DE1156921B

DE1156921B - Process for the production of carbon black

Info

Publication number: DE1156921B
Application number: DEC20213A
Authority: DE
Inventors: George Louis Heller; Amos Claude Warner; Charles Lamar Deland
Original assignee: Columbian Carbon Co
Current assignee: Columbian Carbon Co
Priority date: 1958-12-02
Filing date: 1959-11-21
Publication date: 1963-11-07

Description

Verfahren zur Herstellung von Ruß Die Erfindung betrifft die Herstellung von Ruß, vorzugsweise Aktivruß, durch Zersetzung von Kohlenwasserstoffen, und zwar speziell solche Verfahren, bei welchen der Kohlenwasserstoff, der zersetzt werden soll, für sich unter Druck in einen Strom heißer Flammengase eingespritzt und mit diesem rasch vermischt wird, wobei der Kohlenwasserstoff durch die von den heißen Gasen aufgenommene Wärme unter Bildung von Ruß zersetzt wird, der in den Gasen suspendiert bleibt.Process for Making Carbon Black The invention relates to making of soot, preferably activated soot, through the decomposition of hydrocarbons, namely especially those processes in which the hydrocarbons are decomposed should, injected under pressure into a stream of hot flame gases and with this is mixed rapidly, with the hydrocarbon being carried by the hot Heat absorbed by the gases is decomposed with the formation of soot, which is suspended in the gases remain.

Ein besonders günstiges Verfahren dieser Art ist schon bekannt. Nach ihm wird in einem längeren, offenen, wärmeisolierten Reaktionsgefäß von kreisförmigem Querschnitt ein stark wirbelnder Strom heißer Flammengase erzeugt und aufrechterhalten. Der zur Zersetzung vorgesehene Kohlenwasserstoff wird durch die Seitenwand des Reaktionsofens eingeführt und radial in die heißen wirbelnden Gase versprüht, die durch das Reaktionsgefäß strömen.A particularly favorable method of this type is already known. To it is placed in a longer, open, thermally insulated reaction vessel of circular shape Cross-section creates and sustains a strongly swirling stream of hot flame gases. The hydrocarbon intended for decomposition is released through the side wall of the reaction furnace introduced and radially sprayed into the hot swirling gases passing through the reaction vessel stream.

Die vorliegende Erfindung betrifft speziell Verbesserungen des Verfahrens der vorbeschriebenen Art, die spezielle Vorteile bringen, wenn die Kohlenwasserstoffe, die zur Zersetzung gelangen, von der Art eines schweren Kohlenwasserstoffteeres oder -rückstandes sind. Die Erfindung umfaßt auch einen verbesserten Ofen, der speziell zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist.The present invention particularly relates to improvements in the process of the type described above, which have special advantages when the hydrocarbons, which decompose, of the type of heavy hydrocarbon tar or residue. The invention also includes an improved oven specifically is suitable for performing this procedure.

Kohlenwasserstoffteere oder -rückstände werden in großem Umfang zur Herstellung von Ruß verwendet, weil sie zu verhältnismäßig niedrigen Kosten leicht erhältlich sind und weil der Gehalt an gebundenem Kohlenstoff hoch ist. Kohlenteere und hocharomatische Rückstände, wie sie z. B. beim thermischen Cracken der Rückstände vom katalytischen Cracken des Petroleums zur Herstellung von Motortreibstoffen u. ä. anfallen, werden vielfach für diesen Zweck verwendet.Hydrocarbon tars or residues are used extensively Manufacture of carbon black is used because it is easy at relatively low cost and because the bound carbon content is high. Coal tar and highly aromatic residues, such as. B. the thermal cracking of the residues from catalytic cracking of petroleum for the production of motor fuels and the like. Ä. Are often used for this purpose.

Ruß wird in großen Mengen zur Herstellung von Gummimischungen für Autoreifen u. ä. verwendet. Es ist natürlich erwünscht, daß die Gummimischungen der Autoreifen eine hohe Zugfestigkeit aufweisen. Es ist weiter erwünscht, daß solche Mischungen gute Rückpralleigenschaften haben, um etwa eine überhitzung beim Gebrauch herabzumindern. Die speziellen Eigenschaften des verwendeten Rußes sind von großem Einfluß auf diese und andere Eigenschaften der fertigen Reifen.Carbon black is used in large quantities for the manufacture of rubber compounds for Car tires and the like used. It is of course desirable that the rubber compounds the car tires have a high tensile strength. It is further desirable that such Mixtures have good rebound properties to prevent overheating during use to diminish. The special properties of the carbon black used are great Influence on these and other properties of the finished tire.

Es hat sich ungünstigerweise gezeigt, daß Ruße, die solchen Gummimischungen eine hohe Zugfestigkeit verleihen, für gewöhnlich nicht zugleich zu guten Rückpralleigenschaften führen, und daß Ruße, die optimale Hysteresiseigenschaften, wie sie durch hohen Rückprall angezeigt werden, verursachen, für gewöhnlich zu niedrigeren Zugfestigkeiten führen.It has been shown, unfavorably, that carbon blacks, such rubber mixtures give a high tensile strength, usually not at the same time good rebound properties lead, and that carbon blacks, the optimal hysteresis properties, as they are due to high Rebound indicated, usually cause lower tensile strengths to lead.

Die vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren und Vorrichtungen, mit deren Hilfe aus schweren aromatischen Teeren und Rückständen der oben beschriebenen Art in ökonomischer Weise Ruße hergestellt werden können, die sowohl zu hoher Zugfestigkeit als auch zu guten Rückpralleigenschaften führen.The present invention provides a method and apparatus with their help from heavy aromatic tars and residues of the ones described above Kind in an economical way carbon blacks can be produced which have both high tensile strength as well as good rebound properties.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem oben näher beschriebenen hauptsächlich dadurch, daß die Richtung, in welcher der zu zersetzende Kohlenwasserstoff radial in den wirbelnden Strom heißer Flammengase eingespritzt wird, gerade umgekehrt ist, d. h., der zu zersetzende Kohlenwasserstoff wird vom Zentrum des Reaktionsofens radial nach außen in den heißen wirbelnden Gasstrom versprüht und nicht vom äußeren Rand des heißen Gasstroms radial nach innen eingespritzt. Dabei werden die Geschwindigkeiten des wirbelnden heißen Gasstromes und des eintretenden Strahls des zu zersetzenden Kohlenwasserstoffs in ungewöhnlicher Weise und mit besonderem Vorteil ausgenutzt.The method of the present invention is different from that described in more detail above mainly by the fact that the direction in which the Hydrocarbon to be decomposed radially into the swirling stream of hot flame gases is injected, is just reversed, d. i.e., the hydrocarbon to be decomposed is radially outward from the center of the reaction furnace into the hot swirling gas stream sprayed and not injected radially inward from the outer edge of the hot gas stream. The speeds of the swirling hot gas flow and the incoming Jet of the hydrocarbon to be decomposed in an unusual and special way Advantage exploited.

Das vorliegende Verfahren besteht demgemäß in der Erzeugung und im Aufrechterhalten eines Stromes heißer Flammengase, der sich durch das zylindrische Reaktionsgefäß mit hoher Geschwindigkeit auf einer spiraligen Bahn bewegt, sowie in Einspritzen des flüssigen, zu zersetzenden Kohlenwasserstoffs in Form eines. gaszerteilten Sprühstrahls in den heißen Gasstrom von einer Stelle aus, die sich direkt auf der Längsachse des Gefäßes oder in nächster Nähe davon befindet, und zwar in radialer Richtung nach außen auf die Seitenwand des Ofens zu.The present method is accordingly in the generation and in Maintaining a stream of hot flame gases passing through the cylindrical Reaction vessel at high speed on a spiral path moving, as well as injecting the liquid hydrocarbon to be decomposed into Shape of a. gas-split spray jet into the hot gas stream from one point, which is located directly on the longitudinal axis of the vessel or in the immediate vicinity thereof, namely in the radial direction outwards towards the side wall of the furnace.

Wie weiter unten ausführlich beschrieben und erläutert wird, wurde gefunden, daß, wenn in der hier interessierenden Weise ein sich innerhalb eines zylindrischen Gefäßes in Spiralbahnen bewegender Gasstrom erzeugt wird, z. B, durch Einsprühen einer BrenstofE-Gas-Mischung in praktisch zur inneren zylindrischen Seitenwand tangentialer Richtung in das vordere Ende dieses Gefäßes, wonach die Mischung verbrennt, sehr beträchtliche Unterschiede in der Lineargeschwindigkeit der heißen Gase auf ihrer spiraligen Bahn in verschiedenen Zonen des Querschnitts am vorderen Ende des Gefäßes bestehen. Es zeigte sich, daß diese Geschwindigkeit in einer zur Längsachse des Gefäßes koaxialen Kreiszone von gewisser Breite verhältnismäßig niedrig ist. Diese Zone mit verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit hat einen Durchmesser, der ungefähr halb so groß ist wie der des Gefäßes. Außerhalb dieser Zone jedoch ist die wirbelnde Bewegung der Gase beträchtlich intensiver; sie erreicht ein Geschwindigkeitsmaximum oder eine Geschwindigkeitsspitze und geht bei Annäherung an die Seitenwand des Gefäßes wieder zurück, wie weiter unten erläutert wird.As will be described and explained in detail below, has been found that if in the manner of interest here one is within one cylindrical vessel in spiral paths moving gas flow is generated, z. B, through Injection of a fuel-gas mixture in practically the inner cylindrical side wall tangential direction into the front end of this vessel, after which the mixture burns, very considerable differences in the linear velocity of the hot gases its spiral path in different zones of the cross section at the front end of the The vessel. It was found that this speed is in one to the longitudinal axis the vessel's coaxial circular zone of a certain width is relatively low. This zone of relatively low speed has a diameter which is about half the size of that of the vessel. Outside this zone, however the swirling movement of the gases is considerably more intense; it reaches a maximum speed or a speed spike and goes on approaching the side wall of the vessel back again, as explained below.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es wesentlich, daß die Massengeschwindigkeit des Kohlenwasserstoff-Sprühstrahls in bezug auf die Massengeschwindigkeit der wirbelnden Flammengase so geartet ist, daß der Sprühstrahl des zu zersetzenden Kohlenwasserstoffs durch den heißen Gasstrom bis zu der Zone mit maximaler Geschwindigkeit vorvordringt, bevor er sich völlig zerteilt. Das Verhältnis der Massengeschwindigkeiten, das zur Aufrechterhaltung dieser Bedingungen erforderlich ist, ist etwas vom Durchmesser des Reaktionsgefäßes abhängig; es läßt sich aber leicht durch visuelle Beobachtung durch die üblichen Beobachtungsfenster während des Betriebs bestimmen und durch die erforderlichen Regelvorgänge einstellen und in der beschriebenen Art aufrechterhalten.According to the present invention, it is essential that the mass velocity of the hydrocarbon spray in relation to the mass velocity of the swirling Flame gases is such that the spray jet of the hydrocarbon to be decomposed advances through the hot gas flow to the zone with maximum velocity, before it completely splits up. The ratio of the mass velocities to the Maintaining these conditions is required is something of the diameter depends on the reaction vessel; but it can easily be determined by visual observation through the usual observation window during operation and through set the required control processes and maintain them in the manner described.

Es ist an und für sich bekannt, bei der Herstellung von Ruß das rußbildende Material axial durch Düsen bis zu einem Sprühkegel von I20'' Öffnung in den Reaktionsofen einzublasen. Jedoch ist die damit erzielbare Wirkung keineswegs mit der Wirkung in vorliegenden Fall vergleichbar, wo der Sprühneb.-l in radialer Richtung austritt und die Nebeltröpfchen direkt in den wirbelnden Strom der Heizgase einbrechen. Bei den bekannten Verfahren wird das rußbildende Material in Gaszustand eingeblasen und verläßt daher wegen des nicht genügend stumpfen Winkels und hauptsächlich wegen der durch den Gaszustand bedingten geringen Massengeschwindigkeit nicht unmittelbar viic im vorliegenden Fall die relativ kühle Mittelzone des Reaktionsofens. Außerdem erfolgt zusätzlich eine Weiterführung des Gasstromes des rußbildenden Materials in axialer Richtung und damit in der Mittelzone entweder durch die axiale Richtung der Heizgase selbst oder durch einen axial gerichteten Hilfsgasstrom, der die ausgetretenen Gase des rußbildenden Materials erfaßt und axial weiterführt. Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen weiter beschrieben und erläutert werden. Diese zeigen in Fig. 1 in zum Teil schematischer Weise einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Bußofen, in Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, in Fig. 3 einen etwas vergrößerten Längsschnitt durch ein Sprühaggregat entsprechend der Linie 3-3 von Fig. 4, das speziell zum Einspritzen des flüssigen, zur Zersetzung vorgesehenen Kohlenwasserstoffs geeignet ist, in Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 von Fig. 3, in Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 von Fig. 3, in Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 von Fig. 3, in Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der konvexen Seite des öl-Dampf-Sprühkopfes des in Fig.3 gezeigten Aggregats, in Fig. 8 einen vergrößerten Längsschnitt durch eine etwas andere Form eines Sprühaggregats, das mit besonderem Vorteil zum Einsprühen des flüssigen Kohlenwasserstoffs verwendet wird, in Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie 9-9 in Fig. 8, in Fig. 10 eine zeichnerische Darstellung der Sprühstrahlen des Kohlenwasserstoffs, wie sie sich bei Verwendung eines Sprühaggregats der in den Fig. 3, 4, 5, 6 und 7 gezeigten Art ausbilden, in Fig. il ein Diagramm, welches erkennen läßt, wie unterschiedlich die Geschwindigkeit der Flammengase im Querschnitt einer zylindrischen Reaktionszone der in Fig. 1 gezeigten Art mit 28 cm Durchmesser unmittelbar hinter der Einmündung der Verbrennungszone ist, in Fig. 12 ein Diagramm, welches erkennen läßt, wie unterschiedlich die Geschwindigkeit der Flammengase im Querschnitt einer Verbrennungszone von 106,5 cm innerem Durchmesser und 30,5 cm Länge an der Stelle ist, an welcher sie in die Reaktionszone eines Ofens mit 28 cm innerem Durchmesser übergeht, in Fig. 13 ein Diagramm, welches erkennen läßt, wie unterschiedlich die Geschwindigkeit der Flammengase im Querschnitt einer Verbrennungszone von 76,5 cm innerem Durchmesser und 40,7 cm Länge an einer Stelle 10 cm vor dem übergang in eine Reaktionszone mit 28 cm innerem Durchmesser ist.It is known in and of itself that in the production of soot it is the soot that forms Material axially through nozzles to a spray cone of I20 '' opening into the reaction furnace to blow in. However, the effect that can be achieved with it is in no way related to the effect in the present case comparable where the Sprühneb.-l emerges in the radial direction and the mist droplets break straight into the swirling stream of hot gases. at In the known processes, the soot-forming material is blown in in a gas state and therefore leaves because of the insufficiently obtuse angle and mainly because of the low mass velocity caused by the gas state is not immediately apparent viic in the present case the relatively cool central zone of the reaction furnace. aside from that In addition, the gas flow of the soot-forming material is continued in the axial direction and thus in the central zone either through the axial direction of the heating gases themselves or by an axially directed auxiliary gas flow, which the escaped Detects gases of the soot-forming material and continues axially. The invention aims to will now be further described and explained with reference to the drawings. These show in Fig. 1 in a partially schematic manner a longitudinal section through an inventive Bußofen, in FIG. 2 a cross section along the line 2-2 in FIG. 1, in FIG. 3 a somewhat enlarged longitudinal section through a spray unit according to the line 3-3 of Fig. 4, specifically for injecting the liquid intended to be decomposed Hydrocarbon is suitable, in Fig. 4 is a cross section along the line 4-4 of Fig. 3, in Fig. 5 a cross section along the line 5-5 of Fig. 3, in Fig. 6 shows a cross section along the line 6-6 of FIG. 3, in FIG. 7 a perspective View of the convex side of the oil-vapor spray head of the unit shown in Figure 3, in FIG. 8 an enlarged longitudinal section through a somewhat different form of a spray unit, which is used with particular advantage for spraying the liquid hydrocarbon is, in Fig. 9 a cross section along the line 9-9 in Fig. 8, in Fig. 10 a graphic representation of the spray jets of the hydrocarbon as they are when using a spray unit of the type shown in FIGS. 3, 4, 5, 6 and 7 train, in Fig. Il a diagram which shows how different the Velocity of the flame gases in the cross section of a cylindrical reaction zone of the type shown in Fig. 1 with a diameter of 28 cm immediately behind the confluence of the combustion zone is, in Fig. 12 a diagram which shows how different the velocity of the flame gases in the cross section of a combustion zone of 106.5 cm inner diameter and 30.5 cm length at the point where it goes into the The reaction zone of a furnace with an internal diameter of 28 cm merges into FIG. 13 Diagram showing how different the speed of the flame gases is in the cross section of a combustion zone of 76.5 cm internal diameter and 40.7 cm Length at a point 10 cm before the transition into a reaction zone with 28 cm inside Diameter is.

In Fig. 1 der Zeichnungen ist mit 1 ein längeres zylindrisches Reaktionsgefäß bezeichnet, das mit seinem hinteren Ende in einen senkrecht stehenden Kühler einmündet, der mit 2 angedeutet ist. Die zylindrische Wand des Gefäßes 1 besteht aus geeignetem hochschmelzendem Ofenmaterial, das den auftretenden hohen Temperaturen widersteht, und ist von einer Schicht Schamottesteine 4 umgeben, an die sich nach außen weiterhin eine Schicht wärmeisolierenden Materials 5 anschließt. Das Ganze befindet sich in einer Metallumhüllung 6.In Figure 1 of the drawings, numeral 1 is a longer cylindrical reaction vessel the rear end of which opens into a vertical radiator, which is indicated with 2. The cylindrical wall of the vessel 1 is made of a suitable material high-melting furnace material that withstands the high temperatures that occur, and is surrounded by a layer of firebricks 4, which continues to be attached to the outside a layer of heat insulating material 5 connects. The whole is in a metal casing 6.

Am vorderen Ende erweitert sich das Gefäß 1 zu der Verbrennungszone 7, deren Durchmesser wesentlich größer ist als ihre Länge, um für die Verbrennung einer Brennstoffmischung aus z. B. Heizgas und Luft, die durch die Brenneröffnungen 8 in die Zone 7 praktisch tangential zu deren zylindrischer Seitenwand eingeführt wird, ein größeres Volumen zur Verfügung zu stellen, wie aus Fig. 2 genauer zu ersehen ist.At the front end, the vessel 1 widens to form the combustion zone 7, the diameter of which is much larger than their length, in order for combustion a fuel mixture of z. B. heating gas and air through the burner openings 8 in the zone 7 practically tangential to its cylindrical side wall introduced is to provide a larger volume, as can be seen in more detail from FIG is.

Die Erweiterung des Gefäßes 1 am vorderen Ende, mit 7 bezeichnet, ermöglicht eine Steigerung der Erzeugungsgeschwindigkeit der heißen Flammengase und ist ganz allgemein von Vorteil. Es versteht sich jedoch von selbst, daß die vorliegende Erfindung in weiterem Umfang auch auf die Durchführung des Verfahrens der beschriebenen Art in Reaktionsöfen mit praktisch durchweg gleichbleibendem Durchmesser anwendbar ist. Des weiteren kann die spezielle Bauart des Ofens, abgesehen von den nachstehend beschriebenen Bedingungen, innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen schwanken, ohne daß dadurch der Bereich der Erfindung überschritten wird. So können z. B. die heißen Flammengase für sich außerhalb des gezeigten Reaktionsgefäßes erzeugt und die heißen Verbrennungsprodukte mit der für die Zersetzung des Kohlenwasserstoffs erforderlichen Temperatur tangential in dieses Gefäß eingeblasen werden. Es ist jedoch wesentlich, daß im Reaktionsofen stets ein wirbelnder Strom heißer Flammengase hervorgerufen und aufrechterhalten wird, der sich mit hoher Geschwindigkeit auf einer spiraligen Bahn der Länge nach durch das Gefäß bewegt.The extension of the vessel 1 at the front end, denoted by 7, enables the generation speed of the hot flame gases to be increased and is generally beneficial. It goes without saying, however, that the The present invention also extends to the implementation of the method of the type described in reaction furnaces with practically the same diameter throughout is applicable. Furthermore, the special design of the furnace, apart from the conditions described below, within relatively wide limits vary without thereby exceeding the scope of the invention. So can z. B. generated the hot flame gases for themselves outside of the reaction vessel shown and the hot products of combustion with that for the decomposition of the hydrocarbon required temperature are blown tangentially into this vessel. It is however, it is essential that there is always a swirling stream of hot flame gases in the reaction furnace evoked and sustained, which occurs at high speed moved lengthways through the vessel in a spiral path.

Die erweiterte Verbrennungszone 7 ist von kreisförmigem Querschnitt und zur Kammer 1 koaxial angeordnet; sie ist von Wänden aus hochschmelzendem Material umgeben. An die Außenwand der Verbrennungszone 7 schließt sich eine ringförmige Luftkammer 10 an, die mit der ersteren über mehrere Brenneröffnungen 8 in Verbindung steht, die mit an ihrem äußeren Ende schräg abgeschnittenen Brennerröhren 11 versehen und durch welche die Brennstoffzuführungen 12 koaxial eingeführt sind. Die Luft für die Verbrennung wird durch die tangential in die Kammer 10 einmündende Luftzuführung 13 eingeblasen.The enlarged combustion zone 7 is circular in cross section and arranged coaxially to the chamber 1; it is made of walls made of refractory material surround. An annular wall connects to the outer wall of the combustion zone 7 Air chamber 10, which communicates with the former via a plurality of burner openings 8 which is provided with burner tubes 11 cut at an angle at their outer end and through which the fuel supply lines 12 are inserted coaxially. The air for the combustion, the air supply which opens tangentially into the chamber 10 is used 13 blown in.

In Fig. 1 sind zwei getrennte Reihen von Tangentialbrennern gezeigt. Selbstverständlich ist für gewöhnlich nur eine Reihe von Brenneröffnungen erforderlich; wenn jedoch zwei vorgesehen sind, so können sie je nach den erforderlichen Betriebsbedingungen entweder wechselweise oder auch gleichzeitig benutzt werden, ohne daß dadurch der Bereich der Erfindung überschritten wird. Die Brennstoffzuführungen 12 werden durch die Deckel 14 austauschbar in ihrer Lage gehalten, die ihrerseits mit den Rohrstutzen 15 verschraubt oder in anderer Weise an diesen befestigt sind.In Fig. 1 two separate rows of tangential burners are shown. Of course, usually only a number of burner ports are required; however, if two are provided, they may vary depending on the required operating conditions can be used either alternately or simultaneously without the The scope of the invention is exceeded. The fuel supplies 12 are through the cover 14 interchangeably held in place, which in turn with the pipe socket 15 are screwed or otherwise attached to this.

Der Kohlenwasserstoff-Einsprühkopf 16 ragt koaxial durch die vordere Ofenwand 17 in die Verbrennungszone 7 hinein; er ist durch ein mit der Ofenwand verbundenes Rohr 18 hindurchgeführt, durch welches die Anordnung leicht mehr oder weniger weit eingeschoben werden kann, wodurch sich die Lage des Sprühkopfes in bezug auf die Brenneröffnungen 8 und in bezug auf die hintere Wand 19 der Verbrennungszone einregulieren läßt. Diese Einregulierung kann durch die Stellschrauben 20 fixiert werden, die durch die Muffe 21 führen, welche ihrerseits durch den Flansch 22 mit der Ofenumhüllung in Verbindung steht.The hydrocarbon injection head 16 projects coaxially through the front furnace wall 17 into the combustion zone 7; it is passed through a pipe 18 connected to the furnace wall, through which the arrangement can easily be pushed in more or less, whereby the position of the spray head in relation to the burner openings 8 and in relation to the rear wall 19 of the combustion zone can be regulated. This adjustment can be fixed by means of the adjusting screws 20 , which lead through the sleeve 21, which in turn is connected to the furnace casing through the flange 22.

Dieses Einsprühaggregat soll nun an Hand von Fig. 3 genauer beschrieben werden. Wie aus dieser Figur zu ersehen ist, besteht dieses Sprühaggregat aus einem inneren zylindrischen Durchgang 23, der durch die Rohnvan d 24 nach außen abgegrenzt ist; zwischen der Rohrwand 24 und der Rohrwand 26 befindet sich koaxial ein ringförmiger Durchgang 25. Dieser ringför_inige Durchgang 25 ist seinerseits von einem koaxialen Durchgang 27 umgeben, der ebenfalls ringförmig, aber durch die Längswände 28 in zwei Hälften geteilt ist, wie genauer aus den Fig. 3 und 6 zu ersehen ist. Das äußere Ende der Anordnung ist durch die Stirnwand 16a verschlossen.This injection unit will now be described in more detail with reference to FIG. 3 will. As can be seen from this figure, this spray unit consists of one inner cylindrical passage 23, which is delimited to the outside by the Rohnvan d 24 is; between the pipe wall 24 and the pipe wall 26 there is an annular coaxially Passage 25. This ringför_inige passage 25 is in turn of a coaxial one Surrounding passage 27, which is also ring-shaped, but through the longitudinal walls 28 in is divided into two halves, as can be seen in more detail from FIGS. 3 and 6. The outer The end of the arrangement is closed by the end wall 16a.

Am inneren Ende des Einsprühaggregats erweitert sich der Durchgang 23 nach außen und steht mit mehreren radial angeordneten Sprühkanälen 29 in Verbindung, wie aus den Fig.4 und 7 genauer zu ersehen ist; diese Kanäle sind innen und außen erweitert und in ihrem Mittelteil etwas verengt. Die Mündungen dieser Kanäle führen unmittelbar in die Verbrennungskammer und haben die Form von engen Schlitzen, deren Breite vorteilhafterweise in der Größenordnung von 1,2 mm liegt. Durch diese Kanäle wird der flüssige Kohlenwasserstoff, der zersetzt werden soll, vermischt mit dem Sprühgas, vorteilhafterweise Wasserdampf, unter Druck in die Verbrennungskammer radial eingespritzt.The passage widens at the inner end of the injection unit 23 to the outside and is in connection with several radially arranged spray channels 29, as can be seen in more detail from FIGS. 4 and 7; these channels are inside and outside expanded and somewhat narrowed in its middle part. The mouths of these channels lead directly into the combustion chamber and have the shape of narrow slots, whose Width is advantageously of the order of 1.2 mm. Through these channels the liquid hydrocarbon to be decomposed is mixed with the Spray gas, advantageously water vapor, under pressure into the combustion chamber injected radially.

Wenn das Aggregat in Betrieb ist, dann werden der Durchgang 23 und die Sprühkanäle 29 dadurch vor dem überhitztwerden bewahrt, daß man durch das Einlaßrohr 30 in den Mantel 27 auf der einen Seite der Scheidewände 28, durch die Hohlschrauben 31 in die Stirnkammer 32, die sich am inneren Ende des Sprühaggregats befindet, und von dort auswärts durch entsprechende Hohlschrauben 31 und den Mantel 27 auf der anderen Seite der Scheidewände 28 und schließlich durch die Austrittsöffnung 33 Wasser oder ein anderes Kühlmittel fließen läßt.When the unit is in operation, passages 23 and the spray channels 29 are prevented from being overheated by passing through the inlet pipe 30 in the jacket 27 on one side of the partitions 28, through the banjo bolts 31 into the front chamber 32, which is located at the inner end of the spray unit, and from there outwards through corresponding hollow screws 31 and the jacket 27 the other side of the partitions 28 and finally through the outlet opening 33 Allow water or other coolant to flow.

Wie aus Fig. 3 genauer zu entnehmen ist, besteht der nach innen gerichtete Teil des Sprühaggregats aus einem Sprühkopf 34, der an seiner nach außen gerichteten Seite konvex ist, so daß er genau auf den konkaven Teil 35 des Sprühaggregats paßt. Er ist durch die Hohlschrauben 31 mit dem konkaven Teil 35 vorzugsweise so verbunden, daß der gegenseitige Abstand verändert werden kann; auf diese Weise kann die Breite der Sprühkanäle 29 an ihren Mündungen variiert werden. über diesem Sprühkopf 34 befindet sich die Abschlußkappe 36, die durch die Schrauben 37 und durch den Bolzen 38, der ein Teil des Sprühkopfs 34 ist und über diesen Sprühkopf hinausragt, mit der Mutter 39 befestigt ist.As can be seen in more detail from Fig. 3, there is the inwardly directed Part of the spray unit consists of a spray head 34, which is directed outwards on its Side is convex so that it fits exactly on the concave part 35 of the spray unit. It is preferably connected to the concave part 35 by the banjo bolts 31 in such a way that that the mutual distance can be changed; this way the width can of the spray channels 29 can be varied at their mouths. above this spray head 34 is the end cap 36, which is through the screws 37 and through the bolt 38, which is part of the spray head 34 and protrudes beyond this spray head, with the nut 39 is attached.

Wenn die heißen Flammengase oxydierend wirken können, ist es häufig erwünscht, die oxydierende Wirkung der heißen Flammengase auszuschalten, bevor sie mit dem flüssigen Kohlenwasserstoff, der zersetzt werden soll, in Berührung kommen. Für diesen Zweck wird, wie schon bekannt, das eben beschriebene Sprühaggregat mit einem ringförmigen Durchgang 25 versehen, durch welchen ein gasförmiger Brennstoff, vorzugsweise Naturgas, vermittels einer oder mehrerer Zuführungen 40 durch radial angeordnete Gasöffnungen 41 in die Brennkammer eingeblasen wird, wie aus den Fig. 3 und 5 genauer zu ersehen ist.When the hot flame gases can have an oxidizing effect, it is common Desired to turn off the oxidizing effect of the hot flame gases before they come into contact with the liquid hydrocarbon to be decomposed. As already known, the spray unit just described is also used for this purpose an annular passage 25 through which a gaseous fuel, preferably natural gas, by means of one or more feeds 40 through radially arranged gas openings 41 is blown into the combustion chamber, as shown in FIGS. 3 and 5 can be seen in more detail.

Das oben beschriebene Sprühaggregat ist speziell zur Einführung von flüssigem, zur Zersetzung vorgesehenem Kohlenwasserstoff in Form von einzelnen Sprühstrahlen geeignet, welche den Kohlenwasserstoff in Wasserdampf oder in einem anderen Sprühgas dispergiert enthalten, was mit Hilfe wohlbekannter, gebräuchlicher Verfahren erreicht werden kann, die hier nicht näher beschrieben werden müssen. Diese Dispersion gelangt durch die Zuführung 42 in das Rohr 23.The spray unit described above is specially designed for the introduction of liquid hydrocarbon intended for decomposition in the form of individual spray jets suitable, which the hydrocarbon in water vapor or in another spray gas dispersed, which is achieved by means of well-known, common methods can be that need not be described here in more detail. These Dispersion reaches pipe 23 through feed 42.

Der innere Teil dieses Sprühaggregats, in dem sich besonders leicht Abscheidungen festsetzen können, läßt sich zur Reinigung durch Entfernung der Mutter 39, der Schrauben 37 und der Hohlschrauben 31 auseimndernehmen. Die übrigen Teile des Aggregats können in beliebiger Weise miteinander verbunden sein; vorteilhafterweise sind sie, wie auch in den Zeichnungen angedeutet, miteinander verschweißt.The inner part of this spray unit, in which it is particularly easy Deposits can settle, can be cleaned by removing the mother 39, the screws 37 and the banjo screws 31 take apart. The remaining parts the unit can be connected to one another in any way; advantageous they are, as also indicated in the drawings, welded together.

Ein verändertes und etwas vereinfachtes Sprühaggregat, das speziell zum Einblasen des gaszerstäubten Kohlenwasserstoffsprühnebels. in Form einer radial nach außen sich ausbreitenden Scheibe geeignet ist und sich als brauchbar erwiesen hat, ist in Fig. 8 wiedergegeben. Das dort gezeigte Aggregat besteht aus einer äußeren Umhüllung4.3, in welcher sich vier koaxial angeordnete, ringförmige Kammern 44, 45, 46 und 47 befinden. Am inneren Ende des Aggregats befindet sich eine aufschraubbare Kapsel 48, welche die Innenwand der mit Kühlflüssigkeit gefüllten Kammer 49 bildet.A modified and somewhat simplified spray unit that is special for blowing in the gas atomized hydrocarbon spray. in the form of a radial outwardly spreading disc is suitable and has been found to be useful is shown in FIG. The unit shown there consists of an external one Enclosure 4.3, in which there are four coaxially arranged, annular chambers 44, 45, 46 and 47 are located. At the inner end of the unit there is a screw-on one Capsule 48, which forms the inner wall of the chamber 49 filled with cooling liquid.

Wenn dieses Aggregat in Betrieb ist, wird durch das Rohr 50, das koaxial durch die ringförmige Kammer 47 führt, in die Kühlkammer 49 Wasser oder eine andere geeignete Kühlflüssigkeit eingeführt, die von dort durch die Öffnungen 51, die durch den Sprühkopf 52 hindurchführen, in den ringförmigen Kühlmantel 44 gelangt und diesen durch eine oder mehrere Ausführungen 53 wieder verläßt.When this unit is in operation, through the pipe 50, the coaxial through the annular chamber 47 leads into the cooling chamber 49 water or another suitable cooling liquid introduced from there through the openings 51, which through pass the spray head 52, get into the annular cooling jacket 44 and this by one or more versions 53 leaves again.

Der, wie oben beschrieben, in Wasserdampf oder in einem anderen Sprühgas dispergierte flüssige Kohlenwasserstoff, der zersetzt werden soll, wird unter Druck durch eine oder mehrere Zuleitungen 54 durch die ringförmige Kammer 46 in die erweiterte Kammer 55 im Sprühkopf 52 eingeführt. Aus der Kammer 55 gelangt die Wasserdampf-Öl-Mischung unter Druck durch die Kanäle 56 in die ringförmige Kammer 57, von welcher sie durch den radialen Schlitz 58 in die Brennkammer gelangt. Die ringförmige Kammer 57 und der Schlitz 58 sind zur Verdeutlichung im Kreis 59 der Fig. 8 etwas vergrößert dargestellt.That, as described above, in steam or in another spray gas dispersed liquid hydrocarbon to be decomposed is under pressure through one or more feed lines 54 through the annular chamber 46 into the enlarged Chamber 55 introduced into spray head 52. The steam-oil mixture passes from the chamber 55 under pressure through the channels 56 into the annular chamber 57, from which it passes through the radial slot 58 passes into the combustion chamber. The annular chamber 57 and the slot 58 are shown somewhat enlarged in the circle 59 in FIG. 8 for the sake of clarity.

Die Breite des Spaltes 58 kann durch Einregulierung der Kapsel 48 verändert werden, z. B. durch Verdrehen der Kapsel 48 gegen den Kopf 52, mit welchem sie, wie mit 60 bezeichnet, durch ein Gewinde verbunden ist. Notfalls können Dichtungen zur Erzielung eines dichten Abschlusses verwendet werden.The width of the gap 58 can be adjusted by adjusting the capsule 48 be changed, e.g. B. by rotating the capsule 48 against the head 52, with which it, as indicated at 60, is connected by a thread. If necessary, seals can be used to achieve a tight seal.

Die ringförmigen Kammern 45 und 47 sind Luftkammern, die durch die kleinen Öffnungen 62 in der Abschlußplatte 61 mit der Außenluft in Verbindung stehen, um die Entstehung eines überdrucks zu vermeiden. Wenn die Verwendung eines Hilfsgases erwünscht ist, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben, so kann der Sprühkopf nach Fig. 8 so verändert werden, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. In diesem Fall wird das Naturgas od. ä. durch die Zuführung 63 in die ringförmige Kammer 45 eingeführt, von wo es durch die radial nach außen führenden Öffnungen 64 in die Brennkammer gelangt. Wenn das Aggregat in dieser Weise betrieben wird, so werden natürlich die Öffnungen 62 der Kammer 45 verschlossen.The annular chambers 45 and 47 are air chambers through the small openings 62 in the end plate 61 communicate with the outside air, to avoid the creation of overpressure. When using an auxiliary gas is desired, as described in connection with FIG. 3, the spray head 8 can be changed as indicated by the dashed lines. In this case, the natural gas or the like is through the feed 63 into the annular Chamber 45 is introduced, from where it passes through the radially outwardly leading openings 64 enters the combustion chamber. If the unit is operated in this way, so of course the openings 62 of the chamber 45 are closed.

Wenn das eben beschriebene Aggregat gereinigt werden soll, so muß nur die Kapsel 48 entfernt werden, damit man Zugang zu allen Teilen des Sprühaggregats gewinnt, in welchen sich leicht Rückstände ansammeln können. Die übrigen Teile des Aggregats können in jeder geeigneten Weise, z. B. durch Verschweißen, wie in den Zeichnungen angedeutet ist, für die Dauer miteinander verbunden sein.If the unit just described is to be cleaned, it must only the capsule 48 must be removed to give access to all parts of the spray assembly wins, in which residues can easily accumulate. The remaining parts of the Aggregate can be used in any suitable manner, e.g. B. by welding, as in the Drawings is indicated to be interconnected for the duration.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine brennbare Mischung, vorzugsweise ein gasförmiger Brennstoff und Luft, durch die Brenneröffnungen 8 tangential in die Verbrennungszone 7 eingeblasen und beim Eintritt in die Kammer verbrannt, so daß sich ein wirbelnder Strom heißer Flammengase bildet, der auf einer spiralförmigen Bahn mit hoher Geschwindigkeit die Kammer der Länge nach durchsetzt. Wie schon früher erwähnt, wurde gefunden, daß unter solchen Bedingungen die Lineargeschwindigkeit dieser Flammengase über den Querschnitt der Brennkammer hinweg sich sehr stark ändert. Die Veränderung dieser Geschwindigkeit ist in den Fig. 11, 12 und 13 der Zeichnungen graphisch dargestellt. In diesen ist die Gasgeschwindigkeit, in Einheiten von 0,305 m/Sek. gemessen, gegen den Abstand von der Wand der Brennkammer, gemessen in Einheiten von 25,4 mm, aufgetragen.To carry out the method according to the invention, a combustible Mixture, preferably a gaseous fuel and air, through the burner openings 8 blown tangentially into the combustion zone 7 and upon entry into the chamber burned so that a swirling stream of hot flame gases forms, which on one spiral trajectory running through the length of the chamber at high speed. As mentioned earlier, it has been found that under such conditions the linear velocity of these flame gases changes very strongly across the cross-section of the combustion chamber. The change in this rate is shown in Figures 11, 12 and 13 of the drawings graphically represented. In these is the gas velocity, in units of 0.305 m / sec. measured against the distance from the wall of the combustion chamber, measured in units of 25.4 mm.

Fig. 11 zeigt die Veränderung der Geschwindigkeit in einem Abschnitt kurz nach dem Eintritt des wirbelnden Gasstroms aus der erweiterten Verbrennungszone in eine Reaktionskammer von 27,9 cm innerem Durchmesser eines Ofens der in Fig.1 wiedergegebenen Art.Fig. 11 shows the change in speed in a section shortly after entry of the swirling gas stream from the expanded combustion zone into a reaction chamber of 27.9 cm inner diameter of a furnace of the type shown in FIG reproduced art.

Dieser Darstellung ist zu entnehmen, daß die lineare Geschwindigkeit der wirbelnden Gase in einer koaxialen Zone im Innern der Kammer nur ungefähr 61 m/Sek. erreicht, während in der ungefähr 5 cm von der Kammerwand nach innen gelegenen Zone diese Geschwindigkeit über 244 m/Sek. beträgt. Obwohl bei geringeren Abständen von der Kammerwand die lineare Geschwindigkeit der wirbelnden Gase beträchtlich zurückgeht, so ist sie hier doch noch wesentlich größer als in der Nähe der Achse der Kammer. Des weiteren ist aus dieser Darstellung zu entnehmen, daß die Geschwindigkeit auf beiden Seiten der Spitzengeschwindigkeit stark abfällt, die sich hauptsächlich in einer Zone vorfindet, die ungefähr in einer Entfernung von einem Sechstel bis einem Drittel des Kammerradius von der Wand des Ofens vorliegt.This illustration shows that the linear speed of the swirling gases in a coaxial zone inside the chamber is only about 61 m / sec. reached, while in the about 5 cm from the chamber wall inward Zone this speed over 244 m / sec. amounts to. Although at shorter distances from the chamber wall the linear velocity of the swirling gases is considerable decreases, it is still much larger here than in the vicinity of the axis the chamber. It can also be seen from this illustration that the speed on both sides the top speed drops sharply, which is mainly in a zone approximately one-sixth to one third of the chamber radius from the wall of the furnace.

Fig.12 zeigt die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeiten in einem Ofen der in Fig. 1 gezeigten Art mit einem Reaktionsgefäß von 27,9 cm Durchmesser, das auf eine erweiterte Verbrennungszone mit 106,7 cm innerem Durchmesser und 30,5 cm Länge folgt, in einem Abschnitt nahe am rückwärtigen Ende der Verbrennungszone. An diesem Punkt beträgt der Durchmesser der Kernzone mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit ungefähr 12,7 cm. Wenig außerhalb dieses Kerns steigt die Geschwindigkeit von ungefähr 60 m/Sek. rasch auf eine Spitzengeschwindigkeit von 275 in `,Sek. an, worauf sie in Richtung auf die Außenwand wieder stark abfällt.Fig.12 shows the distribution of the flow velocities in one Furnace of the type shown in Fig. 1 with a reaction vessel 27.9 cm in diameter, that to an enlarged combustion zone with 106.7 cm inner diameter and 30.5 cm length follows, in a section near the rear of the combustion zone. At this point the diameter of the core zone is relatively smaller Speed approximately 12.7 cm. A little outside of this core does the speed increase of about 60 m / sec. quickly to a top speed of 275 in `, sec. at, whereupon it drops sharply again in the direction of the outer wall.

Fig. 13 zeigt diese Verhältnisse in einem ähnlichen Ofen mit einer erweiterten Verbrennungszone von 76,2 cm innerem Durchmesser und 40,6 cm Länge an einer Stelle, die 10,2 cm von dem Übergang in das Reaktionsgefäß mit 27,9 cm Durchmesser entfernt ist. Es ist ersichtlich, daß der Kurvenverlauf dem von Fig. 12 sehr ähnlich ist. Obwohl die Meßdaten, die für diese graphischen Darstellungen verwendet wurden, keine große Absolutgenauigkeit beanspruchen können - sie wurden mit Hilfe üblicher technischer Meßverfahren gewonnen -, so lassen sie doch erkennen, in welch ausgeprägter Weise die Gasgeschwindigkeiten längs eines Durchmessers in verschiedenen Abschnitten des Reaktionsofens sich relativ ändern.Fig. 13 shows these relationships in a similar furnace with a enlarged combustion zone of 76.2 cm inner diameter and 16 cm length a point 10.2 cm from the transition into the 27.9 cm diameter reaction vessel away. It can be seen that the curve shape is very similar to that of FIG is. Although the measurement data required for these graphs cannot claim great absolute accuracy - they were obtained with the help of customary technical measuring methods - they show How pronounced are the gas velocities along a diameter in different sections of the reaction furnace change relatively.

Wie aus diesen Darstellungen zu ersehen ist, verschiebt sich die Lage der Zone mit maximaler Geschwindigkeit etwas, je nach dem Durchmesser des speziellen Reaktionsgefäßes und der jeweiligen Stelle. Sie ist auch etwas von der Geschwindigkeit abhängig, mit der die Verbrennungsmischung oder die heißen Flammengase zu Anfang tangential eingeblasen werden. Doch ist bei jeder Arbeitsweise diese Zone der Spitzengeschwindigkeit mittels üblicher Vorrichtungen zur Messung der Gasgeschwindigkeit leicht zu bestimmen, und wenn man die gemessenen Geschwindigkeiten gegen die Abstände von der Gefäßwand aufträgt, wie es in den Fig. 11, 12 und 13 geschehen ist, so erhält man eine Kurve, die im wesentlichen mit den gezeigten übereinstimmt.As can be seen from these representations, the situation is shifting the maximum speed zone somewhat, depending on the diameter of the particular Reaction vessel and the respective location. She's also something of speed depending on the combustion mixture or the hot flame gases at the beginning be blown in tangentially. However, this zone is the top speed in every way of working easy to determine by means of conventional devices for measuring the gas velocity, and if one compares the measured velocities against the distances from the vessel wall plots, as was done in FIGS. 11, 12 and 13, a curve is obtained which essentially coincides with those shown.

Es wurde nun gefunden, daß man diesen Unterschied der Lineargeschwindigkeit der heißen Flammengase mit großem Vorteil ausnutzen kann, um die Eigenschaften des gebildeten Rußes zu beeinflussen und um die Schwierigkeiten zu verhindern, die seither aufgetreten waren, wenn der gaszerstäubte Kohlenwasserstoffrückstand oder -teer radial in den wirbelnden Strom der heißen Flammengase eingeblasen wurde.It has now been found that this difference in linear velocity the hot flame gases can take advantage of the properties of the to influence the soot formed and to prevent the difficulties that have arisen since then occurred when the gas atomized hydrocarbon residue or tar was blown radially into the swirling stream of hot flame gases.

Eine solche Schwierigkeit ist vermutlich durch die Anwesenheit nicht unbeträchtlicher Mengen von thermisch stabilem kolloidalem Bitumen oder anderen Kohlenstoff enthaltenden oder Koks bildenden Materialien in diesen schweren Kohlenwasserstoffrückständen bedingt. Obwohl das vorliegende Verfahren jedoch an keine derartige Theorie gebunden ist, ist zu vermuten, daß diese koksähnlichen Teilchen und kolloidalen Bitumina bei der üblichen Arbeitsweise durch das Reaktionsgefäß hindurchbefördert und hernach zusammen mit dem Ruß gesammelt werden, dessen Eignung für die Herstellung von Gummimischungen dadurch in nachteiliger Weise verändert wird; und weiter ist zu vermuten, daß gemäß der vorliegenden Erfindung diese thermisch stabilen kolloidalen Bitumina und ähnliche Beimengungen, die mit dem zur Zersetzung vorgesehenen Kohlenwasserstoff in das Reaktionsgefäß gelangten, sofort beim Einspritzen in den heißen Gasstrom von den erwünschten rußbildenden Kohlenwasserstoffen getrennt und infolge der Zentrifugalkraft oder in anderer Weise an die Wand des Gefäßes geschleudert und dort verbrannt werden.Such a difficulty is presumably not due to the presence insignificant amounts of thermally stable colloidal bitumen or others Carbon-containing or coke-forming materials in these heavy hydrocarbon residues conditional. However, although the present method is not bound by any such theory is, it is believed that these coke-like particles and colloidal bitumens conveyed through the reaction vessel in the usual procedure and afterwards collected together with the soot, its suitability for the production of rubber compounds is thereby changed in a disadvantageous manner; and further it is to be assumed that according to of the present invention, these thermally stable colloidal bitumens and the like Additions to the reaction vessel with the hydrocarbon intended for decomposition reached, immediately upon injection into the hot gas stream of the desired soot-forming Hydrocarbons separated and as a result of centrifugal force or otherwise be thrown against the wall of the vessel and burned there.

Unabhängig von dieser Theorie wurde jedenfalls gefunden, daß die oben beschriebene bemerkenswerte Verbesserung des gebildeten Rußes erfindungsgemäß dadurch erzielt wird, daß man den Sprühnebel des flüssigen Kohlenwasserstoffs von der Zone der minimalen Gasgeschwindigkeit radial nach außen in die Zone der maximalen Gasgeschwindigkeit einbläst. Innerhalb der Zone der minimalen Geschwindigkeit der Flammengase ist die Massengeschwindigkeit dieser Gase natürlich ebenfalls minimal. Dagegen ist die radiale Geschwindigkeit des Sprühnebels des flüssigen, zur Zersetzung vorgesehenen Kohlenwasserstoffs an der Stelle, an welcher er eingeblasen wird, maximal, und infolgedessen besitzt hier auch die Massengeschwindigkeit der Sprühstrahlen ein Maximum. Infolgedessen wird der aus dem Sprühkopf austretende Sprühstrahl nicht sofort durch die heißen Flammengase zerrissen und zerteilt, wie es bei dem vorerwähnten früheren Verfahren der Fall ist, noch bildet sich im Kern des Gefäßes eine Zone hoher Kohlenwasserstoffkonzentration, wie es der Fall ist, wenn, wie früher vorgeschlagen, der Kohlenwasserstoff, der zersetzt werden soll, axial in das Reaktionsgefäß eingeblasen wird.In any case, regardless of this theory, it was found that the above described remarkable improvement of the formed carbon black according to the invention thereby what is achieved is that the spray of liquid hydrocarbon from the zone the minimum gas velocity radially outwards into the zone of the maximum gas velocity blows in. Within the zone of the minimum velocity of the flame gases is the The mass velocity of these gases is of course also minimal. Against this is the radial Speed of the spray of the liquid hydrocarbon intended for decomposition at the point at which it is blown in, maximally, and consequently possesses here also the mass velocity of the spray jets is a maximum. Consequently the spray jet emerging from the spray head is not immediately caused by the hot ones Flame gases tore and split, as in the aforementioned earlier method is the case, a zone of high hydrocarbon concentration is still forming in the core of the vessel, as is the case when, as previously suggested, the hydrocarbon, the is to be decomposed, is blown axially into the reaction vessel.

Gemäß der vorliegenden Erfindung gelangt der eingeblasene Kohlenwasserstoff-Sprühnebel vermöge seiner verhältnismäßig hohen Massengeschwindigkeit praktisch radial nach außen, bis er die Zone erreicht, in welcher die Geschwindigkeit der Flammengase ihr Maximum aufweist. Der Sprühnebel wird dann durch die extrem rasch strömenden Flammengase zerteilt, wobei der Kohlenwasserstoff einer außerordentlich starken Scherwirkung und der Wirkung einer Zentrifugalkraft ausgesetzt ist. Es ist zu vermuten, daß auf Grund dieser Zentrifugalkräfte und der hohen Anfangsgeschwindigkeit des Kohlenwasserstoffsprühnebels die koksähnlichen und anderen festen Teilchen, die in dem zur Zersetzung vorgesehenen Kohlenwasserstoff zugegen sind, nach außen in die Zone verminderter Geschwindigkeit in der Nähe der Wand des Gefäßes geschleudert und dort verbraucht werden, was möglicherweise durch eine katalytische Wirkung der Gefäßwand unterstützt wird.According to the present invention, the injected hydrocarbon spray comes by virtue of its relatively high mass velocity practically radially outside until it reaches the zone in which the velocity of the flame gases has its maximum. The spray is then caused by the extremely fast flowing Flame gases split up, with the hydrocarbon being an extraordinarily strong one Shear and the action of a centrifugal force is exposed. It is to be assumed that due to these centrifugal forces and the high initial speed of the Hydrocarbon spray the coke-like and other solid particles that are present in the hydrocarbon intended for decomposition, to the outside in thrown the reduced speed zone near the wall of the vessel and are consumed there, possibly due to a catalytic effect of the Vessel wall is supported.

In Fig. 10 ist das Strömungsbild eines mit Hilfe eines Sprühaggregats entsprechend der Fig. 3 der Zeichnungen in Form von separaten Strahlen eingeblasenen Sprühnebels des flüssigen, zur Zersetzung vorgesehenen Kohlenwasserstoffs schematisch wiedergegeben. Ein ganz ähnliches Strömungsbild wird beobachtet, wenn der zu zersetzende Kohlenwasserstoff in Form einer nicht unterbrochenen, radialen Sprühnebelscheibe mit Hilfe des in Fig. 8 wiedergegebenen Sprühaggregats in das Reaktionsgefäß eingeblasen wird.In Fig. 10 is the flow pattern with the aid of a spray unit according to FIG. 3 of the drawings in the form of separate jets Spray mist of the liquid hydrocarbon intended for decomposition, schematically reproduced. A very similar flow pattern is observed when the one to be decomposed Hydrocarbon in the form of an uninterrupted, radial spray disc blown into the reaction vessel with the aid of the spray unit shown in FIG will.

Die Lage der radialen Einsprühstelle des zur Zersetzung vorgesehenen Kohlenwasserstoffs in bezug auf die Längsausdehnung des Ofens kann beträchtlich variieren. In einem Ofen der gezeigten Art kann sie entweder in der erweiterten Verbrennungszone, vorzugsweise in ihrer rückwärtigen Hälfte, oder im vorderen Teil des Reaktionsgefäßes mit dem verminderten Durchmesser liegen. Die beste Lage hängt bis zu einem gewissen Grad von den Eigenschaften ab, die der gebildete Ruß haben soll.The position of the radial injection point of the intended for decomposition Hydrocarbon in relation to the length of the furnace can be considerable vary. In an oven of the type shown, it can either be in the extended Combustion zone, preferably in its rear half, or in the front part of the reaction vessel with the reduced diameter. The best location depends to a certain extent on the properties that the carbon black formed will have target.

So wurde z. B. gefunden, daß in einem Ofen der in den Zeichnungen wiedergegebenen Art mit einer Verbrennungszone von 84 cm Durchmesser und 53,5 cm Länge und mit einer Reaktionskammer von 27,9 cm innerem Durchmesser die Lage des Sprühnebelaustritts im Bereich von 15,2 bis 5,1 cm vor dem Übergang in das Reaktionsgefäß variiert werden kann, ohne daß, unter sonst gleichbleibenden Bedingungen, eine merkliche Änderung der Eigenschaften des Rußes zu beobachten ist. Wenn der Sprühnebelaustritt indessen im Bereich von 20,3 bis 25,4 cm vor dem Übergang in das Reaktionsgefäß liegt, so ändert sich der Charakter des gebildeten Rußes von dem eines ISAF-Typs zu dem eines HAF-Typs. Wenn der Sprühnebelaustritt innerhalb der Verbrennungszone in eine solche Lage gebracht wird, daß er weniger als 15 cm vor dem Übergang in das Reaktionsgefäß liegt, so erhält man ein etwas feineres Produkt.So was z. B. found that in an oven the one in the drawings reproduced species with a combustion zone of 84 cm in diameter and 53.5 cm Length and with a reaction chamber of 27.9 cm inner diameter the location of the Spray mist outlet in the area of 15.2 to 5.1 cm before the transition into the reaction vessel can be varied without, under otherwise constant conditions, a noticeable Change in the properties of the carbon black is observed. When the spray mist emerges meanwhile in the range from 20.3 to 25.4 cm before the transition into the reaction vessel is, the character of the formed soot changes from that of an ISAF type to that of an HAF type. When the spray escapes within the combustion zone is placed in such a position that it is less than 15 cm from the transition in the reaction vessel a slightly finer product is obtained.

Zur Herstellung eines hochwertigen Rußes vom ISAF-Typ wurde in einem ähnlichen Ofen gearbeitet, dessen Verbrennungszone einen Durchmesser von 76,2 cm und eine Länge von 40,6 cm hatte, wobei der Austritt des Kohlenwasserstoffsprühnebels in der erweiterten Verbrennungszone, und zwar 10,2 cm vor dem Übergang in das Reaktionsgefäß lag.In order to produce a high quality carbon black of the ISAF type, one similar furnace worked, the combustion zone of which has a diameter of 76.2 cm and 16 inches long with the exit of the hydrocarbon spray in the extended combustion zone, namely 10.2 cm before the transition into the reaction vessel lay.

Die Austrittsgeschwindigkeit des Kohlenwasserstoffsprühnebels, der auch durch das Sprühgas verdampften Kohlenwasserstoff enthält, unmittelbar beim Verlassen des Sprühaggregats ist von der Größenordnung von 490 bis 980 m/Sek., und auch die nicht verdampfbaren Anteile des Öls werden wohl mit praktisch der gleichen Geschwindigkeit in den Ofen eingeblasen. Diese unverdampfbaren Anteile des Öls, die oben als kolloidale Bitumina bezeichnet wurden, haben jedoch eine Dichte zwischen 1,06 und 1,21, während die Flammengase bei der Arbeitstemperatur nur 0,24 g pro Liter wiegen. Infolgedessen beträgt die Massengeschwindigkeit dieser unverdampften Anteile des, zur Zersetzung vorgesehenen Kohlenwasserstoffs ungefähr das 8 000fache der Massengeschwindigkeit der Flammengase; diese unverdampften Anteile werden deswegen von ihrer radialen Bahn nicht abgelenkt.The exit velocity of the hydrocarbon spray that also contains hydrocarbon vaporized by the spray gas, immediately at Leaving the spray unit is of the order of 490 to 980 m / sec., And also the non-evaporable parts of the oil are probably practically the same Speed blown into the oven. These non-evaporable parts of the oil, however, those referred to above as colloidal bitumens have a density between 1.06 and 1.21, while the flame gases at working temperature are only 0.24 g per Weigh liters. As a result, the mass velocity is this unevaporated Proportions of the hydrocarbon intended for decomposition about 8,000 times the mass velocity of the flame gases; these unevaporated parts are therefore not distracted from their radial path.

Die Erfindung und die Vorteile, die sie bringt, werden durch die nachfolgenden typischen Beispiele des weiteren erläutert. Beispiel 1 Die folgenden Versuche wurden in einem Bußofen, wie in den Fig.1 und 2 wiedergegeben, durchgeführt; die Länge der erweiterten Verbrennungszone war 40,6 cm, ihr Durchmesser 76,2 cm, der Durchmesser des angeschlossenen engeren Reaktionsgefäßes war 27,9 cm und seine Länge 335,3 cm. Der Ofen war mit zwei Reihen tangential einmündender Brenner versehen, von denen jede aus sechs symmetrisch angeordneten Brennern bestand; die Brennerreihen befanden sich jeweils 8,9 cm vom vorderen bzw. vom rückwärtigen Ende der Verbrennungszone entfernt. Die Öffnungen dieser Brenner hatten einen inneren Durchmesser von 7,6 cm. Bei diesen Versuchen waren alle Brenner in Betrieb.The invention and the advantages it brings are illustrated by the following typical examples further explained. Example 1 The following experiments were made carried out in a penitentiary furnace, as shown in Figures 1 and 2; the length the enlarged burn zone was 16 inches, its diameter 30 inches, the diameter of the attached narrower reaction vessel was 27.9 cm and its length was 335.3 cm. The furnace was provided with two rows of tangential burners, one of which each consisted of six symmetrically arranged burners; the burner rows were 8.9 cm from the front and rear of the combustion zone removed. The openings of these burners had an inner diameter of 7.6 cm. All burners were in operation during these tests.

In einem Ofen dieser Art und der angegebenen Dimensionen erwies es sich als besonders günstig, das Sprühaggregat so einzujustieren, daß der Austritt der Sprühstrahlen sich nicht weniger als 10,2 und nicht mehr als 17.8 cm vor der Rückwand der erweiterten Verbrennungszone befand; in dem nun folgenden erfindungsgemäß durchgeführten Versuch A lagen die Austrittsöffnungen der Sprühstrahlen 10,2 cm vor dieser Rückwand.In a furnace of this type and the specified dimensions, it turned out is particularly favorable to adjust the spray unit so that the outlet the spray jets are not less than 10.2 and not more than 17.8 cm in front of the The rear wall of the extended combustion zone was located; in the now following according to the invention Experiment A carried out, the outlet openings of the spray jets were 10.2 cm in front of this back wall.

Bei allen Versuchen war der zur Zersetzung gelangende Kohlenwasserstoff ein hocharomatisches Rückstandsöl der Art, wie es gegenwärtig zur Herstellung von Ruß verwendet wird. Der Ofen wurde mit 436 cbm Naturgas je Stunde, das als Heizgas diente, und mit 5097 cbm Luft zur Verbrennung beschickt.In all experiments the decomposing was the hydrocarbon a highly aromatic residual oil of the type currently used in the manufacture of Carbon black is used. The furnace was running with 436 cbm of natural gas per hour, which was used as heating gas served, and charged with 5097 cbm of air for combustion.

Beim erfindungsgemäß durchgeführten Versuch A wurde der zur Zersetzung vorgesehene Kohlenwasserstoff, der mit Wasserdampf von 5,3 at versprüht wurde, mit einer Geschwindigkeit von 5361 pro Stunde durch ein Sprühaggregat der in Fig.3 gezeigten Art verarbeitet, das so konstruiert war, daß es zwölf symmetrisch angeordnete, radial nach außen in den wirbelnden Strom der heißen Flammengase gerichtete Sprühstrahlen erzeugte. Der Sprühkopf dieses Aggregats hatte einen Durchmesser von ungefähr 6,35 cm.In experiment A carried out according to the invention, the one for decomposition intended hydrocarbon, which was sprayed with water vapor of 5.3 at, with a speed of 5361 per hour by a spray unit shown in Fig.3 Art processed that was constructed so that there were twelve symmetrically arranged, radial spray jets directed outwards into the swirling stream of hot flame gases generated. The spray head of this unit was approximately 6.35 in diameter cm.

Bei Versuch B, der hier zum Vergleich angegeben ist, waren die Arbeitsbedingungen mit den eben beschriebenen im wesentlichen identisch; der einzige Unterschied bestand darin, daß der zur Zersetzung vorgesehene Kohlenwasserstoff entsprechend der seitherigen Praxis radial nach innen in den wirbelnden Strom der Flammengase eingeblasen wurde.In experiment B, which is given here for comparison, the working conditions were essentially identical to those just described; the only difference was in that the hydrocarbon intended for decomposition corresponds to the previous one Practice blowing radially inward into the swirling stream of flame gases.

Die Kolloid- und chemischen Eigenschaften des bei diesen beiden Versuchen gewonnenen Rußes sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt: Tabelle I Versuch A I B ABC-Farbe .................. 141 140 Farbkraft, Prozent des Standards 121 117 Ölaufnahme, Liter je Kilogramm 1,32I 1,26 Jodadsorption ................ 107 93 Spezifische Oberfläche, m2/g .... 131 126 Mit Benzol extrahierbare An- teile, o/o ................... 0,08 0,06 Flüchtige Anteile, 1/o .......... 1,4 2,9 pg-Charakteristik ............. 7,2 8,1 Diese Ruße wurden nach dem gleichen Rezept mit Naturkautschuk zu einer Gummimischung verarbeitet, die anschließend vulkanisiert und nach Standardmethoden untersucht wurde. Dabei wurden die folgenden Ergebnisse ermittelt: Tabelle 1I Versuch A i B I 35 Minuten bei 135° C vulkani- siert L-300 .................... 1360 1260 L-500 .................... 3130 2870 Zugfestigkeit .............. 4530 4360 prozentuale Verlängerung ... 670 680 Shore-Härte ............... 53 51 70 Minuten bei 135° C vulkani- siert L-300 .................... 1875 1620 L-500 .................... 3875 3450 Zugfestigkeit .............. 4700 4540 prozentuale Verlängerung ... 605 j 640 Shore-Härte ............... 57 57 Prozent Rückprall .......... 67,8I 66,2 elektrischerWiderstand, LogR 2,7 1 3,0 maximale Zugfestigkeit ..... 4700 1 4550 Man erkennt, daß sowohl die Zugfestigkeit wie auch der prozentuale Rückprall des bei Versuch A gewonnenen Produkts merklich größer sind als die entsprechenden Werte des Produkts von Versuch B. BeispielII In einer weiteren Versuchsreihe wurde ein Ofen mit praktisch den gleichen Dimensionen wie der im oben beschriebenen Versuch A benutzte Ofen mit 4470 cbm Luft je Stunde beschickt; das Luft-Heizgas-Verhältnis war 12,2:1 und ein schwerer aromatischer Kohlenwasserstoff, wie er auch bei Versuch A benutzt wurde, wurde mit einer Geschwindigkeit von 659l pro Stunde zugeführt. Das C51 wurde auf eine Temperatur von 204° C vorerhitzt und mit Wasserdampf von 5,6 at zerstäubt. Bei Versuch C lagen die Austrittsöffnungen der radialen Sprühstrahlen 10,2 cm vor dem übergang in das engere Reaktionsgefäß. Bei Versuch D lagen die Sprühstrahlen mit der Rückwand der erweiterten Verbrennungszone in einer Ebene, und bei Versuch E lagen die Austrittsöffnungen in dem verengten Bereich des Reaktionsgefäßes, und zwar 10,2 cm von der Öffnung dieses Bereichs entfernt.The colloidal and chemical properties of the carbon black obtained in these two experiments are summarized in the following table: Table I. attempt AIB ABC color .................. 141 140 Color strength, percent of standard 121 117 Oil absorption, liters per kilogram 1.32I 1.26 Iodine adsorption ................ 107 93 Specific surface area, m2 / g .... 131 126 Ingredients that can be extracted with benzene parts, o / o ................... 0.08 0.06 Volatile fractions, 1 / o .......... 1.4 2.9 pg characteristic ............. 7.2 8.1 These carbon blacks were processed using the same recipe with natural rubber to form a rubber mixture, which was then vulcanized and tested using standard methods. The following results were determined: Table 1I attempt A i B I. 35 minutes at 135 ° C volcanic sated L-300 .................... 1360 1260 L-500 .................... 3130 2870 Tensile strength .............. 4530 4360 percentage extension ... 670 680 Shore hardness ............... 53 51 70 minutes at 135 ° C volcanic sated L-300 .................... 1875 1620 L-500 .................... 3875 3450 Tensile strength .............. 4700 4540 percentage extension ... 605 j 640 Shore hardness ............... 57 57 Percent rebound .......... 67.8I 66.2 electrical resistance, LogR 2.7 1 3.0 maximum tensile strength ..... 4700 1 4550 It can be seen that both the tensile strength and the percentage rebound of the product obtained in test A are markedly greater than the corresponding values of the product from test B. Example II In a further series of tests, an oven with practically the same dimensions as those in the test described above was used A used furnace charged with 4470 cbm of air per hour; the air / fuel gas ratio was 12.2: 1 and a heavy aromatic hydrocarbon, as was also used in experiment A, was fed in at a rate of 659 liters per hour. The C51 was preheated to a temperature of 204 ° C and atomized with water vapor of 5.6 at. In experiment C, the outlet openings of the radial spray jets were 10.2 cm in front of the transition into the narrower reaction vessel. In Experiment D, the spray jets were level with the rear wall of the enlarged combustion zone, and in Experiment E the exit openings were in the narrowed area of the reaction vessel, 10.2 cm from the opening of this area.

Die Eigenschaften der gewonnenen Ruße und die der damit und mit synthetischem Kautschuk hergestellten Gummimischungen sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt: Tabelle III Versuch C I D E ABC-Farbe .......... 139 141 141 Farbkraft, Prozent des Standards ......... 115 119 116 Ölaufnahme, Liter je Kilogramm ........ 1,24 1,29 1,29 Jodadsorption ........ 72 69 72 DPG-Absorption ..... 5,41 5,06 5,78 Gummieigenschaften: Vulkanisationsdauer, Minuten ........ 40 37 35 L-300 ............ 1360 1435 1450 Zugfestigkeit ...... 3525 3650 3625 prozentuale Verlän- gerung .......... 615 625 610 Shore-Härte ....... 55 56 57 elektrischer Wider- stand, Log R .... 3,5 ; 3,7 3,5 Prozent Rückprall . . 50,6 50,6 50,6 Abriebfestigkeit .... 94 91 95 maximale Zugfestig- keit ............ 3575 3700 3650 Die Eigenschaften dieser Gummimischungen wurden nach üblichen Verfahren an identisch hergestellten Mischungen mit synthetischem Kautschuk LTP-14 (Tieftemperaturpolymerisat), in welchen der betreffende Ruß jeweils eingearbeitet worden: war, bestimmt. Beispiel III Eine weitere Versuchsreihe wurde in einem Ofen durchgeführt, wie er auch bei Versuch A in BeispielI verwendet wurde, dessen erweiterte Verbrennungszone abweichend davon aber einen inneren Durchmesser von 83,8 cm und eine Länge von 53,3 cm hatte. Bei diesen Versuchen wurde die Luft mit einer Geschwindigkeit von 4530 cbm je Stunde zugeführt, das Luft-Heizgas-Verhältnis war 12,4: 1, und der zu zersetzende Kohlenwasserstoff, ein schwerer aromatischer Kohlenwasserstoffrückstand, wurde mit einer Geschwindigkeit von 6351 je Stunde dem Ofen zugeführt. Bei diesen Versuchen F, G, H und I lag der Austritt der radialen Sprühstrahlen 10,2 bzw. 15,2 bzw. 20,3 bzw. 25,4 cm jeweils vor dem Eintritt in den verengten Abschnitt des Reaktionsofens. Die Eigenschaften der dabei gewonnenen Ruße sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt: Tabelle IV Versuch F G I H I I ABC-Farbe ....... 139 1137 134 133 Farbkraft Prozent des Standards ... 123 122 116 113 Ölaufnahme, Liter je Kilogramm ..... 1,521 1,41. 1,33! 1,42 Es wurde völlig überraschend gefunden, daß beim erfindungsgemäßen Arbeiten die Ölaufgabe, d. h. die Zufuhrgeschwindigkeit des zu zersetzenden Kohlenwasserstoffs zu einem Ofen gegebener Größe, beträchtlich gesteigert werden kann, ohne daß dadurch die Teilchengröße des gebildeten Rußes vermindert wird. Es wurde weiter gefunden, daß die bei gesteigerter ölzufuhr hergestellten Ruße zur Herstellung von Gummimischungen besser geeignet sind. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt das Arbeiten bei höheren Öl-Luft-Verhältnissen, als sie normalerweise angewandt werden, ohne daß die Teilchengröße ansteigt, und mit dem zusätzlichen Vorteil, eine leichte Färbeigenschaft (stain characteristic) zu behalten, was in manchen Fällen erwünscht ist. Das folgende Beispiel erläutert das Arbeiten bei einer solchen erhöhten Ölzufuhr: Beispiel IV Dieser Versuch wurde im gleichen Ofen wie der Versuch A von Beispiel I und nach dem erfindungsgemäß verbesserten Verfahren durchgeführt. Die Luft wurde dem Ofen mit der erhöhten Geschwindigkeit von 6620 cbm je Stunde zugeführt, das. Luft-Heizgas-Verhältnis war 12,3:1, und der zur Zersetzung vorgesehene Kohlenwasserstoff - der gleiche wie bei Versuch A - wurde dem Ofen mit einer Geschwindigkeit von 7951 je Stunde zugeführt. Der Austritt der radialen Sprühstrahlen lag 10,2 cm vor dem Eintritt in den verengten Abschnitt des Reaktionsofens. Die Eigenschaften des gebildeten Rußes und die der damit hergestellten Gummimischungen mit natürlichem Kautschuk sind in der folgenden: Tabelle in der Spalte J zusammengestellt. Zum Vergleich sind in der Spalte K dieser Tabelle die Eigenschaften eines hochwertigen, handelsüblichen ISAF-Rußes angegeben; dieser wurde nicht nach den vorliegenden Verfahren hergestellt, hatte aber, wie mit Hilfe des Elektronenmikroskop festgestellt wurde, annähernd die gleiche spezifische Oberfläche. Tabelle V Versuch J K Farbkraft, Prozent des Standards 123 116 Ölaufnahme, Liter je Kilogramm 1,24 1,31 Jodadsorption, Äquivalente - 105/g ......... 106 118 Spezifische Oberfläche, mz/g ... 127 129 Gummieigenschaften: Vulkanisationsdauer, Minuten 70 70 L-300 .................... 1935 1800 Zugfestigkeit .............. 4600 4350 prozentuale Verlängerung ... 580 575 elektrischer Widerstand Log R 2,5 2,1 Prozent Rückprall .......... 66,2 65,1 Prozent Straßenabnutzung ... 104 100 Hier ist ebenfalls eine deutliche Verbesserung sowohl der Dehnbarkeit als auch des prozentualen Rückpralls und der Straßenabnutzungseigenschaften zu erkennen.The properties of the carbon blacks obtained and those of the rubber compounds produced with them and with synthetic rubber are summarized in the following table: Table III attempt CIDE ABC color .......... 139 141 141 Color strength, percent des Standards ......... 115 119 116 Oil absorption, liters each Kilograms ........ 1.24 1.29 1.29 Iodine adsorption ........ 72 69 72 DPG absorption ..... 5.41 5.06 5.78 Rubber properties: Vulcanization time, Minutes ........ 40 37 35 L-300 ............ 1360 1435 1450 Tensile strength ...... 3525 3650 3625 percentage extension ying .......... 615 625 610 Shore hardness ....... 55 56 57 electrical resistance stand, Log R .... 3.5; 3.7 3.5 Percent rebound. . 50.6 50.6 50.6 Abrasion resistance .... 94 91 95 maximum tensile strength ability ............ 3575 3700 3650 The properties of these rubber compounds were determined by conventional methods on mixtures prepared identically with synthetic rubber LTP-14 (low-temperature polymer) into which the relevant carbon black had been incorporated. Example III A further series of tests was carried out in a furnace as was also used in test A in example I, but the enlarged combustion zone of which, however, had an internal diameter of 83.8 cm and a length of 53.3 cm. In these tests, the air was fed in at a rate of 4530 cbm per hour, the air / fuel gas ratio was 12.4: 1, and the hydrocarbon to be decomposed, a heavy aromatic hydrocarbon residue, was fed into the furnace at a rate of 6351 per hour fed. In these experiments F, G, H and I, the exit of the radial spray jets was 10.2, 15.2, 20.3 and 25.4 cm in each case in front of the entry into the narrowed section of the reaction furnace. The properties of the carbon blacks obtained are summarized in the following table: Table IV attempt FGIHII ABC color ....... 139 1137 134 133 Color strength percent of the standard ... 123 122 116 113 Oil absorption, liters each Kilograms ..... 1.521 1.41. 1.33! 1.42 It has been found, completely surprising, that, when working according to the invention, the oil feed, ie the feed rate of the hydrocarbon to be decomposed to a furnace of a given size, can be increased considerably without reducing the particle size of the soot formed. It has also been found that the carbon blacks produced with an increased supply of oil are more suitable for the production of rubber compounds. The process of the invention permits operation at higher oil-to-air ratios than are normally used without increasing the particle size, and with the additional advantage of retaining a slight stain characteristic, which is desirable in some cases. The following example explains the work with such an increased oil supply: Example IV This test was carried out in the same oven as test A of example I and according to the method improved according to the invention. The air was fed into the furnace at the increased rate of 6620 cbm per hour, the air / fuel gas ratio was 12.3: 1, and the hydrocarbon intended for decomposition - the same as in Experiment A - was fed into the furnace at one speed of 7951 supplied per hour. The exit of the radial spray jets was 10.2 cm in front of the entry into the narrowed section of the reaction furnace. The properties of the carbon black formed and those of the rubber mixtures with natural rubber produced therewith are summarized in column J in the table below. For comparison, the properties of a high-quality, commercially available ISAF carbon black are given in column K of this table; this was not produced according to the present methods, but had approximately the same specific surface area, as was determined with the aid of the electron microscope. Table V attempt JK Color strength, percent of standard 123 116 Oil absorption, liters per kilogram 1.24 1.31 Iodine adsorption, Equivalents - 105 / g ......... 106 118 Specific surface area, mz / g ... 127 129 Rubber properties: Vulcanization time, minutes 70 70 L-300 .................... 1935 1800 Tensile strength .............. 4600 4350 percentage extension ... 580 575 electrical resistance Log R 2.5 2.1 Percent rebound .......... 66.2 65.1 Percent road wear ... 104 100 Here, too, a significant improvement in both the ductility and the percentage rebound and road wear properties can be seen.

Zur Feststellung der Eignung der Ruße von Beispiel I und Beispiel IV zur Herstellung von Gummimischungen mit natürlichem Kautschuk wurde das folgende Rezept angewandt: Teile Naturkautschuk Smoked Sheets ..... 100 Ruß ............................. 45 Schwefel ......................... 2,75 Zinkoxyd ........................ 3 Kiefernteer ....................... 3 Stearinsäure ...................... 3 Agerite HP ....................... 1 NOBS Speeial .................... 0,35 Zur Feststellung der Eignung der Ruße von Beispiel 11 zur Herstellung von Gummimischungen mit synthetischem Kautschuk wurde das folgende Rezept angewandt: Teile LTP (Tieftemperaturpolymedsat) .... 100 Ruß ............................. 50 Zinkoxyd ........................ 3 Stearinsäure ...................... 3 Paraflux ......................... 9 BLE ............................. 1 Schwefel ......................... 1,6 Altax ............................ 0,6 DPG ............................ 0,75 In den vorstehenden Rezepturen bedeutet Paraflux den Handelsnamen für ein asphaltartiges, als Weichmachungsmittel verwendetes Produkt; BLE den Handelsnamen für ein Reaktionsprodukt aus Diphenylamin und Aceton, das als Antioxydationsmittel dient; Altax die Handelsbezeichnung für Benzothiazyldisulfid, das als Beschleuniger verwendet wird; Agerite HP den Handelsnahmen für Phenyl-ß-naphtbylamin plus Diphenyl-p-phenylendiamin, das als Antioxydationsmittel dient; und NOBS Special die Handelsbezeichnung für N-Oxydiäthylenbenzothiazol-2-sulfenamid, das als gemäßigter Beschleuniger verwendet wird.To determine the suitability of the carbon blacks of Example I and Example IV for the production of rubber mixtures with natural rubber, the following recipe was used: Parts Natural rubber smoked sheets ..... 100 Soot ............................. 45 Sulfur ......................... 2.75 Zinc oxide ........................ 3 Pine tar ....................... 3 Stearic acid ...................... 3 Agerite HP ....................... 1 NOBS Speeial .................... 0.35 To determine the suitability of the carbon blacks of Example 11 for the production of rubber compounds with synthetic rubber, the following recipe was used: Parts LTP (low temperature polymedsat) .... 100 Soot ............................. 50 Zinc oxide ........................ 3 Stearic acid ...................... 3 Paraflux ......................... 9 BLE ............................. 1 Sulfur ......................... 1.6 Altax ............................ 0.6 DPG ............................ 0.75 In the above formulations, Paraflux is the trade name for an asphalt-like product used as a plasticizer; BLE is the trade name for a reaction product made from diphenylamine and acetone, which is used as an antioxidant; Altax is the trade name for benzothiazyl disulfide, which is used as an accelerator; Agerite HP is the trade name for phenyl-ß-naphthobylamine plus diphenyl-p-phenylenediamine, which serves as an antioxidant; and NOBS Special, the trade name for N-oxydiethylenebenzothiazole-2-sulfenamide, which is used as a moderate accelerator.

Eine typische Analyse des schweren automatischen Kohlenwasserstoffrückstandes, der bei den voranstehenden Beispielen zur Verwendung gelangte, ist wie fo1Qt: Viskosität bei 99° C .......... 1,51 E° Brechungsindex ............... 1,645 A. P.1.-Gewicht ............... 1,8 Ramsbottom Kohlerückstand ... 8,980/0 Molekulargewicht ............. 264 Selbstverständlich ist aber die Anwendbarkeit dieser Erfindung nicht auf diese spezielle Sorte eines flüssigen Kohlenwasserstoffs beschränkt, sie erstreckt sich viehhehr auch auf die Verwendung von Kohlenwasserstoffdestillaten sowie anderen Kohlenwasserstoffrückständen und -teeren. Wie schon weiter vorn erwähnt, läßt sich die Erfindung speziell bei der Verarbeitung von Kohlenwasserstoffeh vom Typ eines Rückstandes, die kolloidale Bitumina od. ä. enthalten, anwenden.A typical analysis of the heavy automatic hydrocarbon residue used in the previous examples is as fo1Qt: Viscosity at 99 ° C .......... 1.51 E ° Refractive Index ............... 1.645 AP1 weight ............... 1.8 Ramsbottom coal residue ... 8,980 / 0 Molecular weight ............. 264 Of course, however, the applicability of this invention is not restricted to this special type of liquid hydrocarbon; it also extends very much to the use of hydrocarbon distillates and other hydrocarbon residues and tars. As already mentioned above, the invention can be used specifically in the processing of hydrocarbons of the residue type which contain colloidal bitumens or the like.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of carbon black by decomposition of hydrocarbons, in which one moving on a spiral path Generated stream of hot flame gases and within a longer, thermally insulated reaction vessel with a circular cross-section maintained and the liquid to be decomposed Hydrocarbon is injected into said hot gas stream by itself and under pressure and in this divided and by the absorbed heat with the formation of soot, the is in suspension, is decomposed, and from which the reaction vessel leaving gases the soot is separated and collected, characterized in that that the gas atomized spray of the liquid hydrocarbon in the vicinity of the Longitudinal axis of the vessel radially outwards towards the side wall of the vessel with a such a linear initial velocity is blown out that the spray jet the swirling stream of hot gases up to the zone of their maximum speed penetrates.

2. The method according to claim 1, characterized in that the to be decomposed Hydrocarbon is a high molecular weight and highly aromatic tarry residue.

3. The method according to claim 1, characterized in that the serving for atomization Gas is water vapor.

4. The method according to claim 1, characterized in that the Exit of the radial spray jet of the liquid hydrocarbon in the narrower Part of the reaction vessel, near its front end, is located.

5. The method according to claim 1, characterized in that the exit of the radial spray jet of the liquid Hydrocarbon is in the rear half of the extended combustion zone.

6. Furnace for the production of carbon black according to the method according to claim 1, which consists of the following Parts consists of: a longer, thermally insulated reaction vessel of circular Cross-section at the front end of which there is a combustion zone (7) whose Diameter is greater than its length, and that on its rear side against a coaxially arranged longer zone (1) of smaller diameter is opened; several burner channels (8) which pass through the wall of the chamber and are tangential open into said combustion zone; characterized by a spray unit (16) for the hydrocarbon oil which protrudes axially into said chamber and injecting a gas atomized spray of a liquid hydrocarbon through a slot (58) or several openings (29) radially outward onto the side wall of the vessel and that within said chamber in the longitudinal direction can be moved. References contemplated: United States Patent Specification No. 2 809 098.