DE69205715T2

DE69205715T2 - Verfahren zur Erzeugung von Russ.

Info

Publication number: DE69205715T2
Application number: DE69205715T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Hashiguchi; Hideyuki Hisashi; Shinichi Kanamaru; Akinori Sakaue
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1991-04-02
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2012-04-01
Also published as: EP0507254B1; EP0507254A3; JP3003086B2; US5262146A; EP0507254A2; KR0181521B1; KR930021741A; JPH04304271A; DE69205715D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Rußen mit guter Ausbeute, die verschiedene physikalische Eigenschaften aufweisen und für verschiedene Anwendungen als Füllstoffmaterialien, Verstärkungsmaterialien, leitfähige Materialien, Farbpigmente usw. nützlich sind.
Ofenruß wird gewöhnlich durch ein Verfahren hergestellt, bei dem ein Brennstoff in axialer oder tangentialer Richtung einem zylindrischen Rußerzeugungsofen zugeführt und verbrannt wird; während der gebildete Hochtemperatur-Verbrennungsgasstrom stromabwärts transportiert wird, wird ein Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial in den Gasstrom eingeführt, um die Reaktion zur Rußbildung stattfinden zu lassen; und dann wird der heiße Gasstrom mit den gebildeten Ruß-Schwebeteilchen abgeschreckt, um die Reaktion zu beenden. Der gebildete Ruß wird dann durch eine Sammelvorrichtung, wie z.B. einen Zyklon oder ein Beutelfilter, eingesammelt und wiedergewonnen.
Ruß wird auf verschiedenen Gebieten beispielsweise zur Herstellung von Gummierzeugnissen, Tinten, Beschichtungsmaterialien, Harzprodukten usw. verwendet. Die erforderlichen Eigenschaften, wie z.B. die Teilchengröße und die Aggregatgröße sowie die Dibutylphthalat-Absorption (im folgenden manchmal als "DBP-Absorption" bezeichnet), die Kompressions-Dibutylphthalat-Absorption (im folgenden manchmal als "Kompressions-DBP-Absorption" bezeichnet) und deren Gleichgewicht, die wichtige Kennzahlen für die Struktur sind, weisen je nach den besonderen Anwendungsgebieten empfindliche Unterschiede auf. Deshalb ist es notwendig, derartige Werte der physikalischen Eigenschaften im Stadium der Erzeugung von Ruß auf die gewünschten, von der besonderen Anwendung abhängigen Werte einzustellen.
Jedoch ist die thermische Zersetzungsreaktion bei der Rußbildung kompliziert, und es ist sehr schwierig, die physikalischen Eigenschaften von Ruß in weiten Bereichen und unabhängig voneinander auf die gewünschten Werte einzustellen und Ruß wirksam herzustellen.
Beispielsweise offenbart die japanische ungeprüfte Patent- Veröffentlichung Nr. 230677/1989 ein Verfahren zur Rußerzeugung, bei dem zur Steuerung des Aggregats viele und voneinander getrennte Öleinsatzmaterial-Ströme von gesonderten Abschnitten aus zugeführt werden. Bei diesem Verfahren versetzt man die Zufuhrstellen für das Öleinsatzmaterial in einer konusförmigen Einspritzzone für Öleinsatzmaterial in Stromaufwärts- oder Stromabwärtsrichtung zum Gasstrom, um das Aggregat, wie z.B. die Aggregatgröße, zu steuern, wodurch zusammen mit der Änderung des Aggregats die Struktur verändert wird und es unmöglich wird, die Steuerung des Aggregats und die Steuerung der Struktur unabhängig voneinander durchzuführen. Weiter wird bei diesem Verfahren die Querschnittsfläche im Reaktor nicht genügend ausgenutzt, um das Hochtemperaturgas und das Öleinsatzmaterial zu mischen, wodurch der Wirkungsgrad der Nutzung der Wärmeenergie und die Rußausbeute gering werden. Diese Veröffentlichung offenbart nichts über die Steuerung des Strukturgleichgewichts, das durch die Kompressions-DBP- Absorption/DBP-Absorption dargestellt wird, die ein wichtiges Merkmal für Ruß ist.
Weiter offenbart die japanische ungeprüfte Patent- Veröffentlichung Nr. 190760/1989 ein Verfahren, bei dem versucht wird, durch Einspritzen von einem aus einer Mehrzahl von Öleinsatzmaterialien an einer Stelle, wo keine Zunahme der Kompressions-DBP-Absorption bewirkt wird, eine breitere Aggregatgrößen-Verteilung zu erhalten. Jedoch kann das Strukturgleichgewicht nicht dadurch hinreichend gesteuert werden, daß lediglich die Lage des Zufuhrrohres für das Öleinsatzmaterial in einer späteren Stufe und das Zufuhrverhältnis des Öleinsatzmaterials zwischen der früheren und späteren Stufe geändert werden. Weiter wird, wenn in diesem Verfahren das Zufuhrrohr zum Einführen des Öleinsatzmaterials in axialer Richtung in den Ofen durch Abschreckwasser geschützt wird, ein Verlust an in der ersten Reaktionszone erzeugter Wärmeenergie bewirkt, und die Erzeugungsausbeute von Ruß wird gering.
Folglich beruhten herkömmliche Verfahren zur Ofenrußerzeugung gewöhnlich nur auf dem Verfahren der Einspeisung des Öleinsatzmaterials als Mittel zur Steuerung der Qualität des resultierenden Rußes, wobei es gewöhnlich schwierig war, sowohl dem Aspekt der Ausbeute als auch dem Aspekt der breiten Qualitätssteuerung gleichzeitig Genüge zu leisten.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ofenrußerzeugung bereitzustellen, durch welches die Qualität des Produktes in einem weiten Bereich gesteuert werden kann, während man gleichzeitig eine gute Ausbeute beibehält.
Als Ergebnis verschiedener Untersuchungen zur Lösung der obigen Probleme gelang den gegenwärtigen Erfindern die vorliegende Erfindung aufgrund der Entdeckung, daß zwischen den hydrodynamischen Parametern, wie z.B. der Gas- Strömungsgeschwindigkeit im Erzeugungsofen, der Verweilzeit usw., und der Kompressions-DBP-Absorption/DBP-Absorption, der häufigsten Aggregatgröße und der Rußausbeute, die unter den Qualitätskenndaten von Ruß besonders wichtig sind, die folgende Beziehung besteht:
Kompressions-DBP-Absorption/DBP-Absorption α 1/V
Häufigste Aggregatgröße α 1/Vc, t
Rußausbeute α η, t
Wobei V, Vc, t und η wie folgt definiert sind:
V: Durchschnittliche Gas-Strömungsgeschwindigkeit im Ofen an der Zufuhrstelle für das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial.
Vc: Durchschnittliche Gas-Strömungsgeschwindigkeit im Ofen im Bereich mit dem kleinsten Durchmesser im Ofen (d.h. dem Bereich, der gewöhnlich als Hals bezeichnet wird).
η: Wirkungsgrad der Mischung des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials mit dem Hochtemperatur-Verbrennungsgas.
t: Gas-Verweilzeit im Ofen zwischen der Zufuhrstelle für das Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial an der am weitesten stromaufwärts gelegenen Position und dem Ausgang in der zweiten Reaktionszone (vorausgesetzt, daß die Verweilzeit t mindestens 1 msec beträgt).
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Rußerzeugung mittels eines waagerechten Rußerzeugungsofens bereit, umfassend eine erste Reaktionszone, in der eine Mischung aus einem sauerstoffhaltigen Gas und einem Brennstoff verbrannt wird, um einen Hochtemperatur-Gasstrom zu bilden, eine zweite Reaktionszone, in der ein Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial dem in der ersten Reaktionszone gebildeten Hochtemperatur-Gasstrom zugeführt und mit diesem umgesetzt wird, und eine dritte Reaktionszone, in die Abschreckwasser zum Gasgemisch aus der zweiten Reaktionszone gesprüht wird, um die Reaktion zu beenden, wobei die zweite Reaktionszone so konstruiert ist, daß sie eine zylindrische Hohlstruktur mit mindestens zwei zylindrischen Abschnitten mit verschiedenen Innendurchmessern aufweist, welche miteinander verbunden sind, und das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial so zur Zufuhr aufgeteilt ist, daß es mindestens an zwei Stellen zugeführt wird, einschließlich eines stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitts, dem das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial zuerst zugeführt wird, und eines stromabwärts davon gelegenen zylindrischen Abschnitts, und so, daß die Strömungsgeschwindigkeiten der Gase, die durch die jeweiligen zylindrischen Abschnitte hindurchströmen, dadurch in einem Bereich von 100 bis 500 m/sec in bezug aufeinander verschieden gemacht werden. In der vorliegenden Beschreibung bedeutet der "stromaufwärts gelegene zylindrische Abschnitt, dem das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial zuerst zugeführt wird" einen stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt, in dem das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial zuerst dem Gasgemisch-Strom, der im Rußerzeugungsofen strömt, zugeführt wird.
In den beigefügten Zeichnungen ist:
Figur 1 eine schematische vertikale Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des Rußerzeugungsofens zeigt, der zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Figur 2 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie A-A der Figur 1;
Figur 3 eine schematische vertikale Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des herkömmlichen Rußerzeugungsofens zeigt.
Nun wird die vorliegende Erfindung in Einzelheit mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
In der vorliegenden Erfindung ist die erste Reaktionszone gewöhnlich so konstruiert, daß sie eine zylindrische Hohlstruktur mit einem gleichförmigen Durchmesser oder eine zylindrische Hohlstruktur aufweist, deren stromabwärts gelegener Abschnitt bis zu einem gewissen Grad konisch zusammenläuft und dessen Innendurchmesser gewöhnlich geringfügig größer oder gleich dem Innendurchmesser des größten zylindrischen Abschnitts in der zweiten Reaktionszone ist. Die Sauerstoffkonzentration im Verbrennungsgas in der ersten Reaktionszone beträgt gewöhnlich 3 bis 10 Vol.-%, und die Temperatur des Verbrennungsgases beträgt gewöhnlich 1000 bis 1900ºC, vorzugsweise 1500 bis 1800ºC.
In der vorliegenden Erfindung ist die zweite Reaktionszone so konstruiert, daß sie eine zylindrische Hohlstruktur mit mindestens zwei miteinander verbundenen zylindrischen Abschnitten mit verschiedenen Innerndurchmessern aufweist, wodurch die durchschnittliche Gas-Strömungsgeschwindigkeit V im Ofen an der Zufuhrstelle für das Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial, die Gas-Strömungsgeschwindigkeit Vc im Hals und die Gas-Verweilzeit t im Ofen zwischen der Zufuhrstelle für das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial an der am weitesten stromaufwärts gelegenen Position und dem Ausgang in der zweiten Reaktionszone je nach der gewünschten Qualität des zu erzeugenden Rußes leicht gesteuert werden können, indem die Durchmesser und Längen der jeweiligen zylindrischen Abschnitte, die Anzahl der zylindrischen Abschnitte, die Stellen, an denen das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial zugeführt wird, und die Art und Weise, in der das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial in aufgeteilter Weise zugeführt wird, geeignet eingestellt werden. Die Anzahl der miteinander verbundenen zylindrischen Abschnitte mit verschiedenen Innendurchmessern beträgt mindestens zwei, gewöhnlich zwei oder drei. Die Innendurchmesser der jeweiligen zylindrischen Abschnitte nehmen gewöhnlich allmählich in Stromabwärtsrichtung ab.
Das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial wird zu 10 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 80 Gew.-%, dem stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt zugeführt, in dem das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial zuerst eingespeist wird, und der Rest wird einem oder gegebenenfalls mehreren zylindrischen Abschnitten zugeführt, die stromabwärts davon gelegen sind. Die Stellen, an denen das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial zugeführt wird, und die Zufuhrmengen werden je nach den gewünschten Eigenschaften des Rußes gesteuert. Das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial kann an mehreren Stellen stromaufwärts und stromabwärts, auch innerhalb desselben zylindrischen Abschnitts, in aufgeteilter Weise zugeführt werden. Die Zufuhr des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials zu den jeweiligen zylindrischen Abschnitten wird dadurch bewerkstelligt, daß die Düsen zur Zufuhr des Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterials, die am Umfang der zylindrischen Abschnitte vorgesehen sind, geeignet ausgewählt werden. Die Anzahl der vorgesehenen Düsen beträgt insgesamt gewöhnlich 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 4. Sie sind vorzugsweise längs des Gasstroms gleich beabstandet. Die Abstände zwischen den jeweiligen Düsen betragen vorzugsweise 2 bis 4 msec, ausgedrückt als Verweilzeit des Gasstroms.
Wie oben beschrieben, wird das Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial an mindestens zwei Stellen in aufgeteilter Weise zugeführt, einschließlich des stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitts und eines zylindrischen Abschnitts, der stromabwärts dazu gelegen ist. Die Gas- Strömungsgeschwindigkeit im stromaufwärts gelegenen Abschnitt, dem das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial zuerst zugeführt wird, liegt gewöhnlich in einem Bereich von 100 bis 200 m/sec. Das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial wird vorzugsweise an einer solchen Stelle zugeführt, daß die Verweilzeit im zylindrischen Abschnitt bei mindestens 2 msec gehalten werden kann, so daß das zugeführte Kohlenwassestoff-Einsatzmaterial so schnell wie möglich über den ganzen Querschnitt des Ofens verteilt werden kann. In der vorliegenden Erfindung wird das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial zur Zufuhr mindestens auf zwei stromaufwärts und stromabwärts gelegene Stellen aufgeteilt, die sich in der Strömungsgeschwindigkeit unterscheiden, wodurch die Verweilzeit des Kohlenwassestoff- Einsatzmaterials in der zweiten Reaktionszone geändert und eingestellt werden kann und die Kompressions-DBP- Absorption/DBP-Absorption, die Aggregatgröße usw. des resultierenden Rußes leicht gesteuert werden können, indem die Stellen der aufgeteilten Zufuhr und die Zufuhrverhältnisse geändert und eingestellt werden.
In der vorliegenden Erfindung werden die Strömungsgeschwindigkeiten der Gase, die durch die jeweiligen zylindrischen Abschnitte in der zweiten Reaktionszone strömen, so gesteuert, daß sie in einem Bereich von 100 bis 500 m/sec, vorzugsweise 150 bis 400 m/sec, liegen. Im allgemeinen neigt, wenn die Strömungsgeschwindigkeiten der Gase, die durch die jeweiligen zylindrischen Abschnitte strömen, zu groß sind, die Verteilung des in den Gasstrom eingesprühten Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterials dazu, ungenügend zu sein, wodurch die Ausbeute des resultierenden Rußes dazu neigt, gering zu sein. Andererseits neigt, wenn die Gasgeschwindigkeiten zu gering sind, die Verteilung des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials im Gasstrom dazu, ungleichförmig zu sein, wodurch es schwierig wird, den Vorgang unter stabilisierten Bedingungen durchzuführen.
Die Gas-Strömungsgeschwindigkeiten in den jeweiligen zylindrischen Abschnitten werden in Einzelheit beschrieben. Die Gas-Strömungsgeschwindigkeit im stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt, dem das Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial zuerst zugeführt wird, beträgt gewöhnlich 100 bis 500 m/sec, vorzugsweise 100 bis 200 m/sec. Die Strömungsgeschwindigkeit wird gewöhnlich so eingestellt, daß sie in einem stromabwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt groß ist. Das heißt, die Gas-Strömungsgeschwindigkeit im zweiten zylindrischen Abschnitt, der an den stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt angrenzt, beträgt gewöhnlich das 1,2- bis 5fache, vorzugsweise 1,5- bis 3fache, der Gas- Strömungsgeschwindigkeit im genannten stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt. Weiter ist die Gas- Strömungsgeschwindigkeit in einem weiter stromabwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt (falls vorgesehen) so eingestellt, daß sie größer ist als die Gas-Strömungsgeschwindigkeit im zweiten zylindrischen Abschnitt. Die Kompressions-DBP-Absorption/DBP- Absorption des resultierenden Rußes kann ebenfalls durch Steuerung der Strömungsgeschwindigkeiten der Gase eingestellt werden, die durch die jeweiligen zylindrischen Abschnitte strömen.
Die Verweilzeit des Gasstroms im stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt, dem das Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial zuerst zugeführt wird, beträgt gewöhnlich mindestens 2 msec, vorzugsweise 4 bis 6 msec. Dagegen beträgt die Verweilzeit des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials im stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt gewöhnlich mindestens 2 msec, vorzugsweise 2 bis 4 msec. Weiter beträgt die Verweilzeit des Gases, das in den zweiten zylindrischen Abschnitt eintritt, gewöhnlich mindestens 2 msec, vorzugsweise 2 bis 10 msec. Der am weitesten stromabwärts gelegene zylindrische Abschnitt weist gewöhnlich den kleinsten Innendurchmesser auf und wird gewöhnlich Hals genannt.
In der vorliegenden Erfindung werden die Strömungsgeschwindigkeiten der Gase, die durch die jeweiligen zylindrischen Abschnitte in der zweiten Reaktionszone strömen, in einem Bereich von 100 bis 500 m/sec, vorzugsweise 150 bis 400 m/sec, gesteuert, insbesondere wird die geringe Geschwindigkeit des Gases, das durch das untere Ende des stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitts strömt, dem das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial zuerst zugeführt wird, in einem Bereich von 100 bis 200 m/sec gesteuert, und die Verweilzeit des dem stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt zuerst zugeführten Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials im stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt wird vorzugsweise so gehalten, daß sie mindestens 2 msec beträgt, wodurch das Hochtemperatur-Verbrennungsgas und das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial wirksam gemischt werden können und sich ein Teil des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials und Sauerstoff miteinander umsetzen, so daß wirksam Ruß gebildet wird, während der Kohlenstoffverbrauch minimiert wird.
Das heißt, die Reaktionen zwischen dem Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial und Sauerstoff, der im Hochtemperatur- Verbrennungsgas enthalten ist, schließen Reaktionen, die Kohlenstoff verbrauchen und durch die Formel C + 1/2 O&sub2; T CO und die Formel C + O&sub2; T CO&sub2; dargestellt werden, und eine Reaktion ein, die keinen Kohlenstoff verbraucht und durch die Formel H&sub2; + 1/2 O&sub2; T H&sub2;O dargestellt wird. Wenn die Reaktion unter den oben erwähnten Betriebsbedingungen durchgeführt wird, um den Wirkungsgrad der Mischung des Hochtemperatur- Verbrennungsgases und des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials zu verbessern, ist es möglich, die Umsetzungen, welche Kohlenstoff verbrauchen, zu minimieren und effizient Wärmeenergie, die zur Bildung von Ruß benötigt wird, hauptsächlich durch die Reaktion zu erzeugen, welche im wesentlichen keinen Kohlenstoff verbraucht. Deshalb kann die Bildung von Ruß wirksam durchgeführt werden, selbst wenn ein Kohlenwasserstoff kontinuierlich an der stromabwärts gelegenen Stelle zugeführt wird, wodurch ein weiter Bereich der Qualitätssteuerung von Ruß möglich ist.
Nun ist die dritte Reaktionszone in der vorliegenden Erfindung eine Zone, in der ein Hochtemperatur-Gasgemisch, das gebildeten Ruß enthält, der aus dem zylindrischen Endabschnitt der zweiten Reaktionszone (d.h. dem zylindrischen Abschnitt, der gewöhnlich Hals genannt wird) herausströmt, aufgenommen wird und durch Besprühen mit Abschreckwasser abgekühlt wird, um die Reaktion zu beenden. Die Gas-Strömungsgeschwindigkeit in dieser Zone ist gewöhnlich größer oder gleich der Gas-Strömungsgeschwindigkeit im zylindrischen Endabschnitt der zweiten Reaktionszone. Die Temperatur des Gasgemisches, das in dieser dritten Reaktionszone abgekühlt wird, beträgt gewöhnlich 500 bis 1400ºC, vorzugsweise 800 bis 1000ºC.
Als Brennstoff zur Erzeugung des Hochtemperatur- Verbrennungsgases in der vorliegenden Erfindung kann geeigneterweise ein gasartiger Brennstoff, wie z.B. Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan, Erdgas, Kohlengas oder Petroleumgas; ein flussiger Brennstoff, der von Petroleum abstammt, wie z.B. Kerosin, Benzin oder Schweröl; oder ein Brennstoff, der von Kohle abstammt, wie z.B. Kreosotöl, Naphthalinöl oder Carbonsäureöl, verwendet werden.
Als Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial in der vorliegenden Erfindung kann geeigneterweise ein aromatischer Kohlenwasserstoff, wie z.B. Benzol, Toluol, Xylol, Naphthalin oder Anthracen; ein aus Kohle abstammender Kohlenwasserstoff, wie z.B. Kreosotöl oder Carbonsäureöl; ein von Petroleum abstammendes Schweröl, wie z.B. Ethylenschweröl oder FCC-Öl; ein ungesättigter Kohlenwasserstoff vom Acetylentyp; und ein Kohlenwasserstoff vom Ethylentyp; oder ein aliphatischer Kohlenwasserstoff, wie z.B. Pentan oder Hexan, verwendet werden.
Nun wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen in Einzelheit beschrieben. Die Figur 1 ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des Rußerzeugungsofens zeigt, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird; die Figur 2 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie A-A der Figur 1; und die Figur 3 ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des herkömmlichen Rußerzeugungsofens zeigt.
In der Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 den Grundkörper des Erzeugungsofens, und ein sauerstoffhaltiges Gas und ein Brennstoff, die aus einem Einlaß 8 für sauerstoffhaltiges Gas und Brennstoffdüsen 9 zugeführt werden, werden in der ersten Reaktionszone 3 verbrannt, wodurch ein Hochtemperatur- Verbrennungsgasstrom gebildet wird. Der Hochtemperatur- Verbrennungsgasstrom, der demgemäß in der ersten Reaktionszone gebildet worden ist, strömt dann in eine zweite Reaktionszone 4, die stromabwärts dazu gelegen ist.
Die zweite Reaktionszone 4 ist aus drei zylindrischen Abschnitten 4a, 4b und 4c aufgebaut, die voneinander verschiedene Innendurchmesser aufweisen, und diese zylindrischen Abschnitte sind so angeordnet, daß die Innendurchmesser allmählich in Stromabwärtsrichtung abnehmen. Die zylindrischen Abschnitte 4a bis 4c weisen derartige Durchmesser auf, daß Gas-Strömungsgeschwindigkeiten im Ofen in einem Bereich von 100 bis 500 m/sec, vorzugsweise 150 bis 400 m/sec, vorliegen, und die zylindrischen Abschnitte 4a und 4b weisen in Axialrichtung eine derartige Länge auf, daß die Strömungsgeschwindigkeiten der darin strömenden Gase zu Verweilzeiten von mindestens 2 msec, vorzugsweise mindestens 5 msec, führen.
In der zweiten Reaktionszone 4 sind in mehreren Stufen Düsen 6a bis 6i für das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial vorgesehen, und jede Düsenstufe ist aus einem Düsenpaar auf der rechten und der linken Seite aufgebaut, wie in Figur 2 gezeigt. Die jeweiligen Düsen 6a bis 6i sind so angeordnet, daß jede Düse in der Lage ist, das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial in einer Richtung auszustoßen, die die Ofenachse kreuzt. Ein Teil des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials wird zuerst aus Düsen zugeführt, die in dem stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt 4a oder 4b vorgesehen sind, und der Rest des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials wird aus Düsen zugeführt, die in den zylindrischen Abschnitten 4b und/oder 4c vorgesehen sind, die stromabwärts dazu gelegen sind. Die Grenze zwischen der ersten Reaktionszone 3 und der zweiten Reaktionszone 4 in dem in Figur 1 gezeigten Erzeugungsofen ist keine Grenze im stengen Sinn. Das heißt, diese Grenze verlagert sich abhängig von der tatsächlichen Betriebsart dieses Erzeugungsofens. Mit anderen Worten bildet der stromaufwärts zu den Düsen gelegene Bereich, aus denen das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial zuerst in diesen Erzeugungsofen eingespeist wird, die erste Reaktionszone 3, und der stromabwärts zu den Düsen gelegene Bereich bildet die zweite Reaktionszone 4.
Wenn das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial dem am weitesten stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt 4a zugeführt wird, ist es empfehlenswert, für die Düsen derartige Stellen zu wählen, daß die Verweilzeit des zugeführten Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials im zylindrischen Abschnitt 4a mindestens 2 msec beträgt. Das Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial kann in aufgeteilter Weise an zwei oder mehr Stellen, einschließlich des stromaufwärts und des stromabwärts gelegenen Bereichs innerhalb des zylindrischen Abschnitts 4a, zugeführt werden. Ebenso ist es, wenn das Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial zuerst in den anschließenden zylindrischen Abschnitt 4b eingespeist wird, empfehlenswert, die Lagen der Düsen an derartigen Stellen zu wählen, daß die Verweilzeit im zylindrischen Abschnitt 4b mindestens 2 msec beträgt. Weiter kann das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial in aufgeteilter Weise an zwei oder mehr Stellen zugeführt werden, einschließlich des stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Bereichs innerhalb des zylindrischen Abschnitts 4b.
Als Düsen zur Zufuhr des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials in den zylindrischen Abschnitten 4b und/oder 4c, bei denen es sich um die stromabwärts gelegenen zylindrischen Abschnitte handelt, wählt man dann bevorzugt Düsen, die zu den Düsen, aus denen der Kohlenwasserstoff in den zylindrischen Abschnitten 4a oder 4b zuerst eingespeist wird, einen Abstand aufweisen, der einem Unterschied der Gasverweilzeit in einem Bereich von 1 bis 5 msec, vorzugsweise 2 bis 4 msec, entspricht. Folglich ist es durch Einspeisung des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials in aufgeteilter Weise aus mindestens zwei Stellen, die sich in der Lage relativ zum Gasstrom unterscheiden, möglich, das Strukturgleichgewicht wirksam zu steuern, ohne einen Einfluß auf die Aggregatgröße des resultierenden Rußes auszuüben. Die aufgeteilte Zufuhr des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials wird gewöhnlich mindestens in 2 Stufen bewerkstelligt, vorzugsweise in 2 bis 5 Stufen.
Die Sprühwinkel der Düsen, aus denen das Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial dem zylindrischen Abschnitt 4 zugeführt wird, sind im Fall der Zufuhrdüsen im am weitesten stromaufwärts gelegenen Abschnitt so groß wie möglich, gewöhnlich mindestens 30º, vorzugsweise mindestens 60º.
Das Reaktionsprodukt, das so erhalten wird, indem man das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial in der zweiten Reaktionszone 4 in den Hochtemperatur-Verbrennungsgasstrom einspeist, um die rußbildende Reaktion durchzuführen, wird dann über den zylindrischen Abschnitt 4c, der den kleinsten Innendurchmesser aufweist, in die dritte Reaktionszone 5 eingeleitet und mit Wasser abgeschreckt, das zur Beendigung der Reaktion aus den Wassersprühdüsen 7a und/oder 7b gesprüht wird, um die Reaktion zu beenden, worauf es in eine Sammelvorrichtung eingeleitet wird, wie z.B. einen Zyklon oder ein Beutelfilter, nicht gezeigt, wodurch der Ruß gesammelt und gewonnen wird.
Der Rußerzeugungsofen, der in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Beispiel für den Erzeugungsofen, der für die vorliegende Erfindung nützlich ist, und dieser Erzeugungsofen kann zu verschiedenen Ausführungsformen abgewandelt werden. Insbesondere können die Anzahl der zylindrischen Abschnitte in der zweiten Reaktionszone, die Durchmesser der jeweiligen zylindrischen Abschnitte, die Anzahl der Düsen zur Zufuhr des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials usw. geeignet abgewandelt werden, je nach den gewünschten Eigenschaften des herzustellenden Rußes.
Die Figur 3 zeigt eine schematische vertikale Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des herkömmlichen Rußerzeugungsofens zeigt, und dieser Erzeugungsofen wurde in den folgenden Vergleichsbeispielen für die Rußerzeugung verwendet.
Nun wird die vorliegende Erfindung in weiterer Einzelheit mit Bezug auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Jedoch versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung keineswegs durch derartige spezielle Beispiele beschränkt ist. Die physikalischen Eigenschaften der in diesen Beispielen offenbarten Ruße wurden durch die folgenden Untersuchungsverfahren gemessen.

(1) Iod-Adsorption

Gemessen gemäß JIS K6221-1982.

(2) DBP-Absoption

Gemessen gemäß JIS K6221-1982.

(3) Kompressions-DBP-Absoption

25 g einer Testprobe wurden in einen Zylinder gegeben, ein Kolben wurde eingeführt, und mittels einer hydraulischen Presse wurde 5 Sekunden ein Druck von 24000 psi (1687 kg/cm²) ausgeübt. Nach dem Pressen wurde die Testprobe herausgenommen und in ein Sieb von 1000 µm überführt, und der Kohlenstoffblock wurde aufgelöst und gesiebt. Dieser Vorgang wurde viermal wiederholt, und die DBP-Absorption der so behandelten Testprobe wurde gemäß JIS K6221-1982 gemessen und als Kompressions-DBP- Absorption verwendet.

(4) Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung

Eine Rußprobe wurde in Chloroform gegeben und 20 Minuten durch Bestrahlung mit Ultraschallwellen von 200 kHz dispergiert. Dann wurde die dispergierte Probe auf einem Trägerfilm fixiert. Die fixierte Probe wurde mittels eines Elektronenmikroskops betrachtet, und die Teilchengröße wurde durch das arithmetische Mittel und die Standardabweichung berechnet und in Å ausgedrückt.

(5) Aggregatgröße und Aggregatgrößenverteilung

5 mg Ruß wurden zu einer 20%igen wäßrigen Ethanollösung, die eine geringe Menge Dispergiermittel enthielt, gegeben und vollständig durch Ultraschallbehandlung dispergiert. Eine Drehscheibe, in die 10 ml Wirbelflüssigkeit (Wasser) eingespritzt worden waren, wurde auf 8000 U/min eingestellt, und es wurden 0,5 ml der obigen Dispersion eingespritzt. Die mittels photoelektrischer Photometrie nachgewiesene Trübung wurde in Abhängigkeit von der Zeit in einem Histogramm aufgezeichnet. Die häufigste Teilchengröße der Frequenzverteilungskurve, die auf diese Weise erhalten wurde, wurde als Aggregatgröße (Dmod) in Å dargestellt, und die Halbwertsbreite der Frequenzverteilungskurve wurde als Aggregatverteilung (D1/2) in mµm dargestellt.

BEISPIEL 1

In diesem Beispiel 1 wurde die Rußerzeugung mittels des Rußerzeugungsofens durchgeführt, der in den Figuren 1 und 2 der begleitenden Zeichnungen gezeigt ist. Die Abmessungen der Hauptbereiche des Rußerzeugungsofens waren wie folgt:

Erste Reaktionszone 3

Länge: 1500 mm
Maximaler Innendurchmesser: 1400 mm

Zweite Reaktionszone 4

Länge: 2000 mm
Anzahl der zylindrischen Abschnitte mit verschiedenen Innendurchmessern: 3
Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 4a: 250 mm
Länge des zylindrischen Abschnitts 4a: 500 mm
Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 4b: 200 mm
Länge des zylindrischen Abschnitts 4b: 1000 mm
Auf der stromaufwärts gelegenen Seite verwendete Düsen für das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial: 6f, 6f
Länge des zylindrischen Abschnitts 4c: 500 mm
Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 4c: 150 mm
Auf der stromabwärts gelegenen Seite verwendete Düsen für das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial: 6i, 6i

Dritte Reaktionszone 5

Innendurchmesser: 400 mm
Verwendete Wassersprühvorrichtung: 7a
Das heißt, unter Verwendung des obigen Rußerzeugungsofens und des folgenden Brennstoffs und Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterials wurde unter den in der Tabelle 1 angeführten Erzeugungsbedingungen Ruß hergestellt.

Brennstoff:

Art des Brennstoffs: Schweröl
Spezifische Dichte (150ºC): 0,99
Kohlenstoffgehalt (Gew.-%): 85,5
Wasserstoffgehalt (Gew.-%): 10,3

Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial:

Art des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials: Kreosotöl
Spezifische Dichte (150ºC): 1,10
Kohlenstoffgehalt (Gew.-%): 90,5
Wasserstoffgehalt (Gew.-%): 6,3
Die physikalischen Eigenschaften und die Rußausbeute, die auf diese Weise erhalten wurden, waren wie in der Tabelle 3 angegeben.

BEISPIEL 2

Auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 wurde Ruß hergestellt, außer daß die Menge des an der stromaufwärts gelegenen Stelle zugeführten Einsatzmaterials im Vergleich zum Beispiel 1 verringert und stattdessen die Menge des stromabwärts zugeführten Einsatzmaterials erhöht war, wie in der Tabelle 1 gezeigt.
Die Absicht bei der Erhöhung der Menge des Einsatzmaterials, das an der stromabwärts gelegenen Stelle zugeführt wird, in diesem Beispiel besteht darin, eine große Menge des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials an einer Stelle einzuspeisen, wo die Gas-Strömungsgeschwindigkeit im Ofen groß ist, so daß die Kompressions-DBP-Absorption/DBP-Absorption verringert wird. Dieses Beispiel ist ein Beispiel, in dem der Unterschied der Verweilzeit zwischen dem Einsatzmaterial, das an der stromaufwärts gelegenen Stelle zugeführt wird, und dem Einsatzmaterial, das an der stromabwärts gelegenen Stelle zugeführt wird, in der zweiten Reaktionszone so gesteuert wird, daß sie nicht mehr als 4 msec beträgt, so daß Dmod der Aggregatgröße nicht geändert wird (der wirkliche Unterschied der Verweilzeit des obigen Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials betrug 3,6 msec). Wie aus der Tabelle 3 ersichtlich ist, war es möglich, die Kompressions-DBP-Absorption/DBP-Absorption trotz der Tatsache zu verringern, daß Dmod im wesentlichen gleich war, verglichen mit dem Ruß, der im Beispiel 1 erhalten wurde.

BEISPIEL 3

Wie in der Tabelle 1 gezeigt, waren die Zufuhrdüsen für das Einsatzmaterial an der stromaufwärts gelegenen Stelle im Vergleich zum Fall des Beispiels 2, nach stromaufwärts verlegt. Demgemäß war die Verweilzeit des an der stromaufwärts gelegenen Stelle zugeführten Einsatzmaterials in der zweiten Reaktionszone erhöht. In diesem Fall wurde der Unterschied der Verweilzeit zwischen dem stromaufwärts und stromabwärts zugeführten Einsatzmaterialien in der zweiten Reaktionszone groß, wodurch es möglich war, Ruß zu erzeugen, der trotz der Tatsache, daß die Kompressions-DBP-Absorption/DBP-Absorption im wesentlichen die gleiche war, im Vergleich zum Fall des Beispiels 2 ein bemerkenswert großes Dmod aufwies, wie in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 1 Beispiele Beispiel Erzeugungsbedingungen für Ruß Durchsatz von Luft (Nm³/Std.) Vorwärmtemperatur von Luft (ºC) Durchsatz von Brennstoff (kg/Std.) Gastemperatur am Ausgang der 1. Reaktionszone (ºC) Einsatzmaterial-Zufuhrdüsen (Entfernung vom Ausgang der 2. Reaktionszone, mm) Menge des an der stromaufwärts gelegenen Stelle eingespeisten Einsatzmaterials (kg/Std.) Einsatzmaterial-Zufuhrdüsen an der stromabwärts gelegenen Stelle (Entfernung vom Ausgang der 2. Reaktionszone, mm) Menge des an der stromabwärts gelegenen Stelle eingespeisten Einsatzmaterials (kg/Std.) Menge des an der stromabwärts gelegenen Stelle eingespeisten Einsatzmaterials/Gesamtmenge des eingespeisten Einsatzmaterials x 100 (%) Gas-Strömungsgeschwindigkeit im Ofen an der Einsatzmaterial-Zufuhrstelle an der stromabwärts gelegenen Stelle (m/sec) Gas-Strömungsgeschwindigkeit im Ofen an der Einsatzmaterial-Zufuhrstelle an der stromaufwärts gelegenen Stelle (m/sec) Gas-Strömungsgeschwindigkeit am Ausgang der 2. Reaktionszone (m/sec) Verweilzeit des Einsatzmaterials an der stromabwärts gelegenen Stelle in der 2. Reaktionszone (msec) Verweilzeit des Einsatzmaterials an der stromaufwärts gelegenen Stelle in der 2. Reaktionszone (msec) Verweilzeit des Einsatzmaterials an der stromaufwärts gelegenen Stelle im zylindrischen Abschnitt 4b (msec)

VERGLEICHSBEISPIELE 1 UND 2

In diesen Vergleichsbeispielen wurden die Ruße mittels des in Figur 3 gezeigten herkömmlichen Rußerzeugungsofens bei den in Tabelle 2 angeführten Erzeugungsbedingungen hergestellt. Die Abmessungen der Hauptbereiche des Rußerzeugungsofens waren wie folgt:

Erste Reaktionszone 10

Länge: 1200 mm
Maximaler Innendurchmesser: 1400 mm

Zweite Reaktionszone 11

Länge: 2800 mm
Maximaler Innendurchmesser: 1400 mm
Minimaler Innendurchmesser: 170 mm

Dritte Reaktionszone 12

Innendurchmesser: 400 mm
Verwendete Wassersprühvorrichtung 14: 1 Sprühvorrichtung
Im Vergleichsbeispiel 1 wurde das Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial aus den Düsen 13c zugeführt, und im Vergleichsbeispiel 2 wurde das Einsatzmaterial aus den Düsen 13a zugeführt. Die physikalischen Eigenschaften der dadurch erhaltenen Ruße waren wie in der Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 2 Beispiele Vergleichsbeispiel Erzeugungsbedingungen für Ruß Durchsatz von Luft (Nm³/Std.) Vorwärmtemperatur von Luft (ºC) Durchsatz von Brennstoff (kg/Std.) Gastemperatur am Ausgang der 1. Reaktionszone (ºC) Einsatzmaterial-Zufuhrdüsen (Entfernung vom Ausgang der 2. Reaktionszone, mm) Menge des Einsatzmaterials (kg/Std.) Gas-Strömungsgeschwindigkeit im Ofen an der Einsatzmaterial-Zufuhrstelle (m/sec) Gas-Strömungsgeschwindigkeit im Ofen am Ausgang der 2. Reaktionszone (m/sec) Verweilzeit des Einsatzmaterials in der 2. Reaktionszone (msec)
Die physikalischen Eigenschaften und die Ausbeuten der Ruße, die in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen erhalten wurden, sind in der Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3 Beispiele Beispiel Vergleichsbeispiel Physikalische Eigenschaften und Rußausbeute Kompressions-DBP-Absorption (ml/100 g) DBP-Absorption (ml/100 g) Kompressions-DBP-Absorption/DBP-Absorption Aggregatgröße (Dmod) (mµ) Iod-Adsorption (mg/g) Aggregratgrößenverteilung (D1/2) (mµ) Rußausbeute (%)
Aus dem Vergleich zwischen den Vergleichsbeispielen 1 und 2 in den Tabellen 2 und 3 ist ersichtlich, daß die Verweilzeit des Einsatzmaterials im Ofen und die Gas-Strömungsgeschwindigkeit im Ofen dazu neigen, sich gleichzeitig zu ändern, selbst wenn man die Zufuhrstellen für das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial in der herkömmlichen zweiten Reaktionszone mit konischer Form ändert, wodurch sowohl die Kompressions-DBP-Absorption/DBP- Absorption als auch die Aggregatgröße dazu neigen, sich zu ändern, und es unmöglich wird, sie unabhängig voneinander zu steuern.
Dagegen ist aus dem Vergleich der Beispiele 1 bis 3 in den Tabellen 1 und 3 ersichtlich, daß die Kompressions-DBP- Absorption/DBP-Absorption und die Aggregatgröße in der vorliegenden Erfindung dadurch unabhängig voneinander gesteuert werden können, daß die Positionen der Düsen zur Zufuhr des Einsatzmaterials auf der stromaufwärts gelegenen Stelle und die Anteile des Einsatzmaterials, die an der stromaufwärts gelegenen Stelle und der stromabwärts gelegenen Stelle eingespeist werden, geändert werden.
Weiter ist die Form der Reaktionszone in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 konisch, wodurch bei der gleichen Geschwindigkeit eine Verweilzeit von mindestens 2 msec nicht beibehalten werden kann und die Rußausbeute gering wird. Dagegen besteht die Reaktionszone in den Beispielen aus mindestens zwei miteinander verbundenen Hohlzylinderabschnitten mit verschiedenen Innendurchmessern, wodurch es leicht möglich wird, bei der gleichen Strömungsgeschwindigkeit eine Verweilzeit von mindestens 2 msec beizubehalten, und es möglich wird, mit guter Ausbeute Ruß herzustellen, der eine kleine Aggregatgröße aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die physikalischen Eigenschaften des resultierenden Rußes in weiten Bereichen zu steuern, insbesondere die gewünschten Werte für die Kompressions-DBP-Absorption/DBP-Absorption und die Aggregatgröße, wodurch Ruße mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften, die für irgendwelche speziellen Zwecke geeignet sind, mit guten Ausbeuten hergestellt werden können.

Claims

1. Verfahren zur Rußerzeugung mittels eines horizontalen Rußerzeugungsofens (1), umfassend eine erste Reaktionszone (3), in der eine Mischung aus einem sauerstoffhaltigen Gas und einem Brennstoff verbrannt wird, um einen Hochtemperatur-Gasstrom zu bilden, eine zweite Reaktionszone (4), in der ein Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial dem in der ersten Reaktionszone (3) gebildeten Hochtemperatur-Gasstrom zugeführt und mit diesem umgesetzt wird, und eine dritte Reaktionszone (5), in der Abschreckwasser zu dem Gasgemisch aus der zweiten Reaktionszone (4) gesprüht wird, um die Reaktion zu beenden, wobei die zweite Reaktionszone (4) so konstruiert ist, daß sie eine zylindrische Hohlstruktur mit mindestens zwei zylindrischen Abschnitten (4a,4b,4c) mit verschiedenen Innendurchmessern aufweist, welche miteinander verbunden sind, und das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial zur Zufuhr so aufgeteilt ist, daß es an mindestens zwei Stellen (6a bis 6i) zugeführt wird, einschließlich eines stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitts (z.B. 4a), dem das Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial zuerst zugeführt wird, und eines stromabwärts davon gelegenen zylindrischen Abschnitts (z.B. 4b), und so, daß die Strömungsgeschwindigkeiten von Gasen, die durch die jeweiligen zylindrischen Abschnitte hindurchtreten, dadurch in einem Bereich von 100 bis 500 m/sec in bezug auf einander verschieden gemacht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Gas- Strömungsgeschwindigkeit in dem stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt (4a), dem das Kohlenwasserstoff- Einsatzmaterial zuerst zugeführt wird, 100 bis 200 m/sec beträgt, und die Verweilzeit von Gas in diesem zylindrischen Abschnitt (4a) mindestens 2 msec beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, in dem die erste Reaktionszone (3) so konstruiert ist, daß sie eine zylindrische Struktur mit einem Innendurchmesser aufweist, der größer oder gleich dem Innendurchmesser des größten zylindrischen Abschnitts (4a) der zweiten Reaktionszone (4) ist, und daß der Hochtemperatur- Gasstrom in der ersten Reaktionszone (3) einen Sauerstoffgehalt von 3 bis 10 Vol.-% und eine Temperatur von 1000 bis 1900ºC aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Innendurchmesser der zylindrischen Abschnitte, die zur Bildung der zweiten Reaktionszone (4) verbunden sind, von stromaufwärts in Richtung stromabwärts allmählich kleiner werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, in dem 10 bis 90 Gew.-% des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials dem stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt (4a) zugeführt werden und der Rest des Kohlenwasserstoffs einem oder mehreren stromabwärts davon gelegen zylindrischen Abschnitten (4b,4c) zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Strömungsgeschwindigkeiten von Gasen, die durch die jeweiligen zylindrischen Abschnitte (4a bis 4c) in der zweiten Reaktionszone (4) hindurchtreten, innerhalb eines Bereichs von 100 bis 500 m/sec gesteuert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, in dem die Strömungsgeschwindigkeiten von Gasen von dem stromaufwärts gelegenen zylindrischen Abschnitt (4a) in Richtung stromabwärts davon allmählich zunehmen.

8. Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Verweilzeit des Gases in dem zweiten zylindrischen Abschnitt (4b) 2 bis 10 msec beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Strömungsgeschwindigkeit von Gas in der dritten Reaktionszone (5) größer oder gleich der Strömungsgeschwindigkeit von Gas in dem letzten zylindrischen Abschnitt (4c) in der zweiten Reaktionszone (4) ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, in dem das Gasgemisch in der dritten Reaktionszone (5) auf eine Temperatur von 500 bis 1400ºC abgeschreckt wird.