DE2931907A1

DE2931907A1 - Gasrussbrenner

Info

Publication number: DE2931907A1
Application number: DE19792931907
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Chem Dr Engel; Peter Dipl Chem D Kleinschmidt; Manfred Dipl Chem Dr Voll
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1979-08-07
Filing date: 1979-08-07
Publication date: 1981-02-26
Also published as: SU1132800A3; PL226125A1; PL128853B1; US4434135A; DE2931907C2; JPH0231750B2; JPS5626960A

Description

DEUTSCHE GOLD- UND SILBERSCHEIDEANSTALT

vormals Roessler Weißfrauenstraße 9, 6000 Frankfurt/Main

Gasrußbrenner

Die Erfindung betrifft einen Gasrußbrenner mit gegen eine gekühlte Abscheideflache zu richtenden Öffnungen.

Beim Gasrußverfahren werden aromatische Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Steinkohleteercle oder Pyrolyserückstandsö'le unter definierten Bedingungen in einem Trägergasstrom verdampft und in besonderen Rußerzeugungsapparaten mit Hilfe spezieller Gasrußbrenner in einer Vielzahl relativ kleiner Diffusionsflammen pyrolisiert, wobei ein Teil des Rohstoffes verbrennt. Die Flammen schlagen gegen eine wassergefüllte, sich langsam drehende eiserne Hohlwalze, die als Abscheidefläche dient. Der sich dort niederschlagende Ruß wird durch Schaber abgehoben und zur Aufarbeitungsanlage gefördert. Filteranlagen trennen den in den Abgasen mitgeführten Rußanteil ab.

Aus Ulimann's Enzyklopädie der technischen Chemie. 3. Auflage, 14. Band, Seite 799 (1963) ist ein Rußerzeugungsapparat bekannt, bei welchem Gasrußbrenner und Abscheidewalze gemeinsam in einem Gehäuse angeordnet sind. Die wassergekühlte Abscheidewalze weist einen Durchmesser von 0,5m und eine Länge von 5 m auf, sie dreht sich mit ca. 1 U/min. Am oberen Teil des Gehäuses wird das Abgas abgesaugt und über Rohrleitungen zur Filteranlage

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geführt. Die Verbrennungsluft tritt durch die offene Unterseite des Gehäuses ein.

In diesem bekannten Gasrußapparat werden nun einzelne nebeneinander angeordnete gußeiserne Brenner verwendet, die mittels einer senkrecht zur Achse der Abscheidewalze angeordneten Flachdüse eine fächerförmige Diffusionsflamme erzeugen. Diese Brenner werden auf im Mantel des Gaszuleitungsrohrs befindliche Stutzen aufgesteckt. Das Gaszuleitungsrohr ist unterhalb der Kühlwalze parallel zu deren Achse angeordnet. Der Abstand der Brennerdüsen wird so gewählt, daß die Flammen gegen die rotierende Walze brennen und dadurch abgeschreckt werden.

Diese bekannten Brenner haben den Nachteil, daß die schmale Flachdüsenöffnung, welche eine Weite von unter 1 mm aufweist, mehrfach täglich während des Betriebes gereinigt und nach jeweils ca. 3 Wochen Betriebsdauer ausgefräst werden muß. Diese aufwendige Reinigungs- und Nacharbeitungsprozedur ist notwendig, weil durch Verzunderung und Verformung des Brennermaterials und durch Verkokung in der Düsenöffnung letztere teilweise zugesetzt wird. Die Lebensdauer eines derartigen Brenners

ist dadurch auf ca. 3-4 Monate beschränkt. 25

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennervorrichtung zu schaffen, die einfach zu fertigen ist, geringen Wartungsaufwand erfordert und lange Betriebsdauern ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung ist ein Gasrußbrenner mit gegen eine gekühlte Abscheidefläche zu richtenden Öffnungen.

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Der Brenner ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer parallel zur Abscheideflache anzuordnenden, mit mindestens einer Speiseleitung versehenen rohrförmigen Kammer besteht, welche in ihrem Mantel schlitzförmige Austrittsöffnungen aufweist.

Der erfindungsgemäße Gasrußbrenner wird üblicherweise in Verbindung mit einer rotierenden Kühlwalze verwendet. Er kann hierzu unterhalb dieser Walze angeordnet werden.

Die schlitzförmigen Austrittsöffnungen für das den Rußrohstoff enthaltende Betriebsgas sind dabei zur Walze gekehrt. Die Kammer mit ihren irr, Hantel angeordneten schlitzförmigen Austrittsöffnungen ist in Form eines Rohrs mit beliebigem Querschnittsprofils ausführbar.

im einfachsten Fall besteht die Kammer aus einem einseitig geschlossenen Zylinder, welcher an der freien Stirnseite mit einem Einspeisestutzen versehen ist oder in diesen übergeht. Eei der Auswahl des anzuwendenden Cuerschnittsprof ils für die Kammer kann die Gestalt der Abscheidefläche mitbestimmend sein.

Der Gasrußbrenner kann so ausgebildet sein, da£ die Speiseleitung in einer oder beiden Stirnflächen und/oder

im nicht geschlitzter. Kantelteil der rchrfcrrr.igen Kammer nc ^iJ rründet.

Eine einfache und zweckmäßige Ausführuncsform der Erfindung sieht vor, daß die gegebenfalls polierten schlitzförmigen Austrittsöffnuncen parallel zueinander

angeordnet sind. Die schlitzförmiger. Austrittsöffnungen können in einem Winkel von 45 - 125° zur Längsachse der rohrförmigen Kammer angeordnet sein. In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die schlitzförmigen Austrittsöffnuncen senkrecht zur Länas-

achse der rohrförmigen Kammer anzuordnen.

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Der Abstand des erfindungsgemäßen Gasrußbrenners zur Kühlwalze wird so gewählt, daß eine geeignete Abschreckung der Flammen gewährleistet ist.

Vorzugsweise sind die schlitzförmigen Austrittsöffnungen in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet. Die Abstände der Schlitze zueinander sollten dabei so gewählt sein, daß eine gleichmäßige Rußbildung gewährleistet ist. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, pro Meter·Kammerlänge 2-12, vorzugsweise 3-8 Schlitze vorzusehen.

Besonders günstig ist es, wenn die schlitzförmigen Austrittsöffnuncen bei Raumtemperatur eine Breite von 0,3 bis 2,0 mm, vorzugsweise 0,4 bis 1,0 mm aufweisen. Bei Erhöhung der Temperatur während des Betriebes des Gasrußbrenners verengen sich die Schlitze adäquat dem Ausdehnungskoeffizienten des Rohrmaterials.

Ferner hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Verhältnis der Länge jeder schlitzförmigen Austrittsöffnung zum Umfang der rohrförmigen Kammer 1 : 36 bis 1:2, vorzugsweise 1 : 6 bis 1 : 3 betregt. Des bedeutet, daß bei einem erfindungsgemäßen Gasrußbrenner mit zum Beispiel einem Durchmesser eines rohrförmigen Mantels von kreisförmigem Querschnitt von 60 mm die Schlitze eine Länge zwischen 11 und 201 mm, vorzugsweise zwischen 67 und 137 mm aufweisen. Der Gasrußbrenner wird bevorzugt aus hochtemperaturbeständigem zunderfesten Material gefertigt. Die Wandstärke der rohrförmigen Kammer ist ° nicht entscheidend, solange ausreichende mechanische Festigkeit gegeben ist. Ebenso ist die Länge des rohrförmigen Mantels nicht entscheidend; sie sollte jedoch der Länge der Abscheidewalze angepasst sein.

Die Vorteile des Gasrußbrenners gemäß Erfindung werden

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-7-nachstehend anhand eines Vergleichsbeispiels erläutert:

Es v.'urde ein Ruß mit einer mittleren Primärteilchengröße von 12 nm einerseits mit dem eingangs erläuterten bekannten Brenner (Vergleichsversuch) und andererseits mit dem erfindungsgemäßen Gasrußbrenner nach Fig. 1 hergestellt.

Beim Vergleichsversuch wurden echt herkömmliche gußeiserne Flachdüsenbrenner pro Meter (0,6 mm Spaltbreite) nebeneinander unter der Kühlwalze so angeordnet, daß die Flammen gegen die Walze schlugen. Die Flachdüsenöffnungen waren senkrecht zur Kühiwalzenachse eingestellt. Diese herkömmlichen Erenner mußten durchschnittlich alle sechs Stunden gereinigt und alle 25 Tage nachcefräst werden WiC erreichter, eine Lebensdauer von nur etwa drei Monaten. Das entspricht einem Verbrauch vor. ca. 150 Brennern pro Jahr und Gasrußapparat.

£er gleiche Ruß wurde nur. in. einem mit dem erfindungsgemäßen Gasrußbrenner ausgerüsteten Gasrußapparat erzeugt. Bei diesem Apparat wurde ebenfalls der Brenner unterhalb und parallel zur Kühlwalze so angeordnet, daß die Flammen gegen die Walze schlugen. Es wurde derselbe

Brennerabstar.d zur Walze wie im Vergieichsversuch eingehalten.

Der Brenner bestand aus einer einseitig geschlossenen rohrförmigen Kammer mit kreisförmigem Querschnitt ( ca. 63,5 mm, Wandstärke 4,0 mm' aus Chrom-Siliciumstahl, weiche am offenen Ende mit einem Zuleitungsrohr für die einzuspeisenden Komponenten versehen war. Im Mantel der rohrförmigen Kammer waren acht schlitzförmige Austrittsöffnuncen pro Keter senkrecht zur Kammerachse

^ eingefräst. Die Schlitzbreite betrug in kaltem Zustand

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1 mm; sie verengte sich beim Betrieb aufca. 0,6 mm. Die Schlitzlänge betrug ein Drittel des Umfangs der rohrförmigen Kammer.

Die Brennerschlitze des erfindungsgemäßen Gasrußbrenners brauchten im Dauerbetrieb nur alle 24 Stunden gereinigt zu werden, weil der Koksansatz in den Austrittsöffnuncen erheblich vermindert war und keine sichtbare Verzunderung auftrat. Die Brennerrohre erreichten daher auch im Dauerbetrieb eine Lebensdauer von über zwei Jahren, ohne das die Schlitze nachgefräst werden mußten.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gasrußbrenners ist in der einfachen Bauweise zu sehen, die keinen komplizierten Formguß verlangt. Es kennen handelsübliche Rohre verwendet werden, die sich überdies leichter bearbeiten lassen als Formcußteile.

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Claims

DEUTSCHE GOLD- UND SILBERSCHEIDEANSTALT vormals Roessler Weißfrauenstraße 9, 6000 Frankfurt/Main Gasrußbrenner PATENTANSPRÜCHE

1. Gasrußbrenner mit gegen eine gekühlte Abscheidefläche zu richtenden Öffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer parallel zur Abscheidefläche anzuordnenden, mit mindestens einer Speiseleitung versehenen rohrförmigen Kammer besteht, welche in ihrem Mantel schlitzförmige Austrittscffnungen aufweist.

2. Gasrußbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung in einer oder beiden Stirnflächen und/oder im nicht geschlitzten Kantelteil der rohrförmigen Kammer mündet.

3. Gasrußbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebenenfalls polierten schlitzförmigen Austrittsöffnungen parallel zueinander angeordnet sind.

4. Gasrußbrenner nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmigen Austrittsöffnungen in einem Winkel von 45 bis 135° zur Längsachse der rohrförmigen Kammer angeordnet sind.

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5. Gasrußbrenner nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmigen Austrittsöffnungen senkrecht zur Längsachse der rohrförmigen Kammer anqeordnet sind.
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6. Gasrußbrenner nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmigen Austrittsöffnungen in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind.

7. Gasrußbrenner nach Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß 2 bis 12, vorzugsweise 3 bis 8 Schlitze pro Meter Kammerlänge vorliegen.

8. Gasrußbrenner nach den Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmigen Austrittsöffnungen bei Raumtemperatur eine Breite von 0,3 bis 2,0 mm, vorzugsweise 0,4 bis 1,0 mm aufweisen.

9. Gasrußbrenner nach den Ansprüchen 1 - S, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge jeder schlitzförmigen Austrittsöffnung zum Umfang der rohrförmigen Kammer 1 : 36 bis 1:2, vorzugsweise 1 : 6 bis 1 : 3 beträgt.

10. Gasrußbrenner nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß er aus hochtemperaturbeständigem zunderfesten Material besteht.

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