DE69203612T2

DE69203612T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Russherstellung.

Info

Publication number: DE69203612T2
Application number: DE69203612T
Authority: DE
Inventors: Charles D Clement; Gerhard Dr Kuehner; Juan D Rodriguez; Karl Dr Vogel
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1991-01-04
Filing date: 1992-01-02
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2012-01-03
Also published as: KR0166972B1; ES2074737T3; US5188806A; PL168478B1; PL293059A1; EP0494068B1; JP3071533B2; EP0494068A2; TR25476A; KR920014891A; EP0494068A3; DE69203612D1; JPH04277565A

Description

Diese Anmeldung ist eine teilweise Fortsetzung der am 4. Januar 1991 eingereichten und hiermit durch Bezug darauf in die vorliegende Urkunde einbezogenen US Application Ser. No. 07/635 890.

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung van Ruß durch thermischen Abbau eines Kohlenwasserstoffs nach schnellem und gleichförmigem Mischen des Kohlenwasserstoffs mit einem turbulenten Gasstrom von Verbrennungsprodukten.

Hintergrund der Erfindung

Im allgemeinen bedingt die Herstellung von Ruß das Kracken bzw. den thermischen Abbau eines Kohlenwasserstoff- Ausgangsmaterials in einer Reaktionskammer bei erheblich über 2000ºF liegenden Temperaturen (z.B. 3000ºF). Der in den aus der Reaktionskammer austretenden Gasen mitgeführte Ruß wird dann im Zuge einer Löschoperation gekühlt und danach mit Hilfe geeigneter Mittel beliebiger Art, wie sie herkömmlicherweise in der Technik verwendet werden, erfaßt.
In den anfänglichen Reaktionsstufen in dem Ofen werden Rußteilchen gebildet. Diese Teilchen koaleszieren im Laufe der Reaktion und bilden viel großere Aggregate. In den späteren Erfassungs- und Verdichtungsstufen des Rußherstellungsverfahrens ballen sich die Aggregate zusammen und bilden Agglomerate. Diese Agglomerate werden dann oft in einer getrennten Pelletieroperation zu Pellets oder Kügelchen verarbeitet, um den Versand und die Förderung zu erleichtern.
Ruße haben zahlreiche Anwendungen, vor allem als Verstärkungsmittel oder Füllstoffe für die Kautschuk- und Reifenindustrien. Außerdem findet Ruß in erhöhtem Maße in anderen Bereichen Verwendung, z.B. als Färbmittel und reprographische Toner für Kopiergeräte. Die Eigenschaften des Rußes wie Teilchengröße, Struktur, Ausbeute, spezifische Oberfläche und Tonwert müssen in unterschiedlichem Maße verfügbar sein, um den verschiedenen Anwendungen des Rußes zu entsprechen.
Es ist daher ratsam, über einen Reaktor zu verfügen, der zwecks Herstellung einer großen Vielfalt verschiedenartiger Teilchengrößen und Strukturen anpassungsfähig ist, so daß Bestellungen unterschiedlicher Art ausgeführt werden können. Das heißt, ein sehr vielseitiger Reaktor schaltet den Nachteil aus, daß man beim Ausführen verschiedener Bestellungen auf eine Vielfalt verschiedener Reaktortypen angewiesen ist. Vom Standpunkt der Herstellung ist es auch ratsam, über einen in produktiver Hinsicht leistungsfähigen Reaktor (d.h. einen Reaktor mit hoher Ausbeute) zu verfügen, der in der Lage ist, ein Rußprodukt hoher Güte zu erzeugen, ohne daß im Zuge des Verfahrens grobkörniges Material entsteht.
Bei der Herstellung von Ruß ist es auch wichtig, die Ablagerung von Koks an der Innenfläche des Reaktors zu vermeiden, da eine solche Koksablagerung die Tendenz hat, Abblätterung der inneren feuerfesten Auskleidung des Reaktors zu verursachen. Der Koks und das abgeblätterte feuerfeste Material sind Fremdstoffe und in dem Produkt außerordentlich unerwünscht. Außerdem sollte der Reaktor benutzerfreundlich sein; er sollte sich also leicht bedienen, leicht für verschiedene Anwendungen einstellen und sicher betreiben lassen. Ein Rußreaktor setzt sich normalerweise aus verschiedenen Abschnitten mit besonderen Funktionen zusammen. Diese Abschnitte entsprechen den verschiedenen Stufen der Rußerzeugung. Der erste Abschnitt ist der Verbrennungsabschnitt. Er liefert die zum Kracken des Ausgangsmaterials des Rußes erforderliche Energie. Ein Brennstoff, d.h. Erdgas, wird zwecks Verbrennung mit Heißluft gemischt, und dann wird Ausgangsmaterial des Rußes mit den heißen Verbrennungsgasen gemischt und danach Ruß gebildet. Der entsprechende Abschnitt wird als der Rußbildungsabschnitt bezeichnet, auf den der Löschabschnitt folgt. Je nach dem gewünschten Rußtyp ist eine bestimmte Verweilzeit erforderlich. Die Reaktion wird durch Einspritzen von Wasser an verschiedenen Stellen innerhalb des Löschabschnitts abgebrochen.
Für einwandfreien Reaktorbetrieb ist es u.a. von entscheidender Bedeutung, daß mit dem Ausgangsmaterial des Rußes ein Verbrennungsgasstrom hoher Temperatur schnell und vollkommen gemischt wird. Die Temperatur der mit dem Ausgangsmaterial gemischten Verbrennungsgase sollte möglichst gleichmäßig erhalten werden, damit auch die angestrebten Kennwerte des Rußes in hohem Maße gleichförmig bleiben. Das Bewirken eines turbulenten Verbrennungsgasflusses in dem Bereiche, in dem sich die Verbrennungsgase mit dem eingespritzten Ausgangsmaterial des Rußes mischen, bildet eine Methode, um schnelles und voll ständiges Vermischen des Ausgangsmaterials des Rußes zu gewährleisten. Beim Bewirken einer solchen Turbulenz muß jedoch unbedingt sichergestellt werden, daß die Verbrennungsgase das Ausgangsmaterial des Rußes nicht zwangsläufig mit den Innenwänden des Reaktors in Kontakt bringen, da ein solcher Kontakt zu Koksablagerung führt. Dieses Problem der Koksablagerung bildete einen der Nachteile der dem technischen Stand entsprechenden Reaktoren, bei denen von einem Wirbel- oder Tangentialfluß der Verbrennungsgase Gebrauch gemacht wurde, da die wirbelnden Gase dazu neigten, das frisch eingeführte Ausgangsmaterial des Rußes zum Auftreffen auf die Innenwände des Reaktors zu veranlassen.
Zu den dem technischen Stand entsprechenden Reaktoren, wie z.B. dem in dem US-Patent Nr. 4 213 939 beschriebenen Reaktor, zählen Axialreaktoren, bei denen die Möglichkeit zu radialer und axialer Einführung des Ausgangsmaterials des Rußes besteht. Diese Reaktoren eignen sich bis zu einem gewissen Grad zur Herstellung verschiedener Rußtypen, haben aber den Nachteil, daß das Ausgangsmaterial des Rußes und die in axialer Richtung fließenden Verbrennungsgase infolge mangelnder Turbulenz in den fließenden Verbrennungsgasen ungenügend vermischt werden.
Das an Heller erteilte US-Patent Nr. 2 851 337 offenbart ein Verfahren, das die Schritte der Erzeugung heißer Verbrennungsgase in einer Brennkammer und das Hindurchleiten der anfallenden Gase durch eine längliche, hindernisfreie und gegen Wärme isolierte Kammer, allmähliche Reduktion der Querschnittsfläche des Stromes, Einspritzen des abzubauenden Kohlenwasserstoffs in den Strom heißer Gase, der durch die verjüngte Zone der Kammer fließt, und danach allmähliche Vergrößerung der Querschnittsfläche des anfallenden Stromes, indem dieser weiter durch die Kammer fließt, umfaßt. Obgleich das Heller-Patent wohl einen Durchsatz hoher Geschwindigkeit bedingt, wird in dem Verbrennungsgasstrom, indem dieser durch die glatte, sich allmählich krümmende Struktur der Hellerschen Reaktorkammer fließt, keine ausreichende Turbulenz bewirkt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bietet einen Reaktor zur Herstellung von Ruß und ein Rußherstellungsverfahren, die viele der dem technischen Stand gemäßen Probleme ausschalten. Insbesondere bietet die vorliegende Erfindung einen Reaktor, der in der Lage ist, Ruß hoher Güte, also Ruß mit wünschenswerten Kennwerten, was Primäre Teilchengröße, Aggregatgröße, Struktur, spezifische Oberfläche, Ausbeute, Tönung und einen niedrigen Anteil an grabkörnigem Material anbelangt, herzustellen. Der nach der vorliegenden Erfindung hergestellte Ruß entspricht den Erfordernissen, insofern er von vorbestimmten Kennwerten des Rußes nicht in erheblichem Maße abweicht.
Die vorliegende Erfindung gestattet es auch, zahlreiche verschiedene Produkte herzustellen, da der Reaktor sehr vielseitig ist und sich leicht zwecks Herstellung einer großen Vielfalt von Rußen mit den vorbestimmten Kennwerten anpassen läßt. Nach der vorliegenden Erfindung kann eine Firma die verschiedensten Aufträge ausführen, ohne von verschiedenen Reaktoren Gebrauch machen zu müssen.
Weitere durch die vorliegende Erfindung bedingte Vorteile bestehen u.a. in hoher Leistungsfähigkeit, was die Umwandlung des Ausgangsmaterials des Rußes in den gewünschten Ruß anbelangt, sowie in der Möglichkeit zur Erzielung hoher Ausbeuten, die durch das schnelle und gleichmäßige Vermischen des Ausgangsmaterials des Rußes mit den Verbrennungsprodukten bei einer relativ hohen Temperatur und einer relativ hohen Geschwindigkeit bedingt ist.
Außerdem werden die vorteilhaften Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht auf Kosten leichten Betriebs und leichter Instandhaltung des Reaktors erzielt. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung ist betriebsfreundlich, zeichnet sich durch eine lange Reaktorlebensdauer aus und leidet nicht unter hochgradiger Koksablagerung und der durch eine solche Koksablagerung bedingten Abblätterung.
Zwecks Erzielung der vorstehend genannten Vorteile umfaßt der erfindungsgemäße Reaktor einen Verbrennungsabschnitt mit einer Vorderwand, in der sich eine Mehrzahl (z.B. 4 bis 6 oder noch mehr) kreisförmig angeordnete Öffnungen befinden. Der Verbrennungsabschnitt umfaßt des weiteren eine sich von der Vorderwand aus nach hinten erstreckende Seitenwand, wodurch eine innerhalb des Verbrennungsabschnitts gebildete Brennkammer teilweise abgegrenzt wird. Stromabwärts von dem Verbrennungsabschnitt ist ein Drosselabschnitt vorgesehen, mit einer vorderen Endwand, die an das stromabwärts gelegene Ende der Seitenwand des Verbrennungsabschnittes anschließt. Der Verbrennungsabschnitt und der Drosselabschnitt können entweder getrennte, miteinander verbundene Einheiten oder Teile einer einzigen kontinuierlichen Einheit sein und bestehen in beiden Fällen vorzugsweise aus einer feuerfesten Innenauskleidung, die mit einer Metallhülle ummantelt ist.
Das die feuerfeste und äußere Auskleidung bildende Material kann ein auf diesem Sektor der Technik herkömmlich verwendetes Material sein, wie z.B. das gießbare feuerfeste Material Kaocrete 32-cm, das 70 % Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) enthält und einen Schmelzpunkt von 3400ºF hat. Zusätzlich kann von feuerfesten Steinen Gebrauch gemacht werden, wie z.B. von den feuerfesten Steinen der Marke RUBY SR (der Harrison-Walker Refractories, Pittsburg, PA), die 84,5 % Aluminiumoxid sowie 9,8 % Chrom(III)oxid (Cr&sub2;O&sub3;) enthalten und deren Schmelzpunkt 3720ºF beträgt.
Der Mantel bzw. die Auskleidung besteht vorzugsweise aus Kohlenstoffstahl, abgesehen von mit heißer Verfahrensluft in Kantakt befindlichen Rohrleitungen. In solchen Bereichen bestehen die Rahrleitungen aus "316 Stainless Steel".
Der Drosselabschnitt umfaßt einen darin geformten, sich verjüngenden Kanal mit einer vorderen Öffnung in der vorderen Endwand des Drosselabschnitts und einer hinteren Öffnung stromabwärts von der vorderen Öffnung. Der sich verjüngende Kanal konvergiert in der Richtung von stromaufwärts zu stromabwärts und bildet vorzugsweise einen kegelstumpfförmigen Kanal. Die vordere Öffnung des sich verjüngenden Kanals ist in Flüssigkeitskommunikation mit der Brennkammer.
Der Drosselabschnitt umfaßt auch einen Zwischenkanal, der vorzugsweise zylindrischer Form ist und eine mit dem stramabwärts befindlichen Ende des sich verjüngenden Kanals in Kommunikation stehende stromaufwärts befindliche Öffnung aufweist. Weiter stromabwärts von dem Zwischenkanal befindet sich eine Expansionskammer, die vorzugsweise einen Teil des Drosselabschnitts bildet. Wahlweise kann die Expansianskammer innerhalb einer getrennten Expansionsabschnittseinheit gebildet sein. Die Expansionskammer ist vorzugsweise als Zylinder gestaltet und hat eine mit dem Zwischenkanal in Kommunikation befindliche vordere Öffnung.
Weiter stromabwärts von dem Drosselabschnitt und dem Expansionsabschnitt ist ein Löschabschnitt vorgesehen. Der Löschabschnitt umfaßt mindestens eine Löschkammer mit einer stromaufwärts befindlichen Öffnung, die mit der Expansionskammer in Flüssigkeitskommunikation ist. In die Löschkammer erstreckt sich in radialer oder axialer Richtung eine einzige axiale Leitung für Kühlflüssigkeit bzw. eine Mehrzahl von radialen Kühlflüssigkeitsleitungen. Die Kühlflüssigkeit wird innerhalb der Löschkammer versprüht, um die Rußreaktion an dem entsprechenden Zeitpunkt und an dem entsprechenden Ort abzubrechen.
Die Einführung von Verbrennungsoxidans (z.B. Luft oder mit Sauerstoff angereicherter Luft oder anderen sauerstoffhaltigen Gasen) wird mit Hilfe einer Einrichtung erzielt, die eine stromaufwärts von der Vorderwand der Brennkammer angeordnete Verbrennungsoxidanskammer umfaßt. Die Verbrennungsoxidanskammer umfaßt vorzugsweise einen sich in Radialrichtung erstreckenden Einlaß für Verbrennungsoxidans. Das Verbrennungsoxidans (z.B. vorerhitzte Luft) wird durch die kreisförmig angeordneten Öffnungen in der Vorderwand des Verbrennungsabschnitts hindurch in die Brennkammer eingeführt.
In die kreisförmig angeordneten Öffnungen erstrecken sich Brennstoffleitungen, die ein Mittel zur Einführung eines geeigneten Brennstoffs (z.B. Erdgas, Heizöl oder andere gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe) in die Brennkammer bilden. Die Enden der kreisförmig angeordneten Brennstoffleitungen erstrecken sich vorzugsweise durch die Verbrennungsoxidanskammer hindurch und zwar durch abgedichtete Öffnungen in der Verbrennungsoxidanskammer.
Flüssiges Ausgangsmaterial des Rußes (flüssige Kohlenwasserstoffe mit einem hohen Gehalt an Aromaten wie Kreosot, Katalysatorkrackölen, Naftakrackölen) wird durch eine Mehrzahl von radialen, in dem Drosselabschnitt gebildeten Kanälen und/oder ein für Ausgangsmaterial bestimmtes Einspritzrohr hindurch eingeführt, das sich in Axialrichtung durch ein in der Vorderwand des Verbrennungsabschnitts vorgesehenes Loch erstreckt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich ein radialer Ausgangsmaterialinjektor durch jeden der in dem Drosselabschnitt vorgesehenen radialen Kanäle, so daß er sowohl in den sich verjüngenden Kanal als auch in den Zwischenkanal mündet. Zwecks Erzielung der gewünschten Rußkennwerte können die sich radial erstreckenden Ausgangsmaterialinjektaren mit Absperrventilen versehen werden, um nur durch gewisse Ausgangsmaterialinjektoren Ausgangsmaterial einzuführen bzw. die Durchsatzgeschwindigkeit des in den Injektaren fließenden Ausgangsmaterials zu variieren.
Die Erfindung sieht auch ein System vor, das jegliche Verzögerung zwischen dem Absperren des durch die radialen bzw. axialen Ausgangsmaterialinjektaren zuströmenden Spülgases und der Zufuhr von Ausgangsmaterial zu den Injektordüsen ausschaltet. Bei älteren Systemen wurde die Spülgasversorgung zu dem Zeitpunkt abgestellt, zu dem das das Ausgangsmaterial bildende Öl durch Ventile in die stromabwärts befindliche Ölleitung bzw. den stromabwärts befindlichen Ölschlauch eingelassen wurde, was zur Folge hatte, daß mehrere Sekunden verstrichen, bevor das Öl die Düsen erreichte. Erfindungsgemäß wird dieses Problem mit Hilfe eines einstellbaren Zeitschaltmittels (0-30sek) vermieden. Durch Einstellen des Zeitschaltmittels auf einen entsprechenden Wert wird dafür gesorgt, daß die Spülgaszufuhr während der vorbestimmten Zeitspanne, die erforderlich ist, damit das Öl die Ausgangsmaterialdüse erreicht, fortgesetzt wird.
Zwecks noch weiterer Erhöhung der Vielseitigkeit der vorliegenden Erfindung, was die Erzielung einer unterschiedlichen Reihe van Rußkennwerten anbelangt, ist entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Reaktormittellinie ein einstellbares, sich in Axialrichtung erstreckendes Einspritzrohr für Ausgangsmaterial angeordnet. Vorzugsweise befindet sich das freie Ende des sich axial erstreckenden Einspritzrohrs für Ausgangsmaterial innerhalb des sich verjüngenden Kanals. Das sich axial erstreckende Einspritzrohr für Ausgangsmaterial kann entweder ohne den sich radial erstreckenden Injektor für Ausgangsmaterial oder gemeinsam damit verwendet werden. Außerdem kann das sich axial erstreckende Einspritzrohr für Ausgangsmaterial mit einem Einzel- oder Doppeldüsenauslaß versehen sein. Erfindungsgemäß ist der maximale Abstand zwischen dem stromaufwärts befindlichen Ende und dem stromabwärts befindlichen Ende der Brennkammer relativ kurz. Das bevorzugte Verhältnis des Innendurchmessers der Brennkammer zu der Innenlänge der Brennkammer in Längsrichtung beträgt z.B. 1,4 bis 1,5. Ein weiterer Vorteil der besagten kurzen Distanz besteht darin, daß der normalerweise wassergekühlte Ölinjektor einen geringen Wärmeverlust bedingt.
Erfindungsgemäß können die Auslässe des sich axial erstreckenden Einspritzrohrs für Ausgangsmaterial und der sich radial erstreckenden Ausgangsmaterialinjektoren mit Düsen versehen werden, die in der Lage sind, verschiedene kegelförmige Sprühmuster (z.B. mit Sprühkegelwinkeln von 15, 30, 45 und 60º) zu erzeugen.
Die sich radial erstreckenden Ausgangsmaterialinjektoren werden außerdem vorzugsweise auf speichenartige Weise an drei verschiedenen Punkten entlang der in Längsrichtung verlaufenden Mittellinie des Reaktors angeordnet. Die erste und zweite der drei Positionen würden sich in einem gewissen Abstand innerhalb des stromaufwärts liegenden Teils des Drosselabschnitts befinden, so daß die Ausgangsmaterialinjektorkanäle in den sich verjüngenden Kanal führen. Die dritte Position wäre so beschaffen, daß die Ausgangsmaterialinjektorkanäle in den Zwischenkanal münden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die einen Reaktor mittlerer Größe betrifft, umfaßt jede speichenförmige Anordnung der Ausgangsmaterialinjektorkanäle vier bis sechs in Winkelabständen von 90º bzw. 60º vorgesehene Kanäle. Bei größeren Reaktoren ist eine höhere Anzahl von Kanälen erforderlich.
Die Anzahl der sich durch die in der Vorderwand des Verbrennungsabschnitts vorgesehenen Öffnungen erstreckenden Brennstoffleitungen umfaßt vorzugsweise vier bis sechs solche Leitungen sowie eine gleiche Anzahl von Öffnungen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung haben sich sechs oder mehr in gleichen Winkelabständen (z.B. 60º) angeordnete Brennstoffleitungen als zufriedenstellend erwiesen, wobei die Anzahl der Leitungen mit zunehmender Größe des Reaktors ansteigt.
Die erfindungsgemäße Brennkammer hat einen ersten Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser der in dem sich verjüngenden Kanal vorgesehenen stromaufwärts befindlichen Öffnung. An dem vorderen Ende des Drosselabschnitts ist daher eine Quer- oder Prallwand vorgesehen. Die in der Vorderwand des Verbrennungsabschnitts gebildeten Öffnungen und die sich durch diese Öffnungen hindurch erstreckenden Leitungen sind in einem Kreis angeordnet, dessen Durchmesser geringer ist als der der Brennkammer aber größer als der der stromaufwärts befindlichen Öffnung des sich verjüngenden Kanals. Es wird daher bewirkt, daß die durch die Reaktion zwischen dem zuströmenden Verbrennungsoxidans und dem Brennstoff entstehenden Verbrennungsprodukte auf die an dem vorderen Ende des Drosselabschnitts vorgesehene Prallfläche auftreffen. Das auftreffende Verbrennungsprodukt wird somit nach dem Aufprall und während der Zeit, in der es durch den sich verjüngenden Kanal hindurch mit dem eingeführten Ausgangsmaterial in Kontakt gebracht wird, in einen hochgradig turbulenten Zustand versetzt.
Die Durchsatzgeschwindigkeiten des Brennstaffs und der Luft werden so eingestellt, daß hohe Temperaturen erzielt werden, und ihre Verhältnisse sind normalerweise nahezu stöchiometrischer Art. Den begrenzenden Faktor bildet das feuerfeste Material. Die Verhältnisse müssen so eingestellt werden, das Schmelzen des feuerfesten Materials verhindert wird. Angestrebt wird ein Verhältnis, das eine möglichst hohe aber gleichzeitig sichere Temperatur bedingt. Die Spanne der Luftdurchsatzmengen ist recht weit und erstreckt sich z.B. bei der in Tabelle I beschriebenen Ausführungsform, die nachstehend eingehender erörtert wird, von einem niedrigen Wert van etwa 170 000 SCFH bis zu einem hohen Wert von etwa 300 000 SCFH. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Maße beschränkt; bei größeren Reaktoren sind größere Luftdurchsatzmengen erforderlich, und bei kleineren Reaktoren geringere Luftdurchsatzmengen.
Außerdem gestattet die kreisförmige Anordnung der Leitungen für Brennstoff und Oxidans gleichförmige Verbrennung des Brennstoffs und des Oxidans bei Durchgang durch den Reaktordurchflußkanal, der relativ groß bemessen ist, da sich der sich verjüngende Kanal von der Brennkammer aus stramabwärts erstreckt.
Der sich verjüngende Kanal ist vorzugsweise kegelstumpfförmig und hat Seitenwände, die in einem Winkel zwischen etwa 10 und 20º und vorzugsweise etwa 15º konvergierend geneigt sind. Das stromaufwärts befindliche Ende des Zwischenkanals hat vorzugsweise einen Durchmesser, der dem des stromabwärts gelegenen Endes des sich verjüngenden Kanals gleich ist. Die Expansionskammer hat einen Durchmesser, der größer ist als der des Zwischenkanals aber geringer als der der vorderen Öffnung des sich verjüngenden Kanals. Der Durchmesser der Löschkammer bzw. Löschkammern wäre größer als der der Expansionskammer.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorstehenden Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen hervorgehen. In den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile bezeichnen:
ist Bild 1 eine Aufrißansicht eines Querschnitts einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
ist Bild 2 ein Querschnitt des Reaktors durch die Vorderwand des Verbrennungsabschnitts;
ist Bild 3 eine Ansicht in vergrößertem Maßstab des erfindungsgemäßen Drosselabschnitts;
ist Bild 4 eine Ansicht in vergrößertem Maßstab der in Bild 1 dargestellten Anlage mit Ausnahme der Löschabschnitte; und
veranschaulicht Bild 5 eine wahlweise Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein sich axial erstreckendes Einspritzrohr für Ausgangsmaterial einen Doppeldüsenauslaß aufweist.
Bild 6 veranschaulicht einen "Standardreaktor" im Querschnitt.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bild 1 ist eine Aufrißansicht im Querschnitt des Reaktors 20, der stromaufwärts von dem Drosselabschnitt 24 den Verbrennungsabschnitt 22 umfaßt, wobei sich der besagte Drosselabschnitt 24 seinerseits stromaufwärts von den Löschabschnitten 26, 28 und 30 befindet. Der Verbrennungsabschnitt 22 umfaßt die Vorderwand 32 und die sich nach hinten erstreckende Seitenwand 34, die gemeinsam die Brennkammer 36 teilweise abgrenzen. Die Brennkammer 36 ist zylindrischer Form und hat einen ersten Durchmesser D&sub1;, wie in den Bildern 2 und 3 ersichtlich.
Der Drosselabschnitt 24 umfaßt die vordere Endwand 38, die an das stromabwärts befindliche Ende der Seitenwand 34 anschließt. Wie dies in Bild 1 ersichtlich ist, sind sowohl das stromabwärts befindliche Ende der Seitenwand 34 als auch das stromaufwärts befindliche Ende des Drosselabschnitts 24 mit einem Flansch versehen. Der Flansch des Drosselabschnitts und der Flansch des Verbrennungsabschnitts können mit Hilfe von Muttern und Schrauben oder einer beliebigen anderen geeigneten Befestigungsvorrichtung miteinander verbunden werden.
Der Drosselabschnitt 24 umfaßt den sich verjüngenden Kanal 40 sowie einen Zwischenkanal 42 und die Expansionskammer 44, die am eingehendsten in Bild 3 dargestellt sind. Der sich verjüngende Kanal 40 hat eine durch den innersten Rand der vorderen Endwand 38 abgegrenzte vordere Öffnung. Wie in Bild 3 ersichtlich, hat die vordere Öffnung des sich verjüngenden Kanals 40 einen Durchmesser D&sub2;, der geringer ist als der Durchmesser D&sub1;. Der Unterschied zwischen den Durchmessern D&sub1; und D&sub2; bedingt eine Quer- oder Prallfläche 46. Der sich verjüngende Kanal 40 ist vorzugsweise kegelstumpfförmig und hat Seitenwände, die sich in einem Winkel verjüngen, der vorzugsweise etwa 10 bis 20º und insbesondere etwa 15º beträgt. Das Verhältnis D&sub1;:D&sub2; liegt vorzugsweise im Bereich van 1,4:1 bis 2,5:1, was zur Folge hat, daß eine genügend große Prallfläche und ein großer Kanal für die Rußbildung verfügbar sind.
Der Zwischenkanal 42 ist zylindrischer Form und hat ein stromaufwärts befindliches Ende, das ebenso groß ist wie das stromabwärts befindliche Ende 48 des sich verjüngenden Kanals 40. Das stromabwärts befindliche Ende 48 des sich verjüngenden Kanals 40 hat einen Durchmesser D&sub3;, der vorzugsweise ebenso groß ist wie der Durchmesser D&sub4; des Zwischenkanals. Auch die Expansionskammer 44 ist vorzugsweise zylindrischer Form und hat einen Durchmesser D&sub5;, der größer ist als D&sub4; aber kleiner als D&sub2;. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung würde D&sub1; etwa 40" bis 50", D&sub2; etwa 20" bis 28", D&sub3; etwa 7" bis 12", D&sub4; etwa 7" bis 12" und D&sub5; etwa 12" bis 18" betragen. Auch der Unterschied zwischen D&sub2; und D&sub1; würde vorzugsweise zwischen 12" und 30" ausmachen, wobei die Prallfläche eine bevorzugte Breite van 20,5" aufweisen würde.
Bild 3 stellt des weiteren die Gestaltung der radialen Ausgangsmaterialinjektorkanäle 50 dar, die sich in Radialrichtung durch den Drosselabschnitt erstrecken und in die durch den sich verjüngenden Kanal 40 und den Zwischenkanal 42 abgegrenzten Teile des Reaktordurchflußkanals münden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind in dem Drosselabschnitt 24 drei verschiedene Sätze von Kanälen 50 vorgesehen. Die drei Sätze sind jeweils in Längsrichtung entlang der Mittellinie C des Reaktors 20 mit Abstand angeordnet, und jeder Satz umfaßt eine Mehrzahl von Kanälen 50 (z.B. drei oder mehr), die speichenartig angeordnet sind. Die drei verschiedenen Kanalsätze befinden sich an den Punkten P&sub1;, P&sub2; bzw. P&sub3; entlang der Mittellinie C. An den Punkten P&sub1; und P&sub2; münden Kanäle 50 in den sich verjüngenden Kanal 40, wohingegen sich der Punkt P&sub3; innerhalb des Zwischenkanals 42 befindet. Jeder Kanalsatz 50 umfaßt vorzugsweise vier solche Kanäle, die in Abständen von 90º angeordnet sind. Der Punkt P&sub1; befindet sich von der vorderen Öffnung des sich verjüngenden Kanals 40 gemessen vorzugsweise etwa 10" bis 12" stromabwärts entlang der Mittellinie C. Des weiteren würde sich der Punkt P&sub2; etwa 20" bis 25" von der vorderen Öffnung des sich verjüngenden Kanals 40 befinden, und der Punkt P&sub3; wäre etwa 28" bis 30" van dem vorderen Ende des sich verjüngenden Kanals 40 entfernt.
Wie dies wiederum in Bild 1 ersichtlich ist, sind die Löschkammern 52, 54 und 56, die in den Löschabschnitten 26, 28 bzw. 30 vorgesehen sind, zylindrischer Form und haben einen Durchmesser D&sub6;, der größer ist als der Durchmesser Ds aber kleiner als der Durchmesser D&sub2;. Eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Einlässen 58 ist in jedem der Löschabschnitte 26, 28 und 30 in einer Reihe angeordnet und bildet einen Ort für die Einführung der Kühlflüssigkeit. Kühlflüssigkeitseinlässe dieser Art können speichenartig angeordnet werden, wie dies im Zusammenhang mit den radialen Ausgangsmaterialinjektorkanälen 50 beschrieben wurde. Wie in Bild 1 dargestellt, sind drei Löschabschnitte vorgesehen. Die Anzahl der auf ähnliche Weise konstruierten Löschabschnitte kann jedoch geringer oder größer sein, je nachdem wie dies angesichts der Sollkennwerte des Endprodukts erforderlich ist.
Wie dies nun in den Bildern 1, 2 und 4 ersichtlich ist, umfaßt die Vorderwand 32 des Verbrennungsabschnitts 22 Öffnungen 60, deren Mittelpunkte entlang dem Kreis 62 angeordnet sind. Wie dies in Bild 4 am deutlichsten zu sehen ist, umfassen die Öffnungen 60 konisch erweiterte Auslässe 64 und zylindrische Einlässe 66. Der Durchmesser des Kreises 62 ist geringer als der Durchmesser D&sub1; aber größer als der Durchmesser D&sub2;, was zur Folge hat, daß die aus der Öffnung 60 austretenden Verbrennungsprodukte vor dem Einziehen bzw. zwangsläufigen Einführen in den sich verjüngenden Kanal 40 auf die Prallfläche 46 auftreffen.
Bild 2 stellt eine bevorzugte Anordnung der Öffnungen dar, bei der sechs Öffnungen in gleichen Abständen von 60º angeordnet sind. In der Vorderwand des Verbrennungsabschnitts sind vorzugsweise von vier bis sechs in gleichem Abstand voneinander befindliche Öffnungen vorgesehen, obgleich die Anzahl bei einem größeren Reaktor mit einem längeren Brennkammerdurchmesser D&sub1; zunehmen würde. Bei weniger als vier Öffnungen bestünde eine Tendenz zu verringert er Gleichförmigkeit der die Brennkammer durchströmenden Verbrennungsprodukte, während bei dem Reaktor mit den in dieser Urkunde beschriebenen Maßen mehr als sechs Öffnungen kompliziertere Rohrleitungsanordnungen zur Folge hätten und die Möglichkeit des Verlustes von Verbrennungsprodukten bestünde. Das durch komplizierte Rohrleitungsanardnungen bedingte Problem wäre bei Reaktoren mittlerer Größe besonders akut, falls man versuchen würde, die gleiche Menge von Verbrennungsreaktionsteilnehmern durch eine größere Anzahl (z.B. 8 oder mehr) von Öffnungen und Brennstoffleitungen kleineren Durchmessers zuzuführen.
Bild 2 stellt den Reaktor 20 mit einer Innenwand aus feuerfestem Material dar. Das zum Einsatz gelangende feuerfeste Material ist ein Material mit einem hohen Anteil an Aluminiumoxid (mehr als 95 %), dessen Schmelzpunkt hoch ist (z.B. höher als 3400ºF). Bild 2 zeigt, daß der Reaktor 20 eine Außenverkleidung oder einen Mantel 300 aus Metall umfaßt. Der Mantel besteht aus zusammengesetztem Blech, und zwar normalerweise unlegiertem Stahlblech. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Mantel und einer Innenfläche aus feuerfesten Steinen ein gießbares feuerfestes Material vorgesehen.
Wie dies in den Bildern 1, 2 und 4 ersichtlich ist, erstrecken sich Brennstoffleitungen 68 durch die Oxidanskammer 70 hindurch in die Öffnung 60. Der Durchmesser der Brennstoffleitungen 68 ist geringer als der Durchmesser des zylindrischen Einlasses 66, was zur Folge hat, daß das in der Kammer 70 befindliche Verbrennungsoxidans zwangsläufig rings um die Brennstoffleitungen 68 und in die Brennkammer 36 eingeführt werden kann. Die Brennstoffleitungen 68 erstrecken sich, wie ersichtlich, in die Öffnungen 60, so daß ihre Auslaßenden mit der Innenfläche 72 der Vorderwand 32 fluchten. Zwecks besseren Mischens des Verbrennungsoxidans mit dem Brennstoff sind an dem freien Ende der Brennstoffleitungen G8 in einem Bereich nahe dem konisch erweiterten Auslaß 64 der Öffnungen 60 mehrere kleine Löcher vorgesehen. Wie erwähnt, fluchten die freien Enden der Brennstoffleitungen 68 im wesentlichen mit der Innenfläche 72. Die freien Enden könnten sich jedoch weiter in die Brennkammer 36 bzw. nicht so weit innerhalb der Öffnungen 60 erstrecken, je nach den Sollkennwerten des Reaktionsverfahrens.
Der Abstand L&sub1; in Bild 4 ist der Längsabstand von dem Ausgang der Düse 68 bis zu der Prallwand 46. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt L&sub1; etwa 24" bis 40" und insbesondere etwa 31". Außerdem kann die Lage der Brennstoffleitungen unterschiedlich sein, so daß es zwecks nach größerer Vielseitigkeit des Reaktors möglich ist, die Distanz L&sub1; zu variieren.
Die Oxidanskammer 70 besteht vorzugsweise aus einer zylindrischen Seitenwand mit einer kreisförmigen Vorderwand 74, die sich in einem gewissen Abstand stromaufwärts von der Varderwand 32 des Verbrennungsabschnitts 22 befindet. Die Oxidanskammer 70 umfaßt vorzugsweise auch eine Einlaßleitung 76, durch die ein Oxidans (z.B. vorerhitzte Luft) eingegeben wird. Die Brennstoffleitungen 68 sind so angeordnet, daß sie sich vor Eintritt in die Öffnung 60 durch die Oxidanskammer 70 erstrecken. Um eine entsprechende Temperatur der Brennstoffleitungen 68 zu gewährleisten, kann rings um die Brennstoffleitung eine Flüssigkeitskühlleitung auf konzentrische Weise angeordnet werden. Außerdem sind Ventile 78 vorgesehen, die dazu dienen, das Gemisch von Oxidans und Brennstoff zu sperren, falls die Brennstoffleitungen aus dem Reaktor entnommen werden. Der Brennstoff kann ein beliebiger Brennstoff wie Erdgas sein, wie er typisch auf diesem Sektor der Technik verwendet wird.
Innerhalb der Kanäle 50 in dem Drosselabschnitt 24 erstrecken sich radiale Ausgangsmaterialinjektoren 80. An jedem der Ausgangsmaterialinjektoren 80 sind Ventileinheiten 82 vorgesehen, um den Durchsatz von Rußausgangsmaterial in den besagten Injektoren zu regeln oder ganz abzustellen. Das Ausgangsmaterial des Rußes kann daher durch jeden bzw. jede Kombination der radialen Ausgangsmaterialinjektoren 80 eingegeben werden, doch kann von deren Gebrauch auch ganz abgesehen werden, falls nur von dem sich axial erstreckenden Ausgangsmaterialeinspritzrohr 84 Gebrauch gemacht wird. Die radialen Ausgangsmaterialinjektoren sind mit Düsen 85 versehen, die es ermöglichen, das eingeführte Ausgangsmaterial in verschiedenen kegelförmigen Sprühmustern einzuspritzen (z.B. 0, 15, 30, 45 und 60º).
Das axiale Ausgangsmaterialeinspritzrohr 84 erstreckt sich in Längsrichtung entlang der Mittellinie C des Reaktors 20. Das axiale Ausgangsmaterialeinspritzrohr 84 umfaßt vorzugsweise auch einen an dem Ende des besagten Einspritzrohrs 84 vorgesehenen Düsenauslaß 86. Die Auslaßdüse 86 ermöglicht die Erzielung verschiedener kegelförmiger Ausgangsmaterialsprühmuster wie Sprühwinkel van 0º, 15º, 30º, 45º und 60º, was ebenfalls zu der Vielseitigkeit des Reaktors 20 beiträgt. Das axiale Ausgangsmaterialeinspritzrohr 84 ist außerdem vorzugsweise in Längsrichtung entlang seiner Mittelachse verstellbar, so daß er sich bis zu verschiedenen Längen L&sub2; und bis zu verschiedenen Positionen innerhalb des sich verjüngenden Kanals 40 oder selbst innerhalb der Brennkammer 36 erstreckt. Angesichts der in den Verbrennungs- und Reaktionsbereichen des Reaktors 20 erzielten hohen Temperaturen ist konzentrisch um das axiale Ausgangsmaterialeinspritzrohr 84 eine Flüssigkeitskühlleitung 88 angeordnet. Die Länge L&sub2; des Abstands zwischen dem stromaufwärts gelegenen Ende der Brennkammer und dem Auslaß des axialen Einspritzrohres 84 ist je nach den Sollkennwerten des Rußes und der Größe des Reaktors zwischen dem stromaufwärts befindlichen Ende der Brennkammer 36 und dem stromabwärts befindlichen Ende des sich konisch verjüngenden Reaktorabschnitts 40 unterschiedlich. Die bevorzugte Spanne van L&sub2; liegt jedoch bei Reaktoren der in Tabelle I angeführten Größenordnung zwischen 52" und 58".
In Bild 1 bezeichnet L&sub1; auch den Abstand zwischen dem stromaufwärts gelegenen Ende und dem stromabwärts gelegenen Ende der Brennkammer. Wie dies in Bild 1 ersichtlich ist, ist L&sub1; relativ kurz, so daß hohe, durch die Wasserkühlleitung 88 bedingte Wärmeverluste vermieden werden. Es ist z.B. am besten, wenn der Durchmesser des Innenraums der Brennkammer (D&sub1;) etwa 1,4- bis 1,5mal so groß ist, wie die Länge in Längsrichtung des Brennkammerinnenraums.
Das axiale Ausgangsmaterialeinspritzrohr 84 ist auch mit einem Ventil 90 versehen, das es gestattet, Ausgangsmaterialeinspritzrohre zu entnehmen, ohne daß heiße interne Reaktorgase aus dem Reaktor entweichen. Bild 4 zeigt auch den Verzögerungszeitschalter T sowie die Spülgasquelle und die Leitung S. Der Verzögerungszeitschalter T löst ein elektromagnetisches Ventil V stromaufwärts von dem Ventil 82 aus, um eine Spülgasleitung zu öffnen, die in den Ausgangsmaterial zu den Ausgangsmaterialinjektoren leitenden Sammler führt.
Bild 5 veranschaulicht die gleiche Anordnung wie Bild 1, doch hat in diesem Fall das axiale Ausgangsmaterialeinsprizrohr 84 eine Dappelauslaßdüse 92, wobei jeder der beiden Auslässe in der Lage ist, ein gewünschtes konisches Sprühmuster zu erzielen. Die Anordnung in Bild 5 bietet daher noch eine Möglichkeit zum Erhöhen der Vielfalt von Produkten, die erfindungsgemäß hergestellt werden können.
Das in den Reaktor eingeführte Ausgangsmaterial kann ein beliebiges Material der auf diesem Sektor der Technik herkömmlich benutzten Arten sein, wie sie z.B. in dem US- Patent Nr 3 642 442 offenbart sind. Außerdem kann ein Zusatz wie z.B. der in dem US- Patent Nr 3 642 442 beschriebene Zusatz oder ein Zusatz wie ein öllöslicher Kaliumionenzusatz wie der von Mooney Chemical, Inc., Cleveland, Ohio vertriebene Zusatz oder ein Äquivalent davon unmittelbar in das Ausgangsmaterial eingespritzt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als öllöslicher Zusatz zur unmittelbaren Einspritzung in das heiße Ausgangsmaterial von einem Kaliumneocarboxylgemisch in einem schweren aromatischen Kohlenwasserstoff Gebrauch gemacht. Ein bevorzugter Kaliumionenzusatz ist durch die folgenden Eigenschaften gekennzeichnet:
% Metall - 7,00 %
% Wasser - 2,2 %
Farbe - braun
Viskosität - 980 centipoise
Spez. Dichte - 1,001
LBS/GAL - 8,34
Flammpunkt - > 230ºF
Die bevorzugten Spannen der Durchsatzmenge und der Durchsatzgeschwindigkeit, was den Brennstoff, das Oxidans und das Einsatzmaterial anbelangt, sind (sowohl bei axialer als auch bei radialer Einspritzung) bei einer Ausführungsform des Reaktors nach Tabelle I wie folgt: Bevorzugter Durchsatz Bevorzugte Durchsatzspanne Luft (Oxidans) Erdgas (Brennstoff) (Ausgangsmaterial)
Die Geschwindigkeit der Gase ändert sich in allen Bereichen des Reaktors je nach dem Durchmesser und auch der Temperatur der Gase. Die Geschwindigkeit der Gase innerhalb des Zwischenkanals sollte vorzugsweise in Bereiche von etwa 2 000 - 3 500 ft/sec liegen.
Zusätzlich zu der Beschreibung des Ausgangsmaterialdurchsatzes vom Standpunkt der Geschwindigkeit, wird das Ausgangsmaterial oft vom Standpunkt des an den Düsen wirkenden Rückdrucks dargelegt. Erfindungsgemäß beträgt der für den Ausgangsmaterialdurchsatz geeignete Rückdruck zwischen etwa 100 und 250 psig.
Die varstehend beschriebenen Durchsatzwerte sind zur Erzielung der gewünschten Teilchengrößen sowie guter Produktionsgeschwindigkeiten und Ausbeuten genügend hoch. Die vorstehend genannten Durchsätze entsprechen auch gut der vorstehend beschriebenen Struktur der Erfindung. Die bevorzugten Temperaturspannen des Oxidans, des Brennstoffs und des Ausgangsmaterials sind wie folgt: Temperatur Besonders bevorzugt Oxidans Brennstoff Ausgangsmaterial
Die Temperaturspanne der Verbrennungsprodukte innerhalb des Verbrennungsabschnitts beträgt vor Einführung des Ausgangsmaterials vorzugsweise etwa 26000 - 3200ºF. Innerhalb dieses Bereichs wird vor allem die höchste Temperatur (3200ºF) bevorzugt. Nach dem Einspritzen des Ausgangsmaterials steigt die Temperatur vorübergehend auf 3300ºF an und sinkt dann vor dem Löschen auf weniger als 2800ºF ab.
Im Betrieb wird Verbrennungsoxidans durch die Oxidanseinlaßleitung 76 eingeführt, so daß sie durch die Oxidanskammer 70 und dann durch die Öffnungen 60 strömt. Gleichzeitig wird Brennstoff durch die Brennstoffleitungen 68 eingegeben, so daß am Auslaßende der Brennstoffleitungen 68 eine Verbrennungsreaktion stattfindet. Das axial gerichtete Verbrennungsprodukt des Brennstoffs und des Oxidans wird über die Brennkammer 36 geleitet, so daß ein erheblicher Teil der Verbrennungsprodukte auf die Prallfläche 46 auftrifft, da der Umfang des durch die Brennstoffinjektoren und Oxidansdüsen gebildeten Kreises größer ist (z.B. Durchmesser 32") als der Umfang der Wand zu Beginn des sich verjüngenden Abschnitts (Durchmesser z.B. 24-1/2").
Wie dies in Bild 4 ersichtlich ist, hat dieses Auftreffen sehr große Turbulenz des Verbrennungsproduktes zur Folge. Außerdem besteht bei der kreisförmigen Anordnung der Brennstoffleitungen die Tendenz zu einem gleichmäßig dispergierten Verbrennungsprodukt, dessen Temperatur innerhalb der gesamten Brennkammer relativ gleichförmig ist. Das hochgradig turbulente Verbrennungsprodukt, dessen Temperatur relativ gleichförmig ist, wird daher schnell durch den sich verjüngenden Kanal 40 eingezogen, was auf den in dem Drosselabschnitt entwickelten Druckunterschied zurückzuführen ist. Das hachgradig turbulente Verbrennungsprodukt wird schnell mit dem Ausgangsmaterial des Rußes gemischt, das entweder durch das sich axial erstreckende Ausgangsmaterialeinspritzrohr und/oder die sich radial erstreckenden Ausgangsmaterialinjektoren eingespritzt wird. Die Sollkennwerte des auf diese Weise gebildeten Rußes lassen sich durch Ändern des Druckes und des Durchsatzes des Oxidansgases sowie des Druckes und des Durchsatzes des Brennstoffs erzielen. Außerdem erleichtert es die Geschwindigkeit, mit der das Ausgangsmaterial des Rußes eingespritzt wird, sowie die Bestimmung des Mittels, mit dem das Ausgangsmaterial einzuführen ist, die Sollkennwerte des hergestellten Rußes zu variieren. Des weiteren übt auch die Position, an der das Löschwasser eingespritzt wird, einen Einfluß auf die Beschaffenheit des Produktes aus.
Die hohen Geschwindigkeiten der verbrannten Verbrennungsgase krümmen die Bahn des Ausgangsmaterials beim Einspritzen so, daß das Ausgangsmaterial nicht auf die Innenflächen des Reaktors auftrifft. Auch hat die Einwirkung der hohen Schubkräfte der Verbrennungsgase und der hohen Temperatur (z.B. 3000ºF) auf das eingespritzte Ausgangsmaterial zur Folge, daß das Ausgangsmaterial zerstäubt und schnell zu Ruß gekrackt wird. Der dabei entstehende dichte Rauch wird später durch Einspritzen von Kühlflüssigkeit in die Löschabschnitte abgesetzt.
Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung kommen die folgenden Kennwerte bzw. Kennwertspannen des Rußes in Frage:
Primäre Teilchengröße -- bis 40 Nanometer
Tönung -- 90-130
DBP -- 40-180
Der Aufprall der Verbrennungsgase hat besseres Mischen und bessere Vermischung und somit einen hochgradig turbulenten Durchsatz zur Folge. Infolge des hachgradig turbulenten Durchsatzes wird die Entwicklung einer laminaren Strömung in dem Reaktor vermieden, die heiße und kalte Zonen verursachen könnte, welche zu minderwertigem Kracken, einem ungleichförmigen Pradukt und Gefährdung der feuerfesten Auskleidung des Reaktors führen könnten.
Der Durchmesser des Kreises, auf dem die Öffnungen in der Vorderwand liegen, muß größer sein als der Innendurchmesser zu Beginn des sich verjüngenden Abschnitts. Vom Standpunkt der vorliegenden Erfindung wäre ein Unterschied zwischen den Durchmessern von etwa 3-1/2 Zoll bis 11-1/2 Zoll geeignet. Bei einem Innendurchmesser zu Beginn des sich verjüngenden Abschnitts von 24,5 Zoll wäre eine Spanne von 28 Zoll bis 36 Zoll für den Durchmesser des Kreises, rings um den die Vorderwandöffnungen angeordnet sind, geeignet.
Die nachstehenden Tabellen geben einen Begriff von den bevorzugten Reaktormaßen und von der Beschaffenheit des hergestellten Produkts sowie der Vielseitigkeit der vorliegenden Erfindung, was die Herstellung von Ruß anbelangt. Die nachstehende Tabelle I bietet eine Liste der besonders bevorzugten Maße des Reaktors 20. TABELLE I Durchmesser der Brennkammer (D&sub1;) Länge der Brennkammer (Axialdistanz zwischen Oberfläche und Oberfläche ) Durchmesser der stromaufwärts befindlichen Öffnung in dem sich verjüngenden Kanal (D&sub2;) Durchmesser der stromabwärts befindlichen Öffnung in dem sich verjüngenden Kanal (D&sub3;) Axiallänge des sich verjüngenden Kanals Durchmesser des Zwischenkanals (D&sub4;) Axiallänge des Zwischenkanals Durchmesser der Expansionskammer (D&sub5;) Axiallänge der Expansionskammer Durchmesser der Löschkammern (D&sub6;) Axiallänge jeder Löschkammer Axiallänge vom vorderen Ende des Drosselabschnitts bis zur ersten Position (P&sub1;) Axiallänge vom vorderen Ende des Drosselabschnitts bis zur zweiten Position (P&sub2;) Axiallänge vom vorderen Ende des Drosselabschnitts bis zur dritten Position (P&sub3;) Durchmesser des Kreises, auf dem die Mittelpunkte der Öffnungen liegen
Die nachstehende Tabelle II enthält die Ergebnisse einer vergleichsweisen Prüfung eines erfindungsgemäßen Reaktors (Reaktor #1) und von zwei Vergleichsreaktoren (#2 und #3). Die Bauweise der Vergleichsreaktoren war ähnlich wie in Bild 6. Der in Bild 6 dargestellte Reaktor entspricht dem Standardreaktor, der von der Degussa Corporation früher innerbetrieblich zur Herstellung von Ruß zum Verkauf verwendet wurde. Wie ersichtlich umfaßt der Standardreaktor eine Mehrzahl von Verbrennungsgasdüsen, die kreisförmig in einer Vorderwand des Reaktors angeordnet sind. Das Bild zeigt, daß das Ausgangsmaterial entlang der Mittelachse des Standardreaktors eingespritzt wird und daß sich der Zwischenkanal des Standardreaktors unmittelbar anschließend an die zylindrische Brennkammer befindet.
Die in Tabelle II angeführten Daten wurden unter Einsatz eines Reaktors ähnlicher Art, wie er in Bild 1 dargestellt ist und dessen Maße den in Tabelle I angeführten Werten entsprechen, gewannen. Die Daten beziehen sich auf radial durch vier in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnete Injektoren am Punkte P&sub3; eingeführtes Ausgangsmaterial, wobei der Kegelwinkel des Düsensprühmusters 30º betrug. TABELLE II Zeitspanne Reaktor Nr Öldurchsatz Jod Tönung Luftdurchsatz Löschvolumen
Öldurchsatz: Gallonen pro Stunde von flüssigem Ausgangsmaterial (Schweröl mit einem durchschnittlichen spezifischen Gewicht von 1,114 ± 0,0070 und dem vorstehend genannten Kaliumzusatz), eingegeben durch 4 Radialinjektoren am Punkte P&sub3;
Jod: Die Jodzahl wurde im Einklang mit der ASTM-Vorschrift: D1510-84 bestimmt. 12# (nachstehend benutzt) ist eine Abkürzung für "Jodzahl".
DBP: Standardprüfung, nach der die Struktur des Rußes durch Absorption von Dibutylphthalat bestimmt wird. Die DBP-Prüfung ist in der ASTM-Vorschrift: D3493-85a beschrieben. Der nachstehend benutzte Begriff "24m4" ist in dieser Prüfvorschrift beschrieben.
Tönung: Standardprüfung der Lichtabsorption einer Ruß- Zinkoxidpaste.
Luftdurchsatz: Die Luftdurchsatzwerte sind in SCFH (STANDARD- KUBIKFUSS PRO STUNDE) angeführt.
Lufttemp: Die Temperatur in ºF der in die Brennkammer eingeführten Luft.
Löschvol: Das Löschvolumen ist das Volumen des Reaktors zwischen dem Drossel- oder Restriktionsring und dem Löschpunkt. Die Zahlen geben das Volumen in Kubikfuß an. Der Löschwassereinlaß ist eine durch das feuerfeste Material hindurch führende Öffnung, durch die das Löschrohr oder Löschspritzrohr eingeführt wird. Die Löschöffnungen sind entlang der Mittellinie der "C"-Abschnitte bzw. Löschabschnitte des Reaktors in einer Reihe angeordnet. Der Länge nach sind je Reaktor etwa 10 Einspritzpunkte vorgesehen.
BTU/lbs: Die je engl. Pfund hergestellten Produkts verbrauchten British Thermal Units (1 kw = 3412 BTU/h)
* Die Leerstellen in Tabelle II sind darauf zurückzuführen, daß keine Prüfungen vorgenommen wurden.
Bei der Analyse der Tabelle II ist zu beachten, daß bei dem Reaktor #1 die Temperatur der vorerhitzten Luft um 150 - 200ºF geringer war als bei den Reaktoren #2 und #3, was durch Ausrüstungsunterschiede bedingt war. Historische Daten deuten darauf hin, daß je Zunahme der Temperatur vorerhitzter Luft um 100º der Öldurchsatz im allgemeinen um 5 % und die Ausbeute im allgemeinen um 1 % ansteigt.
Die in Tabelle II enthaltenen Vergleichsdaten (Zeitspanne T&sub5;) erweisen, daß der Öldurchsatz in dem Reaktor #1 um 10,2 % höher ist als in dem Vergleichsreaktor #2 und daß der Energieverbrauch um 1705 BTU/lb geringer ist. Diese Vorteile den Vergleichsreaktoren gegenüber wird erreicht, trotzdem die Temperatur der vorerhitzten Luft um 170ºF niedriger ist.
Bei Korrektur unter Berücksichtigung des Unterschiedes zwischen den Temperaturen der vorerhitzten Luft ist der Unterschied zwischen den beiden Reaktoren nach größer, wie dies nachstehend ersichtlich ist: Durchsatz des Durchsatz des Ausgangsmaterials bei ºF Lufttemp BTU/# bei ºF Lufttemp Reaktor Änderung = * (berechneter Wert)
Je engl. Pfund Ruß ist der Öldurchsatz um insgesamt 19,5 % und der Energieverbrauch um insgesamt 6,2 % besser.
Tabelle II läßt erkennen, daß die vorliegende Erfindung besonders gut dazu geeignet ist, die Produktionsleistung und die Wirtschaftlichkeit des Energieverbrauchs zu erhöhen, ohne die Produktgüte zu beeinträchtigen, und unter Ausschaltung der dem technischen Stand entsprechenden Probleme schädlicher Abblätterung.
Die vorliegende Erfindung ist auch gut dazu geeignet, das hergestellte Produkt spezifischen Erfordernissen gemäß zu variieren. So hat z.B. Stromaufwärtsverlagerung der Injektoren nach P&sub2; und Erhöhung des Sprühwinkels (auf 60º) bei konstantem Ausgangsmaterialdurchsatz die folgenden Ergebnisse gezeitigt. Position Tönung Mittlere Pos. (P&sub2;) Stromabwärts Bedingungen Luftdurchsatz Luft/Gas Ausgangsmaterialdurchsatz Ausgangsmaterialzusatz
Durch Stromaufwärtsverlagerung des Einspritzpunktes nach P&sub2; wurden somit höhere DBP- und 24m4-Werte erzielt, während gleichzeitig die Tönungs- und Jodzahlwerte abnahmen. Diese Unterschiede geben einen Begriff von der Vielseitigkeit der vorliegenden Erfindung, insofern es gilt, den verschiedenen Erfordernissen einzelner Kunden zu entsprechen.
Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist sie nicht auf deren Einzelheiten beschränkt. Im üblichen Maße auf diesem Sektor erfahrenen Fachleuten werden verschiedene Substitutionen und Abänderungen einfallen, und alle solchen Substitutionen und Abänderungen sind als dem Geiste und der Reichweite der Erfindung entsprechend zu erachten, wie diese in den beigefügten Ansprüchen definiert sind.

Claims

Ein Rußreaktor (20), umfassend:

ein Gehäuse mit einem darin geformten Reaktionsdurchflußkanal, wobei das besagte Gehäuse eine mittlere Längsachse aufweist und der besagte Reaktionsdurchflußkanal sich entlang der besagten mittleren Längsachse erstreckt, während der besagte Reaktionsdurchflußkanal in einer von stromaufwärts zu stromabwärts verlaufenden Richtung eine Brennkammer (36), einen sich verjüngenden Kanal (40) und eine Löschkammer (52) umfaßt, und zwar umfaßt das besagte Gehäuse eine Vorderwand (32), die das stromaufwärts befindliche Ende der besagten Brennkammer (36) abgrenzt, sowie eine Querwand (46), die sich auf die besagte mittlere Längsachse zu in einer zu der besagten mittleren Längsachse im wesentlichen quer verlaufenden Richtung nach innen erstreckt, wobei die besagte Querwand (46) das stromabwärts befindliche Ende der besagten Brennkammer sowie eine stromaufwärts befindliche Öffnung in dem besagten sich verjüngenden Kanal abgrenzt, während sich der sich verjüngende Kanal (40) in einer van stromaufwärts nach stromabwärts verlaufenden Richtung verjüngt und die besagte Vorderwand (32) eine Mehrzahl van darin geformten Öffnungen (60) aufweist, die in die besagte Brennkammer münden und in einem Kreis mit einem ersten von der mittleren Längsachse ausgehenden Radius angeordnet sind und die Öffnung in dem stromaufwärts befindlichen Ende des besagten sich verjüngenden Kanals einem zweiten von der Mittelachse ausgehenden Radius entspricht, wobei der zweite Radius kleiner ist als der besagte erste Radius.
2. Ein Rußreaktor (20) nach Anspruch 1, bei dem der besagte in dem besagten Gehäuse geformte Reaktionsdurchflußkanal einen Zwischenkanal (42) umfaßt, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Mindestdurchmesser des besagten sich verjüngenden Kanals (40) entspricht, wobei sich der besagte Zwischenkanal (42) zwischen dem besagten sich verjüngenden Kanal (40) und der besagten Löschkammer (52) befindet.
3. Ein Rußreaktor (20) nach Anspruch 2, bei dem der besagte in dem besagten Gehäuse geformte Reaktionsdurchflußkanal eine Expansionskammer (44) umfaßt, deren Durchmesser größer ist als der des besagten Zwischenkanals (42), wobei sich die besagte Expansionskammer (44) zwischen dem besagten Zwischenkanal (42) und der besagten Löschzone (52) befindet.
4. Ein Reaktor (20) zur Herstellung von Ruß, umfassend:

einen Verbrennungsabschnitt mit einer Vorderwand (32), in der eine Mehrzahl von kreisförmig angeordneten Öffnungen (60) geformt ist, wobei der besagte Verbrennungsabschnitt des weiteren eine sich von der besagten Vorderwand (32) nach hinten erstreckende Seitenwand umfaßt, so daß eine in dem besagten Verbrennungsabschnitt geformte Brennkammer (36) teilweise abgegrenzt wird, wobei die besagte Brennkammer einen ersten Durchmesser aufweist;

einen Drosselabschnitt mit einer an die Seitenwand des besagten Verbrennungsabschnitts anschließenden vorderen Endwand, wobei innerhalb des besagten Drosselabschnitts ein sich verjüngender Kanal (40) geformt ist, bei dem eine vordere Öffnung einen zweiten Durchmesser und eine hintere Öffnung einen dritten Durchmesser aufweist, während der besagte Drosselabschnitt des weiteren einen Zwischenkanal (42) mit einem vierten Durchmesser aufweist und der besagte Zwischenkanal (42) eine vordere Öffnung hat, die mit der hinteren Öffnung des besagten sich verjüngenden Kanals (40) in Flüssigkeitskommunikation ist, während der besagte Drosselabschnitt einen stromabwärts von dem besagten Zwischenkanal (42) angeordneten Expansionsabschnitt umfaßt, innerhalb dessen eine Expansionskammer (44) geformt ist, die in das hintere Ende des besagten Eingangskanal (42) mündet, der einen fünften Durchmesser aufweist;

einen Löschabschnitt, umfassend mindestens eine Löschkammer (52) mit einem sechsten Durchmesser;

eine mit den kreisförmig angeordneten Öffnungen (60), die in der Vorderwand (32) der besagten Brennkammer geformt sind, in Flüssigkeitskommunikation befindliche Verbrennungsoxidansleitung;

eine Mehrzahl van sich in die besagten kreisförmig angeordneten Öffnungen erstreckenden Brennstoffleitungen (68);

einen radialen Ausgangsmaterialinjektor (80), der sich in einen in dem besagten Drosselabschnitt geformten radialen Kanal (50) erstreckt; und zwar

ist der besagte erste Durchmesser größer als der besagte zweite Durchmesser, während die besagten kreisförmig angeordneten Öffnungen (60) auf einem Kreis mit einem Durchmesser liegen, dessen Maß zwischen dem des besagten ersten und dem des besagten zweiten Durchmessers liegt.
5. Ein Reaktor nach Anspruch 4, der des weiteren ein axiales Ausgangsmaterialeinspritzrohr (84) umfaßt, das sich durch eine in der besagten Varderwand (32) geformte Öffnung erstreckt.
6. Ein Reaktor nach Anspruch 5, bei dem sich das besagte axiale Ausgangsmaterialeinspritzrohr (84) durch den Mittelpunkt des Kreises erstreckt, auf dem die besagten kreisförmig angeordneten Öffnungen liegen, sowie entlang einer mittleren Längsachse des besagten Reaktors.
7. Ein Reaktor nach Anspruch 6, bei dem der besagte Drosselabschnitt eine Mehrzahl van besagten radialen Kanälen (50) umfaßt und der besagte Reaktor (20) des weiteren eine Mehrzahl von radialen Ausgangsmaterialinjektoren (80) umfaßt, die sich durch den besagten radialen Kanal (50) erstrecken, so daß mindestens einer der besagten radialen Ausgangsmaterialinjektoren (80) in den besagten sich verjüngenden Kanal (40) mündet und mindestens einer der besagten radialen Ausgangsmaterialinjektoren (80) in den besagten Zwischenkanal (42) mündet.
8. Ein Reaktor nach Anspruch 7, bei dem die besagte Mehrzahl von Ausgangsmaterialinjektoren (80) speichenartig an einer ersten, zweiten bzw. dritten Position entlang der mittleren Längsachse des besagten Reaktors angeordnet ist, wobei die besagten Ausgangsmaterialinjektoren (80) an den besagten ersten und zweiten Positionen in den besagten sich verjüngenden Kanal (40) münden und die Ausgangsmaterialinjektoren (80) in der besagten dritten Position in den besagten Zwischenkanal (42) münden.
9. Ein Reaktor nach Anspruch 8, bei dem vier radiale Ausgangsmaterialinjektoren (80) speichenartig an der besagten ersten, zweiten bzw. dritten Position angeordnet sind, wobei die besagten vier radialen Ausgangsmaterialinjektoren (80) jeweils mit einem Winkelabstand von 90º voneinander angeordnet sind.
10. Ein Reaktor nach Anspruch 5, bei dem sechs der besagten kreisförmig angeordneten Öffnungen (60) in Abständen von je 60º voneinander angeordnet sind.
11. Ein Reaktor nach Anspruch 5, bei dem das besagte axiale Ausgangsmaterialeinspritzrohr (84) in axialem Abstand angeordnete Düsenauslässe umfaßt.
12. Ein Reaktor nach Anspruch 5, der des weiteren Einstellmittel zum Einstellen des besagten axialen Ausgangsmaterialeinspritzrohrs auf verschiedene Positionen entlang der besagten mittleren Längsachse umfaßt.
13. Ein Reaktor nach Anspruch 4, bei dem vier bis sechs der besagten kreisförmig angeordneten Öffnungen (60) vorgesehen sind, wobei der Mittelpunkt jeder der besagten Öffnungen auf einem gemeinsamen Kreis liegt und die besagten Öffnungen in im wesentlichen gleichen Abständen entlang des besagten Kreises angeordnet sind.
14. Ein Reaktor nach Anspruch 4, bei dem sechs der besagtem kreisförmig angeordneten Öffnungen in Abständen von 60º voneinander angeordnet sind.
15. Ein Reaktor nach Anspruch 4, bei dem der besagte sich verjüngende Kanal (40) kegelstumpfförmig und in einem Winkel zwischen etwa 10 und 20º konvergierend geneigt ist.
16. Ein Reaktor nach Anspruch 15, bei dem der besagte Kanal (40) kanvergierend in einem Winkel von etwa 15º geneigt ist.
17. Ein Reaktor nach Anspruch 4, bei dem der besagte dritte und der besagte vierte Durchmesser gleich groß sind.
18. Ein Reaktor nach Anspruch 17, bei dem der besagte fünfte Durchmesser größer ist als der besagte vierte Durchmesser und kleiner als der besagte zweite Durchmesser.
19. Ein Reaktor nach Anspruch 4, bei dem die besagte Verbrennungsoxidansleitung einen Einlaß (76) umfaßt, der sich von dem besagten Reaktor und einer an der Vorderfläche der besagten Vorderwand (32) befestigten Kammer (70) weg in Radialrichtung erstreckt, so daß Oxidans zwangsläufig durch die besagten kreisförmig angeordneten Öffnungen (60), die in der besagten Vorderwand geformt sind, und über die besagten Brennstoffleitungen (68) hinweg, die sich in die besagten Öffnungen (60) erstrecken, eingeführt wird.
20. Ein Reaktor nach Anspruch 4, bei dem der besagte erste Durchmesser von etwa 40 bis 50 Zoll beträgt, der besagte zweite Durchmesser von etwa 20 bis 28 Zoll beträgt und der Durchmesser des Kreises, an dem die besagten Öffnungen liegen, etwa 28 bis 38 Zoll beträgt.
21. Ein Reaktor nach Anspruch 20, bei dem die Länge der besagten Brennkammer (36) in Längsrichtung etwa 24 Zoll bis 40 Zoll beträgt und die Länge des besagten sich verjüngenden Kanals (40) in Längsrichtung etwa 26 bis 36 Zoll beträgt.
22. Ein Reaktor nach Anspruch 21, bei dem der Durchmesser des besagten Zwischenkanals (42) etwa 7 bis 12 Zoll beträgt, und die Länge in Längsrichtung etwa 7 bis 12 Zoll beträgt.
23. Ein Reaktor nach Anspruch 4, bei dem die Länge des besagten ersten Durchmessers etwa 45 Zoll beträgt, die des besagten zweiten Durchmessers etwa 24,5 Zoll beträgt, die Länge der Brennkammer (36) in Längsrichtung etwa 31 Zoll beträgt und die Länge des besagten sich verjüngenden Kanals (40) in Längsrichtung etwa 30 Zoll beträgt.
24. Ein Reaktor nach Anspruch 23, bei dem die Länge des besagten vierten Durchmessers etwa 8 Zoll beträgt und die Länge des besagten Zwischenkanals (42) in Längsrichtung etwa 9 Zoll beträgt.
25. Ein Reaktor mit einer mittleren Längsachse zum Herstellen von Ruß, umfassend:

einen Verbrennungsabschnitt mit sich van einer Vorderwand (32) weg erstreckenden zylindrischen Seitenwänden, so daß eine Brennkammer (36) teilweise abgegrenzt wird, wobei die besagte Brennkammer (36) einen ersten Durchmesser aufweist und die besagte Vorderwand (32) eine Mehrzahl von Öffnungen (60) umfaßt, die kreisförmig in der besagten Vorderwand (32) angeordnet sind;

einen Drosselabschnitt mit einem in Flüssigkeitskammunikation mit der besagten Brennkammer (36) befindlichen sich verjüngenden Kanal (40), wobei der besagte sich verjüngende Kanal (40) kegelstumpfförmig ist und eine größere vordere Öffnung mit einem zweiten Durchmesser und eine kleinere hintere Öffnung mit einem dritten Durchmesser aufweist, wobei der besagte Drosselabschnitt des weiteren einen mit dem besagten sich verjüngenden Kanal (40) in Flüssigkeitskommunikation befindlichen Zwischenkanal (42) mit einem vierten Durchmesser umfaßt, während der besagte erste Durchmesser größer ist als der besagte zweite Durchmesser, so daß eine Prallfläche (46) gebildet wird, wo die besagte Brennkammer (36) in den besagten sich verjüngenden Kanal (40) mündet;

eine Verbrennungsoxidansleitung in Flüssigkeitskommunikation mit den in der besagten Vorderwand (32) geformten Öffnungen, so daß eingegebenes Oxidans durch die besagten Öffnungen (60) und in die besagte Brennkammer (36) fließt;

eine Mehrzahl von Brennstoffleitungen (68), die sich innerhalb der besagten Öffnungen (60) in einer Anordnung erstrecken, bei der das Verbrennungsoxidans unbehindert um die besagten Brennstoffleitungen fließen kann, während die in der besagten Vorderwand (32) geformten kreisförmigen Öffnungen (60) auf einem Kreis mit einem Durchmesser liegen, der größer ist als der besagte zweite Durchmesser und kleiner als der besagte erste Durchmesser, so daß in der besagten Brennkammer (36) erzeugte Verbrennungsprodukte vor dem Eintritt in den besagten sich verjüngenden Kanal (40) auf die besagte Prallfläche (46) auftreffen;

Ausgangsmaterialzufuhrmittel zum Einführen van Ausgangsmaterial des Rußes in den besagten Reaktor; und einen Löschabschnitt mit einer Löschkammer (52), die mit dem besagten Zwischenkanal (42) in Flüssigkeitskommunikation ist.
26. Ein Reaktor nach Anspruch 25, bei dem der besagte Drosselabschnitt eine Expansionszone mit einer zwischen dem besagten Zwischenkanal (42) und der besagten Löschkammer (52) befindlichen Expansionskammer (44) umfaßt.
27. Ein Reaktor nach Anspruch 25, bei dem vier oder mehr der besagten Brennstoffleitungen (68) vorgesehen sind.
28. Ein Reaktor nach Anspruch 25, bei dem die besagten Ausgangsmaterialzufuhrmittel eine Mehrzahl van radialen Ausgangsmaterialleitungen (80) umfassen, die sich durch den Drosselabschnitt erstrecken und in den besagten sich verjüngenden Kanal (40) münden.
29. Ein Reaktor nach Anspruch 28, bei dem die besagten Ausgangsmaterialzufuhrmittel des weiteren eine Mehrzahl von radialen Ausgangsmaterialleitungen (80) umfassen, die sich durch den besagten Drosselabschnitt erstrecken und in den besagten Zwischenkanal (42) münden.
30. Ein Reaktor nach Anspruch 29, bei dem die besagten Ausgangsmaterialzufuhrmittel ein axiales Ausgangsmaterialeinspritzrohr (84) umfassen, das sich durch die Vorderwand (32) und entlang der mittleren Längsachse des besagten Reaktors erstreckt.
31. Ein Reaktor nach Anspruch 25, bei dem die besagten Ausgangsmaterialzufuhrmittel ein axiales Ausgangsmaterialeinspritzrohr (84) umfassen, das sich durch die besagte Vorderwand (32) und entlang der mittleren Längsachse des besagten Reaktors erstreckt.
32. Ein Verfahren zur Herstellung von Ruß in einem Reaktor (20) mit einer mittleren Längsachse, umfassend:

Einführung von Brennstoff und Oxidans durch eine Mehrzahl von kreisförmig um die besagte mittlere Längsachse in einer Vorderwand (32) eines Verbrennungsabschnitts des besagten Reaktars angeordnete Öffnungen (60); Bewirken des Auftreffens eines Verbrennungsprodukts des besagten Brennstoffs und des besagten Oxidans auf eine sich im wesentlichen quer Zu der mittleren Längsachse des besagten Reaktors erstreckende Prallfläche (46);

Hindurchleiten des besagten aufgetraffenen Verbrennungsproduktes durch einen in die besagte Brennkammer (36) mündenden sich verjüngenden Kanal (40) und durch einen in dem besagten sich verjüngenden Kanal (40) mündenden Zwischenkanal (42); Inkontaktbringen des Ausgangsmaterial des Rußes mit dem besagten Verbrennungsprodukt nach Eintritt des besagten Verbrennungsprodukts in den besagten sich verjüngenden Kanal (40); und

Löschen eines Reaktionsteilnehmers des besagten Verbrennungsprodukts und des Ausgangsmaterials des Rußes nach Durchgang des besagten Reaktionsteilnehmers durch den besagten sich verjüngenden Kanal (40).
33. Ein Verfahren nach Anspruch 33, bei dem die Stufe der Einführung van Ausgangsmaterial des Rußes radiales Einspritzen von Ausgangsmaterial in den besagten sich verjüngenden Kanal (40) umfaßt.
34. Ein Verfahren nach Anspruch 32, bei dem die Stufe des Einführens von Ausgangsmaterial des Rußes radiales Einspritzen von Ausgangsmaterial in den besagten Zwischenkanal (42) umfaßt.
35. Ein Verfahren nach Anspruch 34, bei dem die Stufe des Einführens von Ausgangsmaterial des Rußes Einspritzen van Ausgangsmaterial aus einem sich axial entlang der mittleren Längsachse des besagten Reaktors erstreckenden Ausgangsmaterialeinspritzrahr (84) umfaßt.
36. Ein Verfahren nach Anspruch 32, bei dem die Stufe des Einführens von Ausgangsmaterial des Rußes axiales Einspritzen von Ausgangsmaterial entlang der mittleren Längsachse des besagten Reaktors umfaßt.
37. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die besagte Brennkammer (36) einen Innendurchmesser aufweist, der 1,4- bis 1,5mal so lang ist wie die Innenlänge in Längsrichtung der besagten Brennkammer.