DE2629204A1

DE2629204A1 - Russherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE2629204A1
Application number: DE19762629204
Authority: DE
Inventors: Nikolai Kalistratovit Korenyak; Michail Ivanovitsch Romanov; Gennady Vasilievitsch Saschin; Vitaly Fedorovitsch Surovikin
Original assignee: VNII TEKHN UGLERODA
Current assignee: VNII TEKHN UGLERODA
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-06-29
Publication date: 1977-01-13
Also published as: US4101639A; GB1492346A; DE2629204B2; YU158676A; FR2316299B1; FR2316299A1; IN143377B; DE2629204C3

Description

Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky Institut Tekhnicheskogo

Ugleroda - OMSK - UdSSR

Rußherstellungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein Rußherstellungsverfahren und kann bei der Herstellung von verschiedenen Rußarten sowie technischem Wasserstoff als gasförmiges Begleitprodukt Verwendung finden.

Die Erfindung kann bei der Herstellung von Reifen und technischen Gummiwaren, in der grafischen, Elektronen-, Kabel-, Lack- und Parbenindustrie sowie überall dort, wo Verstärkungs- und Pigmenteigenschaften von Ruß erforderlich sind, Verwendung finden.

64 280/2)-HdSl

B09882/1Ö92

Bekannt ist ein sogenanntes Furnace- oder Ofenverfahren zur Rußherstellung, das darin besteht, daß Luft und Kohlenwasserstoff-Brennstoff dem Brennraum eines Reaktors zugeführt wird. Der Brennstoff verbrennt unter Bildung von Verbrennungsprodukten, die eine Temperatur von etwa 15OO bis 16OO °C aufweisen. In die Verbrennungsprodukte des Brennstoffes wird mit Luft zerstäubter Kohlenwasserstoff-Ausgangsstoff (kurz Kohlenwasserstoff genannt) eingespritzt. Ein Teil des Kohlenwasserstoffs verbrennt, der andere zersetzt sich zu Ruß. Die Reaktionsprodukte werden bis auf eine Temperatur von 7OO ⁰C abgeschreckt, und der Ruß, wird nach einem beliebigen bekannten Verfahren aufgefangen. Das erwähnte Verfahren ist wenig produktiv. Die Rußausbeute beträgt nicht über 6O Gew.-%.

Die zur Zeit verwendbaren plasmochemischen Rußherstellungsverfahren bieten die Möglichkeit, den Zersetzungsgrad von Kohlenwasserstoff zu Ruß beträchtlich zu steigern (die Rußausbeute erreicht 97 Gew.-^).

So ist ein Rußherstellungsverfahren bekannt, das darin besteht, daß der Kohlenwasserstoff der Reaktionskammer, in der ein mit irgendeinem Edelgas stabilisierter Hoehstrombogen brennt, zugeführt wird. Unter dem Einfluß der hohen Lichtbogentemperatur zersetzt sich der Kohlenwasserstoff in Kohlenstoff, d. h. Ruß und gasförmige Begleitprodukte. Dann werden die Zersetzungsprodukte des Rohstoffes bis auf eine Temperatur von 700 ⁰C abgeschreckt (abgekühlt), der Ruß wird nach bekannten Verfahren aufgefangen (US-PS 3 420 632).

Bekannt ist auch ein Plasma-Rußherstellungsverfahren, nach dem der Kohlenwasserstoff in die Reaktions-

kammer eingegeben wird, wo der im Plasma erwärmte Stickstoff zugeführt wird, unter dem Einfluß der Hochtemperatur zersetzt sich der Kohlenwasserstoff zu Ruß, danach werden die Reaktionsprodukte bis auf eine Temperatur von 700 bis 800 ⁰C abgeschreckt (abgekühlt), und der Ruß wird auf übliche Weise aufgefangen (US-PS 3 288 696 aus dem Jahre 1966).

Außerdem ist ein Rußherstellungsverfahren bekannt, bei dem der Kohlenwasserstoff in den Plasmastrahl mit einer Temperatur von 9OOO K zwecks dessen Zersetzung zu Azethylen eingeführt, dann die Reaktionsprodukte im Laufe einiger Zeit in der Zone mit einer Temperatur von ca. 900 ⁰C bis zur Zersetzung in Kohlenstoff (Ruß) und Wasserstoff abgelagert, danach das Gemisch bis auf eine Temperatur von 300 bis 7OO ⁰C abgeschreckt und der Ruß auf übliche Weise ausgeschieden werden (US-PS 3 409 403).

Ferner ist auch ein Rußherstellungsverfahren bekannt, nach dem die Kohlenwasserstoffgase (Dämpfe oder Flüssigkeit) einem Plasmatron als Ausgangsstoff und gleichzeitig zur Stabilisierung des Bogens zugeführt werden. Im Plasmastrahl werden die Gase (Dämpfe) bis auf eine Temperatur von über 5OOO ⁰K erwärmt und zersetzen sich in Kohlenstoff und Wasserstoff. Als plasmabildendes Gas können die Abgase des Verfahrens nach deren Rußreinigung Verwendung finden. In diesem Fall wird der Kohlenwasserstoff (Gas und Flüssigkeit) dem Kanal zugeführt, wo der Plasmastrahl brennt.

Ein Nachteil von allen erwähnten Rußherstellungsverfahren besteht darin, daß der Ruß in sehr heterogener Teilchengröße entsteht, weil im Bereich, wo der Kohlen-

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wasserstoff zugeführt wird, unvermeidlich ein sehr hoher Gradient des Temperaturabfalls von Achse zum Umfang vorliegt. Außerdem weist der nach diesen Verfahren hergestellte Ruß einen großen Rauhigkeitskoeffizienten auf, hat Schuppen und Graphiteinschlüsse, was sich auf sein Verhalten in Gummi bzw. Kautschuk nachteilig auswirkt: Bei der Einführung dieses Rußes in den Kautschuk beginnt der Gummi zu brennen, die Abrieb- und Reißfestigkeitswerte nehmen ab. Das unumgängliche Vorhandensein nicht völlig zersetzter Reaktionsprodukte im Ruß (falls - wie erwähnt - die Wärmeenergie auf dem Umfang der Reaktionszone für die vollständige Zersetzung des Kohlenwasserstoffes nicht ausreicht) führt zu einem sehr beschränkten Anwendungsbereich des Rußes nur bei Farbstoffen. Die Verwendung von Xenon, Argon, Wasserstoff, Stickstoff und anderen Edelgasen bei den obengesagten Verfahren als plasmabildende Gase macht diese Verfahren in großtechnischem Maßstab praktisch undurchführbar, weil es wirtschaftlich ungünstig ist, d. h. die Selbstkosten von Ruß sind sehr hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der erwähnten Nachteile ein derartiges Verfahren so weiterzuentwickeln, daß bei vereinfachter Technologie Ruß mit verbesserten physikalisch-chemischen Eigenschaften hergestellt werden kann.

Die Aufgabe wird bei einem Rußherstellungsverfahren, bei dem AusgangSj-Kohlenwasserstoff unter Temperatureinwirkung eines als Plasmastrahl in eine Reaktionskammer einströmenden Wärmeträgers in der Reaktionskammer zu Ruß zersetzt wird, worauf die Zersetzungsprodukte abgeschreckt werden, erfindnngsgemäß dadurch gelöst, daß die Zersetzung

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zu Ruß bei der Kohlenwasserstoff-Zufuhr zum mit Wasserdampf vorgesättigten Wärmeträger in der Reaktionskammer erfolgt, wobei der Wärmeträger durch die Wasserdampfzufuhr zum als Plasmastrahl in die Reaktionskammer einströmenden Wärmeträger gesättigt wird.

Das erfindungsgemäße Rußherstellungsverfahren bietet die Möglichkeit, die Ruß-Polydispersität herabzusetzen, d. h. das Verhältnis von oberflächen-mittlerem Teilchendurchmesser (d -) zu arithmetisch-mittlerem Durchmesser

(d ) beträgt 1,12 + 1,15* sowie Ruß mit spezifischer mar P ρ

geometrischer Oberfläche von 50 m /g bis 250 m /g herzustellen, ohne daß die Reaktorkonstruktion geändert werden muß. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Bildung von Schuppenstrukturen, Pyrokohlenstoff und Graphit im Ruß vollkommen ausgeschlossen, was ein verbessertes Betriebsverhalten von Gummi auf Grundlage dieser Rußarten bei Abrieb- und Reißbelastung bewirkt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, die Ruß-

-2 -4 bildungsreaktion während 10 bis 10 s durchzuführen.

Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, daß der Wasserdampf radial und tangential zu den Wänden der Reaktionskammer jeweils im Verhältnis 3 : 1 dem Wärmeträger zugeführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die PoIydispersität des herzustellenden Rußes unabhängig von dessen spezifischer Oberfläche zu steuern. So beträgt z. B. beim Ruß mit S_onOi „ = 100 m²/g das Verhältnis

p
d f/^_mar ^^e^ verschiedenen Verhältnissen der Bedingungen der Dampfzuführung 1,12 bis 1,21. Die Dampfbeaufschla-

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gung des Wärmeträgers mit Radial- und Tangentialstrahlen in einem Verhältnis von weniger als 3 : 1 führt zur Erhöhung der Ruß-Polydispersität. Es wird außerdem durch das erwähnte Verhältnis von radialen zu tangentialen Strahlen möglich, die Rußbildung zu beschleunigen und eine Zwangskühlung der Reaktionskammerwände an der Plasmastrahl-Einführungsstelle vollkommen wegzulassen.

Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, daß der Kohlenwasserstoff in einem Abstand von mindestens 5 Durchmes-. sern der Reaktionskammer von der Einführungsstelle des Wasserdampfes zum Wärmeträger der Reaktionskammer ' dem wasserdampfgesättigten Wärmeträger zugeführt wird.

Es wurde festgestellt, daß die Einführung des Kohlenwasserstoffes in den Wärmeträger an der genannten Stelle optimal ist, weil dabei die optische Dichte des Ruß-Benzinextraktes 0,0015 beträgt. Bei einer Verringerung des genannten Abstandes (unter 5 Durchmesser) nimmt die optische Dichte des Ruß-Benzinextraktes z'u. So nimmt z. B. die Rußausbeute bei der Zufuhr des Kohlenwasserstoffes zum Wärmeträger in einem Abstand von 3»5 Durchmessern von der Sättigungsstelle des letzteren mit Wasserdampf bis 71 Gew.-% (optische Dichte Q 0,7) ab. Bei einer Vergrößerung des genannten Abstandes über 5 Durchmesser nimmt der Wärmewirkungsgrad des Verfahrens ab.

Zur Herstellung von Kanalruß, an dessen Teilchenoberfläche sauerstoffhaltige Gruppierungen vorhanden sind, wird mit Wasserdampf vorgemischter Kohlenwasserstoff verwendet.

Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, zur Beschleunigung des Wärme-Stoff-Austauschs und zur vollkommensten

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Ausnutzung der Enthalpie des Wärmeträgers die Wasserdampfsättigung des Wärmeträgers durch unmittelbare Zufuhr des Wasserdampfes zum Plasmastrahl zu verwirklichen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer eingehenden Beschreibung des Rußherstellungsverfahrens und Ausführungsbeispielen dieses Verfahrens und der Zeichnung, die (im Längsschnitt) einen Reaktor zur Durchführung des Rußherstellungsverfahrens zeigt, näher erläutert.

Das Rußherstellungsverfahren gemäß der Erfindung beruht auf Zersetzung des Kohlenwasserstoffs in der Reaktionskammer unter dem Einfluß der hohen Temperatur eines in Form eines Plasmastrahls in die Reaktionskammer einströmenden Wärmeträgers.

Als Wärmeträger finden Argongas, Xenon, Wasserstoff, Luft, Kohlenwasserstoffgase, entrußte Abgase der Rußherstellung oder Gemische aus diesen Gasen Verwendung.

Die erwähnten Gase werden der Bogenkammer eines Wechsel- bzw. Gleichstromplasmafcrons 1 zugeführt, wo die Gase durch die Joulesche Wärme des Bogens erhitzt werden.

Das im Plasmatron 1 erhitzte Gas mit einer Massenmittleren Temperatur von etwa 2000 ⁰K bis 5000 ⁰K strömt mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 200 bis 450 m/s in die Reaktionskammer 2 eines plasma-chemischen Reaktors 3 ein. Die Gasmenge wird derart variiert, daß die für den technologischen Sollzustand erforderliche Massenmittlere Temperatur des Plasmastrahls und dessen Durchschnittsgeschwindigkeit auf dem Querschnitt der Reaktionskammer 2 mit Rücksicht auf ein stabiles Arbeiten des Plasmatrons aufrechterhalten wird.

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In die Reaktionskammer 2, in die der Wärmeträger in Plasmastrahlform eingeführt wird, wird der Wasserdampf über Dampfeinsätzkanäle 4 und 5 in radialen und tangentialen Strahlen in Hinblick auf die Wände der Reaktionskammer 2 eingeführt. Die Geschwindigkeit der Wasserdampfzuführung in Radialstrahlen muß für die Schaffung einer hohen Geschwindigkeit turbulenten Vermischens des Wasserdampfes mit dem Wärmeträger ausreichend sein.

Der Wasserdampf wird in Tangentialstrahlen mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt, daß eine Dampfschicht entsteht, die die Wände der Reaktionskammer 2 gegen hohe Temperaturen des Wärmeträgers zuverlässig schützt.

Unter Verwendung von Kohlenwasserstoffgasen zur Gewinnung des Wärmeträgers in Form eines Plasmastrahls beugt der der Reaktionskammer 2 über die Kanäle 5 zugeführte Wasserdampf außerdem der Ablagerung des kondensier ten Kohlenstoffes an den Wänden der Kammer 2 vor.

Es wurde festgestellt, daß es zweckmäßig ist, den Wasserdampf in radialen und tangentialen Strahlen in Hinblick auf die Wände der Reaktionskammer 2 jeweils im Verhältnis 3 : 1 dem Wärmeträger zuzuführen. Die Änderung des genannten Verhältnisses der Wasserdampfzuführung ermöglicht, die Polydispersität des herzustellenden Rußes unabhängig von dessen spezifischer Oberfläche 2U_nsteuern. So beträgt z. B. das Verhältnis d_m „/d_mQT, bei /iiuß η mo ι mar

mit S = 100 m /g bei verschiedenen Verhältnissen spe ζ β

der Bedingungen der Wasserdampfzuführung 1,12 bis 1,21.

Die Dampfbeaufschlagung des Wärmeträgers in Radial- und Tangentialstrahlen in einem Verhältnis von weniger als j5 : 1 führt zur Erhöhung der Ruß-Polydispersität.

Es wurde festgestellt, daß es vorzuziehen ist, den Wasserdampf unmittelbar in den Plasmastrahl des Wärmeträgers, d. h. in den Wärmeträger an dessen Austritt aus dem Plasmatron 1, einzuführen. Der Wasserdampf kann in einem beliebigen Punkt der Reaktionskammer 2, jedoch innerhalb des Bereiches bis zur Einführungsstelle des Kohlenwasserstoffes in die Reaktionskammer 2 in den Wärmeträger eingeführt werden. Bei der unmittelbaren Einführung des Wasserdampfes in den Plasmastrahl werden die Wärme-Stoffaustauschvorgänge beschleunigt, und die Enthalpie, über die der Wärmeträger verfügt, wird am wirksamsten ausgenutzt.

Der Wasserdampf schafft milde Bedingungen für den Rußbildungsvorgang, die Bildungsmöglichkeit von Schuppenstrukturen, Pyrokohlenstoff und Graphit ist vollkommen ausgeschlossen. Bei der Einführung selbst unbedeutender Wasserdampfmengen in den Wärmeträger nimmt die Menge an den oben beschriebenen Bildungen stark ab, während Pyrokohlenstoff-, Graphit- und Schuppenbildungen bei der Dampfzuführung in optimalen Mengen für jeden gegebenen Vorgang vollständig verschwinden. Außerdem bot das Variieren des Verhältnisses Q„ ^/0,,,·,^ (Qu η - Wasser-

xIqU warme tipW

dampfverbrauch, Q_wg_rrne - Wärmeträger-Gas-Verbrauch) die Möglichkeit, die Polydispersität des Rußes unabhängig von dessen spezifischer Oberfläche zu regeln. So ging

das Verhältnis d „/d bei der Herstellung des Rußes 2 mof mar °

mit l40 m /g spezifischer geometrischer Oberfläche bei einer Erhöhung des Verhältnisses Q,_H (V^Wärm ^von °>3² bis 1,0 (Volumenteile) von 1,27 auf² 1,12 zurück.

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Nachdem der Wasserdampf in den Wärmeträger eingeführt und dieses Gemisch gleichmäßig in Konzentration und Temperatur auf dem Querschnitt der Reaktionskammer 2 verteilt wurde, wird der Kohlenwasserstoff über eine Düse durch den Kanal 6 eingeführt.

Es ist dabei zweckmäßig, den Kohlenwasserstoff in einem Abstand von mindestens 5 Durchmessern der Reaktionskammer 2 von der Einführungsstelle des Wasserdampfes in den Wärmeträger einzuführen.

Eine Verringerung des Abstandes zwischen der Wasserdampf-Einführungsstelle und der Einführungsstelle des Kohlenwasserstoffes in die Reaktionskammer 2 (unter 5 Durchmesser) führt dazu, daß der Kohlenwasserstoff in ■einen Wärmeträger eingeführt wird, der noch keine vollständige Homogenität in Temperatur, Wasserdampfkonzentration und Geschwindigkeit auf dem Querschnitt der Reaktionskammer 2 erreicht hat, was sich auf das erfindungsgemäße Rußherstellungsverfahren, wie weiter unten gezeigt wird, nachteilig auswirkt.

Eine Vergrößerung des genannten Abstandes (über 5 Durchmesser) ist infolgedessen unzweckmäßig, 4a, wie Versuche zeigten, der zur Durchführung des Verfahrens völlig bereite wasserdampfgesättigte Wärmeträger einen beträchtlichen Enthalpievorrat durch die Wände der Reaktionskammer 2 verlieren würde, was wiederum die Herabsetzung des Wärmewirkungsgrades des Verfahrens mit sich bringen würde.

Es ist auch möglich, die Einführungsstelle des Kohlenwasserstoffes in den Wärmeträger in einem Abstand von mehr als 5 Durchmessern von der Wasserdampf-Einfüh-

rungsstelle anzuordnen, obwohl dies zu ,gewissen Wärme- und sonstigen Verlusten führt. So muß der wasserdampfgesättigte Wärmeträger bei der Herstellung des Rußes mit erhöhter spezifischer geometrischer Oberfläche

(gleich 350 m /g) auf eine Geschwindigkeit gebracht werden, die die des Wärmeträgers im Anfangsabschnitt der Reaktionskammer 2, wo (im wesentlichen) die vollständige Wärmeträger-Wasserdampf-Durchmischung vor sich geht, überschreitet.

Damit der wasserdampfgesättigte Wärmeträger eine Geschwindigkeit von etwa 320 m/s erreicht, wird der Abstand zwischen der Kohlenwasserstoff-Einführungsstelle und der Wasserdampf-Einführungsstelle auf bis zu 7*5 Durchmesser der Reaktionskammer 2 erhöht. Unter diesen

Bedingungen wird Ruß mit 200 m /g spezifischer geometrischer Oberfläche gewonnen. Bei einem Abstand zwischen der Einführungsstelle des Kohlenwasserstoffes in den Wärmeträger und der Wasserdampf-Einführungsstelle von 5 Durchmessern der Reaktionskammer und einer Geschwindigkeit des Wärmeträgers von 250 m/s wird Ruß

mit 170 m /g spezifischer Oberfläche gewonnen. In beiden angeführten Beispielen ist die Temperatur des wasserdampfgesättigten Wärmetr&gers gleich. Im ersten Fall ist der Wärmewirkungsgrad fast um 7$ kleiner geworden .

Als Kohlenwasserstoff finden sowohl gasförmige Verbindungen mit einer Kohlenstoffatomanzahl bis vier wie Methan, Äthan, Propan, Butan als auch flüssige Verbindungen mit einem hohen Kohlenstoffgehalt in dem Kohlenwasserstoffmolekül Verwendung.

So ist es zweckmäßig, Kohlenwasserstoffe von Stein-

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kohlen- bzw. kokschemischer Herkunft, schwere Erdölverarbeitungsfraktionen oder deren Gemische mit einem Korrelationsindex von 90 bis 13O sowie solche Kohlenwasserstoffe wie z.B. Benzol, Toluol, Paraffine einzusetzen.

Das in der Erfindung vorgeschlagene Verfahren bietet die Möglichkeit, hochwertige Ruße aus einem Serienproduktion-Ausgangsstoff zu gewinnen, der zur Zeit beim herkömmlichen, d. h. Ofen-Rußherstellungsverfahren verwendet wird. Das sind solche Arten von Kohlenwasserstoff-Ausgangsstoff wie thermisches Gasöl, grünes öl, Anthrazenöl, Pechdestillate, thermische Krackfurfurolextrakte, katalytische Gasöle. Alle aufgezählten Arten des Kohlenwasserstoffes beeinflussen nicht die Ausbeute an dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellenden Ruß, sondern bestimmen nur die Produktivität des Vorganges. Zugleich sind die physikalisch-chemischen Kennwerte des Rußes von der Art des zu verwendenden Kohlenwasserstoffes abhängig. So wird z. B. unter den gleichen Bedingungen der Prozeßdurchführung beim Einsatz des Kohlenwasserstoffes mit einem Korrelationsindex von 100 der Ruß mit etwa 100 m /g spezifischer geometrischer Oberfläche gewonnen, während der herzustellende Ruß beim Übergang zum Kohlenwasserstoff mit einem Korrelationsindex von 120 spezifische geometrische Oberfläche von l40 m /g aufweist. Außerdem beeinflußt die Art des zu verwendenden Kohlenwasserstoffes die PoIydispersität des Rußes. So ist z. B. das Verhältnis d_mof,/d_mar in dem ersten obenangeführten Fall gleich 1,17, während im zweiten Fall dieses Verhältnis 1,15 beträgt.

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Es ist am zweckmäßigsten, aromatisieren Kohlenwasserstoff (mit einem hohen Korrelationsindex) zu verwenden. Bei Herstellung von Ruß von identischer Qualität aus Ausgangsstoffen mit unterschiedlichem Korrelationsindex muß weniger Energie für jenen Vorgang aufgewandt werden, bei dem Kohlenwasserstoff mit einem erhöhten Korrelationsindex Verwendung fand. Man verwendet z. B. bei der Herstellung des Rußes mit m /g spezifischer geometrischer Oberfläche den Kohlenwasserstoff mit einem Korrelationsindex von 100 und 120. Im ersten Fall betrug der Energieverbrauch 5 kWh/kg Kohlenwasserstoff, im zweiten Fall nahm der Energieverbrauch auf 4 bis 4,2 mWh/kg Kohlenwasserstoff ab.

Es wurde festgestellt, daß es zweckmäßig ist, den mit Wasserdampf vorgemischten Kohlenwasserstoff in den wasserdampfgesättigten Wärmeträger einzuführen, um Ruß mit erhöhtem Gehalt an sauerstoffhaltigen Gruppierungen an dessen Oberfläche herzustellen.

Die Erhöhung des Gehaltes an sauerstoffhaltigen Gruppierungen (Chinon-, Lakton-, Karboxylgruppen) an der Rußfläche hängt offenbar damit zusammen, daß der im Kohlenwasserstoff vorhandene Wasserdampf in der Anfangsperiode der intensiven Rußbildung unmittelbar an der Rußfläche zu dissoziieren beginnt. Die an der Rußfläche befindlichen aktiven Zentren binden den Sauerstoff in Form von Chinon-, Lakton- bzw. Karboxylgruppen. Bei Rußherstellung aus dem Kohlenwasserstoff ohne Wasserdampf betrug z. B. der Gehalt an Chinongruppen an der Rußteilchenfläche ungefähr 0,j500 ml/gj Laktongruppen 0,110 ml/g. Bei Verwendung von im Verhältnis 10 : 3 mit Wasserdampf vorgemischten Kohlenwasserstoffs betrug der Gehalt an

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Chinongruppen an der Rußteilchenfläche 1,27 ml/g, Laktongruppen aber 0/56 ml/g.

Der wie oben beschrieben aufbereitete Kohlenwasserstoff wird also dem Wärmeträger zugeleitet, der aus dem Plasmatron 1 in die Reaktionskammer 2 eintritt. Unter dem Einfluß der Hochtemperatur des Wärmeträgers zersetzt sich der Kohlenwasserstoff thermisch in Kohlenstoff (Ruß) und gasförmige Begleitprodukte, deren Grundbestandteil Wasserstoff ist. Nach entsprechender Reinigung kann dieser Wasserstoff in einer Reihe von chemischen Industriezweigen z. B. Ammoniakgewinnung, Stickstoffdüngererzeugung als Zielprodukt benutzt werden.

Nachdem die vollständige Zersetzungsreaktion des Kohlenwasserstoffes bei einer Temperatur von 1000 bis 1500 °C unter dem Einfluß des wasserdampfgesättigten Wärmeträgers abgelaufen war, wird das Reaktionsgemisch durch die Einführung von Kühlmitteln (Wasser, Wasserdampf, leichtsiedende Kohlenwasserstoff-Flüssigkeit) in das Reaktionsgemisch plötzlich abgekühlt (abgeschreckt). Der Zeitpunkt des Abschreckens und dessen Geschwindigkeit werden nach bekannten Formeln berechnet. Wird jedoch vor dem Abschluß der Zersetzungsreaktion abgeschreckt, so führt dies nicht nur zur starken Herabsetzung der Ausbeute an Endprodukt, sondern auch der Qualität des herzustellenden Rußes (sein Verölungsgrad). Die Verwirklichung des Abschreckens nach der Reaktionsschwelle wird zu Rußabbrand führen, was wiederum die Herabsetzung der Ausbeute an Ruß und die Erhöhung seines Rauhigkeitskoeffizienten mit sich bringt.

Bei dem vorliegenden Verfahren erfolgt das Abschrecken mit einer Geschwindigkeit von etwa IQp bis 10

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grd/s. Die Abschreckzeit wird in Abhängigkeit von der Art des herzustellenden Produkts (Ruß) variiert und liegt innerhalb 1O~⁵ bis 10~² s.

Nachdem das Reaktionsgemisch bis auf eine Temperatur von 200 bis 700 °C abgekühlt wurde, wird es einer Auffangvorrichtung (Zyklon, Filter) zugeführt, wo das disperse Produkt (Ruß) auf bekannte Weise gefällt und ausgeschieden wird.

Es ist zu betonen, daß die Erfinder die Qualität des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rußes durch elektronenmikroskopische, chemische oder spektroskopische Analyse überprüfen konnten.

Beispiel 1

Wärmeträger: plasmabildendes Gas-Propan-Butan.

Kohlenwasserstoff: grünes öl (Gemisch aus hochmolekularen polyzyklischen Kohlenwasserstoffen).

Plasmatron: Lichtbogen-, Gleichstrom-Plasmatron, von ca. 25 kW Leistung, mit Wirbelstabilisierung der Lichtbogenentladung.

Der im Plasmatron 1 erhitzte Wärmeträger (Propan-Butan) tritt in Form eines Plasmastrahls, dessen Durchsatz 5,57 nnr/h beträgt, mit einer Massen-mittleren Temperatur von 4000 ⁰K in die Reaktionskammer 2 ein. Unmittelbar in dem Plasmastrahl des Wärmeträgers wird der Wasserdampf in bezug auf die Wände der Reaktions-

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kammer 2 in vier radialen Strahlen in einer Menge von 4,1 nnr/h und in zwei tangentialen Strahlen in einer Menge von 1,38 nm /h eingeblasen. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 500 C. In 50 /US wird der Kohlenwasserstoff (grünes öl) in einer Menge von 2,4 kg/h diesem Strom zugeführt. Nach der Zersetzungsreaktion des Kohlenwasserstoffes in Kohlenstoff (Ruß) und gasförmige Begleitprodukte wird das Ruß-Gas-Gemisch in versprühtem Wasser bis auf eine Temperatur von 200 bis 250 C abgeschreckt und einem Glasfasergewebefilter zugeführt, wo der Ruß von den gasförmigen Produkten abgetrennt wird. Die Rußausbeute beträgt 82 Gew.-% des Ausgangsstoffs.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 220 m /g

2. ölzahl = 130 ml/100 g

3. Spezifische Adsorptionsfläche = 230 m /g

d „ = mitteloberflächlicher Rußteilchendurch-

^mof rPi
messer |_AJ nach elektronenmikroskopischer Analyse

d = mittelarithmischer Rußteilchendurchmesser nach elektronenmikroskopischer Analyse.

5. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenbildungen.

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Beispiel 2

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger mit einer Massen-mittleren Temperatur von 3500 ⁰K beträgt 8,2 nnr/h.

In 55 /US, d.h. in einer Zeit, die der Wärmeträger zum Durchströmen des Abstandes von etwa 5 Durchmessern der Reaktionskammer brauchte, wird der Kohlenwasserstoff - grünes öl - in den Wärmeträger eingeführt, der in einer Menge von 1,5 kg/h dem Wärmeträger zugeführt wird.

Die Rußausbeute beträgt 70 Gew.-% des Ausgangsstoffs.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischenKennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = l80 m /g

2. ölzahl = 180 ml/100 g

5. Spezifische Adsorptionsfläche = 250 m /g ⁴·

⁰P- .ν

5./27 % Kohlenstoffmaterial ist im Ruß in Form von Pyrokohlenstoff- und Graphitfäden vorhanden, es gibt Rückstände von nicht zersetztem Kohlenwasserstoff sowie schuppenförmige Kohlenstoffbildungen.

Beispiel J>

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

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Der Verbrauch an Wärmeträger mit einer Massenmittleren Temperatur von 3500 ⁰K beträgt 3,5 nnr/h. Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 1,5 nm /h, in tangentialen Strahlen 0,5 nnr/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 450 ⁰C. In 60 /US wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 1,2 kg/h beträgt.

Die Rußausbeute beträgt 75 Gew.-^ des Ausgangsstoffs.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 190 m /g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = 210 m /g

3. ölzahl = l60 ml/100 g

⁴· ^dmof/^dmar= ¹^⁹

5. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenbildungen. Eine kleine Menge von nicht zersetztem Kohlenwasserstoff ist vorhanden.

Beispiel 4

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich äöm Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 4500 ⁰K beträgt 4 nnr/h. Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 2,27 nm /h, in tangentialen Strahlen 0,7 nnr/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 400 C. In 50 /us wird dem Wärme-

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träger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 1,5 kg/h beträgt.

Die Rußausbeute beträgt 78 Gew.-^ Kohlenwasserstoff.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 190 m /g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = 200 m²/g

3. ölzahl = l40 ml/100 g

⁴· ^dmof/^dmar= ¹^

5. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenbildungen. Eine kleine Menge von dem nicht zersetzten Kohlenwasserstoff ist vorhanden.

Beispiel 5

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 4500 K beträgt 3>8 nnr/h. Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 3 nnr/h, in tangentialen Strahlen 1 nnr/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 420 ⁰C. In 30 /US wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 1,7 nnr/h beträgt.

Die Rußausbeute beträgt 52 Gew.-^ des Ausgangsstoffs,

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Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 200 m /g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = 230 m /g

3. ölzahl = 150 ml/100 g

5. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenbildungen. Ca. 20 # nicht zersetzter Kohlenwasserstoff und kohlenstoffhaltige gasförmige Produkte (Methan, Äthan, Azethylen u.a.).

Beispiel 6

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 3OOO K beträgt 7*2 nnr/h. Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 5,1 nnr/h, in tangentialen Strahlen 1,7 nnr/h. Die Temperatur des ■Wasserdampfes beträgt 58O C. In 37 /US wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 2,8 nnr/h beträgt.

Die Rußausbeute beträgt 70 Gew.-^ des Ausgangsstoffs.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 160 m /g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = 180 m /g

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3. ölzahl =140 ml/100 g

⁴· ^dmof/^dmar⁼ ^l>¹⁹

5. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenbildungen. Ca. 11 Gew.-^ . nicht zersetzter Kohlenwasserstoff und kohlenstoffhaltige gasförmige Produkte.

Beispiel 7

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 4000 ⁰K beträgt 5,3 nnr/h. Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 3,6 nnr/h, in tangentialen Strahlen 1,25 nirr/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 500 ⁰C. In 45 /US wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 2 kg/h beträgt.

Die Rußausbeute beträgt 87 Gew.-% des Ausgangsstoffs,

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 200 m /g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = 210 m /g

3. ölzahl = 150 ml/100 g

⁴· ^dmof/^dmar= ^X'¹²

5· Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenbildungen.

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Beispiel 8

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 4000 °K beträgt 6,3 nm /h. Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 4,5 nm /h. in tangentialen Strahlen 1,5 nnr/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 500 C. In 60 /US wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 2,4 kg/h beträgt.

Die Rußausbeute beträgt 86 Gew.-% des Ausgangsstoffs,

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = I90 m /g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = 190 m /g

3. ölzahl = 150 ml/100 g

⁴· ^dmof^/dmar= ^X'¹²

5. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenbildungen.

Beispiel 9

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan-Luft) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 4000 K beträgt

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5 nnr/h. ^Der Verbrauch an Wasserdampf,¹ der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 3,75 nnr/h. ⁱⁿ tangentialen Strahlen 1,25 nnr/h. ^Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 470 ⁰C. In 51 Ais wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (thermisches Gasöl) ohne Vorvermischen des letzteren mit dem Wasserdampf zugeführt. Der Verbrauch an Kohlenwasserstoff beträgt 2 kg/h.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 165 m /g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = 180 m /g

3. ölzahl « 160 ml/100 g

⁴· ^dmof/^dmar= ¹^

5. Chemie der Rußfläche:

1) Gehalt an Chi-nongruppen: 0,312 ml/g

2) Gehalt an Laktongruppen: 0,1 ml/g.

Beispiel 10

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan-Luft) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 4000 ⁰K beträgt 4,3 nnr/h. ^Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 3 nm^/h, in tangentialen Strahlen 1 nnr/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 400 ⁰C. In 50 /us wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (thermisches Gasöl) zugeführt, wobei das thermische Gasöl mit dem in einer Menge von 1,5 Gew.-^ des Kohlen-

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-24- 26292(H

Wasserstoffs genommenen Wasserdampf vorvermischt wird. Dieser Wasserdampf weist eine Temperatur von 470 °C auf. Der Verbrauch an Kohlenwasserstoff (thermisches Gasöl) beträgt 1,7 kg/h.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 210 m /g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = 200 m²/g

3. ölzahl =110 ml/100 g

4. d _f/d _ar = 1,15

5. Chemie der Rußfläche:

1) Gehalt an Chinongruppen: 0,479 ml/g

2) Gehalt an Laktongruppen: 0,17 ml/g.

Beispiel 11

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan-Luft) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 3500 ⁰K beträgt 7,2 nm /h. Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 5,2 nnr/h, in tangentialen Strahlen 1,7 nnr/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 500 ⁰C. In 50 /US wird dem Wärmeträger der mit dem in einer Menge von 2,7 Gew.-% des Kohlenwasserstoffs genommenen Wasserdampf vorvermischte Kohlenwasserstoff (thermisches Gasöl) zugeführt. Dieser Dampf weist eine Temperatur von 520 ⁰C auf. Der Verbrauch an Kohlenwasserstoff beträgt 2,64 kg/h.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalisch-

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chemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = l4O m /g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = l6O m /g

3. ölzahl = 120 ml/100 g

5. Chemie der Rußfläche:

1) Gehalt an Chinongruppen: 1,425 ml/g

2) Gehalt an Laktongruppen: 0,365 ml/g

6. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenbildungen.

Beispiel 12

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 4000 K beträgt 3*4 nrrr/h. Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 2,4 nnryh, in tangentialen Strahlen 0,8 ntir/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 430 ⁰C.

Die Wasserdampfsättigung des Plasmawärmeträgers erfolgt im Anfangsabschnitt des Plasmastrahlkernes. In 55 /us wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 1,3 kg/h beträgt.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

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1. Spezifische geometrische Oberfläche = l6O m /g

2. Spezifische Adsorptions fläche = I70 m /g

3. ölzahl =110 ml/100 g

5- Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenbildungen.

6. Warmewirkungsgrad des Verfahrens:45 %. Beispiel 13.

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 4500 ⁰K beträgt 4 nnr/h.

Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 3 nnr/h, in tangentialen Strahlen 1 nm/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 400 ⁰C.

Die WasserdampfSättigung des Plasmawärmeträgers erfolgt durch die Einführung des Wasserdampfes in den Endabschnitten des Plasmastrahlkernes.

In 50 /us wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 1,5 kg/h beträgt.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

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1. Spezifische geometrische Oberfläche = Ι4θ m /g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = I50 m /g 5. ölzahl = 120 ml/100 g

5. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenbildungen

6. Wärmewirkungsgrad des Verfahrens: 41 $.

Beispiel 14

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 3IOO ⁰K beträgt 5,2 nnr/h. Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 3,7 nnr/h, *^η tangentialen Strahlen 1,3 nnr/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 430 ⁰C.

Die Wasserdampfsättigung des Wärmeträgers erfolgt durch die Einführung des Wasserdampfes in die Reaktionszone außerhalb der Existenzgrenze des Plasmastrahlkernes. In 50 /US wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 2 kg/h beträgt.

Der hergestellte Ruß hfct folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 110 m /g

2. Spezifische Adsorptioi

3. ölzahl = 140 ml/100 g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = 100 m²/g

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5. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenbildungen

6. Wärmewirkungsgrad des Verfahrens: 33 %.

Beispiel 15

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 3500 ⁰K beträgt 3,7 nnr/h. Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 3 nnr/h,

•χ

in tangentialen Strahlen 1 nnr/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 500 ⁰C.

In 47 /US wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 1,5 kg/h beträgt.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 120 m /g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = 120 m²/g

3. ölzahl = 100 ml/100 g

⁴· ^dmof/^dmar = ¹^

5. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenstrukturen.

6. Optische Dichte von Benzinextrakt, d. h. innerhalb des Standards = 0,0015.

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Beispiel l6

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 3500 ⁰K beträgt 4,2 nnr/h. Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 2,5 nnr/h, in tangentialen Strahlen 1,5 nnr/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 460 °C.

In 45 /US wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 1,6 kg/h beträgt.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 120 m /g

2. Spezifische Adsoprtionsfläche = 120 m /g

3. ölzahl = l40 ml/100 g

5. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenstrukturen.

6. Optische Dichte von Benzinextrakti 0,52.

Beispiel 17

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 3700 ⁰K beträgt 4 nnr/h.

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Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 2 nnr/h, in tangentialen Strahlen 2 nm /h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 450 ⁰C.

In 50 /us wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 1,6 kg/h beträgt.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 100 m /g

2. Spezifische Adsorptio

3. Ölzahl =140 ml/100 g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = 120 m /g

5. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenbildungen.

6. Optische Dichte von Benzinextraktj0,63.

Beispiel l8

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 3700 ⁰K beträgt 4 nnr/h. D^e** Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 1,5 nnr/h, in tangentialen Strahlen 2,5 nnr/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 450 ⁰C.

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Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 100 m /g

2. Spezifische Adsorptions fläche = IjJO m²/s

3. ölzahl = 140 ml/100 g

⁴· <W^dmar = ¹^

5. Vollständiges Fehlen von Pyrokohlenstoff, Graphit und Schuppenstrukturen

6. Optische Dichte von Benzinextrakfe 0,84.

Beispiel 19

Das Rußherstellungsverfahren ist ähnlich dem Beispiel 1.

Der Verbrauch an Wärmeträger (Propan-Butan) mit einer Massen-mittleren Temperatur von 4000 ⁰K beträgt 5,2 nm /h. Der Verbrauch an Wasserdampf, der in radialen Strahlen in den Wärmeträger eingeblasen wird, beträgt 3>9 nnr/h, in tangentialen Strahlen 0,2 nnr/h. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 370 ⁰C.

In 48 /US wird dem Wärmeträger der Kohlenwasserstoff (grünes öl) zugeführt, dessen Verbrauch 2 kg/h beträgt.

Der hergestellte Ruß hat folgende physikalischchemischen Kennwerte:

1. Spezifische geometrische Oberfläche = 130 m /g

2. Spezifische Adsorptionsfläche = l60 m /g

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3- Ölzahl = 110 ml/100 g ⁴· ^dmof/^dmar ^{= 1}^⁶

5. Wenig Ruß-Schuppenstrukturen (2 %) '&. Opt is ehe Dichte von Benzinextrakt: 0,37. 7. Nach 0,5 h Betriebszeit waren die Wände der Reaktionskammer zerstört.

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Claims

Patentansprüche

1. Rußherstellungsverfahren, bei dem Ausgangs-Kohlenwasserstoff unter Temperatureinwirkung eines als Plasmastrahl in eine Reaktionskammer einströmenden Wärmeträgers in der Reatkionskammer zu Ruß zersetzt wird, worauf die Zersetzungsprodukte abgeschreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzung zu Ruß bei der Kohlenwasserstoff-Zufuhr zum mit Wasserdampf vorgosättigten Wärmeträger in der Reaktionskammer (2) erfolgt, wobei der Wärmeträger durch die Wasserdampfzufuhr zum als Plasmastrahl in die Reaktionskammer (2) einströmenden Wärmeträger gesättigt wird.

2. Rußheistellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf radial und tangential zu den Wänden der Reaktionskammer (2) jeweils im Verhältnis 3 : 1 dem Wärmeträger zugeführt wird.

3. Rußherstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff in einem Abstand von mindestens 5 Durchmessern (d) der Reaktionskammer von der Einführungsstelle des Wasserdampfes zum Wärmeträger der Reaktionskammer (2) dem wasserdampfgesättigten Wärmeträger zugeführt wird.

4. Rußheisisllu-ngsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenwasserstoff mit Wasserdampf vorvermischt wird.

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5· Hußhersbellungsverfahren nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdampfsättigung des Wärmeträgers durch unmittelbare Zufuhr des 'Wasserdampfes zum Plasmastrahl erfolgt.

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