DK151386B - Fremgangsmaade til fremstilling af ovnkoenroeg - Google Patents

Description

i 151386

Opfindelsen angår en tretrinsfremgangsmåde til fremstilling af ovnkønrøg, af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Opfindelsen angår således fremstillingen af ovnkønrøg med 5 mange vigtige anvendelser, såsom fyldstoffer,· forstærknings-midler, pigmenter og lignende, især en ovnproces til fremstilling af kønrøg med højt overfladeareal, der er særligt anvendeligt som ledende kønrøg. Fremgangsmåden til fremstilling af kønrøgen er en .ovnproces, hvori et som råmate-10 riale tjenende carbonhydrid krakkes og/eller forbrændes u-fuldstændigt i en indelukket konverteringszone ved temperaturer over 982 °C til fremstilling af kønrøg. Den kønrøg, der medrives i de gasser, der udgår fra konverteringszonen, bliver derpå afkølet og opsamlet under anvendelse af et-15 hvert passende middel, der konventionelt anvendes på dette område.

Det er opfindelsens formål at tilvejebringe en ny, forbedret, økonomisk fordelagtig og af andre fremgangsmåder uafhængig fremgangsmåde til fremstilling af ovnkønrøg, der har 20 specifikke overfladearealer, som er større end de specifikke overfladearealer af den kønrøg, der fremstilles under anvendelse af en fremgangsmåde af samme art som fremgangsmåden ifølge opfindelsen, men uden forbedringen ifølge opfindelsen, og at tilvejebringe en forbedret ovnproces til fremstilling 25 af i høj grad ledende kønrøg.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er af den i indledningen til krav 1 angivne art, er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne. Det har overraskende vist sig, at man under anvendelse af fremgangsmåden ifølge 30 opfindelsen frembringer i høj grad ledende kønrøg med større specifikke overfladearealer.

Ved den totale, procentiske forbrænding forstås den procent- 151386 2 del, som den mængde oxygen, der anvendes ved den kønrøgs-dannende proces, udgør i forhold til den mængde oxygen, der netop kræves til fuldstændig forbrænding af den totale mængde af carbonhydrider, der anvendes ved den kønrøgsdan-5 nende proces, til dannelse af carbondioxid og vand.

Man kender ganske vist fra US patentskrift nr. 3 832 450 og nr. 2 617 714 kønrøgsdannende processer, men i disse tilfører man vand i væskeform, og man opnår heller ikke den type af kønrøg, der dannes ved fremgangsmåden ifølge opfindel-10 sen.

Man kender ganske vist også fra US patentskrift nr. 4 101 639 en kønrøgdannende proces, hvor man tilfører vanddamp, men den kendte kønrøgsdannende proces er af plasmatypen og ikke af forbrændingstypen som fremgangsmåden ifølge opfindelsen, 15 og man opnår heller ikke den type af kønrøg, der dannes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Man kender ganske vist også fra DE offentliggørelsesskrift nr. 2 518 985, DE fremlæggelsesskrift nr. 2 608 417, US patentskrift nr. 2 475 125 og FR patentskrift nr. 2 411 222 20 kønrøgsdannende processer, hvor man tilsætter vanddamp, men denne tilsættes i andre mængder, på et andet trin og på en anden måde end ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og man opnår heller ikke den type af kønrøg, der dannes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. 1 2 3 4 5 6

Det er ganske vist også - som det fremgår af det i denne 2 beskrivelse senere anførte kontroleksempel i tabel III - 3 kendt, at man kan fremstille i høj grad ledende kønrøg med 4 høje overfladearealer i form af et biprodukt ved forgasnings 5 processer anvendt til fremstilling af carbonmonoxid og hy- 6 drogenholdige gasblandinger. Da der altid er risiko for, at et biprodukt fra en specifik kemisk proces ikke mere kan fremskaffes, fordi den pågældende proces ikke mere udøves, 151386 3 enten fordi den erstattes af en anden og bedre proces eller fordi de ved processen fremstillede hovedprodukter erstattes af andre produkter, tilvejebringer opfindelsen så-• ledes den tekniske fordel, at den repræsenterer en frem-5 gangsmåde, der er uafhængig af andre fremgangsmåder, således at det ønskede produkt fremkommer som det ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede hovedprodukt.

Det har således i henhold til opfindelsen vist sig, at opfindelsens formål opfyldes ved at modificere en tretrins-10 fremgangsmåde til fremstilling af kønrøg, f.eks. som beskrevet i USA Reissue patent nr. 28 974, således at der gås frem som i krav 1 angivet.

Den kendte tretrinsfremgangsmåde består i, at man bringer en initialt frembragt primær forbrændingszone til at foreligge, 15 hvori der foreligger en strøm af varme, gasformige forbrændingsprodukter; dernæst en anden zone eller en overgangszone, hvori man indsprøjter et som udgangsmateriale tjenende, flydende carbonhydrid i form af faste strømme eller sammenhængende strømme, i det væsentlige på tværs i den gasformige for-20 brændingsstrøm; og en tredie zone, der er reaktionszonen, hvor kønrøgen dannes før termineringen af reaktionen ved.afkøling. Modifikationen af tretrinsfremgangsmåden medfører, at man tilsætter vand i form af vanddamp og i en mængde, der ligger mellem 4 og 15 volumen-%, baseret på det totale 25 gasformige volumen af brændstoffet og oxidationsmidler, der er anvendt til frembringelse af den primære forbrænding, i den primære forbrændingszone, således at vanddampen blandes godt med de gasformige forbrændingsprodukter, før indføringen af udgangsmateriale. Ved en foretrukken udførelses-30 form for opfindelsen tilsætter man vand i en mængde mellem 4,6 og 11 volumen-%, og ved en særligt foretrukken udførelsesform i en mængde fra 9 til 11 volumen-%. Vandet kan indføres direkte i de gasformige forbrændingsprodukter under anvendelse af ethvert passende middel, eller det kan for-35 trinsvis indføres sammen med det oxidationsmiddel, der an- 151386 4 vendes ved frembringelsen af den primære forbrænding. I hvert tilfælde er det, som angivet i det foregående, es-entielt, at vanddampen bliver godt blandet med forbrændingsprodukterne før udgangsmaterialet indføres. Det er også 5 nødvendigt for produktionen af kønrøgen med de høje specifikke overfladearealer, at opholdstiden i reaktoren er mindst 0,5 sekunder, fortrinsvis mindst 1,0 sekund, og at den totale, procentiske forbrænding for processen ligger mellem 40 og 60%, idet det foretrukne interval ligger mel- 10 lem 46 og 57%. Efter afkølingen af reaktionen opsamles kønrøgen på en vilkårlig af de konventionelle metoder, der er kendt i industrien, såsom f.eks. ved posefiltre alene eller ved at anvende cycloner sammen med posefiltre. Den opsamlede kønrøg bliver derpå tabletteret på konventionel måde og 15 behandlet under oxiderende betingelser. På dette stadium vil den nye ovnproces give anledning til dannelsen af kønrøg, der har betydeligt større specifikke overfladearealer, og som er i stand til at meddele ledende egenskaber.

Det har dog yderligere vist sig, at man ved at udsætte 20 tabletterne af den ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede kønrøg for en behandling under varierende oxiderende betingelser også kan opnå kønrøg med højt overfladeareal og med kontrollerede pH-værdier, især kontrolleret sådan, at værdien er under 5. Den nye kategori af 25 ovnkønrøg med højt overfladeareal er karakteriseret ved, at 2 den har et iod-overfladeareal på mindst 600 m /g, en pH- værdi på under 5 og en DBP-værdi på mindst 160 cm /100 g.

Især er den nye kønrøg karakteriseret ved, at den har et iod-overfladeareal, der ligger mellem 800 og 1100 2 30 m /g og derover. Den foretrukne kønrøg har også et pH, der ligger mellem 2 og 4, idet det mest foretrukne interval er mellem 3 og 4. Hvad angår strukturniveauet kan det angives, at de foretrukne DBP-værdier ligger mellem 180 og 350 og derover, idet det mest foretrukne inter- 3 35 val er mellem 189 og 275 cm /100 g.

151386 5

Ved udøvelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af kønrøg med højt specifikt overfladeareal iagttager man følgende operationer. Et kønrøgsdannende, som udgangsmateriale tjenende, flydende carbonhydrid 5 indsprøjtes i det væsentlige på tværs ind i en forud dannet strøm af varme forbrændingsgasser, der følger den naturlige strømning med en gennemsnitlig lineær hastighed på mindst 152 m/sekund. Udgangsmaterialet indsprøjtes på tværs i form af sammenhængende stråler i forbrændingsgas-10 serne fra periferien af strømmen i et omfang, der er tilstrækkelig til opnåelse af penetration og derved til undgåelse af koksdannelse på væggene af reaktorens carbon-dannende zone. I dette tilfælde vil imidlertid udgangsmaterialet have været indsprøjtet i en forud dannet strøm 15' af gasformede forbrændingsprodukter, der grundigt blandet dermed indeholder tilsat vanddamp. Mængden af tilsat vand er, som tidligere anført, kritisk for den med godt resultat gennemførte drift af den foreliggende proces, og dette træk sammen med de andre angivne parametre, her-20 under krævede totale, procentiske forbrændingsintervaller og definitive opholdstider, er direkte relateret til produktionen af kønrøgen med usædvanligt højt specifikt o-verfladeareal.

Ved fremstillingen af de varme forbrændingsgasser, der an-25 vendes ved fremstillingen af kønrøgen, omsætter man i et passende forbrændingskammer et flydende eller gasformigt brændstof og en strøm af et passende oxidationsmiddel, såsom luft, oxygen, blandinger af luft og oxygen eller lignende. Blandt sådanne brændstoffer, som er velegnet til an-30 vendelse ved omsætning med strømmen af oxidationsmiddel i forbrændingskammeret til dannelse af de varme forbrændingsgasser, kan anføres enhver let brændbar gas, damp eller flydende strøm, såsom hydrogen, carbonmonoxid, methan, acetylen, alkoholer og petroleum. Det foretrækkes dog generelt at anven-35 de brændstoffer, der har et højt indhold af carbonholdige be- 151386 6 standdele, og især carbonhydrider. F.eks. er strømme, der er rige på methan, såsom naturgas og modificeret eller beriget naturgas, udmærkede brændstoffer, på lige fod med andre strømme, der indeholder store mængder af carbonhy-5 drider, såsom forskellige gasformige eller flydende carbonhydr ider og raffinerede biprodukter, herunder ethan, propan, butan og pentanfraktioner, brændselsolier og lignende. Den primære forbrænding repræsenterer i denne beskrivelse med krav den mængde oxidationsmiddel, der anven-10 des i det første trin af tretrinsfremgangsmåden i forhold til den mængde oxidationsmiddel, der teoretisk kræves til fuldstændig forbrænding af carbonhydridet i det første trin til dannelse af carbondioxid og vand. I den foreliggende proces kan den primære forbrænding ligge mellem 15 85 og ca. 300% forbrænding, idet den foretrukne primære for brænding eller førstetrinsforbrænding ligger mellem 85 og 150% forbrænding. På denne måde dannes der en strøm af varme forbrændingsgasser, der strømmer med høj lineær hastighed. Det har yderligere vist sig, at et trykdifferen-20 tiale mellem forbrændingskammeret og reaktionskammeret på mindst 0,07 kg/cm (6,9 kPa) og fortrinsvis på ca. 0,11 kg/cm^ (10,3 kPa) til 0,70 kg/cm^ (69 kPa) er ønskværdigt.

Under disse betingelser fremstilles der en strøm af gasformige forbrændingsprodukter, der udviser tilstrækkelig ener-25 gi til at konvertere et kønrøgsgenererende, som udgangsmateriale tjenende, flydende carbonhydrid til den ønskede kønrøg. Den resulterende forbrændingsgasstrøm, der udgår fra den primære forbrændingszone, opnår en temperatur på mindst 1316 °C, idet de mest foretrukne temperaturer i det 30 mindste er større end 1649 °C. De varme forbrændingsgasser drives med strømningens retning med høj lineær hastighed, der accelereres ved at indføre forbrændingsgasserne i et indelukket mellemstadium af mindre diameter, der om ønsket er tilspidset eller begrænset, f.eks. ved hjælp af et 35 konventionelt Venturi-rør. Det er på dette stadium af processen, der betragtes som det andet trin, at udgangsmaterialet 151386 7 med stor kraft indsprøjtes i strømmen af varme forbrændingsgasser.

I det andet trin, hvor forbrændingsgasserne bevæger sig med høj hastighed og der foreligger en gaskinetisk søjle 5 på mindst over 0,07 kg/cm (6,9 kPa), indsprøjtes der et passende kønrøgsfrembringende, som udgangsmateriale tjenende carbonhydrid i forbrændingsgasserne, under tilstrækkeligt tryk til opnåelse af ønsket penetration, hvorved man sikrer en høj blandehastighed og forskydningshastighed af 10 de varme forbrændingsgasser og det flydende, som udgangsmateriale tjenende carbonhydrid. Som resultat af dette miljø bliver det flydende, som udgangsmateriale tjenende carbonhydrid hurtigt dekomponeret og konverteret til kønrøg i store udbytter. Som udgangsmaterialer tjenende car-15 bonhydrider, der passende kan anvendes ifølge opfindelsen, og som let kan forflygtiges under reaktiorisbetingelserne, kan anføres carbonhydrider, såsom acetylen; definer, såsom ethylen, propylen, butylen; aromater, såsom benzen, toluen og xylen; visse mættede carbonhydrider; og flygtige 20 carbonhydrider, såsom kerosiner, naphthalener, terpener, ethylentjærer, aromatiske cirkulerende materialer og lignende. Det flydende udgangsmateriale indsprøjtes på tværs fra den ydre eller indre periferi, eller begge, af strømmen af varme forbrændingsgasser i form af et antal små, 25 sammenhængende stråler, der penetrerer godt ind i de indre regioner eller kernen af strømmen af forbrændingsgasser, men ikke til en dybde af en sådan art, at de ville ramme modstående stråler. Ved udøvelsen af opfindelsen kan det som udgangsmateriale tjenende carbonhydrid let indføres 30 som sammenhængende strømme af væske ved at tvinge det flydende udgangsmateriale gennem et antal åbninger med en diameter, der ligger mellem 0,25 og 3,81 mm, fortrinsvis mellem 0,51 og 1,52 mm under et indsprøjtningstryk, der er tilstrækkeligt til opnåelse af den ønskede penetration.

151386 8

Den mængde udgangsmateriale, der anvendes, og/eller de mængder af brændsel og/eller oxidationsmiddel, der anvendes i henhold til opfindelsen, vil blive tilpasset på en sådan måde, at der fremkommer en total procentisk forbræn-5 ding på fra 40 til 60%, fortrinsvis fra 46 til 57%.

Den totale forbrænding repræsenterer den totale mængde af oxygen, som anvendes i den carbondannende proces i forhold til den mængde oxygen, der kræves til den fuldstændige for-10 brænding af den totale mængde af anvendt carbonhydrid, som anvendes i den carbondannende proces, således at der dannes carbondioxid og vand. Den totale forbrænding udtrykkes sædvanligvis som en procentdel.

Det tredie trin af tretrinsfremgangsmåden involverer tills vejebringelsen af en reaktionszone, der vil tilvejebringe en tilstrækkelig opholdstid for den kønrøgsdannende reaktion før termineringen af reaktionen ved afkøling. Skønt opholdstiden i hvert tilfælde i almindelighed afhænger af de særlige betingelser og den særligt ønskede kønrøg, er 20 opholdstiden for den foreliggende fremgangsmåde mindst 0,5 sekunder, fortrinsvis mindst 1,0 sekunder. Når som følge deraf den kønrøgsdannende reaktion først er skredet frem i det ønskede tidsrum, terminerer man reaktionen ved indsprøjtning af en kølevæske, såsom vand, under anvendelse af 25 mindst et sæt sprøjtedyser. De varme, udgående gasser, der indeholder kønrøgen, der er suspenderet deri, føres derpå videre i strømmens retning, hvor trinnene omfattende afkøling, separation og opsamling af kønrøgen gennemføres på konventionel måde. F.eks. gennemføres separationen af 30 kønrøgen fra gasstrømmen let under anvendelse af konventionelle midler, såsom et bundfældende organ, en cyclon-separator, et posefilter eller kombinationer deraf.

Som anført i det foregående vil udøvelsen af den før an- 151386 9 givne fremgangsmåde resultere i fremstillingen af ovnkøn-røg med store specifikke overfladearealer og udmærkede ledende egenskaber, når man inkorporerer vand, i form af vanddamp, som en væsentlig operation i processen. Det kan mere 5 detaljeret anføres, at det ikke blot er tilsætningen af vand til processen, der resulterer i frembringelsen af de store specifikke overfladearealer af kønrøgen, men at det snarere er den måde, hvorpå man indfører vandet, vandmængden og den form, i hvilken vandet indføres. Alle disse 10 træk er nødvendige for den hensigtsmæssige drift af den foreliggende tretrinsfremgangsmåde. Det kan mere detaljeret anføres, at det tilsatte vand, der kan foreligge i enhver fysisk form på tiIsætningstidspunktet, imidlertid må foreligge i form af vanddamp inden for strømmen af gas-15 formige forbrændingsprodukter før indføringen af det flydende udgangsmateriale. Det tiIsatte vand må yderligere indføres under sådanne betingelser, at vandet blandes godt . med forbrændingsgasstrømmen før indføringen af det som udgangsmateriale tjenende, flydende carbonhydrid. Yderligere 20 ligger den mængde vand, der tilsættes i form af vanddamp, og som det har vist sig er kritisk for, at fremgangsmåden kan gennemføres med godt resultat, mellem 4 og 15 vo-lumen-%, i forhold til det totale gasvolumen af det brændsel og det oxidationsmiddel, ser anvendes ved frembringel-25 se af den primære forbrænding, idet et foretrukket interval ligger mellem 4,6 og 11 volumen-% og et særligt foretrukket interval ligger mellem 9 og 11 volumen-%.

De følgende prøvemetoder anvendes ved evaluering af de analytiske og fysiske egenskaber af den kønrøg, der fremstilles 30 ifølge opfindelsen.

lod-overfladeareal.

lod-overfladearealet af en kønrøg bestemmes i henhold til den følgende metode, og det angives i enheden m /g. Man 15138?'* 10 indfører en kønrøgsprøve i en procelænsdigel med størrelse 0 og forsynet med et løst sluttende låg for at muliggøre, at der undslipper gasser, og prøven befries for flygtige stoffer eller calcineres ved en temperatur på 927°C over et tidsrum af 7 minutter. Diglen og indholdet 5 deraf bliver derpå afkølet i en desiccator, hvorpå det øverste lag af calcineret kønrøg fjernes i en dybde af ca.

0,64 cm og kasseres. På basis af den kønrøg, der bliver tilbage i diglen, udvejer man en passende prøve med en nøjagtighed indenfor 0,1 mg, og derpå overføres den til 3 10 en olieprøveflaske med en kapacitet af 118 cm . For kønrøg, der forventes at have overfladearealer i interval-let mellem 300 og 750 m /g, har det vist sig, at en passende prøvestørrelse er 0,1 g, hvorimod en passende prø- 2 vestørrelse for kønrøg med overfladearealer over 750 m /g 15 er 0,05 g. Til den flaske, der indeholder kønrøgsprøven, tilsættes der 40 ml 0,0473 N iod-opløsning. Flasken dæk-kes, og indholdet rystes derpå i 10 minutter med en hastighed af 120 til 260 frem- og tilbagegående bevægelser per minut. Den resulterende opløsning centrifugeres øje-20 blikkeligt med en hastighed af 1200 til 2000 omdrejninger per minut, indtil opløsningen bliver klar, hvilket sædvanligvis tager mellem 1 og 3 minutter. Umiddelbart efter centrifugering titrerer man en 25 ml aliquot af iod-opløsnin-gen, hvortil der er tilsat nogle få dråber 1% stivelsesop-25 løsning som endepunktsindikator, med 0,0394 N natriumthio-sulfatopløsning, indtil en dråbe af natriumthiosulfatop-løsningen bevirker, at den blå farve skifter til farveløs.

Som blindprøve ryster man 40 ml af den 0,0473 N iod-opløsning, og den centrifugeres og titreres på samme måde som 30 ovenfor angivet for den kønrøgsholdige opløsning. Iod-over- 2 fladearealet, udtrykt i m /g, beregnet i henhold til formlen: o a - 10 (B-T) - 4,57 1.3375 151386 11 hvor B er titreringen af blindprøven og T er titreringen af prøven.

Dibutylphthalat (DBP) absorptionstal.

DBP absorptionstallet af kønrøg i tabletteret form be-5 stemmes i henhold til ASTM prøvemetode D 2414-76.

Farvetonestyrke

Farvetonestyrken af en kønrøgsprøve bestemmes i forhold til farvetonen af en industriel kønrøgs-reference i henhold til ASTM D 3265-76a.

10 Kønrøgens pH-værdi I en passende Erlenmeyer-kolbe indfører man en 5 g prøve af tabletteret kønrøg og 50 ml destilleret vand. Temperaturen af den kønrøgsholdige vandblanding bringes til kogepunktet under anvendelse af en elektrisk varmeplade, og 15 den holdes under langsom kogning i 10 minutter, men ikke på en sådan måde, at der koges til tørhed. Den resulterende blanding afkøles til stuetemperatur, og dens pH bestemmes derpå under anvendelse af et pH-meter, der er forsynet med glas- og kalomel-elektroder med en nøjagtig-20 hed af - 0,05 pH-enheder. Før bestemmelsen af pH i kønrøgen kalibreres pH-meteret mod to stødpudeopløsninger, hvoraf en har et pH på 4,0, mens den anden har et pH på 7,0.

For at evaluere driftsegenskaberne af kønrøgen hvad angår evnen til at meddele materialer fugtighedsabsorptions- og 25 volumenmodstandsegenskaber, bliver kønrøgen kompounderet med en passende harpiks, såsom i det foreliggende tilfælde ethylen/ethylacrylat-copolymer. Det materiale, der skal undersøges, fremstilles ved at inkorporere den ønskede mængde kønrøg i harpiksen, på vægtbasis. Til sådanne evaluerin- 151386 12 ger foretrækker man f.eks. almindeligvis materialer, der indeholder kønrøg i mængder på 12 vægt-%, 20 vægt-% og 36 vægt-%,

Metoden til fremstilling af harpiks/kønrøg materialerne 5 involverer, at man tilfører halvdelen af den ethylen/ ethylacrylat-harpiks, der skal anvendes, til en Banbury- blander, efterfulgt af den totale mængde af kønrøg og derpå resten af harpiksen. Temperaturen i Banbury-blande- ren indstilles på 37,8°C, og blandeprocessen påbegyndes.

10 Den initiale blanding gennemføres i 30 sekunder ved 77 o/min. (hastighed nr. 1) under et stempeltryk af 2,8 kg/ 2 cm (0,276 MPa). Derpå forøges hastigheden til 115 o/min. (hastighed nr. 2) i et tidsrum af 45 sekunder. I denne cyklus når temperaturen 37,8° C, hvorpå stemplet hæves, 15 således at det muliggøres, at man kan børste kønrøg tilbage i beholderen. Når temperaturen når 121°C, cirkulerer man vand gennem blanderens hus og rotor. Efter dne periode, hvor man har blandet ved 115 o/min., forøges hastigheden til 230 o/min. (hastighed nr. 3) i yderligere 105 se-20 kunder. Ved slutningen af denne periode standses blanding-gen, og harpiks/kønrøg materialet fjernes fra blanderen.

I tilfælde af et materiale, der indeholder 12 til 20 vægt-% kønrøg, er temperaturen af materialet mellem 127 og 143°C. Derimod ligger materialets temperatur for et 25 36% indhold af kønrøg mellem 166 og 182°C. Det resulteren de materiale føres derpå to gange gennem en kold mølle med to valser og tildannes til plader med henblik på den følgende undersøgelse.

Materialets fugtighedsabsorption.

30 Plader af de forskellige ethylen/ethylacrylat materialer, der er fremstillet i Banbury-blanderen som beskrevet i det foregående, blev udsat for terningudskæring og granulering til dannelse af passende forsøgsprøver. En togramprøve af det granulerede materiale vejes i en glasdigel af kendt 151386 13 vægt og tørres natten over ved 87,8°C for at fjerne .

eventuel fugtighed i materialet. Efter afkøling i en desiccator bestemmer man vægten til den nærmeste tiendedel af et mg. Materialet indføres derpå i en desiccator 5 ved stuetemperatur og 79% fugtighed. Materialet bliver derpå vejet efter 1 time og periodisk derefter i 3 dage og yderligere om nødvendigt til konstant vægt. Fugtig-hedsabsorptionen i ligevægtstilstanden beregnes som en vægtprocentdel af materialet.

Volumenmodstand.

10 Denne prøvemetode anvendes for at bestemmes volumenmodstanden af formstofmaterialer, der indeholder kønrøg. Det følgende er en beskrivelse af fremstillingen af de i pladeform foreliggende materialer fremstillet i Banbury-blan-deren, som beskrevet tidligere, af de kompressionsstøbte 15 plader, der skal anvendes som prøvestykker. På basis af det i pladeform foreliggende materiale, der er fremstillet på tovalsemøllen, udskar man prøver med dimensionerne 17,8 cm x 17,8 cm. En kompressionsform med. en hulhed med dimensionerne 17,8 cm x 17,8 cm blev derpå foret med et 20 frigørelsesslag af polyethylenterephthalatfilm, hvorpå man indfører forsøgsstykket. Som et øvre frigørelsesdækorgan tilvejebringes der en polytetrafluorethylen-film. Den dækkede kompressionsform placeres i en kompressionspresse, hvis temperatur holdes på 160°C, f.eks. ved 25 at indføre damp under et tryk af 7,03 kg/cm^ (0,689 MPa).

Når kompressionsformen når en temperatur af 160°C, hæves stempelkraften af kompressionspressen fra nul til en aflæsning på 20 tons (18.144 kg) og holdes på denne værdi i et tidsrum af 5 minutter. Trykket på prøven er ca. 57,4 30 kg/cm (5,63 MPa). Kompressionsformen fjernes derpå fra den varme kompressionspresse og indføres i en kold kompressionspresse, hvis stempelkraft også holdes på 20 tons (18.144 kg), indtil formene afkøles til omkring stuetempe- 151386 14 ratur. Den kompressionsformede plade med dimensionerne 17,8 cm x 17,8 cm fjernes derpå fra formen og bliver vide-rebehandlet.

For nu at fremstille det faktiske prøvestykke til prøven 5 for volumenmodstand udskærer man et stykke med dimensionerne 5,1 cm x 15,2 cm fra den kompressionsformede plade med dimensionerne 17,8 cm x 17,8 cm. Prøvestykket bliver derpå overtrukket på hver ende med en sølvmaling (sølvledende overtræk i ethylalkohol) til fremstilling af en 10 sølvelektrode, hvis bredde er ca. 1,27 cm. Efter tørring måler man den ikke overtrukne del af prøvestykket for at bestemme den nøjagtige afstand mellem elektroderne, den gennemsnitlige bredde og den gennemsnitlige tykkelse. Prøvestykket placeres derpå mellem glasplader, der har diraen-15 sionerne 20,3 cm x 15,2 cm, og som er anordnet på tværs af hinanden, således at kanten af den øvre plade flugter med kanten af prøvestykket. Derpå placerer man messingudfyldningsplader på toppen og bunden af.hver af de overtrukne ender af prøvestykket. Til messingudfyldningspla-20 derne tilknytter man derpå krokodillenæb, der fører til en "Digitac" model af et "H102120" Multimeter instrument til modstandsmålinger.

Modstanden af prøvestykket måles først i en ovn, der holdes på 90 C for at opnå en modstandsmåling ved denne tempera-25 tur. Yed at arbejde på denne måde måles modstanden initialt efter 3 minutter ved 90° C, idet påfølgende målinger udføres med intervaller på 2 minutter i de næste 30 minutter.

Efter 30 minutter tager man aflæsninger hvert femte minut, indtil prøvestykket har været i den 90° C ovn i totalt 60 30 minutter. Værdien af modstanden af prøvestykket ved 90° C fixeres på en afbildning som det punkt, hvor aflæsningerne bliver konstante. Modstandsmålingerne anvendes derpå ved beregning af volumenmodstanden af prøvestykket ved hjælp af følgende formel: 151386 15

p *u* A

Volumenmodstand, ohm-cm = - hvor R er modstanden af prøvestykket (ohm), A er tvær-snitsarealet af den ikke overtrukne del af prøvestykket (cm ), og L er afstanden mellem de to sølvelektroder, der 5 er overtrukket på hver ende af prøvestykket (cm).

Opfindelsen vil lettere forstås under henvisning til de følgende eksempler, der detaljeret beskriver fremstillingen af repræsentative materialer. Der foreligger naturligvis mange udførelsesformer for opfindelsen, hvilket vil 10 stå klart for sagkyndige, når opfindelsen først er fuldt beskrevet, og det vil forstås, at eksemplerne kun er af illustrerende art, og at de ikke på nogen måde skal opfattes i begrænsende forstand.

Som anført i det foregående foreligger der et bredt sorti-15 ment af tilgængelige materialer, mellem hvilke man kan udvælge et passende flydende udgangsmateriale og brændstof til forbrænding. I alle de her anførte eksempler anvendte man dog det samme flydende udgangsmateriale og brændstof.

Det er på ingen måde tilstræbt, at dette skal begrænse de 20 materialer, der kan anvendes. Som det flydende, som udgangsmateriale tjenende carbonhydrid anvender man i eksemplerne "Sunray DX", der er et brændstof, der på vægtbasis indeholder 90,4 % carbon, 7,56% hydrogen, 1,5% svovl, 4,4% asphaltener og 0,049% aske, og som udviser et forhold 25 mellem hydrogen og carbon på 0,995, et natriumindhold på 2,8 ppm, et kaliumindhold på 0,73 ppm, en værdi af B.M.C.I. på 135, en massefylde i henhold til ASTM D 287 på 1,10, en API massefylde på -3,1, en SSU viskositet (ASTM D 88) ved 54° C på 542,9 og en SSU viskositet ved 99°C på 63,3· Den 30 naturgas, der anvendes som brændstof i alle de her angivne eksempler, omfatter i det væsentlige, udtrykt som mol-%, 9,85% nitrogen, 0,18% carbondioxid, 86,68% methan, 3,07% ethan, 0,19% propan, 0,01% isobutan og 0,02% n-butan.

EKSEMPEL 1 151386 16 I dette eksempel anvendes der et passende reaktionsapparat, der er forsynet med organer til levering af forbrændingsgasproducerende reaktanter, nemlig et brændstof og et oxi-. - dationsmiddel, enten som separate strømme eller som forud 5 forbrændte, gasformige reaktionsprodukter, til den primære forbrændingszone, og også organer til levering af både det kønrøgsproducerende, som udgangsmateriale foreliggende car-bonhydrid, de forbrændingsgasser, der skal indføres efter apparatet, regnet i strømningens retning, midler til ind-1° føring af de yderligere mængder af vand, o.s.v. Apparatet kan være konstrueret af ethvert passende materiale, såsom et metal, og enten være forsynet med ildfast isolation eller omgivet med køleorganer, såsom en recirkulerende væske, der fortrinsvis er vand. Derudover er apparatet for-15 synet med temperatur- og trykregistrerende organer, organer til køling af de kønrøgdannende reaktioner, såsom sprøjtedyser, organer til afkøling af kønrøgsproduktet og organer til separation og udvinding af kønrøgen fra andre uønskede biprodukter. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 i en mere detaljeret beskrivelse af det her anvendte appa 2 rat anvender man det første trin således, at man opnår 3 en i det væsentlige fuldstændig forud gennemført forbræn 4 ding før indsprøjtning.af råmateriale. Som en passende 5 brænder er der tilvejebragt en indesluttet reaktionsbehol- 6 der, der har en diameter på 22 cm og en længde af 1,035 m, 7 og som er reduceret konisk over de næste 30,5 cm til en 8 diameter af 13,5 cm. En anden zone, som kaldes overgangs 9 zonen, og som har en diameter på 13,5 cm og en længde af 10 22,9 cm, er tilsluttet til den første zone eller brænder- 11 zonen. Det er i denne (anden) zone, at man indsprøjter

det flydende udgangsmateriale som sammenhængende strømme gennem så mange åbninger, som man måtte ønske. Udgangsma- I

terialet indsprøjtes under betingelser, der er tilstræk- 151386 17 kelige til at sikre en passende grad af penetration i strømmen af forbrændingsgas, hvorved man undgår problemer hvad angår koksdannelse i reaktoren. Den resulterende varme gasstrøm træder derpå ind i en tredie zone, der 5 benævnes reaktionszonen, hvor kønrøgen dannes. Denne zone strækker sig til det punkt, hvor reaktionen afkøles.

I det foreliggende tilfælde består reaktionszonen af en sektion, der har en diameter på 91,4 cm og en længde af 7,32 m efterfulgt af en sektion, der har en diameter på 10 69 cm og en længde af 3,35 m.

Når man som følge deraf skal gennemføre det foreliggende eksempel, opnår man en forbrænding på 140% i det første trin ved, at man i brænderen indfører luft, der er forvarmet til 3 399°C, med en hastighed af 0,447 m /sek. og naturgas med en 3 15 hastighed af 0,0367 m /sek. under et manometertryk af 1,05 2 kg/cm (0,103 MPa). Kammertrykket eller brændertrykket er registreret som 6,6 cm Hg (8,8 kPa). Dette resulterer i en strøm af varme forbrændingsgasser, der sammen med den øvrige strøm med høj lineær hastighed strømmer ind i overgangs-20 zonen, hvor udgangsmaterialet, der er forvarmet til 204°C, indsprøjtes transversalt i strømmen af forbrændingsgas med en hastighed af 204 liter/time (0,062 kg/s) under et 2 manometertryk af 13,8 kg/cm (1,36 MPa). Udgangsmaterialet indsprøjtes gennem fire helt frie åbninger, som hver 25 har en størrelse af 0,74 mm, og som er lokaliseret perifert i forhold til strømmen af forbrændingsgasser. Den gasfor-mige strøm træder derpå ind i reaktionszonen, hvor den efter en opholdstid på 1,3 sekunder bliver vandkølet til en temperatur af 743°C. Den totale procentiske forbrænding 30 af reaktionen er 46,8%. De analytiske og fysiske egenskaber af denne kønrøg er angivet i tabel 1, hvor denne kønrøg anvendes som blindprøve for eksempel 2 og 3.

EKSEMPEL 2 151386 18

Man følger metoden fra eksempel 1, idet man anvender det der beskrevne apparat med adskillige variationer, der ikke forhindrer, at der kan drages sammenligninger. Specifikt tilføres forbrændingsluften, der er forvarmet til 5 399°C, til forbrændingskammeret med en hastighed af 0,477 m^/sek., og naturgas indføres med en hastighed af •z p 0,067 nr/sek. under et manometertryk af 1,12 kg/cm (0,110 MPa). I dette tilfælde tilføres der sammen med forbrændingsluften til brænderén vand med en hastighed af 0,0261 10 m^/sek., svarende til 5,4 volumen-%, baseret på det totale gasformige volumen af den luft og den gas, der anvendes til frembringelse af den primære forbrænding. Som resultat af at bringe vandet ind i forbrajndingskammeret sammen med luften blander man vandet godt med strømmen af forbræn-15 dingsgasser før indsprøjtningen af udgangsmateriale. Under disse betingelser er den primære forbrænding 138,3 $, og trykket i forbrændingskammeret er 7,1 cm Hg (9,4 kPa).

Til den gasformede forbrændingsstrøm, der indeholder den tilblandede vanddamp, tilfører man derpå de sammenhængen-20 de stråler af flydende udgangsmateriale, ^d'er- er forvarmet til 202°C, med en hastighed af 208 liter/time (0,063 kg/s) og under et manometertryk af 13,7 kg/cm (1,35 MPa). Opholdstiden i reaktoren er 1,3 sekunder, og reaktionsgasserne bliver vandkølet til 727° C. Den totale procentiske 25 forbrænding i forsøget er 46,5$. Kønrøgen udvindes på normal måde, og de analytiske og fysiske egenskaber deraf er angivet i tabel X.

EKSEMPEL 5 151386 19

Man følger den i eksempel 1 og 2 angivne metode, under anvendelse af det samme apparat, igen med adskillige forskelle hvad angår driftsbetingelser. Her tilføres gassen med en hastighed af 0,0366 m^/s under et manometertryk af 5 1,12 kg/cnr'* (0,013 MPa), mens forbrændingsluften, der er forvarmet til 393° C, tilføres til brænderen med en has- 3 - .

tighed af 0,447 m /s, .hvorved den indeholder vand, der tidligere er tilført dertil med en hastighed af 151. 1/time, hvilket er beregnet til at udgøre 10,8 volumen-%, baseret på 10 det totale gasvolumen af gassen og luften. Disse betingelser resulterer i, at trykket af forbrændingskammeret er 7,4 cm Hg (9,8 kPa), og i en primær forbrænding af 138,5 %· Udgangsmateriale, der er forvarmet til 197° C, indsprøjtes gennem de fire helt frie åbninger med en ha-15 stighed af 208 1/time (0,063 kg/s) og under et manometer-tryk af 13,4 kg/cm (1,32 MPa). Opholdstiden i reaktoren er 1,3 sekunder, hvorefter den carbondannende reaktion vandkøles til en temperatur af 788° C. Den totale procen-tiske forbrænding ved reaktionen er 46,6 %. Udvindingen af 20 kønrøgen gennemføres på konventionel måde. Analytiske og fysiske egenskaber af denne kønrøg er angivet i tabel I.

TABEL I

Kønrøg Eks. 1 Eks. 2 Eks. 3

Tilsat vand, to1.-% 0 5,4 10,8 iad“overfladeareal, πΓ/g 531 566 630 pH 7,2 8,1 8,4 DBP,cm3/100 g 188 186 198

Tonestyrke, % 129 131 139

Ethylen/ethylacrylat-harpiks indeholdende 12 vægt-% kønrøg Volumenmodstand, stuetemp. ohm-cm 623 537 236

Materialets fugtig- hedsabsorption, % 1,01 1,28 1,45 151386’ 20

De næste to eksempler, nr. 4 og 5» er optaget her for at vise, at opfindelsen ikke angriber den kendte teknik,, som omfatter, at man forøger den totale procentiske forbrænding af en kønrøgsdannende reaktion for at frembringe 5 kønrøgr der har større overfladearealer. Det er med andre ord allerede blevet vist ved eksempel 1-3, at tilsætningen af vand i henhold til opfindelsen under forudsætning af, at alle andre betingelser i det væsentlige er de samme, vil resultere i fremstillingen af kønrøg, 10 der har større specifikke overfladearealer. Da det er kendt at forøge det specifikke overfladeareal af kønrøg ved at hæve den totale, procentiske forbrænding, viser eksempel 4 og 5, at man opnår yderligere forøgelser af det specifikke overfladeareal af kønrøgen, når man kombi-13 nerer den tekniske lære, der fremgår af opfindelsen, med kendt teknik. Dette illustreres tydeligt ved at sammenligne eksempel 3 med eksempel 4 og 5, hvor den totale, procentiske forbrænding hæves fra 46,6% til henholdsvis 49,9% og 56,5%, hvorved alt andet i det væsentlige er det 20 samme, især mængden af tilsat vand, nemlig 10,8 volumen-%, og den primære forbrænding på ca. 138%.

EKSEMPEL 4

Metoden og apparatet fra eksempel 1-3 anvendes med undtagelse af følgende. Forbrændingsluft, der er forvarmet til 404° C, indføres i forbrændingskammeret med en hastighed 25 af 0,447 m^/cm^ (0,103 MPa). I dette tilfælde er mængden af tilsat vand, der indføres med forbrændingsluften, den samme som den fra eksempel 3, nemlig 0,0522 m^/s eller 10,8 volumen-%. Under disse betingelser registreres trykket i forbrændingszonen som 6,6 cm Hg (8,8 kPa), og den 30 primære forbrænding bestemmes som værende 138,8%. Det flydende, som udgangsmateriale tjenende materiale, der er forvarmet til 199° C, indsprøjtes derpå gennem de fire åbninger, der hver har en diameter af 0,74 mm, i form af faste strømme med en hastighed på 185 liter/time (0,057 kg/s) p 35 og under et manometertryk af 11,39 kg/cm (1,12 MPa). Op- 21 151 la fi: holdstiden er 1,3 sekunder før kølingen af de varme gasser med vand til en temperatur af 760° C. Den totale pro-centiske forbrænding ved reaktionen er 49,9%. Kønrøgen udvindes på normal måde, og de analytiske og fysiske e-5 genskaber af kønrøgen er angivet i tabel II.

EKSEMPEL 3

Man gør brug af apparatet og metoden fra eksempel 1-4, men med adskillige variationer. Naturgas indføres i forbrændingszonen med en hastighed på 0,0367 m^/s under et mano- p metertryk af 1,12 kg/cm (0,110 MPa). Forbrændingsluften, 10 der er forvarmet til 399° C, tilføres med en hastighed af 0,447 m^/s og indeholder den samme mængde tilsat vand som i eksempel 3 og 4, nemlig 0,0522 m^/s eller 10,8 volu-men-%. Trykket i forbrændingskammeret er registreret som 6,35 cm Hg (8,4 kPa), og den primære forbrænding er 138,4%.

15 X forbrændingsgasstrømmen indsprøjter man derpå det fly-r dende udgangsmateriale, der er forvarmet til 171° C, med en hastighed på 151 liter/time (0,046 kg/s) og under et manometertryk på 10,69 kg/cm (1,05 MPa). Reaktionen bliver vandkølet til en temperatur af 760° C efter en opholds-20 tid af 1,2 sekunder. Kønrøgen opsamles og udvindes på normal måde. Den totale, procentiske forbrænding ved denne reaktion er 56,5%. De analytiske og fysiske egenskaber af kønrøgen i dette eksempel er sammenstillet i tabel II.

TABEL II

151386’ 22 Kønrøg Eks. 5 Eks. 4 Eks. 5

Tilsat vand, vol.-% 10,8 10,8 10,8

Total forbrænding,% 46,6 49,9 56,5 lod. overfladeareal, m2/g 550 675 846 pH 8,4 8,5 8,5 DBP, cm/'lOO g 198 219 240

Tonestyrke, % 139 145 140

Ethylen/ethylacrylat-harpiks indeholdende 12 vægt-% kønrøg Volumenmodstand, stuetemp., Ohm-cm 236 59

Volumenmodstand, 90°C

Ohm-cm 892 162 τ

Materialets fugtig- hedsabsorption, % 1,45 1,05

De data, der er sammenstillet i tabel II, viser tydeligt, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der resulterer i forøget overfladeareal af kønrøgen, kan forbedres, når man kombinerer med en forøget, total procentisk for-5 brænding.

De resterende eksempler viser flexibiliteten af den foreliggende fremgangsmåde til fremstilling af den nye' ovn-kønrøg, som har meget høje overfladearealer, således at den også får pH-værdier under 5 og dog er yderst velegnet til 10 anvendelse som ledende kønrøg.

EKSEMPEL 6 I dette eksempel er apparatet i nogen grad af lignende art som det, der er anvendt i eksempel 1-5, i den forstand, at overgangszonen har de samme dimensioner, men der foreligger fire helt frie åbninger med en størrelse af 0,97 15 mm i stedet for 0,74 mm. Dimensionerne hvad angår det første trin af det apparat, der er anvendt her, er, skønt det principielt er det samme, yderligere afvigende i den for- 23 1513S61 stand, at den indesluttede reaktionsbeholder har en diameter på 21,3 cm og en længde af 67,6 cm,før det på konisk måde tilspidses til en diameter af 13,5 cm over en afstand af 13,5 cm. I dette tilfælde har den tredie zone 5 eller den zone, hvori carbondannelsen fuldføres, en diameter på 91,4 cm og en længde af 4,88 m. løvrigt er den resterende del af udstyret som tidligere angivet. Ved udøvelsen af det foreliggende eksempel tilfører man følgelig forbrændingsluft, der er forvarmet til 377° C, til 10 forbrændingszonen med en hastighed af 0,526 m^/s og naturgassen med en hastighed af 0,0487 m^/s under et manometertryk af 1,83 kg/cm^ (0,179 MPa). Tilsat vand bringes ind i reaktoren med forbrændingsluften i en mængde af 132 liter/time (0,0457 m^/s) eller 7,3 volumen-%. Ydermere 15 tilsætter man oxygen med en hastighed af 0,0520 m^/s til forbrændingskammeret. Sådanne betingelser resulterer i en primær forbrænding på 180% og et forbrændingskammertryk på 13,0 cm Hg (17,2 kPa). Den resulterende strøm af varme forbrændingsgasser strømmer ind i overgangszonen, hvor.de 20 sammenhængende stråler af flydende udgangsmateriale indsprøjtes fra periferien gennem fire åbninger, der hver har en størrelse på 0,97 mm. Udgangsmaterialet forvarmes til 204° C og tilføres med en hastighed af 382 liter/time (0,117 kg/s) under et manometertryk på 15,2 kg/cm (1,49 25 MPa). Opholdstiden vedreaktionen er 0,7 sekunder, og gasstrømmen afkøles med vand til en temperatur af 760° C.

Den totale procentiske forbrænding i processen er 48,1%. Kønrøgen opsamles normalt og bliver derpå tabletteret og tørret under sådanne oxiderende betingelser, der 30 er tilstrækkelige til at danne en kønrøg-, der har

O

et iod-overfladeareal på 740 m /g, et pH på 3,2, et DBP på 197 cm^/100 g og en farvetonestyrke på 132 %. Yderligere information fremgår af tabel III.

EKSEMPEL·7

Den metode og det apparat, der anvendes i dette eksempel, er af lignende art som i eksempel 6, men med visse undta- 151386 24 gelser. Forbrændingsluft, der er forvarmet til 377° C, indføres i forbrændingskammeret med en hastighed af 0,529 nrVs, idet den samtidigt indeholder vand, der indføres med en hastighed af 0,0457 m^/s, hvilket er 7,9 volumen-%, base-5 ret på det totale volumen af reaktanter anvendt til frembringelse af den primære forbrænding. Naturgassen tilføres til den primære zone med en hastighed af 0,0248 m^/s p under et manometertryk af 0,70 kg/cm (0,069 MPa). I dette tilfælde tilsætter man også oxygen i forbrændingszonen 10 med en hastighed af 0,0260 m^/s. Under disse betingelser opnås der en primær forbrænding på 298,7%, og det har vist sig, at trykket i forbrændingskammeret er 8,13 cm Hg (10,8 kPa). Det flydende udgangsmateriale, der er forvarmet til 207° C, indsprøjtes derpå i den varme, hurtigt løbende 15 strøm af forbrændingsgasser, i form af sammenhængende stråler, gennem fire helt frie åbninger, som hver har en størrelse på 0,91 mm. Det flydende udgangsmateriale indsprøjtes med en hastighed af 375 liter/time (0,115 kg/s) og under et manometertryk på 17,2 kg/cm (1,69 MPa). Det tre-20 die stadium, eller reaktionszonen, består af en sektion, der har en længde af 7,31 m og en diameter på 91 cm efterfulgt af en sektion, der har en længde på 2,74 m og en diameter på 0,686 m. Efter en opholdstid i reaktoren på 1 sekund bliver reaktionen vandkølet til en temperatur på 760°C. 25 Den totale forbrænding af processen er 47,7%. De analytiske og fysiske egenskaber af denne kønrøg er angivet i tabel III.

EKSEMPEL 8

Under anvendelse af den metode og det apparat, der er beskrevet i eksempel 6, men med mindre modifikationer, gen-30 nemfører man det følgende forsøg. Forbrændingsluft, der er forvarmet til 374° C, indføres i den første zone af reak-tionsapparatet med en hastighed af 0,528 m^/s og indehol-- der medrevet, tilsat vand, der indføres med en hastighed af 0,0457 m^/s eller 7,7 volumen-%, baseret på gasvolumi-35 net af reaktanter, der er anvendt ved frembringelse af den 151386 25 primære forbrænding. Til forbrændingskammeret tilfører man også naturgas med en hastighed af 0,0412 m^/s under p et manometertryk af 1,48 kg/cm (0,145 MPa) og oxygen med en hastighed af 0,0260 m^/g. Dette resulterer i en primær 5 forbrænding på 179,6%, og trykket i forbrændingskammeret måles som 10,4 cm Hg (13,8 kPa). Den resulterende gasstrøm træder ind i overgangszonen, hvis længde er 22,9 cm og hvis diameter er 13,4 cm, og det flydende udgangsmateriale der er forvarmet til 207° C, indsprøjtes deri, som faste 10 strømme, gennem fire helt frie åbninger med en størrelse af 1,02 mm, med en hastighed af 326 liter/time (0,100 kg/s) under et manometertryk af 9,84 kg/cm (0,97 MPa), hvorved der opnås en reel penetration for at sikre en god forstøvning og dispergering af udgangsmaterialet. Den gasformede 15 strøm træder ind i reaktionskammeret, der udgøres af to sektioner, hvoraf en har en længde af 7,32 m og en diameter på 0,91 m, mens den næste har en længde af 2,44 m og en diameter på 0,.686 m, og efter en opholdstid på 1 sekund bliver reaktionen vandkølet til 760° C. Derpå opsamles 20 kønrøgen, og den tabletteres og tørres under oxiderende betingelser. Den totale procentiske forbrænding i processen er 47,9%. Analytiske og fysiske egenskaber af denne kønrøg fremgår af tabel III.

EKSEMPEL 9

Man anvender i det væsentlige det samme apparat og den sam-25 me metode som den i eksempel 8 anvendte, med undtagelse af følgende. Forbrændingsluftr der er forvarmet til 399° C, indføres i forbrændingskammeret med en hastighed af 0,526

Z

m /s og indeholder tilsat vand, der er indsprøjtet deri med en hastighed af 0,0261 m^/s, hvilket bestemmes til at 30 være 4,5 volumen-% i forhold til førstetri'hsreaktanteme. Naturgassen indsprøjtes i det første trin med en hastig-hed af 0,05 nr/s under et manometertryk af 1,83 kg/cm (0,179). Under sådanne betingelser er den primære forbrænding 119,8%, og trykket i forbrændingskammeret er 9,14 35 cm Hg (12,2 kPa). Den varme strøm af gasformige forbræn- 151386 26 dingsprodukter træder derpå ind i overgangszonen, hvor flydende udgangsmateriale, der er forvarmet til 166° C, indsprøjtes deri fra periferien under et manometertryk p af 22,50 kg/cm (2,20 MPa). Udgangsmaterialet indsprøjtes 5 . gennem fire helt frie åbninger, der hver har en størrelse på 0,57 mm, med en hastighed af 0,051 kg/s. Efter en henstandsperiode på 1,0 sekund bliver, reaktoren vandafkølet til en temperatur af 760° C. Den totale procentiske forbrænding i processen er 55,5%. Kønrøgen opsamles 10 og udsættes for tablettering og tørring under oxideiénde betingelser, således at der fremkommer et produkt med lavt pH. De analytiske og fysiske' egenskaber er angivet i tabel III.

EKSEMPEL 10

Fremgangsmåden og apparatet i eksempel 9 anvendes her med 15 undtagelse af følgende. Forbrændingsluft, der er opvarmet til 377° C, tilføres til forbrændingskammeret med en ha-stighed af 0,450 m /s sammen med tilsat vand, der er medrevet deri, med en hastighed af 0,0405 m^/s eller 8,3 vo-lumen-%, baseret på det totale volumen af forbrændings-20 luften og naturgassen anvendt til frembringelse af den primære forbrænding. Naturgas indføres i den første zone med en hastighed af 0,0365 m^/s under et manometertryk af 1,20 kg/cm (0,117 MPa). Den primære forbrænding bestemmes til at være 139,7%, og trykket i forbrændingskam-25 meret aflæses til 6,86 cm Hg (9,1 kPa). Den varme strøm af gasformede produkter føres derpå ind i overgangszonen forsynet med fire helt frie åbninger rundt omkring periferien, hver med en størrelse på 0,64 mm. Det flydende udgangsmateriale, der er forvarmet til 166° C, indsprøj-30 tes i den gasformede strøm gennem de fire åbninger med en hastighed af 155 liter/time (0,048 kg/s) under et mano-metertryk af 11,74 kg/cm (1,15 MPa). Opholdstiden af reaktionen er 1,2 sekunder før afkølingen med vand til en temperatur af 760° C. Den totale, procentiske forbrænding er 55 55,9%. Kønrøgen opsamles, og den tabletteres og tørres 151386 27 under oxiderende betingelser, således at der frembrin- ; ges en kønrøg med lavt pH. De analytiske og fysiske egenskaber af kønrøgen er angivet i tabel III.

EKSEMPEL 11 5 Idet man nøjagtigt følger den i eksempel 10 angivne metode, indfører man forbrændingsluft, der er forvarmet til 391° C, i forbrændingskammeret med en hastighed af 0,522 m^/s, i-det den indeholder tilsat vand, der er indført med en ha-

•Z

stighed af 0,060 nr/s, svarende til 10,5 volumen-%, base-10 ret på det totale volumen af luft og gas, der anvendes til frembringelse af den primære forbrænding. Naturgassen indføres i den første zone med en hastighed af 0,050 m^/s un-der et manometertryk af 1,3 kg/cm (0,124 MPa). Som resultat deraf frembringes der en primær forbrænding på 119,9% 15 og et forbrændingskammertryk på 7,9 cm Hg (10,4 kPa). Den resulterende varme strøm af vandholdige forbrændingsgasser træder ind i overgangszonen, hvori man indsprøjter flydende udgangsmateriale, der er forvarmet til 154° C, gennem -fire helt frie åbninger med en størrelse af 0,57 mm peri-20 fert. Udgangsmaterialet tilføres med en hastighed af 155 liter/time (0,048 kg/s) og under et manometertryk på 12,0 p kg/cm (1,17 MPa), hvorved man sikrer en passende penetration af forbrændingsgasstrømmen. Opholdstiden i reaktoren er 1,0 sekund, efterfulgt af vandkøling af reaktionen 25 til en temperatur på 729° C. Den totale, procentiske forbrænding af processen er 57%. Kønrøgen opsamles, tabletteres og tørres under oxiderende betingelser. Yderligere detaljer angående kønrøgen i dette eksempel forekommer i tabel III.

151386 28 d + 0 S- d H <f IS- ΙΆ d o - -- -p d 00 CT\ ΓΑ ΙΛ ΙΑ Η O ø -P IS- H OJ H OJ d d VO ΙΆ Η 0 O 1 d ft fcd CO (D g

bO tn S

oo d s -p HO ΓΑ H --1 h ° — — d 35 ø σ» <1- <f oo oois-O rag-o • cvi is- <r hh øøs ø O OJ Η bO τί d

JsJ H d -Q

m o ra. d H (0 0 <t & > Ο ΚΛ <f d H - - 0 ® d >t n 4 OJ OJ OJ O > 0 • IA VO OJ OJ £ 0 ø m cd η -P 2 ω ,y ^ " cd H d 2 bo d θ ° g ø d g, bo m o cr\ ft S1 h - co ·η H d

• in η ri <f om- d rf! H

CQ VO γα fA oj o o ^ C0 C\J H S d1 d H bo O ^ d

S 03 tn <D

d O ω d oo d >?

oo <f s in ω i X

- d - S d o • n m m co m ts- o s h h ra n ni tn ^ -i in o x d H Jd s OJ H i ,X O 0

hh -p S d S

bO (DO

d S d S d Η i> vo <H d ø ffl N ΙΟ lf\ od

<$ — OJ — bo d -H

Bi · O fA VO Η Η Η H O Odd m γα cn ni o ia d cd d tX VO ΗΗΦ HH d O !>, H d s d d X H d ø cd o d ω,ο vof oj h d bo d o ^ d d ø • o m s w i øh o ra<t m ia ø li - d h

is- HHd d ØHH

H d O Η H ø

•Η H -P

S -P død 03 o ft ø S ø

X Id d 0 bO

H · SO bO d d

ft ft d 03 «Η H

bfl d S O d td d \ 0 0 0 S H 03 OJ d -P - 0 ,d HØ S I ø o d -P bo -P d o 0 H d - cd -p o Λ -p o

h HømbOd dH

cd η ø d ø d - - -P ød d oddbo d>0 ø cn ød d d ødd 0 H ø ØH ^ 0 0 ød © ts-p-p d >

> cd e - d 0 03 03 0 d H

s h Mø-Pd d-P Høo d Η "v ,X 0 O OØ H 0 > ft d d ""v. S S H O 03 d

wø stsdd dø dØH

bo> υ-pøøgøH -po SO 0 H S O S d dos

dl - 0 J>, d I d 0 OdO

d d ft d i! HS η -P W ft 0 s o Μ © o -P od o ø WHft«EHH>0>S + 151386 29

Af de ovenfor angivne data fremgår, at fremgangsmåden i-følge opfindelsen resulterer i fremstillingen af ovnkøn-røg med exceptionelt høje specifikke overfladearealer.

Desuden fremgår det af de pågældende data, at ledningse-5 genskaberne af ovnkønrøgen fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er rimeligt sammenlignelige med ledningsegenskaberne af den i høj grad ledende kønrøg, der fremstilles som biprodukter ved forgasningsprocesser.

Claims (6)

151386

1. Tretrinsfremgangsmåde til fremstilling af ovnkønrøg med højt specifikt overfladeareal, hvor et brændstof og et oxidationsmiddel omsættes i en første zone således, at der tilvejebringes en strøm af varme, primære forbræn-5 dingsgasser, der har tilstrækkelig energi til at konvertere et kønrøg-producerende, flydende, som udgangsmateriale tjenende carbonhydrid til kønrøg, og hvor carbon-hydridet i en anden zone i form af et antal sammenhængende stråler indsprøjtes perifert i strømmen af gasfor-10 mige forbrændingsprodukter i en retning, der går på tværs af strømningsretningen af strømmen af forbrændingsgasser og under et tryk, der er tilstrækkeligt stort til at opnå den penetrationsgrad, der kræves til passende forskydning og blanding af udgangsmaterialet, og hvor udgangs-15 materialet i en tredje zone dekomponeres og konverteres til kønrøg før afslutningen af den carbondannende reaktion ved bratkøling og påfølgende afkøling, separation og udvinding af den resulterende kønrøg, kendetegnet ved, at man i den første zone indfører vand i form 20 af vanddamp i en mængde af mellem 4 og 15 volumen-% baseret på det totale gasformige volumen af det til frembringelse af den primære forbrænding anvendte brændstof og oxidationsmiddel, at vanddampen blandes godt med strømmen af gasformige forbrændingsprodukter før indføringen 25 af det flydende carbonhydrid, at man opretholder den køn- røgsdannende reaktion i den tredje zone i mindst 0,5 sekunder, og at man tilfører reaktionskomponenterne i sådanne mængder, at den totale procentiske forbrænding ligger i intervallet mellem 40 og 60%. 1

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at mængden af vand i form af vanddamp ligger mellem 4,6 og 11 volumen-%. 151386

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at mængden af vand i form af vanddamp ligger mellem 9 og 11 volumen-%.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet 5. ved, at det tilsatte vand indføres sammen med oxidations-midlet.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at opholdstiden i den tredje zone er mindst 1,0 sekund.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den totale, procentiske forbrænding ligger mellem 46 og 57%.