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Abscheiden von Ruß aus Gasen Es ist bekannt, Ruß oder ähnliche feindisperse,
feste Körper aus Gasen in Zyklonen oder Schlammwas.chern oder Schlauchfiltern oder
Elektrofiltern abzuscheiden. Da im allgemeinen die Rußerzeugung durch partielle
Verbrennung oder Spalten von Kohlenwasserstoffen oder ähnlichen Produkten erfolgt,
fällt das rußhaltige Gasgemisch bei hoher Temperatur an. Das Gasgemisch muß vor
dem Abscheiden des Rußes in den vorgenannten Abscheidungsvorrichtungen erst auf
tiefere Temperatur abgekühlt werden. Eine solche Abkühlung kann im allgemeinen nicht
durch wärmeaustauschende Wände erfolgen, da diese durch Ruß sehr rasch überzogen
werden, wodurch die wärmeaustauschende Wirkung verlorengeht. Man kühlt daher diese
Gase im .allgemeinen durch direktes Einspritzen von Kühlmitteln, z. B. Wasser o.
dgl., ab. Hierbei läßt es sich nicht vermeiden, daß ein Teil des Rußes von dem Wasser
ausgewaschen wird und danach als Feuchtware anfällt, die für weitere Verwendung
wieder getrocknet werden muß.
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Das Trocknen dieses Rußes ist nicht billig, da man, selbst bei Anwendung
modernster Filter, stets ein Gemisch mit etwa goo'o Wasser in Trockenapparaten behandeln
muß, d. h. also, auf r kg Ruß etwa 9 kg Wasser verdampfen muß.
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Außerdem hat der mit Wasser ausgewaschene Ruß eine andere Qualität
als trocken abgeschiedener. Soll der Ruß als Füllstoff für Kautschuk Verwendung
finden, so hat ein trocken abgeschiedener Ruß aktive Eigenschaften, d. h. er erhöht
die Zerreißfestigkeit damit hergestellter Kautschukvulkanisate, während der naß
abgeschiedene und anschließend
getrocknete Ruß für dieses Verwendungsgebiet
minderwertig ist.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Umgehung dieser
Rußtrocknung dar. Es besteht im wesentlichen darin, daß die Gase durch direktes
Einspritzen eines Kühlmittels auf normale Temperatur abgekühlt werden und der dabei
im Kühlmittel abgeschiedene Ruß mit einem Teil des Kühlmittels wieder dem heißen
Gas beigemischt und in einer vor der Abkühlstufe auf Normaltemperatur gelegenen
Rußabscheidungsvorrichtung trocken aus dem Gas gewonnen wird. Die. beiliegende Zeichnung
dient zur Erläuterung des beschriebenen Prinzips. In einem Rußerzeugungsofen a tritt
bei b der zu behandelnde Rohstoff, z. B. Kohlenwasserstoffe, wie Erdgas, die gekrackt
werden sollen, ein. Bei c wird in die heißen, vom Rußerzeugungsofen abgehenden Gase,
die eine Temperatur von 8oo bis i 8oo° haben, das über die Leitung! kommende Kühlmedium
(Wasser) eingespritzt, und zwar so viel, daß die hinter c austretenden Gase eine
Temperatur von etwa 2oo° haben. Auf die Beschaffenheit des in der Leitung i fließenden
Wassers wird später eingegangen. Die gekühlten, aber noch im überhitzten Zustand
befindlichen Gase strömen nunmehr durch eine Rußabscheidungsvorrichtung d, die in
Form eines Zyklons ausgebildet sein kann. Es gelingt auf diese Weise, je nach Schaltung
der Zyklone, 5o bis 8oo,'o des ursprünglich erzeugten Rußes abzuscheiden.
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Der ausgeschleuderte Ruß wird bei e durch Zellenräder in die Rußförderschnecke
p gefördert. Die weitere Abkühlung des Gases auf Raumtemperatur (2o°) findet in
einem Einspritzkühler f durch Eindüsen von Wasser, das aus der Leitung h kommt,
statt. Hierbei wird das Gas auf Normaltemperatur abgekühlt. Aus dem Wascher f läuft
bei o' ein Ruß-Wasser-Gemisch nach dem Absitzbehälterlt ab. Mit dem Wasser werden
im allgemeinen 15 bis 300'o des ursprünglich erzeugten Rußes ausgewaschen.
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Das auf Normaltemperatur gekühlte Gas verläßt bei: 1 den Einspritzkühler
und wird anschließend, beispielsweise in einem Schlauchfiltersystem in,
in. bis ml, restlos von im Gase suspendierten Partikeln gereinigt.
Der hier abgeschiedene Ruß in einer Menge von etwa io bis 200io des ursprünglich
erzeugten Rußes tritt bei oi, o. bis oi in ;die Rußförderschnecke p ein, das rußfreie
Gas zieht bei n ab und ist für weitere Verarbeitung, insbesondere auch für Kompression
u. d-1., genügend gereinigt. s stellt die für die Betätigung der Schlauchfilter
notwendige Mechanik (Abklopfvorrichtung u. dgl.) dar.
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Das in den Absitzbehälter lt eintretende Ruß-Wasser-Gemisch verweilt
in lt so lange, bis z. B. unten klares Wasser und oben bei i Rußschlamm abzieht.
Das Absitzen des Rußes auf dem Wasser kann gegebenenfalls durch ein Krehlwerk oder
ähnliche Vorrichtungen unterstützt werden. Mit dem bei i abziehenden Rußschlamm
wird so viel Wasser abgezogen, daß die Wassermenge ausreicht, um bei c die Kühlung
des Abgases vom Rußerzeugungsofen auf die erwünschte Temperatur zu ermöglichen.
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Der in dem Einspritzkühler i abgeschiedene Ruß geht somit nach dem
beschriebenen Verfahren im Kreislauf und wird durch die heißen Gase getrocknet und
in der Abscheidevorrichtung d trocken abgeschieden.
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Findet die Feinreinigung des Gases von Ruß in Schlauchfiltern statt,
so ist es notwendig, das von dem Einspritzkühler f abziehende Gas vor dem Eintritt
in die Schlauchfiltersysteme über seinen Taupunkt zu erhitzen. Dies kann in einfacher
«'eise so geschehen, daß man vor dem Einspritzkühler f bei q heißes noch
etwas rußhaltiges Gas entnimmt und betu .r hinter dem Einspritzkühler, aber vor
den Schlauchfiltersystemen in solcher :Menge in das Gas einleitet, daß eine genügende
Überschreitung des Taupunktes gewährleistet ist. Das auf den Einspritzkühler/ über
Leitung k zurückgehende Wasser wird in einem Kühler t auf normale Temperatur abgekühlt.
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Bei der beschriebenen Anordnung gelingt es, in der Vorrichtung d (Zyklonanordnung
i etwa 850'o des im Rußerzeugungsofen erzeugten Rußes abzuscheiden, der Rest des
Ruf.'#es wird in den Schlauchfiltern gewonnen.
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Man kann, ohne Beeinträchtigung des Verfahrens, die beschriebenen
Zyklon- bzw. Schlauchfilter durch andere Vorrichtungen, beispielsweise Elektrofilter,
ersetzen.
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Es war überraschend, daß das oft pastenartige Ruß-Wasser-Gemisch in
der beschriebenen Form in einfacher Weise verdüsbar ist, wobei keine Verschlechterung
der 1Zuhqualität eintrat. Beispiel Ein durch Spalten gasförmiger Kohlenwasserstoffe
zwecks Rußerzeugung leergestelltes Spaltgas enthält im Kubikmeter etwa 5o g Ruß.
Das Spaltgas fällt mit 16oo- an. Wird das Spaltgas in einer Vorrichtung gemäß vorstehend
erläuterter Zeichnung so behandelt, daß bei c auf i 6oo cbm Gas etwa i cbm Wasser
eingedüst wird, so fällt aus der Förderschnecke ein Ruß an, der bei kautschuktechnischer
Prüfung eine Zerreißfestigkeit von 293 kgiqcm liefert; die Belastung bei 3000-0
Dehnung beträgt 37 kg,!qcm. Hierbei zwar die Temperatur des im Zyklon d 'abgeschiedenen
Rußes
i 5o', der in' den Schlauchfiltern abgeschiedene Ruß hatte eine Temperatur von 3o°,
während das aus dem Einspritzkühler/ unten bei g ablaufende Wasser eine Temperatur
von 9o° hatte. In den Zyklonen wurden 68 kg und in den Schlauchfilter io bis i z
kg Ruß in der Stunde abgeschieden.
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.Wurde der bei g ablaufende Ruß nicht gemäß vorliegender Erfindung
im Kreislauf wieder mit Wasser bei c in das Gas eingedüst, sondern in einer normalen
Trockenanlage getrocknet, so ergab sich ein Ruß, der unter denselben Bedingungen
einer Zerreißfestigkeit von z 5 o kg/qcm und für die Belastung bei 3oo% Dehnung
Werte von 2q.kg/qcm lieferte. .Der Ruß war stark grit# haltig, außerdem brannte
beim Trocknen der Ruß in den meisten Fällen ab. Das neue Abscheidungsverfahren ergibt
somit einen wesentlich besseren Ruß. Außerdem werden Schwierigkeiten, die beim Trocknen
von Naßruß auftreten, in einfacher Weise umgangen.