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Verfahren zur Herstellung von Gasruß Bekanntlich ist die industrielle
Rußherstellüng an die pyrogene Zersetzung von Kohlenwasserstoffen gebunden. Die
für diese Zersetzung erforderliche Temperatur wird allgemein durch die Verbrennung
eines Teiles des dem Prozeß zugeführten Kohlenwasserstoffes erzeugt. Die Erhitzung
kann entweder durch indirekten Wärmeaustausch oder durch unvollkommene Verbrennung
in atmosphärischer Luft erfolgen. Dabei kann der Kohlenwasserstoff ursprünglich
jeden Aggregatzustand haben, muß aber dem Zersetzungsprozeß in Gas- oder Dampfform
zugeführt werden.
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Wesentlich für die Rußqualität ist der Verbrennungsvorgang in der
Flamme, und zwar einmal die Flammentemperatur, ferner der Verdünnungsgrad des Kohlenwasserstoffes
im brennbaren Gemisch von der Entzündung und schließlich die Zeit während der der
als Ruß in der Flammenhitze abgeschiedene Kohlenstoff der Flammentemperatur ausgesetzt
ist.
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Die Oualität Gasruß wird nur erreicht bei hoher Flammentemperatur,
großer Zündgeschwindigkeit, geringer Flammenlänge (5 bis zo cm) und schneller Abscheidung
des Rufces aus der Flamme. Bei der Flammenruß.herstellung erfolgt die Abkühlung
durch Mischung der rußführenden Flammenabgase mit den bereits abgekühlten Gasen
in den Ausscheidungskammern .der Ofenanlage, wohingegen bei der Gasrußherstellung
eine plötzliche Erniedrigung der Flammentemperatur durch eine Kühlfläche erfolgt,
gegen die die rußführende Flamme stößt, wobei die Kühlfläche unter Glühtemperatur
gekühlt sein muß. Das bedingt wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit der an der
Kühlfläche haftenden Rußschicht eine sehr geringe Schichtdicke und schnelle Entfernung
der niedergeschlagenen Rußschicht aus der Flamme, z. B. durch Ausbildung der Kühlfläche
als rotierende Trommel oder Scheibe, oder als hin und her bewegte rostartige Fläche,
von denen durch Schaber der anhaftende Ruß außerhalb des Flammenbereiches entfernt
wird.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, verdampfte, schwere Kohlenwasserstoffe
vor der Entzündung mit atmosphärischer Luft und mit brennbaren Gasen, wie Kohlenoxydgas,
Gichtgas, Generatorgas u. a., zu mischen, um auch aus schweren Kohlenwasserstoffen
dem ausErdgas hergestelltenGaßruß gleichwertige Qualitäten herzustellen.
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Praktische Auswertung haben diese Verfahren nicht. gefunden, weil
erstens die Verdampfung er schweren Kohlenwasserstoffe (Teer, Gasöl, Rohanthräzen,
Rohnaphthalin, Anthrazenrückstände,Carbazolrückstände) mit praktisch nicht überwindbaren
Schwierigkeiten verbunden war, weil ferner die Zuleitung der brennbaren Gemische
zu den Brennermündungen mantelbeheizte Zuführungsrohre zur Verhinderung der Kondensation
der Kohlenwasserstoffdämpfe erforderte und weil schließlich das Kohlenwasserstoffdampf-Gas-Luftgemisch
in den für eine größere Apparatur
erforderlichen umfangreichen
Leitungen wegen seiner Explosionsfähigkeit eine zu große@Gefahrenquelle darstellt.
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Die Hauptschwierigkeit bei der Durchführung der bisher vorgeschlagenen
Verfahren;-, liegt in der Verdampfung .der schweren Koh"-lenwasserstoffe begründet,
da diese stets aus mehreren Fraktionen mit verschiedenen Siedepunkten bestehen und
um so leichter v erkracken, je höher der Kohlenstoffgehalt ist. Es ist bekannt,
daß die Verdampfung von Stoffen von hohem Siedepunkt und_ hohem Dampfgewicht entweder
im Vakuum oder. in einer Atmosphäre von leichtem Dampf oder Gas unter Vermeidung
des Verkrackens erreicht werden kann.
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Gemäß der Erfindung erfolgt die Verdampfung der Kohlenwasserstoffe
in einer aus Luft und einem brennbaren, wasserstoffarmen Gase hergestellten Atmosphäre
aus einer den Verdampfungsraum kontinuierlich durchfließenden dünnen Schicht. Um
die mit beheizten Zuleitungen verbundenen Schwierigkeiten zu vermeiden, ist der
Verdampfungsraum direkt mit den Brennern verbunden.
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Es hat sich herausgestellt, daß die strahlende Wärme der rußerzeugenden
Flamme genügt, den Verdampfungsraum für die Kohlenwasserstoffe zu beheizen, wenn
die flüssigen oder geschmolzenen Kohlenwasserstoffe durch eine im Verdampfungsraum
angeordnete Rinne in dünner Schicht fließen, wobei der Verdampfungsraum von dem
obengenannten Gas-Luft-Gemisch durchströmt wird und die Brenner so angeordnet sind,
daß die aus den Brennermündungen .brennenden Flammen den Verdampfungsraum mit ausgestrahlter
Wärme versorgen.
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Um die Leistung .der Apparatui durch Erhöhung der Temperatur zu steigern,
wird die Wärme der Abgase der rußerzeugenden Flammen zur Vorwärmung,des Gas-Luft-Gemisches
verwendet, indem man Gas und Luft getrennt oder gemischt in Wärmeaustauschern diese
Abwärme aufnehmen läßt. Die nicht verdampfbaren Reste (Pech) der schweren Kohlenwasserstoffe
laufen aus der im Verdampfungsraum liegenden Rinne durch eine Rohrleitung ab. Die
Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel. Auf derselben bedeutet a einen kastenförmigen
Verdampfer, in dessen unteren Teil die zu beiden Seiten des Kastens angeordneten
Schlitzbrenner b münden, aus denen die Flammen c senkrecht brennend den Ruß auf
der Kühlfläche d abscheiden. Über der Kühlfläche d ist eine Heizschlange e für das
Gas und eine weitere Heizschlange f für die Luft angeordnet. Durch die Heizschlangen
hindurch werden Gas und Luft in den Verdampfer gedrückt, in dem eine offene Rinne
g angeordnet ist, durch ,die der zu verdampfende Iöhlenwasserstoff fließt.
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Beispiel Ein Gemisch von 6,S ncbm Luft und 2,7 ncbm Luftgas (mit etwa
3o V01. °/a C O) wird auf etwa 2oo° vorgewärmt, im Verdampfungsraum mit i kg Kohlenwasserstoffdämpfen
(mit etwa 95 °/o C-Gehalt) gemischt und in Schlitzbrennern ohne Zufuhr äußerer Luft
verbrannt. Auf der Kühlfläche in den Flammen scheidet sich ein Ruß ab, dessen Farbintensität
in Weißausmischung gleich der von gutem amerikanischen Gasruß ist und dessen aktive
Oberfläche einer Methylviolettadsorption von o,oig g pro i g Ruß entspricht, also
gleich der ist, die in der Gummiindustrie als Verstärker verwendeter guter amerikanische
Gasruß Arrow aufweist. Bei richtiger Dimensionierung der Brenner und der Flammenlänge
erhält man aus i kg obigen Kohlenwasserstoffs 0,4 kg Ruß.