DE2123774A1

DE2123774A1 - Verfahren zum Sammeln von Ruß

Info

Publication number: DE2123774A1
Application number: DE19712123774
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Tokio; Sato Etsuro Matsudo Chiba; Fujine (Japan)
Original assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Current assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Priority date: 1970-05-13
Filing date: 1971-05-13
Publication date: 1971-12-02
Also published as: NL7106585A; FR2093489A5; JPS4912840B1

Description

PATENTANWALTS

Dr. D. Thomson oipwng. H. Tiedtke Q. Bühling οί_Ρι,ΐη₈. R. Kinne

MÖNCHEN 15 KAItER-LUDWIQ-PLATZ β

TEL WII/530411 MMU

CABLIS: THQPATENT TIUX: POLQT

W.Weinkauff 2123774

FRANKFURT (MAIN)

FUCHtHOHL 71

TEL. «11/S1««

Antwort erbeten nacht Please reply tot

SOOO M0nch»n 11 · ^{Mai 1971}

Nitto Boseki Co., Ltd« Fukushima-Ken /Japan)

Verfahren zum Sarnmeln von

Die Erfindung bezieht- sieh -?.v.t ein ^λ"ϊγ:: Sammeln von "Hui? aus Verbrennung;-:-¹· ■ , ---^Xohe^ .'■'.; in einem Verbrennungsofen erse^st v-'v.', weii*""·::/. Herstellung eines OfenruSss vs.?*·??■:■■■.■^;;- vird.

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5. enthält und f.'.- Falle der

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Bei der Herstellung aas Of.-^rui-gs 1«-··.

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- Kohlepartikel mit Hilfe einer vier·- euer fun rs turnen Reiüe ;■"

Cyclonen vorzusammeln, und schließ!io~ etws ^C :saa 30 JS da*¹

verbleibender Kohlepartikel mittels sines B--u^-*-Hüters zy sam-

-*i0 bis 35O⁰C

Orwdwof Bw*(Matlw Kt*

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MOfldttorw Abreden, hwtMwnder· durch f»l«for

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BAD ORiGiNAi.

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meliü«, Diese tierkSüimlicEe Kathode brifiSo sie Sößwirigeeifc mit sick« daß eine mehrstufige Cyaloneinylstitu^s £?for-de^2ieß ist und (SaS «Sie Filtestioissuisics-Sinskeit öse Bstä<älSHt%F£ iisla vensirA&rt. - Daher ist £i@ E%ng© an lt fte£ fetSfefe

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ren sun Sammeln von Ruß geschaffen «erden, welches in der Lage ist, den Ruft allein durch Filtrieren mit Hilfe des Beutelfilters EU sammeln, ohne die Verwendung des mehrstufigen Cyclone, und welches den Samalungswirkungsgrad durch Filtration in bemerkenswerter Weise verbessert.

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren sun Sammeln von Ruft, welches darin besteht, daß man von einem Verbrennungsofen Verbrennungsgas erzeugt, welches Rußpartikel enthält, daß man eine Aggregation der Rußpartikel bewirkt, daß man die aggregierten Ruftpartikel mit Hilfe eines Beutelfilters sammelt, und daß man die Rußpartikel zu dem gewünschten Produkt formt.

Die herkömmliche Methode des Sammelns von Rußkohlenstoff mittels des Beutelfilters, wurde in Anwesenheit extrem kleiner Rußpartikel der Größenordnung von etwa 25 ιημ bis 60 ΐημ im Verbrennungsgas durchgeführt. Diese extrem kleinen Rußpartikel können nicht an die Garne bzw. die Fasern dieser Garne angeheftet werden, welche den Filterbeutel bilden, der Spalte der Größenordnung von etwa 20 μ bis 50 μ aufweist, sondern die Partikel werden zu Beginn des Sammelns, zusammen mit dem Verbrennungsgas, hindurchgeblasen, wobei diese Spalte allmählich enger werden und so eine primäre Filtrierschicht bilden. Dann wird die Filtration durch die primäre Filtrierschicht hindurch als Filtriermaterial fortgesetzt, wobei sich eine sekundäre Filtrierschicht bildet.

Demgegenüber ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren 109849/1696

ein Bewirken einer Aggregation der Kohlepartikel in dem Verbrennungsgas, welches vom Verbrennungsofen erzeugt wird, bevor diese Kohlepartikel in den Filterbeutel eingeführt werden, und daher bildet sich eine Partikelgröße, welche zum Filtrieren durch den Filterbeutel geeignet ist. Die Erfindung ermöglicht es, den Ruß mit Hilfe des Beutelfilters allein, ohne Verwendung des mehrstufigen Cyclons, zu sammeln, so daß die oben erwähnten Schwierigkeiten der herkömmlichen Methode umgangen werden.

Die Erfindung sei nunmehr unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 zeigt eine Kurve, welche die Beziehung zwischen dem Filtrationswiderstand in mmAq des in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform verwendeten Beutelfilters und der Rate des Gehaltes an aggregierten Partikeln im Verbrennungsgas in % zum Ausdruck bringt.

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Beispiel 1

Pig. 1 veranschaulicht schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen von ISAP-Ofenruß gemäß der Erfindung. Gemäß den üblichen Schritten beim Herstellen von ISAP-Ofenruß, wird Kohlenwasserstoff in einen Verbrennungsofen 1 eingeführt, in welchem er mittels der Brenner 2 einer unvollständigen Verbrennung unterworfen wird. Die so erhaltenen thermisch zersetzten Rußpartikel, welche einen mittleren Partikeldurchmesser von 30 mu bis 50 mu aufweisen und in einer Konzentration von 30 g/m"* bis 60 g/nr vorliegen, werden zusammen mit Verbrennungsgas mittels eines Exhaustorgebläses 6 in einen Kanal 4 hineingezogen. Der mittlere Partikeldurchmesser wird durch den Quotienten der Summe der Längs- und Querabmessungen jedes Kohlenstoffpartikels, dividiert durch 2 definiert, und wird gewöhnlich mittels eines Elektronenmikroskops gemessen. Das Verbrennungsgas, welches durch den Kanal 4 hindurchgeht, wird durch Wassersprühungen 3, 13 und 23 auf eine Temperatur von etwa 3oo bis 35o°C abgekühlt und dann in eine Cyclon-Aggregiervorrichtung 5 des Spiraltyps eingeführt,welche an jenem Teil des Kanales 4 angeordnet ist, der sich vor dem Beutelfilter 7 befindet und in welcher die Aggregierung in der Weise bewirkt wird, daß etwa ^O Gew.-? der Rußpartikel im Verbrennungsgas einen mittleren Partikeldurchmesser von größer als 5 U aufweisen. Die so erhaltenen äggregierten Rußpartikel, gehen wiederum durch den Kanal Ί, werden dann durch eine Wassersprühung 33 auf eine Temperatur von etwa 230 bis 25O°C abgekühlt und werden dann in das Glasbeutelfilter 7 mit oberem Einlaß eingeführt

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und zwar mit der Filtrationswindgeschwindigkeit von 0,6 m/Min. und.der Staubkonzentration von 60 g/m⁵. Die aggregierten Rußpartikel werden dann durch eine Anzahl Beutelfilter aus Glasfaser filtriert. Das erschöpfte Gas wird durch einen Kamin 9 hindurch der äußeren Luft zugeleitet. Ein Reinigungsgas wird .in der Menge von I50 m-VMin.in das Beutelfilter geblasen und zwar in einer Richtung entgegengesetzt zum Strom der aggregierten Rußpartikel, um die anhaftenden Rußpartikel vom Filtertuch zu entfernen. Die so entfernten Rußpartikel fallen in einen Fülltrichter 10. Die im Fülltrichter 10 gesammelten Rußpartikel werden über eine übertragungsvorrichtung 11, welche von Luft Gebrauch macht, zu einer Anlage übertragen, wo diese Partikel der Nachbehandlung unterworfen und zu einem gewünschten Produkt geformt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Lage, aggregierte Rußpartikel zu bilden, deren mittlerer Partikeldurchmesser größer als 5 u ist. Diese .aggregierten Rußpartikel unterliegen leicht der Adhesion an Garnen oder deren Fasern, aus welchen das Beutelfilter besteht und werden darauf aufgeschichtet, wodurch die Durchblasrate der Kohlepartikel durch das Filter herabgesetzt wird. Darüberhinaus besteht die primäre Filterschicht aus relativ großen aggregierten Rußpartikeln, welche über einander geschichtet sind, und daher ist die primäre Filterschicht porös. Diese geschichtete primäre Filterlage veranlaßt das Verbrennungsgas, leicht hindurchzugehen, wodurch der Filtrierwiderstand, verglichen mit demjenigen des

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Verbrennungsgases, welches durch nicht aggregierte Rußpartikel filtriert wird, herabgesetzt wird.Darüberhinaus ist die sekundäre Filtrierschicht, welche auf der primären Filtrierschicht gebildet wird, ebenfalls porös und veranlaßt das Verbrennungsgas, leicht hindurchzugehen. Die Zeit, während welcher das Verbrennungsgas filtriert wird, wird ausgedehnt, bis der Filtrationswiderstand, einschließlich der primären und sekundären Filtierschichten des Beutelfilters, den genormten Filtrationswiderstand erreicht. Wenn, umgekehrt, die Filtrationszeit konstant gehalten wird, so erniedrigt sich der Filtrationswiderstand. In beiden Fällen ist die Filtration wirksam verbessert.

Im allgemeinen werden die Filtrationsbedingungen des Beutelfilters in Abhängigkeit von den charakteristischen Eigenschaften der zu filtrierenden Substanz und von der Gasmenge bestimmt, welche Staub usw. enthält. Wenn beispielsweise der Filtrationswiderstand des Beutelfilters mit höchstens 250 mmAq (Wassersäule) angenommen wird, so wird die Zeit zum Filtrieren des Verbrennungsgases bis zu diesem Filtrationswiderstand eingestellt gemäß der Steigerung bzw. Verminderung der zu filtrierenden Verbrennungsgasmenge oder gemäß der Steigerung oder Verminderung des Filtrationsbezirkes des Beutelfilters, um verschiedene Bedingungen zu bestimmen, welche für das Beutelfilter am geeignetsten sind. Wenn umgekehrt die Filtrationszeit konstant gehalten wird, so kann der maximale Filtrationswiderstandswert die Qualität der Filtration anzeigen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die zum 109849/1696

Filtrieren des Verbrennungsgases erforderliche Zeit bis zum Standard-Filtrationswiderstandswert zu verlängern und die Menge an zu filtrierendem Verbrennungsgas zu steigern oder herabzusetzen^ oder den Filtrationsbezirk zu vermindern, wenn die Filtrationszeit konstant gehalten wird.

Wenn ferner der Filterbeutel durch den Gegenstrom des Reinigungsgases gereinigt wird, so bricht der Filterbeutel zusammen mit dem Ergebnis, daß die auf der Filtrationsoberfläche aufgeschichteten Rußpartikel entfernt und im Fülltrichter gesammelt werden. Die aggregierten Kohlenstoffpartikel dieses Beispiels bilden die poröse sekundäre Filtrationsschicht, so daß die Partikelschicht vom Filterbeutel auf höchst einfache Weise abgelöst werden kann. So wird der Filterbeutel hinreichend gereinigt und der Filtrationswiderstand zu Beginn der Filtration_s nachdem das Reinigen durch den Gegenstrom des Reinigungsgases vollendet worden ist, wird gering. So wird die FiItrationsseit bis zum Standard-Filtrationswiderstandswert ausgedehnt _s wodurch die Zeit sum Reinigen des Filterbeutels durch das Gegenstromgas verkürzt wird.

Die Ofenrußpartikel sind aktiv und so aggregiert, daß die Verwendung einer geeigneten Aggregiervorrichtung,vjie z.B. ' des Spiralcyclons, infolge der Bewegung des Verbrennungsgases, eine Kollision zwischen den Rußpart!kein gewährleistet, welche einen mifc£l©s?©n Partikeldurchmssser von 25 my. bis 60 mu besitzen« Daher findet eine gegenseitig© Aggregierung der Partikel tauten BiIdMHg won LSngEparfeikelm statt, welche einen mitt-

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leren Partikeldurchmesser von größer als 5 u aufweisen. Verschiedene Arten von Piltrationseigenschaften können verbessert werden, wenn das Verbrennungsgas mehr als 40 Gew.-Jt der aggregierten Kohlepartikel enthält.

Wenn die Aggregierungsvorrichtung 5 so gesteuert wird, daß die Aggregierung der Partikel im Verbrennungsgas bewirkt wird, um den Gehalt an Partikeln mit dem mittleren Partikeldurchmesser von größer als 5 u allmählich zu steigern und dann das Verbrennungsgas unter Bedingungen gefiltert wird, bei denen die Filtrationswindgeschwindigkeit 0,6 m/Min, beträgt, so beträgt die Konzentration des Staubgehaltes 60 g/m⁵ und die zum Filtrieren erforderliche Zeit 60 Minuten. Der Filtrationswiderstand verschiedener Arten aggregierter Partikel ändert sich in Abhängigkeit mit.der Änderung des Gehaltes an aggregierten Partikeln im Verbrennungsgas, wie dies durch die Kurve in Fig. 2 gezeigt ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Filtrationswiderstand beträchtlich hoch, wenn eine Fülle an nicht aggregierten Kohlepartikeln vorhanden ist, doch wenn der Gehalt an aggregierten Partikeln mehr als *J0 % wird, so vermindert sich der Filtrationswiderstand rasch. Die Fig. 2 zeigt so, daß der Filtrationswirkungsgrad in Abhängigkeit mit der Steigerung des Gehaltes an aggregierten Partikeln allmählich verbessert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren gründet sich auf die obige Erscheinung. V/ie oben festgestellt, wird der Filtrationswirkungsgrad verbessert, wenn der Gehalt an aggregierten Partikeln größer als ^O % wird.

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Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet eine Verbesserung verschiedener Piltrationseigenschaften. Die oben erwähnten Piltrationswirkungen, im Verglich mit denjenigen der herkömmlichen Methode, sind in der folgenden Tabelle I gezeigt.

	Instal	1	Tabelle	I	Zyklen	Filtra-	Beutel
	lations -			ge gen-	tions-	lebens
Methode	kosten-	2,3	Filtra-	strom»	wider-	dauer
	verhält-		tions-	reini	st and	(Monate)
	nis	windge-	gung	des
		schwin-		Beutels
		digkeit	(MIn./	(iranAqJ
		am Beu	Zyklus)
		tel			oc
		( m/Min.)
Methode				bis	bis
nach		60	160	28
Beispiel			220	8
1	0,6	10	bis	bis
herkömm			270	12
liche Methode	0,3

Wie aus obiger Tabelle I ersichtlich, bietet die Erfindung die folgenden Vorteile. Erstens ist es möglich, das Mehrstufencyclon fortzulassen, welches bei der herkömmlichen Methode verwendet worden ist. Dadurch werden die Installationskasten für das Sammeln der Eohlenstoffpartikel herabgesetzt und zwar um etwa die Hälfte niedriger als die Kosten bei der herkömmlichen Methode, Zweitens kann die Piltrationswindgeschwindigkeit sis Beutelfliter, d.h. die Piltrationsbe-

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- ii -

Handlung, auf das Doppelte gesteigert werden gegenüber derjenigen bei der herkömmlichen Methode. Drittens können die Zyklen, welche «um Gegenstromreinigen erforderlich sind, auf 1/6 verkleinert werden gegenüber der herkömmlichen Methode mit dem Ergebnis, daß der Filterbeutel etwa 2,5 mal länger verwendet werden kann als bei der herkömmlichen Methode, Schließlich kann der Filtrationswiderstand etwa die Hälfte kleiner sein als bei der herkömmlichen Methode. Wenn der Standard-Filtrationswiderstand beispielsweise mit 250 mmAq (Wassersäule) angenommen wird, so kann die Filtrationszeit, welche zum Erreichen dieses Filtrationswiderstandswertes erforderlich ist, zweimal⁸⁰ lang gemacht werden als diejenige bei der herkömmlichen Methode.

Beispiel 2

In diesem Beispiel werden Partikel aus SRF-Ofenruß mit einem mittleren 'Partikeldurchmesser von 25 mu bis 55 mu und einer Konzentration von 20 bis 60 g/m , zusammen mit Verbrennungsgas, in einen Kanal gezogen. Das Verbrennungsgas, welches durch den Kanal hindurchgeht, kühlt man durch Wassersprühungen auf eine Temperatur von etwa 300 bis 35O°C ab und führt es dann in eine Spiralcyclon-Aggregiervorrichtung ein, welche an dem Teil des Kanals angeordnet ist, der vor dem Beutelfilter liegt, wobei in der Aggregiervorrichtung der Gehalt an aggregierten Partikeln mit einem mittleren Partike!durchmesser von größer als 5 μ, auf mehr als ¹JO % gesteigert wird. , Die so erhaltenen aggregierten Rußpartikel gehen wiederum

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durch den Kanal hindurch, werden dann durch eine Wasser-

o sprühung auf eine Temperatur von etwa 230 bis 250 C abgekühlt und in ein Glasbeutelfilter mit oberem Einlaß bei der Filtrationswindgeschwindigkeit von 0,6 m/Min, und der Staubkonzentration von 60 g/nr eingeführt. Die aggregierten Rußpartikel werden dann durch eine Anzahl an Glasbeutelfiltern filtriert. Die gesammelten Rußpartikel formt man zu einem gewünschten Produkt. Die oben erwähnten Piltrationswirkungen, im Vergleich mit denjenigen der herkömmlichen Methode, sind in der folgenden Tabelle II gezeigt.

	Instal-	Tabelle	II	Filtra-	Beutel
	lations-			tions-	lebens
Methode	kosten-	Piltra-	Zyklen-	wider-	dauer
	verhält-	tions-	gegen-	st and	(Monate)
	nis	windge-	strora-	des
		sehwin-	reini-	Beutels
		digkeit	gung	(mmAq)
		am Beu	(Min./
		tel (m/Min.)	Zyklus)	160	16
Methode	1			bis	bis
nach				180	20
Beispiel 2		0,6	30	200	10
	2,Ü			bis	bis
herkömm				270	12
liche Methode	0,3	10

Wie oben festgestellt, schafft die Erfindung einen wirtschaftlichen Weg zum Sammeln von Rußpartikeln, lediglich

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mit Hilfe eines Beutelfilters, ohne die Verwendung von Mehrstuf encyclonen. Die Erfindung bringt den wichtigen Vorteil
mit sich, daß die Filterinstallation weniger aufwendig wird, daß die Menge der zu filtrierenden Rußpartikel gesteigert
werden kann, daß der Filtrationsbezirk vermindert werden kann und daß der Filterbeutel längere Zeit verwendbar ist.

Abweichungen von den hier beschriebenen Ausführungsformen sind für den Fachmann ohne weiteres gegeben, ohne daß damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Sammeln von Ruß, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Verbrennungsgas von einem Verbrennungsofen erzeugt _s welches Rußpartikel enthält, daß man eine Aggregierung der Rußpartikel bewirkt, daß man die aggregierten Rußpartikel mit Hilfe eines Beutelfilters sammelt, und daß man die so gesammelten Rußpartikel zu einem gewünschten Produkt formt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aggregieren der Rußpartikel in einer Aggregiervorriehtung bewirkt, welche vor dem Beutelfilter angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß man das Aggregieren zwecks Bildung gestreckter Rußpartikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von größer als 5 U bewirkt.

Jf. Verfahren nach Anspruch l_s dadurch gekennzeichnet, daß man das Aggregieren in der Weise bewirkt, daß das Verbrennungsgas mehr als HO Gew,-% der aggregierten Kohlepartikel enthält.

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