-
Vorrichtung zur Herstellung von Ruß aus Acetylen Es ist bereits bekannt,
Ruß durch explosionsartiges Verbrennen Kohlenwasserstoffe enthaltender Gasgemische
in Druckkammern zu erzeugen, in denen gruppenweise und in cyclischer Reihenfolge
der Gruppen das Gasgemisch eingefüllt und entzündet wird, worauf der entstandene
Ruß mit den Verbrennungsgasen abgeführt wird.
-
Die bekannten Anlagen zur Durchführung dieses Verfahrens verwenden
Druckkammern von verhältnismäßig großem Inhalt, z. B. ioo Litern und mehr. Um die
Wandstärken dieser Kammern innerhalb erträglicher Grenzen zu halten, kann nicht
mit derart hohen Drücken gearbeitet werden, daß eine hohe Ausbeute an Ruß erhalten
wird. Beispielsweise zeigen Versuche, daß bei der Rußerzeugung aus einem Acetylen-Luft-Gemisch
in Kammern von io Litern Inhalt die Ausbeute 25 0/0 Ruß, tiefschwarz, beträgt, in
Kammern von .4o Litern Inhalt 2o 0/a Ruß, grauschwarz, und in Kammern von 28oLitern
Inhalt io% Ruß, grau und knollig.
-
Bei der Explosion entstehen sehr hohe Temperaturen, und die cyclische
Reihenfolge, in der die Explosionen stattfinden, hängt wesentlich davon ab, wie
rasch die Kammern gekühlt werden können. Bisher hat man die großen Kammern von außen
durch Wasser gekühlt, und es mußte mit einer Kühlzeit von etwa io Minuten gerechnet
werden. Außerdem erforderten die großen Kammern etwa 5 Minuten Zeit zum Füllen,
Schließen, zur Zündung, zum Öffnen und Ausblasen, so daß nur etwa alle 15 Minuten
Explosionen in der gleichen Kammer erfolgen konnten. Versuche, in Kammern mit Innenkühlung
zu arbeiten, ergaben sowohl betriebliche
als auch konstruktive
Schwierigkeiten, so daß sich solche Anlagen in der Praxis nicht durchsetzen konnten.
-
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Ruß aus
Acetylen vorgeschlagen, bei der in einem Kühlbad eine Mehrzahl von in Bündeln zusammengefaßten,
vertikalen, rohrförmigen, unten sich konisch verengenden, höchstens z 1 Innenvolumen
besitzenden Reaktionskammern mit je einer zentralen Kammer in jedem Bündel vorgesehen
sind. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Rohre eines jeden
Bündels oben durch einen gemeinsamen Deckel verschlossen sind, die zentrale Kammer
eines jeden Rohrbündels eine Zündvorrichtung aufweist und durch Kanäle in einer
die oberen Rohrenden zusammenhaltenden Lochplatte mit den übrigen Rohren des Bündels
verbunden ist und alle Rohre eines Bündels unten in eine gemeinsame Leitung münden.
-
Durch diese Ausbildung ist es möglich, den Arbeitszyklus bei der Herstellung
von Acetylenruß auf etwa 16 Sekunden herabzusetzen, was im Verein mit der durch
die kleineren Explosionskammern bedingten, viel höheren Ausbeute von etwa 851/o
eine stark verbesserte Gesamtausbeute gegenüber den bekannten Anlagen ergibt.
-
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung
von Ruß ist in den Zeichnungen dargestellt; an Hand deren sei auch die Herstellung
von Ruß beschrieben.
-
Fig. i zeigt einen Teil der Vorrichtung im Schnitt; Fi.g. 2 ist ein
Schnitt nach Linie II-II in Fig. i:; Fig. 3 ist ein Schritt nach Linie III-III in
Fig. i. In der Fig. i sieht man einen Schnitt durch je drei Kammern i von zwei je
sieben Kammern aufweisenden Rohrbündeln oder Batterien 2. Die Anordnung der rohrförmigen,
sich im unteren Viertel konisch verengenden Kammern ist so, daß je sechs Kammern
in einem Kreis um eine zentrale Kammer herum angeordnet sind, die die Zündeinrichtung
3, z. B. eine Kerze oder einen Glühdraht, trägt, wobei die Kammern durch die Bohrungen
4 in der Lochplatte 5 mit der zentralen Kammer in Verbindung stehen und von dieser
aus zur Zündung gebracht werden. Die Rohre von z. B. 525 mm Länge, etwa 5o mm lichter
Weite im zylindrischen Teil und etwa 7,5 mm Wandstärke sind oben in eine Lochplatte
5 eingeschweißt oder -gelötet und durch den Deckel 6, der mittels der Gewindebolzen
7 fest angezogen werden kann, verschlossen. Damit die Zündvorrichtung nicht mit
der Kühlflüssigkeit in Berührung kommt, ist um diese herum eine rohrförmige, über
das Niveau 8 der Kühlflüssigkeit herausragende Abschirmung g vorgesehen. Die konisch
auslaufenden unteren Enden io der -sieben Kammern einer Batterie stehen durch die
Leitungen ii .mit einem gemeinsamen Rohr 12 in Verbindung, und die Rohre 12 von.
vier Batterien münden in den Krümmer 13, der an die Zuleitung 14 für das
Acetylen, i4' für die Luft und die Ableitung 15 für den Ruß und die Restgase angeschlossen
ist. Mit den Rohren 14, i4' und 15 verbundene, nicht dargestellte Ventile bewirken,
daß periodisch Frischgas, @d. h. zuerst Acetylen und dann Luft oder Sauerstoff,
in die Kammern gepreßt wird und nach jeder Detonation der Ruß mit den Restgasen
aus den Kammern abgeführt wird.
-
Die Batterien 2 sind an ihren Tangierungsstellen miteinander verschweißt
und stehen durch die Bohrungen 4' miteinander in Verbindung, um einen besseren Ausgleich
der Gasverteilung und,der Zündung zu bewirken.
-
Die Batterien 2 ruhen auf den Halteelementen 16,
die an den
Wandungen :des Kühlgefäßes 17 befestigt sind. Für die Kühlflüssigkeit, vorzugsweise
Wasser, ist ein unterer Einlaßstutzen 18 und ein oberer Überlauf ig vorgesehen.
Gegebenenfalls empfiehlt es sich, auch ein Rührwerk zum Umwälzen des Kühlmittels
vorzusehen. Die Zuführvorrichtungen für das frische Acetylen und die Trenn- und
Sammelvorrichtungen für den Ruß und die Restgase sind an sich bekannt und seien
deshalb hier nur erwähnt, aber nicht ausführlich beschrieben.
-
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann Beschickung mit Gas, Explosion und Ausstoßen des erzeugten Rußes immer gleichzeitig
in den 2r8 Druckkammern einer Gruppe von vier Batterien stattfinden. Während eine
Gruppe mit den Gasen beschickt wird, -findet in einer nächsten Gruppe Schließen
der Einlaßwentile, Zündung und Explosion statt, in einer weiteren Gruppe Öffnen
der Auslaßventile und Ausblasen des erzeugten. Rußes und in den beiden restlichen
Gruppen die Kühlung. Das zeitliche Nacheinander der Betätigung von Einlaß- und Auslaßventilen
der verschiedenen Gruppen wird durch entsprechende Einstellung der Steuerventile
erreicht. Auf diese Weise läßt sich ein Arbeitszyklus durchführen, bei dem z. B.
alle 16 Sekunden eine Explosion in den Druckgefäßen jeder Gruppe stattfindet.
-
Zwecks Erhöhung der Ausbeute wird z. B. bei einem Acetylen-Luft-Gemisch
mit Einfülldrücken von 1,5 atü für Acetylen und 6,5 atü für Luft, also einem Gesamteinfülldruck
von 8 iatü, gearbeitet, wobei durch die Explosion eine Druckerhöhung auf etwa i2o
atü erfolgt. Dabei wird eine Ausbeute bis zu 8o '/o, des eingeführten Kohlenstoffgehaltes
erzielt, und das Endprodukt ist ein tiefschwarzer, voluminöser Gasruß, der so in
einem einzigen Arbeitsgang erhalten wird.
-
Bei Verwendung eines Acetylen-Sauerstoff-Gemisches sind z. B. die
Einfülldrücke für Acetylen 4,5 atü und für Sauerstoff 1,5 atü, der Gesamteinfülldruck
beträgt also 6 atü, während der " Reaktionsdruck auf etwa i5o atü steigt.
-
Es ist auch möglich, das Acetylen mit der Luft schon vorher zu vermischen
und das Gasgemisch in .die Vorrichtung hineinzupressen.