DE2305491C3 - Verfahren zur Herstellung von Furnaceruß - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von FurnacerußInfo
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- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
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- C09C1/48—Carbon black
- C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Description
chen senkrecht zur Reaktorachse zwischen Lufteintritt
und Rußö!eintritt Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet daß man zur Einstellung spezifischer Rußeigenschaften
den Brenngasdruck bei konstant bleibender Brenngasmenge bis 5atü, vorzugsweise 0,1 bis 3 atü
variiert wobei die spezifische Rußoberfläche erhöht wird, wenn man den Brenngasdruck unter Konstanthalten
der Rußöl- und Verbrennungsluftmenge steigert oder, wobei die Struktur bzw. DBP-Zahl von Farbrußen
mit spezifischen Oberflächen zwischen 200 bis 250 m2/g oder von Gummirußen mit spezifischen Oberflächen
zwischen 50 bis 150m2/g erhöht wird, wenn man den
Brenngasdruck steigert
Grundlage der Erfindung ist die Beobachtung, daß der
Druck, mit dem das Brenngas in den Rußreaktor eintritt ι >
einen Einfluß auf die Rußeigenschaften ausübt. Die Vorrichtung, mit der das Brenngas bei der Ausführung
der Erfindung in den Rußreaktor eingeführt wird, ist im einzelnen in der DE-OS 16 25 206 beschrieben. Es
handelt sich um einen mittig in der Reaktorstirnwand angeordneten Rußbrenner. An seiner Spitze befindet
sich eine Zweistoff-Zerstäuberdüse, aus der der mit Luft zerstäubte Rußrohstoff austritt Der Brenner ist ferner
mit Austrittsöffnungen für das ihm zugeleitete Brenngas versehen. Sie liegen kurz vor der Zweistoffzerstäuber- 2'>
düse auf dem Umfang des Rußbrenners und stellen im einfachsten Falle eine Anzahl von Löchern dar; in einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung läßt man das Brenngas aus einem Ringspalt mit verstellbarer
Spaltbreite austreten. Die Verstellbarkeit des Ringspal- jo tes erlaubt eine Regulierung des Brenngas-Austrittdruckes
ohne Brennerausbau und Umbau. Ferner erlaubt sie das Einhalten eines konstanten Brenngasaustrittsdruckes
bei verschiedenen Brenngasdurchsätzen. Sowohl bei der Verwendung von Gasaustrittslöchern )r>
a!s auch bei der Verwendung eines Gasaustrittsringspaltes liegt die Austrittsrichtung des Brenngases senkrecht
zur Reaktorachse und senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Strahles von zerstäubtem Rußrohstoff. Die
Veränderung des Brenngasaustrittsdruckes bewirkt <">
eine Veränderung der Brenngasaustrittsgeschwindigkeit und damit eine Änderung des Stömungsbildes in der
unmittelbar in Brennernähe gelegenen Rußbildungszone. Damit ändern sich wiederum der Durchmischungsgrad
der Reaktionsteilnehmer und die individuelle « Verweilzeit eines gedachten kleinen Volumenelementes
der Reaktionsmischung. So wird die Abhängigkeit der Rußeigenschaften und -ausbeute vom Brenngasaustrittsdruck
qualitativ verständlich.
Wie erwähnt, kann die spezifische Rußoberfläche r>
<> nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhöht werden, indem man den Druck des Brenngases steigert und
dabei die Menge an Rußöl und Verbrennungsluft konstant hält. Hält man dagegen die Reaktortemperatur
bzw. spezifische Rußoberfläche konstant und steigert r>
> den Druck des Brenngases, so erhöht sich die Rußausbeute. Man hält dabei die Reaktortemperatur
bzw. die spezifische Rußoberfläche konstant, indem man das Verhältnis zwischen Verbrennungsluft und Rußöl
verkleinert. Eine Steigerung der Leistung des Rußreak- w> tors wird erzielt, wenn hierbei die Rußölzufuhr auf
Kosten der Menge an Verbrennungsluft erhöht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt, die ,Struktur
bzw. DBP-Zahl von Farbrußen mit spezifischen Oberflächen zwischen 200—250 mVg oder von Gummi- hl
rußen mit spezifischen Oberflachen zwischen 50— 150 rn-Yg durch Steigerung des IVcnngasdruckes zu
erhöhen.
Die Abhängigkeit der Rußeigenschaften und -ausbeute vom Brenngasaustrittsdruck besteht also darin, daß
bei Steigerung des Brenngasaustrittsdruckes die mittlere Reaktortemperatur, die spezifische Rußoberfläche
und die DBP-Zahl ansteigen, wobei an den genannten 4 Stoffmengendurchsätzen nichts verändert wird. Kompensiert
man den auf die Brenngasdjucksteigerung hin erfolgten Anstieg der spezifischen Rußoberfläche durch
Verringerung des Luft/Öl-Verhältnisses, d.h. durch Verringerung der prozentualen Verbrennung soweit,
daß wieder die ursprüngliche Größe der spez. Oberfläche erhalten wird, so steigen — lediglich als
Folge der vorgenommenen Brenngasdruckerhöhung — die Reaktorleistung und die Rußausbeute an.
Diese beobachtete Ausbeutesteigerung gibt sich indirekt auch in einer veränderten Zusammensetzung
des Reaktorabgases zu erkennen. Bei Steigerung des Brenngasdruckes nimmt der CO-Gehalt des Abgases ab,
während CO2- und H2-Gehalt gleichbleiben. Die
Abgasmenge ist vom Brenngasdruck unabhängig. Also bedeutet der bei höherem Brenngasdruck verminderte
CO-Gehalt, daß weniger Kohlenstoff mit dem Abgas verlorengeht
Es sei bemerkt daß die weiter oben erwähnte DE-OS 16 25 206 !ediglich die im erfindungsgemäßen Verfahren
verwendete Zerstäubungsvorrichtung für das Rußöl vorstellt, jedoch nichts über die Gestaltung der
Brenngasführung und die Art des Brenngasaustritts in den Reaktor aussagt.
Die GB-PS 6 99 406 beschreibt einen Rußbrenner, bei welchem Zerstäubergas und Rußöl durch eine oder
mehrere Öffnungen in den Reaktionsraum eintreten, nachdem sie in erheblicher Entfernung vor den
Öffnungen miteinander vermischt worden sind. Mit der erfindungsgemäß verwendeten Zerstäubungsvorrichtung
wird dagegen das aus dem Zuführungsrohr austretende Rußöl von dem mit hoher Geschwindigkeit
im Mantelrohr vorbeiströmenden Gas noch innerhalb des Mantelrohres zu feinen Tröpfchen zerrissen. Das für
die Reaktion erforderliche Brenngas wird mittels eines verstellbaren Ringspaltes zugeführt. Durch diesen kann
der Brenngasdruck bei konstanter Brenngasmenge eingestellt werden, womit eine unerwartet wirksame
Steuerung der Rußeigenschaften ermöglicht wird.
Gemäß den in der DE-OS 19 10 125 beschriebenen Beispielen wird zwar ebenfalls der Brenngasdruck bei
konstanter Brenngasmenge in dem beanspruchten Bereich erhöht und die Menge der Verbrennungsluft
wird ebenfalls konstant gehalten. Ferner wird gemäß F i g. 1 dieselbe Brenngasführung wie beim vorliegenden
Verfahren angewandt. Den Beispielen 1—6 in der Tabelle von Seite 11 kann jedoch lediglich entnommen
werden, daß aus einer Anhebung des Brenngasdruckes bei unveränderter Brenngasmenge zwar ein Ausbeute-
und Durchsatzanstieg, aber keine Änderung der Rußeigenschaften resultiert. Erfindungsgemäß wird
demgegenüber bei Steigerung des Brenngasdruckes eine Erhöhung der Rußoberfläche erhalten, und dies
geht überraschenderweise einher mit einer Steigerung der Rußausbeute trotz konstant bleibender Rußölmen-
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert. Bei der Bestimmung der Rußeigenschaften
wurde die spez. Oberflächengröße nach der bekannten BET-Methode durch Stickstoffadsorption, die DBP-Zahl
nach ASTM-D 2414-65 T in einem Plastographen
' Spezialkneter bestimmt. Der verwendete Rußrohstoff hatte folgende Kennzahlen:
Elementaranalyse
Gewichtsprozent
Kohlenstoff Wasserstoff Stickstoff Schwefel |
91,26 5,99 1,17 0,89 |
Viskosität bei 40 C: 80 cP, bei 120 C: 18 cP |
|
Conradsontest, % Siedebeginn, C |
1,5 250 |
Als Brenngas diente, sofern nicht anders erwähnt, Stadtgas mit 4500 Kcal/Nm3 Heizwert.
A. Beispiele zum Anstieg der spez. Rußoberfläche
bei Konstanz aller Mengenflüsse im Reaktor und
Steigerung des Brenngasdru"kes
Einem röhrenförmigen Furnaceruß-Reaktor wurden stündlich zugeführt
30 kg Rußrohstoff,
10,5 Nm3 Zerstäuberluft,
109,5 Nm3 Verbrennungsluft von 3000C und
10,5 Nm3 Brenngas (4500 WE).
10,5 Nm3 Zerstäuberluft,
109,5 Nm3 Verbrennungsluft von 3000C und
10,5 Nm3 Brenngas (4500 WE).
Der Ringspalt wurde so eingestellt, daß der Gasdruck vordem Ringspalt 1000 mm WS betrug.
Der entstehende Ruß hatte eine spez. Oberfläche von 126m2/g. Die Rußausbeute bezogen auf eingesetztes
Rußöl betrug 40%.
Derselbe Reaktor wurde mit der Einstellung wie unter Beispiel 1 betrieben. Der Ringspalt wurde aber so
verstellt, daß der Brenngasdruck vor dem Ringspalt 10 000 mm WS betrug.
Der entstehende Ruß hatte eine spez. Oberfläche von 150m2/g.
Die Rußausbeute bezogen auf eingesetztes Rußöl betrug 42,5%.
Während üblicherweise im Furnacerußverfahren eine Steigerung der spez. Rußoberfläche nur mit Verlust an
Rußausbeute erzielt werden kann, erfolgt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine unerwartete Steigerung
der spez. Rußoberfläche unter Gewinn an Rußausbeute.
Einen röhrenförmigen Furnaceruß-Reaktor wurden stündlich zugeführt
30 kg Rußrohstoff,
10,5Nm^ Zerstäuberluft,
67,5 Nm3 Verbrennungsluft von 3000C und
10,5Nm1 Brenngas (4500 WE).
Der Ringspalt wurde so eingestellt, daß der Gasdruck vor dem Ringspalt 1000 mm WS betrug.
Der entstehende Ruß hatte eine spez. Rußoberfläche von 31 m2/g.
Die Rußausbeute bezogen auf eingesetztes Rußöl betrug 52%.
Derselbe Reaktor wurde mit der Einstellung wie unter Beispiel 3 betrieben. Der Ringspalt wurde aber so
verstellt, daß der Brenngasdmck vor dem Ringspplt IC 000 mm WS betrug.
Der entstehende Ruß hatte eine spez. Rußoberfläche von 39 mVg.
Die Rußausbeute bezogen auf eingesetztes Rußöl betrug 59%.
Die gleichzeitige Erhöhung der spez. Rußoberfläche und der Rußausbeute, die im Beispiel 2 für Ruße im
Bereich von 126 bis 150m2/g spez. Oberfläche
beschrieben wurde, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch bei Rußen mit wesentlich niedrigerer
spez. Oberfläche erreicht werden.
B. Beispiele zum Anstieg der mittleren
Reaktionstemperatur mit dem Brenngasdruck
Reaktionstemperatur mit dem Brenngasdruck
Die Einflüsse des unterschiedlichen Brenngasdruckes spiegeln sich deutlich in der mittleren Reaktortemperatur
wider. Die mittlere Reaktortemperatur steigt mit dem Gasdruck bei sonst konstanter Zugabe aller
Komponenten in den Reaktor.
Brenngasdruck
mm WS
mm WS
Mittlere Reaktorlempcratur
I | 1000 |
2 | 10000 |
3 | 1000 |
4 | 10000 |
1405
1454
1454
1140
1180
1180
C. Beispiele zum Anstieg der Rußausbeute mit dem
Brenngasdruck bei konstanter spez. Rußoberfläche
Brenngasdruck bei konstanter spez. Rußoberfläche
Beispie! 5
Einem röhrenförmigen Furnaceruß-Reaktor wurden stündlich zugeführt
30 kg Rußrohstoff,
10,5 Nm- Zerstäuberluft
10,5Nm3 Brenngas(4500 WE).
10,5 Nm- Zerstäuberluft
10,5Nm3 Brenngas(4500 WE).
Die variable Ringspaltöffnung wurde zunächst so eingestellt, daß sich vor dem Ringspalt ein Gasdruck
von 1000 mm WS ausbildete. Nach Abschluß des ersten Experimentes wurde der Gasdruck dann auf
10 000 mm WS erhöht, indem die Ringspaltöffnung verkleinert wurde.
Der Durchsatz an Verbrennungsluft von 3000C wurde
in den beiden Versuchen so bemessen, daß jeweils ein Ruß von genau 100 m2/g spez. Oberfläche entstand.
Brenngasdruck
Verbrennungsluft
(NmVh)
(NmVh)
1 000 mm WS
10000 mm WS
10000 mm WS
103
96,5
96,5
RuUausbcutc
(% v. eiliges. R u IJöl)
43
50
50
Bei dem höheren Brenngas-Austrittsdruck ist zur Erzeugung des 100-m-Vg-Rußes ein geringerer Verbrennungsluftdurchsalz
nötig als beim hohen Gasdruck.
Demgemäß kann durch Steigerung des Brenngasdrukkes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die
Rußausbeute bei konstanter Rußoberfläche wesentlich gesteigert werden.
Es wurden /wei Versuche wie unter Beispiel 5 ausgeführt, also mit
30 kg/h Rußrohstoff,
10,5 NmVh Zerstäuberluft und
10,5 NmVh Brenngas (4500 WE).
Die zugegebene Verbrennungsluft von 300° C wurde aber so bemessen, daß Ruße mit wesentlich geringerer
spez. Oberfläche als unter Bsp. 5 entstanden, nämlich in ailen Fällen 62 mv'g.
Brenngasdruck
Verbrennungsluft
(NmVh)
(NmVh)
Rußausbeute
(% v. einges. Rußöl)
1000 mm WS
10000 mm WS
10000 mm WS
84
82
82
48
56
56
Die unter Beispiel 5 beschriebene Ausbeutesteigerung durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann also auch bei Rußen mit relativ niedriger spez. Oberfläche realisiert werden.
Ein röhrenförmiger Furnacerußreaktor wurde stündlich
beschickt mit
184 NmVh Verbrennungsluft
12,5NmVh Zerstäubungsluft
9,2 NmVh Brenngas (Erdgas)
12,5NmVh Zerstäubungsluft
9,2 NmVh Brenngas (Erdgas)
Bei verschiedenen Brenngasdrucken am Gasaustritts-Ringspalt
wurde unter Zugabe von Rußrohstoff jeweils eine solche prozentuale Verbrennung eingestellt, daC
Ruße mit spez. BET-Oberflächen zwischen 134 unc 139m2/g entstanden. Die folgende Tabelle zeigt der
Anstieg der Reaktorleistung (kg Ruß/h) mit derr Gasdruck:
Brenngasdruck
(mm WS)
(mm WS)
Reaktorleistung
(kg Ruß/h)
(kg Ruß/h)
6000
12000
17000
12000
17000
22.9
23.8
24.6
23.8
24.6
D. Beispiel zur Abhängigkeit des CO-Gehaltes
im Abgas von Brenngasdruck
im Abgas von Brenngasdruck
Beispiel 8
Ein röhrenförmiger Furnaceruß-Reaktor wurde mit
Ein röhrenförmiger Furnaceruß-Reaktor wurde mit
30 kg/h Rußrohstoff
10,5 NmVh Zerstäuberluft,
10,5 NmVh Brenngas (4500 WE)
10,5 NmVh Zerstäuberluft,
10,5 NmVh Brenngas (4500 WE)
betrieben. Durch Verstellen des Ringspaltes am Rußbrenner wurden drei verschiedene Brenngasaustrittsdrucke,
nämlich 1000, 5000 und 10 000 mm WS eingestellt. Bei jedem Gasdruck wurden 3 Versuche
durchgeführt, in denen der Durchsatz an Verbrennungsluft jeweils so bemessen wurde, daß Ruße mit 50, IOC
und 150 mVg BET-Oberfläche entstanden.
Die folgende Tabelle zeigt den H2-, CO2- und
CO-Gehalt des Abgases in Abhängigkeit von der Größe der spez. Rußoberfläche und vom angewendeter
Brenngasaustrittsdruck.
Sp1V. | RuKoherfl. | 50 nr/g | 10(KK) | Spez. | Rußobertl. 100 | rrr/g | Spez. | Rußoberil. 150 | nr/g | |
KXK) | S(XK. | KKK) | 5(KK) | 10000 | 1000 | 5000 | 10000 | |||
VoI % | mm WS Ci; | isdruck | ||||||||
VoI",, | VoI"/ | 13.1 | VoI % | VoI1A | VoI % | VoI"/,, | VoI % | VoI % | ||
13.1 | 13.1 | 4.5 | 10.5 | 10.5 | 10.5 | 9.3 | 9.3 | 9.3 | ||
CO, | 4.5 | 4.5 | 13.3 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | |
CO | 15.3 | 14.4 | 15.9 | 15.0 | 14.5 | 16.1 | 15.5 | 15.2 |
Man erkennt deutlich, daß bei jeder der drei Oberflächengrößen der CO-Gehalt des Abgases mit
steigendem Brenngasaustrittsdruck abfällt, während H2- und CO2-Gehalt unverändert bleiben. Dieser Befund
erklärt den Anstieg der Rußausbeute mit dem Brenngasaustrittsdruck bei konstanter spez. Oberflächengröße.
E. Beispiele zur Abhängigkeit der DBP-Zahl
vom Brenngasaustrittsdruck
vom Brenngasaustrittsdruck
Steigender Brenngasaustrittsdruck hat einen Anstieg der DBP-Zahl des erhaltenen Rußes zur Folge. Dies
erkennt man daran, daß bei den Versuchen unter Beispiel 7 zur Aufrechterhaltung einer konstanten
DBP-Zahl von 1.25 ml/g bei dem hohen Brenngasaustrittsdruck die DBP-Zahl senkende Zugabe von
KCl-Additiv erhöht werden muß.
Brenngasdruck
(mm WS)
(mm WS)
Erforderliche Additivmenge
mg KCl/kg RußrohstofT
mg KCl/kg RußrohstofT
6000
17000
17000
3.3
4.0
4.0
Beispiel 10
Ein röhrenförmiger Furnacerußreaktor wurde mit
Ein röhrenförmiger Furnacerußreaktor wurde mit
20 NmVhZerstäuberluft
92 NmVh Verbrennungsluft
6 NmVh Brenngas (Erdgas)
92 NmVh Verbrennungsluft
6 NmVh Brenngas (Erdgas)
ohne Zusatz von KCl-Additiv betrieben. In drei Versuchen wurde der Brenngasaustrittsdruck variiert.
Der Durchsatz an Rußrohstoff wurde jeweils so bemessen, daß Ruß von genau 110m2/g spez. BET-Oberfläche
entstanden. Die folgende Tabelle zeigt den Anstieg der DBP-Zahl mit dem Gasdruck:
Brenngasdruck DBP-Ads.
(mm WS) (ml/g)
1000 1.04
10000 1.26
20000 1.43
Durch einfaches öffnen des Ringspaltes (Erniedrigung des Gasdruckes) läßt sich also die DBP-Zahl absenken,
ohne daß es einer Zufuhr von Additiv bedarf.
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von Furnaceruß in
mit Rußöl, Brenngas und Verbrennungsluft gespeisten Furnaceruß-Reaktoren unter tangentialer oder
achsenparalleler Einführung der Verbrennungsluft durch einen an der Reaktorstirnwand liegenden
Lufteintritt, Zerstäubung des Rußöls mittels eines Zerstäubergases durch eine mittig in der Reaktorstirnwand
angeordnete Vorrichtung, welche ein an einem Ende mit einer Düse versehenes und zur Düse
hin sich verengendes Mantelrohr für das Zerstäubergas und ein im Mantelrohr angeordnetes und
innerhalb desselben endigendes Zuführungsrohr für das Rußöl aufweist, wobei der Abstand der beiden
Rohrenden in axialer Richtung von der Größenordnung des Durchmessers des Mantelrohres ist, und
Austritt des Brenngases aus einem an der Rußölzerstäuber-Vorrichtung angeordneten Ringspalt mit
verstellbarer Spaltbreite im wesentlichen senkrecht zur Reaktorachse zwischen Lufteintritt und Rußöleintritt,
dadurch gekennzeichnet, daß man zur Einstellung spezifischer Rußeigenschaften den Brenngasdruck bei konstant bleibender Brenngasmenge
bis 5 atü, vorzugsweise 0,1 bis 3 atü variiert, wobei die spezifische Rußoberfläche erhöht
wird, wenn man den Brenngasdruck unter Konstanthalten der Rußöl- und Verbrennungsluftmenge
steigert oder, wobei die Struktur bzw. DBP-Zahl von Farbrußen mit spezifischen Oberflächen zwischen
200 bis 250 m2/g oder von Gummirußen mit spezifischen Oberflächen zwischen 50 bis 150m2/g
erhöht wird, wenn man den Brenngasdruck steigert.
Beim an sich bekannten und in vielen Varianten durchgeführten Furnacerußverfahren werden Verstärker-
und Farbruße aus meist flüssigen Kohlenwasserstoffen in einem feuerfest ausgemauerten Strömungsreaktor
hergestellt. Außer dem Einsatzkohlenwasscrstoff wird im allgemeinen aus wirtschaftlichen Erwägungen
noch ein gasförmiges Heizgas (Erdgas, Stadtgas) in den Reaktor gegeben. Diese beiden kohlenwasserstoffhaltigen
Massenströme werden mit einem sauerstoffhaltigen Gas, im allgemeinen mit Luft, in der Weise zur Reaktion
gebracht, daß ein Teil der eingebrachten Kohlenwasserstoffe und der anderen brennbaren Substanzen verbrennt.
Bei den dabei auftretenden Reaktionstemperaturen werden die unverbrannten Kohlenwasserstoffe in
Ruß und Wasserstoff zerlegt.
Die Reaktorleistung und die Ausbeute an Ruß sowie die Rußeigenschaften (spezifische Oberflächengröße,
Dibutylphthalatadsorption, Farbtiefe, Farbstärke, Ver Stärkungswirkung in Elastomeren) hängen von einer
ganzen Reihe von Parametern ab. Bei einem gegebenen Reaktor gehen en zu den wichtigsten prozeßbestimmenden
Parametern die Durchsatzmengen pro Zeiteinheit an Einsatzstoffen und ihre Mengenverhältnisse. Wenn
der eingesetzte flüssige Kohlenwasserstoff nach dem Zweistoff-Verfahren mit Luft zerstäubt wird, gelangen
insgesamt 4 Einsatzstoffe in den Reaktor: flüssiger Kohlenwasserstoff (öl). Brenngas, Verbrennungsluft
und Zerstäuberluft.
Die gewünschte Rußqaalität wird nun durch Wahl bestimmter Mengenverhältnisse an Einsatzstoffen eingestellt
So vergrößert man beispielsweise das Luft/Öl-Verhältnis, wenn man die spezifische Rußoberfläche
in vergrößern will. Der erzielte Oberflächenanstieg wird
dabei mit einem Absinken der Rußausbeute erkauft, weil die sog. prozentuale Verbrennung ansteigt Unter
prozentualer Verbrennung versteht man das Vei hältnis der eingesetzten Luftmenge zu der Luftmenge, die für
die vollständige Verbrennung des eingesetzten Rußrohstoffes und des Brenngases erforderlich ist Will man
andererseits die Rußausbeute erhöhen, so muß man bei niedrigerer prozentualer Verbrennung arbeiten. Dabei
erhält man aber einen Ruß niedrigerer spezifischer Oberflächengröße. Denn die prozentuale Verbrennung
bestimmt in erster Linie die Teilchenfeinheit des Rußes in dem Sinne, daß höhere prozentuale Verbrennung zu
feinen, niedrigere zu gröberen Rußteilchen führt.
Allgemein kann man sagen, daß beim herkömmlichen
2r> Furnacerußverfahren ein Anstieg der spezifischen
Rußoberfläche nur durch eine Prozeßführung erzielt werden kann, bei der der Ruß in verringerter Ausbeute
anfällt. Umgekehrt können in gesteigerter Ausbeute nur Ruße geringerer spez. Oberfläche, also im allgemeinen
jo geringerer Qualität, erhalten werden.
Für die Beurteilung der Rußqualität ist neben der Größe der spez. Rußoberfläche auch die Dibutylphthalat-Adsorption
(DBP-Zahl) von erheblichem Interesse.. Die DBP-Zahl ist ein Maß für die sog. Rußstruktur, d. h.
)■> für die Art und den Grad der Aggregation von
Rußprimärteilchen zu ketten- oder knäuelartigen Sekundärteilchen. Für bestimmte Anwendungszwecke
kann sowohl eine hohe als auch eine niedrige DBP-Zahl erwünscht sein. Dem Stand der Technik entspricht die
4Ii Beeinflussung der DBP-Zahl des Rußes durch Zugabe
eines sog. Additives, zumeist einer Kaliumverbindung, in die Reaktorzone der Rußbildung. Angestrebte niedrige
DBP-Zahlen erfordern steigende Additivdotierung.
Mit der vorliegenden Erfindung wird die Einsatzbrei-
4' te eines gegebenen röhrenförmigen Furnacerußreaktors
auf einfache Weise erweitert. Insbesondere ist das Ziel der Erfindung die Erhöhung der Rußausbeute bei
unverändert gleichbleibender Rußqualität sowie die Veränderung der Rußstruktur ohne Zugabe von
™ Hilfsstoffen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergrößerung der Einsatzbreite von mit Rußöl, Brenngas und
Verbrennungsluft gespeisten röhrenförmigen Furnaceruß-Reaktoren unter tangentialer oder achsenparalleler
>"> Einführung der Verbrennungsluft durch einen an der
Reaktorstirnwand liegenden Lufteintritt, Zerstäubung des Rußöls mittels eines Zerstäubergases durch eine
mittig in der Reaktorstirnwand angeordnete Vorrichtung (gemäß DE-OS 16 25 206), welche ein an einem
«ι Ende mit einer Düse versehenes und zur Düse hin sich
verengendes Mantelrohr für das Zerstäubergas und ein im Mantelrohr angeordnetes und innerhalb desselben
endigendes Zuführungsrohr für das Rußöl aufweist, wobei der Absland der beiden Rohrenden in axialer
■ Richtung von der Größenordnung des Durchmessers
des Mantelrohres ist, und Austritt des Brenngases aus einem an der Rußölzerstäuber-Vorrichtung angeordneten
Ringspalt mit verstellbarer Spaltbreite im wesentli-
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