DE2123090C3 - Verfahren zur Herstellung eines relativ grobteiligen Rußes - Google Patents

Description

Fortsetzung

Verbrennungsluft
mVh SCF/h

Verbrennungsbrennstoff mVh SCF/h

Sekundare Luft

mVh SCF/h

Zusatz") ppm als K+

566
566

20 000
20 000

36,8 36,8

1300 1300 283
0

10 000
keine

793 849

Vers.
Nr.

Betriebsdruck

Verh. prim. Luft zu Öl

Gesch. i. d. Reaktionszone

Ausbeute an Ruß

atm. abs. psia m³/l SCF/gal. m/sec ft/sec gm/i gal. Öl

% Kohlenstoff
Gesamtkohlen- Oberfl.- Struktur stoff zu area DBP Ruß N₂SA

m²/g ccm/lOOg

Photometer

1,3
1,3

19
19

3,32
3,31

445 443

5,9 5,9

537 625

51,37
59,93

14,1
16,4

30*) 31,2**

98% 81%

Zusatz K.NO3, ppm K⁺, berechnet auf das Gewicht des Öls, das als Ausgangsmaterial verwendet wurde. Pellelisierter 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 keine 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 (1)

1. 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 3,38 m³ 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 3,32 mVl Beschickung beträgt, und das Beschickungsmaterial mit Luft in einem Verhältnis von 0,45 bis 0,46 m³ Luft/I flüssige Beschickung zerstäubt wird.

   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 3,38 m³ Luft/1 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, 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 Ä), einen Photelometerweri größer als 80%, eine Oberfläche im Bereich von 5 bis 20 m²/g und eine Struktur (Dibutylphthalat-Adsorption) im Bereich von 35 bis HO cm³/100 g 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 wird gemäß dem ASTM-Verfahren D 241 465 T 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 Hauptpatent beschrieben sind. Beispielsweise erhält man gerpäß 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 3,32 mVl Beschickung beträgt, und das Beschickungsmaterial mit Luft in einem Verhältnis von 0,45 bis 0,46 m³ Luft/1 flüssige Beschickung zerstäubt wird.
   Die US-PS 27 79 665 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ruß, bei dem die Beschickung aufvärts 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 16,9 bis 20,4 gallons per 100 pounds Ruß aufweist. Der entsprechende Bereich im Falle der vorliegenden Erfindung liegt bei 35 bis llOcmVIOOg Ruß (Dibutylphthalat-Absorption) 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 Absatz dieser Patentschrift darauf hinweist, daß nach dem dort angegebenen Verfahren ein Ruß mit feiner Partikelgröße erzeugt wird. Im erfindungsgemäßen 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 verwemHe man einen Reaktor mit einem inneren Durchmesser von 1 m (40") und die gleichen Bedingungen, wie sie in dem Hauptpatent beschrieben sind. Die Ergebnisse waren die folgenden:

   Vers.
   Nr. öl
   l/h gal/h Öl
   °C ⁰F Luft zum Zerstäuben
   nWh SCF/h 4000
   4000 Axialluft
   mVh SCF/h 30
   31 247
   247 65,2
   65,3 218
   210 425
   410 113
   113 141
   141 5000
   5000