DE1935567B2

DE1935567B2 - Verfahren zur herstellung von calciumkarbid bestimmter qualitaet

Info

Publication number: DE1935567B2
Application number: DE19691935567
Authority: DE
Inventors: Wilhelm. Dipl Chem 5041 Kierdorf Rittershausen Günther Dipl Ing 5033 Knapsack Portz
Original assignee: Knapsack AG, 5033 Hurth Knapsack
Priority date: 1969-07-12
Filing date: 1969-07-12
Publication date: 1971-05-13
Also published as: FR2054367A5; AT301487B; JPS554688B1; BE753221A; NO129949B; DE1935567A1; ES381632A1; US3771259A; GB1288480A; CH537877A; SE358142B

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von niederlitrigem Calciumkarbid aus höherlitrigem Calciumkarbid durch Eintragen von Erdalkalioxid in schmelzflüssiges höherlitriges Calciumkarbid. Dabei versteht man unter »Litrigkeit« die Menge Acetylen, gemessen in Litern feuchtes Gas bei 15°C, die bei Umsetzung des Calciumkarbides, nachfolgend kurz Karbid genannt, mit Wasser erhalten wird. Diese Litrigkeit gilt im allgemeinen als Maß für die Qualität des Karbides.

Die elektrothermischen Reduktionsofen zur Herstellung von Karbid werden normalerweise so ausgelegt und betrieben, daß darin höherlitriges Karbid erhalten wird.

Soll zum Beispiel das Karbid zur Erzeugung von Acetylen für chemische Synthesen benutzt werden, wird meist ein höherlitriges Karbid hergestellt, das ca. 2801 Acetylen/kg Karbid liefert, weil diese Qualität eine sehr wirtschaftliche und sichere Fahrweise des Ofens ermöglicht.

Seit einigen Jahren werden nun für spezielle Anwendungsgebiete, z. B. zur Herstellung von Kalkstickstoff. Karbide besonderer Qualitäten gefordert. Bei diesen Karbiden muß sehr oft die Gasausbeute auf einen genau festgelegten niedrigen Wert, z. B. 240 1 Acetylen/kg Karbid, eingestellt werden.

Bisher wurden diese Karbidsorten so hergestellt, daß bei der Herstellung des Karbides im Elektroofen die Zusammensetzung des Ofenmöllers entsprechend geändert wurde. Dieses Verfahren hat erhebliche Nachteile. Da das niederlitrige Karbid einen niedrigeren Schmelzpunkt hat, ändert sich der Verlauf der Isothermen im Ofen; dadurch verändern sich die Schmelzkessel um die Elektroden und das an den einzelnen Elektroden des Ofens erzeugte Karbid läuft nicht mehr zusammen. Man kann deshalb bei den modernen Großöfen diese Karbidqualität nur sehr kurze Zeit, etwa 2 bis 3 Tage lang, herstellen. Dann muß der Ofen wieder für einige Zeit auf höherlitriges Karbid umgestellt werden, um größere Schäden zu vermeiden. Bei diesem umständlichen Verfahren fallen bei jeder Umstellung viele Übergangschargen an, aus denen keine verkaufsfähige Qualität hergestellt werden kann.

Es ist bereits versucht worden, zur Herstellung von Calciumkarbid mit niedrigem Erweichungs- beziehungsweise Schmelzpunkt Calciumoxid in einer Karbidschmelze aufzulösen. Diese Versuche führten jedoch zu keinem befriedigenden Erfolg, denn das Calciumoxid löste sich nur zu einem geringen Teil in der Schmelze; der größte Teil des Kalkes fand sich ungelöst im Endprodukt.

Wenn man die bekannten Werte der Schmelzwärmen und der Enthalpien der am Verfahren beteiligten Stoffe in Betracht zieht, so war die vollständige Auflösung des Calciumoxides im Karbid auch nicht zu erwarten. Auf keinen Fall aber war anzunehmen, daß der Karbidblock nach der Zumischung noch homogen sein würde.

Aufgrund dessen hatte sich in Fachkreisen das Vorurteil gebildet, daß eine Magerung von schmelzflüssigem Calciumkarbid mit Calciumoxid nicht erfolgversprechend sei und nicht zu homogenen Endprodukten führen könne, was zur Folge hatte, daß niederlitriges Karbid bislang auf dem technisch und wirtschaftlich aufwendigen Weg über die Veränderung der Möllerzusammensetzung des Karbidofens hergestellt wurde.

Die oben geschilderten Vorurteile konnten durch das erfindungsgemäße Verfahren widerlegt werden.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß man in einfacher Weise niederlitriges Karbid, insbesondere solches, das eine Acetylenausbeute von 230 bis 260 l/kg Karbid ergibt, aus höherlitrigem Karbid herstellen kann, indem man schmelzflüssigem Calciumkarbid, das eine Ausbeute an Acetylen von z. B. 280 bis 300 l/kg Karbid liefert, Calciumoxid in einer Korngröße von 1 bis 8 mm zusetzt. Dabei setzt man das Calciumoxid in dem Maße zu, in welchem die Acetylenausbeute des als Ausgangsprodukt verwendeten Karbids herabgesetzt werden soll.

ίο Je nach Verwendungszweck des Endproduktes lassen sich so die Eigenschaften des Karbides in vielfacher Hinsicht durch Zusätze von Calciumoxid, insbesondere in Form von gebranntem Kalk, variieren. Dem Calciumoxid können noch anorganische Verbindungen wie Flußspat oder Aluminiumoxid von derselben Korngröße beigefügt sein.

Zweckmäßigerweise trägt man das zuzusetzende Calciumoxid während des Abstiches des schmelzflüssigen Calciumkarbides in den Karbidstrahl ein.

Es ist zwar anzustreben, das Magerungsmittel gleichmäßig zum Karbidstrahl zuzugeben, aber diese Forderung braucht nicht streng erfüllt zu werden. Auch wenn man das Magerungsmittel während der halben Füllzeit des Tiegels zulaufen läßt, ist der Karbidblock noch homogen. Da das Karbid in Tiegel abgestochen wird, deren Volumen bekannt und stets gleich ist, kann man durch eine zu berechnende Menge Zuschlag pro Tiegel jede gewünschte Karbidqualität einstellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt aber noch einen weiteren Vorteil: Bei der Herstellung von höherlitrigem Karbid werden bei kürzeren Verweilzeiten, wegen des größeren Durchsatzes, infolge der hohen Temperaturen im Ofen die Fremdoxide im Koks sehr viel stärker reduziert als bei der Herstellung von niederlitrigem Karbid bei entsprechend geringeren Ofentemperaturen. Durch das beschriebene Mischverfahren erhält man daher mit größerer Raum/Zeit-Ausbeute ein niederlitriges Karbid mit wenig Verunreinigungen, was z. B. für dessen Einsatz bei der Herstellung von Kalkstickstoff äußerst wichtig ist.

Beispiel 1

Während des Abstichs einer Karbidschmelze aus einem Elektroofen in einen Tiegel werden zu 1,45 t Karbid der Qualität 290 1 C₂H₂/kg insgesamt 250 kg gebrannter Kalk der Körnung 1 bis 8 mm zudosiert.

Nach dem Abkühlen wird der Karbidblock gebrochen.

Die Untersuchung und Analyse ergibt, daß es sich um ein homogenes Karbid der Qualität 2451 C₂H₂/kg handelt.

Beispiel 2

Über dem Abstich eines 55-MW-Karbidofens ist eine regelbare Dosierschnecke montiert. Die Schnecke fördert aus einem Vorbunker Kalk in ein Rohr. Dieses Rohr lenkt den Kalk in den laufenden Karbidstrahl. Die Schnecke wird so geeicht, daß die Menge des geförderten Kalkes pro Umdrehung bekannt ist. Nach einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen, die an einem Schalter eingestellt werden kann, wird die Schnecke automatisch abgeschaltet. Damit ist die Menge des zuzudosierenden Kalkes genau einstellbar. Die Zeit, in der diese Menge an dem Karbidstrahl zugegeben wird, kann durch Verstellen der Umdrehungsgeschwindigkeit in der Zeiteinheit an einem weiteren Schalter vorgewählt werden.
Die verwendeten Tiegel haben ein Volumen von 80

bis 850 1 Das Füllen der Tiegel beginnt sofort, nachdem die Tiegel vor das Abstichloch gefahren sind

a) In den Strahl von 1480 kg schmelzflussigem CaI-ciumkarbid einer Literzahl von 285 1 Acetylen/kg Karbid werden innerhalb von 3 Minuten 220 kg gebrannter Kalk einer Körnung von 1 bis 8 mm zudosiert, wahrend die Füllung des gesamten Tiegels 6 Minuten betragt. Es wird ein homogener Karbidblock von 1,7 t erhalten Die Literzahl des gemagerten Karbids betragt 245 l/kg

b) In den Strahl von 1400 kg schmelzflussigem CaI-ciumkarbid einer Literzahl von 300 1 Acetylen/kg Karbid werden 6 Minuten lang 250 kg gebrannter Kalk einer Körnung von 1 bis 8 mm zudosiert, wahrend die Gesamtfullzeit des Tiegels 7 Minuten betragt Man erhalt einen homogenen Karbidblock von 1,7 t. Die Literzahl des gemagerten Karbids beträgt 250 l/kg

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von niederlitngem Calciumkarbid aus hoherhtrigem Calciumkarbid durch Eintragen von Erdalkahoxid in schmelzflussiges, hoherlitnges Calciumkarbid, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung von Calciumoxid als Erdalkahoxid das Calciumoxid in einer K orngroße von 1 bis 8 mm einsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als hoherlitnges Calciumkarbid ein Calciumkarbid einsetzt, das eine Ausbeute an Acetylen von 280 bis 300 l/kg Karbid liefert

3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Calciumoxid noch Flußspat oder Aluminiumoxid derselben Korngroße beigefugt sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Calciumoxid in dem Maße zusetzt, in welchem die Acetylenausbeute des als Ausgangsprodukt verwendeten Karbids herabgesetzt werden soll.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Calciumoxid wahrend des Abstichs des schmelzflussigen Calciumkarbides in den Karbidstrahl einträgt.

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