DE297266C

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Publication number: DE297266C
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Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vr 297266 KLASSE 22/. GRUPPE L4.

BRUNO THIEME in BERLIN.

Verfahren zur Erzeugung von Ruß aus Kohlenwasserstoffen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. November 1914 ab.

Das vorliegende Verfahren bezweckt, die Güte des aus Kohlenwasserstoffen gewonnenen Rußes dadurch zu verbessern, .daß die Entflammungstemperatur der zur Rußbildung führenden Prozesse nach Bedarf auf elektrischem Wege reguliert werden kann, wobei gleichzeitig durch Verbindung der Möglichkeiten, Ruß aus gasförmigen und flüssigen Ausgangsprodukten zu erzeugen und infolge der sparsameren Ausnutzung der

ίο Wärmeenergie der Zersetzungsprodukte, die Quantität der gewonnenen Rußmenge gesteigert werden soll. ,

Der Zersetzungskessel (Figur) wird in bekannter Weise mit einem gasförmigen, entflammungsfähigen Gemisch von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff unter bestimmtem Druck gefüllt, nur daß der Boden des Kessels in ausreichendem Maße mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff bedeckt ist. Mittels zweier Elektroden kann in diesem flüssigen Kohlenwasserstoff in bestimmtem Abstande von der Oberfläche ein Lichtbogen von verhältnismäßig niederer Spannung erzeugt werden, dessen Effekt einerseits hinreicht, um die Flüssigkeit im rußbildenden Sinne zu zersetzen, anderseits dazu dient, die Entflammung des oberhalb der Flüssigkeit befindlichen komprimierten Gasgemisches einzuleiten.

Gegenüber bekannten Verfahren, welche mit Spannungen des Lichtbogens von mehr als 1000 Volt arbeiten, benutzt die vorliegende Erfindung nur Spannungen unter 1000 Volt. Verwendet Werden im Anschluß an die üblichen Netzspannungen Lichtbogen von etwa 200 Volt; auf die Herstellung des Rußes haben Spannungsänderungen keinen merklichen Einfluß. Augen blicksspannungen über 1000 Volt kämen unter Umständen nur für die Entzündung des Lichtbogens in Frage, die aber naturgemäß auch .· auf jede andere bekannte Weise, z. B. durch mechanischen Kontakt, erfolgen kann. Einen Einfluß auf die Rußbildung im technischen Sinne hat die höhere Zündspannung jedenfalls nicht. ' ■

Art, Menge und Siedepunkt der verwendeten Rohstoffe richten sich ganz nach den Erfordernissen von Ort und Zeit bei der Fabrikation und sind unabhängig von dem Erfindungsgedanken.

Die Entflammung des Kohlenwasserstoffes in gasförmigem Zustand kann durch ein geeignetes Mischungsverhältnis mit Sauerstoff so gewählt werden, daß die Zersetzung langsam vor sich geht; damit wird dem Auftreten zu hoher Drucke sowie zu hoher Temperaturen vorgebeugt.

Eines der möglichen Beispiele des Darstellungsvorganges ist das folgende:

Der Kessel, in dem die Zersetzung vor sich gehen soll, kann etwa 2 cbm fassen. Die Füllung wird zu ungefähr ²/₃ mit gasförmigen (bzw. dampf- oder nebeiförmigen) Kohlenwasserstoffen, zu ungefähr Y₃ mit schwer- oder leichtflüssigen Kohlenwasserstoffen erfolgen.

Für die ersteren werde Azetylen, für die zweiten dickflüssige, hochsiedende Rückstände von der fraktionierten Destillation des Braunkohlenteers und des Rohpetroleums, die vorwiegend aus Kohlenwasserstoffen bestehen, angenommen.

Die Rußgewinnung geht nun so vor sich: Der Strom wird eingeschaltet und ein Licht-

bogen in dem flüssigen, hochsiedenden Kohlenwasserstoffgemisch hervorgerufen. Es tritt Spaltung ein. Diese wird, da der Ofen dauernd im Betrieb bleibt oder wenigstens längere Zeit hindurch betrieben wird, infolge der durch die Zersetzungswärme und der Lichtbogenwärme entstehenden Temperaturerhöhung schließlich bedeutend gefördert. Es bilden sich außer Kohlenstoff die Gase: Wasserstoff (6 Prozent),

ίο Methan (55 Prozent), Kohlenoxyd (9 Prozent), Äthylen (30 Prozent) und schwerere Kohlenwasserstoffe.

Der Kohlenstoff bleibt in der Flüssigkit, die anderen entstandenen Gase mischen sich mit dem Azetylen. Durch den Lichtbogen ist nun gleichzeitig, nachdem seitlich unter etwas erhöhtem Druck mittels einfachen Gebläses Luft eingelassen wurde, das Azetylen zersetzt worden. Bei dieser Umbildung spalten sich einige der entstandenen Kohlenwasserstoffe weiter in Kohlenstoff und Wasserstoff.

■Die Luftzufuhr in den unter normalem Außendruck stehenden Kessel erfolgt in steigendem Maße so lange, bis eine laufende, nicht stoßende und nicht explosive Spaltung eintritt. Diese Spaltung verläuft in der Minute vier- bis fünfmal. Zu unterscheiden ist davon die vollkommen selbständig verlaufende, dauernd stattfindende Spaltung in den flüssigen Kohlen-Wasserstoffen. Während in diesen fortlaufend der Lichtbogen eine zu spaltende chemische Substanz vorfindet, kommt der gleiche Lichtbogen im darüber befindlichen Gasraum nur zur Entzündung, sobald das richtige Gemisch vorhanden ist. Diese Zündung durch ein und denselben Lichtbogen hat den Vorteil, daß die Spaltung beide Male langsam bzw. genügend kühl verläuft, denn einmal findet sie in einer nicht über ihren Siedepunkt hinaus zu erhitzenden Flüssigkeit statt, das andere Mal vollzieht sie sich langsam im Gasraum infolge des geringen Sauerstoffgehaltes. Sollte betriebsmäßig versehentlich mehr Luft zugeführt werden, als vorgesehen ist, so kann daraus doch keine Explosion entstehen, sondern es tritt lediglich die Entzündung früher und unter unruhigem, sofort zu kennendem Geräusch ein.

Der Vorteil ist demnach, daß der zur Spaltung nötige Lichtbogen nicht zwischen den Spaltungspausen von etwa 12 bis 20 Sekunden, wo er unbenutzt wäre, nutzlos brennt, sondern gleichzeitig unten in den flüssigen Kohlenwasserstoffen Arbeit leistet. Andererseits hat das Verfahren gegenüber den nur mit flüssigen Kohlenwasserstoffen arbeitenden Methoden den Vorteil, die Spaltungsprodukte noch einmal unter besseren Bedingungen zu spalten und somit gleichzeitig Ruß nach zwei Verfahren zu geben. Selbstverständlich hat der so gewonnene Ruß auch zwei verschiedene Eigenschaften.

Die Gewinnung selbst erfolgt unter den folgenden Verhältnissen:

Die flüssigen Kohlenwasserstoffe geben Ruß bei der Spaltung, der in der Flüssigkeit bleibt. Daher verdickt diese sich allmählich und muß entweder durch Abfüllen und Neuauffüllen oder durch ständige Kreisbewegung und Filtration außerhalb des Kessels erneuert werden.. Unter den oben dargestellten Verhältnissen ergibt sich für diesen Zeitraum bei etwa 4 Ampere Belastung ungefähr eine Stunde. Sollte Filtration vorgesehen sein, so fließt der dicke Rückstand über ein Filtertuch, das den Ruß zurückhält, bevor die vom Kohlenstoff befreite Masse wieder in den Kessel zurückgepumpt wird.

Die gasförmigen Kohlenwasserstoffe scheiden bei der Spaltung ihren Kohlenstoff im Spaltkessel aus. Da die unten befindliche Flüssigkeit siedet, so wird ein großer Teil des Kohlenstoffes von den Dämpfen in die unten befind- liehen flüssigen Kohlenwasserstoffe niedergeschlagen, wenn ihn nicht schon die eigene Schwere dorthin führte, und kommt mit diesen zur Gewinnung.

Der andere Teil geht mit den Restbeständen fort, kann in einen zweiten Kessel geleitet werden, um sich dort abgekühlt niederzuschlagen, oder wird durch Filter gesogen, die den Ruß festhalten.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Ruß aus Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe mittels eines. elektrischen Lichtbogens von weniger als 1000 Volt Spannung zersetzt werden.

2. Verfahren zu 1, um den Lichtbogen stetig zu zünden, ohne den Abstand der Kohlen zu ändern, gekennzeichnet durch Verwendung höherer Augenblickszündspannungen über 1000 Volt, z. B. durch Benutzung parallel geschalteter induktiver Spulen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.