte die folgenden Eigenschaften:
Spez.Dichte, 60°/60° 1; 075 B.M.-C.I. ■ y\: 125
Molekulargew. 260 Yisk.S.ir.S, £ 2100F 40
(4,2 Centistokes)
009828/1327 bad OBIGiNAL
YakuumdestillatiQii 760 mm. Eg fo -Kondensat
(513°P) 267 °0 | 40$ | (7280P) | 387 | a0 | |
5$ | (5680P) 298°C | 5C$ | (7500P) | 399 | 0C |
IO5S | (6200P) 327°C; | 60$ | (773°P) | 412 | |
20$ | (671°P) 355°G | Ί0$> | (8020P) | 428 | 0O |
30?o | (7O3°P) 373°C | BQfo | (8340P) | 446 | |
■ SOfo | (899°P) | 482 | |||
Kohlenstoffgehalt | 90,1 | Gew.-$ | |||
Wasserstoffgehalt | 7,9 | Gew.-^ | |||
Sehwefelgehalt | 1,6 | Gew.-$ |
In allen Yerguchen wurde Naturgas mit einem Yertoennuiigswert
von 8900 kg/m5 (B.!D.U.-Wert pro Standard KuI)ikfuß von ca. 1000)
als Brennstoff verwendet, und sum Zerstäuben wurde Luft verwendet, wie" auch als Oxydationsmittel und als lachljehanalungsmittel.
,
In allen Anßätzen wurde der gebildete"'Ruß mit Luft mehbehandelfej
um den Photometerwerfe su dan angegeben-Vierten zu erhöhen,
während der Yerlust- in der Ausbeute miniioal gehalten wurde.
nimmt nicht an, daß solche ITaehbebandiung die Oberfläche oder
die Struktur des Rußes merkbar ändert. . -
Im folgenden wird eine typische Analyse der Produktgase gegeben,
auf iDrockenbasis, mit Ausnahme des Rußes:
Bestandteil | YoI.-% |
Wasserstoff | 15,0 |
Kohlenstoffdioxyd | 4,5 |
Acetylen | 0,1 |
Kohlenstoffmonoxyd | 13,4 |
Methan | 1,1 |
Stickstoff und inerte | 65,9 |
Stoffe | —- |
0 098 28/1327 |
BAD
Die Betriebsdaten und Ergebnisse der ersten Ansatzserie in dem vertikalen Reaktor sind folgende:
Vers ITr. |
. Öl l/h gal/h |
öl Xiuft zum 0O 0P Zerstäuben nrVh SOP/h |
2,29 307 | 3000 | !Tabelle I | 7500 | Verbren- Verbren nungsluft nungsbrennst xa3/h SOP/h mVh SOP/h |
6,1 | 635 | 5,3 | 30000 28 | 1000 | sekundäre . luft m3Zh SOPZh |
12000 | I m ■. S |
Kohlenstoff | 83,5 | 87 | |
1 | 500 132 | 329 625 85 | 2,27 304 | 3000 | Axial luft m3/h SOP/h |
7500 | 850 | 6,1 | 635 | 5,3 | 30000 28 | 1000 | 340 | 12000 | Oberfl. Strufc- Photo-* ' area tür DBP acter IT^SAm2ZA1CCmZiOQs: |
8457 | 80 | ||
2 | 503 133 | 277 530 85 | 2,7 291 | 3000 | 212 | 7500 | 850 | 7,3 | 646 | 5,4 | 30000 45 | 1600 | 340 | 12000 | 8,7 | 68,6 | 78 ; | ||
.10 | 526 139 | 32'4 615 85 | 212 | 850 | 340 | 8,9 ' | 198543 | ||||||||||||
O O |
J | 212 | * | gesamt- | n,i ■ | ||||||||||||||
UJ OO N) 00 ■ν. |
Vers | . Betr. | Verh.prim. | Ausbeute | • kohlenst. L zu Ruß |
||||||||||||||
—* O) |
3Jp. | druck luft zu 01 atm.abs, psia nP/i SCP/gal* |
Gesehw. | digk.i.d. , an Ruß , Reaktlonszone ga/J. ff/gaü m/sec. ft/see. . Öl |
63,3 | ||||||||||||||
N) | 1 | 1,3 19 | 1,9 | 63,4 | |||||||||||||||
2 | 1,3 19 | 1,9 | 64,9 | ||||||||||||||||
10 | 1,1 16 | 2,2 | |||||||||||||||||
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Diese Daten zeigen, daß gemäß dem erfindungsgemäßem Verfahren
Ruß mit großen Teilchen und vergleichsweise niedriger Struktur
geliefert wird. Diese Baten geigen auch,daß die Nachbehandlung
« —
eine Ausführung sfona der Erfindung ist« . -
Man kann aus der !abseils ersehen, daß die Ausbeuten hoch eiad
sowohl in kg des gebildeten Ruß pro leiter des Öls und den-Pro«
zentgehalt -an Kohlenstoff, der von der Reaktionsmasse in Ruß
überführt wurde. Diese Faktoren verdeutlichen, daß die Reaktion
innerhalb des niederen "Bereichs der Rußbildungstemperatur©n
durchgeführt wird.
Eine aweite Serie von Ansät ssen wurde durchgeführt, um die Anpassungsfähigkeit-de©
erfindungsgemäßen Verfahrens bei der·Verwendung
von Verbindungen aufzuzeigen, die die Struktur reduzieren. In den folgenden Ansatzserien wurde Kaliumnitrat mit dem
Beschickungsmaterial eingeführt. Die Ergebnisse sind die folgenden:
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4? Φ PJ Φ
^J ψ>
Pl Φ
I Φ
r-P.
CM
•C*»
1985439
Die obigen Daten zeigen^ daß das Ealimmitrat die Struktur des
Rußes wirksam reduziert. -
Eine dritte Serie von .Ansätzen wurde ausgeführt, um die Wirkung
der axialen Geschwindigkeit der Reaktionssiasse auf d©n
Ruß zu zeigen. Diese Ansätze waren die folgenden!
-. 009828/1327
Öl l/h. gal/h |
316 | Öl | • | 2000 | Tabelle | III | 37,8 | (igastoff | ■» selcundä-^ re Iiuft |
9033 | |
Ters. ITr. |
30 78 | 316 | 600 | 2000 | Axial« - -laf-fe ItP/h SQWh |
Tertoea- auagslTift m5/h B0$/h |
37,8 | . 1353 | 255 | 9033 | |
6 | 3p 78 | 310 | 600 | Luft zum Zerstäuben i W/h. SGtyh |
2Ό00 | '141 1000 | 566 20000 | .37,8 | ■1333 | 255 | 9,033 |
7 | 26 68 | 590 | 56,6 | 14t 5000 ; | 566 20000 | 1333 | 255 | ||||
8 ο |
56,6 | 141 .'5OQOi1 | 566 ' 20'QOQ'. | ||||||||
co 00 |
56,6 | ||||||||||
-»Ters. Betr. druck atm.abs. psia
Terh.prim. Geseb.iieia der Ausbeute
Xuft au öl Reaktioßszon© an Ruß
"SCl'/gal. m/sco £t/sec. gm/1
■ .OtecEL Strnfckohlenstoff
-area ^. tür DBP ?b.oto~
i'stt Huß . U9SA" ccm/100g not er·
i'stt Huß . U9SA" ccm/100g not er·
^ 6 | 1 | ,3 | 19 | 2, | 58 | 346 | 1 | ,3 | 493 | 635 | 5 | ,3 | 61,2 | 7,- | 4 | 75 | ,0. | 82 | |
ff | 7 | 1 | ,3 | 19 | 2, | 58 | 346 | 1 | 4,1 | 635 | 5 | ,3 · | 6099 | 7g | 4 | 71 | *3' | 74 | |
O
S O |
8 | 1 | ,4 | 20,5 | 2, | 96 | 397 | 1 | ,2 | 3,8 | 587 | 4 | o9- | 5β94 . | 0 | 60 | 62 ■ . | ||
I | |||||||||||||||||||
■■„ |
-9-2
Diese Daten, zeigen an, daß "bei niedrigen Beschickung sgeschwindigkeiten,
denen die Luft zum Zerstäuben und axiale luft
eingeführt werden, der JCnnenschieht-Reaktionsmaese niedere Geschwindigkeiten
verliehen werden, wodurch die Oberflache ab- ■ nimmt. Diese niedrige axiale Innengeschwindigkeit wurde weiterhin
dadurch vermindert, daß man die Menge der Verbrennungsgas©, die als iCeil der Beaktionsmasse eingesetzt wurden, verminderte.
Dies reduzierte gleichfalls die durchschnittliche Geschwindigkeit
der gesamten Reaktionsteilnehmer durch die Reäkt ions zone.
Gleichzeitig hiermit wurde die Menge an Brennstoff erhöht, so
daß die Wärmeabgabe innerhalb der Reaktionszone in bezug auf die in den Reaktor eingeführte Menge an öl hoch war. Man würde
daher ein Abnehmen der Ausbeute erwarten. Jedoch wurde die Betriebstemperatur doch bei den niedrigen Werten innerhalb des
Bereichs der Rußbildungstemperaturen gehalten...
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Eigenschaften des gebildeten
Rußes werden weiterhin durch.eine andere Serie von Ansätzen
gezeigt.
Die Ansätze 20 bis 25 and 25 bis 29 wurden in einem Reaktor
mit einheitlichem Querschnitt und einem Durchmesser von 76 cm
(30 inch) durchgeführt, wobei der Reaktor 7,6 m (27 feet) lang war zwischen dem Punkt, wo das Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial eingeführt wurde und dem ersten Abschreckpunkt in dem
rDampfsammelgefäß, die Reaktionszone war horizontal angeordnet.
Das Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial wurde entlang der
Längsachse des Reaktors eingeführt, und die Verbrennungsluft
und der Brennstoff wurden ungefähr 0,15 m (1/2 foot) stromabwärts
von dem Einführungspunkt des Beschickungsmateriäls ab eingeleitet.
Die sekundäre Luft wurde ungefähr 2,4 m (8 feet) stromabwärts, bezogen auf die Einführung der-Luft und des
Brennstoffs, eingeleitet.
*) und niederen Geschwindigkeiten, mit
,009828/1327 λ "' λ BAD OHtGfISSAL
Bei den Ansätzen 20 Ms 22 wurde Kohl enwas sea? et off gas als Brenn
stoff und eine kohlenwasserstoff haltige flüssigkeit als Be-'schickungsmaterial
verwendet*"-"-Das 'Verbrennungsgas war Ifaturgas
mit üblicher Analyse. Das Eohlen.wasseratofrbesoh.iokungsmaterial.
hatte die folgenden Eigenschaften. ._ ,
Spez.Diehte 1
Molekulargew. 250
Molekulargew. 250
B.M.C.I
Viskosität
in. S.U.S9
Viskosität
in. S.U.S9
Vakuumdestillation, 760 ap Hg«, s
0 ^C | zl | |
277 | 530 | |
5* | 291 | 555 |
306 | .583 | |
327 | 620 | |
5Of* | 340 | 644 |
60$
Kohlenstoff gehalt, Wasserstoffgeüaltfl Gfew.-Sohvjefelgehalt,
Gew,—^
101
210°F
2?4 oentistokes
Kondensat
350
359 369
381
392 406
89,4
^S, 9
1,.6
665 679 697 718
737 762
Ansatz 28 wurde mit dem Beschicküngsiöaterial dwehgeführt, wie
es zuerst lieschrieben war«, !Diese. Ansätze waren die folgenden:
U a ο I ο /---I Jl /
ßAO
SaI) eile IV
Öl l/h gal/α
85
77 84
167
Luft zum Axial- Yerteen- Verbrennungs- sekundä-
Öl Zerstäuben'«- ,luft · nungsluft brennstoff re Luft
°0 0P m3/h SCf/li ar/ti: SOS/h m^/fa. SC£/a m^/h SCP/a nP/h SCP/h
399 316 313 318
Dampf 113 4000 85 3000
Betr.druck atm.ats» psia
Yerh.prim· Luft zu Öl
/
19 2,19
19 3,31
^9 ,2,58
19 1,80
141 5000 566 20000 37s8 1533"
189 6688 . 780 27500 37,8 1333
141 5000 566 20000 37,8 1333
212' 7500 ' 850 30000 37,8 1333
275 9737
373 13160
344 12118
340 12000
Geschw.in. der Auslernte" 36.SeSaTBt- OtsafiU
Reaktionszone an RuB - kolaleiisdtoff area
a/so·' ft/seG. ga/1 ///gal»Öl 'zu" Ruß/. , H
2,1 6,9 635 5,3
2,9 9,6 431 3*6
2,4 7,9 540 4,5
3,3 10,8 683 5,7
0,6 44,2
56.0 70,5
11,2
14,1
8,8
13,2
Stq?uk- ·
tur, DBP Photo-/1
OQg nei?er'
83
70
84
113
SB5439
Bei Ansatz 20 wurde der Kohlenwasserstoff im verdampfter Porm
in den Reaktor eingeführt. Zum Zerstäuben ward© keine Luft verwendet.
Diese Ergebnisse 'zeigen § daß das exfindungs. gemäße. ¥erfätaea
auch für die Anwendung von gasförmigen Kohlanwasserstoff-Beefsniokungeinaterial
durch Injektion geeignet igte.
Ansatz 21 wurde unter Y&rwendung. von öl ' ".wesentlich flüssigen.
Zustand durchgeführt* Mr die Zerstäubung wurde Bampf
verwendet, und das Cresamtvorhältnis von Üuft-ssu öl war vergleichsweise hoch, wie auch die- Menge von ¥<g2?br®nnuagsluft in
belüg auf die Menge an Besehi@kungsmat@rialo Entsprechend ist
die Oberfläche relativ hoch und die Ausbeut© verringert.
Bei Ansatz 22 war die geschwindigkeit der I*uft, Sie zum Zerstäuben
verwendet wurde, sehr hoch, was bewirkte, daß das Beschickungsraateripa
leichter verteilt wurde. Niedrige Oberfläche und niedrige Ausbeuten w^en g@s Ergebnis hiervon.
Der Ansatz 28 wurde ter@feg@ittet9 ©hn® ä®m Zusats von Brennstoff,
luft zum Verbrennen trnxds s?sf©fttgtj und ©is Teil des als Ausgangsmaterial
verwendeten Öls wurd© al® Brennstoff verwendet.
Die gesamten Verhältnisse von Luft zu Öl waren niedrig,, und das
Produkt hatte eine relativ höh© Struktur.
Eine Serie von. Ansätzen wurde In dem gleichen Reaktor durchgeführt, wobei die Kohlenwasseretoff-Beechickungsgeschwindigkeiten
höher waren* Diese Ansätze waren die folgenden:
0098287 1327
lamelle V
öi ν
l/h gal/h
Öl
443 500
117 132
313 313
595 595
Luft sum Azial- Yertsrsn-
Zerstäuben .1 ,luft iiungsluft
rn^/h SCP/fa. grVh SC7/h rn^/ti SCF/h
85 85
3000 3000
212 212
7500 7500
850 850
Yerbrennungs- sekundä-.Brennstoff
re Luft
mVta SCP/h m5/ta SC P/h
56 28
2000 1Ί000
340 340 ·
12000 12000
Yerta.priia. Geschw.in der Ausbeute
-»Yers. Betr.druck „luft zu Öl Reaktionszone an Ruß
<*>ür. atm.abs. psia eP/i ."SCS/gal. ia/sc. ft/sec. gm/1
fo Gesagt- O'oeSL Strulckohlenstoff
area , tür Γ·ΒΡ Photo-•
zu Ruß - , H9SA / cöta/IOOg meter
1,3 1,3
19 ,19
2,59 2,29
347 307
3,38 3,32
11,1 10,9
648 635
5,4 5,3 62,2 63,4
13,7 14,8'
86 103
94 94
cn
CO CD
Diese Ansätze zeigen eine Zunahme in der Struktur mit einer ■
Zunahme in der Kohlenwasserstoffbeschickung und eine Abnahme in
dem Brennstoff.
Die Ansätze 23 und 29 demontieren die Wirkung eines Kaliumsalzes
(KUO,). Diese Ansätze ,sind . mit Ansatz 25, bei dem kein
Ealiumsalz verwendet wurde, zu vergleichen." "Die Versuche waren
die folgenden:
0 0 9828/1327
71
Ters. Öl Hr. l/h gal/h
CD CO hO OO
Luft zum Axial- Yerbren- 01, Zerstäuben .v ,luft nungsluft
0C 0P m3/h SCP/h vS/h SCP/h m^/h SCF/h
Terbrennungs- Sekunda- Zus.
brennstoff re Luft Tjpm
SGF/h m^/h SOiVh" als
brennstoff re Luft Tjpm
SGF/h m^/h SOiVh" als
23 | 319 | 84 | 19 | 341 645 85 | 3000 | 141 5000 566 20000 | 1,1 587 4,9 | 57,8 | 1333 | 13, | 283 10000 | 334 | I |
25 | 319 | 84 | 19 | 310 590 56,6 | 2000 | 141 5000 566 20000 | 7,4 660 3,5 | 37,8 | 1333 | 11 | 227 8000 | 0 | ro ι |
29 | 565 | 149 | 19 | 316 600 85 | 3000 | 212 7500, 8^0 30000 | 11,0 671 5,6 | : 34,0 | 1200 | 19, | 540 12000 | 399 | • |
Ters. | Terh.prim. Luft zu Öl m3/l rsoi'/gal. |
(Jeschw.in der Ausbeute Reaktionszone an, Ruß m/sec, ft/see. gm/l -^/gsLOl'. |
fo Gesamt- Obs kohlenstoff ar< zu Ruß . U7- |
=ä. Struk- sa^j tür DS? 3A^ ccm/100g |
Photo meter |
||||||||
23 | 2*48 332 | 2,4 | 60,3 | 95 43,2 | 99 | ||||||||
25 | 2,40 321 | 2,3 | 63,9 . | 80 | 95 | ||||||||
29 | Betr.druck atm.abs. psia |
2,03 272 | 3,4 | 66,9 | ,3 56 | 87 | |||||||
1,3 | |||||||||||||
1,3 | |||||||||||||
1,3 | |||||||||||||
Zusatz KHO,, ppm K
"verwendet - wurde.
berechnet auf das Öl, das als Ausgangsmaterial
Allgemein gesagt, zeigen die obigen Daten, daß Ruß von der gewünschten
Qualität bei hoher Konsentration der Reaktionsteilnehmer,
und niedriger Reaktionsgeschwindigkeit· in.den unteren
Bereiclien von den Temperaturen gebildet wird, von "denen man annimmt,
daß bei ihnen Ruß gebildet wird. ,
Unter Verwendung des oben angegebenen Verfahrens wurden Ruße hergestellt, die eine Oberfläche von ca. 5 bis ca. 17 und eine
Struktur von ca. 60 bis ca. 110 besitzen, ohne die Zugabe von Zusatzstoffen, die die Struktur beeinflußen, und bei Zugabe von
Stoffen, die die Struktur beeinflüßen, Ruße mit einer Oberfläche
von ca. 5 bis ca. 20 und eine Struktur von ca. 35 bis ca. 60.
Im allgemeinen fand man, daß die Ruße.die folgenden angegebenen
Eigenschaften besitzen: ungefährer Bereich
der Eigenschaft
Eigenschaft . kein Kalium:: Kalium verw.
Sticks toff Oberfläche (IT2SA) m2/g 5 - 17 5 - ■ ?.O
Struktur, DBP, cmViOO δ 60- 110 35 - 59
Photometerwert über 80 über 80
Kristallitorientierung Random Random
In bezug auf die oben angegebenen Eigenschaf ten soll bemerkt werden,
daß thermische Ruße mit vergleichbaren Oberflächen-und Strukturen
laminare Krlßtallit-Orientierung besitzen.
Um die erfindungsgemäßen Ruße mit thermischen Rußen zu vergleichen,
wurde ein erfindungsgemäßer Ruß hergestellt unter Zusatz
eines Ealiumsalzes und zwei im Handel erhältliche thermische
Ruße "Thermax(MT-NS)" und "Sterling (MT-NS)11 zur Herstellung
verschiedener Kautschuke , wie unten, beschrieben, eingesetzt.
"Thermae (MT-NSW ist thermischer Ruß, der von der R.T.Vanderbilt
Company hergestellt wird. Er hat eine ASTM Typ MT-NS, ASTM Identifikation, N 907. 1
009828/1327
1:965.43:
"Sterling (ME-IiS)" ist thermischer RuS5 hergestellt von Gabot
Carbon Company* Er hat eine ASIM Typ Μΐ-lS, ASSM läeritifilcation,
N 907. · , .
Der in Aasatz 5r Tabelle II, erfiaäungggeiaäße, unter Y&rwendung
©in©s Ealiumsalzes hergestellte Ruß, der im folgenden als Ruß
796 "bese lehnet wird, wurde mit diesen handelsüblichen therrni»
sehen Rußen verglichen. Die Eigenschaften der Ruße waren die folgenden?
Ruß
m2/g
DBP, emViQO g
Kris tallit-Orientierung
, cm5/g,unpelletiert , cm5/g,pelletiert
Photometerwert
spe2.Widerstand, Ohm-cm
Diese RuSe wurden in verachiedenen Rezepturen, deren Zusammensetzungen
im folgenden gegeben werden, eingearbeitet. Die Komponenten dieser Rezepturen wären die folgenden:
Black 796 | "Themiax" | ■ - | 55 | »Sterling» |
12 | 8,0 | Ί0,5 | ||
41 | .40 | 40 ; | ||
Random | laminar | laminar | ||
et 0,877 | 0,871""-. | |||
0,853 | ■ ■ - - | |||
88 | 57 | |||
0,10 | 1,5 |
Altax-benzothiäzyl-disulfid (aja'
Amberol ST 137 Kondensationspolymerisat von p-Octylphenol
und Formaldehyd
Butyl HT 1068 chloriertes Mischpolymerisat von Isobutylen und
Isopren
Circosol 4240 Naphthenöl
KLexon 767 - Ein ASTM Typ 4 Öl mit einem spezifischen Gewicht
von ca. 0,8973 und einer Viskosität von ca. .108 centist
okes (500 SUS bei 100eP)
Monez Tetramethylthiuram-monosulf id
Permalux - der aktive Bestandteil ist das Di-o-tolylguanidin-.
salz des Dicatecholborats
009828/1327
BAD
Santocure (FS) - nr-ter1;«-Butyl-2-benzothio2olsulfenamid
Solprea* 375 - Grunämischung ~ 75/25 Butadien-styrol-Raiidom-
mischpolymerisat (100 -Gew.-Seile. Kautschuk und 37,5
&ew.-Seile Naphthene!.)'
Stjl3©lite-Hars - ayärogeaisie-rtes Harz, apez..Cfew. 1..,O45
Pp. 76°0., Verseifcuigsssahl 167, Säurezahl 162
Pelletierter Thermal (MU-IS)-HeSV Sterling (MiC-IiS)-RuS und RuS
796 wurden einsein in eise ASSM' laturkautschuk-Eezsptus' ©ingearbeitet,
wobei man die■folgenden Zusammensetzungen erhielt:
ASSM Faturkautschuk ■ | Oew.-Χθΐΐθ |
Bestandteile | too |
Liberian Crepe | 75 |
Ruß | 3 |
Stearinsäure | 2,5 |
Schwefel | 5- |
Zinkoxyd | 0ηβ |
Al tax | |
Nach dem Härten "bei 1450C (293°F) gemäß standadisierten Verfahren
für die angegebenen Zeiten, zeigten die gehärteten Proben
die folgenden Ergebnisse %
* Handelsname der Phillips Petroleum Comp.
0982S/1I27
eingearbeitet i«d.Rezeptur
RuS 796 ' rn©rmax(M!D-MS) Sterling
Modul-, fcff/om2 .(iaai)
15 Min. 30 Kin, 45 Hin.
IGg
UM 36,4 (375) 35,9 ( 510)
(1435) 53,5 (760) 67,5 ( 960)
(1640) 66,0 (940) 82,9 (1180)
15 Min. 30 Min. 45 Min.
121,0 (1720) 50,6 (720) 64,3"( 915)
150,0 (2130) .97,O (1380) 113,0 (1605)
(2305) 108,0 (1535) 135,03(1915)
. kg/cm(pal)
15 Min.
30 Min.
.45 Min, 18Ö
Dehnung
~ 15 Min.
30 Min. 45 Min.
bleibende Verformung nach
(2510) 107,2 (1525) 113,0 (1605) (2580) 176,0 (2505) 182 (2580)
(2550) 182 (2585) 199 (2825)
530
480
445
480
445
„Min.
565
580
575
580
575
2„1
.535 565 565
2,8
15 Min. 30 Min. 45 Min-
AT, °0, 50 Min. (0
50
56
57
56
57
(41)
$> gederungsvermögen 30 Min,
40 | 41,5 |
47 | 48,5 |
51,5 | 50,5 |
24 (44) | 30 (54) |
81 | 79 |
Biese Ergebnisse zeigen, daß der erfindungsgemäß hergestellte
RuS sich von den technisch erhältlichen, thermischen
beträchtlich unterscheidist und dem Kautschuk gleiche oder ■" " "0O-S82S/1327 "" ■' - ; " "' -
bessere Eigenschaften verleiht.
In einer zweiten Rezeptur, eine Solprene 1O^ (Butadien-styrol
Mischpolyiaerisat)-Rezeptur für Schläuohe für Waschmaschinen,
wurden in die im folgenden angegebenen Zusammensetzungen als Ruße Ruß 796, Thermax (MS-US) und Sterling (MMS) einzeln
eingearbeitet.
Bestandteil ' , ' Gewichtsteile (phr)
Solpren 375 137,5
Ruß 530
Ciroosol 4240 72,5
Paraffinwachs 5 ·
Paraffinwachs 5 ·
" Zinkoxyd ' * 5
Stearinsäure 3
Santocure 1
Monex 0,5
Schwefel 2,5
Die Proben wurden bei 1630C (325OP) in Übereinstimmung mit standadisierten
Verfahren für die angegebene Zeit gehärtet. Die gehärteten
Proben lieferten die folgenden Testergebnissei
009828/1327
Ruß, eingearbeitet j-ά.Rezeptur
Min. | i» Dehnung | 7 | Min. | 29, | 40,0 | 64, | 0 (S10) | 8 (580) | Thermax | 27 | 9 | (150) | Sterling | |
Min. | 10 | Min. | 36, | 21V 0 | 73, | 7 (1050) | 8 (580) | (MT-NS) | 6 | (160) | (MT-NS) | |||
Min. | 15 | Min. | 33, | 14,1 | 68, | 3 (975) | 6 (520) | Verformung | 4 | |||||
Zugfestigkeit | 105, | 106,1 | ||||||||||||
Black 796 | 7 | ,6 (420) | 175 | 1 (130) | 87, | (800) | 92,0 | |||||||
* | 10 | ,6 (520) | 170 | 1 (130) | 21, | (660) | 25,8 | |||||||
100$ Modul, kg/cm2 (psi) | 15 | ,4 (475 | 170 | 1 (130) | ||||||||||
fi Sueammendrückbarkeit, bleibende | 7 | ^ Dehnung bei | ρ , kg/cm (1DSi) |
33°0 (2000F) in \ | _ | _ | ||||||||
Härtung: 7 | 10 | 7 | Min. | 40, | 55 | 10,6 | 4,9 ( 70) | |||||||
10 | 15 | 10 | Min. | 40, | 56,5 | 11,3 | 10,6 (150) | |||||||
15 | Zugfestigkeit, | 15 | Min. | 36, | 56 | (psi) | ||||||||
7 | Shore A Härte | (2000F) | 65 | |||||||||||
10 | 7 | Min. | 9, | 828/13 | 56,1 | (425) | (49,2,(700) | |||||||
15 | 10 | Min. | 9, | 46,4 | (400) | 59,0 (840) | ||||||||
15 | Min. | 9, | ||||||||||||
bei < | — | — | ||||||||||||
Min. | 545 | (325) | 480 | |||||||||||
Min. | 400 | (270) | 375 | |||||||||||
Min. | irg/cm | |||||||||||||
93 0C | _ | |||||||||||||
Min. | 009 | 29,9 | 33,8 (480) | |||||||||||
Min. | 28,1 | -- | 35,2 (500) | |||||||||||
Min. | ||||||||||||||
_ | _ | |||||||||||||
Min. | 22,8 | 21,1 (300) | ||||||||||||
Min. | 19,0 | 16,5 (235) | ||||||||||||
Min. | ||||||||||||||
Federungsvermögen,# -15 Mirt |
12 | 18 | ||||||||||||
34 | 31 | |||||||||||||
40 | 40,5 | |||||||||||||
76 | 73 | |||||||||||||
BAD OWGlNAL |
196543S
Diese Ergebnisse zeigen, daß der erfindungsgemäß hergestellte
Ruß bessere Ergebnisse geigt oder Ergebnisse., die mindestens
vergleichbar sind mit denen äar handelsüblichen
Um die erfindungsgemäßen RvS® mit den Eigenschaften handelsüblicher
Pu"-niacs~Ruße mit niedriger Oberfläche und niedriger- Struktur
au vergleichen, _ word©n ein erfindungsgemäßer Ruß,
der im folgenden als"Ruß 76Qnbeg@lehnet wird, und "Sterling S"
Eurnaoe-Ruß einzeln in KautsoMteres ep türen eingearbeitet.
"Sterling S-1 ist ein iinmc^-Ruß, der von der Cabot öarbon
Company hergestellt wird, Beine ASSM Typ SRI-HM-NS ASSM Identifikation
ist ΪΓ 774.
Die Ruße besitzen in pelletiertem Sustand folgende Eigenschaften:
Ruß
N2SA, m2/g 16,8 26,8
DBP cm3/100 g 93 69
Photometerwert 90 -
Diese Ruße wurden einzeln in die folgende Rezeptur eingearbeitet,
die repräsentativ für eine Öhlorbutyl-Reif eninnenverkleidung
ist:
Bestandteile Gew.-!Peile (phr)
Butyl HT 1068 | . 009828/1327 | 100 | f |
Ruß | 80 | ||
Amberol St 137 | 4 | ||
Staybelite -Harz | 4 | ||
Elexon 767 | 20 | ||
Stearinsäure | 1 | ||
Zinkoxyd | VJl | ||
Permalux | 1 | ||
Schwefel | 1 |
Die Mischungen wurden 30 Minuten "bei 153°ö (3070P) gehärtet.
Die Ergebnisse sind die folgenden %
Ruß« eingearbeitet i.d.Rezeptur
Zusammendrückbarkeit, # 300# Modul, kg/cm2 (psi)
Zugfestigkeit, kg/cm (psi) i» Dehnung
max.Zugfestigkeit bei
93"(2000P) g/cm ( /inch)
max.Einreißfestigkeit bei 93°C (20O0P) ' g/cm2 /inch)
Pederungsvermögen, % Shore A Härte
Dispersion (0-10; 10 am besten)
Was s er s t of f -Permeab il i t ät cm5/m2/24 Std.
Ruß | 760 | (530) | - | Sterling S | 73,7 | ,2 | ) | (650) |
!,4 | (890) | 3, | 82,9 | (1050) | ||||
64,6 | (920) | 39C | (1180) | |||||
66,7 | (950) | 45,7 | ||||||
320 | 0 | |||||||
37,3 | 62 | |||||||
5 | 64 | |||||||
63 | 10 | |||||||
66 | 29,7 | |||||||
10 | ||||||||
28,9 |
Aus diesen Ergebnissen ist ersiohtlich, daß der erfindungsgemäße
Ruß 760 mit dem handelsüblichen Ruß einen günstigen Vergleich zeigt.
Die obigen Werte und Ergebnisse sind typisch für die erfindungsgemäßen
Ruße. Im allgemeinen zeigen diese Ergebnisse an, daß die erfindungsgemäßen Ruße in ihrem Charakter thermischen Rußen
eher ähneln als früher hergestellte Purnace-Ruße, aber daß die
erfindungsgemäßen Ruße nicht Duplikate der thermischen Ruße
sind insofern, als sie dem Kautschuk etwas andere Eigenschaften
verleihen als dies die thermischen Ruße machen.
009828/1327
BAD ORJGfNAL
196*5k39
Die erfindungsgemäßen Ruße wurden pelletiert, mit Säure
"behandelt and anderen üblichen Behandlungsmethoden unterworfen,
und man bat gefunden, daß sie sich zufriedenstellend verhalten.
OWGlNAL 009828/1327
Claims (6)
1. Furnace-Ruß, gekennzeichnet durch folgende Eigenschaften:
Random-Kristallitorientiorung, einen Photoineterwert größer
als 80$, eine Oberfläche im Bereich von 5 "bis 20 m /g und
eine Struktur (Mbutylphthalat-Adsorption) im Bereich von
35 bis 110 cm3/100 g.
2. Vorfahren zur Herstellung eines Rußes gemäß Anspruch 1 durch
Pyrolyse eines Eohlenwasserstoffbeachickungsmaterials durch
Kontakt mit einem wärmevormittelndou, Sauerstoff enthaltenden
Gas, dadurch gekennzeichnet, da£ das Verhältnis von
Sauerstoff enthaltendem Gas zu Besohtckungsmaterial äquivalent
von 1,87 bis 3,38 m Luft/1 dos Bencliickungsmatei ialn
ist (250 bis 450 standard cubic feet Luft/Gall. Beschickung«-
material) die Tyi'olysetemperatür im Bereich von 1316 bis
1371 °0 liegt und die gesamte lineare .Flußgeschwindigkeit
durch die Reaktionszone weniger als 4,5 m/sec. beträgt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschiekungem&terial in die Reaktionsaone in Porm diskreter
Teilchen eingeführt wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des Plußes durch die Reaktionszone abwärts
ist.
5. Verfahren gemäß Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gebildete Ruß mit weiterem Sauerstoff enthaltendem
Gas kontaktiert wird, um den Teergehalt des Rußes zu vermindern.
009828/1327
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Beschickungsmaterial in der Pyrolysezone durch Verwendung eines Zerstäubungsgases fein verteilt
wird.
00982 8/1327
JV
Leerseite
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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