DE2123090B2

DE2123090B2 - Verfahren zur Herstellung eines relativ grobteiligen Rußes

Info

Publication number: DE2123090B2
Application number: DE19712123090
Authority: DE
Inventors: Robert Edward Borger Tex. Dollinger (V.St.A.)
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1970-05-14
Filing date: 1971-05-10
Publication date: 1979-05-23
Also published as: FR2092931B2; IT983131B; GB1341786A; FR2092931A2; MY7500046A; BE767065R; DE2123090A1; DE2123090C3; ES391004A2; SE356994B

Description

Gegenstand des deutschen Patents 19 65 439 ist ein Verfahren zur Herstellung eines relativ grobteiligen Rußes durch Pyrolyse eines Kohlenwasserstoffbeschickungsmaterials durch gleichzeitigen Kontakt mit einem wärmevermittelnden, Sauerstoff enthaltenden Gas, wobei das Beschickungsmaterial einer Reaktionszone in Form einer konzentrierten Masse diskreter Teilchen zugeführt wird und wobei das Verhältnis von Sauerstoff enthaltendem Gas zu Beschickungsmaterial äquivalent von 1,87 bis 338 m³ Luft/l des Beschickungsmaterials ist, die Pyrolysetemperatur im Bereich von 1316 bis 137I°C liegt und die gesamte lineare Flußgeschwindigkeit durch die Reaktionszone weniger als 4^ m/sec beträgt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Fluß in der Reaktionszone nach abwärts gerichtet ist. Nach diesem Verfahren erhält man einen einzigartigen Ruß, der eine Random-Kristallitorientierung (erkennbar durch Elektronen- Photomikrographie bei 3,5 A), einen Photelometerwert größer als 80%, eine Oberfläche im Bereich von 5 bis 20 m²/g und eine Struktur (Dibutylphthalat-Adsorption) im Bereich von 35 bis llOcmVIOOg besitzt Der Bereich der Oberfläche wird durch Adsorption von flüssigem Stickstoff bestimmt Der Photelometerwert ist in der US-PS 30 09 784 (1961) beschrieben, und die Struktur wild gemäß dem ASTM-Verfahren D 24I465T gemessen.

Es ist wünschenswert und wichtig, daß der hier beschriebene Ruß eine niedrige Struktur besitzt. Variiert man die zuvor angegebenen Bedingungen, so ist es möglich, einen Ruß herzustellen, der noch eine niedrigere Struktur besitzt als die Rußsorten, die in dem Mauptpalent besehrieben sind. Beispielsweise erhält man gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren Ruße, die Oberflächen besitzen, die so niedrig wie 14 sind und die Strukturen so niedrig wie 30 zeigen. Die Betriebsbedingungen, die gegenüber den früher verwendeten modifiziert wurden, um diese besonderen Ruße herzustellen, sind hauptsächlich die Mengen an Luft zum Zerstäuben und die Menge an primärer Luft

Die vorliegende Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet daß das Verhältnis von Sauerstoff enthaltendem Gas zu flüssigem Beschickungsmaterial mindestens 332 mVl Beschickung beträgt, und das Beschickungsmaterial mit Luft in einem Verhältnis von 0,45 bis 0,46 m³ Luft/l flüssige Beschickung zerstäubt wird.
Die US-PS 27 79 665 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ruß, bei dem die Beschickung aufwärts in einen sich aufwärts bewegenden Strom eines heißen Gases eingespritzt wird. Der Ruß wird von dem oberen Ende des Reaktors in Form einer Suspension in dem Gasstrom abgezogen. Da davon die Rede ist daß die eingespritzte Beschickung in dem Reaktor abwärts treibt muß in erheblichem Ausmaß eine Rezirkulation stattfinden. Eine derartige Rezirkulation wird jedoch in dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden, da der gesamte Strom gleichgerichtet ist und sich abwärts bewegt Somit wird im Falle der US-PS offensichtlich ein anderer Rußtyp erhalten. Dementsprechend wird in Spalte 5, Zeile 8 und 9 festgestellt daß das Produkt einen ölabsorptionswert von 163 bis 20,4 gallons per 100 pounds Ruß aufweist Der entsprechende Bereich im

jo Falle der vorliegenden Erfindung liegt bei 35 bis llOcmVIOOg Ruß (Dibutylphthalat-Absorplion) entsprechend 4 bis 13 gallons je 100 pounds Ruß. Es ergibt sich hieraus, daß im erfindungsgemäßen Fall ein Ruß mit einer niedrigeren Struktur als im Fall der US-PS gebildet wird. Dieser Sachverhalt wird auch im Fall der US-PS 32 53 890 behandelt die eine Verbesserung des Gegenstandes der US-PS 27 79 665 betrifft.

Die US-PS 30 10 794 betrifft die Zugabe bestimmter Alkalimetallverbindungen zu einer Rußbeschickung, um die Pelletisierungseigenschaften des Rußes zu verbessern. Im erfindungsgemäßen Fall können zwar Alkalimetallverbindungen in die Beschickung eingegeben werden, doch ist dies nicht Hauptzweck der Erfindung.
Die US-PS 30 26 185 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ruß, bei dem ein gleichlaufender Strom an Reaktanten abwärts gerichtet ist. Im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch werden offensichtlich hohe Geschwindigkeiten und eine hohe Turbulenz verwendet. Dies kann durch die Tatsache erhärtet werden, daß der erste AL*atz dieser Patentschrift darauf hinweist, daß nach dem dort angegebenen Verfahren ein Ruß mit feiner Partikelgröße erzeugt wird. Im erfiddungsgemäßen Fall hingegen wird ein Ruß mit einer relativ großen Partikelgröße gebildet.

Die in der folgenden Tabelle als Nr. 30 und 31 bezeichneten Versuche wurden durchgeführt. Bei der Durchführung der Versuche verwendete man einen Reaktor mit einem inneren Durchmesser von 1 m (40") und die gleichen Bedingungen, wie sie in dem

M) Hauptpatent beschrieben sind. Die Ergebnisse waren die folgenden:

Vers.	öl
Nr.
	l/h
30	247
Jl	747

gal/h

65,2
653

öl
'C

218
210

Luft zum Zerstäuben	SCF/h	Axialluft	SCF/h
rn'/h	4000	mVh	5000
113	4000	141	5000
113	141

U

3

Verbrennungsluft

SCF/h

21 23 090

4

Sekundäre Luft

Gesamt

gal. Öl

SCF/h

Struktur

Zusat.')

20 000

kohlen

4,49 5137

10000

DBP

ppm

1 30

mVh

20 000

mVh

stoff zu

5,23 59,93

keine

als K ⁺

I 31

566

Verh. prim.

Verbrennungsbrennstoff

283

Ruß

ecm/100 g

793

Fortsetzung

566

Luft zu öl

0

30»)

849

Vers,

Betriebsdruck

m'/h SCF/h

Gesch. i. d. Ausbeute %

31,2")

Nr-

36,8 1300

Reaktionszone an RuB

36,8 1300

Photo

30

mVl SCF/gal.

meter

31

3,32 445

Vers.

atm. abs. psia

331 443

m/sec ft/sec gm/1

Nr.

U 19

1,8 5,9 537

Kohlenstoff

98%

U 19

1,8 53 625

81%

Obern.-

area

N₂SA

m²/g

14,1

16,4

■) Zusatz KNC, ppm K⁺, berechnet auf das Gewicht des Öls, das als Ausgangsmaterial verwendet wurde. *) Pelletisierter Wert 28.2. Pelletisierter Wert 29,4.

Aus den obigen Versuchen ist ersichtlich, daß man bei Versuch 30 einen neuen Ruß erhielt, der eine Oberfläche von ungefähr 14 und eine Struktur von ungefähr 30 besitzt Bei Versuch 31, bei dem xeine sekundäre Luft verwendet wurde, erhält man einen Ruß, der eine

Oberfläche von ungefähr 16 und eine Struktur von ungefähr 31 besitzt Durch geeignete Wahl der Versuchsbedingungen erhält man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren neue Ruße, die eine Oberfläche von ungefähr 14 und eine Struktur von ungefähr 24 besitzen.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines relativ grobteiligen Rußes durch Pyrolyse eines Kohlenwasserstoffbeschickungsmaterials durch gleichzeitigen Kontakt mit einem wärmevermittelnden Sauerstoff enthaltenden Gas, wobei das Beschickungsmaterial einer Reaktionszone in Form einer konzentrierten Masse diskreter Teilchen zugeführt wird und wobei das Verhältnis von Sauerstoff enthaltendem Gas zu Beschickungsmaterial äquivalent von 1,87 bis 338 m^J Luft/l des Beschickungsmaterials ist, die Pyrolysetemperatur im Bereich von 1316 bis 1371°C liegt und die gesamte lineare Flußgeschwindigkeit durch die Reaktionszone weniger als 4,5 m/sec beträgt, wobei der Fluß in der Reaktionszone nach abwärts gerichtet ist, nach Patent 19 65 439, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Sauerstoff enthaltendem Gas zu flüssigem Beschickungsmaterial mindestens 332 mVl Beschickung beträgt, und das Beschickungsmaterial mit Luft in einem Verhältnis von 0,45 bis 0,46 m¹ Luft/l flüssige Beschickung zerstäubt wird.