DE1024495B

DE1024495B - Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Calciumcyanamid aus Calciumcarbid und Stickstoff

Info

Publication number: DE1024495B
Application number: DEP55651A
Authority: DE
Inventors: Joseph Daniels
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1949-09-22
Filing date: 1949-09-22
Publication date: 1958-02-20

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Calciumcyanamid aus Calciumcarbid und Stickstoff Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Calciumcvanamid (Kalkstickstoff) durch Umsetzen von feinverteiltem Calciumcarl)id mit elementarem Stickstoff.
Kalkstickstoff aus Carbid wird bisher allgemein in der Weise hergestellt, daß man das feingepulverte Carbid, gegebenenfalls nach Zumischung eines Katalysators, in einer Muffel oder geschlossenen Retorte mit Stickstoff bei erhöhter Temperatur in Berübrung bringt. Das gepulverte Carbid wird dabei in loser Schüttung in einem Behälter aus Eisen od. dgl. angeordnet, so daß es während der Reaktion im wesentlichen in Ruhe bleibt. Sobald die Reaktion an einer Stelle des '.Materials begonnen hat, breitet sie sich allmählich über die ganze Ausdehnung der Behälterfüllung aus, da die Reaktion stark exotherm ist.
Es ist auch vorgeschlagen worden, das Carbid während der Einwirkung des Stickstoffs in Bewegung zu halten. Zum Beispiel wurde der Vorschlag gemacht, Carbid von oben in einen senkrechten, elektrisch beheizten Schachtofen einzustreuen, in den unten Stickstoffgas eingeleitet wird. Praktische Bedeutung hab,-n. diese Vorschläge aber nicht erreichen können.
Schließlich ist es auch bekannt, feinverteiltes Carbid mittels eines "Trägergases in einen auf hoher Temperatur befindlichen Reaktionsraum einzuführen.
Als Trägergas für das staubförmige Calciumcarbid kommt vor allein Stickstoff selbst oder ein Gemisch von Stickstoff mit anderen Gasen, etwa Luft. in Betracht. Man kann den Stickstoff in jedem Falle vorteilhaft vorgewärmt anwenden.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen V erfahrens ist es wichtig, daß im Reaktionsraum beständig eine Zone genügend hoher Temperatur aufrechterhalten wird, innerhalb der Carbid auf die für die Umsetzung mit Stickstoff notwendige Temperatur. vorzugsweise 1200° oder mehr, gebracht wird. Die Aufrechterhaltung der besagten Zone erhöhter T;mp,eratur wird erfindungsgemäß so verwirklicht, daß gleichzeitig mit Calciumcarbid und Stickstoff ein brennbares und ferner ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas unter Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur in den Reeaktionsraum eingeführt werden. So ist es erfindungsgemäß möglich, in den Reaktionsraum außer dem Strahl von Calciumcarbid und einem Trägergas, z. B. Stickstoff, brennbare Kohlenwasserstoffgase und Sauerstoff einzuleiten.
Als Trägergas kann man aber unter Umständen auch ein Kohlenwasserstoffgas anwenden.
AMan geht beispielsweise so vor, daß man in einen Reaktionsrauini, der etwa die Form eines liegenden Zylinders besitzt. an einer Stirnwand durch eine Düse einen Strahl von Kohlenwasserstoffgasen einleitet, in denen feinverteiates Calciumcarbid suspendiert ist. In einer zweckmäßigen Anordnung zu der Eintrittsdiis des Gemisches mündet in den Reaktionsraum eine Sauerstoffdüse, so daß sich der aus der l; tzteren austretende Sauerstoff im Reaktionsraum alsbald mit #deni brennbaren Gas umsetzt. Es bildet sich dadurch eine inerte Flamme sehr hoher Temperatur, die die Einleitung der Reaktion zwischen Carbid und Stickstoff si.che ,rt. Der Stickstoff wird dabei durch geeignet; Düseneingeleitet, die um den Eintritt des Carbid-Gas-Strahles und des Sauerstoffs verteilt angeordnet sind.
Statt der vorstehenden Arl)eits@veise kann maii al"-r auch das Calciumcarbid mit Stickstoff in den Reaktionsraum einblasen und neben dein Stickstoffeintritt Eintritte für Brenngas und Sauerstoff vorsehen.
Schließlich ist es auch möglich, dein Reakti.onsrauin die zur Sicherung der Reaktionstemperatur erford,rlicheWärme zusätzlich durch Zuführung hocherhitzter, gasförmiger Medien, die aus Stickstoff bestehen oder aus Bestandteilen, die inert in bezug auf die durchzuführende Reaktion sind - beispielsweise Restgas aus dem Reaktionsraum ---, zuzuführen.
Wendet man zum Einführen der Wärme in den Reaktionsraum brennbare Gase an, so ist bei deren Verbrennung möglichst darauf zu achten, daß die Bildu.n:g von Kohlensäure und Wasserdampf unterbleibt oder jedenfalls nur gering ist. -Wendet man als Brenngas in dieseln Fall Koksofeiigas an, so wird die Verbrennung so geleitet, daß im wesentlichen nur die Kohlenwasserstoffe in Kohlenoxyd und Wasserstoff umgewandelt werden. Die Verbrennungsreaktion wird also auf die sogenannte Entleuchtung beschränkt, ohne daß wesentliche Mengen Kohlensäure und Wasserdampf entstehen.

Da die Bildung von Calciumcy-anamid aus Carbid und Stickstoff ein reversibler Vorgang ist, ist es z«>eclcmäßig, Mittel vorzusehen, urn eine Erhöhung

der Temperatur im Reaktionsraum über ein ge-visses

Maß hinaus zu vermeiden.

Diese Mittel können erfindungsgemäß verschiedener

Art sein. Man kann z. B. in den Reaktionsraum Gase

von relativ niedriger Temperatur einleiten, die sich

im Reaktionsraum durch die exotherme Reaktion er-

hitzen. Durch geeignete Bemessung der Menge der

Gase und deren Eintrittstemperatur in den Reaktions-

raum läßt sich die überschüssige Wärme der Reaktion

in Form von fühlbarer Gaswärme leicht aus dem

Reaktionsraum ableiten. Die heißen Gase können dann

außerhalb des Reaktionsraumes in geeigneter Weise

gekühlt -werden, gegebenenfalls unter \Tutzbarmachung

ihrer fühlbaren Wärme, et-va zur Dampferzeugung.

IHan kann statt dessen oder zusätzlich dazu den

Reaktionsraum auch ganz oder teilweise mit einem

Kühlmantel versehen oder als Kühlmantel ausbilden,

der ebenfalls zur Dampferzeugung ausgenutzt -werden

kann. Gegebenenfalls können die Kühlflächen beweg-

lich ausgebildet sein, etwa in Form eines rotierenden

Zylinders, um Reaktionsstoffe, die sich an den Kühl-

flächen absetzen, in einfacher Weise beim Drehen der

Kühlfläche auf der dem Reaktionsraum abgewandten

Seite durch Schaber oder in sonst geeigneter

zu entfernen.

Welche Temperatur ;in Reaktionsraum eingehalten

-werden mu(i, hängt von der Konstruktion, namentlich

dem @,\Tärmegefälle, ab, das im Reaktionsraum herrscht.

Gute Resultate -vurd@eri mit einer Temp°ratur von

etwa 1200° in der Hatiptrüaktionszone erreich, j°docli

kann di° Temperatur auch höher ;halten @,@-erd@n.

falls die Reaktionsstoffe schnell abgekühlt -,V-,#rd- n.

Um die Reaktion einzuleiten. -wird in der R:gel ein;

Temperatur von 1000 bis 1100' ausreichen.

Die Menge von gasförmigen @Iedien, die zum Ein-

blasen des feingepulverten Calcitlmcirbids dient, hängt

von dessen Korngröße ab. man das Carbid so

weit aufmahlt, daß bei einer Siebprobe auf dein -1900-

Maschen-Sieb nur etwa 10°!o zurückbleiben, wird

meist eine Menge von etwas mehr als 0.5 m# Träger-

gas ausreichen, um 11,-- Carbid in Form eines Strahles

in den Reaktionsraum einzublasen.

-.Man kann den Stickstoff, der zur Reaktion dient.

oder einen Teil des Stickstoffes in hoch vor°rhitztein

Zustand in den Reaktionsraum einleiten. -\'orteilliaft

wird eine Erhitzung bis auf etwa 1000 bis 1200° an-

gewandt.

Bei der Umsetzung von Calciumcarbid mit Stick-

stoff entsteht elementarer Kohlenstoff. Dieser elemen-

tare Kohlenstoff mischt sich als Ruß dem erzeugten

Kohlenstickstoff bei und färbt ihn grau bis schwarz.

In den Fällen, in denen es darauf ankommt. den aus-

geschiedenen elementaren Kohlenstoff aus dem Er-

zeugnis zu entfernen, kann gemäß der Erfindun- zu-

sätzlich in den Reaktionsraum, gegebenenfalls an

einer von der Hauptreaktionszone entfernten Stelle,

Sauerstoff in solcher Menge eingeleitet werden, daß

der elementare Kohlenstoff in Kohlenoxyd unige-

wandelt wird.

Claims

PATEN TAISPRCCn::. 1. Zerfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Calciumevanainid (Kalkstickstoff) durch Um- setzung von feinverteiltem Calciunicarbid mit elementarem Stickstoff in einer auf .erhöhter Tem- peratur befindlichen Reaktionskammer, wobei das Calciumcarbid durch ein Trägergas in den Reak- tionsraum eingeführt -wird, dadurch gekenn- zeichnet, daß gleichzeitig finit Calciunicarl)i#1 und Stickstoff ein brennbares und ferner ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas unter Aufrechterhal- tung der Reaktionstemperatur in den Reaktions- raum eingeführt werden. '?. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gelcciiii- zeichnet, daß als brennbares Gas rin Kohlenwasser- stoffgas verwendet -wird. 3. N'-erfahren nach .'lnsprucli 2, dadurch #'gekenn- zeichnet, daß als brennbares Gas Koksofengas ver- wendet -wird. d. -\'erfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung unter \,'er- meidung der Bildung von Kohlendioxyd und Wasserdampf erfolgt. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Verbr:nnu:ig des Isoksofengascs unter Umwandlung der in ihm enthaltenen Kohlen- #vasserstofl-e in isolilenoxd und Wasserstoff er- folgt. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, daß feinverteiltes Caleiurncarbid mittels eines Brenngases in den Reaktionsraum ein- geführt -wird. 7. Z"erfaliren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet. daß feinverteiltes Calciumcarl>id mit- tels eines Gemische: von Stickstoff und einem Brenngas in den Reaktionsraum eingeführt wird. S. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Reaktionsraum an einer von der Hauptreaktionszone entfernten Stelle zusätzlich Sauerstoff einleitet. um den sich bilden- den elementaren Kohlenstoff in Iiohlenoxwd um- zuwandeln. In Betracht gezogene Druckschriften: »Enzyklopädie der technischen Chemie« von U 11- mann, 2. Auflage. Bd.3, S. 11 l12.