DD271106A1 - Verfahren zur ausbeutesteigerung der trocken- und nassvergasung von calciumcarbid - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbeutesteigerung der Trocken- und Nassvergasung von Calciumcarbid mit dem Ziel der Verbesserung der Materialbilanz des Verfahrens, bei dem der Restcarbidgehalt im resultierenden Carbidkalkhydrat verringert bzw. vermieden wird. Dem Entwicklerwasser fuer die Vergasungsreaktion wird ein oberflaechenaktiver Stoff in Massekonzentrationen bezogen auf Calciumcarbid von 0,1 bis 10% zugesetzt. Bevorzugt sind nichtionogene, anionogene Tenside oder Gemische untereinander. Der Effekt der Ausbeutesteigerung tritt mit allen erprobten Tensiden ein. Besonders werden bei den Grobkornfraktionen 2 mm Reaktionsbeschleunigungsraten von 100% und groesser erreicht.

Description

H-(00H₂0H₂>^-60GH₂-CH>₅-(0GH₂CH₂->^-0H, wobei

CK₃

b eine ganze Zahl zwischen 25 und 45 ist und die Summe von a + c zwischen 12 und 25 liegt, zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entwicklerwasser ein anionogener oberflächenaktiver Stoff d9r allgemeinen Formel,

> -CH-SCUMe x I >

(0H₂)_yCH₃

worin χ + y eine ganze Zahl zwischen 5 und 15 bedeuten und für Me = Na oder K stehen, zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum F.ntwicklerwasser ein Stoffgemisch bestehend aus 2 oder mehreren nichtionogenen, oberflächenaktiven Stoffen oder 2 bzw. mehreren anionogenen oberflächenaktiven Stoffen oder nichtionogenen und anionogenen oberflächenaktiven Stoffen zugesetzt wird.

Anwendungsgebiet dar Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbeutesteigerung der Trocken· und Naßvergasung von Calciumcarbid zu Acetylen. Die Erfindung kann im großtechnischen Ethinsyntheseprozeß angewendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Bekannt ist (Ulimanns Enzyklopädie der techn. Chemie, 4. bearb. Aufl. 1974, Bd. 7 S. 64-67, Bd. 9 S. 71 und Ulimanns Encyclopedy

of Chem. Industry, VCH Verlagsgecellsch. 1985, Vol. A122-25), daß Ethin vorwiegend in kleinen Mengen in Naßentwicklern aus

Calciumcarbid mit Wasserüberschuß hergestellt wird, wobei nach dem Einfall-, dem Zulauf- und dem Berührungsprinzip

unterschieden wird. Beim Einfallprinzip wird CaC₂ in einer entsprechend dem Gasverbrauch regulierbaren Menge in einem großen Wasserüberschuß vergast.

Beim Zulaufprinzip wird dem Carbid in einem auswechselbaren Gefäß {Schubladenprinzip) Wasser in geregelter Menge

zugeführt. Bei der Naßvergasung nach dem Berührungsprinzip wird das in einem Korb befindliche Carbid in das

Entwicklerwasser getaucht und je nach Gasentnahme wird der Korb gesenkt bzw. angehoben. Weiterhin ist bekannt, daß Trockenentwickler zur Erzeugung von großen Mengen Ethin für chemische Synthese Anwendung

finden. Vorteil des Trockenentwicklers ist, daß das als Nebenprodukt anfallende Carbidkalkhydrat mit etwa 1 bis 10% Feuchte anfällt und damit leichter handhabbar ist als der bei den Naßvergasern gebildete Kalkschlamm.

Für typische Trockenentwickler (DE-PG 714323, US-PS 2343105) wird Calciumcarbid der Korngröße 0 bis 3mm eingesetzt,

wobei gerade soviel Wasser wie zur Vergasung notwendig bzw. zur Abführung der freiwerdenden Reaktionswärme nötig ist, zugegeben wird.

Ein Nachteil dieser Verfahrensweise is* daß die zugeführte Wassermenge nicht genau nach der schwankenden Carbidlitrigkeit

dosiert wird, so daß keine 100%ige Ui.. ,ätzung zu Ethin erfolgt, weshalb noch Restcarbid im Kalkhydrat verbleibt. Dies führt zu beträchtlichen Verlusten, welche die Materialbilanz negativ beeinflussen.

Außerdem ist bekannt (Ullmanns Encyclopedy of Chem. Ind., VCH Verlagsgesellsch. 1985, Vol. A122-25), daß die Vergasungsgeschwindigkeit von der Dichte, der Porosität und Kristallstruktur sowie besonders von der spezifischen Oberfläche

des Calciumcarbids abhängt.

Weiterhin ist bekannt, daß die Hydrolysegeschwindigkeit im Trockenvergaser von der Carbidkorngröße, dem spezifischen Wasserzusatz, der gleichmäßigen Carbidoberf lache sowie Wasserverteilung, dem guten Durchmischen auf den Vergaserebenen und der Reaktionstemperatur abhängt. Da die Verweüzeit im Trockenvergaser für einen 100%igen Umsatz zu kurz ist, kommt es zu Verlusten in Form von Restcarbid im Kalkhydrat, welches derzeit bei 25 bis 33 kg Normalcarbid/t Ethin liegt. Beim Einsatz von Braunkohlenhochtemperaturkoks ändert sich die Kristallstruktur und Carbidkorngroße, welches besonders zu erhöhten Überkornanteilen > 3,15 mm von etwa 12 % führt und somit die Hydrolysegeschwindigkeit verringert sowie den Umsatz zu Ethir senkt.

Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist es, die Materialbilanz der Ethinerzeugung aus Calciumcarbid der Carbidvergasung zu verbessern. Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ausbeutesteigerung der Trocken- und Naßvergasung von Calciumcarbid zu Ethin zu entwickeln, bei dem der Restcarbidgehalt im resultierenden Carbidkalkhydrat verringert bzw. vermieden wird.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe, daß zum Entwicklerwasser für die Vergasungsreaktion in Maß· bzw. Trockenvergasern ein oberflächenaktiver Stoff zugesetzt wird. Die Vergasung von Calciumcarbid erfolgt unter im Prinzip bekannten Bedingungen bei Reaktionstemperaturen von 15 bis 1OO⁰C, vorzugsweise 25⁰C, wobei dem Entwicklerwasser ein oberflächenaktiver Stoff in einer Massekoruentration bezogen auf Calciumcarbid von 0,1 bis 10%, vorzugsweise 0,5 bis 3,5% zugesejzt wird, we.cher die Benetzbarkeit dei Carbidkörner verbessert und die Diffusion des gebildeten Ethins beschleunigt. Dabei gelangen vorzugsweise nichtionogene oberflächenaktive Stoffe, anionogene oberflächenaktive Stoffe oder Gemische nichtionogener Stoffe oder Gemische anionogener Stoffe oder Gemische nichtionogener und anionogener Stoffe der allgemeinen Formeln

1 a: R-O(CH₂CH₂O)_x-H ,

worin R für einen Nonylphenol- bzw. Fettalkoholrest und für χ eine ganze Zahl von 3 bis 20 stoht; oder ein Blockcopolymerenaddukt

H-(OCH₂GH₂-^0CH₂-GH^~(0GH₂GH₂>^OH,

wobei b eine ganze Zahl zwischen 25 und 45 ist und die Summe von a + c zwischen 12 und 25 liegt;

1 c: GHo-(GH₀)-—GH-SOoHe

j c X ι j

(CH₂)_y-GH₃

worin χ + y eine ganze Zahl zwischen 5 und 15 bedeutet und ff'^r Me = Na oder K steht, zum Einsatz. Der Effekt der Ausbeutesteigerung tritt mit allen erprobten Tensiden ein. Besonders werden bei den Grobkornfraktionen > 2 mm unter den Bedingungen der Trockenvergasung, die ausschließlich im großtechnischen Maßstab angewendet wird, Steigerungsraten von 100% und größer erreicht.

Ausführungsbeispiele

a) In einen Rührreaktor mit 1 g Calciumcarbid durchschnittlicher Körnung (0 bis 3,15mm) gibt man 25mg nichtionogenen oberflächenaktiven Stoff der Formel 1 a, worin R für einen Nonylphenclrest Si wt und χ der Zahl 9 entspricht, zusammen mit dem Entwicklerwasser bei einer Temperatur von 25°C zu. Die Reaktion verläuft binnen 30 Minuten vollständig, wobei das entwickelte Ethin in einer thermostatierten Gasbürette aufgefangen wird (Ergebnisse siehe Tabelle).

b) In einen Rührreaktor mit 1 g Calciumcarbid durchschnittlicher Körnung gibt man 35mg eines nichtionogenen oberflächenaktiven Stoffes der Formel 1 a, worin R für einen Fottalkoholrest steht und χ der Zahl 3 entspricht, zusammen mit dem Entwicklerwasser bei T = 25⁰C. Das sich bildende Ethin wird in einer thermostatierten Ga sbürette aufgefangen und die Reaktionsprodukte werden bestimmt (Ergebnis siehe Tabelle).

c) In einen Rührreaktor mit 1 g Calciumcarbid gibt man gemeinsam mit dem Entwicklerwasser 30 mg eines nichtionogenen oberflächenaktiven Stoffes der Formel 1 b, worin b = 35 ist und die Summe von a und c 12 beträgt, bei 25⁰C hinzu. Das entwickelte Ethin wird in einer thermostatierten Gasbürette aufgefangen und bestimmt, wobei die Reaktion in etwa 40 Minuten vollständig verläuft (Ergebnis siehe Tabelle).

d) In einer Wirbelschichtzelle mit 1 g Calciumcarbid definierter Körnung gibt man bei 25⁰C 20 mg eines nichtionogenen oberflächenaktiven Stoffes der Formel 1 a mit R = Nonylphenolrest und χ = 9 dazu und vergast die Probe. Das dabei frei werdende Ethin wird über ein Trockenröhrchen in einen Infrarotanalysator zur qualitativen Bestimmung geleitet. Die Reaktion ist beendet, wenn die Konzentrations-Zeitkurvä auf 0% Ethin gesunken ist (Ergebnis s'ehe Tabelle).

e) In einen Rührreaktor mit 1 g CaC₂ durchschnittlicher Körnung (0 bis 3,15mm) gibt man 15mg anionischen oberflächenaktiven Stoff der Formel Icmitx + y - 15undMe =» Na zusammen mit dem Entwicklerwrsser bei einerTemperaturvon 25⁰C zu.Die Reaktion verläuft anfangs recht stürmisch und das sich bildende Ethin wird in einer thermostatierten Gasbürette aufgefangen und bestimmt.

f) In einen Rührreaktor mit 1 g CaC: durchschnittlicher Körnung (0 bis 3,15mm) gibt man 15mg eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes /Dodecylpyridiniumbromid) zusammen mit dem Entwicklerwasser bei einer Temperatur von 25⁰C zu. Das sich bildende Ethin wird in einer thermostatierten Gasbürette aufgefangen und bestimmt.

Tabelle Carbidvnrgasung unter Zusatz von Tensiden bei jeweils 100% Umsatz, 0% Restcarbidgehalt Tensid Naßvergasung Trockenvergasung CarbidkörnungK>3,15mm 3,15-2mm2-1,6mm 1,6-1 mm >3,15 3,15-2 2-1,6 1,6-1 Beschleunigungsrate in % R = Nonylphenol

X = 9 44,4 28 35

R = Fettalkohol

x = 3 44 47 —

Blockcopolymeres

b = 35,a + c = 12 43 47 89

CH₃-(CH₂J_x-CH-SO₃Na (CH₂)_y-CH₃

— 26 20 36

10 20 31 43

37	12,3	550	—	21,4
42	45	416,6	3	43
78	94,3	695	17	28,5

Claims (2)

1. Verfahren zur Ausheutesteigerung der Trocken- und Naßvergasung von Calciumcarbid zu Ethin durch dosierte Zugabe von Wasser zu Calciumcarbid in Vergoungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entwicklerwasser ein oberflächenaktiver Stoff in einer Massekonzentration bezogen auf Calciumcarbid von 0,5 bis 10% zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entwicklerwasser ein nichtionogener oberflächenaktiver Stoff der allgemeinen Formel R-O(CHaCf^O)_x H, worin R für einen Nonylphenolrest bzw. Fettalkoholrest und für χ eine ganze Zahl von 3 bis 20 steht,

oder der allgemeinen Formel