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DE2106912A1 - Process for vaporizing or atomizing a liquid - Google Patents

Process for vaporizing or atomizing a liquid

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Publication number
DE2106912A1
DE2106912A1 DE19712106912 DE2106912A DE2106912A1 DE 2106912 A1 DE2106912 A1 DE 2106912A1 DE 19712106912 DE19712106912 DE 19712106912 DE 2106912 A DE2106912 A DE 2106912A DE 2106912 A1 DE2106912 A1 DE 2106912A1
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DE
Germany
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liquid
combustion gas
oxygen
gas
combustion
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DE19712106912
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German (de)
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DE2106912C2 (en
Inventor
Mernl E Walpole Morgan Allan C Sudbury Burbme William G Whitman Mass Jordan (V St A )
Original Assignee
Cabot Corp , Boston, Mass (V St A )
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Filing date
Publication date
Application filed by Cabot Corp , Boston, Mass (V St A ) filed Critical Cabot Corp , Boston, Mass (V St A )
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/16Evaporating by spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/14Methods for preparing oxides or hydroxides in general
    • C01B13/20Methods for preparing oxides or hydroxides in general by oxidation of elements in the gaseous state; by oxidation or hydrolysis of compounds in the gaseous state
    • C01B13/22Methods for preparing oxides or hydroxides in general by oxidation of elements in the gaseous state; by oxidation or hydrolysis of compounds in the gaseous state of halides or oxyhalides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44Carbon
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    • C09C1/50Furnace black ; Preparation thereof

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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description

vt am M31n 70 n , j-ebruar 1971vt on M 31n 70 n, j-ebruar 1971

Grzy/Ha.Grzy / Ha.

Cabot Corporation, 125 High Street, Boston, Massachusetts, USACabot Corporation, 125 High Street, Boston, Massachusetts, USA

Verfahren zum Verdampfen oder Atomisieren einer FlüssigkeitProcess for evaporating or atomizing a liquid

Vorrichtungen zum Atomisieren und/oder Verdampfen von Flüssigkeiten in einem großen Maßstäbe enthalten in der Regel bewegte Teile. Wenn man beispielsweise insektizide Flüssigkeiten versprühen will, so tut man das durch Einführen der Flüssigkeit in den Kompressorteil eines Düsentriebwerkes. Bei anderen Vorrichtungen zum Atomisieren läßt man die Flüssigkeit auf ein schnell rotierendes Rad oder dergleichen aufprallen, wobei die Flüssigkeit durch eine starke physikalische Einwirkung in feine Tröpfchen aufgeteilt wird. Für dieses Verfahren gibt es verschiedene Vorrichtungen.Devices for atomizing and / or vaporizing liquids on a large scale usually contain moving parts. For example, when you spray insecticidal liquids if you want, you do this by introducing the liquid into the compressor part of a jet engine. With other devices for atomization, the liquid is allowed to impinge on a rapidly rotating wheel or the like, the Liquid through a strong physical impact into fine Droplet is split. There are various devices for this process.

In der chemischen Industrie werden Flüssigkelten häufig in den Dampfzustand übergeführt. Hierfür gibt es ebenfalls verschiedene Vorrichtungen, bei welchen die Flüssigkeit auf eine erhitzte Oberfläche in einem geschlossenen Raum aufgesprüht wird, die so heiß 1st, daß die Flüssigkeit verdampft. Ebenso wird das einfache Sieden auch in weitem Umfange verwendet. Alle diese Kittel sind für gewisse Verwendungszwecke gut brauchbar. Will um aber vi elco et Flüsigkeiten oder Gemische von Flüssigkeiten rerdaapfen, so haben diese Verfahren häufig Nachteile. Manche Flüssigkeitsgeeieohe sind azeotrop, und bilden beim Sieden oder schnellen Verdampfen keine Däapfe derselben Zusasuaensetsung, wie die Flüssigkeit. Manche andere Flüeeigkeitsgewisehe, bei- In the chemical industry, liquids are often converted into a vapor state. There are also various devices for this purpose in which the liquid is sprayed onto a heated surface in a closed space which is so hot that the liquid evaporates. Simple boiling is also widely used. All of these gowns are useful for certain uses. However, if you want to dispense liquids or mixtures of liquids in order to dispose of vi elco et , these methods often have disadvantages. Some liquids are azeotropic, and when they boil or evaporate quickly, they do not form a vapor of the same mixture as the liquid. Some other fluids, both

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spielsweise Teere von der Aufarbeitung von Erdöl bestehen aus Bestandteilen so verschiedener Dampfdrücke und Siedepunkte und sind so hoch viskos, daß sie sich bisher nicht verdampfen oder atomisieren ließen. Beim Schnellverdampfen werden solche Rückstandsteere nur zum Teil verdampft, und die schwerer siedenden Bestandteile bleiben als Teer oder Koks zurück. Die Bildung solcher Reste ist natürlich sehr unerwünscht. Durch die vorliegende Erfindung werden zahlreiche dieser Schwierigkeiten überwunden.For example, tars from the processing of petroleum consist of components of so different vapor pressures and boiling points and are so highly viscous that up to now they could not be vaporized or atomized. Such residual tars are formed during rapid evaporation only partially evaporated, and the higher-boiling components remain as tar or coke. The education such residues is of course very undesirable. The present invention overcomes many of these difficulties overcome.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Ofenruß bekannt. Bei diesen Verfahren sprüht man einen flüssigen aus Kohlenwasserstoff bestehenden Ausgangsstoff, z.B. einen Erdölteer oder ein schweres öl, in ein turbulentes Verbrennungsgas, das durch Umsetzen eines flüssigen Brennstoffes mit einem sauerstoffhaltigen Gas,wie Luft, entstanden ist. Das erhaltene Gemisch leitet man dann in eine Kohlenstoff bildende Zone, wo =*·■■" als Ausgangsstoff dienende Kohlenwasserstoff in Ruß übergeführt wird. Das aus der Ruß bildenden Zone ausströmende Gemisch wird dann abgeschiadct. Schließlich trennt man den Ruß von den Gasen. Derartige Verfahren sind in Einzelheiten in den USA-Patentschriften Nr. 2 375 795, Nr. 2 59o 66o, Nr. 2 976 127, Nr. 3 oo9 784, Nr. 3 oo9 787, Nr. 3 o11 872, Nr. 3 1o3 148, Nr. 3 2o6 285, Nr. 3 244 484, Nr. 3 3o7 911, Nr. 3 41o 66o und Nr. 3 46o 911 beschrieben.Various methods of making furnace black are known. In this process, a liquid is sprayed out Hydrocarbon feedstock, e.g. a petroleum tar or a heavy oil, into a turbulent combustion gas, that was created by reacting a liquid fuel with an oxygen-containing gas such as air. The resulting mixture one then leads into a carbon-forming zone, where = * · ■■ "hydrocarbons serving as starting material are converted into soot will. The mixture flowing out of the soot-forming zone is then sealed off. Finally you separate the soot from the gases. Such methods are detailed in U.S. Patents No. 2,375,795, No. 2,590,660, No. 2,976,127, No. 3 oo9 784, No. 3 oo9 787, No. 3 o11 872, No. 3 1o3 148, No. 3 2o6 285, No. 3 244 484, No. 3 3o7 911, No. 3 41o 66o and No. 3 46o 911.

Eine der Schwierigkeiten bei diesem Verfahren besteht in der Einführung der als Auegangestoff dienenden flüssigen Kohlenwasserstoffe in die Verbrennungsgase. Fachleute wiesen, daS die Gewinnung eines guten Ofenrußes aus öl weltgehend davon abhängt, daS dtr Ausgangsstoff schnell und in Form gleichmäßiger Tropf-One of the difficulties with this method is the Introduction of the liquid hydrocarbons, which serve as waste matter, into the combustion gases. Experts showed that the Extraction of good furnace soot from oil depends on that the starting material quickly and in the form of uniform drip

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chen in dem Verbrennungsgas verteilt wird. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der als Ausgangsstoff dienenden Kohlenwasserstoffe machen es aber leider schwierig, diese gleichmäßig und schnell in dem Verbrennungsgas zu verteilen. Aus wirtschaftlichen Gründen verwendet man als Ausgangsstoff in weitem Umfange die bei der Raffination von Erdöl anfallenden restlichen Teere. Diese restlichen Teere sind in der Regel sehr viskos und bestehen aus Gemischen von Alkylkohlenwasserstoffen und Arylkohlenwasserstoffen mit einem weiten Siedebereich. Wegen ihrer Viskosität sind solche Teere nur sehr schwierig gleichmäßig zu atomisieren. Wegen des weiten Siedebereiches der Bestandteile können solche Teere auch nicht leicht verdampft werden. Einige der Bestandteile dieser Teere haben keine festen Siedepunkte und zersetzen sich eher,als daß sie verdampfen, wenn die Teere über etwa 37o°C erhitzt werden. Verdampfungsverfahren für einfachere Flüssigkeitsgemische können also bei diesen Teeren nicht angewendet werden, weil gewisse Bestandteile von ihnen sich vor dem Verdampfen zersetzen und zu einer uner wünschten Koksbildung in der Vorrichtung führen.Chen is distributed in the combustion gas. Unfortunately, the physical and chemical properties of the hydrocarbons used as starting materials make it difficult to distribute them evenly and quickly in the combustion gas. For economic reasons, the remaining tars from the refining of petroleum are widely used as raw materials. These residual tars are usually very viscous and consist of mixtures of alkyl hydrocarbons and aryl hydrocarbons with a wide boiling range. Because of their viscosity, such tars are very difficult to atomize evenly. Also, because of the wide boiling range of the constituents, such tars cannot be easily evaporated. Some of the ingredients in these tars do not have fixed boiling points and will decompose rather than evaporate when the tars are heated above about 37o ° C. Evaporation methods for simpler liquid mixtures can therefore not be used with these tars, because certain components of them decompose before evaporation and lead to an undesirable coke formation in the device.

Es sind auch schon Versuche gemacht worden, eine verbesserte Atomisierung der genannten Ausgangsstoffe zu erreichen. So hat man die schweren restlichen Teere häufig auf Temperaturen vorerwärmt, bei welchen ein starker Abbau nicht stattfindet, um ihre Viskosität herabzusetzen und um ein leichteres Pumpen und Atomisieren zu ermöglichen. Es sind auch schon verschiedene Düsen verwendet worden, die eine besonders gute Form für das jeweilige Verfahren haben sollen. Mit Hilfe dieser Düsen kann ein voller oder hohler Sprühkegel erreicht werden. Trotzdem entstehen bei Anwendung dieser Verfahren Schwierigkeiten durch Verstopfen, Koksbildung in den Vorrichtungen und ungleichmäßige Attempts have also been made to achieve an improved atomization of the starting materials mentioned. The heavy remaining tars have often been preheated to temperatures at which strong degradation does not take place, in order to reduce their viscosity and to enable easier pumping and atomization. Various nozzles have also been used, which should have a particularly good shape for the respective process. With the help of these nozzles, a full or hollow spray cone can be achieved. Even so, when using these methods, clogging, coke build-up in the devices, and unevenness arise

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Einführung der Ausgangsstoffe.Introduction of the starting materials.

Durch die Erfindung gelingt es, diese Schwierigkeiten bei der Herstellung von Ruß ganz oder zum wesentlichen Teil au vermeiden.The invention makes it possible to overcome these difficulties Avoid the production of soot in whole or in part.

Ziel der Erfindung ist ein neues Verfahren zum sehr schnellen Verdampfen und/oder Atomisieren von .Flüssigkeiten.The aim of the invention is a new method for very fast Evaporation and / or atomization of liquids.

Ein weiteres Siel der Erfindung ist eine Vorrichtung sur Durchführimg dieses Verfahrens, welche keine bewegten Teile enthält.Another Siel of the invention is a device for implementation this process, which does not contain any moving parts.

Hoch ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein wirksames Verfahren zum Atomisisren von viskosen Flüssigkeiten.Another object of the invention is to provide an efficient method of atomizing viscous liquids.

Ein weiteres Siel der Erfindung ist ein wirksames Verfahren zum Atomisieren und/oder Verdampfen von Flüssigkeitsgemischen, deren Bestandteile sehr verschiedene Siedepunkte haben.Another Siel of the invention is an effective method for Atomization and / or evaporation of mixtures of liquids, the components of which have very different boiling points.

Ein weiteres wesentliches Ziel der Erfindung ist ein neues Verfahren für die Herstellung von Ruß. Bei diesem Verfahren wird der aus flüssigem Kohlenwasserstoffen bestehende Ausgangsstoff in eine Umgebung eingeführt, in welcher Ruß entsteht. Das Einführen der Ausgangsstoffe geschieht in wirksamer, einfacher und störungsfreier Art. Bei diesem Verfahren können insbesondere restliche Teere als Ausgangsstoff verwendet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Ruß werden außergewöhnlich hohe Ausbeuten an Ruß der gewünschten Qualität erhalten.Another essential aim of the invention is a new method for the production of carbon black. In this process, the starting material consisting of liquid hydrocarbons is used introduced into an environment in which soot is produced. The introduction of the starting materials is done in a more effective, simple and of a trouble-free type. In this process, residual tars in particular can be used as the starting material. In which Process according to the invention for the production of carbon black obtain exceptionally high yields of carbon black of the desired quality.

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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man in den Strom eines durch Verbrennung eines Brennstoffes mit einem sauerstoffhaltigen Gas entstandenen Gasgemisches mit einer kinetischen Energie von wenigstens etwa o,2 kg/cm innerhalb einer geschlossenen Zone einen oder mehrere zusammenhängende Ströme der zu verdampfenden oder zu atomisierenden Flüssigkeit von außen einführt und hierbei das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten des Verbrennungsgases und der zu verdampfenden oder zu atomisierenden Flüssigkeit zwischen etwa 1:5 und 1:1oo hält.The method according to the invention is characterized in that one is in the stream by burning a fuel with an oxygen-containing gas resulting gas mixture with a kinetic energy of at least about 0.2 kg / cm within a closed zone one or more contiguous streams of the liquid to be vaporized or atomized introduces from the outside and hereby the ratio of the flow velocities of the combustion gas and that to be evaporated or holds the liquid to be atomized between about 1: 5 and 1: 100.

Die Zeichnungen erläutern beispielsweise einige Ausführungsformen der Erfindung. The drawings illustrate, for example, some embodiments of the invention.

Die Figur 1 zeigt im Längsschnitt eine Vorrichtung, mit Hilfe welcher erfindungsgemäß eine Flüssigkeit atomisiert oder verdampft werden kann.FIG. 1 shows, in longitudinal section, a device with the aid of which, according to the invention, a liquid is atomized or evaporated can be.

Die Figur 2 zeigt im Längsschnitt eine Vorrichtung, mit Hilfe welcher die Herstellung von Ruß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden kann.FIG. 2 shows, in longitudinal section, a device with the aid which the production of carbon black can be carried out by the process according to the invention.

Die Figur 3 zeigt im vergrößerten Maßstabe einen Schnitt durch die Einführungsvorrichtung für den flüssigen Ausgangsstoff in einer Vorrichtung nach Figur 2.FIG. 3 shows a section through on an enlarged scale the introduction device for the liquid starting material in a device according to FIG. 2.

Bei der Vorrichtung nach Figur 1 werden ein flüssiger Brennstoff und ein oxydierendes Gas in die Verbrennungszone 1 eingeführt, wo der Brennstoff verbrannt wird. Vorzugsweise verteilt man den Brennstoff, bevor er in die Verbrennungszone 1 eintritt,In the device according to Figure 1, a liquid fuel and an oxidizing gas are introduced into the combustion zone 1, where the fuel is burned. Preferably, the fuel is distributed before it enters combustion zone 1,

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durch. Hindurchführen durch den Verteiler 3, Dann gelangt der Brennstoff durch, die perforierte Platte 5 in die Verbrennungskammer 1. Das oxydierende Gas wird mit dem flüssigen Brennstoff dadurch gemischt, daß man es in den oberen Teil der Zone 1 durch die Öffnung 11 einführt. Die Platte 5 trennt nicht nur die Zone 1 und den Verteiler 3, sondern verteilt auch den flüssigen Brennstoff und dient als Flammenhalter für die Verbrennung. Aus der Zone 1 strömen die heißen Verbrennungsgase aus. Die Strömungsgeschwindigkeit dieser Verbrennungsgase wird bis auf eine kinetische Energie von wenigstens o,2 kg/cm erhöht. Der flüssige Ausgangsstoff, der atomisiert und/oder verdampft werden soll, wird durch die Einlasse 7 in die Verbrennungsgase eingeführt. Der flüssige Ausgangsstoff kann diesen Einlassen durch die Hauptleitung 9 zugeführt werden. Die so in die Verbrennungsgas e eingeführte Flüssigkeit wird durch die Wärme und die kinetische Energie der strömenden Verbrennungsgase verdampft rmd/oder atomisiert.by. Passing through the distributor 3, then the Fuel through the perforated plate 5 into the combustion chamber 1. The oxidizing gas is mixed with the liquid fuel by placing it in the upper part of zone 1 through the opening 11. The plate 5 not only separates the zone 1 and the distributor 3, but also distributes the liquid fuel and serves as a flame holder for the combustion. The hot combustion gases flow out of zone 1. The flow rate of these combustion gases is increased to a kinetic energy of at least 0.2 kg / cm. The liquid starting material that is to be atomized and / or vaporized is passed through the inlets 7 into the combustion gases introduced. The liquid starting material can be fed to these inlets through the main line 9. The so in the combustion gas e liquid introduced is due to the heat and kinetic energy of the flowing combustion gases vaporized rmd / or atomized.

Als flüssig werden alle solchen Ausgangsstoffe bezeichnet, die unter dem Einfluß von Scherkräften kontinuierlich strömen, diese Strömung nicht gleich einstellen, wenn die Einwirkung der Scherkräfte aufhört und ein praktisch konstantes Volum bei konstanten Temperaturen haben.All starting materials that flow continuously under the influence of shear forces are referred to as liquid, do not adjust this flow immediately when the action of the shear forces ceases and a practically constant volume at have constant temperatures.

Es ist ferner wichtig, daß die zu verdampfenden und/oder zu atomislerenden flüssigen Ausgangsstoffe während des Verfahrens nicht schädlich mit den Verbrennungsgasen reagieren. Dieses im wesentliche inerte Verhalten der flüssigen Ausgangsstoffe hängt in weitern Ausmaße ab von der jeweiligen Zusammensetzung, der Temperatur, der Berührungszeit und der Menge der Verbrennungsgase. Durch Beachten der chemischen und physikalischenIt is also important that the liquid starting materials to be vaporized and / or atomized during the process do not react harmful to the combustion gases. This essentially inert behavior of the liquid starting materials depends to a large extent on the respective composition, the temperature, the contact time and the amount of combustion gases. By observing the chemical and physical

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Beziehungen KWiSf-tien den Yertr-emAUigegaöen und dem flüssigen Ausgangsstoffr kann die Präge entschieden werden, ob sie inert sind οRelationships KWiSf-tien the Yertr-emAUigegaöen and the liquid Starting material, the embossing can be decided whether it is inert are ο

Erfindtmgsgema'ß können beispiela'.veise folgende Flüssigkeiten atoxsisiert und/oder verdampft· werden: V/asaer, wäßrige Lösungen von anorganischen oder- organischen Verbindungen, organometallisehe Verbindungen, Metalle vnd Metallegierungen, organische Flüssigkeiten und dergleichen« V/eitere Beispiele solcher Flüssigkeit·*! sind: Siliziurotetrachlorid, Titantetraohlorid, kohlenwasserstoffhaltige Öle, Teere, Silikonöle, Butylalkohol, Isopropylalkohol, Decanol? ßlyiserin, TrITmt-ylaluminium, Natrium, Blei, Schwefel, Sulfurylohloriä, Mineralöle, Harzöle, BaumwollBaatöl, Biootylphthalat, Diieoootylphthalat, Alkylhalosilane wie Methyltrlohlorailan, ^iathyldlohlorsilan, Methyldiolilorbroiasilan vnd dergleichen. Von besondere» Interesse alnd die im wesentlichen ans K.ohienvvasserstoffen bestehenden Rückstandsteere, die Bestandteile sehr verschiedenen Molekulargewichtes und sehr veraohiedener Siedepunkte enthalten und aus Mischungen von Alky!kohlenwasserstoffen und Arylkohlenwasserstoffen bestehen» Solche Teere lassen sich bekanntlich nur sehr schwierig verdampfen und/oder atomisieren. Als chemische Zwischenprodukte konnten sie daher bis jetzt in der Regel nur dann verwendet werden, wenn sie nicht verdampft oder atomisiert zu werden brauchten«According to the invention, the following liquids can, for example, be atoxicized and / or evaporated: V / asaer, aqueous solutions of inorganic or organic compounds, organometallic compounds, metals and metal alloys, organic liquids and the like. *! are: silicon tetrachloride, titanium tetra chloride, oils containing hydrocarbons, tars, silicon oils, butyl alcohol, isopropyl alcohol, decanol ? ßlyiserin, TrITmt-ylaluminium, sodium, lead, sulfur, sulfurylohloriä, mineral oils, resin oils, cottonseed oil, biootylphthalat, Diieoootylphthalat, alkylhalosilanes like Methyltrlohlorailan, ^ iathyldlohlorsilan, Methyldiolilorbroiasilan and the like. From special "interest ALND existing essentially to the K.ohienvvasserstoffen residue Steere, the components very different molecular weight and very veraohiedener boiling included and hydrocarbons from mixtures of alky! And aryl hydrocarbons exist" These tars can be known only very difficult to evaporate and / or atomize. As chemical intermediates they could only be used until now to be therefore, if they do not evaporate or needed to be atomized "

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135° 2u der langasühse der 2one 2o eingeführt wird. Das Einführen äee Ausgangsstoffe« in einem Winkel zwischen 45 und etwa 95" au der Längsachse der 2ci)e 2c wird bevorzugt. Anstelle der dargestellt®?! einzigen öffnung Sc können auch mehrere solche Eintrittsö-'iaangen um die Zone &Ό herum angeordnet aein, aus denen radial mehrere zusammenhängende Ströme des flüssigen Kohlenwasserstoffes vom Umfang her in der Zone 2o in die 7erbrennungsgaae eintreten können. Wenn der Durchmesser der Zone 2o größer als etwa 13 mm ist, ist es zweckmäßig, zur gleichmäßigen Verteilung und Einführung der Ausgangsstoffe mehrere solcher Öffnungen au verwenden.135 ° 2u of the langa nozzle of the 2one 2o is inserted. Introducing "Starting materials" at an angle between 45 and approximately 95 "au the longitudinal axis of 2ci) e 2c is preferred. Instead of the shown® ?! single opening Sc can also have several such Entrance o-'iaanges arranged around the zone & Ό aein, out which radially several contiguous streams of the liquid hydrocarbon from the circumference in the zone 2o in the 7erbrenntgaae can enter. If the diameter of the zone 2o is greater than about 13 mm, it is advisable to achieve a uniform Use several such openings to distribute and introduce the starting materials.

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Die Temperatur und die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase müssen so geregelt sein, daß sie der Art und der Zuführungsgeschwindigkeit der zu atomisierenden und/oder zu verdampfenden Flüssigkeit, und den Abmessungen der verwendeten Vorrichtung entsprechen.The temperature and the flow rate of the combustion gases must be controlled to suit the type and feed rate the liquid to be atomized and / or evaporated, and the dimensions of the device used correspond.

Da die flüssigen Ausgangsstoffe in Form eines oder mehrerer zusammenhängender Strahlen vom Umfang her in den Strom der Ver- J brennungegase eingeführt werden, entstehen verschiedene Vorteile. Weil die Strahlen zusammenhängend sind, sind keine Hindernisse oder Prallbleche erforderlich, die das Einströmen der Ausgangsstoffe in das Verbrennungsgas hindern. Das ist besonders dann von Vorteil, wen» die zu verarbeitende Flüssigkeit viskos ist oder Feststoffe enthält, welche die bisher verwendeten üblichen Sprühdüsen verunreinigen könnten.Since the liquid starting materials in the form of one or more coherent If jets are introduced into the stream of combustion gases from the circumference, there are various advantages. Because the jets are contiguous, no obstacles or baffles are required to prevent the starting materials from flowing in prevent into the combustion gas. This is particularly advantageous if the liquid to be processed is viscous or contains solids which could contaminate the conventional spray nozzles used up to now.

Um den eingeführten zusammenhängenden Strahl oder die Strahlen des flüssigen Ausgangsstoffes schnell und wirksam aufzuteilen, ist es wichtig, daß der Strom der Verbrennungsgase durch die Zone 2o eine hohe Geschwindigkeit hat. Er muß eine kinetische Energie von wenigstens o,2 kg/cm haben, um erfindungsgemäß \ wirksam atomlsieren zu können. Vorzugsweise hat der Strom der Verbrennungsgase dort, wo die Ausgangsstoffe eingeführt werden, eine kinetische Energie von mehr als etwa o,35 kg/cm .In order to quickly and efficiently split the coherent jet or jets of liquid feedstock introduced, it is important that the flow of combustion gases through zone 20 be at a high velocity. He has a kinetic energy of at least o, 2 kg / cm have to invention can atomlsieren \ effective. Preferably, the flow of combustion gases where the starting materials are introduced has a kinetic energy of more than about 0.35 kg / cm.

Unabhängig von der Zahl der eingeführten zusammenhängenden Strahlen des Ausgangsstoffes ist es wichtig, daß diese Strahlen in den Strom der Verbrennungsgase so eindringen, daß sie vor der innigen Mischung mit den Verbrennungsgasen die Wandungen der Vorrichtung nicht oder nur unwesentlich berühren. Dieser Zustand wird erreicht durch Regelung der Strömungsgeschwlndig-Regardless of the number of continuous rays of the starting material introduced, it is important that these rays penetrate into the flow of combustion gases in such a way that they break the walls prior to intimate mixing with the combustion gases do not touch the device or only touch it insignificantly. This condition is achieved by regulating the flow velocity.

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keit der Verbrennungegase dort, wo die Ausgangsstoffe eingeführt werden, d'ircli die Form und die Abmessungen der Vorrichtung, durch die Form und Anzahl der Öffnungen für die Einführung der Flüssigkeit, durch die Menge der eingeführten Flüssigkeit, durch den hierzu verwendeten Druck und dergleichen. Fachleute wissen, daß diese Bedingungen geändert werden können durch Regelung einer oder mehrerer der genannten Variablen. Das Einführen τοη zusammenhängenden Flüssigkeitsstrahlen des Ausgangsstoffes in die Verbrennungsgase ist wahrscheinlich unter anderem eine direkte Funktion des Verhältnisses der Strömungsgeschwindigkeiten und der kinetischen Energien der Verbrennungsgase und der flüssigen Ausgangsstoffe. In der Regel sollte dieses Verhältnis zwischen etwa 1:3 und etwa 1:1oo gehalten werden, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Um dieses Verhältnis zu erreichen, können verschiedene Verfahren angewendet werden. Man kann beispielsweise die Verbrennung ^t. der Zone 1 nach der Fig. 1 und in den Zonen 1o nach den Fig. 2 und 3 durch Zufuhr des Brennstoffes oder des Oxydationsmittels regeln, um innerhalb einer gegebenen Vorrichtung eine kinetische Energie von mehr als etwa o,2 kg/cm au erreichen. Auch die Form der Vorrichtung hat eine wesentliche Bedeutung für die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase. Beim Hindurchführen der Verbrennungsgase durcb. eine verengte Leitung, z.B. durch die Zonen 2o nach den Fig. 2 und 3, kann eine erhebliche Beschleunigung erreicht werden. Bei dieser besonderen Ausführungsform der Vorrichtung werden die zusammenhängenden Flüssigkeitsstrahlen in die Zonen 2o mit einem verengten Querschnitt eingeführt, wo die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase aus den Zonen 1o ihren Höchstwert erreicht. Unter diesen Bedingungen wird der flüsige Ausgangsstoff innerhalb etwa 1o Millisekunden nach dem Ein-ability of the combustion gases where the starting materials are introduced, d'ircli the shape and dimensions of the device, by the shape and number of openings for the introduction of the liquid, by the amount of liquid introduced, by the pressure used for this purpose and the like. It will be understood by those skilled in the art that these conditions can be changed by controlling one or more of the named variables. The introduction of coherent liquid jets of the starting material into the combustion gases is probably a direct function of the ratio of the flow velocities and the kinetic energies of the combustion gases and the liquid starting materials, among other things. As a rule, this ratio should be kept between about 1: 3 and about 1: 100 in order to achieve the desired effect. Various methods can be used to achieve this ratio. For example, one can use the combustion ^ t. in zone 1 according to FIG. 1 and in zones 1o according to FIGS. 2 and 3 by supplying the fuel or the oxidizing agent in order to achieve a kinetic energy of more than about 0.2 kg / cm au within a given device. The shape of the device is also of major importance for the flow rate of the combustion gases. When passing the combustion gases through. a narrowed line, for example through the zones 2o according to FIGS. 2 and 3, a considerable acceleration can be achieved. In this particular embodiment of the device, the contiguous jets of liquid are introduced into the zones 2o with a narrowed cross-section, where the flow velocity of the combustion gases from the zones 1o reaches its maximum value. Under these conditions, the liquid starting material is released within about 10 milliseconds after entering

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führen in äea. Strom des 'v Ia der Itagöl ist die "b lead in äea. Strom des' v Ia of Itagöl is the "b

mia lieg·; bei weaigsr als ©t^a ^iner soliaelle Ätoaisi-sren9 aas ksmiK-üiCihiiimia lieg ·; at weaigsr as © t ^ a ^ iner soliaelle Ätoaisi-sren 9 aas ksmiK-üiCihiii

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fahrons lisi-gsatclltfahrons lisi-gsatcllt

Verfahren,Procedure,

e^ii «loch wirt@ül?diAtlioiiei· ζ-α mti iM in üam nacriatehöMsn Beispiel. ejiJ e ^ ii «loch wirt @ ül? diAtlioiiei · ζ-α mti iM in üam nacriatehöMsn example. eji J

:\;Λ-ί die Ausbeu- -jgümäßen Ver~ «ιι; als bei zum Atomisieren «' äasu bei, das hierüber: \; Λ-ί die Ausbeu- -jgümäße Ver ~ «ιι ; than for atomizing "aasu, that about this

Uaoii d@E soimellen Atomisiersn ier siiigefülirtti^ KLüssigkeitsstrahleäi findet eine weitere Atomisierung oder Verdampfung der Plüsaigkeitströpfehen darüii die Wärme der Verbrennungsgase statt. Biese Tröpfchen sind jetzt umgeben von heiSen Yerbrennungsgaaen, wodurch ihre Größe durch wenigstens teilweise. Verdampfung bei den hohen Temperaturen abnimmt. Um das zu erreichen, sollten die Verbrennungsgase einen Wärmeinhalt von wenigstens 1.1o6 Joule/St./cm5 (2o,1o6 BTU/St./ft3) vorzugsweise von mehr als etwa 5o.1o Joule/St/cnr (I000.I0 BTU/St/ft5) haben.Uaoii d @ E soimellen atomisiersnier siiigefülirtti ^ Liquid jets, a further atomisation or evaporation of the liquid droplets takes place because of the heat of the combustion gases. These droplets are now surrounded by hot combustion gases, which at least partially reduce their size. Evaporation decreases at the high temperatures. To achieve this, the combustion gases should have a heat content of at least 1.1o 6 Joule / pc / cm 5 (2o, 1o 6 BTU / pc / ft 3 ), preferably more than about 50.1o Joule / pc / cm (1000 .I0 BTU / St / ft 5 ).

Als Oxydationsmittel bei der Verbrennung wird vorzugtiwtiee molekularer Sauerstoff verwendet. Man kann also Luft oder andere Gase mit wenigstens etwa 2o Volumprozent molekularemAs an oxidizing agent in the incineration is preferred uses molecular oxygen. So you can use air or other gases with at least about 20 percent by volume molecular

109 8 3 6/1380109 8 3 6/1380

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stoff τοίΎί-3::.d en * Γ·"η.- öle 7ο?ν±:ΛΑ\ιη% besser aus jurats en, ij.r:d um aas Teri^lrrea. t-esser anpassen ".ü können, Tenvendet man κ!.-βr liihsfig Orytetionsmittel srit sin&iS höheren (Jahalt an mole fcilsrGiii 8a«si:3toffa Das oxyäisrende C-^a enthält ai*li*a^ -yoi-siigs-■yvsise ^SBigstsns etsa 5o Volu!KproES?.ii; molekular-?n iauerstoffε ;-Sclcfef. sanrrs'äcf fha] tigen Ga;?-3 c-ind ii eut zutage laicht erhältliuJj-5 αηΰ 62ΐ'όΛ3,2/αβ2ΐ in übt 'E^gsl 95 Volumprozent rsoIäKl-ärenstoff τοίΎί-3 ::. d en * Γ · "η.- oils 7ο? ν ±: ΛΑ \ ιη% better from jurats en, ij.r: d um aas Teri ^ lrrea. t-esser adapt" , If one uses κ! .- βr liihsfig Orytetionsmittel srit sin & iS higher (Jahalt an mole fcilsrGiii 8a «si : 3toff a The oxyäisrende C- ^ a contains ai * li * a ^ -yoi-siigs- ■ yvsise ^ SBigstsns etsa 5o Volu! KproES? .Ii; molecular-? N iauerstoffε ; -Sclcfef. Sanrrs'äcf fha] tigen Ga;? - 3c-ind ii eut now emerges obtainliuJj-5 αηΰ 62ΐ'όΛ3,2 / αβ2ΐ in exercises ' E ^ gsl 95 Volume percent rsoIäKlare

ila fH.issigi-n Ei'iimiatoff kann man lei^lit verbrer/ihare Bäaipfs oder ii'It'sr-ift^it^ii octer Qemi.'ioli^ hiervon verwand eil» wie ■b"ispi3lg'!?©iC'3 Wasc-arstoff, Eolilsnmasxyd, Methan- Aost^leri, Ajkoiiole.· 3©"isin und -lergleielien, I?i 3·τΤ Hegel ain5 s^lelie Sfennsijoffc yc*s:iEi©}ion? die %is insüssondere Kohlenwasserstoffe eineii iioiian Gehalt an Köiileustoff haben. An Methan reiciies Erdgas oder modifizierte oder angereicherte Brdgase sind 'beispielsweise ausgezeichnete- Brennstoffe, ebenso wie andere an Kohlenwasserstoff reiche Gase, wie Petroleumgase, Flüssigkeiten und Nebenprodukte der Raffinerie mit Kohlenwasserstoffen mit zwei bis etwa vier oder fünf Kohlenstoffatomen im Molekül, Heisöle und dergleichen. Die schwereren und viskoseren Teere und Rückstandsöle sollten als Brennstoff nur dann verwendet werden, wenn man als Oxydationsmittel, reinen Sauerstoff oder an Sauerstoff reiche Gasgemische verwendet, und wenn diese Brennstoffe verdünnt oder ihre Viskosität in anderer Weise herabgesetzt ist, um eine vollständige Verbrennung innerhalb der Verbrennungszone 1 zu erreichen.ila fH.issigi-n Ei'iimiatoff one can lei ^ lit brer / ihare Bäaipfs or ii'It'sr-ift ^ it ^ ii octer Qemi.'ioli ^ of this related eil »like ■ b" ispi3lg '!? © iC '3 Wasc-arstoff, Eolilsnmasxyd, Methan- Aost ^ leri, Ajkoiiole. · 3 © "isin und -lergleielien, I? I 3 · τΤ Hegel ain5 s ^ lelie Sfennsijoffc yc * s: iEi ©} ion ? the% is especially hydrocarbons have a iioiian content of oil . Methane-rich natural gas or modified or enriched exhaust gases are excellent fuels, as are other hydrocarbon-rich gases such as petroleum gases, liquids and by-products of refineries with hydrocarbons with two to about four or five carbon atoms in the molecule, hot oils and the like. The heavier and more viscous tars and residual oils should only be used as fuel when using pure oxygen or oxygen-rich gas mixtures as oxidants, and when these fuels are diluted or otherwise reduced in viscosity in order to achieve complete combustion within the combustion zone 1 to achieve.

Das Mengenverhältnis von Brennstoff und Oxydationsmittel, die In die Verbrennungszone 1 nach Fig. 1 und in die Verbrennungezone 1o nach den Flg. 2 und 3 eingeführt werden, kann aoThe quantitative ratio of fuel and oxidizing agent, which in the combustion zone 1 according to FIG. 1 and in the combustion zone 1o after the Flg. 2 and 3 are introduced, ao

\ riö ii ο u / \ r iö ii ο u /

eingestellt sein, daß das Oxydationsmittel zwischen etwa 5o und etwa 5oo Prozent derjenigen Sauerstoffmenge enthält, die für die vollständige Verbrennung des Brennstoffes erforderlich ist. Vorzugsweise enthM.lt das Oxydationsmittel zwischen etwa 80 und etwa 35o $> derjenigen Sauer stoff menge, die zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffes unter Bildung von Kohlendioxyd erforderlich ist. Die Temperatur der Verbrennung kann auch geregelt werden durch Einstellung des Verhältnisses von Brennstoff zum Sauerstoff, durch Regelung der Einführungsgeschwindigkeit des Brennstoffes, oder durch zusätzliches Einführen geringerer Mengen eines inerten Gases, wie Kohlendioxyö, Stickstoff und dergleichen in die Verbrennungszone.be set so that the oxidizing agent contains between about 5o and about 5oo percent of the amount of oxygen that is required for complete combustion of the fuel. The oxidizing agent preferably contains between about 80 and about 350 > that amount of oxygen which is necessary for complete combustion of the fuel with the formation of carbon dioxide. The temperature of the combustion can also be regulated by adjusting the ratio of fuel to oxygen, by regulating the rate of introduction of the fuel, or by additionally introducing lesser amounts of an inert gas such as carbon dioxide, nitrogen and the like into the combustion zone.

Wenn das Oxydationsmittel mehr Sauerstoff enthält als zum vollständigen Verbrennen des Brennstoffes erforderlich ist, und wenn die zu verdampfende oder zu atomisierende Flüssigkeit verbrennlich ist, z.B. ein kohlenwasserstoffhaltiges Öl oder ein Teer ist, so reagiert dieser Ausgangsstoff nach dem Einführen in die Verbrennungsgase mit dem restlichen freien Sauerstoff.When the oxidant contains more oxygen than complete Burning the fuel is required and if the liquid to be vaporized or atomized is combustible is, for example, a hydrocarbonaceous oil or a If tar is, this raw material reacts with the remaining free oxygen after it has been introduced into the combustion gases.

Wenn ein atomisierter und/oder verdampfter Kohlenwasserstoff in Ruß übergeführt werden soll, so muß er mit einem heißen Verbrennungsgas und/oder einem Sauerstoff enthaltenden Gasstrom in Berührung gebracht werden. Diese Mischung geschieht nach den Pig. 2 und 3 innerhalb der Zone 2oo. Verwendet man einen sauerstoffhaltigen Gasstrom, so braucht dieser nicht vorerhitzt zu sein. In der Regel verwendet man aber einen heißen Strom von Verbrennungsgasen. Die Zone 2oo enthält daher einen Brenner. Bei dieser Verbrennung wird ein flüssiger Brennstoff wie Methan durch die Leitung 22o in den Verteiler 23o geleitet. Wenn der Brennstoff ein Gas ist, wird er vorzugsweise durch die MundstückeWhen an atomized and / or vaporized hydrocarbon is to be converted into soot, it must with a hot combustion gas and / or a gas stream containing oxygen be brought into contact. This mixture happens after the Pig. 2 and 3 within zone 2oo. If you use one oxygen-containing gas stream, it does not need to be preheated. As a rule, however, one uses a hot stream of Combustion gases. Zone 2oo therefore contains a burner. at During this combustion, a liquid fuel such as methane is passed through line 22o into distributor 23o. If the Fuel is a gas, it is preferably fed through the mouthpieces

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26o der Platte 25o in die geschlossene Zone 2 ο geführt, Ein Sauerstoff enthaltender Gasstrom, z.B. Luft, wird durch die Leitung 21 ο und den Einlaß 24c in die Zone 2oo eingeführt. Zum Stabilisierea der "Verbrennung wird der saueratoffhaltige Gasstrom vorzugsweise tangential in die Zone 2oo eingeleitet, wo er duroh Rotieren öle Yerbrenmmgsreaktion stabilisiert,26o of the plate 25o led into the closed zone 2 ο, A Oxygen-containing gas stream, e.g., air, is introduced into zone 2oo through line 21o and inlet 24c. To stabilize the "combustion, the oxygen-containing Gas flow preferably introduced tangentially into zone 2oo, where it stabilizes the oil burning reaction by rotating,

Nach der Einführung eines Stromes aus dem Verbrennungsprodukt uzid/oder aus dem Sauerstoff enthaltenden Gas in die Zone 2oo führt man diesen Strom durch die Injektionszorse 35o. Dort wird der flüssige im wesentlichen aus Kohlenwasserstoff bestehende Ausgangsstoff quer durch die Mundstücke 15o in den Gasstrom eingeführt. Dieses Einführen in Querrichtung geschieht in einem Winkel von etwa 450C in stromaufwärts liegender Richtung bis zu etwa 1350O in stromabwärts liegender Richtung zu der Lsngsachse der Zone 35o. Innerhalb der Wandungen der Vorrichtung looo wird der Ausgangsstoff atomisiert. Man kann zwar auch nur einen Atoinisierer 1 οooverwenden, vorzugsweise sind aber wenigstens zwei solcher Vorrichtungen so angeordnet, daß sie die Ausgangsstoffe in der gleichen Ebene in den üafang der Verbrennungsgase und/oder der Sauerstoff enthaltenden Gase in der Zone 35o einführen.After the introduction of a flow of the ucidic combustion product / or of the oxygen-containing gas into the zone 200, this flow is passed through the injection zone 35o. There the liquid starting material consisting essentially of hydrocarbons is introduced into the gas stream across the mouthpieces 150. This insertion is done in the transverse direction at an angle of about 45 0 C in the direction of upstream up to about 135 0 O in of downstream direction to the Lsngsachse of 35o zone. The starting material is atomized within the walls of the device. Although only one atomizer 1 can be used, at least two such devices are preferably arranged in such a way that they introduce the starting materials in the same plane into the compartment for the combustion gases and / or the oxygen-containing gases in zone 35o.

Wenn man eine Verbrennung in der Zone 2oo stattfinden läßt, können die Mengenverhältnisse von Brennstoff und Sauerstoff enthaltendem Gas, die in die Zone 2oo eingeführt werden, so geregelt werden, daß dort zwischen etwa 5o und etwa 5oo# für die vollständige Verbrennung des flüssigen Brennstoffs erforderlichen Sauerstoffs zugegen sind. Wenn die Sauerstoffmenge unter 1oo# der stöchiometrisch erforderlichen Menge liegt,If a combustion is allowed to take place in zone 2oo, the proportions of fuel and oxygen containing gas, which are introduced into the zone 2oo, are regulated so that there between about 5o and about 5oo # for the complete combustion of the liquid fuel is required Oxygen are present. If the amount of oxygen is less than 100 # of the stoichiometrically required amount,

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enthalt ύ..ε,Β Verbrennungsgas wenig oder keinen molekularen Sauerstoff. Audi diese heißen Verbx*öraiimgsgase dienen zur Umwandlung fies in si© siBSRffihrten ato:.nisi crten Ausgangsstoffes. Wssrn man die Verbrsmimjg so führt, fl..aß Sauerstoff mengen von iF.shr als 1co$ der BtöoMoBtetriseh- erforderlichen Mengen verwendet ^Si5OeE) s ao enthält das Verbreiinmigsgiis freien molekularen Sauerstoff, der Eil; siüam Teil des at&mißi^rten Ausgangsstoff es reagiert,' YoTrr^siveiss I1MIr rasm 5He Saaerstoffkonzentration zwischen et s/o Bo und etwa 35-"-?e derjenigen Menge, die sur vollständigen Vs^remrang ies fltlsislgen Brennstoffes theorstiisck G-rfGrdei'licii ist, Me iereoer&'iu^ der Verbrennung kann geregelt 'wer-öan. durcL B^gwlimg äea TsrliSltnisaes von Brennstoff sum Sauerstoffs duroli die Zuflihrungsgesohwindigkeit des BrQ2instoffes oder d-uroh. susätsliches Einfuhren entsprechender Mengen inerter Saee., wis Kohlendioxid, Stickstoff und dergleichen. ύ..ε , Β combustion gas contains little or no molecular oxygen. These hot verbal gases are used to convert nasty substances into silenced raw materials. Wssrn passing the Verbrsmimjg so, oxygen fl..aß amounts of iF.shr as 1co $ BtöoMoBtetriseh- the required amounts used ^ Si 5 OEE) s ao Verbreiinmigsgiis containing free molecular oxygen, which express; siüam part of the at & missed starting material it reacts, 'YoTrr ^ siveiss I 1 MIr rasm 5 He oxygen concentration between et s / o Bo and about 35 - "-? e that amount which sur complete Vs ^ remrang ies fltlsislgen fuel theo rstiisck G -rfGrdei'licii, Me iereoer &'^ iu the combustion can be controlled' who-oean. durcL B ^ gwlimg AEEA TsrliSltnisaes fuel sum oxygen duroli the Zuflihrungsgesohwindigkeit of BrQ2instoffes or d-uroh. susätsliches imports appropriate amounts of inert Saee., wis carbon dioxide , Nitrogen and the like.

Zur Gewinnung von Ruß ist es ferner erforderlich, daß sich der als Ausgangsstoff dienende Kohlenwasserstoff in einer Umgebung mit einer Temperatur über etwa 13oo°C, vorzugsweise über etwa 165O0C, in der Ruß bildenden Zone befindet. Die Gesamtwärme, die durch die Verbrennungen in den Zonen 1o und 2oo, wenn diese Zone 2oo als Verbrennungszone verwendet wird, entsteht, sollte in der Regel genügen, um das Reaktionsgemisch über etwa 13oo°C zu erhitzen. Das ist besonders dann wichtig, wenn das Verbrennungsgas keinen freien molekularen Sauerstoff enthält. Bei Verwendung von überschüssigem Sauerstoff in der Verbrennungezone genügt es häufig, daß das Verbrennungsgas eine Temperatur von weniger als 13oo°0 hat, wobei eine Temperatureteigerung durch Umsetzung eines Teiles des atomisierten For the production of soot, it is also necessary that the part serving as the starting material hydrocarbon in an environment with a temperature above about 13oo ° C, preferably is above about 165o C 0, in the carbon black forming zone. The total heat generated by the burns in zones 1o and 2oo, if this zone 2oo is used as a combustion zone, should as a rule be sufficient to heat the reaction mixture above about 130 ° C. This is particularly important when the combustion gas does not contain any free molecular oxygen. If excess oxygen is used in the combustion zone, it is often sufficient for the combustion gas to have a temperature of less than 130 ° C. , with a temperature increase due to the conversion of part of the atomized gas

1S ä'j '« ö "s ι·^ n » s% λ η 1 S ä'j '«ö" s ι · ^ n »s% λ η

ι υ 3 ;ii o / < 3 ο Οι υ 3 ; ii o / <3 ο Ο

Ausgangsstoffes mit dem überschüssigen Sauerstoff erreicht wird.Reached the starting material with the excess oxygen will.

Das Reaktionsgemisch in der Zone 35o nach den Figuren 2 und befindet sich daher in einem solchen Zustand, bei welchem Ruß entstehen kann. Hierzu ist weiterhin nur erforderlich, daß eine genügende Verweilzeit in der Ruß bildenden Zone vorgesehen wird, um diesen entstehen zu lassen. Man kann das Reaktionsgemisch vom unteren Ende 41 ο der Mischzone 35o in eine Reaktionszone 51 ο abziehen. Nach der Fig. 2 steht die Reaktionskammer 45o in offener Verbindung mit dem stromabwärts befindlichen Ende der Zone 35o. Die Reaktionszone 51 ο sollte im allgemeinen keine Hindernisse enthalten und im Querschnitt größer sein, als das stromabwärts befindliche Ende 41 ο der Injektionszone 35o. Das stromaufwärts befindliche Ende der Reaktionszone 51 ο sollte einen mehrere Male, beispielsweise vier Male größeren Querschnitt haben als das stromabwärts befindliche Ende 41 ο der Injektionszone 35o. Die gewünschte Verweilzeit zur Bildung von Ruß unter den gegebenen Arbeitsbedingungen kann daher geregelt werden durch eine geeignete Wahl der Länge und des Querschnittes der Reaktionszone 51o. Die genaue Verweilzeit für jeden Fall hängt natürlich auch ab von den jeweiligen Reaktionsbedingungen und von der Art des herzustellenden Rußes. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren genügt in der Regel eine Verweilzeit von weniger als etwa 1 Millisekunde bis zu mehreren Sekunden, vorzugsweise von 1 bis 1oo Millisekunden,für die meisten üblichen Ruße.The reaction mixture in zone 35o according to Figures 2 and is therefore in such a state that Soot can arise. For this it is only necessary that a sufficient residence time is provided in the soot-forming zone to create this. You can the reaction mixture from the lower end 41 o of the mixing zone 35o in a reaction zone 51 ο subtract. According to Fig. 2, the reaction chamber 45o is in open communication with the downstream located end of zone 35o. The reaction zone 51 ο should generally contain no obstacles and be larger in cross-section than the downstream one End 41 ο of the injection zone 35o. The upstream The end of the reaction zone 51 o should have a cross section that is several times, for example four times larger than the downstream end 41 ο of the injection zone 35o. The desired residence time for the formation of soot under the given working conditions can therefore be regulated by a suitable choice of the length and cross-section of the reaction zone 51o. The exact dwell time for each case naturally also depends on the particular reaction conditions and on the type of carbon black to be produced. In the inventive A dwell time of less than about 1 millisecond up to several seconds is usually sufficient for the process, preferably from 1 to 100 milliseconds, for most usual carbon black.

Um die Rußbildung zu beenden, sind Sprühdüsen 61 ο an geeigneten Stellen der Abschreckungszone 55o angeordnet. In der Fig. 2 sind zwei solcher SprühdÜ3en 61 ο dargestellt. Die zuIn order to stop the formation of soot, spray nozzles 61 ο are suitable Places of the deterrent zone 55o arranged. In Fig. 2, two such SprühdÜ3en 61 o are shown. The too

109836/1360109836/1360

versprühende Flüssigkeit, in der Regel Wasser, wird-diesen Sprühdüsen 61 ο durch die Leitungen 62o zugeführt. Die Bildung von Ruß wird durch das Abschrecken unterbrochen, und das die Abschreckungszone 55o verlassende Gemisch besteht aus einem heißen Aerosol von Ruß, der in dem Verbrennungsgas suspendiert ist. Nach dem Verlassen der Zone 55o wird das Aerosol durch weiteres Kühlen und Abtrennen der Festteilchen in üblicher Weise weiter behandelt.spraying liquid, usually water, will-these Spray nozzles 61 o fed through lines 62 o. The education of soot is interrupted by the quenching, and the mixture exiting the quenching zone 55o consists of a hot aerosol of soot suspended in the combustion gas. After leaving Zone 55o, this will be Aerosol treated further by further cooling and separating the solid particles in the usual way.

Die Kammer 45o kann aus den üblichen feuerfesten Stoffen gebaut sein. Vorzuziehen ist es aber, daß die gesamte Vorrichtung zur Herstellung von Ruß aus einem Stoff mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit, z.B. aus Metall, besteht und daß Kühlmantel 5o, 29o, 4oo, 5oo und 6oo vorgesehen sind, durch welche während des Betriebes ein geeignetes Kühlmittel wie Wasser im Kreislauf geleitet werden kann, wozu die Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen 13o und 14b, 3oo und 31 ο, 36o und 37o, 46o und 47o, 56o und 57o dienen.The chamber 45o can be constructed from the usual refractory materials. It is preferable, however, that the entire device for the production of soot from a substance with a high thermal conductivity, e.g. from metal, and that cooling jacket 5o, 29o, 4oo, 5oo and 6oo are provided, through which a suitable coolant such as water during operation can be circulated, including the inlet openings and outlet openings 13o and 14b, 3oo and 31 ο, 36o and 37o, 46o and 47o, 56o and 57o serve.

Beispiel 1example 1

Bei dem Verfahren nach diesem Beispiel wurde eine Vorrichtung nach den Figuren 2 und 3 verwendet. Die wichtigsten Abmessungen waren die folgenden:In the method of this example, an apparatus according to Figures 2 and 3 used. The main dimensions were as follows:

Zone 2ooZone 2oo

Innerer Durchmesser der Zone 2o 2o,5 mm Inner diameter of zone 2o 2o, 5 mm

Gesamtlänge, gemessen von der Mitte Total length measured from the center

der Platte 25o 12,2 cm the plate 25o 12.2 cm

Länge, gemessen von der Mitte des Einlasses 24o 9,4 om Length measured from the center of the inlet 24o 9.4 om

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Zone 35οZone 35ο

Innerer Durchmesser der Zone 35o 2o,5 mmInner diameter of the zone 35o 2o, 5 mm

Gesamtlänge von Flansch zu Plansch 15,2 cmTotal length from flange to splash 15.2 cm

Durchmesser des Mundstückes 15o 6,5 mm Abstand des Mundstückes 15o vom stromabwärtsDiameter of the mouthpiece 15o 6.5 mm Distance of the mouthpiece 15o from the downstream

liegenden Ende 41 ο 3,8 cmlying end 41 ο 3.8 cm

Atomisierer 1oooAtomizer 1ooo

Innerer Durchmesser der Zone 1o 9,5 mmInner diameter of zone 1o 9.5 mm

Durchmesser der Zone 2o 6,5 mm Gesamtlänge von der Platte 6o bis zumDiameter of zone 2o 6.5 mm total length from plate 6o to

Mundstück 15o 6,6 cmMouthpiece 15o 6.6 cm

Länge der Zone 2o 3,2 cmLength of zone 2o 3.2 cm

Durchmesser des Mundstückes 9o o,65 mmDiameter of the mouthpiece 9o o, 65 mm

Abstand des Mundstückes 9o zum Mundstück 15o 2,5 cm Abstand von der Mitte der Platte 6oDistance of the mouthpiece 9o to the mouthpiece 15o 2.5 cm Distance from the center of the plate 6o

zur Mitte des Einlasses 16o 1,3 cmto the center of the inlet 16o 1.3 cm

Zone 45o siehe Tabelle I Zone 45o see table I.

Zone 55oZone 55o

Gesamtlänge von Plansch zu Plansch 15,2 cmTotal length from splash to splash 15.2 cm

Abstand der Abschreckdüsen 61 ο von dem
stromaufwärts liegenden Plansch 7,6 cm
Distance of the quenching nozzles 61 ο from the
upstream splash 7.6 cm

109836/1360109836/1360

106912106912

Die folgende Tabelle I enthält die Variablen des Verfahrens für jeden Versuch zur Herstellung von Ruß ebenso wie die Ausbeuten, die Oberflächen und die Eigenschaften der erhaltenen Ruße. Die Versuche 14 und 15 entsprechen nicht der vorliegenden Erfindung und sind nur zum Zwecke des Vergleiches angeführt. Bei diesen Versuchen wurde der flüssige Ausgangsstoff mittels der üblichen Atomisierverfahren in den Sauerstoff enthaltenden Gasstrom in der Zone 35o eingeführt. Bei den Versuchen 14 und 15 waren die Atomisiervorrichtungen 1ooo vollständig entfernt und ersetzt durch übliche Atomisierdüsen. Vergleicht man das Ergebnis dieser Versuche beispielsweise mit den Ergebnissen der Versuche 12 und 13, bei denen ähnliche Ruße erzeugt wurden, so sieht man, welche Verbesserungen die Erfindung mit sich bringt.The following Table I contains the variables of the process for each run to produce carbon black as well as the yields the surfaces and properties of the carbon blacks obtained. Experiments 14 and 15 do not correspond to the present one Invention and are listed for comparison purposes only. In these experiments, the liquid starting material was means the usual atomization process introduced into the oxygen-containing gas stream in zone 35o. In experiments 14 and In 15, the atomizing devices were 1,000 completely removed and replaced by conventional atomizing nozzles. If you compare that The result of these tests, for example, with the results of tests 12 and 13, in which similar carbon blacks were produced, so you can see what improvements the invention brings with it.

Bei allen Versuchen wurde Sauerstoff als Oxydationsmittel, Methan als Brennstoff und Stickstoff als inertes Verdünnungsmittel verwendet.In all experiments, oxygen was used as the oxidizing agent, methane as the fuel, and nitrogen as the inert diluent used.

Als flüssiger Ausgangsstoff, der durch die Mundstücke 9o eingeführt wurde, wurde ein restlicher Teer von dem katalytischen Cracken einer Erdölraffination verwendet, der die nachstehenden Eigenschaften hatte:As a liquid starting material, which is introduced through the mouthpieces 9o became a residual tar from the catalytic Used cracking from a petroleum refinery which had the following properties:

API-Schwere bei 15,60C (ASTM-D-287) -4,5 Spezifisches Gewicht bei 15,60C (ASTN-D-287) 1,o92API gravity at 15.6 0 C (ASTM D-287) -4.5 Specific Gravity at 15.6 0 C (ASTM-D-287) 1, o92

Viskosität (SSU) bei 540C (ASTM-D-88) 516,2Viscosity (SSU) at 54 ° C. (ASTM-D-88) 516.2

Viskosität (SSU) bei 99°C (ASTN-D-88) 61,4Viscosity (SSU) at 99 ° C (ASTN-D-88) 61.4

Gehalt an Kohlenstoff, Gewichtsprozent 9o,87 Gehalt an Wasserstoff, Gewichtsprozent 7,4oContent of carbon, weight percent 9o, 87 content of hydrogen, weight percent 7.4o

Gehalt an Schwefel, Gewichtsprozent 1,98Sulfur content, weight percent 1.98

109836/1360109836/1360

- 2ο -- 2ο -

In der Tabelle I ist die Ausbeute an Ruß in Prozent, bezogen auf die Menge des eingeführten Kohlenstoffs, ausgedrückt.In Table I, the carbon black yield is expressed as a percentage based on the amount of carbon introduced.

109836/1360109836/1360

Versuch; Nr.Attempt; No. Zone 2ooZone 2oo Tabelle ITable I. Verhältnis vonratio of Stickstoff alsNitrogen as 11 zugeführte Mengesupplied amount Sauerstoff zum
Brennstoff (#)
Oxygen to
Fuel (#)
Verdünnungsmittel
mVSt
Diluents
VAT
22 Brennstoff
m5/St
fuel
m 5 / pc
15o15o 22,122.1
33 15,315.3 zugeführte Mengesupplied amount 18o18o 22,422.4 44th 13,413.4 Sauerstoff
nryst
oxygen
nryst
213213 22,622.6
55 9,39.3 45,845.8 3oo3oo 22,622.6 66th 6,66.6 48,148.1 16o16o 22,622.6 77th 9,99.9 39,639.6 148148 22,622.6 88th 13,413.4 39,639.6 148148 22,622.6 99 13,413.4 31,731.7 148148 22,622.6 οο 1o1o 13,413.4 39,639.6 216216 22,622.6 CDCD 1111 9,39.3 39,639.6 - 22,622.6 OOOO 1212th 39,639.6 - 22,622.6 CvJCvJ 1313th __ 39,639.6 16o16o 22,622.6 cncn HH 12,412.4 42,442.4 213213 22,622.6 _4 _ 4 1515th 9,39.3 42,442.4 16o16o 22,422.4 CJCJ 17,717.7 39,639.6 155155 22,422.4 O)O) 18,218.2 39,6 .39.6. OO 57,557.5 56,656.6

Tabelle I (1. Fortsetzung)Table I (1st continuation)

GO CO COGO CO CO

Zugeführte Mengen zu jedem der Atomisierer 1oooAmounts supplied to each of the atomizers 1,000

zugeführte Menge zugeführte Menge Verhältnis von Sauerstoff Brennstoff Sauerstoff zum BrennstoffAmount supplied Amount supplied Ratio of oxygen fuel oxygen to fuel

Versuch Nr.Attempt no. m3/Stm 3 / pc 11 2,42.4 22 4,24.2 33 8,58.5 44th 4,24.2 55 4,24.2 66th 4,24.2 77th 4,24.2 88th 4,24.2 99 8,58.5 1o1o 1o,61o, 6 1111 12,512.5 1212th 5,35.3 1313th 8,58.5 1414th ** 1515th **

9,3
8,5
17,o
6,8
13,6
17,o
17,o
17,o
17,o
17,0
19,8
17,o
9.3
8.5
17, o
6.8
13.6
17, o
17, o
17, o
17, o
17.0
19.8
17, o

19o19o

1oo1oo

1oo1oo

8o8o

16o16o

2oo2oo

2oo2oo

2oo2oo

1oo1oo

8o8o

8o8o

16o16o

1 oo *1 oo *

Tabelle I (2. Fortsetzung)Table I (2nd continuation)

CD CC OO CO CDCD CC OO CO CD

CO CO CDCO CO CD

Kinetische Energie derKinetic energy of the zugeführte Menge dessupplied amount of kinetische Energiekinetic energy Verbrennungsgase in derCombustion gases in the flüssigen Ausgangs-'liquid starting ' des Ausgangsstoffesof the starting material Zone 2oZone 2o stoffesfabric im Mundstück 9οin the mouthpiece 9ο Versuch IJr.Try IJr. kg/cmkg / cm m5/Stm 5 / pc kg/cmkg / cm 11 1,o51, o5 4,o54, o5 8,758.75 22 1,o51, o5 4,o54, o5 8,758.75 33 2,452.45 4,814.81 9,8o9.8o 44th o,98o, 98 3,793.79 7,4o7.4o 55 1,4o1.4o 3,51 .3.51. 5,655.65 66th 2,3-·2.3- · 4,424.42 7 95o7 9 5o 77th 2,172.17 3,823.82 7,6o7.6o 88th 1,611.61 4,534.53 8,95 f 8.95 f 99 2,o32, o3 4,7o4.7o 8,55 S8.55 S 1o1o 2,242.24 3,9o3.9o 4,754.75 1111 2,662.66 5,245.24 9,6o '9.6o ' 1212th 1,751.75 4,7o4.7o 8,758.75 1313th 2,1o2.1o 4 ,704, 70 8,4o8.4o 1414th ** 4,134.13 8,558.55 1515th ** 3,623.62 8,1o8.1o

* nicht anwendbar, da unter Druck atomisiert* not applicable as atomized under pressure

O CT) COO CT) CO

Tabelle I (3. Portsetzung)Table I (3rd port setting)

Ruß bildendeSoot-forming Zone 45oZone 45o 3o,43o, 4 Eigenschaftenproperties VerweilzeitDwell time Endproduktes
1
End product
1
desof - -- - EigenOwn
3o,43o, 4 zwischen dembetween the j Ausbeutej yield OberUpper schaftshaft Versuch Nr.Attempt no. Durchmesser -Diameter - 3o,43o, 4 •Mundstück 15 ο• mouthpiece 15 ο ; an Kohlen-; on coal flächearea (Scale)(Scale) Länge
(cm)
length
(cm)
3o,43o, 4 ■und den Sprüh■ and the spray : stoff: material 2 /2 /
3o,43o, 4 düsen 61 οnozzles 61 ο 6o,86o, 8th ;Millisekunden; Milliseconds 6o,86o, 8th 2,62.6 8o8o 5,1 -5.1 - 6o,86o, 8th 2,62.6 3o,53o, 5 121121 8o8o 11 5,1 -5.1 - 6o,86o, 8th 2,72.7 28,928.9 124124 8o8o 22 5,1 -5.1 - 15,215.2 3,43.4 25,425.4 131131 8282 33 5,1 -5.1 - 15,215.2 3,73.7 28,028.0 148148 81,581.5 44th 5,1 -5.1 - 3o,43o, 4 5,55.5 28,528.5 156156 76,576.5 VJIVJI 5,1 -5.1 - 6o,86o, 8th 6,o6, o 36,636.6 31o31o 7373 66th 5,1 -5.1 - 21,621.6 12,812.8 26,226.2 428428 8282 77th 7,6 -7.6 - 6o,86o, 8th 12,912.9 48,848.8 124124 8282 88th 7,6 -7.6 - 2,22.2 46,246.2 129129 83,583.5 99 5,1 -5.1 - 1,81.8 36,1 ι36.1 ι 137137 8o8o 1o1o 5,1 -5.1 - 2,62.6 39,2 '39.2 ' 126126 8181 1111 5,1 -5.1 - 6,o6, o 51,2 ■51.2 ■ 178178 8g* 58g * 5 1212th 5,1 -5.1 - 2,52.5 47,247.2 154154 8181 1313th 2,5 -12.5 -1 5,05.0 44,o44, o 162162 78,578.5 1414th 5,1 -5.1 - 39,539.5 161161 VJIVJI

109836/136 0109836/136 0

Die Beispiele zeigen, daß man nach dem erfindungsgemäßen VerfahrenThe examples show that the process according to the invention

innerhalb eines weiten Bereiches von Arbeitsbedingungen verschiedene Ruße, auch solche mit sehr geringen Teilchengrößen in unerwartet hohen Ausbeuten herstellen kann. Hierbei handelt es sich natürlich nur um Beispiele, durch welche der Umfang der Erfindung nicht begrenzt werden soll.different within a wide range of working conditions Carbon blacks, even those with very small particle sizes, can produce in unexpectedly high yields. This is it naturally only to give examples by which the scope of the invention is not to be limited.

Anstelle des verwendeten Ausgangsstoffes können auch andere im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen bestehende Flüssigkeiten zur Herstellung von Ruß verwendet werden. Ebenso kann man auch andere Kombinationen von sauerstoffhaltigen Gasen und flüssigen Brennstoffen verwendet.Instead of the raw material used, other im essential liquids consisting of hydrocarbons used to make carbon black. You can also use other combinations of oxygen-containing gases and liquids Fuels used.

Die erfindungsgemäß hergestellten Ruße können für viele Zwecke gebraucht werden. Dazu gehörigen auch die üblichen Verwendungszwecke als Verstärkungsmittel, Füllstoffe, Pigmente, Stabilisatoren gegen kurzwellige Strahlung und dergleichen in Kautschuk, Kunststoffen, Farben, Lacken, Druckfarben und dergleichen.The carbon blacks produced according to the invention can be used for many purposes. This also includes the usual uses as reinforcing agents, fillers, pigments, stabilizers against short-wave radiation and the like in rubber, Plastics, paints, lacquers, printing inks and the like.

Man kann die erfindungsgemäß hergestellten Ruße auch nachbehandeln, um sie ihrem Verwendungszweck besser anzupassen. Man kann sie beispielsweise in nassem oder trockenem Zustande zu Pellets verformen, sie durch Behandlung mit Ozon, Luft, oxydierenden Mineralsäuren und dergleichen teilweise oxydieren, durch Erhitzen in Graphit überführen, mit Dampf behandeln, sie mahlen oder auf andere an sich bekannte Weise verarbeiten.The carbon blacks produced according to the invention can also be aftertreated, to better adapt them to their intended use. They can be pelletized, for example, in the wet or dry state deform, partially oxidize them by treatment with ozone, air, oxidizing mineral acids and the like, by heating convert them into graphite, treat them with steam, grind them or process them in other known ways.

10983S/133D10983S / 133D

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dort verwendet werden, wo man nicht aus Kohlenwasserstoffen Ruß herstellen will, sondern wo man andere Flüssigkeiten atomisieren und/oder verdampfen will. Man kann beispielsweise flüssige Insektizide erfindungsgemäß atomisieren oder verdampfen und in Form einer Wolke in die Atmosphäre auslassen. Für andere Verwendungszwecke kann es erforderlich sein, daß der Strom der verdampften oder atomisierten Ausgangsstoffe weiter behandelt wird. Das oben genannte sind nur zwei besondere Beispiele der möglichen Verwendung.The method according to the invention can also be used there where you don't want to produce soot from hydrocarbons, but rather where you want to atomize and / or vaporize other liquids. For example, liquid insecticides can be used according to the invention atomize or evaporate and in the form of a cloud in leave out the atmosphere. For other uses it may be necessary that the stream of vaporized or atomized Starting materials is treated further. The above are just two special examples of possible uses.

Man kann eine Flüssigkeit auch in ein Aerosol überführen, wenn man das erfindungsgemäße Verfahren so durchführt, daß man die Flüssigkeit zunächst praktisch vollständig verdampft und dann den erhaltenen Gasstrom in eine Kondensations- oder Kühlzone einführt, deren Temperatur unter dem Taupunkt der verdampften Flüssigkeit liegt. Diese Ausführungsform des Verfahrens ist in dem nachstehenden Beispiel 2 beschreiben.A liquid can also be converted into an aerosol if the process according to the invention is carried out in such a way that the Liquid initially evaporated practically completely and then the gas stream obtained into a condensation or cooling zone introduces whose temperature is below the dew point of the evaporated liquid. This embodiment of the method is in Example 2 below.

Beispiel 2Example 2

Hierfür wurde eine Vorrichtung nach Figur 1 verwendet. Die Abmessungen dieser Vorrichtung waren die folgenden: Innerer Durchmesser der Zone 1 15,9 mmA device according to FIG. 1 was used for this purpose. The dimensions of this device were as follows: Zone 1 inner diameter 15.9 mm

Innerer Durchmesser der Zone 2 15,9 mmZone 2 inner diameter 15.9 mm

Länge der Zone 1 zwischen der Platte 5Length of zone 1 between plate 5

und den Mundstücken 7 17,8 cmand the mouthpieces 7 17.8 cm

Länge der Zone 1 zwischen dem Einlaß für
das Oxydationsmittel und den Mundstücken 7 15,2 cm Durchmesser jeder Einlaßöffnungen 17
(7 Einlaßöffnungen sind vorgesehen, eine in der
Mitte und die anderen in gleichen Abständen
von 13 mm am Umfange) 1,6 mm
Length of zone 1 between the inlet for
the oxidizer and mouthpieces 7 15.2 cm in diameter of each inlet port 17
(7 inlet openings are provided, one in the
Middle and the other equally spaced
of 13 mm in circumference) 1.6 mm

Durchmesser jedes der Mundstücke 7 (4 Mundstücke, die in gleichen Abständen von 13 mm vom stromabwärts liegenden Ende 12 in Winkeln vonDiameter of each of the mouthpieces 7 (4 mouthpieces, equally spaced 13 mm from the downstream end 12 at angles of

9o° angeordnet sind) o,76 am9o ° are arranged) o, 76 am

Als Brennstoff wurde bei diesem Versuch ein Erdgas, das im wesentlichen aus Methan bestand, verwendet. Dieses Erdgas hatte einen Heizwert von etwa 5o Joule/cm (1ooo BTU/ft ). Es wurde in einer Menge von 28,3 m durch den Einlaß 24 in die Verteilerkammer 3 eingeführt und von dort durch die Öffnungen 17 der Platte 5 in die Zone 1. Als Oxydationsmittel wurde ein Gasgemisch mit mehr als 99 molekularem Sauerstoff verwendet, das in einer Menge von 56,6 m durch die tangentiale Einlaßöffnung 11 in die Zone 1 eingeführt wurde. Das hierbei entstandene Gasgemisch, das in der Zone 1 entzündet wurde, erzeugte ein Verbrennungsgas mit einem Wärmeinhalt von etwa 17,5.1o6 Joule/St/cm5 (35o.1o6 BTU/St/ft3). Der Strom der Verbrennungsgase wurde mit einer kinetischen Energie von etwa 1,2 kg/cm durch die Zone 2 geleitet. Ein Silicasol (Syton-P der Monsanto Corporation) mit etwa 7o Gewichtsprozent Wasser und etwa 3o Gewichtsprozent kolloidalem Siliziumdioxyd wurde durch die Mundstücke 7 in einer Menge von etwa 23o kg stündlich eingeführt. Das Gemisch wurde aus der Auslaßöffnung 21 durch eine Leitung geführt, die so lang war, daß die Temperatur des Gasgemisches auf unter etwa 2oo°C sinken konnte. Dann wurde das Gemisch durch einen Beutelfilter geleitet. Das Siliziumdioxyd des Ausgangsstoffes wurde hierbei als trockenes Pulver gewonnen. Die das Filter verlassenden Gase sind klar, und aus ihnen kondensiert bei Berührung mit der umgebenden Atmosphäre eine Wasserwolke.A natural gas, which essentially consisted of methane, was used as fuel in this experiment. This natural gas had a calorific value of about 50 joules / cm (1,000 BTU / ft). It was introduced in an amount of 28.3 m through the inlet 24 into the distribution chamber 3 and from there through the openings 17 of the plate 5 into the zone 1. A gas mixture with more than 99 % molecular oxygen was used as the oxidizing agent was introduced into zone 1 through the tangential inlet opening 11 in an amount of 56.6 m. The resulting gas mixture, which was ignited in zone 1, produced a combustion gas with a heat content of about 17.5.1o 6 Joule / St / cm 5 (35o.1o 6 BTU / St / ft 3 ). The flow of combustion gases was passed through zone 2 with a kinetic energy of about 1.2 kg / cm. A silica sol (Syton-P from Monsanto Corporation) containing about 70% by weight of water and about 30% by weight of colloidal silicon dioxide was introduced through the mouthpieces 7 in an amount of about 23o kg per hour. The mixture was passed from the outlet opening 21 through a line which was so long that the temperature of the gas mixture could drop below about 200.degree. Then the mixture was passed through a bag filter. The silicon dioxide of the starting material was obtained as a dry powder. The gases leaving the filter are clear and a cloud of water condenses from them on contact with the surrounding atmosphere.

109836/1360109836/1360

Claims (25)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Verdampfen oder Atomisieren einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Strom eines durch Verbrennung eines Brennstoffes mit einem sauerstoffhaltigen Gas entstandenen Gasgemisches mit einer kinetischen Energie von wenigstens etwa o,2 kg/cm innerhalb einer geschlossenen Zone einen oder mehrere zusammenhängende Ströme der zu verdampfenden oder zu atomisierenden Flüssigkeit von außen einführt und hierbei das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten des Verbrennungsgases und der zu verdampfenden oder zu atomisierenden Flüssigkeit zwischen etwa 1:3 und 1:1oo hält.1. Process for evaporating or atomizing a liquid, characterized in that one is in the stream by burning a fuel with an oxygen-containing one Gas resulting gas mixture with a kinetic energy of at least about 0.2 kg / cm within a closed Zone one or more contiguous streams of liquid to be vaporized or atomized outside introduces and here the ratio of the flow velocities of the combustion gas and that to be evaporated or holds the liquid to be atomized between about 1: 3 and 1: 100. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen flüssigen Brennstoff verwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that a liquid fuel is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein sauerstoffhaltiges Gas verwendet, welches etwa 8o bis etwa 35o% des zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffe erforderlichen Sauerstoffs enthält.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that an oxygen-containing gas is used, which is about 8o to about 35o% of the amount required for complete combustion of the Contains fuels required oxygen. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein sauerstoffhaltiges Gas verwendet, welches wenigstens etwa 9o Volumprozent Sauerstoff enthält.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that an oxygen-containing gas is used, which contains at least about 90 percent by volume oxygen. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Strom des Verbrennungsgasee eine kinetische Energie von wenigstens etwa o,35 kg/cm gibt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the flow of the combustion gases is given a kinetic energy of at least about o, 35 kg / cm. 109836/1360109836/1360 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die gewünschte Strömungsgeschwindigkeit des Verbrennungsgases durch Hindurchleiten durch einen verengten Teil der Verbrennungszone erzielt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the desired flow rate of the combustion gas by passing it through achieved a narrowed part of the combustion zone. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Verbrennungsgas mit einee Wärmeinhalt von wenigstens etwa 1.1o Joule/St/cm (2o.1o BTU/St/ft3) verwendet.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a combustion gas with a heat content of at least about 1.1o Joule / St / cm (2o.1o BTU / St / ft 3 ) is used. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Verbrennungsgas mit einem Wärmeinhalt von wenigstens etwa 5o.1o6 Joule/St/cm5 (1ooo,1o6 BTU/St/ft5) verwendet.8. The method according to claim 7, characterized in that a combustion gas with a heat content of at least about 5o.1o 6 Joule / St / cm 5 (1ooo, 1o 6 BTU / St / ft 5 ) is used. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch des Verbrennungegases und der verdampften Flüssigkeit in einer anschließenden Zone unter den Taupunkt des Dampfes abkühlt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that that the mixture of the combustion gas and the vaporized liquid in a subsequent Zone cools below the dew point of the steam. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung von Ruß einen Kohlenwasseretoff oder ein Gemisch von Kohlenwasserstoffen als zu atomieierende flüssigkeit verwendet.10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in, that one for the production of soot a hydrocarbon or a mixture of hydrocarbons is used as the liquid to be atomized. 11. Verfahren n»oh Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß ouui »1· Brtnnitoff Methan verwendet. 11. Method according to claim 1o, characterized in that ouui »1 · Brtnnitoff methane is used. 12. Verfahren nach Anspruch 1o oder 11, dadurch gekennzeichnet, dad man tin Verbrennungsgas verwendet, welohee wenigetens 2o Yolueprozent freien Sauerstoff enthält.12. The method according to claim 1o or 11, characterized in that Since one uses combustion gas, welohee at least not Contains 2o yolu percent free oxygen. 109836/1360109836/1360 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1o bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man als zu atomisierende Flüssigkeit einen Rückstandsteer verwendet.13. The method according to any one of claims 1o to 12, characterized characterized in that one is the liquid to be atomized a residue tar is used. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1o bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die zu atomisierende Flüssigkeit in einem Winkel von 45° bis 95° zu der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases einführt.14. The method according to any one of claims 1o to 13, characterized in that the liquid to be atomized is introduced at an angle of 45 ° to 95 ° to the direction of flow of the combustion gas. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1o bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch des Verbrennungsgases und der eingeführten Flüssigkeit bei wenigstens etwa 13oo C hält.15. The method according to any one of claims 1o to 14, characterized in that that the mixture of the combustion gas and the liquid introduced is at least about 130.degree holds. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch des Verbrennungsgases und der eingeführten Flüssigkeit bei wenigstens etwa 165o°G hält.16. The method according to claim 15, characterized in that the mixture of the combustion gas and the introduced liquid holds at least about 165 ° G. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1o bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch des Verbrennungsgasθβ und der eingeführten und atomisierten Flüssigkeit nach Bildung der Rußteilchen abschreckt.17. The method according to any one of claims 1o to 16, characterized in that the mixture of the combustion gas and the introduced and atomized liquid is quenched after formation of the soot particles. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zeit zwischen dem Einführen der Flüssigkeit und dem Abschrecken zwischen etwa 1 und etwa 1oo Millisekunden hält. 18. The method according to claim 17, characterized in that the time between the introduction of the liquid and the quenching is kept between about 1 and about 100 milliseconds. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1o bis 18, dadurch gekennseiohnet, daß man die zu atomisierende flüssigkeit in dnea Stroa eines «weiten Verbrennungsgases einführt, welches19. The method according to any one of claims 1o to 18, characterized in that the liquid to be atomized is in dnea Stroa introduces a wide combustion gas, which 109836/1360109836/1360 durch Verbrennen eines flüssigen Brennstoffs mit einem säuerstoffhaitigen Gas erzeugt ist.is produced by burning a liquid fuel with an oxygen-containing gas. 20. Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß man als Brennstoff für die Herstellung des zweiten Verbrennungsgases Methan verwendet.20. The method according to claim 19 »characterized in that one used as fuel for the production of the second combustion gas methane. 21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 2o, dadurch gekennzeichnet, daß man als zweites Verbrennungsgas «in solches verwendet, das durch Verbrennen des flüssigen Brennstoffs mit einem wenigstens 2ο Volumprozent molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas erhalten ist.21. The method according to claim 19 or 2o, characterized in, that the second combustion gas used is that obtained by burning the liquid fuel with a Containing at least 2ο percent by volume of molecular oxygen Gas is preserved. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß man als zweites Verbrennungsgas ein solches verwendet, das durch Verbrennen des flüssigen Brennstoffs mit einem mehr als 9o Volumprozent molekularen Sauerstoff enthaltendem Gas erhalten ist.22. The method according to claim 21, characterized in that the second combustion gas used is one which by burning the liquid fuel with more than 90 percent by volume molecular oxygen Gas is preserved. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß man als zweites Verbrennungsgas ein solches verwendet, das durch Verbrennen des flüssigen Brennstoffs mit einem zwischen etwa 5o und etwa 5oo$ des zum vollständigen Verbrennen de3 flüssigen Brennstoffs erforderlichen Sauerstoffs ent j wanden ist.23. The method according to any one of claims 19 to 22, characterized in that that one uses as the second combustion gas one obtained by burning the liquid fuel with between about 50 and about $ 500 of the liquid fuel required to completely burn the de3 Oxygen has been developed. 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß man ein zweites Verbrennungsgas mit einer kinetischen Energie von wenigstens etwa o,2 kg/cm verwendet. 24. The method according to any one of claims 19 to 23, characterized in that that one uses a second combustion gas with a kinetic energy of at least about 0.2 kg / cm. 109836/1360109836/1360 2*1 -~t ,"■ .'Λ Λ ο ί υ b -j ι / 2 * 1 - ~ t, "■ .'Λ Λ ο ί υ b -j ι / 25. Verfahren nach. Anspruch. 24« dadurch gekennzeichnet, daß man ein zweites Verbrennungsgas mit einer kinetischen Energie von wenigstens o,35 verwendet.25. Procedure according to. Claim. 24 «characterized in that one a second combustion gas with a kinetic energy of at least 0.35 is used. 109836/1360109836/1360 LeerseiteBlank page
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