DE975285C

DE975285C - Process for the production of furnace soot

Info

Publication number: DE975285C
Application number: DEC6313A
Authority: DE
Inventors: George Louis Heller
Original assignee: Columbian Carbon Co
Current assignee: Columbian Carbon Co
Priority date: 1951-08-22
Filing date: 1952-08-23
Publication date: 1961-11-02
Also published as: US2782101A

Description

Verfahren zur Herstellung von Ofenruß Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Ofenruß, insbesondere auf ein Verfahren zur thermischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen durch schnelles und gleichmäßiges Vermischen mit einem heißen gasförmigen Medium bei einer Temperatur oberhalb der, bei der die Kohlenwasserstoffe zu Ruß zersetzt werden.Process for Making Furnace Black The invention relates to the production of furnace soot, in particular a process for thermal decomposition of hydrocarbons by rapidly and evenly mixing with a hot one gaseous medium at a temperature above that at which the hydrocarbons decomposed to soot.

Es wurde bereits ein Verfahren der angegebenen Art vorgeschlagen, bei dem ein Gemisch aus einem fluiden Kohlenwasserstoffbrennstoff und einem sauerstoffhaltigen Gas, z. B. Luft, durch ein oder mehrere Gebläsebrenneröffnungen in das eine Ende einer langgestreckten, zylindrischen Reaktionskammer in einer Richtung im wesentlichen tangential zur inneren Kammerwand eingespritzt und in dieser unter Bildung eines wirbelnden Zyklons heißer Flammengase verbrannt wird, die in Längsrichtung durch die Kammer strömen, und der zu zersetzende Kohlenwasserstoff, hier als Ausgangsmaterial bezeichnet, getrennt davon in die wirbelnde Masse der heißen Gase in einer im wesentlichen radialen Richtung an einer oder mehreren Stellen stromabwärts von den Brenneröffnungen und nahe der Peripherie des wirbelnden Gasstroms eingespritzt wird.A method of the type indicated has already been proposed, in which a mixture of a fluid hydrocarbon fuel and an oxygen-containing one Gas, e.g. B. air, through one or more forced draft burner openings in one end an elongated, cylindrical reaction chamber in substantially one direction injected tangentially to the inner chamber wall and in this with the formation of a swirling cyclones of hot flame gases that are burned lengthways through flow through the chamber, and the hydrocarbon to be decomposed, here as the starting material referred to, separated from it in the swirling mass of hot gases in an essentially radial direction at one or more locations downstream of the burner openings and injecting near the periphery of the swirling gas stream.

Die Erfindung ist in erster Linie auf Verbesserungen dieses Verfahrens gerichtet, wodurch die Ausbeute an Ruß wesentlich erhöht werden kann.The invention is primarily based on improvements in this process directed, whereby the yield of carbon black can be increased significantly.

Eine besonders wünschenswerte Ausführungsform des bereits vorgeschlagenen Verfahrens ist die Durchführung, bei der das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial ein schweres Material mit hohem Molekulargewicht ist, das große Mengen aromatischer Bestandteile enthält, z. B. Kohlenwasserstofffraktionen oder Rückstände, die aus der Spaltung von Erdöl unter Gewinnung von Motortreibstoffen stammen. Die Erfindung ist insbesondere auf die Verwendung von normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffölen der genannten Art gerichtet.A particularly desirable embodiment of what has already been proposed Process is carried out in which the hydrocarbon feedstock is a heavy material with high Molecular weight is that large amounts contains aromatic components, e.g. B. hydrocarbon fractions or residues, which come from the splitting of crude oil to produce motor fuels. the Invention particularly relates to the use of normally liquid hydrocarbon oils of the type mentioned.

Es wurde gefunden, daß ein glattes Arbeiten der tangentialen Gebläse bei Verfahren dieser Art das brennbare Gemisch eine Sauerstoffmenge enthalten soll, die zu einer oxydierenden Gebläseflamme führt. Wenn geringere Mengen Sauerstoff oder Luft verwendet werden, kann man sogenanntes »Zurückschlagen« in die Brenneröffnungen beobachten, wenn nicht die Einspritzdüsen für den Kohlenwasserstoff der Gebläsebrenner bis in eine Stellung vorgerückt werden, bei der sie einer schnellen Zerstörung durch die strahlende Hitze der Brennkammer ausgesetzt sind.The tangential fans have been found to work smoothly in this type of process, the combustible mixture should contain an amount of oxygen, which leads to an oxidizing fan flame. When lower amounts of oxygen or air is used, one can "kick back" into the burner openings watch if not the injectors for the hydrocarbon of the forced draft burners to be advanced to a position in which they are subject to rapid destruction are exposed to the radiant heat of the combustion chamber.

Es wurde jedoch gefunden, daß bei Erzeugung einer im wesentlichen nicht oxydierenden Gebläseflamme die Ausbeute an Ofenruß, die bei Verfahren der eben beschriebenen Art gebildet werden, wesentlich erhöht werden können. Es scheint, daß bei Arbeitsweisen dieser Art bei Verwendung eines oxydierenden Gebläsestroms ein beträchtlicher Anteil des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials oder auch des daraus entstehenden Rußes normalerweise verbrannt wird und die Ausbeute des Verfahrens dementsprechend vermindert wird.However, it has been found that essentially non-oxidizing fan flame the yield of furnace soot, which in the process of just described are formed, can be increased significantly. It seems, that in working methods of this type when using an oxidizing blower flow a substantial proportion of the hydrocarbon feedstock or even that thereof resulting soot is usually burned and the yield of the process is decreased accordingly.

Es wurde weiter gefunden, daß die Ausbeute an Ruß je Einheitsmenge des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials bei Verfahren der vorliegenden Art unter Verwendung von oxydierenden Gebläsegasen wesentlich erhöht werden kann, wenn man in die heißen oxydierenden Flammengase vor dem Zumischen des Kohlenwasserstoffausgangsmaterials einen Sauerstoffverbraucher in einer Menge einführt, die ausreicht, um sich mit dem aktiven Sauerstoff oder den oxydierenden Bestandteilen der Flammengase zu verbinden unter Herabsetzung der Oxydationskapazität dieser Gase bis unter den dynamischen Gleichgewichtspunkt, d. h. die Oxydationsfähigkeit jener Gase unter den herrschenden Temperatur- und Zeitbedingungen des speziellen Betriebes zu neutralisieren.It was further found that the yield of carbon black per unit amount of the hydrocarbon feedstock in processes of the present type under Use of oxidizing fan gases can be increased significantly if one into the hot oxidizing flame gases prior to admixing the hydrocarbon feedstock introduces an oxygen consumer in an amount sufficient to cope with to combine with the active oxygen or the oxidizing components of the flame gases with a reduction in the oxidation capacity of these gases to below the dynamic ones Equilibrium point, d. H. the oxidizing power of those gases among the prevailing ones To neutralize the temperature and time conditions of the special facility.

Als Sauerstoffverbraucher kann man ein vorzugsweise heißes Abgas verwenden, das wesentliche Anteile Wasserstoff zur Verbindung mit den oxydierenden Anteilen der Flammengase enthält, oder man kann einen anderen Stoff in Form eines Gases oder Dampfes verwenden, der sich mit jenen oxydierenden Bestandteilen unter Bildung gasförmiger Reaktionsprodukte verbindet, die leicht vom Ruß abgetrennt werden können. Zu diesem Zweck kann man ein billiges Erdgas oder andere Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht verwenden, oder man kann praktisch reinen Wasserstoff benutzen, wenn dieser wirtschaftlich verfügbar ist. Dieser Sauerstoffverbraucher, d. h. Reduktionsmittel, wird in die Verbrennungszone bei der Reaktionskammer, getrennt vom brennbaren Gemisch, das durch die Gebläseöffnungen zugeführt wird, derart eingeführt, daß es innig mit den oxydierenden Flammengasen vermischt wird, bevor die oxydierenden Bestandteile dieser Gase verbraucht oder anderweitig mit den radial eingespritzen Kohlenwasserstoffausgangsstoffen reagieren können.A preferably hot exhaust gas can be used as the oxygen consumer, the essential part of hydrogen for connection with the oxidizing parts which contains flame gases, or you can use another substance in the form of a gas or Use steam, which reacts with those oxidizing components to form gaseous ones Combines reaction products that can easily be separated from the soot. To this One can use a cheap natural gas or other hydrocarbons with low purpose Use molecular weight, or you can use practically pure hydrogen, if this is economically available. This oxygen consumer, d. H. Reducing agents, is placed in the combustion zone by the reaction chamber, separated from the combustible mixture, which is supplied through the fan openings, introduced so that it is intimate with the oxidizing flame gases is mixed before the oxidizing components these gases are consumed or otherwise with the radially injected hydrocarbon feedstocks can react.

Das Verfahren sei weiter beschrieben und erläutert unter Bezug auf die Zeichnung.The method is further described and explained with reference to FIG the drawing.

Fig. i ist ein Längsschnitt durch die Reaktionskammer zusammen mit Zubehörteilen einschließlich der anschließenden Kühleinrichtung; Fig. 2 ist ein Querschnitt der Reaktionskammer entlang der Linie 2-2 der Fig. i ; Fig. 3 ist ein Querschnitt der Reaktionskammer entlang der Linie 3-3 der Fig. i, die eingehender die Anordnung der Einspritzdüsen für das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial zeigt.Fig. I is a longitudinal section through the reaction chamber together with Accessories including the subsequent cooling device; Fig. 2 is a Cross-section of the reaction chamber along line 2-2 of FIG. I; Fig. 3 is a Cross-section of the reaction chamber along line 3-3 of Fig. I, which is more detailed Figure 9 shows the location of the injectors for the hydrocarbon feedstock.

In der gezeigten Vorrichtung bezeichnet i eine zylindrische Reaktionskammer, deren eines Ende sich in den senkrechten Kühler 2 -.öffnet. An ihrem anderen Ende öffnet sich die Reaktionskammer in eine etwas vergrößerte Verbrennungskammer 4 die an ihrem stromaufwärts gelegenen Ende durch einen Block 3 aus feuerfestem Material verschlossen ist, durch welchen das Rohr q. axial verläuft, durch welches die Gebläsebrenner entzündet werden können und das, wenn es nicht in Gebrauch ist, normalerweise durch eine Kappe 4, verschlossen ist.In the device shown, i denotes a cylindrical reaction chamber, one end of which opens into the vertical radiator 2-. At the other end the reaction chamber opens into a somewhat enlarged combustion chamber 4 at its upstream end by a block 3 of refractory material is closed, through which the pipe q. runs axially through which the fan burner can be ignited and when it is not in use, usually by a cap 4 is closed.

Die Kammer i ist aus einer zylindrischen Wand 5 aus hochfeuerfestem Material hergestellt, die wiederum durch eine zweite Lage aus feuerfestem Material 6 bedeckt ist, die auch die Verbrennungskammer i. umkleidet. Diese äußere Schicht aus feuerfestem Material wird durch einen Schlitz? aus wärmeisolierendem Material bedeckt. Durch die Schichten aus feuerfesten und wärmeisolierenden Stoffen, welche die Ofenseitenwand bilden, verlaufen im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Kammer vier Gebläsebrenner 8, jeder eintretend in die Verbrennungskammer in einer entlang deren Umfang gerichteten oder tangentialen Richtung, wie klarer in Fig. 2 der Zeichnung gezeigt ist. Die gezeigte Verbrennungskammer ist mit zwei gleichen Sätzen dieser Gebläsebrenner ausgerüstet, die in verschiedenen Abständen vom Block 3 angeordnet sind. Im Betrieb können nach Bedarf nur einer oder beide Brennersätze verwendet werden. Es können aber auch nur einer oder mehrere Brenner der getrennten Sätze benutzt werden.The chamber i consists of a cylindrical wall 5 made of highly refractory Material made, in turn, by a second layer of refractory material 6 is covered, which also the combustion chamber i. changed clothes. This outer layer of refractory material is made through a slot? made of heat-insulating material covered. Through the layers of fire-resistant and heat-insulating materials, which form the furnace side wall, run essentially perpendicular to the longitudinal axis of the Chamber four forced draft burners 8, each entering the combustion chamber in one along its circumference directed or tangential direction, as more clearly in Fig. 2 of the drawing. The combustion chamber shown is identical with two Sets of these fan burners fitted at various distances from the block 3 are arranged. Only one or both burner sets can be used during operation be used. However, only one or more burners of the separate Sentences are used.

Weiter stromabwärts ist die Ofenkammer mit einem Satz von vier radial gerichteten Einspritzdüseng für das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial versehen, die um 9o° voneinander getrennt sind und sich durch die Ofenseitenwand erstrecken, wie deutlicher in Fig.3 der Zeichnung gezeigt ist. Diese Düsen sind für das Einspritzen des zu zersetzenden flüssigen Kohlenwasserstoffs in die Ofenkammer vorgesehen und sind normalerweise mit ihrem inneren Ende im wesentlichen abschließend mit der Innenwand der Verbrennungskammer angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist unabhängig von der besonderen Art der verwendeten Düsen, wobei die in der Zeichnung gezeigte eine ist, in der das flüssige Kohlenwasserstoffausgangsmaterial durch das Rohr io geleitet wird und zu der das Zerstäubungsgas unter Druck durch das Rohr i i zugeführt wird.Further downstream, the furnace chamber is radial with a set of four directional injector for the hydrocarbon feedstock, which are separated from each other by 90 ° and extend through the furnace side wall, as shown more clearly in Figure 3 of the drawing. These nozzles are for injecting of the liquid hydrocarbon to be decomposed is provided in the furnace chamber and normally have their inner end essentially flush with the inner wall the combustion chamber arranged. The present invention is independent of the special type of nozzles used, the one shown in the drawing in which the liquid hydrocarbon feedstock is replaced by the pipe io is passed and to which the atomizing gas is supplied under pressure through the pipe i i will.

Der Kohlenwasserstoffbrennstoff wird den Gebläsebrennern durch mit Ventil versehene Rohre 12, zugeführt, die axial aus den entsprechenden Brenneröffnungen herausragen und kurz vor der Innenwand der Verbrennungskammer enden. Luft für die Verbrennung wird durch geeignete Mittel durch die Leitung 13 gedrückt und tangential in die Ringleitung 1q. gepreßt, wie deutlicher aus der Fig.2 der Zeichnung zu ersehen ist, wobei jeder Gebläsebrennersatz mit einer getrennten Luftleitung ausgerüstet ist.The hydrocarbon fuel gets through with the forced draft burners Valved tubes 12, fed axially out of the corresponding burner openings protrude and end just before the inner wall of the combustion chamber. Air for the Combustion is pushed through conduit 13 by suitable means and is tangential into the ring line 1q. pressed, as can be seen more clearly from Figure 2 of the drawing each set of forced draft burners is equipped with a separate air duct is.

Das Außenende der Brenneröffnungen ist offen gegen die Luftleitungen 1q. und ist vorteilhafterweise, wie in der Zeichnung zu sehen ist, so geformt, daß es die Wirbelungen der Luft in der Zuführungsleitung ausnutzt, um die Richtung der Luft durch die entsprechenden Öffnungen zu erleichtern.The outer end of the burner orifices is open to the air ducts 1q. and is advantageously, as can be seen in the drawing, shaped so that it uses the eddies of the air in the supply line to determine the direction of the To facilitate air through the appropriate openings.

Bei der gewöhnlichen Arbeitsweise des dargestellten Rußofens wird ein brennbares Gemisch aus der durch die Leitung 13 zugeführten Luft und einem durch die Rohre 12 tangential zugeführten Kohlenwasserstoffbrennstoff mit hoher Geschwindigkeit in die Verbrennungskammer eingeführt und in dieser unter Bildung eines wirbelnden Zyklons von Flamrnengasen verbrannt, die in Längsrichtung durch die Reaktionskammer strömen. Der flüssige Kohlenwasserstoffausgangsstoff wird durch die Sprühdüsen 9 radial in diese wirbelnde Masse heißer Gase eingespritzt und nahezu sofort hiermit vermischt und wird durch die daraus absorbierte Wärme unter Rußbildung in den Feuergasen zersetzt.In the usual operation of the soot furnace shown, a combustible mixture of the air supplied through the line 13 and a hydrocarbon fuel tangentially supplied through the pipes 12 is introduced into the combustion chamber at high speed and burned in this with the formation of a swirling cyclone of flame gases, which in the longitudinal direction flow through the reaction chamber. The liquid hydrocarbon starting material is injected radially through the spray nozzles 9 into this swirling mass of hot gases and is mixed with it almost immediately and is decomposed by the heat absorbed from it, forming soot in the flue gases.

Die resultierende Suspension von Ruß in den Feuergasen strömt aus der Reaktionskammer und durch den senkrechten Kühler 2 nach oben, in dem die Suspension in Berührung mit den Wassersprühern 24. gekühlt wird. Etwa unverdampftes Wasser aus diesem Sprühregen zusammen mit etwa aus der Suspension abgeschiedenem Ruß gelangt aus dem senkrechten Kühler nach unten in den Sumpf 25, und die gekühlte Suspension gelangt vom oberen Ende des senkrechten Kühlers durch die Leitung 26 in eine übliche Abscheide- und Sammelvorrichtung.The resulting suspension of soot in the flue gases flows out the reaction chamber and through the vertical cooler 2 to the top, in which the suspension in contact with the water sprayers 24. is cooled. About unevaporated water comes from this spray together with some soot deposited from the suspension from the vertical cooler down into the sump 25, and the cooled suspension passes from the upper end of the vertical cooler through line 26 into a conventional one Separation and collection device.

Wie bereits bemerkt wurde, ist es im allgemeinen wünschenswert, den Kohlenwasserstoffbrennstoff und die Luft im brennbaren Gemisch so zu proportionieren, daß eine ständige Flamme erzeugt wird, die nicht übermäßig vibriert oder in die Öffnungen zurückschlägt. Infolgedessen müssen die Flammengase einen oxydierenden Charakter haben.As noted, it is generally desirable to have the To proportion the hydrocarbon fuel and the air in the combustible mixture so as to that a constant flame is created that does not vibrate excessively or into the Strikes back openings. As a result, the flame gases must be oxidizing Have character.

Das Neutralisationsmittel wird erfindungsgemäß den heißen Flammengasen vor deren Vermischen mit dem Kohlenwasserstoffausgangsmaterial zugemischt. Dies kann erreicht werden, indem man den Sauerstoffverbraucher in das stromaufwärts gelegene Ende der Verbrennungskammer durch geeignete Mittel, z. B. durch das Rohr q., einführt oder, wenn nur ein Brennersatz verwendet wird, den Sauerstoffverbraucher durch einen oder mehrere Brenner des anderen Satzes zuführt, wobei den Brenneröffnungen, durch die der Sauerstoffverbraucher eingeführt wird, kein Sauerstoff zugeleitet wird.According to the invention, the neutralizing agent is the hot flame gases admixed with the hydrocarbon feedstock before they are mixed. this can be achieved by putting the oxygen consumer in the upstream End of the combustion chamber by any suitable means, e.g. B. through the pipe q., Introduces or, if only one set of burners is used, the oxygen consumer by one or several burners of the other set, the burner openings, through that the oxygen consumer is introduced, no oxygen is supplied.

Die optimale Menge des zu verwendenden Sauerstoffverbrauchers ist abhängig von den anderen Betriebsbedingungen und muß natürlich mit einem Anwachsen der oxydierenden Eigenschaften der Flammengase erhöht werden. Die Menge des Sauerstoffverbrauchers hängt auch von der Fähigkeit des Sauerstoffverbrauchers ab, mit den oxydierenden Bestandteilen der Flammengase zu reagieren oder diese zu neutralisieren.The optimal amount of oxygen scavenger to use is depending on the other operating conditions and must of course with an increase the oxidizing properties of the flame gases are increased. The amount of oxygen consumed also depends on the ability of the oxygen consumer to deal with the oxidizing To react to components of the flame gases or to neutralize them.

Wenn ein Kohlenwasserstoffgas z. B. ein Erdgas, der Art, wie es zur Beschickung von Gebläsebrennern verwendet wird, als Sauerstoffverbraucher benutzt wird, so wurde gefunden, daß die Verhältnisse von Luft zum Gesamtgas, d. h. zum Brennstoffgas plus Hilfsgas oder Sauerstoffverbraucher, reduziert werden können bis auf etwa 6,85: i herunter, bei Betrieben der bekannten Art, ohne weder aus dem Brenngas noch dem Hilfsgas Ruß zu erzeugen. Dies ist ersichtlich aus dem Fehlen von Ruß in den resultierenden Verbrennungsgasen. Es ist jedoch im allgemeinen vorteilhaft, das Verhältnis von Luft zum Gesamtgas nicht niedriger als etwa 9 : i zu nehmen.When a hydrocarbon gas is e.g. B. a natural gas, the way it is used for Charging of forced draft burners is used as an oxygen consumer it has been found that the air to total gas ratios, i.e. H. to the Fuel gas plus auxiliary gas or oxygen consumer, can be reduced down to about 6.85: i, in establishments of the known type, without neither from the Fuel gas to produce the auxiliary gas soot. This can be seen from the lack of it of soot in the resulting combustion gases. However, it is generally advantageous to take the ratio of air to total gas no less than about 9: i.

Das Verhältnis von Luft zum Gesamtgas, das für eine vollständige Verbrennung des Brennstoffgases erforderlich ist, schwankt natürlich mit dem Charakter des Brennstoffgases und der Brennbedingungen. Dies kann leicht durch eine einfache Abgasanalyse unter den im Einzelfall herrschenden Betriebsbedingungen ermittelt werden.The ratio of air to total gas necessary for complete combustion of the fuel gas will of course vary with the character of the fuel gas and the firing conditions. This can easily be done by taking a simple exhaust gas analysis the operating conditions prevailing in the individual case.

Nach der vorliegenden Erfindung ist es im allgemeinen vorteilhaft, eine hinreichende Menge Hilfsgas einzuführen, um die Gesamtmenge des eingeführten Gases, d. h. Brenngas plus Hilfsgas, in ein solches Verhältnis zu bringen, das etwa 85 bis 9o °/o der theoretisch vollständigen Verbrennung bewirkt werden. Dies erfordert gewöhnlich ein Verhältnis von Luft zum Gesamtgas im Bereich von etwa 9,3 : i bis 9,8: i.According to the present invention, it is generally advantageous to introduce a sufficient amount of auxiliary gas to bring the total amount of the introduced gas, ie fuel gas plus auxiliary gas, in such a ratio that about 85 to 90% of theoretically complete combustion is effected. This usually requires an air to total gas ratio in the range of about 9.3: i to 9.8: i.

Der Zweck des Hilfsgases ist es, nicht nur den Überschuß an freiem Sauerstoff zu verbrauchen, sondern auch etwaige oxydierende Bestandteile der Flammengase, z. B. Kohlendioxyd und Wasserdampf, zu vermindern, um Nebenreaktionen, die dazu neigen, die Ausbeute an Ruß je Einheit Kohlenwasserstoffausgangsmaterial herabzusetzen, zu unterdrücken oder auf ein Minimum zu beschränken. Für optimale Ergebnisse soll unter den Bedingungen, die gewöhnlich bei Betriebsweisen der beschriebenen Art herrschen, hinreichend Hilfsgas verwendet werden, um eine Herabsetzung der oxydierenden Komponenten der Flammengase bis zu einem Ausmaß zu bewirken, daß der Kohlendioxydgehalt des resultierenden Gases innerhalb des Bereichs von etwa 4,5 bis ioo/o, der Kohlenoxydgehalt im Bereich von etwa 9,5 bis 3 % und der Sauerstoffgehalt nicht über etwa '/21/o beträgt und keine merkliche Menge von leuchtenden Stoffen vorhanden ist. Die Erfindung und die damit erzielbaren Vorteile werden weiter durch die folgenden Beispiele von Arbeitsweisen erläutert, die in Vorrichtungen von technischer Größe der gezeigten Art durchgeführt wurden. In jedem dieser Versuche wurde die Luft für die Verbrennung mit einer Geschwindigkeit von 5o9o m3 je Stunde zugeleitet, und das Verhältnis von Verbrennungsluft zu dem durch die Gebläsebrenner zugeführten Brenngas war in jedem Fall 11,4: 1. Die anderen Betriebsbedingungen und die hierdurch erzielte Ausbeute sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben. In jedem Beispiel, mit Ausnahme von i und 5, wurde ein Sauerstoffverbraucher gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Der Sauerstoffverbraucher war Erdgas der gleichen Art, wie es als Brenngas benutzt wurde. In den Beispielen i und 5 wurde kein Sauerstoffverbraucher verwendet, da diese Beispiele zu Vergleichszwecken durchgeführt wurden. Beispiel 1 I 2 3 I 4 I 5 I 6 I 7 ` 8 Kohlenwasserstoff- ausgangsmaterial Liter/Stunde ......... 635 635 590 545 748 635 567 521 Sauerstoffverbrauchergas m3/Stunde ........... O 8,85 i2,8 17,0 0 8,ä'5 12,75 12,75 Verhältnis Luft zu Gesamtgas ... 1114 9,52 8,87 8,28 11,4 9,52 8,9 8,9 Rußausbeute kg/Liter Ausgangsmaterial .... 0,426 0,482 0,551 o,605 0,394 0456 0,512 0,559 In den Beispielen i bis 4 einschließlich war der Kohlenwasserstoffausgangsstoff ein sogenannter Druckteer, der durch thermisches Spalten eines Kreislauföles aus einer katalytischen Spaltung erhalten war. In den Beispielen 5 bis 8 war das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial ein Rückstand, der aus der direkten thermischen Spaltung eines aromatischen Rohöles gewonnen war. Beispiel 9 In einer Arbeitsweise, die in einer Vorrichtung ähnlich der soeben beschriebenen durchgeführt wurde, bei der Luft durch die Gebläsebrenner mit einer Geschwindigkeit von etwa 509o mg je Stunde und ein Heizgas von etwa 25 700 cal zugeführt wurden und für welches theoretisch ein Luft-Gas-Verhältnis von io,6 : i erforderlich war, wurde mit Vorteil ein Luftgebläsegasverhältnis von 11,6: 1 benutzt und Erdgas der gleichen Art als Sauerstoffverbrauchergas mit der Geschwindigkeit von etwa 99 bis io6 m3 je Stunde zugeführt. Bei solchen Arbeitsweisen war die Rußausbeute je Volum-oder Gewichtseinheit Kohlenwasserstoffausgangsmaterial sehr wesentlich gegenüber der erhöht, die bei Arbeitsweisen unter vergleichbaren Bedingungen erhalten wurden, mit der Abweichung, daß ein Sauerstoffverbraucher nicht angewendet wurde. Beispiel io Bei Arbeitsweisen, die in einer ähnlichen Vorrichtung unter Verwendung von Brenngas der im Beispiel 9 verwendeten Art durchgeführt wurden und bei denen Luft mit einer Geschwindigkeit von etwa 5o9o m3 je Stunde zugeleitet wurde, wobei das Verhältnis von Luft zu Brennstoffgas 1i,8:1 war und das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial mit einer Geschwindigkeit von etwa 6o71 je Stunde zugeführt wurde, wurde mit Vorteil axial in die Verbrennungskammer ein Hilfsgas der gleichen Art wie das Brenngas mit einer Geschwindigkeit von etwa 127,2 ms je Stunde eingeleitet, und es wurden Rußausbeuten erhalten, die 0,585 kg je Liter Kohlenwasserstoffausgangsmaterial betrugen.The purpose of the auxiliary gas is not only to use up the excess of free oxygen, but also to use up any oxidizing constituents of the flame gases, e.g. Carbon dioxide and water vapor, in order to suppress or minimize side reactions which tend to lower the yield of soot per unit of hydrocarbon feedstock. For optimum results, under the conditions usually prevailing in operations of the type described, sufficient auxiliary gas should be used to effect a reduction in the oxidizing components of the flame gases to the extent that the carbon dioxide content of the resulting gas is within the range of about 4, 5 to 100 per cent, the carbon oxide content is in the range from about 9.5 to 3% and the oxygen content is not more than about 1/21 per cent and there is no noticeable amount of luminous substances. The invention and the advantages that can be achieved therewith are further illustrated by the following examples of procedures carried out in devices of technical size of the type shown. In each of these experiments, the air for combustion was fed in at a rate of 5090 m3 per hour, and the ratio of combustion air to the fuel gas fed in by the forced draft burners was 11.4: 1 in each case. The other operating conditions and the resulting yield are shown in the following table. In every example, except for i and 5, an oxygen scavenger in accordance with the present invention was used. The oxygen consumer was natural gas of the same kind that was used as fuel gas. No oxygen consumer was used in Examples i and 5, since these examples were carried out for comparison purposes. example 1 I 2 3 I 4 I 5 I 6 I 7 `8 Hydrocarbon starting material Liters / hour ......... 635 635 59 0 545 748 635 567 521 Oxygen consumer gas m3 / hour ........... O 8.85 i2.8 17.0 0 8, ä''5 12.75 12.75 relationship Air to total gas ... 1114 9.52 8.87 8.28 11.4 9.52 8.9 8.9 Soot yield kg / liter Raw material .... 0.426 0.482 0, 551 o, 605 0,394 0,456 0,512 0 559 In Examples i to 4 inclusive, the hydrocarbon starting material was a so-called pressure tar, which was obtained by thermal cracking of a cycle oil from catalytic cracking. In Examples 5 through 8, the hydrocarbon feedstock was a residue obtained from the direct thermal cracking of an aromatic crude oil. Example 9 In a procedure that was similar to that just described, carried out in a device in which the air by the fan burner at a rate of about 509o per hour and a heating gas mg of about 25,700 were fed cal and for which, theoretically, an air-gas Ratio of 10.6: 1 was required, an air blower gas ratio of 11.6: 1 was advantageously used and natural gas of the same type as oxygen consumer gas was supplied at a rate of about 99 to 106 m3 per hour. In such procedures, the soot yield per unit volume or weight of hydrocarbon starting material was very significantly increased compared to that obtained in procedures under comparable conditions, with the difference that an oxygen consumer was not used. Example 10 In procedures which were carried out in a similar device using fuel gas of the type used in Example 9 and in which air was fed in at a rate of about 5090 m3 per hour, the ratio of air to fuel gas 1 1, 8: 1 and the hydrocarbon feed was fed at a rate of about 6o71 per hour, an auxiliary gas of the same type as the fuel gas was advantageously introduced axially into the combustion chamber at a rate of about 127.2 ms per hour, and soot yields were obtained which Was 0.585 kg per liter of hydrocarbon feedstock.

Es wurde gefunden, daß paraffinische Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht, wie sie normalerweise im Erdgas vorkommen, gegenüber Sauerstoff viel reaktionsfähiger sind als die schweren aromatischen Kohlenwasserstoffe. Wegen dieses Unterschiedes in der Oxydationsgeschwindigkeit kann man mit Vorteil solche Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht, vorzugsweise Erdgas, als Sauerstoffverbraucher in Betrieben verwenden, in denen schwere aromatische Kohlenwasserstoffe als Kohlenwasserstoffausgangsmaterial verwendet werden.It has been found that paraffinic hydrocarbons with low Molecular weight, as normally found in natural gas, compared to oxygen are much more reactive than the heavy aromatic hydrocarbons. Because this difference in the rate of oxidation can with advantage Low molecular weight hydrocarbons, preferably natural gas, as oxygen consumers Use in plants where heavy aromatic hydrocarbons are used as the hydrocarbon feedstock be used.

Wie oben angegeben, ist die Erfindung im besonderen anwendbar auf Arbeitsweisen, bei denen schwere Kohlenwasserstoffe mit hohem Molekulargewicht, wie sie z. B. beim Spalten von Erdöl sich ergeben, als Ausgangsmaterial verwendet werden, insbesondere wenn das Ausgangsmaterial etwa 2o bis 95 0/a, gewöhnlich im Bereich von 6o bis 95 Gewichtsprozent, aromatische Bestandteile enthält, wie sie durch das Untersuchungsverfahren T-875-46 T der American Society for Testing Materials bestimmt werden. Als Beispiele solcher schweren Kohlenwasserstoffe können erwähnt werden schwere Rückstandsöle oder Teere, z. B. Heizöl Nr. 5 und 6 oder Bunker C und Produkte, die im Handel als »Druckteer« oder »Schnellverdampferteer« bekannt sind, die durch einen hohen Aromatengehalt, niedrigen Stockpunkt und hohes spezifisches Gewicht gekennzeichnet sind. Bevorzugte Teere dieser Art sind solche mit SSU-Fural-Viskositäten bei 50° von 125 bis 25o und die in Pentachlorphenol löslich sind und die spezifische Gewichte von 0,95 bis i, i aufweisen. Diese Produkte sind leicht von den meisten Raffinerien, die thermische Spaltverfahren anwenden, erhältlich. Beim Gebrauch werden diese schweren Teere auf etwa 12i0 vorgeheizt oder wie zur Reduktion der Viskosität für die Zerstäubung erforderlich, aber nicht über etwa 26o0. Ein anderes wirksames Verfahren besteht darin, die schweren Rückstandsprodukte mit einem aromatischen Kreislauföl zu verdünnen, um den gewünschten Stockpunkt sicherzustellen.As indicated above, the invention is particularly applicable to operations in which heavy, high molecular weight hydrocarbons, such as. B. in the cracking of petroleum, can be used as starting material, especially if the starting material contains about 20 to 95%, usually in the range of 6o to 95 percent by weight, aromatic constituents, as determined by the test method T-875-46 T. determined by the American Society for Testing Materials. As examples of such heavy hydrocarbons, there may be mentioned heavy residual oils or tars, e.g. B. Heating oil No. 5 and 6 or Bunker C and products that are known in the trade as "pressure tar" or "Schnellverdampfderteer", which are characterized by a high aromatic content, low pour point and high specific weight. Preferred tars of this type are those with SSU-Fural viscosities at 50 ° from 125 to 25 ° and which are soluble in pentachlorophenol and which have specific gravity from 0.95 to i, i. These products are readily available from most refineries using thermal cracking processes. In use, these heavy tars are preheated to about 120 °, or as required to reduce viscosity for atomization, but not above about 260 °. Another effective method is to dilute the heavy residue products with an aromatic cycle oil to ensure the desired pour point.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of furnace black, in which a combustible mixture of a fluid hydrocarbon fuel and an oxygenated fuel Gas into one end of an elongated cylindrical reaction chamber in a is blown in substantially tangential direction to the chamber and formed therein a turbulent, swirling mass of oxidizing flame gases is burned, which flow in the longitudinal direction through the chamber at a temperature above that at that the hydrocarbons are decomposed to form soot, and that to be decomposed Hydrocarbon separated into the swirling flame gases at a downstream from the entry of the gases into the chamber is injected, thereby characterized in that the oxidizing flame gases before the supply of the to be decomposed Hydrocarbons are mixed in with an oxygen consumer in a sufficient quantity, about the burning of the hydrocarbons to be decomposed by the oxidizing ones To prevent components of the flame gases.

2. The method according to claim i, characterized characterized in that natural gas is used as the oxygen consumer.

3. Procedure according to claim i or 2, characterized in that the hydrocarbons to be cleaved normally liquid hydrocarbon oils, preferably those with substantial Content of aromatic components, used.

4. The method according to any one of claims i to 3, characterized in that the ratio of fuel gas to air is set so that 85 to go '"/ o of the sum of fuel gas and oxygen consumer are burned. Considered publications: Belgian Patent No. . 497,377;. USA. Patent Nos 2,375,796, 2,623,811.