DE2403545A1

DE2403545A1 - Furnace black having reduced adsorption capacity - produced by independent introduction of agglomeration-suppressing additive

Info

Publication number: DE2403545A1
Application number: DE2403545A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Chem Dr Voll
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1974-01-25
Filing date: 1974-01-25
Publication date: 1975-08-14

Abstract

Furnace black with reduced adsorption capacity (as defined by the Butyl Phthalate Adsorption Number) can be produced by used of structure formation-suppressing additives, (i.e. additives reducing the agglomeration of primary particles), pref. alkali cpds., esp. KCl, K2CO3, KNO3 or CH3COOK. This process is improved in that the additive is introduced into the flame or combustion gas stream as an aerosol independently of the carbon source, in contrast to the known process in which a soln. of the additive is preliminarily admixed to the carbonaceous starting material. Furnace black having reduced adsorptivity is esp. suitable for use as a pigment. The independent introduction of the additive considerably increases its effectiveness.

Description

Verfahren zur Herstellung von FurnaceruSen mit abgesenkter DBP-Zahl Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Furnaceruß mit abgesenkt er DBP-Zahl unter Zugabe von struktursenkenden Additiven.Process for the production of furnaces with reduced DBP number The invention relates to a method for the production of furnace black with lowered er DBP number with the addition of structure-reducing additives.

Bei dem an sich bekannten und in vielen Varianten durchgeführten Purnacerußverfahren werden Verstärker- und Farbruße aus meist flüssigen Kohlenwasserstoffen in einem feuerfest ausgemauerten Strömungsreaktor hergestellt. Außer dem Einsatzkohlenwasserstoff wird im allgemeinen aus wirtschaftlichen Erwägungen noch ein gasförmiger Brennstoff (Erdgas, Stadtgas) in den Reaktor gegeben.In the Purnace black process, which is known per se and carried out in many variants Reinforcement and color soot are made from mostly liquid hydrocarbons in one Refractory brick-lined flow reactor manufactured. Except for the feed hydrocarbon is generally still a gaseous fuel for economic reasons (Natural gas, town gas) added to the reactor.

Dieses Brenngas bildet zusammen mit Verbrennungsluft eine heiße Flamme aus, in die der Einsatzkohlenwasserstoff (Rußrohstoff) meist in feinverteilter Form eingesprüht wird. Zur feinen Verteilung des Rußrohstoffes bedient man sich häufig der 2-Stoffserstäubung, wobei im allgemeinen Preßluft als Zerstäubermedium verwendet wird. Der feinverteilte Rußrohstoff wird in die heißen Abgase der Brenngasflamme im allgemeinen etwas weiter stromab eingemischt, wobei er durch Pyrolyse und teilweise Verbrennung in Ruß und Abgas umgesetzt wird. Bevor das Ruß-Abgas-Gemisch den Reaktor verläßt und der Abscheideanlage zugeführt wird, wird es durch Einsprühen von Wasser auf eine Temperatur unter 9000C abgekühlt.Together with the combustion air, this fuel gas forms a hot flame from, in which the feed hydrocarbon (carbon black raw material) mostly in finely divided form is sprayed. One often makes use of the fine distribution of the carbon black raw material the 2-substance atomization, whereby compressed air is generally used as the atomizing medium will. The finely divided soot raw material is in the hot exhaust gases of the fuel gas flame generally mixed in somewhat further downstream, being by pyrolysis and partially Combustion is converted into soot and exhaust gas. Before the soot / exhaust gas mixture enters the reactor leaves and is fed to the separation system, it is sprayed in with water cooled to a temperature below 9000C.

Bei diesem Verfahren lassen sich verschiedene Rußqualitäten dadurch herstellen, daß man das Verhältnis der Mengendurchsätze von Rußrohstoff, Zerstäuberluft, Verbrennungsluft und Brenngas, sowie die Verweilzeit im Reaktor variiert. Die entstehenden Ruße bestehen normalerweise nicht aus isolierten Primärteilchen, vielmehr sind diese Primärteilchen mehr oder weniger stark miteinander verwachsen und bilden größere Aggregate. Ein Baß für den Grad der Verwachsung von Primärteilchen untereinander, der als Struktur des Rußes bezeichnet wird, ist die Dibutylphthalatabsorption (DBP-Zahl).In this process, different carbon black qualities can be achieved establish that the ratio of the throughputs of soot raw material, atomizing air, Combustion air and fuel gas as well as the residence time in the reactor vary. The emerging Carbon blacks do not normally consist of isolated primary particles, rather they are Primary particles grow together to a greater or lesser extent and form larger ones Aggregates. A bass for the degree of coalescence of primary particles with one another, referred to as the structure of carbon black is the dibutyl phthalate absorption (DBP number).

Besonders im Hinblick auf die Verwendung von Rußen als schwarzes Pigment ist man an einer möglichst niedrigen DBP-Zahl des Rußes interessiert.Especially with regard to the use of carbon black as a black pigment one is interested in the lowest possible DBP number of the carbon black.

In gewissen Grenzen läßt sich die Struktur eines Rußes, d.h. der Grad der Verwachsungen von Primärteilchen untereinander,ausgedrückt durch die DBP-Zahl, durch das Gas/Ol-Verhältnis variieren. Soll die DBP-Zahl auf sehr niedrige Werte abgesenkt werden, ist die Zugabe eines struktursenkenden Additives notwendig. Meist wird hierfür KCl verwendet, das als Lösung in den Rußrohstoff eingespeist wird und mit diesem gemeinsam in den Reaktor eingesprüht wird.The structure of a soot, i.e. the degree the intergrowth of primary particles with one another, expressed by the DBP number, vary by the gas / oil ratio. Set the DBP number to very low values be lowered, the addition of a structure-reducing additive is necessary. Most of time KCl is used for this, which is fed into the carbon black raw material as a solution and is sprayed together with this into the reactor.

Dieses Verfahren der Additivzugabe hat jedoch den Nachteil, daß es bei sehr feinteiligen Rußen zunehmend schwieriger wird, sehr niedrige DBP-Zahlen zu erreichen. Außerdem wird durch die Anwendung größerer Mengen an Additiv-Lösung die Rußölzerstäubung ungünstig beeinflußt, und zwar in dem Sinne, daß die Teilchengröße des Rußes ansteigt, sobald die Additivlösung dem Rußrohstoff zugegeben wird.However, this method of adding additives has the disadvantage that it in the case of very finely divided carbon blacks it becomes increasingly difficult, very low DBP numbers to reach. In addition, by applying larger amounts of additive solution the soot oil atomization adversely affected, in the sense that the particle size of the carbon black increases as soon as the additive solution is added to the carbon black raw material.

Um nun wieder die ursprüngliche Teilchengröße des ohne Additiv hergestellten Rußes zu erhalten, muß das Luft/6l-Verhältnis vergrö(3ert werden. Damit sinkt aber zwangsläufig die Ausbeute. Das bedeutet, daß sehr feinteilige Furnaceruße stark abgesenkter DBP-Zahl in schlechterer Ausbeute erhalten werden als solche mit hoher DBP-Zahl.To now return to the original particle size of the one produced without an additive To get soot, the air / 6l ratio must be increased inevitably the yield. This means that very finely divided furnace blacks are strong reduced DBP number are obtained in poorer yield than those with high DBP number.

Es wurde nun gefunden, daß man bei sonst unveränderten Einstellbedingungen am Burnacerußreaktor unter Zugabe von struktursenkenden Additiven die DBP-Zahl stark herabsetzen kann, indem man das Additiv als unabhängig von der Rußrohstoffzerstäubung bereitetes Aerosol in die Brenngasflamme bzw. deren Abgase einspeist.It has now been found that with otherwise unchanged setting conditions in the Burnacer soot reactor with the addition of additives that reduce the structure, the DBP number is high can reduce by considering the additive as independent of the soot raw material atomization feeds prepared aerosol into the fuel gas flame or its exhaust gases.

Als struktursenkendes Additiv können Alkaliverbindungen verwendet werden. Die Wirksamkeit steigt bekanntlich mit steigendem Atomgewicht des Alkaliions. Aus wirtschaftlichen Gründen empfiehlt sich der Einsatz von Kaliumverbindungen, insbesondere von Kaliumchlorid, welches einen guten Eompromiß zwischen Wirksamkeit und Preis darstellt. Im erfindungsgemäßen Verfahren können jedoch alle in Wasser oder organischen Lösungsmitteln löslichen Alkaliverbindungen verwendet werden.Alkali compounds can be used as structure-reducing additives will. It is known that the effectiveness increases with an increasing atomic weight of the alkali ion. For economic reasons, the use of potassium compounds is recommended, especially of potassium chloride, which is a good compromise between effectiveness and price represents. In the method according to the invention, however, all in water or alkali compounds soluble in organic solvents are used.

Um eine möglich.s- hohe Feinteiligkeit des Additiv-Aerosols und damit schnellere Verdampfungsgeschwindigkeit und gleichmäßigere Adlitivverteilung zu erzielen, kann es vorteilhaft sein, als Additiv Eal Walze zu verwenden, deren Anionen sich unter den Bedingungen der Rußbildung zersetzen, also zum Beispiel Carbonate, Nitrate. Weiterhin sind als Additiv auch Kaliumverbindungen organischer Säuren, wie Kaliumacetat, verwendbar.To ensure that the additive aerosol is finely divided and thus to achieve a faster evaporation rate and more even distribution of the additives, It can be advantageous to use Eal roller as an additive, the anions of which are decompose under the conditions of soot formation, e.g. carbonates, nitrates. Furthermore, potassium compounds of organic acids such as potassium acetate, usable.

Besonders günstige Ergebnisse werden erhalten, wenn man eine Lösung des struktursenkenden Additivs mittels einer Zerstäubungsvorrichtung in den Reaktor einbringt. Es kann dabei sowohl eine wäßrige Lösung als auch eine ein brennbares Lösungsmittel enthaltende Lösung eingebracht werden. Für die Herstellung von Lösungen in brennbaren organischen Lösungsmitteln kommen aufgrund der Löslichkeitsverhältniss e neben Alkalihalogeniden vorwiegend Alkalihydroxiw de und die Salze organischer Säuren in Betracht.Particularly favorable results are obtained when one has a solution the structure-reducing additive into the reactor by means of an atomization device brings in. It can be either an aqueous solution or a combustible one Solvent-containing solution are introduced. For the production of solutions in flammable organic solvents due to the solubility ratio e, in addition to alkali halides, predominantly alkali hydroxide and the organic salts Acids into consideration.

Die Herstellung des Aerosols erfolgt in an sich bekannter Weise durch Zerstäubung mittels einer Einstoffzerstäuberdüse oder durch eine Zweistoffzerstäubung unter Einsatz eines gasförmigen Zerstäubermediums. Als Zerstäubermedium kann Luft, ein brennbares Gas oder auch ein Inertgas verwendet werden.The aerosol is produced in a manner known per se Atomization by means of a single-substance atomizer nozzle or by means of a two-substance atomization using a gaseous atomizing medium. Air, a flammable gas or an inert gas can be used.

Das Additiv kann nach günstigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens in die vorzugsweise vorgewärmte Verbrennungsluft oder in das Brenngas eingesprüht werden. Im ersten Fall kann das Einsprühen in den vorderen Reaktorteil nahe dem Verbrennungslufteintritt erfolgen; im zweiten Fall kann das noch nicht entflammte Brenngas oder auch die Brenngasflamme beladen werden.The additive can according to favorable embodiments of the invention Procedure in the preferably preheated combustion air or in the fuel gas be sprayed. In the first case, it can be sprayed into the front part of the reactor take place near the combustion air inlet; in the second case it cannot yet inflamed fuel gas or the fuel gas flame are loaded.

Wird eine Additivlösung in vorgewärmte Verbrennungsluft oder in die Brenngasflamme eingesprüht, so kann bei Einstoffzerstäubung Wasser als Lösungsmittel verwendet werden. Wenn aber die Lösung in einen relativ kalten Luftstrom eingesprüht werden soll, kann es zweckmäßig sein, ein brennbares organisches Lösungsmittel zu verwenden, da dieses einerseits weniger Verdampfungsenergie verbraucht und andererseits durch seine Verbrennung als Energiespender die Trocknung des Sprüngutes fördert. Diese Trocknung ist wichtig, um das versprühte Additiv nicht an den Wänden des Reaktors niederschlagen und festsetzen zu lassen, sondern es letztlich in sprühgetrockneter und teilverdampfter Form in die Rupbildungszone gelangen zu lassen. Es ist demnach im Hinblick auf die erforderliche Trocknungsenergie für das Einsprühen in kalte Gasströme zweckmäßig, wenigstens eine brennbare Komponente (Zerstäubermedium oder Lösungsmittel) zu verwenden, wenn in ein sauerstoffhaltiges Gas eingesprüht wird und umgekehrt Luft als Zerstäubermedium zu verwenden, wenn das Additiv in ein brennbares Gas eingesprüht wird.Is an additive solution in preheated combustion air or in the If a fuel gas flame is sprayed in, water can be used as a solvent in the case of single-component atomization be used. But when the solution is sprayed into a relatively cold stream of air should be, it can be expedient, a flammable organic To use solvents, as this on the one hand consumes less evaporation energy and on the other hand, through its combustion as a source of energy, the drying of the spray material promotes. This drying is important so that the sprayed additive does not hit the walls of the reactor precipitate and settle, but ultimately in spray-dried and partially evaporated form to get into the rumbling zone. It is accordingly with regard to the drying energy required for spraying in cold Gas streams expedient, at least one combustible component (atomizing medium or Solvent) should be used when spraying into an oxygen-containing gas and conversely, to use air as the atomizing medium when the additive is in a combustible one Gas is injected.

Bei Burnacerußreaktoren, in denen die Oxydation des Brenngases in einer Vorbrennkammer durchgeführt wird, kann das Additiv entweder in die Vorbrennlrammer bzw. in die dieser zugeleiteten Gasströme eingesprüht werden.In Burnacer soot reactors, in which the oxidation of the fuel gas in a pre-combustion chamber is carried out, the additive can either be in the pre-combustion chamber or are sprayed into the gas streams supplied to them.

Eine außerordentlich wirksame Maßnahme im Rahmen der Erfindung besteht darin, daß das Additiv in die Brenngasflamme bzw. deren Abgas an einem Ort eingesprüht wird, welcher vor der Stelle liegt, bei der die innige Durchmischung des Rußrohstoffs mit den heißen Abgasen der Brenngasflamme einsetzt.There is an extremely effective measure within the scope of the invention in that the additive is sprayed into the fuel gas flame or its exhaust gas at one place which is before the point at which the intimate mixing of the carbon black raw material begins with the hot exhaust gases of the fuel gas flame.

Das Additiv kann nach einer vorteilhaften Variante der Erfindung auch in feinteiliger fester Form, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Trägergases, auf dem Weg über Verbrennungsluft und/oder Brenngas oder direkt in die im Reaktor oder seiner Vorbrennkammer befindliche Brenngasflamme oder deren Abgase eingespeist werden. Dabei kann ebenfalls eine besonders wirksame Absenkung der DBP-Zahl des entstehenden Rußes bewirkt werden, indem das Additiv an einem Ort in den Reaktor eingeführt wird, welcher vor der Stelle des Einset e zens der innigen Durchmischung des Rußrohstoffs mit den heißen Abgasen der Brenngasflamme liegt. Dabei kann sprühgetrocknetes Additiv eingespeist werden.According to an advantageous variant of the invention, the additive can also in finely divided solid form, if necessary with the aid of a carrier gas, on the way via combustion air and / or fuel gas or directly into the reactor or its pre-combustion chamber located fuel gas flame or their exhaust gases will. A particularly effective reduction in the DBP number of the resulting soot can be brought about by putting the additive in one place in the reactor is introduced, which before the point of Einset e zens the intimate mixing of the soot raw material lies with the hot exhaust gases of the fuel gas flame. This can be spray-dried Be fed in as an additive.

Allen beschriebenen Verfahrensmaßnahmen ist gemeinsam, daß man das struktursenkende Additiv unabhängig von der RuSrohstoffaufuhr in die Rußbildungszone gelangen läßt.What all the procedural measures described have in common is that Structure-reducing additive independent of the soot feed into the soot formation zone can get.

Da das erfindungsgemäße Verfahren der Additiveinspeisung unabhänglg von speziellen Gegebenheiten der Wärmeerzeugung und der Rußrohstoffeinmischung ist, kann es grundsätzlich in jedem Furnacereaktor angewendet werden; es ist also nicht an eine spezielle Ausführungsform des Reaktors gebunden. Verwendet man allerdings einen Reaktor, der zwischen Rußrohstoffinjektor und Quench keinen konstanten Querschnitt aufweist, sondern Verengungen oder Einbauten enthält, so ist zu berücksichtigen, daß auch die Stellung des Rußrohstoffinjektors einen gewissen Einfluß auf die DBP-Zahl ausüben kann da das Ausgangsniveau, von dem aus die DBP-Zahl abgesenkt werden soll, etwas unterschiedlich sein kann.Since the inventive method of adding additives independently is of special conditions of heat generation and the incorporation of soot raw materials, it can in principle be used in every furnace reactor; so it is not bound to a special embodiment of the reactor. One uses, however a reactor that does not have a constant cross-section between the soot raw material injector and the quench but contains constrictions or fixtures, it must be taken into account that the position of the soot raw material injector also has a certain influence on the DBP number can exercise the starting level from which the DBP number is to be reduced, something can be different.

Ahnliches gilt für die Betriebsweise eines Furnace-Reaktors. Es ist z.B. bekannt, daß das Gas/Ruprohstoff-Verhältnis und die Größe des Gesamt-Durchsatzes bis zum gewissen Grade die DBP-Zahl des Furnacerußes verändern können. Durch diese Maßnahmen läßt sich aber die DBP-Zahl bei weitem nicht so stark absenken, wie dies durch Anwendung von'Additiven möglich ist. Die Tatsache, daß auch die Betriebsweise des Reaktors die DBP-Zahl beeinflussen kann, schränkt das erfindungsgemäße Verfahren nicht ein, sondern schafft vielmehr die Möglichkeit einer optimalen Kombination von Betriebsweise und Additivzugabe, da sich das erfindungsgemäße Verfahren auf alle Betriebsweisen von Furnacerußreaktoren (z.B. Ein- oder Zweistoffzerstäubung des Rußrohstoffs, beliebiger Durchsatz, beliebiges Verhältnis der Eingangs stoffe untereinander, beliebiger Abstand zwischen Rußrohstoffinjektor und Quenchj uneingeschränkt anwenden läßt.The same applies to the mode of operation of a furnace reactor. It is e.g. known that the gas / raw material ratio and the size of the total throughput can change the DBP number of the furnace soot to a certain extent. Through this Measures, however, the DBP number can not be reduced as much as this is possible by using additives. The fact that also the mode of operation of the reactor can influence the DBP number, limits the process according to the invention not one, but rather creates the possibility of an optimal combination of operating mode and addition of additives, since the process according to the invention is based on all modes of operation of furnace soot reactors (e.g. one or two-substance atomization of the carbon black raw material, any throughput, any ratio of the input materials among each other, any distance between the soot raw material injector and Quenchj unrestricted can apply.

Ein erheblicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch darin, daß die Rußrohstoffzerstäubung durch die Additiv-Zugabe nicht mehr beeinflußt wird. Somit erlaubt das -erfindungsgemäPe Verfahren, auch sehr feinteilige Furnace-Farbrupe mit niedriger DBP-Zahl in gleichmäßiger Qualität herzustellen. Darüber hinaus wird die struktursenkende Wirkung des Additives besser ausgenutzt als bei allen herkömmlichen Verfahren, so daß die Menge des einzusetzenden Additivs reduziert werden kann. Als weiterer positiver Effekt ergibt sich eine Erhöhung der Farbstärke des Rußes bei gleichbleibender Farbtiefe.There is also a considerable advantage of the method according to the invention in that the atomization of the soot raw material is no longer influenced by the addition of additives will. Thus, the method according to the invention also allows very finely divided furnace color buffers with a low DBP number in uniform quality. Furthermore will the structure-reducing effect of the additive is better used than with all conventional ones Process so that the amount of additive to be used can be reduced. as Another positive effect is an increase in the color strength of the carbon black constant color depth.

Eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Furnacerußprozesses ist in Abb. 1 in Form eines Fließschemas gezeigt. Darin sind die beschriebenen 4 verschiedenen Orte eingezeichnet, an denen das Additiv sowohl als Lösung wie auch als Pulver in den Prozeß eingeführt werden kann.A schematic representation of the furnace black process according to the invention is shown in Fig. 1 in the form of a flow diagram. This includes the 4 different places are drawn where the additive as both a solution and can be introduced into the process as a powder.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert.The invention is further developed below with the aid of exemplary embodiments explained.

Beispiel 1 Beispiel 1 zeigt anhand einer Gegenüberstellung von zwei feinteiligen Furnacerußen die Wirkung der erfindungsgemäßen Additivzugabe. Ruß I wurde in bekannter Weise hergestellt, wobei die Additivlösung - hier wässrige Kol-Lösung - in den Rußrohstoff eingespeist wird und mit diesem gemeinsam in der Zweistoffzerstäuberdüse zerstäubt wird. Demgegenüber wurde bei der Herstellung von Ruß II KCl-Lösung der gleichen Konzentration getrennt von der Rußrohstoffzerstäubung mit Hilfe einer Einstoffzerstäuberdüse in die vorgewärmte Verbrennungsluft eingesprüht. Durch diese Maßnaghme entsteht bei sonst gleichen Einstellbedingungen ein Ruß mit geringerem migrorneterindex und geringerer DBP-Zahl.Example 1 Example 1 shows using a comparison of two finely divided furnace blacks the effect of the addition of additives according to the invention. Soot I. was produced in a known manner, whereby the additive solution - here aqueous Kol solution - Is fed into the soot raw material and together with it in the two-substance atomizer nozzle is atomized. In contrast, the KCl solution was used in the production of carbon black II same concentration separately from the soot raw material atomization with the help of a single-substance atomizer nozzle sprayed into the preheated combustion air. Through this measure arises with otherwise the same setting conditions, a soot with a lower migrorneter index and lower DBP number.

Die Einstellbedingungen und Analysendaten sind nachfolgend aufgeführt: Ruß I Ruß II Zerstäuberluftdruck (kp/cm2) 6,4 6,1 Zerstäuberluftdurchsftz (Nm³/h) 46,9 46,8 Verbrennungsluftdurchsatz (Nm³ /h) 113,6 113,9 Brenngasdurchsatz (Nm³/h) 9,9 10,2 Rußrohstoffdurchsatz (kg/h) 27,2 26,9, Additivzugabe (mg KCl/kg Rußrohstoff) 2050 2070 ASTM-Jodadsorption (mg/g) 176 168 Nigrometerindex 79 76 DBP-Zahl (ml/g) 0,62 0,54 Beispiel 2 Bei der Herstellung von Ruß III wurde als Additivlösung eine wässrige K2 CO3 -Lösung verwendet, die mit Luft als Zerstäubermedium in die Verbrennungsluft eingesprüht wurde. Die Zerstäubung der Salzlösung geschah wiederum getrennt von der Rußrohstoffzerstäubung.The setting conditions and analysis data are listed below: Soot I Soot II Atomizing air pressure (kp / cm2) 6.4 6.1 Atomizing air flow rate (Nm³ / h) 46.9 46.8 Combustion air throughput (Nm³ / h) 113.6 113.9 Combustion gas throughput (Nm³ / h) 9.9 10.2 soot raw material throughput (kg / h) 27.2 26.9, additive addition (mg KCl / kg soot raw material) 2050 2070 ASTM iodine adsorption (mg / g) 176 168 Nigrometer index 79 76 DBP number (ml / g) 0.62 0.54 Example 2 In the production of carbon black III, the additive solution used was an aqueous K2 CO3 solution is used, which is injected into the Combustion air was sprayed. The nebulization of the saline solution happened again separated from the soot raw material atomization.

Ruß III Zerstäuberluftdurchsatz (Nm3 /h) 46,4 -VerbrennungsluStdurchsatz (Nm3 /h) 11 1 ,6 Brenngasdurchsatz (Nm3/h) 9,8 Rußrohstoffdurchsatz (kg/h) 27,1 K2 CO3 -Zusatz (mg/kg Rußrohstoff) 2020 AS2M-Jodadsorption (mg/g) 259 Nigrometerindex 76 DBP-Zahl (ml/g) 0,53 Beispiel 3 Anstelle von wässrigen Alkalisalzlösungen können auch Lösungen in organischen Lösungsmitteln verwendet werden. Soot III atomizing air flow rate (Nm3 / h) 46.4 - combustion air flow rate (Nm3 / h) 11 1, 6 fuel gas throughput (Nm3 / h) 9.8 soot raw material throughput (kg / h) 27.1 K2 CO3 additive (mg / kg carbon black raw material) 2020 AS2M iodine adsorption (mg / g) 259 nigrometer index 76 DBP number (ml / g) 0.53 Example 3 Instead of aqueous alkali salt solutions, solutions in organic solvents can also be used.

Zur Gewinnung von Ruß IV wurde eine Lösung von Kaliumacetat in Äthanol als Additiv verwendet. Die Lösung wurde mit Hilfe einer Zweistoffzerstäuberdüse in die Verbrennungsluft gegeben, wobei N2 als Zerstäubermedim verwendet wurde. Die Rußrohstoffzerstäubung geschah getrennt davon mit Luft als Zerstäubermedium.A solution of potassium acetate in ethanol was used to obtain soot IV used as an additive. The solution was made using a two-fluid atomizer nozzle into the combustion air using N2 as the atomizer medium. the Soot raw material atomization was carried out separately with air as the atomizing medium.

Ruß IV Zerstäuberluftdurchsatz (Nm3 /h) 50,3 Verbrennungsluftdurchsatz (Nm3 /h) 114,8 Brenngasdurchsatz (Nm3 /h) 9,7 Rußrohstoffdurchsatz (Nrn3/h) 27,2 Kaliumacetatzusatz (ing/kg Rußrohstoff) 2780 ASTM-Jodadsorption (mg/g) 262 Nigrometerindex 76 Farbstärke n. DIN 53204 1,03 DBP-Zahl (ml/g) 0,52 Ölbedarf (%) -460 bezogen auf IRB 3 = o,87 als Standard Beispiel: 4 Ruß V wurde mit einer wässrigen Lösung von CsCl als struktursenkendem Additiv hergestellt. Die Lösung wurde mit Hilfe einer Zweistoffzerstäuberdüse in den vorderen Reaktorteil in die Verbrennungsluft eingesprüht. Als Zerstäubermedium diente Erdgas, das durch seine Verbrennung die Energie für eine rasche Verdampfung des Lösungsmittels liefert. Der Rußrohstoff wurde getrennt von der Additiveinsprühung weiter stromab in den Reaktor über eine Zweistoffzerstäubung eingespeist. Soot IV atomizing air flow rate (Nm3 / h) 50.3 Combustion air flow rate (Nm3 / h) 114.8 Fuel gas throughput (Nm3 / h) 9.7 Soot raw material throughput (Nrn3 / h) 27.2 Potassium acetate addition (ing / kg carbon black raw material) 2780 ASTM iodine adsorption (mg / g) 262 Nigrometer index 76 Color strength according to DIN 53204 1.03 DBP number (ml / g) 0.52 Oil requirement (%) -460 based on IRB 3 = 0.87 as standard Example: 4 Carbon black V was mixed with an aqueous solution of CsCl produced as a structure-reducing additive. The solution was made with the help of a Two-substance atomizer nozzle is sprayed into the combustion air in the front part of the reactor. Natural gas was used as the atomizing medium; provides rapid evaporation of the solvent. The carbon black raw material was separated from the additive injection further downstream into the reactor via a two-component atomization fed in.

Ruß V Zerstäuberluftdurchsatz (Nm3 /h) 82,8 Verbrennungsluftdurchsatz (Nm3 /h) 123,2 Brenngasdurchsatz (Nm3 /h) 9,8 Rußrohstoffdurchsatz (kg/h) 27,2 C sGl-Zusat z (mg/kg Rußrohstoff) 350 ASTM-Jodadsorption (mg/g) 338 Nigroineterindex 72 Farbstärke n. DIN 53204 1,07 DBP-Zahl (ml/g) 0,63 Ölbedarf (%) 550 Bezogen auf IRB 3 = 0?87 Beispiel 5 Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Betriebsweisen des Furnacereaktors wurde bei Ruß VI die Gasverbrennung in eier Vorbrennkammer durchgeführt. In die in dieser Kammer brennende Gasflamme wurde wässrige KCl-Lösung mit Hilfe eines wassergekühlten Druckzerstäubers eingesprüht. Soot V atomizing air flow rate (Nm3 / h) 82.8 combustion air flow rate (Nm3 / h) 123.2 Fuel gas throughput (Nm3 / h) 9.8 Soot raw material throughput (kg / h) 27.2 C sGl additive (mg / kg carbon black raw material) 350 ASTM iodine adsorption (mg / g) 338 nigroineter index 72 Color strength according to DIN 53204 1.07 DBP number (ml / g) 0.63 Oil requirement (%) 550 Based on IRB 3 = 0? 87 Example 5 In contrast to the operating modes described so far of the furnace reactor, the gas combustion was carried out in a pre-combustion chamber for soot VI. Aqueous KCl solution was introduced into the gas flame burning in this chamber sprayed in a water-cooled pressure atomizer.

Die KCl-haltigen Verbrennungsgase traten dann in den Peaktor ein, wo der zerstäubte Rußrohstoff eingemischt wurde. Durchsätze und Analysenwerte waren wie folgt: Ruß VI Zerstäuberluftdurchsatz (Nm³ /h) 75,5 Verbrennungsluftdurchsatz (Nm³ /h) 130,3 Brenngasdurchsatz (Nm3 /h) 10,0 Rußrohstoffdurchsatz (kg/h) 26,8 KCl-Zusatz (mg;/kg Rußrohstoff) 2150 ASTM-Jodadsorption (mg/g) 335 Nigrometerindcx 75 DBP-Zahl (ml/g) 0,53 blbedarï (%) 475 Beispiel 6 Das struktursenkende Additiv kann in ebenso wirksamer Form wie in den vorangegangenen Beispielen eingesetzt werden, wenn es in die heißen Abgase der Brenngasverbrennung eingesprüht wird. Um das zu verwirklichen wurde ein Brenner rrcrwendet, bei dem das Gas senkrecht zur Brennerachse austritt und sofort mit der umgebenden Verbrennungsluft verbrennt. Weiter stromab wurde wässrige KCl-Lösung über eine 1-Stoffdüse in die Abgase der Brenngasverbrennung eingedüst. In einem noch weiter stromab gelegenen Reaktorteil wird der mit Preßluft zerstäubte Rußrohstoff eingemischt und zu Ruß umgesetzt. Obwohl das Rußrohstoff-Zerftäuberluft-Gemisch aus dem selben Brenner wie das Brenngas austritt, sind die Zonen der Gasverbrennung und der Rußbildung voneinander getrennt, da das Rußrohstoff-Zerstäuberluft-Geinisch in Richtung der Brennerachse als gebündelter Strahl durch die Gasflamme hindurchachießt und erst in gröberer Entfernung vom Brenner in die Abgase der Brenngasverbrennung eingemischt wird. Wach dieser Verfahrensvariante wurde Ruß VII hergestellt.The combustion gases containing KCl then entered the peactor, where the atomized carbon black raw material was mixed in. Throughputs and analysis values were as follows: soot VI atomizing air flow rate (Nm³ / h) 75.5 combustion air flow rate (Nm³ / h) 130.3 Fuel gas throughput (Nm3 / h) 10.0 Soot raw material throughput (kg / h) 26.8 KCl addition (mg; / kg carbon black raw material) 2150 ASTM iodine adsorption (mg / g) 335 nigrometer indcx 75 DBP number (ml / g) 0.53 blbedarï (%) 475 Example 6 The structure-lowering Additive can be used in just as effective a form as in the previous examples when it is sprayed into the hot exhaust gases from the combustion gas. Around To achieve this, a burner was used in which the gas was perpendicular to the Burner axis emerges and burns immediately with the surrounding combustion air. Further downstream, aqueous KCl solution was released into the exhaust gases from the Fuel gas combustion injected. In a part of the reactor located further downstream the soot raw material atomized with compressed air is mixed in and converted into soot. Even though the soot raw material-atomizing air mixture emerges from the same burner as the fuel gas, the zones of gas combustion and soot formation are separated from each other, because the Soot raw material atomizer air Geinisch in the direction of the burner axis as bundled Beam pours through the gas flame and only at a greater distance from the burner is mixed into the exhaust gases from the combustion gas. Awake this variant of the procedure carbon black VII was produced.

Ruß VII Zerstäuberluftdurchsatz (Nm3 /h) 53,2 Verbrennungsluftdurchsatz (Nm3 /h) 110,7 Brenngasdurchsatz (Nm3/h) 10,2 Rußrohstoffdurchsatz (kg/h) 26,9 KCl-Zusatz (mg/kg Rußrohstoff) 1200 ASTN-Jodadsorption (mg/g) 252 Nigroineterindex 76 Ölbedarf (%) 480 DBP-Zahl (ml/g) 0,53 Beispiel 7 Abweichend von den bisher aufgeführten Beis?ie]en, bei denen das struktursenkende Additiv stets als Lösung gehandhabt wurde, kann das Additiv auch direkt als Festkörper in den Reaktor eingespeist werden. Soot VII Atomizing air flow rate (Nm3 / h) 53.2 Combustion air flow rate (Nm3 / h) 110.7 fuel gas throughput (Nm3 / h) 10.2 soot raw material throughput (kg / h) 26.9 KCl additive (mg / kg carbon black raw material) 1200 ASTN iodine adsorption (mg / g) 252 Nigroineter index 76 Oil requirement (%) 480 DBP number (ml / g) 0.53 Example 7 Deviating from the previous ones listed examples in which the structure-reducing additive is always used as a solution has been handled, the additive can also be fed directly into the reactor as a solid will.

Feinteiliges FC1 wurde über eine Rüttelrinne dosiert und von einem kleinen Hilfsgebläse pneumatisch in den Reaktor in die Nähe des Verbrennungslufteintritts transportiert. Von dort aus wird es mit der VeLbrennungsluft in den Reaktor mitgerissen. rauch nach diesem Verfahren läßt sich das Additiv wirksam einsetzen, wie am Beispiel von Ruß VIII zu erkennetl ist.Fine-particle FC1 was dosed via a vibrating chute and by a small auxiliary fan pneumatically in the reactor near the combustion air inlet transported. From there it is entrained into the reactor with the combustion air. The additive can be used effectively even after this process, as in the example of soot VIII can be recognized.

Ruß VIII Zerstäuberluftdurchsats (Nm3 /h) 46,4 Verbrennung-sluftdurcisatz (Nm3/h) 153.3 Brenngasdurchsatz (Nin3 /h) 14,1 Rußrohstoffdurchsatz (kg/h) '27,7 KCl-Zusatz (mg/kg Rußrohstoff) 2040 ASTM-Jodadsorption (mg/g) 304 Nigromet erindex 72 Farbstärke n. DIN 53204* 1,06 DBP-Zahl (ml/g) 0,56 Ölbedarf (%) 470 * bezogen auf IRB 3 = 0,87 Soot VIII atomizing air flow rate (Nm3 / h) 46.4 Combustion air flow rate (Nm3 / h) 153.3 Fuel gas throughput (Nin3 / h) 14.1 Soot raw material throughput (kg / h) '27, 7 KCl addition (mg / kg carbon black raw material) 2040 ASTM iodine adsorption (mg / g) 304 Nigrometer index 72 Color strength according to DIN 53204 * 1.06 DBP number (ml / g) 0.56 Oil requirement (%) 470 * related on IRB 3 = 0.87

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Process for the production of Furnaceru, B with reduced DBP number by adding structure-reducing additives, characterized in that that the additives as aerosol prepared independently of the soot raw material atomization are fed into the fuel gas flame or its exhaust gas.

2. The method according to claim 1, characterized in that as a structure-lowering Additive alkali compounds can be used.

3. The method according to claim 1 or 2; characterized in that as Additive Eal-iumverbindungen can be used.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that that potassium chloride is used as an additive.

5. The method according to claims 1 to 3, characterized in that since, 8 potassium salts are used, their anions under the conditions of soot formation decomposed, e.g. carbonates, nitrates.

6. The method according to claim 3 or 5, characterized in that as Additive potassium compounds of organic acids, such as potassium acetate, can be used.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that da, ß a solution of the structure-reducing additive by means of an atomization device is introduced into the reactor.

8. The method according to claim 7, characterized in that an aqueous Solution is introduced.

9. The method according to claim 7, characterized in that a solution containing flammable solvent is introduced.

10. The method according to claims 1 to 9, characterized in that that the atomization takes place by means of a single-component atomizer nozzle.

11. The method according to claims 1 to 9, characterized in that dap atomization by means of two-component atomization using a gaseous one Atomizing medium is carried out.

12. The method according to claim 11, characterized in that the atomizing medium Air is used.

13. The method according to claim 11, characterized in that a combustible Gas is used as the atomizing medium.

14. The method according to claim ll, characterized in that an inert Gas is used as the atomizing medium.

15. The method according to claims 1 to 14, characterized in that that the additive is sprayed into the combustion air.

16. The method according to claims 1 to 14, characterized in that that the additive is sprayed into the fuel gas.

17. The method according to claims 1 to 16, characterized in that that the additive is sprayed into a pre-combustion chamber.

18. The method according to claims 1 to 14, characterized in that that the additive is sprayed into the fuel gas flame or its exhaust gas at one place which is before the point where the intimate mixing of the carbon black raw material begins with the hot exhaust gases of the fuel gas flame.

19. The method according to claims 1 to 6, characterized in that that finely divided solid additive, optionally with the aid of a carrier gas on the way via combustion air and / or fuel gas or directly into the reactor or its pre-combustion chamber located fuel gas flame or their exhaust gases will.

20. The method according to claim 19, characterized in that the additive is introduced in a place which precedes the onset of the intimate Mixing of the soot raw material with the hot exhaust gases of the fuel gas flame lies.

21. The method according to claims 19 or 20, characterized in that that one feeds a spray-dried additive.

L e r s e i t e