WO2014009275A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von furnace black unter verwendung von gummi-feststoffpartikeln - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von furnace black unter verwendung von gummi-feststoffpartikeln Download PDF

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WO2014009275A1
WO2014009275A1 PCT/EP2013/064270 EP2013064270W WO2014009275A1 WO 2014009275 A1 WO2014009275 A1 WO 2014009275A1 EP 2013064270 W EP2013064270 W EP 2013064270W WO 2014009275 A1 WO2014009275 A1 WO 2014009275A1
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rubber
carbon black
air mixture
flow
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PCT/EP2013/064270
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Nils Raeder
Fikret Dülger
Holger Merz
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Pyrolyx Ag
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/482—Preparation from used rubber products, e.g. tyres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing carbon black.
  • a known process for the production of carbon black or industrial carbon black is the so-called furnace process, in which a hot gas is produced as combustion gas in a combustion furnace under controlled air supply.
  • a liquid carbon basestock mostly aromatic carbo- or petrochemical oils, will then be burned at high temperatures to produce free carbon, i. Carbon Black, to produce.
  • the carbon black particles produced in this way usually have an order of magnitude and size structure in the nanometer range and, depending on the process control, are manufactured to suit the various technical applications.
  • the carbo- or petrochemical oils used in the furnace process have a very high carbon content. Since these oils are expensive on the one hand and a finite product on the other hand, it is desirable to replace these oils with recycled products or to create a complete material cycle.
  • Old rubber is currently being disposed of or recycled in several ways.
  • the simplest and still most common method is incineration in a cement kiln. It makes u.a. the high energy content of rubber.
  • the object of the invention is therefore to propose a method and a device can be prepared by the carbon black directly from waste rubber. This object is achieved by a process for producing carbon black according to claim 1.
  • a device for the production of carbon black as well as carbon black produced by the process or the device are the subject matter of the subsidiary claims.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the rubber in particular the old rubber, is preferably ground to rubber solid particles, so that rubber powder is produced.
  • This rubber dust can be injected directly into the incinerator by the fine grinding without further treatment and burns there together with the liquid carbon base material to carbon black.
  • the carbon base material used is an aromatic carbo- or petrochemical oil and / or rubber used as rubber, preferably waste tires.
  • other carbonaceous solids can also be used.
  • Carbo - or petrochemical oils have a high carbon content and can therefore be converted advantageously effectively with high yield to carbon black.
  • rubber preferably scrap tires, is used as the rubber material.
  • the combustion of the waste rubber directly in the furnace process avoids detours over pyrolysis and the associated loss of energy, so that an advantageously effective recycling of the waste rubber is made possible.
  • the aromatic carbo- or petrochemical oils are preferably first processed in such a way that they have a defined composition, e.g. a maximum level of sulfur, ash and water and advantageously a defined viscosity, so that the oil can be injected.
  • a defined composition e.g. a maximum level of sulfur, ash and water and advantageously a defined viscosity
  • rubber dust is preferably produced by means of a shredding process.
  • scrap tires or old rubber are preferably shredded small in several steps, preferably from Metal and textile fibers separated and finally advantageously milled to the desired size.
  • step a) used tires and waste rubber are first dewatered and shredded on shredder equipment, then preferably comminuted in a granulator and preferably freed from steel and textile fibers and finally finely ground.
  • the result is preferably a very pure rubber powder, preferably in the desired order of magnitude.
  • a rubber powder suitable for combustion in a combustion furnace can advantageously be obtained simply.
  • the shredded shredded rubber granulate is preferably finely ground into powdered rubber, so that it can be advantageously blown through conventional nozzle devices in the incinerator.
  • the rubber is ground to powdered rubber, preferably with a particle size of 200 ⁇ to 1000 ⁇ , more preferably 400 ⁇ to 800 ⁇ .
  • the rubber solid particles are finely atomized during injection into the flow of the gas-air mixture, preferably by a stirring and / or grinder in the combustion furnace.
  • the oils present in the rubber powder to carbonize directly without detour, ie to convert to carbon black.
  • the rubber solid particles and the carbon base material are injected into the flow of the gas-air mixture in such a way that in the flow of the gas-air mixture 1 wt .-% to 99 wt .-% of the carbon base material is present.
  • the quality of the carbon black to be produced can preferably be easily influenced by adjusting the ratio of gum solid particles to carbon base material.
  • the rubber solid particles and the carbon base material are preferably injected simultaneously through separate nozzle devices in the flow of the gas-air mixture.
  • a supply of gas and / or air in the flow of the gas-air mixture and / or the temperature of the gas-air mixture is controlled, preferably such that carbon black with a size of 0.1 ⁇ to 10 ⁇ , preferably 1 ⁇ to 5 ⁇ arises.
  • a temperature of 1000 ° C. to 2000 ° C., preferably 1200 ° C. to 1800 ° C., in the flow of the gas-air mixture is preferably set.
  • the oils present in the rubber powder immediately carbonize at these temperature ranges.
  • the flow of the gas-air mixture is ignited and the generated flame is set to a temperature above 1 .200 ° C.
  • a predetermined mixing ratio of the gas-air mixture and the combustion temperature to achieve predetermined qualities of the produced carbon black - particles, in particular a defined particle size of less than 1 -5 ⁇ set.
  • the resulting carbon black is controlled rapidly cooled when it has reached the desired size and / or the desired properties.
  • the resulting carbon black is blown after rapid cooling for pelleting in a pelletizer.
  • the resulting carbon black is dried after pelleting.
  • An apparatus for producing carbon black includes a grinder for grinding rubber into solid rubber particles and a combustion furnace including a hot gas generating means for generating a hot combustion gas, a first nozzle means for permeating a liquid carbon base material and a second nozzle means for blowing in the gums Has -Feststoffpelle.
  • the hot gas generating means comprises a control means for controlling a ratio of gas and / or air in the combustion gas and / or for controlling a temperature in the combustion gas.
  • a stirring and / or grinder for fine atomization of the rubber solid particles is provided in the combustion furnace.
  • a cooling device is provided for rapid cooling of the carbon black produced and / or a pelletizer for pelletizing the carbon black produced and / or a drying device for drying the carbon black produced.
  • a preferred carbon black is made by the above-described method and apparatus, respectively.
  • Fig. 1 shows an apparatus according to the invention for producing carbon black.
  • FIG. 1 shows a device 10 for producing carbon black 12, which has a combustion furnace 14, a cooling device 16, a pelletizing device 18 and a drying device 20.
  • the nozzle device 22 has a hot gas generating device 26, a first nozzle device 28 for injecting liquid carbon base material 30, and a second nozzle device 32 for injecting rubber solid particles 34.
  • the hot gas generator 26 generates a flow 36 of a gas-air mixture 38 as combustion gas 24.
  • a controller 40 is associated with the combustion furnace 14 and the hot gas generator 26 via control units 42 to control the supply of gas or air into the flow 36 and the temperature in the To control combustion gas 24.
  • an aromatic oil 44 is used as the liquid carbon base material 30 as the liquid carbon base material 30 as the liquid carbon base material 30 as the liquid carbon base material 30, an aromatic oil 44 is used.
  • the rubber solid particles 34 are blown into the combustion furnace 14 in the form of rubber powder 46.
  • a grinder 48 for grinding, for example, waste rubber to the rubber powder 46 is provided.
  • the rubber is first dewormed and pre-shredded shredder and nachzerkleinert in a granulator, not shown. Metal particles or textile materials are removed and then the rubber powder 46 is ground to the desired particle size.
  • the rubber powder 46 is blown into the combustion furnace 14 via the second nozzle device 32, any agglomerations which may be present being comminuted by means of a stirring and / or grinding mill 50, so that the rubber solid particles 34 can be finely atomized into the combustion furnace 14.
  • the controller 40 is also configured to adjust the ratio of the liquid carbon base material 30 to the rubber solid particles 34 so that ratios of 1 wt% to 99 wt% of the carbon base material 30 can be produced.
  • the finely atomized solid rubber particles 34 and the liquid carbon base material 30 burn in the combustion gas 24 to carbon black 12, which is subsequently rapidly cooled by the chiller 16, particularly by injecting water, to produce carbon black particles having a desired particle size ,
  • the resulting carbon black 12 has a kinetic residual energy due to the influence of the flow 36 and moves into the pelletizer 18, where it is pelletized into manageable pellets. Subsequently, the pellets produced are freed in a drying device 20 of the injected water and dried. Therefore, a method and an apparatus for producing carbon black 12 is proposed, by means of which the carbon black 12 can be produced from rubber flour 46 or other carbonaceous solids.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung (10) zur Herstellung von Carbon Black (12), wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: a) Mahlen von Gummi zu Gummi-Feststoffpartikeln (34) einer gewünschten Partikelgröße; b) Bereitstellen eines Verbrennungsofens (14) mit einer erhitzten Strömung (36) eines Gas-Luft-Gemischs (38); c) Bereitstellen eines flüssigen Kohlenstoffbasismaterials (30); d) Eindüsen des Kohlenstoffbasismaterials (30) in die Strömung (36) des Gas-Luft-Gemischs (38); d) Einblasen der Gummi-Feststoffpartikel (34) in die Strömung (36) des Gas-Luft-Gemischs (38). Weiter betrifft die Erfindung mit dem Verfahren bzw. der Vorrichtung (10) hergestelltes Carbon Black (12).

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON FURNACE BLACK UNTER
VERWENDUNG VON GUMMI-FESTSTOFFPARTIKELN
Technischer Hintergrund
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Carbon Black.
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Carbon Black oder Industrie- Ruß ist der so genannte Furnace - Prozess, bei dem in einem Verbrennungsofen unter kontrollierter Luftzufuhr ein Heißgas als Verbrennungsgas erzeugt wird.
In dem Verbrennungsgas wird dann ein flüssiges Kohlenstoff - Basismaterial, meist aromatische carbo- oder petrochemische Öle, bei hohen Temperaturen verbrannt werden, um so freien Kohlenstoff, d.h. Carbon Black, zu erzeugen.
Diese Reaktion wird im letzten Schritt des Furnace - Prozesses, dem Quen- ching, mittels Wasserzugabe abrupt an der Stelle abgebrochen, an dem die entstehenden Carbon Black - Teilchen die gewünschte Größenordnung und Eigenschaften besitzen.
Die derart hergestellten Carbon Black - Teilchen haben zumeist eine Größenordnung und Größenstruktur im Nanometerbereich und werden je nach Prozessführung passend für die unterschiedlichen technischen Anwendungszwecke hergestellt. Die im Furnace Prozess verwendeten carbo- oder petrochemischen Öle haben einen sehr hohen Kohlenstoffgehalt. Da diese Öle einerseits teuer sind und andererseits ein endliches Produkt darstellen, ist es erstrebenswert, die- se Öle durch Recycling-Produkte zu ersetzen oder einen kompletten Materialkreislauf zu erzeugen.
Altgummi wird derzeit auf verschiedene Arten entsorgt oder recycelt. Die einfachste und derzeit immer noch gängigste Methode ist die Verbrennung in einem Zementofen. Dabei macht man sich u.a. den hohen Energiegehalt von Gummi zu Eigen.
Andere Arten des Recyclings von Altgummi ist die Herstellung und Verwendung von Gummigranulat sowie Gummimehl. Dies wird hauptsächlich als Füllstoff für Sport- oder Straßenbeläge eingesetzt oder als Grundstoff zur Pyrolyse für die Rückgewinnung des im Gummi, beispielsweise in Reifen, eingesetzten Carbon Blacks. Bei der zuletzt genannten Technologie sind die bei der Pyrolyse gewonnen Öle carbonreich, so dass sie wieder zur Herstellung von Carbon Black, beispielsweise mittels eines sogenannten Furnace Ofens, in dem der Furnace Prozess durchgeführt wird, eingesetzt werden können.
Bei dem Umweg über die Pyrolyse wird jedoch relativ viel Energie aufgewendet, um Altgummi zu wieder verwendbarem Carbon Black zu recyceln.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, durch die Carbon Black direkt aus Altgummi hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Herstellung von Carbon Black gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Herstellung von Carbon Black sowie mit dem Verfahren oder der Vorrichtung hergestelltes Carbon Black sind Gegenstand der Nebenansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Darstellung der Erfindung
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Carbon Black werden die folgenden Schritte durchgeführt:
a) Mahlen von Gummi zu Gummi - Feststoffpartikeln einer gewünschten Partikelgröße;
b) Bereitstellen eines Verbrennungsofens mit einer erhitzten Strömung eines Gas - Luft - Gemischs;
c) Bereitstellen eines flüssigen Kohlenstoffbasismaterials;
d) Eindüsen des flüssigen Kohlenstoffbasismaterials in die Strömung des Gas - Luft - Gemischs;
d) Einblasen der Gummi - Feststoffpartikel in die Strömung des Gas - Luft - Gemischs.
Mit einem solchen Verfahren ist eine definierte Zuführung und Verbrennung von carbonreichen Feststoffen wie beispielsweise Altgummi, insbesondere Altreifen, in dem Furnace - Prozess möglich. Somit kann einerseits flüssiges Kohlenstoffbasismaterial eingespart werden und andererseits Altgummi ohne Umwege recycelt werden.
Bevorzugt wird das Gummi, insbesondere das Altgummi, zu Gummi - Fest- stoffpartikeln gemahlen, so dass Gummimehl entsteht. Dieses Gummimehl kann durch das feine Vermählen ohne weitere Aufbereitung direkt in den Verbrennungsofen eingeblasen werden und verbrennt dort gemeinsam mit dem flüssigen Kohlenstoffbasismaterial zu Carbon Black. Vorzugsweise wird als Kohlenstoffbasismaterial ein aromatisches carbo- oder petrochemisches Öl und/oder als Gummi Altgummi, vorzugsweise Altreifen, verwendet. Es können jedoch auch andere kohlenstoffhaltige Feststof- fe eingesetzt werden.
Carbo - oder petrochemische Öle weisen einen hohen Kohlenstoffgehalt auf und können daher vorteilhaft effektiv mit großer Ausbeute zu Carbon Black umgesetzt werden. Um Kosten für die Bereitstellung des Öles zu sparen, wird als Gummimaterial vorzugsweise Altgummi, vorzugsweise Altreifen, verwendet. Durch die Verbrennung des Altgummi direkt in dem Furnace - Prozess werden Umwege über Pyrolyse und die damit verbundenen Energieverlust umgangen, so dass ein vorteilhaft effektives Recyceln des Altgummi ermöglicht wird.
Dazu werden vorzugsweise die aromatischen carbo- oder petrochemische Öle zunächst insofern aufbereitet, dass sie eine definierte Zusammensetzung besitzen, z.B. einen Höchstgehalt an Schwefel, Asche und Wasser sowie vorteilhaft einen definierte Viskosität, damit das Öl eingedüst werden kann.
Besonders bevorzugt werden in Schritt a) die folgenden Schritte durchgeführt:
a1 ) Schreddern des Gummis, wobei das Gummi vorzugsweise entwulstet und vorzerkleinert und nachfolgend in einem Granulator nachzerklei- nert wird;
a2) Entfernen von Metallpartikeln, insbesondere von Stahlpartikeln, und/oder von Textilmaterialien;
a3) Mahlen des Gummis auf die gewünschte Partikelgröße.
Zunächst wird demgemäß in Schritt a) vorzugsweise Gummimehl mittels eines Schredderprozesses hergestellt. Dabei werden bevorzugt Altreifen oder Altgummi in mehreren Schritten klein geschreddert, dabei vorzugsweise von Metall und Textilfasern getrennt und schließlich vorteilhaft auf die gewünschte Größe gemahlen.
In bevorzugter Ausgestaltung werden dazu in Schritt a) Altreifen und Alt- gummi auf Schredderanlagen zuerst entwulstet und vorzerkleinert, danach bevorzugt in einem Granulator nachzerkleinert und vorzugsweise von Stahl und textilen Fasern befreit sowie schließlich fein vermählen. So entsteht vorzugsweise ein möglichst reines Gummimehl, bevorzugt in der gewünschten Größenordnung.
Durch mehrere einfache Zerkleinerungsprozesse und das physikalische Entfernen von Metall - und Textiipartikeln kann vorteilhaft einfach ein für die Verbrennung in einem Verbrennungsofen geeignetes Gummimehl erzielt werden.
Dazu wird vorzugsweise das in dem Schredderprozess klein geschredderte Gummigranulat zu Gummimehl fein gemahlen, so dass es vorteilhaft durch übliche Düseneinrichtungen in den Verbrennungsofen eingeblasen werden kann.
Vorteilhaft wird dazu das Gummi zu Gummimehl, vorzugsweise mit einer Partikelgröße von 200 μηη bis 1000 μητι, mehr vorzugsweise 400 μηη bis 800 μητι, gemahlen. Besonders bevorzugt werden die Gummi-Feststoffpartikel beim Einblasen in die Strömung des Gas-Luft-Gemischs fein zerstäubt, vorzugsweise durch ein Rühr- und/oder Mahlwerk in dem Verbrennungsofen.
Eventuell auftretende Agglomerationen werden somit vorzugsweise zerklei- nert. Somit ist es vorteilhaft möglich, die im Gummimehl vorhandenen Öle bevorzugen direkt ohne Umweg zu carbonisieren, d.h. zu Carbon Black umzusetzen. Vorzugsweise werden die Gummi-Feststoffpartikel und das Kohlenstoffbasismaterial derart in die Strömung des Gas-Luft-Gemischs eingedüst, dass in der Strömung des Gas-Luft-Gemischs 1 Gew.-% bis 99 Gew.-% des Kohlenstoffbasismaterials vorliegt. So kann vorteilhaft die Qualität des herzustellenden Carbon Black durch Einstellen des Verhältnisses von Gummi - Feststoffpartikeln zu Kohlenstoffbasismaterial vorzugsweise einfach beeinflusst werden.
Besonders bevorzugt werden die Gummi-Feststoffpartikel und das Kohlen- stoffbasismaterial vorzugsweise gleichzeitig durch getrennte Düseneinrichtungen in die Strömung des Gas-Luft-Gemischs eingedüst.
Damit ist es vorteilhaft möglich, zwecks effektivem Recycling dem Furnace Prozess einen hohen Prozentsatz an Gummi - Feststoffpartikeln zuzuführen, vorzugsweise ohne die geregelte Zufuhr von flüssigem Kohlenstoffbasismaterial zu stören.
Vorteilhaft wird eine Zufuhr von Gas und/oder Luft in die Strömung des Gas- Luft-Gemischs und/oder die Temperatur des Gas-Luft-Gemischs kontrolliert, vorzugsweise derart, dass Carbon Black mit einer Größe von 0,1 μηη bis 10 μητι, vorzugsweise 1 μηη bis 5 μητι, entsteht.
Beispielhaft wird bevorzugt eine Temperatur von 1000 °C bis 2000 °C, vorzugsweise 1200 °C bis 1800 °C, in der Strömung des Gas-Luft-Gemischs eingestellt. Vorteilhaft carbonisieren die im Gummimehl vorhandenen Öle bei diesen Temperaturbereichen sofort. Beispielsweise wird die Strömung des Gas-Luft-Gemischs entzündet und die erzeugte Flamme auf eine Temperatur über 1 .200 °C eingestellt. Vorteilhaft wird ein vorbestimmtes Mischungsverhältnis des Gas-Luft- Gemischs sowie die Verbrennungstemperatur zur Erzielung vorbestimmter Qualitäten der hergestellten Carbon Black - Teilchen, insbesondere einer definierten Teilchengröße von kleiner als 1 -5 μητι, eingestellt. Je nach Verbrennungstemperatur und Verbrennungsdauer entstehen so unterschiedliche Carbon Black - Qualitäten, da über diese Parameter nicht nur vorteilhaft die Geschwindigkeit der Verbrennung gesteuert werden kann, sondern auch die Entgasung bzw. EntÖlung des Gummimehls und damit die dabei stattfindende abrupte Carbonisierung des erzeugten Gases und Öls. So kann vorteilhaft durch die Verbrennungsgeschwindigkeit der Anteil an verunreinigenden Rückständen in dem entstehenden Carbon Black gesteuert werden.
Vorzugsweise wird das entstandene Carbon Black kontrolliert schnell abge- kühlt, wenn es die gewünschte Größe und/oder die gewünschten Eigenschaften erreicht hat.
Dies erfolgt beispielsweise durch Eindüsen von Wasser in eine aus der Verbrennung resultierende Verbrennungsprodukt-Strömung. Das schnelle Ab- kühlen der Verbrennungsprodukt-Strömung ist auch als Quenching bekannt.
Weiter vorteilhaft wird das entstandene Carbon Black nach dem schnellen Abkühlen zwecks Pelletierung in eine Pelletierungseinrichtung eingeblasen. Vorzugsweise wird das entstandene Carbon Black nach der Pelletierung getrocknet. Eine Vorrichtung zum Herstellen von Carbon Black weist eine Mahleinrichtung zum Mahlen von Gummi zu Gummi-Feststoffpartikeln und einen Verbrennungsofen auf, der eine Heißgaserzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines heißen Verbrennungsgases, eine erste Düseneinrichtung zum Eindü- sen eines flüssigen Kohlenstoffbasismaterials und eine zweite Düseneinrichtung zum Einblasen der Gummi-Feststoffpartikel aufweist.
Vorzugsweise umfasst die Heißgaserzeugungseinrichtung eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Verhältnisses von Gas und/oder Luft in dem Verbrennungsgas und/oder zum Steuern einer Temperatur in dem Verbrennungsgas.
Weiter vorteilhaft ist in dem Verbrennungsofen ein Rühr- und/oder Mahlwerk zum feinen Zerstäuben der Gummi-Feststoffpartikel vorgesehen.
Bevorzugt ist eine Abkühleinrichtung zum schnellen Abkühlen des hergestellten Carbon Black und/oder eine Pelletiereinrichtung zum Pelletieren des hergestellten Carbon Black und/oder eine Trocknungseinrichtung zum Trocknen des hergestellten Carbon Black vorgesehen.
Ein bevorzugtes Carbon Black ist mit dem oben beschriebenen Verfahren bzw. der oben beschriebenen Vorrichtung hergestellt.
So kann vorteilhaft ein Kreislauf erzeugt werden, bei dem beispielsweise Alt- reifen, die unter Verwendung von Carbon Black - Teilchen hergestellt worden sind, wieder zu beispielsweise in der Reifenindustrie verwendbarem Carbon Black recycelt werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen von Carbon Black.
Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Herstellen von Carbon Black 12, die einen Verbrennungsofen 14, eine Abkühleinrichtung 16, eine Pelletiereinrich- tung 18 und eine Trocknungseinrichtung 20 aufweist.
In den Verbrennungsofen 14 wird über eine Düsenvorrichtung 22 zu verbrennendes Material sowie Verbrennungsgas 24 eingedüst. Dazu weist die Düsenvorrichtung 22 eine Heißgaserzeugungseinrichtung 26, eine erste Düseneinrichtung 28 zum Eindüsen von flüssigem Kohlenstoffbasismaterial 30 und eine zweite Düseneinrichtung 32 zum Einblasen von Gummi - Feststoffpartikeln 34 auf. Die Heißgaserzeugungseinrichtung 26 erzeugt eine Strömung 36 eines Gas - Luft - Gemischs 38 als Verbrennungsgas 24. Eine Steuereinrichtung 40 ist dem Verbrennungsofen 14 sowie der Heißgaserzeugungseinrichtung 26 über Steuereinheiten 42 zugeordnet, um die Zufuhr von Gas oder Luft in die Strömung 36 und die Temperatur in dem Verbrennungsgas 24 zu steuern.
Als flüssiges Kohlenstoffbasismaterial 30 wird ein aromatisches Öl 44 verwendet.
Die Gummi - Feststoffpartikel 34 werden in Form von Gummimehl 46 in den Verbrennungsofen 14 eingeblasen. Zur Herstellung des Gunnnninnehls 46 ist an der zweiten Düseneinrichtung 32 eine Mahleinrichtung 48 zum Mahlen von beispielsweise Altgummi zu dem Gummimehl 46 vorgesehen. In der Mahleinrichtung 48 wird das Gummi zunächst entwulstet und über Schreddern vorzerkleinert sowie in einem nicht gezeigten Granulator nachzerkleinert. Metallpartikel oder Textilmaterialien werden entfernt und dann wird das Gummimehl 46 zu der gewünschte Partikelgröße gemahlen.
Das Gummimehl 46 wird über die zweite Düseneinrichtung 32 in den Ver- brennungsofen 14 eingeblasen, wobei eventuell vorliegende Agglomerationen über ein Rühr - und/oder Mahlwerk 50 zerkleinert werden, so dass die Gummi - Feststoffpartikel 34 fein zerstäubt in den Verbrennungsofen 14 eingebracht werden können. Die Steuereinrichtung 40 ist auch dazu ausgelegt, das Verhältnis des flüssigen Kohlenstoffbasismaterials 30 zu den Gummi - Feststoffpartikeln 34 einzustellen, so dass Verhältnisse von 1 Gew.-% bis 99 Gew.-% des Kohlenstoffbasismaterials 30 erzeugt werden können. Die fein zerstäubten Gummi - Feststoffpartikel 34 und das flüssige Kohlenstoffbasismaterial 30 verbrennen in dem Verbrennungsgas 24 zu Carbon Black 12, das nachfolgend durch die Abkühleinrichtung 16, insbesondere durch Eindüsen von Wasser, rasch abgekühlt wird, so dass Carbon Black - Teilchen mit einer gewünschten Partikelgröße anfallen. Das entstandene Carbon Black 12 hat durch Einfluss der Strömung 36 eine kinetische Restenergie und bewegt sich in die Pelletiereinrichtung 18, wo es zu handhabbaren Pellets pelletiert wird. Nachfolgend werden die erzeugten Pellets in einer Trocknungseinrichtung 20 von dem eingedüsten Wasser befreit und getrocknet. Es wird daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Carbon Black 12 vorgeschlagen, durch die das Carbon Black 12 aus Gummi- mehl 46 oder anderen kohlenstoffhaltigen Feststoffen erzeugt werden kann.
Bezugszeichenliste
Vorrichtung
Carbon Black
Verbrennungsofen
Abkühleinrichtung
Pelletiereinrichtung
Trocknungseinrichtung
Düsenvorrichtung
Verbrennungsgas
Heißgaserzeugungseinrichtung
erste Düseneinrichtung
flüssiges Kohlenstoffbasismatenal zweite Düseneinrichtung
Gummi - Feststoffpartikel
Strömung
Gas - Luft - Gemisch
Steuereinrichtung
Steuereinheit
Öl
Gummimehl
Mahleinrichtung
Rühr - und/oder Mahlwerk

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung von Carbon Black (12) mit den Schritten a) Mahlen von Gummi zu Gummi-Feststoffpartikeln (34) einer gewünschten Partikelgröße;
b) Bereitstellen eines Verbrennungsofens (14) mit einer erhitzten Strö- mung (36) eines Gas-Luft-Gemischs (38);
c) Bereitstellen eines flüssigen Kohlenstoffbasismaterials (30);
d) Eindüsen des Kohlenstoffbasismaterials (30) in die Strömung (36) des Gas-Luft-Gemischs (38);
d) Einblasen der Gummi-Feststoffpartikel (34) in die Strömung (36) des Gas-Luft-Gemischs (38).
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass als Kohlenstoffbasismaterial (30) ein aromatisches carbo- oder petrochemisches Öl (44) und/oder als Gummi Altgummi, vorzugsweise Altreifen, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die folgenden Schritte durchgeführt werden:
a1 ) Schreddern des Gummis, wobei das Gummi vorzugsweise entwulstet und vorzerkleinert und nachfolgend in einem Granulator nachzerkleinert wird;
a2) Entfernen von Metallpartikeln, insbesondere von Stahlpartikeln, und/oder von Textilmaterialien;
a3) Mahlen des Gummis auf die gewünschte Partikelgröße.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gummi zu Gummimehl (46), vorzugsweise mit einer Partikelgröße von 200 μηη bis 1000 μητι, mehr vorzugsweise 400 μηη bis 800 μητι, gemahlen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gummi-Feststoffpartikel (34) beim Einbläsern in die Strömung (36) des Gas-Luft-Gemischs (38) fein zerstäubt werden, vorzugsweise durch ein Rühr- und/oder Mahlwerk (50) in dem Verbrennungsofen (14).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gummi-Feststoffpartikel (34) und das Kohlenstoffbasismaterial (30) derart in die Strömung (36) des Gas-Luft- Gemischs (38) eingedüst werden, dass in der Strömung (36) des Gas-Luft- Gemischs (38) 1 Gew.-% bis 99 Gew.-% des Kohlenstoffbasismaterials (30) vorliegt, wobei die Gummi-Feststoffpartikel (34) und das Kohlenstoffbasismaterial (30) vorzugsweise gleichzeitig durch getrennte Düseneinrichtungen (28, 32) in die Strömung (36) des Gas-Luft-Gemischs (38)eingedüst werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Zufuhr von Gas und/oder Luft in die Strömung (36) des Gas-Luft-Gemischs (38) und/oder die Temperatur des Gas-Luft-Gemischs (38) kontrolliert wird, vorzugsweise derart, dass Carbon Black (12) mit einer Größe von 0,1 μηη bis 10 μητι, vorzugsweise 1 μηη bis 5 μητι, entsteht.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur von 1000 °C bis 2000 °C, vorzugsweise 1200 °C bis 1800 °C, in der Strömung (36) des Gas-Luft- Gemischs (38) eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das entstandene Carbon Black (12) kontrolliert schnell abgekühlt wird, wenn es die gewünschte Größe und/oder Eigenschaften erreicht hat und/oder dass das entstandene Carbon Black (12) nach dem schnellen Abkühlen zwecks Pelletierung in eine Pelletiereinrichtung (18) eingeblasen und/oder getrocknet wird.
10. Vorrichtung (10) zum Herstellen von Carbon Black (12) mit einer Mahleinrichtung (48) zum Mahlen von Gummi zu Gummi-Feststoffpartikeln (34) und einem Verbrennungsofen (34), der eine Heißgaserzeugungseinrichtung (26) zum Erzeugen eines heißen Verbrennungsgases (24), eine erste Düseneinrichtung (28) zum Eindüsen eines flüssigen Kohlenstoffbasismaterials (30) und eine zweite Düseneinrichtung (32) zum Eindüsen der Gummi- Feststoffpartikel (34) aufweist.
1 1 . Vorrichtung (10) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Heißgaserzeugungseinrichtung (26) eine Steuereinrichtung (40) zum Steuern eines Verhältnisses von Gas und/oder Luft in dem Verbrennungsgas (24) und/oder zum Steuern einer Temperatur in dem Verbrennungsgas (24) aufweist.
12. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 oder 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verbrennungsofen (14) ein Rühr- und/oder Mahlwerk (50) zum feinen Zerstäuben der Gummi-Feststoffpartikel (34) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Abkühleinrichtung (16) zum schnellen Abkühlen des hergestellten Carbon Black (12) und/oder eine Pelletiereinrich- tung (18) zum Pelletieren des hergestellten Carbon Black (12) und/oder eine Trocknungseinrichtung (20) zum Trocknen des hergestellten Carbon Black (12) vorgesehen ist.
14. Carbon Black (12), hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder mit einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 13.
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