DE1196808B

DE1196808B - Process for the oxidative aftertreatment of dry soot

Info

Publication number: DE1196808B
Application number: DED27920A
Authority: DE
Inventors: Dr Eduard Honak
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1957-05-08
Filing date: 1958-04-22
Publication date: 1965-07-15
Also published as: FR1195792A; BE567416A; GB895990A

Description

Verfahren zum oxydativen Nachbehandeln von trockenem Ruß Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum oxydativen Nachbehandeln von trockenem Ruß mit einem Luft-Stickstoffdioxid-Gemisch bei 150 bis 230° C.Process for the oxidative aftertreatment of dry carbon black The invention relates to a method for the oxidative aftertreatment of dry soot with a Air-nitrogen dioxide mixture at 150 to 230 ° C.

Es ist ein Verfahren zum oxydativen Nachbehandeln von trockenem Ruß bekannt, nach dem Luft bei 100° C mit Dämpfen aus z. B. 70%iger Salpetersäure gesättigt und das Gasgemisch bei 150 bis etwa 200° C durch Ruß geleitet wird. Die Konzentration der Salpetersäure kann geändert werden, und an Stelle der Salpetersäuredämpfe können Stickoxide verwendet werden. Die Oxydation nach diesem Verfahren erfordert erhebliche Mengen an Salpetersäure bzw. an Stickoxiden und läßt sich nicht gut steuern, und der Ruß gerät dabei leicht in Brand. Das Verfahren ist außerdem umständlich, und die Apparatur zu seiner Durchführung ist sehr kompliziert und muß aus nichtrostendem Material bestehen.It is a process for the oxidative aftertreatment of dry soot known, after the air at 100 ° C with vapors from z. B. 70% saturated nitric acid and the gas mixture is passed through soot at 150 to about 200 ° C. The concentration the nitric acid can be changed, and in place of the nitric acid vapors can Nitrogen oxides are used. The oxidation by this process requires considerable Amounts of nitric acid or nitrogen oxides and cannot be controlled well, and the soot catches fire easily. The procedure is also cumbersome, and the apparatus for its implementation is very complicated and must be made of stainless steel Material.

Es wurde nun ein Verfahren zum oxydativen Nachbehandeln von trockenem Ruß mit einem Gemisch von Luft und Oxiden des Stickstoffs bei 150 bis etwa 200° C gefunden, bei dem diese Nachteile nicht auftreten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ruß vor dem Eintritt in den Reaktionsraum in einem diesem vorgeschalteten Raum mit den stickstoffdioxidhaltigen Abgasen der Hauptreaktion bei einer Temperatur, die niedriger als die Reaktionstemperatur ist und vorzugsweise zwischen 50 und 150° C liegt, vorbehandelt und durch die beiden Räume kontinuierlich hindurchgeführt wird.There has now been a process for the oxidative aftertreatment of dry Carbon black with a mixture of air and oxides of nitrogen at 150 to about 200 ° C was found in which these disadvantages do not occur. The inventive method is characterized in that the carbon black before entering the reaction chamber in a space upstream of this with the nitrogen dioxide-containing exhaust gases from the main reaction at a temperature lower than the reaction temperature and preferably between 50 and 150 ° C, pretreated and continuously through the two rooms is passed through.

Der Ruß wird, vorzugsweise mit Hilfe des Luftstromes, in den Hauptreaktionsraum eingeblasen. Das hier anfallende stickstoffdioxidhaltige Abgas wird in einen vorgeschalteten Raum eingeführt. Hier adsorbiert der Ruß das in dem Reaktionsabgas enthaltene N02 bei einer Temperatur, die niedriger als die Hauptreaktionstemperatur ist, und zwar wählt man für die Adsorptionszone, wie bereits erwähnt, eine Temperatur von 50 bis 150° C; am besten arbeitet man bei 100° C. Wenn Temperaturen unter 150° C eingehalten werden, adsorbiert der Ruß N02, ohne mit diesem Gas zu reagieren. Diese Adsorption geht so weit, daß in dem hier anfallenden Abgas nur noch geringe Mengen N02 enthalten sind.The soot is, preferably with the aid of the air stream, into the main reaction chamber blown in. The nitrogen dioxide-containing exhaust gas produced here is fed into an upstream Introduced space. Here the soot adsorbs the NO2 contained in the reaction exhaust gas at a temperature lower than the main reaction temperature, namely one chooses for the adsorption zone, as already mentioned, a temperature of 50 to 150 ° C; it is best to work at 100 ° C. If temperatures below 150 ° C are maintained the soot adsorbs N02 without reacting with this gas. This adsorption goes so far that the exhaust gas produced here only contains small amounts of NO2 are.

In den Hauptreaktionsraum wird daher stickstoffdioxidbeladener Ruß eingeführt. Bei der Hauptreaktion, also bei der erfindungsgemäßen Nachbehandlung, die in den Grenzen zwischen 150 bis 230° C, vorzugsweise bei 200° C, verläuft, handelt es sich um eine Oxydationsreaktion, bei der das Stickstoffdioxid die Rolle eines Katalysators spielt. Das Stickstoffdioxid oxydiert zuerst den Ruß und reduziert sich selbst zu Stickoxid. Das Stickoxid wird dann durch den Luftsauerstoff wieder zu Dioxid oxydiert usf. Nur ein geringer Teil des Dioxids geht durch Zerfall in Stickstoff und Sauerstoff verloren.Soot laden with nitrogen dioxide is therefore fed into the main reaction chamber introduced. In the main reaction, i.e. in the aftertreatment according to the invention, which ranges between 150 to 230 ° C, preferably at 200 ° C, acts it is an oxidation reaction in which nitrogen dioxide plays the role of a Catalyst plays. The nitrogen dioxide first oxidizes and reduces the soot itself to nitric oxide. The nitric oxide is then restored by the oxygen in the air oxidized to dioxide, etc. Only a small part of the dioxide goes into decomposition Lost nitrogen and oxygen.

Daraus ergibt sich, daß der N02 Verbrauch bei dem erfindungsgemäßen oxydativen Nachbehandeln in keinem Verhältnis steht zu dem Verbrauch an Salpetersäure bzw. an Stickoxiden bei der Durchführung des eingangs erwähnten bekannten Verfahrens. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist sehr einfach durchzuführen und bedarf keiner komplizierten Apparaturen. Durch Variierung der Katalysatormenge kann die Reaktion sehr genau geführt werden, so daß kein Abbrand eintritt und die Ausbeute praktisch 100% beträgt. Wie beschrieben, erfolgt die Adsorption des Katalysators N02 bei 50 bis 150° C. Bei dieser Temperatur tritt keine Reaktion zwischen dem Ruß, dem Katalysator und dem Luftsauerstoff ein. Anschließend wird dieser stickstoffdioxidbeladene Ruß in den Hauptreaktionsraum geführt und die Temperatur auf 150 bis 230° C gesteigert. Hier setzt die Reaktion ein und kann durch Temperaturregulierung genau geführt werden.It follows that the N02 consumption in the inventive oxidative aftertreatment is disproportionate to the consumption of nitric acid or nitrogen oxides when carrying out the known method mentioned at the outset. The method according to the invention is very simple to carry out and does not require any complicated apparatus. By varying the amount of catalyst, the reaction can be performed very precisely, so that no burn-off occurs and the yield is practical 100%. As described, the adsorption of the NO2 catalyst takes place at 50 up to 150 ° C. At this temperature there is no reaction between the soot and the catalyst and the oxygen in the air. Then this nitrogen dioxide-laden soot becomes passed into the main reaction chamber and the temperature increased to 150 to 230.degree. This is where the reaction starts and can be carried out precisely by regulating the temperature.

Der in der Hauptreaktionszone anfallende Ruß wird zweckmäßigerweise anschließend kontinuierlich in eine Zone geleitet, in der er mit Warmluft bei einer Temperatur, die höher ist als die Reaktionstemperatur, das noch am Ruß adsorbierte N02 ausgetrieben wird. In dieser Austreibungszone arbeitet man am besten bei Temperaturen zwischen 230 und 300° C, vorzugsweise bei 250° C. Das Abgas aus der Hauptreaktionszone und das aus der Austreibungszone können gemeinsam der Adsorptionszone, also dem Vorbehandlungsraum, zugeführt werden.The soot obtained in the main reaction zone is expedient then passed continuously into a zone in which he is treated with warm air at a Temperature that is higher than the reaction temperature that was still adsorbed on the soot N02 is driven out. In this expulsion zone it is best to work at temperatures between 230 and 300 ° C, preferably at 250 ° C. The exhaust from the main reaction zone and that from the expulsion zone can together be the adsorption zone, i.e. the pretreatment room.

Es ist vorteilhaft, die N02 Adsorption, die Hauptreaktion und die N02 Austreibung des kontinuierlich durch die einzelnen Zonen beförderten Rußes in der Schwebe durchzuführen.It is beneficial to the N02 adsorption, the main reaction and the N02 expulsion of the soot continuously transported through the individual zones in to perform the levitation.

Die Oxydation von Ruß mit Luftsauerstoff ist schon lange bekannt. Da man bei den bekannten Verfahren aber Temperaturen von 350 bis 500° C anwenden muß, um die nötige Menge an flüchtigen Bestandteilen zu bekommen, ist der Abbrand des Rußes sehr hoch. Bei diesen Temperaturen zersetzt sich nämlich ein Teil der flüchtigen Bestandteile. Diese Verfahren sind daher sehr unwirtschaftlich. Bei dem vorliegenden Verfahren wird dagegen der Ruß durch die katalytische Wirkung des Stickstoffdioxids bereits bei 200° C oxydiert, so daß nicht nur überhaupt kein Rußabbrand entsteht, sondern sogar eine Gewichtsvermehrung durch den angelagerten und den chemisch gebundenen Sauerstoff erfolgen kann.The oxidation of soot with atmospheric oxygen has been known for a long time. Since, however, temperatures of 350 to 500 ° C are used in the known processes one must in order to get the necessary amount of volatile constituents is the burn-off of soot very high. Part of the decomposes at these temperatures volatile constituents. These methods are therefore very uneconomical. In which In contrast, in the present process, the soot becomes due to the catalytic effect of nitrogen dioxide already oxidized at 200 ° C, so that not only does not burn off soot at all, but even an increase in weight due to the accumulated and chemically bound Oxygen can be done.

Zu beachten ist noch, daß bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Oxydationsreaktion an bereits mit N02 beladenem Ruß erheblich besser geleitet werden kann als bei der Einwirkung eines Luft-NO2-Gemisches auf nicht beladenen Ruß.It should also be noted that when carrying out the invention Process the oxidation reaction on soot already loaded with NO2 is considerably better can be conducted than with the action of an air-NO2 mixture on unloaded Soot.

Claims

Claims: 1. Process for the oxidative aftertreatment of dry Soot with a mixture of air and nitrogen dioxide at 150 to 230 ° C, marked with a d u r c h, that the soot before entering the reaction chamber in an upstream of this Room with the nitrogen dioxide-containing exhaust gases of the main reaction at a temperature which is lower than the reaction temperature and preferably between 50 and 150 ° C is, pretreated and passed continuously through the two rooms will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the in the main reaction chamber accumulating soot is continuously treated with hot air, the temperature of which is higher than the reaction temperature and is preferably between 230 and 300 ° C, and the resulting exhaust gas is combined with the exhaust gas from the main reaction in the pretreatment zone is fed. References considered: USA: Patent No. 2,420 810.